CN113518899A - 流量测量装置、具备流量测量装置的燃气表及用于燃气表的流量测量装置单元 - Google Patents

Abstract

本发明具备对测量对象流体进行加热的加热部和对测量对象流体的温度进行检测的温度检测部，基于温度检测部的检测值随时间经过的变化趋势，对在主流路上流动的测量对象流体的流量进行修正。

Description

流量测量装置、具备流量测量装置的燃气表及用于燃气表的 流量测量装置单元

技术领域

本发明涉及流量测量装置、具备流量测量装置的燃气表及用于燃气表的流量测量装置单元。

背景技术

目前，提出了一种测量装置，其具有加热器和传感器，通过传感器检测出随着流体的流动而变化的温度分布，从而计算出流体的流速或流量。

另外，提出了一种流量测量装置，其特征在于，加热部和温度检测部在与测量对象流体的流动方向正交的方向上排列配置，流量检测部配置在除物理性能值检测流路以外的位置(例如，参照专利文献1)。

在此，在如上所述的现有的流量测量装置中，通过设置在与测量对象流体的流动方向正交的方向上排列配置的物理性能值检测部，能够应对流量依赖性。但是，在测量对象流体的组成或种类近似的情况下，有时难以抑制流量依赖性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－233776号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种在流量测量装置中能够进行进一步提高精度的流量测量的技术。

为了解决上述的课题，本发明的流量测量装置，检测在主流路流动的测量对象流体的流量，其特征在于，具备：

加热部，其加热测量对象流体；

温度检测部，其检测所述测量对象流体的温度；

流量修正部，其基于所述温度检测部的检测值随时间经过的变化趋势，对在所述主流路流动的测量对象流体的流量进行修正。

根据本流量测量装置，对于温度检测部的输出，基于随着从对测量对象流体的加热开始起的时间经过的变化趋势，抑制由组成或种类近似的流体的物理性能引起的影响，能够输出难以受到流量依赖性的影响的正确的流量。

另外，在本发明中，所述流量修正部也可以具有修正单元，该修正单元基于以对所述测量对象流体的加热开始为起点，所述检测值超过所述被加热的所述测量对象流体在所述温度检测部附近的热平衡温度的第一规定比例为止的第一经过期间，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

在此，第一规定比例是指，例如是将由加热部加热的流体的热平衡状态表示为100％，而表示相对于加热期间中的多个温度检测部的输出的相对程度的指标。如上所述，基于对测量对象流体的加热开始起到温度检测部的输出超过被加热的测量对象流体的热平衡温度的第一规定比例为止的第一经过期间，对测量对象流体的流量进行修正，由此，能够输出降低了对组成或种类近似的流体的热扩散影响的物理性能的依赖性的流量。

另外，在本发明中，所述流量修正部也可以具有修正单元，该修正单元基于从对所述测量对象流体的加热开始起，所述检测值达到所述被加热的所述测量对象流体在所述温度检测部附近的热平衡温度的第二规定比例时的时间变化的斜率，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

在此，第二规定比例是指，与第一规定比例相同的、将由加热部加热的流体的热平衡状态表示为100％，而表示相对于加热期间中的多个温度检测部的输出的相对程度的指标。如上所述，基于从对测量对象流体的加热开始起，温度检测部的输出达到被加热的测量对象流体的热平衡温度的第二规定比例时的时间变化的斜率来进行修正，由此，能够输出降低了对组成或种类近似的流体的热扩散影响的物理性能的依赖性的流量。

另外，在本发明中，所述流量修正部也可以具有修正单元，该修正单元基于从对所述测量对象流体的加热停止起，达到所述热平衡温度的所述检测值低于所述热平衡温度的第三规定比例为止的第二经过期间，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

在此，第三规定比例是指，与第一规定比例相同的、将热平衡状态表示为100％，表示相对程度的指标。如上所述，只要基于直到温度检测部的输出低于热平衡温度的第三规定比例为止的第二经过期间，对通过停止向测量对象流体的加热而停止了热量的供给的流体进行修正，则能够输出降低了对流体的热扩散影响的物理性能的依赖性的流量。

另外，在本发明中，所述流量修正部也可以具有修正单元，该修正单元基于从对所述测量对象流体的加热开始起经过了第三经过期间的时刻的所述检测值，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。由此，能够基于经过了第三经过期间的时刻的温度检测部的输出，直接修正在主路径流动的测量对象流体的流量。其结果，能够减少对运算装置的负荷，实现更高速的处理。

另外，在本发明中，也可以是，所述流量修正部在所述测量对象流体的流动为停止状态时，取得用于对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正的、表示所述检测值随着时间经过的变化趋势的信息。由此，能够抑制对流体的热扩散影响的物理性能的流量依赖性，因此，能够提高流量测量的精度。

此外，在本发明中，也可以是，所述加热部和所述温度检测部排列在横穿所述测量对象流体的流动方向的方向上。另外，也可以是，所述温度检测部设置有多个，至少两个所述温度检测部排列在隔着所述加热部的位置。另外，也可以是，所述温度检测部具有冷接点和温接点，所述冷接点相对于所述测量对象流体的流动方向位于上游侧，所述温接点相对于所述测量对象流体的流动方向位于下游侧。即使是这样的结构，也能够抑制对流体的热扩散影响的物理性能的流量依赖性，提高流量测量的精度。

另外，本发明的流量测量单元也可以具备：

上述的流量测量装置；

显示部，其显示利用所述流量修正部修正后的流量；

综合控制部，其控制所述流量测量装置及所述显示部。

这样，能够更容易或有效地制造能够输出、显示测量对象流体的流量的燃气表。

另外，本发明的燃气表也可以具备：

上述的流量测量装置；

显示部，其显示利用所述流量测量装置测量的流量；

综合控制部，其控制所述流量测量装置及所述显示部；

电源部，其向所述流量测量装置、显示部及综合控制部供给电力；

壳体，其能够收纳所述流量测量装置、显示部及综合控制部；

操作部，其能够从所述壳体的外部进行与所述流量测量装置的动作相关的设定。

由此，能够提供一种能够进行精度更高的流量测量的燃气表。

发明效果

根据本发明，在流量测量装置中，能够进行精度更高的流量测量。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的流量测量装置的一例的分解立体图。

