JP2012173004A - 流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】信号線を増やすことなく、検出信号の異常原因を分類することのできる流量計を提供する。
【解決手段】流量計出力部５０は、流体の流量に応じた検出信号を出力するフローセンサ１２と、フローセンサ１２を駆動する駆動回路３１と、検出信号と駆動回路３１に関する情報とに基づいて、検出信号の異常原因を分類する分類部３２ｂと、ケーブル６０を介して検出信号に基づく通信信号を送信する送信部３２ｃと、を含み、通信信号は、検出信号に異常がないときに、送信部３２ｃの出力可能な範囲のうちの所定範囲において、検出信号のレベルに応じたレベルであり、検出信号に異常があるときに、送信部の出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲外において、分類部３２ｂにより分類された前記検出信号の異常原因に割り当てられたレベルである。
【選択図】図５

Description

本発明に係るいくつかの態様は、例えば、気体や液体などの被測定流体の瞬時流量や積算流量を測定する流量計に関する。

従来、この種の流量計として、配管の周壁に設けられて配管内を流通する流体の流速を計測するための流量センサと、各流量センサから検出信号が入力されるセレクタ回路基板と、検出信号に従って流体の流量を算出する計測装置本体とを備える流量計において、配管の外周壁に取り付けられたセレクタ回路基板がケーブルを介して計測装置本体に接続するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−９３１６１号公報

特許文献１に記載の流量計では、セレクタ回路基板から計測装置本体へケーブルを介して検出信号が送信されているため、計測装置本体は、検出信号が正常か否か（検出信号に異常がないか否か）を判定することが可能であった。しかしながら、検出信号が正常ではない、すなわち、検出信号に異常があったときに、ケーブルを介して検出信号以外の情報は送信されていないので、例えば、流量センサにおける汚れの有無や故障箇所の特定など、検出信号の異常原因を分類（識別）することができないという問題があった。

一方、セレクタ回路基板と計測装置本体とを接続するケーブルは、ケーブルの設置スペースなどの制限があるため、セレクタ回路基板から検出信号以外の情報を取得するために、ケーブルに含まれる信号線を増やすことは困難であった。

本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、信号線を増やすことなく、検出信号の異常原因を分類することのできる流量計を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る流量計は、流体の流量を検出するための検出部と、流体の流量を出力するための出力部と、検出部と出力部とを接続するケーブルと、を備え、検出部は、流体の流量に応じた検出信号を出力するフローセンサと、フローセンサを駆動する駆動回路と、検出信号と駆動回路に関する情報とに基づいて、検出信号の異常原因を分類する分類部と、ケーブルを介して検出信号に基づく通信信号を送信する送信部と、を含み、通信信号は、検出信号に異常がないときに、送信部の出力可能な範囲のうちの所定範囲において、検出信号のレベルに応じたレベルであり、検出信号に異常があるときに、送信部の出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲外において、分類部により分類された検出信号の異常原因に割り当てられたレベルである。

かかる構成によれば、検出部が、検出信号と駆動回路に関する情報とに基づいて、検出信号の異常原因を分類する分類部を含む。このように、駆動回路に関する情報を取得可能な検出部側で、分類部が、検出信号と駆動回路に関する情報とに基づいて、検出信号の異常原因を分類することにより、従来のように、検出信号のみでは分類（識別）できなかった検出信号の異常原因を、複数種類に分類（識別）することが可能となる。

また、通信信号は、検出信号に異常がないときに、送信部の出力可能な範囲のうちの所定範囲において、検出信号のレベルに応じたレベルであり、検出信号に異常があるときに、送信部の出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲外において、分類部により分類された検出信号の異常原因に割り当てられたレベルである。このように、検出信号に異常がある場合と検出信号に異常がない場合とのそれぞれに、送信部の出力可能な範囲のうちの異なる範囲を割り当て、送信部が検出信号に基づいて通信信号のレベルを設定することにより、流体の流量に関する情報と検出信号の異常原因に関する情報の両方を同じ信号線で送信することが可能となる。

また、出力部は、ケーブルを介して受信した通信信号が、送信部の出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲外のレベルであるときに、該通信信号のレベルに対応する検出信号の異常原因を報知する報知部を含む。

かかる構成によれば、出力部が、ケーブルを介して受信した通信信号が送信部の出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲外のレベルであるときに、該通信信号のレベルに対応する検出信号の異常原因を報知する報知部を含む。これにより、検出信号の異常原因を自ら分類（識別）することが困難な利用者（ユーザ）に、容易に知らせることができる。

また、出力部は、ケーブルを介して受信した通信信号が、送信部の出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲のレベルであるときに、該通信信号のレベルに基づいて流体の流量を算出する算出部をさらに含む。

かかる構成によれば、出力部が、ケーブルを介して受信した通信信号が送信部の出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲のレベルであるときに、該通信信号のレベルに基づいて流体の流量を算出する算出部をさらに含む。これにより、算出部は、通信信号が前述の所定範囲外のレベルであるとき、すなわち、検出信号に異常があるときに、流体の流量を算出するのを防止することが可能となる。これにより、検出信号に異常があるときに、誤って流体の流量を測定（出力）する蓋然性を低減することができる。

また、出力部は、算出部により算出された流体の流量を表示する表示部をさらに含む。

かかる構成によれば、出力部が、算出部により算出された流体の流量を表示する表示部をさらに含む。これにより、通信信号が前述の所定範囲のレベルであるとき、すなわち、検出信号に異常がないときにのみ、算出部により算出された流体の流量を表示することが可能となる。これにより、信頼性の高い流体の流量を利用者（ユーザ）に示すことができる。

