JP5123231B2 - 流量計、流量計測方法、及び流量計測プログラム - Google Patents

Description

本発明に係るいくつかの態様は、例えば気体、液体などの被測定流体の流量や積算流量を検出する流量計、流量計測方法、及び流量計測プログラムに関する。

従来、この種の流量計は、例えばガスなどの被測定流体が流通する流路（配管）に設置されている。例えば、フルイディック素子の出力信号に基づいて被測定流体の流量を検出するフルイディック流量計において、フルイディック素子の出力信号の信号レベルを検出し、あらかじめ被測定流体の流量と信号レベルの関係を設定しておき、フルイディック素子から出力された出力信号の信号レベルの大きさがあらかじめ設定された範囲を逸脱しているときに流量の積算を中止し、流量以外の要因による出力信号に基づいて誤って流量を積算しないようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３２２６１６号公報

一方、例えば配管の外部で急激に温度変化が生じたり、配管に日光が照射したりする場合に、配管の内部と外部との間で温度差が生じて配管内のガスの温度分布が不均質になるため、配管内のガスに自然対流が発生していた。但し、従来の流量計におけるフルイディック素子（流れセンサ）は感度が低いため、配管内に発生した自然対流によるガスの流れ（動き）を検出することはなかった。

しかしながら、感度の高い流れセンサを備えた流量計を用いてガスの流量を検出する場合、自然対流によるガスの流れ（動き）を検出してしまうという問題があった。すなわち、流れセンサの近傍に滞留するガスに自然対流が発生し、発生した自然対流による流れ（動き）の方向と流れセンサにおける検出方向とが一致すると、ガスが配管内を流通せずに静止（停止）しているにもかかわらず、自然対流によるガスの流れ（動き）によって流量を検出してしまい、かかる流量を積算してしまうという問題があった。

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、通常の流れ以外の被測定流体の流れによる流量を積算する可能性を低減することのできる流量計、流量計測方法、及び流量計測プログラム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、所定方向に流れる被測定流体の流量と所定方向とは逆方向に流れる被測定流体の流量とを検出可能な複数の流量検出手段と、所定時間内に複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量のうちの少なくとも１つが逆方向の流量のときに、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を、全てゼロにする流量補正手段と、を備え、複数の流量検出手段のうちの少なくとも一組において、一の流量検出手段と他の流量検出手段とを結ぶ線が所定方向の線に対して角度をなすように、一及び他の流量検出手段が配置される。

かかる構成によれば、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量のうちの少なくとも１つが逆方向の流量のときに、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値が、全てゼロになる。ここで、少なくとも１つが逆方向の流量を検出しているので、例えば被測定流体が流路を所定方向に流通するなどの通常の流れとは異なり、自然対流、外乱、脈動又は圧力振動などにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）が発生している可能性が高い。よって、かかる状況で複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにすることにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。

また、前述の流量計において、流量検出手段が検出した流量の絶対値が所定値以下のときに、該流量の値をゼロにするしきい値手段を備えるように構成してもよい。

かかる構成によれば、流量検出手段が検出した流量の絶対値が所定値以下のときに該流量の値がゼロになるので、例えば圧力変動などの、ゼロ近傍の微小な被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を更に低減することができる。

また、前述の流量計において、流量検出手段ごとに、他の所定時間内に流量検出手段が検出した複数の流量に基づいて平均値を算出する平均値算出手段を備え、流量補正手段は、平均値算出手段により算出された複数の流量検出手段ごとの平均値のうち、少なくとも１つが逆方向の流量の値のときに、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を、全てゼロにするようにしてもよい。

かかる構成によれば、他の所定時間内に流量検出手段が検出した複数の流量に基づいて平均値が算出されるので、例えば被測定流体を停止（静止）したときなどの過渡期において、被測定流体の過渡変動による流量を平準化することができる。また、平均値算出手段により算出された複数の流量検出手段ごとの平均値のうち、少なくとも１つが逆方向の流量の値のときに、所定時間内に複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値が全てゼロになるので、平準化された流量に基づいて、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を更に低減することができる。

また、前述の流量計において、被測定流体が流れ、断面が対称形状の流路を備え、複数の流量検出手段のうちの少なくとも一対において、一の流量検出手段と他の流量検出手段とが、流路の断面中心に対して対称な位置に配置されるようにしてもよい。