图2是表示本发明的实施例1的流量测量装置的一例的剖面图。

图3是表示本发明的实施例1的副流路部的俯视图。

图4是表示本发明的实施例1的传感器元件的一例的立体图。

图5是用于说明本发明的实施例1的传感器元件的组成的剖面图。

图6是表示本发明的实施例1的流量检测部的概略结构的俯视图。

图7是表示本发明的实施例1的物理性能值检测部的概略结构的俯视图。

图8是表示本发明的实施例1中的电路基板的功能结构的块图。

图9是表示各流体与各流体达到热平衡状态的过渡时间的关系的曲线图。

图10是表示各流体的上升时间与热传导率的关系的曲线图。

图11是本发明的实施例1的流量测量处理的流程图。

图12是本发明的实施例2的流量测量处理的流程图。

图13是本发明的实施例3的流量测量处理的流程图。

图14是本发明的实施例4的流量测量处理的流程图。

图15是表示本发明的实施例5的燃气表的功能结构的块图。

具体实施方式

(应用例)

以下，参照附图对本发明的应用例进行说明。本发明例如适用于图1所示的热式流量测量装置1。如图2所示，流量测量装置1将在主流路部2中流动的流体分流，将其一部分导入流量检测部11，测量与主流路部2的流体的流量具有高相关性的、流量检测部11中的流量。如图4所示，用于流量检测部11的传感器元件具有隔着微型加热器(加热部)101配置有两个温度检测部102的结构。

作为测量原理，在没有流体的流动的情况下，如图5(a)所示，微型加热器101的周围的温度分布大致均等。另一方面，例如，在流体沿图5B中虚线箭头所示的方向流动的情况下，未加热的流体移动，因此，与微型加热器101的上游侧相比，下游侧的温度变高。这样，利用了由两个温度检测部102检测出的温度的温度差ΔT与在其上通过的流体的流量之间的、伴随加热器热的分布的偏差的相关关系。

另外，如流量测量装置1的功能块的图8所示，流量检测部11的输出被发送到由配置在电路基板5上的CPU(Central Processing Unit)实现的控制部13的检测值取得部131，在流量计算部133中实施了必要的修正等后，计算出作为最终的输出的流量。

然而，在测量对象流体的组成或种类近似的情况下，有时在由两个温度检测部102检测出的温度的温度差ΔT的规定范围内包含上述组成或种类近似的流体的情况。例如，在测量将比热值接近的多种物质混合而成的流体的情况下，由于依赖于流体的质量或移动的容易度等物理特性，因此，产生了相对于由流量计算部133实施的修正难以抑制流量依赖性的状况。

但是，如图9所示，可知伴随着从微型加热器101的加热开始到热平衡状态的时间经过的过渡响应特性与构成流体的物理性能之间具有相关关系。另外，如图10所示，可知从加热开始到热平衡状态的上升时间与流体具有的物理性能之间具有相关关系。在此，流体所具有的物理性能例如是关于热传导率、比热、粘性、密度等热扩散的特性。

于是，在本发明中，具备流量修正部，该流量修正部基于多个温度检测部的输出的随着时间经过的变化趋势，对在主流路中流动的测量对象流体的流量进行修正。由此，能够基于伴随从加热开始到热平衡状态的时间经过的过渡响应特性进行修正，能够抑制由组成或种类近似的流体的物理性能引起的影响，输出难以受到流量依赖性的影响的正确的流量。

另外，本发明既可以适用于如上所述的热式流量测量装置1，也可以适用于具备流量测量装置1的图15所示的燃气表150。燃气表150除了流量测量装置1之外，还具备显示部151、电源部152、操作部153、振动检测部154、切断部155、燃气表控制部156、燃气表存储部157、燃气表通信部158。

另外，本发明也可以适用于在图15中将具备流量测量装置1、显示部151、电源部152、燃气表控制部156的要素单元化，在制造燃气表150时容易组装的流量测量装置单元150a。

(实施例1)

以下，使用附图对本发明的实施例的流量测量装置进行更详细的说明。

(装置结构)

图1是表示本实施例的流量测量装置1的一例的分解立体图。图2是表示流量测量装置1的一例的剖面图。流量测量装置1组装在例如燃气表或燃烧设备、汽车等内燃机、燃料电池、其他医疗等产业设备、组装设备中，测量通过流路的流体的量。另外，图1及图2的虚线的箭头例示流体的流动方向。

如图1所示，本实施例的流量测量装置1具有主流路部2、副流路部3，密封件4、电路基板5和盖6。如图1及图2所示，在本实施例中，流量测量装置1具有从主流路部2分支的副流路部3。另外，在副流路部3中具备流量检测部11和物理性能值检测部12。流量检测部11及物理性能值检测部12由热式流量传感器构成，该热式流量传感器具备由微型加热器形成的加热部和由热电堆形成的温度检测部。另外，在本实施例中，利用物理性能值检测部12检测流体的物理性能值，根据流体的物理性能值修正由流量检测部11检测出的流量，但流量测量装置1也可以不具备物理性能值检测部12。

主流路部2是作为测量对象的流体的流路(以下也称为主流路)沿长度方向贯通的管状的部件。如图2所示，在主流路部2的内周面，相对于流体的流动方向，在上游侧形成有流入口(第一流入口)34A，在下游侧形成有流出口(第一流出口)35A。例如，主流路部2的轴向长度约为50mm，内周面的直径(主流路部2的内径)约为20mm，主流路部2的外径约为24mm，但主流路部2的尺寸不限于此。另外，在主流路部2中，在流入口34A与流出口35A之间设有节流孔21。节流孔21是在主流路部2中内径比其前后小的阻力体，能够根据节流孔21的大小调整向副流路部3流入的流体的量。