また、前述のフローセンサは、流体の温度を検出する周囲温度センサと流体を加熱するヒータとヒータによって生ずる流体の温度差を検出するように構成された測温ユニットとを有し、駆動回路は、ヒータの温度が周囲温度センサにより検出された流体の温度よりも所定の温度高くなるように、ヒータに電力を供給し、検出信号は、測温ユニットにより検出された流体の温度差を示す信号であり、駆動回路に関する情報は、駆動回路の所定位置における電圧を含む。

かかる構成によれば、前述のフローセンサが、流体の温度を検出する周囲温度センサと流体を加熱するヒータとヒータによって生ずる流体の温度差を検出するように構成された測温ユニットとを有し、駆動回路が、ヒータの温度が周囲温度センサにより検出された流体の温度よりも所定の温度高くなるように、ヒータに電力を供給し、検出信号が、測温ユニットにより検出された流体の温度差を示す信号であり、駆動回路に関する情報が、駆動回路の所定位置における電圧を含む。ここで、周囲温度センサとヒータと測温ユニットとを有する熱式のフローセンサにおいて、ヒータに電力を供給して駆動する駆動回路の所定位置における電圧と、ヒータによって生じた流体の温度差を示す信号である検出信号との間には、相関関係または略相関関係がある。よって、かかる検出信号と駆動回路の所定位置における電圧とに基づいて、検出信号の異常原因を容易に分類することができる。これにより、検出信号の異常原因を複数種類に分類することができる流量計を、容易に実現することができる。

本発明に係る流量計によれば、検出信号に異常がある場合と検出信号に異常がない場合とのそれぞれに、送信部の出力可能な範囲のうちの異なる範囲を割り当て、送信部が検出信号に基づいて通信信号のレベルを設定することにより、流体の流量に関する情報と検出信号の異常原因に関する情報の両方を同じ信号線で送信することが可能となる。これにより、検出信号の異常原因に関する情報を送信するための信号線を増やすことなく、検出信号の異常原因を複数種類に分類することができる。また、検出信号によって通信信号のレベルを変更しているだけなので、通信信号の情報量（送信量）および送信時間は増加せず、フローセンサが出力する検出信号に高速に応答（反応）し、通信信号を連続的に送信することができる。

本発明の一実施形態おける流量計の側方一部断面図である。 図１に示したＶ−Ｖ線矢視方向断面図である。 図２に示した各流れセンサの斜視図である。 図３に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向断面図である。 図１に示した流量計の機能的構成を示すブロック図である。 図５に示した駆動回路を示す回路図である。 通信信号電圧情報の一例を説明する概念図である。 正常時電圧情報の一例を説明するグラフである。 正常時流速情報の一例を説明するグラフである。 図１に示した流量計検出部が実行する処理を説明するフローチャートである。 図１に示した流量計出力部が実行する処理を説明するフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。

図１乃至図１１は、本発明の一実施形態を示すためのものである。図１は、本発明の一実施形態おける流量計の側方一部断面図である。図１に示すように、流量計１００は、被測定流体、例えば、ガスが流通する配管（図示省略）の一部に取り付けられる流量計検出部１０と、流量計検出部１０に一体的に接続される流量計出力部５０と、流量計検出部１０と流量計出力部５０とを接続するケーブル６０と、を備える。

ケーブル６０は、後述の通信信号ＣＳを送信するための信号線（導線）を含み、例えば、内部の複数の信号線（導線）を束ねてシールド（被覆）したシールドタイプのケーブルである。なお、ケーブル６０は、信号線の他に、電力を供給するための電力線（導線）を含んでいてもよい。

流量計出力部５０は、ガスの流量、具体的には、瞬時流量および積算流量のうちの少なくとも一方を出力するためのものである。流量計出力部５０は、筐体の側面に表示操作パネル５１を備える。表示操作パネル５１には、表示部５２と、発光部５３と、操作部５４と、が設けられている。

表示部５２は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイであり、測定結果や各種の情報を表示する。発光部３３は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光体を複数有しており、測定結果に基づいて所定の発光体が発光する。操作部３４は、複数のキー（ボタン）を有しており、利用者（ユーザ）が当該キーを操作することよって、各種の情報が入力される。

流量計検出部１０は、ガスの流量（瞬時流量）を検出するためのものである。流量計検出部１０は、略円筒形状のハウジング１１と、ハウジング１１の内部に設置されたフローセンサ１２および温度センサ１３と、フローセンサ１２より上流側（図１において左側）に設置される上流側整流ユニット１４と、フローセンサ１２より下流側（図１において右側）に設置される下流側整流ユニット１５と、を備える。

ハウジング１１は、上流および下流の配管とそれぞれ連通するための開口１１ａと、ハウジング１１の両端（図１において左端と右端）にそれぞれ一体的に形成され、上流および下流の配管にそれぞれ取り付けられる環状のフランジ１１ｂと、を含んで構成される。これにより、上流側の開口１１ａから流入したガスが下流側の開口１１ａから流出し、ハウジング１１の内部にガスが流れる流路１１ｃが形成される。

上流側整流ユニット１４は、流路１１ｃを流れるガスを整流するためのものである。上流側整流ユニット１４は、例えば、円形の金網１４ａと、複数のセル（復数の孔）からなるハニカム１４ｂと、を含んで構成され、金網１４ａおよびハニカム１４ｂは、所定の間隔を存して、流路１１ｃの内面（内壁）に一体的に組み付けられている。

