(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体が流通する流路内に配置される渦発生体と、被測定流体の流通方向に対して直交する方向に延在するように形成され前記渦発生体で発生する渦により内部に交番の流れが生成されるバイパス流路と、前記バイパス流路内に生成される交番の流れを検出するための流量センサと、前記流量センサで検出した交番の流れの周波数に基づいて被測定流体の流量を算出する流量算出手段と、を備える渦流量計であって、
前記流路内の前記渦の影響を受けない領域における脈動信号を検出するための流れセンサと、前記流れセンサで検出した脈動信号に基づいて被測定流体の流れの有無を判定する流れ判定手段と、をさらに備え、
前記流れセンサは、発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体近傍の温度変化を検出する温度センサと、を有し、前記温度センサは、前記発熱抵抗体を挟んだ両側に配設された第一及び第二の測温抵抗素子であり、前記第一及び第二の測温抵抗素子は、被測定流体の流れ方向と平行に配置される、渦流量計。
【請求項２】
前記流れセンサが検出した脈動信号の平均値を算出する平均値算出手段をさらに備え、
前記流れ判定手段は、前記平均値算出手段が算出した平均値と予め設定された所定の基準信号とに基づいて被測定流体の流れの有無を判定するものである、請求項１に記載の渦流量計。
【請求項３】
前記基準信号は、被測定流体の流通停止時に前記流れセンサにより出力される停止時出力信号である、請求項２に記載の渦流量計。
【請求項４】
前記流れセンサが検出した脈動信号に基づいて脈動の周波数を検出する脈動周波数検出手段と、
前記脈動周波数検出手段が検出した脈動周波数と交番の流れの周波数とに基づいて前記流量算出手段が算出した被測定流体の流量の正誤を判定する流量正誤判定手段と、
をさらに備える、請求項１から３の何れか一項に記載の渦流量計。
【請求項５】
被測定流体の流れが存在しないと前記流れ判定手段が判定した場合にその旨を報知する報知手段を備える、請求項１から４の何れか一項に記載の渦流量計。
【請求項６】
前記流量算出手段が算出した被測定流体の流量に誤りがあると前記流量正誤判定手段が判定した場合にその旨を報知する報知手段を備える、請求項４に記載の渦流量計。
【請求項７】
前記流量センサは、発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体近傍の温度変化を検出する温度センサと、を有するものである、請求項１から６の何れか一項に記載の渦流量計。
【請求項８】
前記流れセンサは、前記渦発生体よりも上流側に配設されるものである、請求項１から７の何れか一項に記載の渦流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガスが流通する所定の流路が形成されたガス管に配置した渦発生体により渦列（カルマン渦）を発生させてガス振動を生成し、このガス振動の周波数に基づいて被測定流体の流量を測定（算出）する渦流量計が提案され、実用化されている。また、現在においては、渦発生体の下流側に、被測定流体の流通方向と直交するバイパス流路を形成し、このバイパス流路内に熱式流れセンサを配置し、この熱式流れセンサによりガス振動の周波数を検出して被測定流体の体積流量を算出する流量計が提案され、実用化されている。さらに、この体積流量を質量流量に変換する渦流量計が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９３３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、渦流量計は、流路内に発生させた渦により交番の流れを生成させ、この渦の周波数を熱式流れセンサによって検出することで、被測定流体の流量を測定しているが、このような渦流量計では、流路内を流れる被測定流体にゆらぎや脈動（被測定流体の主たる流れ方向に平行でない流れ）が存在すると様々な影響を受けることが知られている。
【０００５】