かかる構成によれば、複数の流量検出手段のうちの少なくとも一対において、一の流量検出手段と他の流量検出手段とが、流路の断面中心に対して対称な位置に配置されるので、例えば自然対流などの、流路の一方における方向と当該一方に対向する流路の他方における方向とが異なる、被測定流体の流れ（動き）による流量を容易に検出することができる。

また、被測定流体が流れ、断面が対称形状の流路を備え、３つの流量検出手段のうちの一対において、一の流量検出手段と他の流量検出手段とが、流路の断面中心に対して対称な位置に配置され、残りの流量検出手段が、流路の断面中心を基準として一及び他の流量検出手段とそれぞれ９０度をなす位置に配置されるようにしてもよい。

太陽の向きによって暖められる流路面は一方であり、自然対流による逆方向の流量が発生する面は一方に集中することになる。かかる構成によれば、その一方に、３つの流量検出手段のうちの一対において、一の流量検出手段と他の流量検出手段とが、流路の断面中心に対して対称な位置に配置され、残りの流量検出手段が、流路の断面中心を基準として一及び他の流量検出手段とそれぞれ９０度をなす位置に配置されるので、例えば自然対流などの、流路の一方における方向と当該一方に対向する流路の他方における方向とが異なる、被測定流体の流れ（動き）による流量を容易に検出することができる。

また、前述の流量計において、被測定流体が流れ、断面が対称形状の流路を備え、３つ以上の流量検出手段が、流路の断面中心を基準としてそれぞれ等しい角度をなす位置に配置されるようにしてもよい。

かかる構成によれば、３つ以上の流量検出手段が、流路の断面中心を基準としてそれぞれ等しい角度をなす位置に配置されるので、例えば自然対流などの、流路の一方における方向と当該一方に対向する流路の他方における方向とが異なる、被測定流体の流れ（動き）による流量を更に容易に検出することができる。

また、本発明に係る流量計測方法は、所定方向に流れる被測定流体の流量と所定方向とは逆方向に流れる被測定流体の流量とを検出可能な複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量のうち、少なくとも１つが逆方向の流量のときに、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を、全てゼロにする第１のステップを含み、複数の流量検出手段のうちの少なくとも一組において、一の流量検出手段と他の流量検出手段とを結ぶ線が所定方向の線に対して角度をなすように、一及び他の流量検出手段が配置される。

かかる構成によれば、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量のうちの少なくとも１つが逆方向の流量のときに、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値が、全てゼロになる。ここで、少なくとも１つが逆方向の流量を検出しているので、例えば被測定流体が流路を所定方向に流通するなどの通常の流れとは異なり、自然対流、外乱、脈動又は圧力振動などにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）が発生している可能性が高い。よって、かかる状況で複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにすることにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。

また、前述の流量計測方法において、流量検出手段が検出した流量の絶対値が所定値以下のときに、該流量の値をゼロにする第２のステップを含むように構成してもよい。

かかる構成によれば、流量検出手段が検出した流量の絶対値が所定値以下のときに該流量の値がゼロになるので、例えば圧力変動などの、ゼロ近傍の微小な被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を更に低減することができる。

また、前述の流量計測方法において、複数の流量検出手段ごとに、他の所定時間内に流量検出手段が検出した複数の流量に基づいて平均値を算出する第３のステップを含み、第１のステップは、第３のステップにより算出された複数の流量検出手段ごとの平均値のうち、少なくとも１つが逆方向の流量の値のときに、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を、全てゼロにするようにしてもよい。

かかる構成によれば、他の所定時間内に流量検出手段が検出した複数の流量に基づいて平均値が算出されるので、例えば被測定流体を停止（静止）したときなどの過渡期において、被測定流体の過渡変動による流量を平準化することができる。また、平均値算出手段により算出された複数の流量検出手段ごとの平均値のうち、少なくとも１つが逆方向の流量の値のときに、複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値が、全てゼロになるので、平準化された流量に基づいて、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を更に低減することができる。

また、本発明に係る流量計測プログラムは、被測定流体の流量を計測する流量計測プログラムにおいて、前述の流量計測方法の各ステップを含む。

かかる構成によれば、所定時間内に複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量のうちの少なくとも１つが逆方向の流量のときに、所定時間内に複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値が全てゼロになる。ここで、少なくとも１つが逆方向の流量を検出しているので、例えば被測定流体が流路を所定方向に流通するなどの通常の流れとは異なり、自然対流、外乱、脈動又は圧力振動などにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）が発生している可能性が高い。よって、かかる状況で複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにすることにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。

本発明に係る流量計によれば、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）が発生している可能性が高い状況で複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにすることにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を低減することができる。