下流側整流ユニット１５は、流路１１ｃを流れるガスを整流するためのものである。下流側整流ユニット１５は、例えば、円形の金網１５ａを含んで構成され、金網１５ａは、流路１１ｃの内面（内壁）に一体的に組み付けられている。

本実施形態では、上流側整流ユニット１４および下流側整流ユニット１５が、それぞれ１つの金網を含む例を示したが、これに限定されず、上流側整流ユニット１４および下流側整流ユニット１５の一方または両方が、目の粗さが異なる複数の金網を含んでいてもよい。

図２は、図１に示したＶ−Ｖ線矢視方向断面図である。図２に示すように、温度センサ１３は、先端の検出部がハウジング１１内における流路１１ｃの断面中心付近に位置するように設置される。温度センサ１３は、流路１１ｃの断面中心近傍のガスの温度を検出し、温度信号を出力する。温度センサ１３としては、種々の構成を採用することができるが、本実施形態においては、例えば、サーミスタなどの電気式温度検出センサを用いる。

また、図１に示す流量計検出部１０は、流路１１ｃの内面（内壁）に設置される圧力センサ１６をさらに備える。圧力センサ１６は、流路１１ｃを流れるガスの圧力を検出し、圧力信号を出力する。

２つのフローセンサ１２は、それぞれ流路１１ｃの内面（内壁）から突出するように設置され、流路１１ｃを流れるガスの流速または瞬時流量を検出する。また、２つの流れセンサ１２は、互いに対向するように配置される。流れセンサ１２としては、種々の構成を採用することができるが、本実施形態においては、高感度、かつ、高速応答のフローセンサとして、ダイヤフラムを有する熱式のフローセンサを用いる。

なお、２つのフローセンサ１２を設置する場合に限定されず、フローセンサ１２を１つ設置するようにしてもよいし、３つ以上の複数のフローセンサ１２を設置するようにしてもよい。

図３は、図２に示した各フローセンサ１２の斜視図であり、図４は、図３に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向断面図である。図３および図４に示すように、フローセンサ１２は、キャビティ（凹部）２６が形成された基板２０と、基板２０上にキャビティ２６を覆うように配置された薄膜状の絶縁膜２５と、絶縁膜２５に設けられたヒータ２１と、ヒータ２１より上流側（図３および図４において左側）に設けられた測温抵抗素子２２と、ヒータ２１より下流側（図３および図４において右側）に設けられた測温抵抗素子２３と、基板２０の一辺側に設けられた周囲温度センサ２４と、絶縁膜２５の対角関係にある角部近傍に設けられた電極パッド２６と、などを有する。なお、本実施形態の測温抵抗素子２２，２３は、本発明のフローセンサにおける「測温ユニット」の一例に相当する。

絶縁膜２５のキャビティ２６を覆う部分は、熱容量が小さく、基板２０に対して断熱性を有するダイヤフラムを構成している。周囲温度センサ２４は、流路１１ｃを流れるガスの温度を検出する。ヒータ２１は、例えば、抵抗素子であり、キャビティ２６を覆う絶縁膜２５の中心に配置され、流路１１ｃを流れるガスを加熱する。

測温抵抗素子２２はヒータ２１より上流側の温度を検出するために用いられ、測温抵抗素子２３はヒータ２１より下流側の温度を検出するために用いられ、いずれも温度センサとして機能する。これにより、後述するように、ヒータ２１の加熱によって生ずる流体の温度差が検出される。

ここで、図１に示す流路１１ｃ中のガスが静止（停止）している場合、図３および図４に示すヒータ２１で加えられた熱は、上流方向と下流方向へ対称的に拡散する。従って、測温抵抗素子２２および測温抵抗素子２３の温度は等しくなり、測温抵抗素子２２および測温抵抗素子２３の電気抵抗値は等しくなる。これに対し、流路１１ｃ中のガスが上流から下流に流れている場合、ヒータ２１で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。従って、測温抵抗素子２２の温度よりも、測温抵抗素子２３の温度が高くなる。そのため、測温抵抗素子２２の電気抵抗値と測温抵抗素子２３の電気抵抗値との間に差が生じる。測温抵抗素子２３の電気抵抗値と測温抵抗素子２２の電気抵抗値との差は、流路１１ｃを流れるガスの速度や流量と相関関係がある。そのため、測温抵抗素子２３の電気抵抗値と測温抵抗素子２２の電気抵抗値との差から、流路１１ｃを流れるガスの速度や流量が算出することが可能となる。測温抵抗素子２２および測温抵抗素子２３の電気抵抗値の情報は、図３に示す電極パッド２６を通じて検出信号ＤＳとして出力される。

図３および図４に示す基板２０の材料としては、シリコン(Ｓｉ)などが使用可能である。絶縁膜２５の材料としては、酸化ケイ素(ＳｉＯ₂)などが使用可能である。キャビティ２６は、異方性エッチングなどにより形成される。また、ヒータ２１、上流側測温抵抗素子２２、下流側測温抵抗素子２３、周囲温度センサ２４、および電極パッド２６の各材料には、白金(Ｐｔ)などが使用可能であり、リソグラフィ法などにより形成可能である。