例えば、分岐配管等により配管内で発生するゆらぎや被測定流体の流体圧力を調整するガバナによる脈動によって発生する信号を、誤って渦周波数信号と判定し、流路内に被測定流体が流れていなくても、被測定流体が流れている時と同様に流量を測定する場合があり、かかる場合には、流量計としての信頼性が低下する虞がある。また、脈動の周波数と渦信号周波数とが近接する（又は後者が前者の整数倍に近い）ときには、渦信号が脈動信号に同期する場合がある。かかる場合には、被測定流体の流量にしたがった渦信号を得ることができず、被測定流体の流量測定を正確に行うことが困難になる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、流路内における脈動の影響を考慮して被測定流体の流れ判定を実現させることができる渦流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するため、本発明に係る第一の渦流量計は、被測定流体が流通する流路内に配置される渦発生体と、被測定流体の流通方向に対して直交する方向に延在するように形成され渦発生体で発生する渦により内部に交番の流れが生成されるバイパス流路と、このバイパス流路内に生成される交番の流れを検出するための流量センサと、この流量センサで検出した交番の流れの周波数に基づいて被測定流体の流量を算出する流量算出手段と、を備える渦流量計であって、前記流路内の前記渦の影響を受けない領域における脈動信号を検出するための流れセンサと、この流れセンサで検出した脈動信号に基づいて被測定流体の流れの有無を判定する流れ判定手段と、をさらに備えるものである。
【０００８】
かかる構成を採用すると、流路内に脈動が発生している環境下であっても、その脈動信号に基づいて流路内における被測定流体の流れの有無を判定することができる。従って、実際には被測定流体が流路内を流れていないにも係わらず、流量センサが流路内の脈動によって発生する信号を誤って渦周波数信号と判定し被測定流体の流量を誤って算出することを防止することができる。また、流れ判定手段の判定に応じて、被測定流体の流量測定を行うか行わないかを決定することができるため、流れセンサ及び流れ判定手段を流量測定のＯＮ／ＯＦＦスイッチのように機能させることもできる。
【０００９】
前記渦流量計において、流れセンサが検出した脈動信号の平均値を算出する平均値算出手段を備えることができる。かかる場合において、平均値算出手段が算出した平均値と、予め設定された所定の基準信号と、に基づいて被測定流体の流れの有無を判定する流れ判定手段を採用することができる。ここで、所定の基準信号として、被測定流体の流通停止時に流れセンサにより出力される停止時出力信号を採用することができる。
【００１０】
また、前記渦流量計において、流れセンサが検出した脈動信号に基づいて脈動の周波数を検出する脈動周波数検出手段を備えるとともに、この脈動周波数検出手段が検出した脈動周波数と交番の流れの周波数とに基づいて、流量算出手段が算出した被測定流体の流量の正誤を判定する流量正誤判定手段をさらに備えることができる。
【００１１】
かかる構成を採用すると、脈動周波数と交番の流れの周波数とを比較することにより、交番の流れの周波数が脈動周波数に同期する等の影響を受けているか否かが判り、流量算出手段が算出した被測定流体の流量の正誤を判定することができる。
【００１２】
また、前記渦流量計において、被測定流体の流れが存在しないと流れ判定手段が判定した場合にその旨を報知する報知手段をさらに備えることができる。また、流量算出手段が算出した被測定流体の流量に誤りがあると流量正誤判定手段が判定した場合にこの報知手段でその旨を報知することもできる。
【００１３】
かかる構成を採用すると、操作者は、被測定流体の流れが存在しないことや、バイパス流路内に配置された流量センサを用いて算出した被測定流体の流量に誤りがあることを逸早く認識することができ、復旧作業等に迅速に着手することが可能となる。
【００１４】
また、前記渦流量計において、発熱抵抗体と、この発熱抵抗体近傍の温度変化を検出する温度センサと、を有する流量センサを採用することができる。
【００１５】
かかる構成を採用すると、温度センサを用いて、発熱抵抗体近傍の温度変化を検出することにより、バイパス流路内に生成される交番の流れの周波数に係る情報を得ることができる。すなわち、温度センサを流体振動の周波数を検知するセンサとして機能させることができる。
【００１６】
また、前記渦流量計において、流れセンサを渦発生体よりも上流側に配設することができる。
【００１７】
このようにすると、流れセンサは、渦の影響を受けることなく被測定流体の脈動を検知することができる。
【００１８】
また、前記渦流量計において、発熱抵抗体と、この発熱抵抗体近傍の温度変化を検出する温度センサと、を有する流れセンサを採用することができる。かかる場合において、温度センサを、発熱抵抗体を挟んだ両側に配置された第一及び第二の測温抵抗素子で構成することができる。そして、これら第一及び第二の測温抵抗素子の延在方向を、被測定流体の流れ方向と平行な方向に設定することができる。