また、本発明に係る流量計測方法によれば、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）が発生している可能性が高い状況で複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにすることにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を低減することができる。

また、本発明に係る流量計測プログラムによれば、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）が発生している可能性が高い状況で複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにすることにより、通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の被測定流体の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を低減することができる。

本発明の一実施形態おける流量計の外観側面図である。 図１に示した流量計の側方断面図である。 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２に示した複数の流れセンサの配置を説明する垂直断面図である。 図２に示した複数の流れセンサの配置を説明する垂直断面図である。 複数の流れセンサの配置とガスが流通する方向との関係を説明する側方断面図である。 複数の流れセンサの他の配置を説明する垂直断面図である。 複数の流れセンサの他の配置を説明する垂直断面図である。 複数の流れセンサの他の配置を説明する垂直断面図である。 図１に示した流量計が計測する被測定流体の瞬時流量を説明するグラフである。 図２に示した流量補正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、同一又は類似の部分には同一又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。

本実施形態における流量計は、例えば被測定流体であるガスの瞬時流量を検出するとともに、検出した瞬時流量を積算してガスの積算流量（使用量）を算出する積算流量計である。

図１は、本発明の一実施形態おける流量計の外観側面図であり、図２は、図１に示した流量計の側方断面図である。図１に示すように、流量計１は、ガスが流通する配管Ｐの一部に取り付けられる流路保持体１０と、流量計ボディ部２に一体的に接続される計測ユニット３０と、を含んで構成される。図２に示すように、流路保持体１０の内部には、ガスが上流側（図において左側）から下流側（図において右側）に流通する流路１１が形成されている。計測ユニット３０は、流路１１を流れるガスの流量を計測する。
なお、図２は断面図であるが、計測ユニット３０の内部は模式的に描かれており、実際には、計測ユニット３０の内部に、マイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、Ｉ／Ｏ回路などが含まれる。

流路保持体１０には、上流側の端部に注入口１３、下流側の端部に排出口１４が設けられており、流路１１は、注入口１３及び排出口１４のそれぞれに取り付けられる配管（図示せず）と連通している。また、流路１１の途中には、流路１１の内径を狭める絞り１５が設けられており、絞り１５における流路１１の断面積は、流路１１を流れるガスの速度（流速）が流れセンサ１２の速度検出範囲内となるように適宜設定される。

流路１１の内面（内壁）には、複数の流れセンサ（流量検出手段）１２が設置されており、複数の流れセンサ１２は、それぞれ流路１１、特に設置された内面（内壁）付近を流れるガスの速度又は瞬時流量を検出する。なお、設置される流れセンサ１２は、図１に示す２つに限定されるものではなく、複数であれば３つ以上であってもよい。各流れセンサ１２としては、種々の構成を採用することができるが、本実施形態では、高感度の流れセンサとして、ダイヤフラムを有する熱式流量センサを用いる。

図３は、図２に示した各流れセンサの斜視図であり、図４は、図３に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向断面図である。図３及び図４に示すように、流れセンサ１２は、キャビティ２６が設けられた基板２０、基板２０上にキャビティ２６を覆うように配置された絶縁膜２５、絶縁膜２５に設けられたヒータ２１、ヒータ２１より上流側（図において左側）に設けられた上流側測温抵抗素子２２、ヒータ２１より下流側（図において右側）に設けられた下流側測温抵抗素子２３、上流側測温抵抗素子２２より上流側に設けられた周囲温度センサ２４などを有する。

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１１に流入してきたガスの温度を測定する。ヒータ２１は、キャビティ２６を覆う絶縁膜２５の中心に配置されており、周囲温度センサ２４が計測したガスの温度よりも一定温度、例えば１０℃高くなるように加熱される。上流側測温抵抗素子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、下流側測温抵抗素子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る。

ここで、図２に示した流路１１中のガスが静止（停止）している場合、図３及び図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、上流側測温抵抗素子２２及び下流側測温抵抗素子２３の温度は等しくなり、上流側測温抵抗素子２２及び下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗は等しくなる。これに対し、流路１１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、上流側測温抵抗素子２２の温度よりも、下流側測温抵抗素子２３の温度が高くなる。そのため、上流側測温抵抗素子２２の電気抵抗と下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗との間に差が生じる。下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子２２の電気抵抗の差は、流路１１を流れるガスの速度や流量と相関関係がある。そのため、下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子２２の電気抵抗の差から、流路１１を流れるガスの速度や流量が算出される。また、流路１１中のガスが下流から上流に流れる場合であっても、同様に、上流側測温抵抗素子２２の電気抵抗と下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗の差から、流路１１を流れるガスの速度や流量が算出することができる。このように、本実施形態で用いる熱式流量センサは、上流から下流への方向（以下、正方向という）と下流から上流への方向（以下、負方向という）の両方向の速度や流量を検出することが可能である。なお、ガスの瞬時流量は、流路１１を流れるガスの速度（流速）に、流路１１の垂直断面積を乗じることにより算出される。本実施形態では、後述するように、各流れセンサ１２は上流側測温抵抗素子２２及び下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗の値を出力して、計測ユニット３０のＣＰＵ３００においてガスの瞬時流量を算出することとする。