図５は図１に示した流量計の機能的構成を示すブロック図であり、図６は図５に示した駆動回路を示す回路図である。図５に示すように、流量計検出部１０は、２つの駆動回路３１と、制御装置３２と、をさらに備える。駆動回路３１は、それぞれフローセンサ１２の信号増幅用プリント配線基板（図示省略）に設けられる。図６に示すように、各駆動回路３１は、１つのオペアンプＯＰ１と３つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とを含んでおり、フローセンサ１２のヒータ２１（図６においてＲｈと表記）と周囲温度センサ２４（図６においてＲｒと表記）とを用いて、ブリッジ回路を構成している。この駆動回路３１では、ヒータ２１と周囲温度センサ２４との抵抗比が所定の値（一定値）となるように、オペアンプＯＰ１に印加する電圧を制御（フィードバック制御）している。このように、駆動回路３１は、周囲温度センサ２４により検出されたガスの温度よりもヒータ２１の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ２１に電力（電流）を供給する。

ここで、周囲温度センサ２４とヒータ２１と測温抵抗素子２２，２３とを有する熱式のフローセンサ１２において、ヒータ２１に電力を供給して駆動する駆動回路３１の所定位置における電圧、例えば、図６に示す固定抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖａ，Ｖｂと、ヒータ２１によって生じた流体の温度差を示す信号である検出信号ＤＳとの間には、相関関係または略相関関係がある。よって、かかる検出信号ＤＳと駆動回路３１の所定位置における電圧とに基づいて、検出信号ＤＳの異常原因を容易に分類することができる。

図５に示す制御装置３２は、例えば、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、入出力インターフェース、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）などを含んで構成される。制御装置３２には、各駆動回路３１の電圧Ｖａ，Ｖｂが入力され、各フローセンサ１２の測温抵抗素子２２，２３から検出信号ＤＳが入力され、温度センサ１３から温度信号が入力され、圧力センサ１６から圧力信号が入力される。制御装置３２のＣＰＵは、ＲＯＭにあらかじめ書き込まれた各種プログラムを読み出し、ＲＡＭに各種データを読み出しおよび書き込みしながら、入力された情報（データ）に基づいて、種々の情報処理（演算処理）を実行したり、流量計検出部１０の各種電子機器を制御したりする。

具体的には、制御装置３２は、その機能として、判定部３２ａと、分類部３２ｂと、送信部３２ｃと、記憶部３２ｄと、を含む。

なお、以下の説明において、特に明示した場合を除き、説明の簡略化のため、制御装置３２は、２つのフローセンサ１２および駆動回路３１の組のうち、何れか一方から入力される検出信号ＤＳと駆動回路３１の電圧Ｖａ，Ｖｂとを使用するものとする。

判定部３２ａは、制御装置３２に入力された情報に基づいて、フローセンサ１２から入力された検出信号ＤＳが正常であるか否か（検出信号ＤＳに異常があるか否か）を判定する。

分類部３２ｂは、検出信号ＤＳと、駆動回路３１の電圧Ｖａ，Ｖｂとに基づいて、検出信号ＤＳの異常原因を分類する。このように、駆動回路３１に関する情報を取得可能な流量計検出部１０側で、分類部３２ｂが、検出信号ＤＳと駆動回路３１に関する情報とに基づいて、検出信号ＤＳの異常原因を分類することにより、従来のように検出信号のみでは分類（識別）できなかった検出信号の異常原因を、複数種類に分類（識別）することが可能となる。

分類部３２ｂは、検出信号ＤＳの異常原因を、例えば、異常原因１、異常原因２、異常原因３、異常原因４の４種類に分類する。

送信部３２ｃは、ケーブル６０を介して、検出信号ＤＳに基づく通信信号ＣＳを送信する。通信信号ＣＳは電圧信号であり、後述の通信信号電圧情報および正常時電圧情報に基づいて、通信信号ＣＳの電圧を設定する。

図７は通信信号電圧情報の一例を説明する概念図であり、図８は正常時電圧情報の一例を説明するグラフである。図５に示す記憶部３２ｄは、通信信号ＣＳの電圧（レベル）の割り当てを示す通信信号電圧情報と、正常時の検出信号ＤＳのレベルと通信信号ＣＳの電圧（レベル）との関係を示す正常時電圧情報と、をあらかじめ記憶している。図７に示すように、送信部３２ｃは、例えば０〜５［Ｖ］（０［Ｖ］≦ＣＳ≦５［Ｖ］）の範囲の電圧の通信信号ＣＳを出力可能である。通信信号ＣＳの０〜５［Ｖ］の範囲のうちの所定範囲、例えば、１〜４［Ｖ］（１［Ｖ］≦ＣＳ≦４［Ｖ］）の範囲は、検出信号ＤＳに異常がない、すなわち、検出信号ＤＳが正常である場合の通信信号ＣＳに割り当てられている。図８に示すように、例えば、検出信号ＤＳが正常であるときに最小値ｍｉｎから最大値ｍａｘのレベルである場合（ｍｉｎ≦ＤＳ≦ｍａｘ）、通信信号ＣＳの１［Ｖ］は検出信号ＤＳの最小値ｍｉｎに対応し、通信信号ＣＳの４［Ｖ］は検出信号ＤＳの最大値ｍａｘに対応し、通信信号ＣＳの１〜４［Ｖ］の間の値は検出信号ＤＳの最小値ｍｉｎと最大値ｍａｘとの間の値に線形または略線形に対応している。これにより、通信信号ＣＳは、検出信号ＤＳに異常がないときに、１〜４［Ｖ］（１［Ｖ］≦ＣＳ≦４［Ｖ］）の範囲において、検出信号ＤＳのレベルに応じた電圧である。