在图1和图2中，作为在内部包含从主流路分支的副流路的部分的副流路部3设置在主流路部2的垂直上方。另外，副流路部3内的副流路具备流入用流路34、物理性能值检测用流路32、流量检测用流路33和流出用流路35。流过主流路部2的流体的一部分分支流入副流路部3。

流入用流路34是用于使在主流路部2中流动的流体流入，分流到物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33的流路。流入用流路34沿着与主流路部2中的流体的流动方向垂直的方向形成，一端与流入口34A连通，另一端与物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33连通。流过主流路部2的流体的一部分经由流入用流路34进一步分流到物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33。在这样的物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33中，流入与在主流路部2中流动的流体的量对应的量的流体。因此，流量检测部11能够检测出与在主流路部2中流动的流体的量对应的值。

如图1所示，物理性能值检测用流路32是形成于主流路部2的垂直上方，在与主流路部2平行的方向上延伸，从上侧观察的截面为大致U字型的流路。物理性能值检测用流路32在其内部配置有用于检测测量对象流体的物理性能值的物理性能值检测部12。物理性能值检测用流路32的一端经由流入用流路34与流入口34A连通，另一端经由流出用流路35与流出口35A连通。

流量检测用流路33也是在与主流路部2中的流体的流动方向平行的方向上延伸，从上侧观察的截面为大致U字型的流路。在流量检测用流路33的内部配置有用于检测流体的流量的流量检测部11。另外，流量检测用流路33的一端经由流入用流路34与流入口34A连通，另一端经由流出用流路35与流出口35A连通。另外，物理性能值检测部12、流量检测部11分别安装在电路基板5上。而且，电路基板5以覆盖在上部具有开口的物理性能值检测用流路32、流量检测用流路33的上部，并且物理性能值检测部12位于物理性能值检测用流路32，流量检测部11位于流量检测用流路33的方式配置。

流出用流路35是用于使通过了物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33的测量对象流体流出到主流路部2的流路。流出用流路35沿着与主流路部2垂直的方向形成，一端与流出口35A连通，另一端与物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33连通。通过了物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33的测量对象流体经由流出用流路35向主流路部2流出。

在本实施例中，如上所述，使从一个流入口34A流入的测量对象流体分流到物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33。由此，流量检测部11和物理性能值检测部12能够分别基于温度、密度等条件大致相等的流体，检测测量对象的流体的物理性能值和流量。另外，流量测量装置1在将密封件4嵌入副流路部3后，配置电路基板5，进而通过盖6将电路基板5固定于副流路部3，由此确保副流路部3的内部的气密性。

图3是图1所示的副流路部3的俯视图。如图3所示，物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33在俯视下相对于连接流入用流路34的中心轴的位置和流出用流路35的中心轴的位置的线(未图示)对称地配置。另外，箭头P及Q示意性地表示分流到物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33的流体的流量的比率。在本实施例中，以分流的流体的量为P对Q的比例的方式，确定物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33的截面积。

实际上，在物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33中流动的流体的量根据在主流路部2中流动的流体的流量而变动，但在通常的使用方式中，以在物理性能值检测用流路32中流动的流体的量是物理性能值检测部12的检测范围内的值，在流量检测用流路33中流动的流体的量成为流量检测部11的检测范围内的值的方式，分别设定副流路部3相对于主流路部2的大小、节流孔21的大小、物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33的宽度。另外，物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33的宽度是示例，并不限定于图3所示的例子。

这样，在流量测量装置1中，通过调整各自的宽度，能够分别控制分流到物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33的流体的流量。因此，能够根据物理性能值检测部12的检测范围来控制在物理性能值检测用流路32中流动的流体的流量，根据流量检测部11的检测范围来控制在流量检测用流路33中流动的流体的流量。

物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33均不限定于俯视时形成为大致U字型的结构。即，物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33只要设定为通过物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33的流体的流量可控制的宽度(截面积)，也可以采用其他形状。

另外，在物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33中，配置物理性能值检测部12、流量检测部11的空间的形状在俯视时大致为正方形，但本发明并不限定于此。物理性能值检测用流路32及流量检测用流路33的形状只要能够配置物理性能值检测部12或流量检测部11即可，能够根据所配置的物理性能值检测部12及流量检测部11的形状等来决定。

因此，例如在物理性能值检测部12的尺寸比物理性能值检测用流路32的宽度小的情况下，也可以使在物理性能值检测用流路32中配置有物理性能值检测部12的空间的宽度与物理性能值检测量流路32的其他部分的宽度一致。即，在这种情况下，在物理性能值检测用流路32的长度方向上延伸的部分成为宽度大致一定的形状。另外，流量检测用流路33也同样。

如上所述，在物理性能值检测用流路32和流量检测用流路33中流动的流体的量比在主流路部2中流动的流体的量少，但分别根据在主流路部2中流动的流体的量而变化。假设在将流量检测部11和物理性能值检测部12配置于主流路部2的情况下，需要根据流过主流路部2的流体的量来增大流量检测部11和物理性能值检测部12的规模。但是，在本实施方式中，通过设置从主流路部2分支的副流路部3，能够通过规模小的流量检测部11及物理性能值检测部12测量流体的流量。

另外，在本实施例中，物理性能值检测用流路32的截面积比流量检测用流路33的截面积小，如图3中箭头P和Q的大小所示，在物理性能值检测用流路32中流动的流体的量比在流量检测用流路33中流动的流体的量少。这样，通过使在物理性能值检测部12中流动的流体的量比在流量检测部11中流动的流体的量减少，能够减小由物理性能值检测部12检测流体的物理性能值或温度时的流量的影响引起的误差。

图4是表示流量检测部11及物理性能值检测部12所使用的传感器元件的一例的立体图。另外，图5是用于说明传感器元件的组成的剖面图。传感器元件100具备微型加热器(也称为加热部)101和隔着微型加热器101对称设置的两个热电堆(也称为温度检测部)102。即，微型加热器101和两个热电堆102以在规定的方向上排列的方式配置。在它们的上下，如图5所示，形成绝缘薄膜103，微型加热器101、热电堆102及绝缘薄膜103设置在硅基台104上。另外，在微型加热器101及热电堆102的下方的硅基台104上，设有通过蚀刻等形成的空腔(空洞)105。