図３及び図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及び周囲温度センサ２４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及び図６は、図２に示した複数の流れセンサの配置を説明する垂直断面図である。図２に示す複数の流れセンサ１２は、ガスが流路１１を流通する方向（図２において左側から右側への方向）の線に垂直な面上にそれぞれ配置される。すなわち、図５に示すように、流路１１の垂直断面が円形状の場合、複数の流れセンサ１２は、流路１１をガスが流通する方向（図５において紙面奥から紙面手前への方向）の線に垂直な円周上にそれぞれ配置される。また、図６に示すように、流路１１の垂直断面が矩形状の場合、複数の流れセンサ１２は、ガスが流路１１を流通する方向（図６において紙面奥から紙面手前への方向）の線に垂直な矩形上にそれぞれ配置される。図５及び６に示すように、複数の流れセンサ１２は、流路１１の断面中心Ｃに対して対称な位置にそれぞれ配置されるのが好ましい。

本実施形態では、ガスが流路１１を流通する方向の線に対し、複数の流れセンサ１２を垂直な面上に配置したが、これに限定されず、ガスが流路１１を流通する方向の線と同一線上ではない、すなわち、複数の流れセンサ１２を結ぶ線とガスが流路１１を流通する方向の線とが角度をなす（有する）ように、複数の流れセンサ１２が配置されていればよい。

図７は、複数の流れセンサの配置とガスが流通する方向との関係を説明する側方断面図である。例えば図７（ａ）に示すように、ガスが流路１１を流通する方向の線Ｌ（図７（ａ）における一点鎖線）に対し、流れセンサ１２ａと流れセンサ１２ｂとを結ぶ線Ｍ（図７（ａ）における点線）が平行に、すなわち角度を有さないように、流れセンサ１２ａ及び流れセンサ１２ｂを配置する。この場合、流れセンサ１２ａ及び流れセンサ１２ｂが検出するガスの流量は全て同一方向になるので、例えば自然対流などの、一方の内面（内壁）における方向（例えば正方向）と他方の内面（内壁）における方向（例えば負方向）とが異なる、ガスの流れ（動き）による流量を検出できなくなる。一方、図７（ｂ）に示すように、ガスが流路１１を流通する方向の線Ｌ（図７（ｂ）における一点鎖線）に対し、流れセンサ１２ａと流れセンサ１２ｂとを結ぶ線Ｍ（図７（ｂ）における点線）が垂直に、すなわち角度をなす（有する）ように、流れセンサ１２ａ及び流れセンサ１２ｂを配置する。この場合、流れセンサ１２ａ及び流れセンサ１２ｂは、例えば自然対流などの、一方の内面（内壁）における方向（例えば正方向）と他方の内面（内壁）における方向（例えば負方向）とが異なる、ガスの流れ（動き）による流量を検出可能になる。

図８乃至図１０は、複数の流れセンサの他の配置を説明する垂直断面図である。流路１１の垂直断面が円形状において、３つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを設置する場合、図８に示すように、流路１１の断面中心Ｃに対して対称な位置に配置された一対の流れセンサ１２ａ，１２ｂと、流路１１の断面中心Ｃを基準としてそれぞれ９０°の角度をなす位置に３つめ（残り）の流れセンサ１２ｃを配置してもよい。また、図９に示すように、３つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを、流路１１の断面中心Ｃを基準としてそれぞれ等角度、すなわち１２０°の角度をなす位置に配置してもよい。