一方、図７に示すように、通信信号ＣＳの０〜５［Ｖ］の範囲のうちの前述の所定範囲外、すなわち、０〜１［Ｖ］（０［Ｖ］≦ＣＳ＜１［Ｖ］）と４〜５［Ｖ］（４［Ｖ］＜ＣＳ≦５［Ｖ］）とは、検出信号ＤＳに異常がある場合の通信信号ＣＳに割り当てられている。例えば、０〜０．２［Ｖ］（０［Ｖ］≦ＣＳ≦０．２［Ｖ］）の範囲は検出信号ＤＳの異常原因１（原因１）が、０．３〜０．５［Ｖ］（０．３［Ｖ］≦ＣＳ≦０．５［Ｖ］）の範囲は検出信号ＤＳの異常原因２（原因２）が、４．５〜４．７［Ｖ］（４．５［Ｖ］≦ＣＳ≦４．７［Ｖ］）の範囲は検出信号ＤＳの異常原因３（原因３）が、４．８〜５［Ｖ］（４．８［Ｖ］≦ＣＳ≦５［Ｖ］）の範囲は検出信号ＤＳの異常原因４（原因４）が、それぞれ割り当てられている。これにより、通信信号ＣＳは、検出信号ＤＳに異常があるときに、送信部３２ｃの出力可能な０〜５［Ｖ］の範囲のうちの前述の所定範囲外において、分類部３２ｂにより分類された検出信号ＤＳの異常原因に割り当てられた電圧（レベル）である。

このように、検出信号ＤＳに異常がある場合と検出信号ＤＳに異常がない場合とのそれぞれに、送信部３２ｃの出力可能な範囲のうちの異なる範囲を割り当て、送信部３２ｃが検出信号ＤＳに基づいて通信信号ＣＳの電圧（レベル）を設定することにより、流体の流量に関する情報と検出信号ＤＳの異常原因に関する情報の両方を同じ信号線で送信することが可能となる。

なお、検出信号ＤＳに異常がある場合、例えば、検出信号ＤＳの異常原因が異常原因１（原因１）である場合、送信部３２ｃは、当該異常原因１（原因１）に割り当てられた範囲の中央値、すなわち、０．２［Ｖ］の電圧の通信信号ＣＳを送信するのが好ましい。これにより、ケーブル６０を介して送信された通信信号ＣＳの電圧（レベル）が、ノイズや減衰などの影響によって変動する場合でも、当該異常原因１（原因１）に割り当てられた範囲に含まれる蓋然性を高めることができる。

本実施形態では、送信部３２ｃが２つの検出信号ＤＳのいずれか一方を使用する例を示したが、これに限定されない。例えば、送信部３２ｃは、２つの検出信号ＤＳのレベルの平均値を算出した上で、当該平均値に基づいて通信信号の電圧（レベル）を設定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、通信信号が電圧信号である例を示したが、これに限定されない。例えば、通信信号は電流信号であってもよい。

図５に示すように、流量計出力部５０は、制御装置５５と出力部５６とをさらに備える。制御装置５５は、前述の制御装置３２と同様に、例えば、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、入出力インターフェース、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）などを含んで構成される。制御装置５５には、図１に示す表示操作パネル５１の操作部５４から入力情報が入力され、ケーブル６０を介して制御装置３２から通信信号ＣＳが入力される。制御装置５５のＣＰＵは、ＲＯＭにあらかじめ書き込まれた各種プログラムを読み出し、ＲＡＭに各種データを読み出しおよび書き込みしながら、入力された情報（データ）に基づいて、種々の情報処理（演算処理）を実行したり、流量計出力部５０の各種電子機器を制御したりする。

具体的には、制御装置５５は、その機能として、受信部５５ａと、判定部５５ｂと、算出部５５ｃと、記憶部５５ｄと、を含む。

受信部５５ａは、ケーブル６０を介して制御装置３２から送信された通信信号ＣＳを受信する。

判定部５５ｂは、受信した通信信号ＣＳに基づいて、フローセンサ１２が出力した検出信号ＤＳが正常であるか否か（検出信号ＤＳに異常があるか否か）を判定する。

算出部５５ｃは、受信した通信信号ＣＳの電圧（レベル）に基づいて、ガスの瞬時流量を算出する。

出力部５６は、制御装置５５から入力される制御信号、データを流量計出力部５０の外部に出力するためのものである。出力部５６は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された機器にアナログ信号またはデジタルデータなどの形式で情報を出力する。

図９は正常時流速情報の一例を説明するグラフである。図５に示す記憶部５５ｄは、図７に示す前述の通信信号電圧情報と、正常時の通信信号ＣＳと流体の流速との関係を示す正常時流速情報と、をあらかじめ記憶している。図９に示すように、通信信号ＣＳが１〜４［Ｖ］（１［Ｖ］≦ＣＳ≦４［Ｖ］）の範囲、すなわち、検出信号ＤＳが正常であるときに、通信信号ＣＳの１［Ｖ］はフローセンサ１２が検出可能な流速Ｖの最小値ＭＩＮに対応し、通信信号ＣＳの４［Ｖ］はフローセンサ１２が検出可能な流速Ｖの最大値ＭＡＸに対応し、通信信号ＣＳの１〜４［Ｖ］の間の値はフローセンサ１２が検出可能な流速Ｖの最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸとの間の値に線形または略線形に対応している。これにより、通信信号ＣＳが前述の所定範囲の電圧（レベル）であるときに、通信信号ＣＳの電圧（レベル）から流速を求めることが可能となる。