微加热器101例如是由多晶硅形成的电阻。在图5中，用虚线的椭圆示意性地表示微型加热器101发热时的温度分布。另外，虚线越粗，表示温度越高。在没有流体流动的情况下，如图5(a)所示，微型加热器101的周围的温度分布大致均等。另一方面，例如在流体沿图5(b)中虚线的箭头所示的方向流动的情况下，由于流体移动，因此未加热的流体流入微型加热器101的上游侧，与微型加热器101的上游侧相比下游侧的温度变高。传感器元件100利用这样的加热器热的分布的偏差，输出表示流量的值。

传感器元件的输出电压ΔV例如由下式(1)表示。

另外，Th是微型加热器101的温度(热电堆102中的微型加热器101侧的端部的温度)，Ta是热电堆102中的远离微型加热器101侧的端部的温度中的较低一方的温度(图5(a)中左侧的热电堆102中的左侧的温度)，Ta是热电堆102中的远离微型加热器101侧的端部的温度中的较低一方的温度(图5(a)中左侧的热电堆101侧的左端的温度或右侧的热电堆101侧的右端的温度，图5(b)中是作为上游侧的端部的左侧的热电堆102的左端的温度)，Vf是流速的平均值，A及b是规定的常数。

另外，流量测量装置1的电路基板5具备由IC(Integrated Circuit)等实现的控制部(未图示)，根据流量检测部11的输出及计算出流量。另外，电路基板5也可以根据物理性能值检测部12的输出计算规定的特性值，使用特性值修正流量。

(流量检测部和物理性能值检测部)

图6是表示图1所示的流量检测部11的概略结构的俯视图，图7是表示图1所示的物理性能值检测部12的概略结构的俯视图。如图6所示，流量检测部11具备：检测测量对象流体的温度的第一热电堆(也称为温度检测部)111及第二热电堆(也称为温度检测部)112、加热测量对象流体的微型加热器(也称为加热部)113。加热部113、温度检测部111以及温度检测部112在流量检测部11内沿测量对象流体的流动方向P排列配置。另外，加热部113、温度检测部111以及温度检测部112的形状在俯视下分别为大致矩形，各自的长度方向与测量对象流体的流动方向P正交。

温度检测部111和温度检测部112中，温度检测部112配置在加热部113的上游侧，温度检测部111配置在下游侧，检测隔着加热部113对称的位置的温度。

在流量测量装置1中，物理性能值检测部12和流量检测部11使用实质上相同结构的传感器元件100。物理性能值检测部12的传感器元件100和流量检测部11的传感器元件100配置为，使相对于流体的流动方向的配置角度在俯视传感器元件100下相差90度。由此，能够将相同结构的传感器元件100用于物理性能值检测部12及流量检测部11，能够抑制流量测量装置1的制造成本。

另一方面，如图7所示，物理性能值检测部12具备检测测量对象流体的温度的第一热电堆(也称为温度检测部)121及第二热电堆(也称为温度检测部)122和加热测量对象流体的微型加热器(也称为加热部)123。加热部123、温度检测部121及温度检测部122在物理性能值检测部12内沿与测量对象流体的流动方向Q正交的方向排列配置。另外，加热部123、温度检测部121以及温度检测部122的形状在俯视下分别为大致矩形，各自的长度方向沿着测量对象流体的流动方向Q。另外，温度检测部121和温度检测部122隔着加热部123左右对称地配置，检测加热部123两侧的对称位置的温度。因此，温度检测部121和温度检测部122的测量值大致相同，可以采用平均值，也可以采用任意一方的值。

在此，由于流体的流动，温度分布偏向下游侧，因此，与流动方向正交的方向的温度分布的变化比流体的流动方向的温度分布的变化小。因此，通过将温度检测部121、加热部123和温度检测部122以该顺序排列配置在与测量对象流体的流动方向正交的方向上，能够降低因温度分布的变化引起的温度检测部121和温度检测部122的输出特性的变化。因此，能够降低流体的流动引起的温度分布的变化的影响，提高物理性能值检测部12的检测精度。

另外，由于加热部123的长度方向沿着测量对象流体的流动方向配置，因此，加热部123能够在测量对象流体的流动方向的大范围内加热测量对象流体。因此，即使在温度分布因测量对象流体的流动而偏向下游侧的情况下，也能够降低温度检测部121和温度检测部122的输出特性的变化。同样，在测量流体温度的情况下，能够降低因流速而产生的测量值的误差。另外，流体温度可以根据温度检测部121和温度检测部122检测出的温度，减去加热部123的加热中的温度上升量而求出，也可以在加热部123不进行加热的状态下检测出。根据物理性能值检测部12，能够抑制测量对象流体的流动引起的温度分布的变化的影响，提高物理性能值及流体温度的检测精度。

进而，由于温度检测部121和温度检测部122的长度方向沿着测量对象流体的流动方向配置，因此，温度检测部121和温度检测部122能够遍及测量对象流体的流动方向在大范围内检测温度。因此，即使在温度分布因测量对象流体的流动而偏向下游侧的情况下，也能够降低温度检测部121和温度检测部122的输出特性的变化。因此，能够降低测量对象流体的流动引起的温度分布的变化的影响，提高物理性能值检测部12的检测精度。

(功能结构)

图8是表示流量测量装置1的功能结构的一例的块图。流量测量装置1具备流量检测部11、物理性能值检测部12、控制部13、存储部14和通信部15。流量检测部11具备温度检测部111和温度检测部112。物理性能值检测部12具备温度检测部121和温度检测部122。另外，图6所示的加热部113和图7所示的加热部123省略图示。另外，控制部13具备检测值取得部131、特性值计算部132和流量计算部133。存储部14具备闪存、RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)等存储介质，保持修正表141。