さらに、４つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを設置する場合、図１０に示すように、流路１１の断面中心Ｃを基準としてそれぞれ等しい角度、すなわち図１０では９０度の角度をなす位置に配置するのが好ましい。かかる場合に、４つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、速度検出範囲が相対的に低い一対の低速用の流れセンサ１２ａ，１２ｂと、速度検出範囲が相対的に高い一対の高速用の流れセンサ１２ｃ，１２ｄと、から構成され、一対の低速用の流れセンサ１２ａ，１２ｂを流路１１の断面中心Ｃに対して対称な位置に配置し、一対の高速用の流れセンサ１２ｃ，１２ｄを流路１１の断面中心Ｃに対して対称な位置に配置するのが好ましい。なお、５つ以上の流れセンサを設置する場合も、流路１１の断面中心Ｃを基準としてそれぞれ等しい角度をなす位置に配置するのが好ましい。

図２に示したように、計測ユニット３０は、流路保持体１０上に配置されており、各流れセンサ１２に電気的に接続された中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）３００と、ＣＰＵ３００に電気的に接続された、記憶装置４００及び表示装置５００と、を備える。

記憶装置４００は、例えばＤＲＡＭなどの揮発性メモリから構成される記憶装置である。記憶装置４００は、後述の平均値Ｌ₁，Ｌ₂、補正後瞬時流量Ｑｘ、及び積算流量Ｔなどを記憶する。

表示装置５００は、例えばＬＥＤなどの発光体から構成される表示部（図示せず）と、入力キーなどを有して各種設定や情報を入力可能な操作部（図示せず）とを備える表示装置である。

ＣＰＵ３００は、ＲＯＭ（図示せず）にあらかじめ書き込まれた各種制御プログラムや各種情報などを読み込み、種々の情報処理（演算処理）を実行したり、流量計１の各種電子機器を制御したりする。具体的には、ＣＰＵ３００は、流量算出処理３１０、流量補正処理３２０、及び積算流量算出処理３３０などを実行する。

＜流量算出処理＞
所定の状態、例えば流量計１が起動している状態において、ＣＰＵ３００が所定の流れセンサ１２を駆動し、当該流れセンサ１２から、図３及び図４に示した上流側測温抵抗素子２２及び下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗の値が入力されると、ＣＰＵ３００は、流量算出処理３１０を実行する。すなわち、ＣＰＵ３００は、図３及び図４に示した下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗の値と、上流側測温抵抗素子２２の電気抵抗の値との差に基づいて、図２に示した流路１１を流れるガスの速度（流速）Ｖの値を算出する。次に、ＣＰＵ３００は、以下の式（１）に示すように、速度（流速）Ｖに絞り１５における流路１１の垂直断面積Ａを乗じて、ガスの瞬時流量Ｑを算出する。
Ｑ＝Ｖ×Ａ ・・・（１）
ここで、ガスの速度Ｖの単位は、例えば［ｍ／ｍｉｎ］であり、絞り１５における流路１１の垂直断面積Ａの単位は、例えば［ｍ²］である。また、ガスの瞬時流量Ｑは、正方向に流れるガスの瞬時流量がプラスの値、負方向に流れるガスの瞬時流量がマイナスの値となる。

図１１は、図１に示した流量計が計測する被測定流体の瞬時流量を説明するグラフである。図１１に示すように、ＣＰＵ３００は、所定の検出間隔をおいて流れセンサ１２を駆動してガスの瞬時流量を算出することを継続する。なお、検出間隔は、例えば表示装置５００の操作部を介して、ユーザによって設定可能としてもよい。また、ＣＰＵ３００は、ほぼ同時、すなわち微少な所定時間内に、所定の順番で複数の流れセンサ１２を、駆動し、駆動された流れセンサ１２が上流側測温抵抗素子２２及び下流側測温抵抗素子２３の電気抵抗の値を出力する。以下の説明では、特に記載がない限り、ＣＰＵ３００が、２つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ（それぞれの流れセンサの番号を「１」、「２」とする）を交互に駆動してガスの瞬時流量Ｑが算出するものとする。

＜流量補正処理＞
図１２は、図２に示した流量補正処理を説明するフローチャートである。流量算出呂理３１０によりガスの瞬時流量Ｑが算出されると、ＣＰＵ３００は、流量補正処理３２０を実行する。すなわち、図１２に示すように、ＣＰＵ３００は、流量算出処理３１０で算出されたガスの瞬時流量Ｑの絶対値が所定のしきい値より大きいか否かを判定する（Ｓ１０１）。

Ｓ１０１の処理の結果、算出されたガスの瞬時流量Ｑの絶対値が所定のしきい値以下の場合に、ＣＰＵ３００は、算出されたガスの瞬時流量Ｑの値をゼロにする（Ｓ１０６）。例えば、しきい値として１［Ｌ／ｍｉｎ］が設定されている場合、算出されたガスの瞬時流量Ｑの絶対値が０．７５［Ｌ／ｍｉｎ］だったときに、かかる状況で算出されたガスの瞬時流量Ｑをゼロとみなす。