次に、図１に示した流量計１００が流体の流量を測定（算出）する動作について説明する。

図１０は、図１に示した流量計検出部１０が実行する処理を説明するフローチャートである。図１０に示すように、流量計検出部１０は処理Ｓ１１０を実行する。すなわち、まず、フローセンサ１２の測温抵抗素子２２，２３は、ヒータ２１によって流路１１ｃを流れるガスに生じた温度差を検出信号ＤＳとして検出し、制御装置３２に出力する（Ｓ１１１）。このとき、駆動回路３１は、制御装置３２から入力される制御信号により、周囲温度センサ２４により検出された温度よりもヒータ２１の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ２１に電力（電流）を供給し、固定抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖａ，Ｖｂを制御装置３２に出力する（Ｓ１１２）。

また、温度センサ１３は、流路１１ｃを流れるガスの温度を検出して制御装置３２に出力し（Ｓ１１３）、圧力センサ１６は、流路１１ｃを流れるガスの圧力を検出して制御装置３２に出力する（Ｓ１１４）。

次に、制御装置３２の判定部３２ａは、検出信号ＤＳと、ガスの温度と、ガスの圧力とに基づいて、検出信号ＤＳが正常か否かを判定する（Ｓ１１５）。検出信号ＤＳが正常であるか否かは、例えば、ガスの温度および圧力によって定められる所定範囲、例えば、前述の最小値ｍｉｎおよび最大値ｍａｘの間の範囲（ｍｉｎ≦ＤＳ≦ｍａｘ）に、検出信号ＤＳのレベルが含まれるか否かを判定基準とする。

Ｓ１１５の判定の結果、検出信号ＤＳが正常である、すなわち、検出信号ＤＳに異常がない場合、制御装置３２の送信部３２ｃは、記憶部３２ｄから図８に示す正常時電圧情報を読み出し、当該正常時電圧情報と検出信号ＤＳとに基づいて、検出信号ＤＳのレベルに対応する電圧の通信信号ＣＳを、ケーブル６０を介して送信し（Ｓ１１６）、処理Ｓ１１０を終了する。

一方、Ｓ１１５の判定の結果、検出信号ＤＳが正常でない、すなわち検出信号ＤＳに異常がある場合、制御装置３２の分類部３２ｂは、分類処理を行う（Ｓ１１７）。分類処理Ｓ１１６では、分類部３２ｂは、検出信号ＤＳと駆動回路３１の電圧Ｖａ，Ｖｂとに基づいて、検出信号ＤＳの異常原因を異常原因１から異常原因４のいずれかに分類する。

分類処理Ｓ１１７の後、送信部３２ｃは、記憶部３２ｄから図７に示す通信信号電圧情報を読み出し、当該正常時電圧情報に基づいて、分類部３２ｂにより分類された検出信号ＤＳの異常原因に割り当てられた電圧の通信信号ＣＳを、ケーブル６０を介して送信し（Ｓ１１８）、処理Ｓ１１０を終了する。

図１１は、図１に示した流量計出力部５０が実行する処理を説明するフローチャートである。図１１に示すように、流量計出力部５０は、処理Ｓ１５０を実行する。すなわち、制御装置５５の受信部５５ａは、ケーブル６０を介して流量計検出部１０から送信された通信信号ＣＳを受信する（Ｓ１５１）。

次に、制御装置５５の判定部５５ｂは、記憶部５５ｄから図７に示す通信信号電圧情報を読み出し、当該通信信号電圧情報と受信した通信信号ＣＳとに基づいて、検出信号ＤＳが正常か否かを判定する（Ｓ１５２）。具体的には、判定部５５ｂは、受信した通信信号ＣＳの電圧が１〜４［Ｖ］（１［Ｖ］≦ＣＳ≦４［Ｖ］）の範囲であるときに、検出信号ＤＳが正常であると判定し、受信した通信信号ＣＳの電圧が０〜１［Ｖ］（０［Ｖ］≦ＣＳ＜１［Ｖ］）または４〜５［Ｖ］（４［Ｖ］＜ＣＳ≦５［Ｖ］）の範囲であるときに、検出信号ＤＳが正常ではないと判定する。

Ｓ１５２の判定の結果、検出信号ＤＳが正常である場合、制御装置５５の算出部５５ｃは、記憶部５５ｄから図９に示す正常時流速情報を読み出し、当該正常時流速情報と受信した通信信号ＣＳとに基づいて、流路１１ｃを流れるガスの瞬時流量を算出する（Ｓ１５３）。これにより、算出部５５ｃは、通信信号ＣＳが前述の所定範囲外の電圧（レベル）であるとき、すなわち、検出信号ＤＳに異常があるときに、流体の流量を算出するのを防止することが可能となる。

具体的には、算出部５５ｃは、正常時流速情報と受信した通信信号ＣＳとから、流路１１ｃを流れるガスの速度（流速）Ｖの値を求め、以下の式（１）に示すように、速度（流速）Ｖに流路１１ｃの垂直断面積Ｓを乗じて、ガスの瞬時流量Ｑを算出する。
Ｑ＝Ｖ×Ｓ ・・・（１）
ここで、ガスの速度Ｖの単位は、例えば［ｍ／ｍｉｎ］であり、流路１１ｃの垂直断面積Ｓの単位は、例えば［ｍ²］である。