【００１９】
かかる構成を採用すると、第一及び第二の測温抵抗素子により脈動による流体振動を温度変化として検出し、この温度変化から脈動信号を検出することができる。
【００２０】
また、本発明に係る第二の渦流量計は、被測定流体が流通する流路内に配置される渦発生体と、被測定流体の流通方向に対して直交する方向に延在するように形成され渦発生体で発生する渦により内部に交番の流れが生成されるバイパス流路と、このバイパス流路内に生成される交番の流れを検出するための流量センサと、この流量センサで検出した交番の流れの周波数に基づいて被測定流体の流量を算出する流量算出手段と、を備える渦流量計であって、被測定流体の流れによって抵抗値が変化する抵抗体を有し前記流路内の前記渦の影響を受けない領域に配置された流れセンサと、この流れセンサの抵抗体の抵抗値に基づいて被測定流体の流れの有無を判定する流れ判定手段と、をさらに備えるものである。
【００２１】
かかる構成を採用すると、渦の影響を受けない領域に配置された流れセンサの抵抗体の抵抗値に基づいて流路内における被測定流体の流れの有無を判定することができる。従って、実際には被測定流体が流路内を流れていないにも係わらず、流量センサがゆらぎや脈動等によって発生する信号を誤って渦周波数信号と判定し被測定流体の流量を誤って算出することを防止することができる。また、流れ判定手段の判定に応じて、被測定流体の流量測定を行うか行わないかを決定することができるため、流れセンサ及び流れ判定手段を流量測定のＯＮ／ＯＦＦスイッチのように機能させることもできる。
【００２２】
また、前記渦流量計において、発熱抵抗体と、この発熱抵抗体近傍の温度変化を検出する温度センサと、を有する流量センサを採用することができる。
【００２３】
かかる構成を採用すると、温度センサを用いて、発熱抵抗体近傍の温度変化を検出することにより、バイパス流路内に生成される交番の流れの周波数に係る情報を得ることができる。すなわち、温度センサを流体振動の周波数を検知するセンサとして機能させることができる。
【００２４】
また、前記渦流量計において、流れセンサを渦発生体よりも上流側に配設することができる。
【００２５】
このようにすると、流れセンサは、渦の影響を受けることなく被測定流体の流れを検出することができる。
【００２６】
また、前記渦流量計において、発熱抵抗体と、この発熱抵抗体近傍の温度変化を検出する温度センサと、を有する流れセンサを採用し、流れセンサの温度センサを、発熱抵抗体を挟んだ両側に配設された第一及び第二の測温抵抗素子で構成し、これら第一及び第二の測温抵抗素子を被測定流体の流れ方向に対して直交するように配置することができる。ここで、測温抵抗素子は、被測定流体の流れ（流量変化）によって抵抗値が変化する抵抗体に相当するものである。そして、被測定流体の流れ（流量変化）によって生じる第一及び第二の測温抵抗素子の抵抗値の差を示す信号が所定の設定値を超えた場合に被測定流体の流れが有ると判定する流れ判定手段を採用することができる。
【００２７】
かかる構成を採用すると、被測定流体の流れ（流量変化）により生じる第一の測温抵抗素子と第二の測温抵抗素子との抵抗値の差を示す信号（例えば両抵抗素子の電圧差に係る信号）に基づいて被測定流体の流れの有無を判定することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、流路内における脈動の影響を考慮して被測定流体の流れ判定を実現させることができる渦流量計を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る渦流量計の正面図である。
【図２】図１に示す渦流量計を図１に示す矢印II方向から見た側面図である。
【図３】図１に示す渦流量計の部分断面図である。
【図４】図２に示す渦流量計の部分断面図である。
【図５】図３に示す渦流量計の渦発生体の内部構造の説明図である。
【図６】図３に示すVI-VI線に沿った断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る渦流量計に搭載される熱式流量センサの斜視図である。