Ｓ１０１の処理の結果、算出されたガスの瞬時流量Ｑの絶対値が所定のしきい値より大きい場合、又はＳ１０６の処理後に、ＣＰＵ３００は、以下の式（２）に示すように、ガスの瞬時流量Ｑに対し、流れセンサ１２ａ，１２ｂごとに、前述した微少な所定時間とは別の、他の所定時間における平均値Ｌｎを算出する（Ｓ１０２）。
Ｌｎ＝（Ｌｎ’＋７×Ｑ）／８ ・・・（２）
但し、ｎは流れセンサの番号、Ｌｎ’は前回平均値（初期値ゼロ）を示す。
なお、ＣＰＵ３００は、式（２）により平均値Ｌｎを算出する際に、算出されたガスの瞬時流量Ｑに対応する流れセンサの平均値Ｌｎを、記憶装置４００から読み込んで前回平均値Ｌｎ’とする。本実施形態では、所定期間における平均値Ｌｎを算出するために、前回平均値Ｌｎ’を用いて式（２）に示す加重平均値を算出しているが、これに限定されず、前回平均値Ｌｎ’と前々回平均値とを用いるなど、データの数を変更してもよいし、重み（本実施形態ではＬｎ’について「１」、Ｑについて「７」）を適宜変更してもよい。さらに、加重平均値以外、例えば相加平均値などの平均値の種類を変更してもよい。

次に、ＣＰＵ３００は、式（２）で算出された平均値Ｌｎを記憶装置４００に更新して記憶させる（Ｓ１０３）。

次に、ＣＰＵ３００は、記憶装置４００に記憶された平均値Ｌ₁，Ｌ₂を読み込み、平均値Ｌ₁，Ｌ₂がともに正方向の瞬時流量か否か、すなわちともにプラスの値か否かを判定する（Ｓ１０４）。

Ｓ１０４の処理の結果、平均値Ｌ₁，Ｌ₂がともにプラスの値の場合に、ガスが流路１１を正方向（上流から下流への方向）に流通する通常の流れと判断し、ＣＰＵ３００は、流量算出処理３１０で算出されたガスの瞬時流量Ｑの値を補正後瞬時流量Ｑ_Xとして記憶装置４００に追加して記憶させ（Ｓ１０５）、流量補正処理３２０を終了する。

一方、Ｓ１０４の処理の結果、平均値Ｌ₁，Ｌ₂の一方または両方がマイナスの値の場合に、２つの流れセンサ１２ａ，１２ｂにおいて、少なくとも１つが負方向（下流から上流への方向）の流量を検出しているので、ガスが流路１１を正方向（上流から下流への方向）に流通する通常の流れとは異なり、自然対流、外乱、脈動、圧力振動などによる通常とは異なるガスの流れ（動き）が発生している可能性が高い。よって、ＣＰＵ３００は、かかる状況で算出された瞬時流量Ｑをゼロとみなし、ゼロを補正後瞬時流量Ｑ_Xとして記憶装置４００に記憶させ（Ｓ１０７）、流量補正処理３２０を終了する。

＜積算流量算出処理＞
流量補正処理３２０の終了後、表示装置５００の操作部を介して、ユーザによって所定のモード、例えば積算流量表示モードが選択されている場合に、ＣＰＵ３００は、積算流量算出処理３３０を実行する。すなわち、ＣＰＵ３００は、検出を開始した時点から現在までに記憶装置４００に記憶された補正後瞬時流量Ｑｘを読み込み、当該補正後瞬時流量Ｑｘを積算して積算流量Ｔを算出する。また、ＣＰＵ３００は、算出された積算流量Ｔを、記憶装置４００に記憶させるとともに、表示装置５００の表示部に表示させる。

なお、ユーザによって他のモード、例えば瞬時流量表示モードが選択されている場合には、ＣＰＵ３００は、積算流量算出処理３３０を実行せずに、記憶装置４００に記憶された最新の補正後瞬時流量Ｑ_Xを読み込み、当該最新の補正後瞬時流量Ｑ_Xを表示装置５００の表示部に表示させる。