ステップＳ１５３の後、算出部５５ｃは、算出したガスの瞬時流量Ｑを表示操作パネル５１の表示部５２に出力して表示させ（Ｓ１５４）、処理Ｓ１５０を終了する。これにより、通信信号ＣＳが前述の所定範囲のレベルであるとき、すなわち、検出信号ＤＳに異常がないときにのみ、算出部５５ｃにより算出された流体の流量を表示することが可能となる。

本実施形態では、算出部５５ｃがガスの瞬時流量Ｑを算出する例を示したが、これに限定されない。例えば、利用者（ユーザ）が表示操作パネル５１の操作部５４を操作し、所定のモード、例えば積算流量表示モードを入力（選択）した場合、算出部５５ｃは、式（１）により算出したガスの瞬時流量Ｑを、記憶部５５ｄに書き込んで記憶させる。これとともに、算出部５５ｃは、流量の検出を開始した時点から現在までに記憶部５５ｄに記憶されたガスの瞬時流量Ｑｎ（ｎは正の整数）を読み出し、当該瞬時流量Ｑｎを積算してガスの積算流量Ｔを算出する。そして、算出部５５ｃは、算出した積算流量Ｔを、瞬時流量Ｑに代えて、または、瞬時流量Ｑとともに、図１に示した表示操作パネル５１の表示部５２に出力して表示させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、算出結果を表示操作パネル５１の表示部５２に表示する例を示したが、これに限定されない。例えば、算出部５５ｃは、瞬時流量Ｑおよび積算流量Ｔのうちの少なくとも一方を、表示部５２に代えて、または、表示部５２とともに、出力部５６に出力するようにしてもよい。これにより、流量計１００に接続する外部機器に瞬時流量Ｑおよび積算流量Ｔのうちの少なくとも一方を出力することが可能となる。

一方、Ｓ１５２の判定の結果、検出信号ＤＳが正常でない、すなわち、検出信号ＤＳに異常がある場合、判定部５５ｂは報知処理を行い（Ｓ１５５）、処理Ｓ１５０を終了する。

報知処理Ｓ１５５では、判定部５５ｂは、記憶部５５ｄから図７に示す通信信号電圧情報を読み出し、当該正常時流速情報と受信した通信信号ＣＳと基づいて、制御装置３２の分類部３２ｂにより分類された検出信号ＤＳの異常原因を特定し、発光部５３に制御信号を出力して当該検出信号ＤＳの異常原因に対応する発光部５３の発光体を点灯または点滅させる。これにより、検出信号ＤＳの異常原因を自ら分類（識別）することが困難な利用者（ユーザ）に、容易に知らせることができる。

本実施形態では、報知処理Ｓ１５５において、判定部５５ｂが発光部５３を点灯または点滅させる例を示したが、これに限定されない。例えば、判定部５５ｂは、分類された検出信号ＤＳの異常原因を表示部５２に表示（報知）するようにしてもよいし、流量計１００がスピーカなどの音声出力手段を備え、分類された検出信号ＤＳの異常原因を音声出力手段により報知するようにしてもよいし、もしくは、表示部５２、発光部５３、および音声出力手段のうちの少なくとも二つを組み合わせて、分類された検出信号ＤＳの異常原因を報知するようにしてもよい。

また、本実施形態では、流量計１００が備える報知手段により異常原因を報知する例を示したが、これに限定されない。例えば、判定部５５ｂは、発光部５３に代えて、または、発光部５３とともに、出力部５６に異常原因に関する情報を出力するようにしてもよい。これにより、流量計１００に接続する外部機器に異常原因を報知することが可能となる。

このように、本実施形態における流量計１００によれば、流量計検出部１０が、検出信号ＤＳと駆動回路３１に関する情報とに基づいて、検出信号ＤＳの異常原因を分類する分類部３２ｂを含む。このように、駆動回路３１に関する情報を取得可能な流量計検出部１０側で、分類部３２ｂが、検出信号ＤＳと駆動回路３１に関する情報とに基づいて、検出信号ＤＳの異常原因を分類することにより、従来のように検出信号のみでは分類（識別）できなかった検出信号の異常原因を、複数種類に分類（識別）することが可能となる。また、通信信号ＣＳは、検出信号ＤＳに異常がないときに、送信部３２ｃの出力可能な範囲のうちの所定範囲において、検出信号ＤＳのレベルに応じた電圧（レベル）であり、検出信号ＤＳに異常があるときに、送信部３２ｃの出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲外において、分類部３２ｂにより分類された検出信号ＤＳの異常原因に割り当てられた電圧（レベル）である。このように、検出信号ＤＳに異常がある場合と検出信号ＤＳに異常がない場合とのそれぞれに、送信部３２ｃの出力可能な範囲のうちの異なる範囲を割り当て、送信部３２ｃが検出信号ＤＳに基づいて通信信号ＣＳの電圧（レベル）を設定することにより、流体の流量に関する情報と検出信号ＤＳの異常原因に関する情報の両方を同じ信号線で送信することが可能となる。これにより、検出信号ＤＳの異常原因に関する情報を送信するための信号線を増やすことなく、検出信号ＤＳの異常原因を複数種類に分類することができる。また、検出信号ＤＳによって通信信号ＣＳの電圧（レベル）を変更しているだけなので、通信信号ＣＳの情報量（送信量）および送信時間は増加せず、フローセンサ１２が出力した検出信号ＤＳに高速に応答（反応）し、通信信号ＣＳを連続的に送信することができる。