流量检测部11计算与在温度检测部111中检测出的温度对应的信号和与在温度检测部112中检测出的温度对应的信号的差值，并输出到控制部13的检测值取得部131。物理性能值检测部12将与在温度检测部121中检测出的温度对应的信号输出到特性值计算部132。另外，物理性能值检测部12也可以求出与在温度检测部121和温度检测部122中检测出的温度对应的信号的平均值，并输出到特性值计算部132。另外，也可以使用温度检测部121或温度检测部122的任意一方来取得与温度对应的信号。

检测值取得部131以规定的测量间隔取得与流量检测部11输出的流体的流量对应的检测值。特性值计算部132基于物理性能值检测部12的温度检测部121和温度检测部122中的至少一个的检测值来计算特性值。另外，特性值计算部132也可以使物理性能值检测部12的微型加热器的温度变化，在变化前后对温度检测部121或温度检测部122检测出的测量对象流体的温度差乘以规定的系数来计算特性值。

流量计算部133基于检测值取得部131取得的检测值，计算流量。此时，流量计算部133也可以使用物理性能值检测部12计算出的特性值来修正流量。另外，通信部15以无线或有线方式向外部发送在控制部13中处理过的信息，并以无线或有线方式从外部接收指令或设定值并传递给控制部13。从外部接收的设置值包含存储在存储部14的修正表141中的数据。在修正表141中，例如存储有与过渡响应特性的测量值对应的修正系数。

然而，在现有的流量计算部133中，基于由式(1)得到的ΔV，计算流体的体积流量(l/min)。在没有流体流动的情况下，如图5(a)所示，微型加热器101的周围的温度分布大致均等。微型加热器101周围的温度分布根据从微型加热器101供给的热量以及流体的物理性能(热传导率、比热、粘性、密度等)达到热平衡状态。

在图9中，例示出关于从微型加热器101的加热开始到热平衡状态的、由隔着微型加热器101对称设置的两个热电堆102检测出的传感器输出SV，表示伴随热平衡状态附近的时间经过的过渡响应特性的曲线图。在图9中，纵轴是物理性能值检测部12的温度检测部121或122的输出SV，横轴表示从加热部123的加热开始的经过时间(ms)。另外，物理性能值检测部12的输出SV是将热平衡状态的传感器输出值100％而标准化的。另外，物理性能值检测部12的输出SV可以是温度检测部121和温度检测部122中的任意一方的输出，也可以是温度检测部121的输出和温度检测部的输出的平均值。以下，将温度检测部121和温度检测部122中的任意一方的输出、温度检测部121的输出和温度检测部的输出的平均值简称为温度检测部121等的输出。

如图9所示，可知到达热平衡状态的经过时间根据构成流体的物理性能不同而不同。例如，传感器输出SV相对于热平衡状态达到表示95％的值为止的经过时间，受到与流体的热扩散相关的物理性能(热传导率、比热、粘度、密度等)的影响，因此，可知3种气体(空气、城市燃气13A、C12)分别不同。在图9的例子中，空气的经过时间t1比城市燃气13A的经过时间t2长大，C12的经过时间t3比城市燃气13A短小。

图10是表示关于图9中的3种气体的经过时间和热传导率λ(mW/m·K)的关系的曲线图。在图10中，纵轴表示经过时间(ms)，横轴表示热传导率。如图10所示，可知在经过时间最长的空气中，热传导率相对最低。另外，可知在经过时间最短的气体C12中，热传导率相对最高。可知，在经过时间比气体C12长而且比空气短的城市燃气13A中，热传导率相对比空气高，相对比气体C12低。这样，在这些流体中，存在从加热开始到热平衡状态的规定比例(95％)的经过时间越长，热传导率越低的关系。

因此，预先通过实验测量这样的过渡响应特性和热传导率的关系，将实施了平均值或标准偏差分布等统计处理的测量结果作为修正表保持在存储器等中，从而能够根据来自物理性能值检测部12等的输出SV直接修正测量对象流体的物理性能值。其结果，能够进行不易受到流体的组成的影响的流量测量。

在此，作为过渡响应特性的一例，如图9所示，可以例示从加热器加热开始到传感器输出(SV)达到平衡状态的规定比例为止的经过时间即传感器上升时间。另外，也可以将从加热器的加热开始到达到平衡状态的经过过程中的传感器输出(SV)变化的斜率(ΔSV/Δt)作为过渡响应特性进行测量。这是因为在传感器输出变化的斜率中反映了与流体的种类对应的物理性能值。

进而，如图9的曲线图所示，也可以将与规定的经过时间对应的传感器输出作为过渡响应特性进行测量。同样地，也可以将从加热器的加热停止到传感器输出(SV)低于平衡状态的规定比例为止的经过时间即传感器下降时间作为过渡响应特性进行测量。在任何情况下，在测量对象的过渡响应中反映与流体的种类对应的物理性能值。

(流量测量处理)

图11是表示流量测量装置1中的流量测量处理的一例的处理流程图。本处理通过从流量测量装置1的电路基板1所具备的CPU(未图示)向流量检测部11、物理性能值检测部12、控制部13发送指令来执行。当执行本处理时，首先在步骤S101中，以物理性能值检测部12中的加热部123被接通的时刻为契机，开始时间测量。在S102中，将驱动加热部123的电流的施加开始作为时刻(t0)，测量经过时间(t)。如果S102的处理结束，则进入S103。

在S103中，判定物理性能值检测部12的温度检测部121等的检测值(SV)超过第一规定比例。在此，第一规定比例是指由测量对象流体的热平衡值标准化的、用于确定上升时间的预先确定的阈值。作为这样的第一规定比例，例如将流量测量对象流体的热平衡值设为100％，例示出相当于大致95％的值。

在S103的处理中，通过将物理性能值检测部12的温度检测部121等的输出信号发送到控制部13的特性值计算部132，由特性值计算部132检测传感器输出(SV)。然后，在检测出的SV超过第一规定比例的情况下(S103，“是”)，处理进入S104，在不是超过的情况下(S103，“否”)，处理进入S102。