本実施形態では、流量補正処理３２０のＳ１０５の処理において、流量算出処理３１０で算出されたガスの瞬時流量Ｑの値を補正後瞬時流量Ｑ_Xとしているが、これに限定されない。例えば、以下の式（３）に示すように、流量算出処理３１０で算出されたガスの瞬時流量Ｑに対し、所定期間における平均値Ｑ_AVEを算出し、算出された平均値Ｑ_AVEを補正後瞬時流量Ｑ_Xとして記憶装置４００に追加して記憶させてもよい。
Ｑ_AVE＝（Ｑ_AVE’＋７×Ｑ）／８ ・・・（３）
但し、Ｑ_AVE’は前回の平均値（初期値ゼロ）を示す。
なお、式（３）においても、前述の式（２）と同様に、データの数、重み、平均値の種類は限定されない。

また、以上の説明では２つの流れセンサ１２ａ，１２ｂを設置したが、前述したように、一対の低速用の流れセンサ１２ａ，１２ｂと、一対の高速用の流れセンサ１２ｃ，１２ｄから構成される４つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを設置する場合、ＣＰＵ３００は、算出された瞬時流量Ｑの絶対値が所定値より大きいか否かによって、一対の低速用の流れセンサ１２ａ，１２ｂ又は一対の高速用の流れセンサ１２ｃ，１２ｄを駆動するようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、複数の流れセンサ１２が所定時間内にそれぞれ検出した流量のうちの少なくとも１つが逆方向の流量のときに、複数の流れセンサ１２が所定時間内にそれぞれ検出した流量の値が、全てゼロになる。ここで、少なくとも１つが負方向（下流から上流への方向）の流量を検出しているので、例えばガスが流路１１を正方向（上流から下流への方向）に流通するなどの通常の流れとは異なり、自然対流、外乱、脈動又は圧力振動などにより、通常の流れ以外のガスの流れ（動き）が発生している可能性が高い。よって、かかる状況で複数の流れセンサ１２がそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにすることにより、通常の流れ以外のガスの流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外のガスの流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を低減することができる。
なお、本実施形態のように複数の流れセンサ１２が設けられる場合に、一方の流れセンサ１２が下流から上流へ流れる瞬時流量を検出し、他方の流れセンサ１２が上流から下流へ流れる瞬時流量を検出するときに、ＣＰＵ３００は、一方及び他方の流れセンサ１２が検出した瞬時流量の平均を算出し、当該平均値を積算流量に積算することも考えられる。しかし、一方の流れセンサ１２が検出する瞬時流量と、他方の流れセンサ１２が検出する瞬時流量とは必ずしも一致しないので、他方の流れセンサ１２が検出する瞬時流量、すなわち基準値から上側（プラス側）の瞬時流量の方が大きい場合には、ガスがハウジング３内を流通せずに静止（停止）しているときでも、検出した瞬時流量を積算流量に積算することになる。従って、本発明のように自然対流自体を抑制する方が好ましい。

また、本実施形態によれば、流れセンサ１２が検出した流量の絶対値が所定のしきい値以下のときに該流量の値がゼロになるので、例えば圧力変動などの、ゼロ近傍の微小な被測定流体の流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を更に低減することができる。

また、本実施形態によれば、他の所定時間内に流れセンサ１２が検出した複数の流量に基づいて平均値Ｌｎが算出されるので、例えばガスを停止（静止）したときなどの過渡期において、ガスの過渡変動による流量を平準化することができる。また、Ｓ１０２の処理により算出された複数の流れセンサ１２ａ，１２ｂごとの平均値Ｌ₁，Ｌ₂のうち、少なくとも１つがマイナスの値のときに、複数の流れセンサ１２ａ，１２ｂが所定時間内にそれぞれ検出した流量の値が、全てゼロになるので、平準化された流量に基づいて、通常の流れ以外のガスの流れ（動き）により検出された流量を排除することができる。これにより、誤って検出した通常の流れ以外の流れ（動き）による流量を、積算値（積算流量）に積算する可能性を更に低減することができる。

また、本実施形態によれば、複数の流れセンサ１２のうちの少なくとも一対において、一の流れセンサ１２と他の流れセンサ１２とが、流路１１の断面中心Ｃに対して対称な位置に配置されるので、例えば自然対流などの、流路１１の一方における方向と当該一方に対向する流路１１の他方における方向とが異なる、ガスの流れ（動き）による流量を容易に検出することができる。