また、本実施形態における流量計１００によれば、流量計出力部５０が、ケーブル６０を介して受信した通信信号ＣＳが送信部３２ｃの出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲外の電圧（レベル）であるときに、該通信信号ＣＳの電圧（レベル）に対応する検出信号ＤＳの異常原因を報知する発光部５３を含む。これにより、検出信号ＤＳの異常原因を自ら分類（識別）することが困難な利用者（ユーザ）に、容易に知らせることができる。

また、本実施形態における流量計１００によれば、流量計出力部５０が、ケーブル６０を介して受信した通信信号ＣＳが送信部３２ｃの出力可能な範囲のうちの前述の所定範囲の電圧（レベル）であるときに、該通信信号ＣＳの電圧（レベル）に基づいて流体の流量を算出する算出部５５ｃをさらに含む。これにより、算出部５５ｃは、通信信号ＣＳが前述の所定範囲外の電圧（レベル）であるとき、すなわち、検出信号ＤＳに異常があるときに、流体の流量を算出するのを防止することが可能となる。これにより、検出信号ＤＳに異常があるときに、誤って流体の流量を測定（出力）する蓋然性を低減することができる。

また、本実施形態における流量計１００によれば、流量計出力部５０が、算出部５５ｃにより算出された流体の流量を表示する表示部５２をさらに含む。これにより、通信信号ＣＳが前述の所定範囲のレベルであるとき、すなわち、検出信号ＤＳに異常がないときにのみ、算出部５５ｃにより算出された流体の流量を表示することが可能となる。これにより、信頼性の高い流体の流量を利用者（ユーザ）に示すことができる。

また、本実施形態における流量計１００によれば、フローセンサが、流体の温度を検出する周囲温度センサ２４と流体を加熱するヒータ２１とヒータによって生ずる流体の温度差を検出するように構成された測温ユニット２２，２３とを有し、駆動回路３１が、ヒータ２１の温度が周囲温度センサ２４により検出された流体の温度よりも所定の温度高くなるように、ヒータ２１に電力を供給し、検出信号ＤＳが、測温ユニット２２，２３により検出された流体の温度差を示す信号であり、駆動回路３１に関する情報が、駆動回路３１の所定位置における電圧を含む。ここで、周囲温度センサ２４とヒータ２１と測温ユニット２２，２３とを有する熱式のフローセンサ１２において、ヒータ２１に電力を供給して駆動する駆動回路３１の所定位置における電圧、例えば、図６に示す固定抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖａ，Ｖｂと、ヒータ２１によって生じた流体の温度差を示す信号である検出信号ＤＳとの間には、相関関係または略相関関係がある。よって、かかる検出信号ＤＳと駆動回路３１の所定位置における電圧とに基づいて、検出信号ＤＳの異常原因を容易に分類することができる。これにより、検出信号ＤＳの異常原因を複数種類に分類することができる流量計１００を、容易に実現することができる。

なお、前述の実施形態の構成は、組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本発明の構成は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。

１０…流量計検出部
１２…フローセンサ
２１…ヒータ
２２，２３…測温抵抗素子
２４…周囲温度センサ
３１…駆動回路
３２…制御装置
３２ｂ…分類部
３２ｃ…送信部
５０…流量計出力部
５２…表示部
５３…発光部
５５…制御装置
５５ｃ…算出部
１００…流量計
ＤＳ…検出信号
ＣＳ…通信信号

Claims (5)

1. 流体の流量を検出するための検出部と、
   前記流体の流量を出力するための出力部と、
   前記検出部と前記出力部とを接続するケーブルと、を備え、
   前記検出部は、前記流体の流量に応じた検出信号を出力するフローセンサと、前記フローセンサを駆動する駆動回路と、前記検出信号と前記駆動回路に関する情報とに基づいて、前記検出信号の異常原因を分類する分類部と、前記ケーブルを介して前記検出信号に基づく通信信号を送信する送信部と、を含み、
   前記通信信号は、前記検出信号に異常がないときに、前記送信部の出力可能な範囲のうちの所定範囲において、前記検出信号のレベルに応じたレベルであり、前記検出信号に異常があるときに、前記送信部の出力可能な範囲のうちの前記所定範囲外において、前記分類部により分類された前記検出信号の異常原因に割り当てられたレベルである
   ことを特徴とする流量計。
2. 前記出力部は、前記ケーブルを介して受信した前記通信信号が、前記送信部の出力可能な範囲のうちの前記所定範囲外のレベルであるときに、該通信信号のレベルに対応する前記検出信号の異常原因を報知する報知部を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量計。
3. 前記出力部は、前記ケーブルを介して受信した前記通信信号が、前記送信部の出力可能な範囲のうちの前記所定範囲のレベルであるときに、該通信信号のレベルに基づいて前記流体の流量を算出する算出部をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の流量計。
4. 前記出力部は、前記算出部により算出された前記流体の流量を表示する表示部をさらに含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の流量計。
5. 前記フローセンサは、前記流体の温度を検出する周囲温度センサと前記流体を加熱するヒータと前記ヒータによって生ずる前記流体の温度差を検出するように構成された測温ユニットとを有し、
   前記駆動回路は、前記ヒータの温度が前記周囲温度センサにより検出された前記流体の温度よりも所定の温度高くなるように、前記ヒータに電力を供給し、
   前記検出信号は、前記測温ユニットにより検出された前記流体の温度差であり、
   前記駆動回路に関する情報は、前記駆動回路の所定位置における電圧を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の流量計。

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