在步骤S104中，测量经过时间(t1)。当S104的处理结束时，进入S105。在S105中，确定传感器输出上升时间。更具体而言，与流量测量对象流体相关的传感器输出上升时间(t2)由在经过时间测量的时刻(t1)和时间测量开始的时刻(t0)的差值决定。如果S105的处理结束，则进入S106。

在S106中，使用传感器上升时间和热传导率(W/m·K)之间的修正系数，决定流量测量对象流体的特性修正值。更具体地说，在流量计算部132中，访问预先存储在电路基板5上的存储部14中的修正表141，求出与传感器上升时间(t2)对应的特性修正值。如果S106的处理结束，则进入S107。在S107中，在流量计算部132中，进一步根据需要，进行基于来自反映了特性修正值的特性值计算部132的输出的气体修正，输出最终的流体的体积流量(l/min)。当S107的处理结束时，暂时结束本程序。

如上所述，在本实施例中，根据从物理性能值检测部12输出的温度检测部121等的标准化的检测值(SV)达到第一规定比例的传感器输出上升时间与热传导率(W/m·K)的关系，修正流体的物理性能特性，输出体积流量(L/min)。由此，能够使用作为过渡响应特性的传感器上升时间来判别由测量对象流体的组成或种类的近似引起的物理性能的差异，不受流体的物理性能的影响，能够进行精度更高的流量测量。进而，能够进一步简化流量计算部133中的修正内容，能够降低控制部13中的运算负荷。

(实施例2)

接着，作为实施例2，对能够进行基于传感器输出上升变化的斜率的特性修正的例子进行说明。图12是表示流量测量装置1中的流量测量处理的另一例的处理流程图。另外，以下的图12至图14所示的处理的执行与实施例1相同。

首先，在步骤S111中，以物理性能值检测部12中的加热部123接通的时刻为契机开始时间测量，在步骤S112中，以开始施加驱动加热部123的电流为时刻(t0)，测量经过时间(t)。在S113中，判定物理性能值检测部12的温度检测部等的检测值(SV)达到第二规定比例。第二规定比例是指由测量对象流体的热平衡值标准化的、用于求出上升变化的斜率的预先确定的阈值。作为第二规定比例，例如将测量对象流体的热平衡值设为100％，例示出相当于大致90％的值。但是，作为第二规定比例而设定的值例如可以从上升变化的单位时间的比例在误差的范围内近似的区域中选定。

在S113的处理中，通过将物理性能值检测部12的温度检测部121和温度检测部122的输出信号发送到控制部13的特性值计算部132，由特性值计算部132检测传感器输出(SV)。然后，在检测出的传感器输出(SV)达到第二规定比例的情况下(S113，“是”)，处理进入S114，在不是达到的情况下(S113，“否”)，处理进入S112。

在步骤S114中，测量经过时间(t3)。在S115中，确定传感器输出变化的斜率。更具体地说，传感器输出变化的斜率由将传感器输出(SV)除以经过时间(t3)后的值决定。在S116中，使用传感器输出变化的斜率(SV/t3)和热传导率(W/m·K)之间的修正系数，决定流量测量对象流体的特性修正值。在S117中，进行基于反映了根据传感器输出变化的斜率求出的修正值的来自特性值计算部132的输出的气体修正，输出最终的流体的体积流量(l/min)。

如上所述，在实施例2中，基于温度检测部121等的标准化后的检测值(SV)达到第二规定比例的传感器输出变化的斜率与热传导率(W/m·K)的关系，修正流体的物理性能特性，输出体积流量(L/min)。由此，能够使用传感器输出变化的斜率来判别由测量对象流体的组成或种类的近似引起的物理性能的差异。即使是使用这样的过渡响应特性的方式，也不受关于流体的物理性能的影响，能够进行更高精度的流量测量。

(实施例3)

接着，作为实施例3，对能够进行基于传感器输出下降时间的特性修正的例子进行说明。图13是表示流量测量装置1中的流量测量处理的另一例的处理流程图。首先，在步骤S121中，以物理性能值检测部12中的加热部123断开的时刻为契机开始时间测量，在步骤S122中，以停止施加驱动加热部123的电流为时刻(t0)，测量经过时间(t)。在S123中，判定物理性能值检测部12的温度检测部121等的检测值(SV)低于第三规定比例。第三规定比例是指由测量对象流体的热平衡值标准化的、用于确定上升时间的预先确定的阈值。作为第三规定比例，例如将测量对象流体的热平衡值设为100％，例示相当于大致95％的值。

在S123的处理中，通过将物理性能值检测部12的温度检测部121等的输出信号发送到控制部13的特性值计算部132，由特性值计算部132检测传感器输出SV。然后，在检测出的传感器输出SV超过第三规定比例的情况下(S123，“是”)，处理进入S124，在不是超过的情况下(S123，“否”)，处理进入S122。

在步骤S124中，测量经过时间(t4)。在S125中，确定传感器输出下降时间。更具体地说，传感器输出下降时间(t5)根据在经过时间测量的时刻(t4)和时间测量开始的时刻(t0)的差值决定。在S126中，使用传感器下降时间和热传导率(W/m·K)之间的修正系数，决定流量测量对象流体的特性修正值。在S127中，进行基于反映了从传感器输出下降时间求出的修正值的来自特性值计算部132的输出的气体修正，输出最终的流体的体积流量(l/min)。

如上所述，在实施例3中，根据温度检测部121等的标准化的检测值(SV)低于第三规定比例的传感器输出下降时间与热传导率(W/m·K)的关系，修正流体的物理性能特性，输出体积流量(L/min)。由此，能够使用作为过渡响应特性的传感器输出下降时间来判别由测量对象流体的组成或种类的近似引起的物理性能的差异。即使是这样的方式，也不受关于流体的物理性能的影响，能够进行更高精度的流量测量。

(实施例4)