また、本実施形態によれば、３つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちの一対において、一の流れセンサ１２ａと他の流れセンサ１２ｂとが、流路１１の断面中心Ｃに対して対称な位置に配置され、残りの流れセンサ１２ｃが、流路１１の断面中心Ｃを基準として一の流れセンサ１２ａ及び他の流れセンサ１２ｂとそれぞれ９０度をなす位置に配置されるので、例えば自然対流などの、流路１１の一方における方向と当該一方に対向する流路１１の他方における方向とが異なる、ガスの流れ（動き）による流量を容易に検出することができる。

また、本実施形態によれば、３つ以上の流れセンサ１２、例えば４つの流れセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、流路１１の断面中心Ｃを基準としてそれぞれ等しい角度をなす位置に配置されるので、例えば自然対流などの、流路の一方における方向と当該一方に対向する流路の他方における方向とが異なる、ガスの流れ（動き）による流量を更に容易に検出することができる。

なお、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。

１…流量計
１１…流路
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…流れセンサ
３１０…流量算出処理
３２０…流量補正処理
Ｌ，Ｍ…線。

Claims (10)

1. 所定方向に流れる被測定流体の流量と前記所定方向とは逆方向に流れる被測定流体の流量とを検出可能な複数の流量検出手段と、
   所定時間内に前記複数の流量検出手段がそれぞれ検出した流量のうちの少なくとも１つが前記逆方向の流量のときに、前記複数の流量検出手段が前記所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を、全てゼロにする流量補正手段と、を備え、
   前記複数の流量検出手段のうちの少なくとも一組において、一の前記流量検出手段と他の前記流量検出手段とを結ぶ線が前記所定方向の線に対して角度をなすように、前記一及び他の前記流量検出手段が配置される
   流量計。
2. 前記流量検出手段が検出した流量の絶対値が所定値以下のときに、該流量の値をゼロにするしきい値手段を備える
   請求項１に記載の流量計。
3. 前記流量検出手段ごとに、他の所定時間内に前記流量検出手段が検出した複数の流量に基づいて平均値を算出する平均値算出手段を備え、
   前記流量補正手段は、前記平均値算出手段により算出された複数の前記流量検出手段ごとの平均値のうち、少なくとも１つが前記逆方向の流量の値のときに、前記複数の流量検出手段が前記所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を、全てゼロにする
   請求項１又は２に記載の流量計。
4. 前記被測定流体が流れ、断面が対称形状の流路を備え、
   前記複数の流量検出手段のうちの少なくとも一対において、一の前記流量検出手段と他の前記流量検出手段とが、前記流路の断面中心に対して対称な位置に配置される
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の流量計。
5. 前記被測定流体が流れ、断面が対称形状の流路を備え、
   ３つの前記流量検出手段のうちの一対において、一の前記流量検出手段と他の前記流量検出手段とが、前記流路の断面中心に対して対称な位置に配置され、残りの前記流量検出手段が、前記流路の断面中心を基準として前記一及び他の前記流量検出手段とそれぞれ９０度をなす位置に配置される
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の流量計。
6. 前記被測定流体が流れ、断面が対称形状の流路を備え、
   ３つ以上の前記流量検出手段が、前記流路の断面中心を基準としてそれぞれ等しい角度をなす位置に配置される
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の流量計。
7. 所定方向に流れる被測定流体の流量と前記所定方向とは逆方向に流れる被測定流体の流量とを検出可能な複数の流量検出手段が所定時間内にそれぞれ検出した流量のうち、少なくとも１つが前記逆方向の流量のときに、前記複数の流量検出手段が前記所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を、全てゼロにする第１のステップを含み、
   前記複数の流量検出手段のうちの少なくとも一組において、一の前記流量検出手段と他の前記流量検出手段とを結ぶ線が前記所定方向の線に対して角度をなすように、前記一及び他の前記流量検出手段が配置される
   流量計測方法。
8. 前記流量検出手段が検出した流量の絶対値が所定値以下のときに、該流量の値をゼロにする第２のステップを含む
   請求項７に記載の流量計測方法。
9. 前記流量検出手段ごとに、他の所定時間内に前記流量検出手段が検出した複数の流量に基づいて平均値を算出する第３のステップを含み、
   前記第１のステップは、前記第３のステップにより算出された複数の前記流量検出手段ごとの平均値のうち、少なくとも１つが前記逆方向の流量の値のときに、前記複数の流量検出手段が前記所定時間内にそれぞれ検出した流量の値を全てゼロにする
   請求項７又は８に記載の流量計測方法。
10. 被測定流体の流量を計測する流量計測プログラムにおいて、
    請求項７乃至９の何れか一項に記載の各ステップを含む
    流量計測プログラム。

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