【図８】図７に示すVIII-VIII線に沿った断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る渦流量計の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る渦流量計の中央制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る渦流量計の流路を流通する被測定流体の流量と流れセンサの出力電圧との相関関係を規定するマップである。
【図１２】本発明の実施形態に係る渦流量計の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係る渦流量計の流れセンサ及び流量センサが検出した各々の出力電圧の時間履歴と流れセンサの出力電圧の平均とを示すタイムチャート（脈動が有り被測定流体の流量が実質的に零である場合）である。
【図１４】本発明の実施形態に係る渦流量計の流れセンサ及び流量センサが検出した各々の出力電圧の時間履歴を示すタイムチャート（脈動が有り被測定流体が流通している場合）である。
【図１５】本発明の実施形態に係る渦流量計の流れセンサ及び流量センサが検出した各々の出力電圧の時間履歴を示すタイムチャート（脈動が無く被測定流体が流通している場合）を示すマップである。
【図１６】本発明の参考形態に係る渦流量計の中央制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の参考形態に係る渦流量計の中央制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の参考形態に係る渦流量計の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係る渦流量計について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【００３１】
本実施形態に係る渦流量計１は、図１、図２、図６〜図９等に示すように、被測定流体が流通する流路２ａを形成する流体管２、流路２ａ内に配置された渦発生体３、渦発生体３の内部に形成されたバイパス流路４、バイパス流路４内に配置された熱式流れセンサ１０、流体管２の両端に接続されて被測定流体を流通させる配管１００内の渦発生体３よりも上流側に配設された熱式流れセンサ５０、熱式流れセンサ１０のヒータ１４（発熱抵抗体）に電流を与えて発熱させる駆動回路５、熱式流れセンサ５０のヒータ５４（発熱抵抗体）に電流を与えて発熱させる駆動回路６、各種情報や制御プログラムを記録するメモリ７、各種物理量の演算や駆動回路５・６の制御等を行う中央制御部８、各種情報を表示する表示部９等を備えている。
【００３２】
流体管２は、図１及び図２に示すように、短い円筒状の部材であり、流体管２の両端には、被測定流体を流通させる配管１００が接続される。渦発生体３は、図２及び図３に示すように、流体管２の直径よりも長い柱状部材であり、流体管２の壁部に形成された貫通孔２ｂから流体管２内にその径方向に横断するように挿入されている。渦発生体３の外周部と流体管２の貫通孔２ｂとの間には流体管２の密閉性を保持するＯリング２１が配設されている。また、渦発生体３は、固定プレート２２により流体管２に固定されている。
【００３３】
バイパス流路４は、被測定流体の流通方向（図１及び図６における矢印Ａの方向）に対して直交する方向（図６における矢印Ｂの方向）に延在するように形成されており、その両端部は開口４ａとなっている。バイパス流路４の内部には、渦発生体３で発生する渦列（カルマン渦）により交番の流れが生成される。渦発生体３の内部には、図３及び図５に示すように、バイパス流路４の途中から渦発生体３の上方に向けて、被測定流体の流通方向（矢印Ａ方向）及びバイパス流路４の延在方向（矢印Ｂ方向）に直交する方向に延在するように小径孔３ａが形成されている。この小径孔３ａの内部には、小径孔３ａの内径よりも小さい外径を有するパイプ２３が着脱自在に挿入されている。パイプ２３の先端部２３ａには、熱式流れセンサ１０が実装されるセンサアセンブリ２４が固定されている。
【００３４】
熱式流れセンサ１０は、バイパス流路４内を流通する被測定流体に接触するように配置された半導体ダイヤフラムを有する流れセンサであり、本発明における流量センサに相当するものである。熱式流れセンサ１０は、図７及び図８に示すように、キャビティ１２が設けられた基板１１、基板１１上にキャビティ１２を覆うように配置された絶縁膜１３、絶縁膜１３に設けられたヒータ１４、ヒータ１４の両側に配置された第１の測温抵抗素子１５及び第２の測温抵抗素子１６、周囲温度センサ１７等を有している。
【００３５】