接着，作为实施例4，对能够进行基于随着时间经过的传感器输出(SV)的特性修正的例子进行说明。图14是表示流量测量装置1中的流量测量处理的另一例的处理流程图。首先，在步骤S131中，以物理性能值检测部12中的加热部123被否的时刻为契机开始时间测量，在步骤S132中，以停止施加驱动加热部123的电流为时刻(t0)，测量经过时间(t)。在S133中，判定测量中的经过时间达到了规定时间(t6)。在S133的处理中，当测量中的经过时间达到规定时间(t6)的情况下(S133，“是”)，进入S134，在没有达到的情况下(S133，“否”)，进入S132。

在S134中，物理性能值检测部12的温度检测部121等的输出信号被发送到控制部13的特性值计算部132，决定规定时间(t6)中的传感器输出(SV)。在S135中，使用所决定的传感器输出(SV)和热传导率(W/m·K)之间的修正系数，决定流量测量对象流体的特性修正值。在S136中，进行基于反映了从传感器输出(SV)求出的修正值的来自特性值计算部132的输出的气体修正，输出最终的流体的体积流量(l/min)。

如上所述，在实施例4中，基于经过规定时间后的温度检测部121等的标准化的检测值(SV)和热传导率(W/m·K)的关系，修正流体的物理性能特性，输出体积流量(L/min)。由此，能够使用经过作为过渡响应特性的规定时间后的传感器输出来判别由测量对象流体的组成或种类的近似引起的物理性能的差异。即使是这样的方式，也不受关于流体的物理性能的影响，能够进行更高精度的流量测量。

(实施例5)

接着，作为实施例5，对组装有实施例1至实施例4的流量测量装置的燃气表及流量测量装置单元进行说明。本实施例是将实施例1的流量测量装置1组装在用于测量燃气使用量的燃气表中的例子。图15是表示组装有流量测量装置1的燃气表150的功能结构的一例的块图。燃气表150除了流量测量装置1之外，还具备显示部151、电源部152、操作部153、振动检测部154、切断部155、作为综合控制部的燃气表控制部156、燃气表存储部157、燃气表通信部158。另外，除了操作部153以外，这些结构被收纳在壳体150b内。

在此，显示部151是显示基于由流量测量装置1测量、输出的流量(热量流量(J/min)、体积流量(l/min)、或者两者)的燃气使用量以及日期、有无切断处理(后述)等的显示器，也可以使用液晶显示板等。电源部152是对流量测量装置1及燃气表150的其他结构供给电力的部分，也可以由碱性电池等蓄电池构成。操作部153设置在燃气表150的外部，是由燃气契约者或检查者等操作的部分。例如，也可以进行燃气表150的复位、时刻调整、显示输出的流量(热量流量或体积流量、或者两者)的切换、后述的切断状态的解除等操作。

振动检测部154例如具备加速度传感器(未图示)等，检测燃气表150自身的振动。切断部155具有螺线管等致动器和闭塞主流路部2的阀，在振动检测部154中检测出阈值以上的振动的情况下，判断为发生了地震，切断通过主流路部2的燃气。燃气表控制部156与流量测量装置1、显示部151、电源部152、操作部153、振动检测部154、切断部155、燃气表存储部157、燃气表通信部158电连接，进行各部分的控制。例如，接收来自操作部153的输入信息，将与输入信息对应的指令发送到各部分。另外，在振动检测部154中检测出阈值以上的加速度信号的情况下，向切断部155发送切断信号。燃气表存储部157是将来自流量测量装置1、振动检测部154的输出以时间序列遍及规定的期间进行存储的部分，也可以由SRAM、DRAM等存储元件构成。燃气表通信部158能够以无线或有线方式向外部发送由燃气表控制部156处理的各信息，接收来自外部的指令或设定值并传递给燃气表控制部156。另外，也可以通过与流量测量装置1具有的通信部15进行通信，接收由流量测量装置1的控制部13处理的信息，另外，也可以对流量测量装置1发送控制信号或设定值。

另外，燃气表150的结构中，例如也可以将流量测量装置1、显示部151、电源部152、振动检测部154、燃气表控制部156、燃气表存储部157、燃气表通信部158单元化，并通过将操作部153、切断部155与该流量测量装置单元150a电连接并组装到壳体150b内而构成燃气表150。由此，能够更有效地制造燃气表150。

另外，在本实施例中，属于燃气表150、流量测量装置单元150a的结构是一个例子，能够根据燃气表150的功能、制造上的条件进行变更。另外，本发明的流量测量装置并不限定于上述实施例所示的结构。上述实施例的结构可以在不脱离本发明的课题和技术思想的范围内尽可能地组合。

另外，在上述实施例中，在流量测量装置1中，对使用了物理性能值检测部12的温度检测部121，122的检测值的过渡响应的修正例进行了说明，但将其作为来自流量检测部11的检测值，大致相同的内容也成立。即，流量测量装置1是不包含物理性能值检测部12而仅由流量检测部11构成的方式。在这种情况下，控制部13的特性值计算部132使用流量检测部11的温度检测部111、112的检测值的过渡响应来代替物理性能检测部12的温度检测部121、122即可。流量测量值1例如在执行修正处理时，通过通信部15通知燃气表等上位的控制部，使流量检测部11的流路滞留。滞留例如通过由切断部155闭塞主流路部2的阀进行。在流量检测部11的流路滞留的状态下，在流路中流动的流体成为无风状态，因此通过加热部113的热分布成为图5(a)所示的状态。而且，流量测量值1根据流量检测部11的温度检测部111、112的检测值，进行使用图11至图14说明的过渡响应特性的特性修正即可。

另外，以下为了能够对比本发明的构成要件和实施例的结构，将本发明的构成要件附加附图标记进行记载。

(发明1)

一种流量测量装置(1)，检测在主流路(2)流动的测量对象流体的流量，其特征在于，具备：

加热部(113)，其加热测量对象流体；

温度检测部(111、112)，其检测所述测量对象流体的温度；

流量修正部(133)，其基于所述温度检测部的检测值随时间经过的变化趋势，对在所述主流路流动的测量对象流体的流量进行修正。

(发明2)

如权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量修正部(133)具有修正单元(133)，该修正单元(133)基于以对所述测量对象流体的加热开始为起点，所述检测值超过所述被加热的所述测量对象流体在所述温度检测部附近的热平衡温度的第一规定比例为止的第一经过期间，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

(发明3)

如权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量修正部(133)具有修正单元(133)，该修正单元(133)基于从对所述测量对象流体的加热开始起，所述检测值达到所述被加热的所述测量对象流体在所述温度检测部附近的第二规定比例时的时间变化的斜率，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

(发明4)

如权利要求2或3所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量修正部(133)具有修正单元(133)，该修正单元(133)基于从对所述测量对象流体的加热停止起，达到所述热平衡温度的所述检测值低于所述热平衡温度的第三规定比例为止的第二经过期间，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

(发明5)

如权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量修正部(133)具有修正单元(133)，该修正单元(133)基于从对所述测量对象流体的加热开始起经过了第三经过期间的时刻的所述检测值，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

(发明6)

如权利要求1～5中任一项所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量修正部(133)在所述测量对象流体的流动为停止状态时，取得用于对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正的、表示所述检测值随着时间经过的变化趋势的信息。

(发明7)

如权利要求1～6中任一项所述的流量测量装置，其特征在于，所述加热部和所述温度检测部排列在横穿所述测量对象流体的流动方向的方向上。

(发明8)

如权利要求7所述的流量测量装置，其特征在于，所述温度检测部设置有多个，至少两个所述温度检测部排列在隔着所述加热部的位置。

(发明9)

如权利要求7或8所述的流量测量装置，其特征在于，所述温度检测部具有冷接点和温接点，所述冷接点相对于所述测量对象流体的流动方向位于上游侧，所述温接点相对于所述测量对象流体的流动方向位于下游侧。

(发明10)

一种流量测量单元(150a)，具备：

权利要求1～9中任一项所述的流量测量装置(1)；

显示部(151)，其显示由所述流量修正部修正后的流量；

综合控制部(156)，其控制所述流量测量装置及所述显示部。

(发明11)

一种燃气表(150)，具备：

权利要求1～9中任一项所述的流量测量装置(1)；

显示部(151)，显示由所述流量测量装置测量的流量；

综合控制部(156)，其控制所述流量测量装置及所述显示部；

电源部(152)，其向所述流量测量装置(1)、显示部(151)以及综合控制部(156)供给电力；

壳体(150b)，其能够收纳所述流量测量装置(1)、显示部(151)以及综合控制部(156)；

操作部(153)，其能够从所述壳体(150b)的外部进行与所述流量测量装置的动作相关的设定。

符号说明

1：流量测量装置

11：流量检测部

111：温度检测部

112：温度检测部

113：加热部

12：物理性能值检测部

121：温度检测部

122：温度检测部

123：加热部

13：控制部

131：检测值取得部

132：特性值计算部

133：流量计算部

14：存储部

141：修正表

15：通信部

2：主流路部

21：节流孔

3：副流路部

32：物理性能值检测用流路

33：流量检测用流路

34：流入用流路

35：流出用流路

4：密封件

5：电路基板

6：盖

100：传感器元件

101：微型加热器

102：热电堆

103：绝缘薄膜

104：硅基台

105：空腔

150：燃气表

150a：流量测量装置单元

Claims (11)

1.一种流量测量装置，检测在主流路流动的测量对象流体的流量，其特征在于，具备：

加热部，其加热测量对象流体；

温度检测部，其检测所述测量对象流体的温度；

流量修正部，其基于所述温度检测部的检测值随时间经过的变化趋势，对在所述主流路流动的测量对象流体的流量进行修正。

2.如权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，

所述流量修正部具有修正单元，该修正单元基于以对所述测量对象流体的加热开始为起点，所述检测值超过被加热的所述测量对象流体在所述温度检测部附近的热平衡温度的第一规定比例为止的第一经过期间，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

3.如权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，

所述流量修正部具有修正单元，该修正单元基于从对所述测量对象流体的加热开始起，所述检测值达到被加热的所述测量对象流体在所述温度检测部附近的热平衡温度的第二规定比例时的时间变化的斜率，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

4.如权利要求2或3所述的流量测量装置，其特征在于，

所述流量修正部具有修正单元，该修正单元基于从对所述测量对象流体的加热停止起，达到所述热平衡温度的所述检测值低于所述热平衡温度的第三规定比例为止的第二经过期间，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

5.如权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，

所述流量修正部具有修正单元，该修正单元基于从对所述测量对象流体的加热开始起经过了第三经过期间的时刻的所述检测值，对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正。

6.如权利要求1～5中任一项所述的流量测量装置，其特征在于，

所述流量修正部在所述测量对象流体的流动为停止状态时，取得用于对在所述主路径流动的测量对象流体的流量进行修正的、表示所述检测值随着时间经过的变化趋势的信息。

7.如权利要求1～6中任一项所述的流量测量装置，其特征在于，

所述加热部和所述温度检测部排列在横穿所述测量对象流体的流动方向的方向上。

8.如权利要求7所述的流量测量装置，其特征在于，

所述温度检测部设置有多个，至少两个所述温度检测部排列在隔着所述加热部的位置。

9.如权利要求7或8所述的流量测量装置，其特征在于，

所述温度检测部具有冷接点和温接点，所述冷接点相对于所述测量对象流体的流动方向位于上游侧，所述温接点相对于所述测量对象流体的流动方向位于下游侧。

10.一种流量测量单元，其特征在于，具备：

流量测量装置，其为权利要求1～9中任一项所述的流量测量装置；

显示部，其显示利用所述流量修正部修正后的流量；

综合控制部，其控制所述流量测量装置及所述显示部。

11.一种燃气表，其特征在于，具备：

流量测量装置，其为权利要求1～9中任一项所述的流量测量装置；

显示部，其显示利用所述流量测量装置测量的流量；

综合控制部，其控制所述流量测量装置及所述显示部；

电源部，其向所述流量测量装置、显示部及综合控制部供给电力；

壳体，其能够收纳所述流量测量装置、显示部及综合控制部；

操作部，其能够从所述壳体的外部进行与所述流量测量装置的动作相关的设定。

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