絶縁膜１３のキャビティ１２を覆う部分は、断熱性のダイヤフラムを構成している。周囲温度センサ１７は、バイパス流路４内を流通する被測定流体の温度を検出する。ヒータ１４は、キャビティ１２を覆う絶縁膜１３の中心に配置されており、駆動回路５から与えられる電流により発熱する発熱抵抗体として機能する。本実施形態においては、駆動回路５が、周囲温度センサ１７で測定された被測定流体の温度よりもヒータ１４の温度が一定温度高くなるようにヒータ１４に電流を与えて発熱させる。
【００３６】
第１の測温抵抗素子１５は、ヒータ１４の一方側の温度を検出するために用いられ、第２の測温抵抗素子１６は、ヒータ１４の他方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。これら第１及び第２の測温抵抗素子１５、１６によりヒータ１４の両側の温度変化を検出して、バイパス流路４内に生成される交番の流れの周波数に係る情報を得ることが可能となる。このような周波数に係る情報は、中央制御部８に入力され、被測定流体の流量の算出等に使用される。
【００３７】
なお、図７及び図８に示した基板１１の材料としては、シリコン（Ｓｉ）等が使用可能である。絶縁膜１３の材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等が使用可能である。キャビティ１２は、異方性エッチング等により形成される。ヒータ１４、第１の測温抵抗素子１５、第２の測温抵抗素子１６及び周囲温度センサ１７の各材料には、白金（Ｐｔ）等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。
【００３８】
このような熱式流れセンサ１０は、図３に示すように、パイプ２３の先端部２３ａが小径孔３ａの最深部まで挿入されることにより、バイパス流路４に臨む位置に配設されることとなる。渦発生体３の小径孔３ａに挿入されたパイプ２３は、図３に示すように、小径孔３ａの上方に形成されかつ小径孔３ａより大きい内径を有する大径孔３ｂに挿入された固定部材２５により固定されている。
【００３９】
また、固定部材２５の上部には、図４に示すように被測定流体の圧力を検出する圧力センサ３９が配設されている。
【００４０】
固定部材２５の外周面には、熱式流れセンサ１０及び圧力センサ３９の図示されていない信号増幅用プリント配線基板が設けられており、熱式流れセンサ１０の接続線１８は、パイプ２３の内部空間を通ってこのプリント配線基板に接続されている。このプリント配線基板や圧力センサ３９を囲む空間は、渦発生体３の外側にＯリング２６を介して取り付けられた円筒状のケース２７により保護されている。ケース２７の上方には、図１〜図４に示すようにハウジング２８が取り付けられている。ハウジング２８の内部には、図４に示すようにターミナル２９が内蔵されており、このターミナル２９には、メモリ７や中央制御部８等が設けられたプリント配線基板３０が配設されている。ハウジング２８の開口部２８ａには、カバー３１が螺合されており、開口部２８ａの反対側には、被測定流体の質量流量や流量正誤情報等の各種情報を表示する表示部９が設けられている。
【００４１】
熱式流れセンサ５０は、熱式流れセンサ１０と実質的に同様の構成（ヒータ５４、測温抵抗素子５５・５６等）を有する流れセンサであり、配管１００内に存在する脈動を検出するためのものである。熱式流れセンサ５０は、図１に示すように、配管１００内の渦発生体３よりも上流側（渦発生体３が発生させる渦の影響を受けない領域）に、熱式流れセンサ１０と同じ向きで配置している。本実施形態においては、熱式流れセンサ５０のヒータ５４、ヒータ５４の両側に配置された第１の測温抵抗素子５５及び第２の測温抵抗素子５６の延在方向が、配管１００内を流れる被測定流体の流通方向（図１における矢印Ａの方向）に対して何れも平行になるように配管１００内に配置している。また、本実施形態においては、熱式流れセンサ５０を整流板６０の下流側近傍に配置している。
【００４２】
熱式流れセンサ５０のヒータ５４は、駆動回路６から与えられる電流により発熱する発熱抵抗体として機能し、駆動回路６は、周囲温度センサ５７で測定された被測定流体の温度よりもヒータ５４の温度が一定温度高くなるようにヒータ５４に電流を与えて発熱させる。熱式流れセンサ５０は、第１及び第２の測温抵抗素子５５・５６によりヒータ５４の両側の温度変化を検出して、配管１００内の渦発生体３よりも上流側に生成される脈動に係る情報を得ることが可能である。このような脈動に係る情報は、中央制御部８に入力され、被測定流体が実際に流通しているか否か、熱式流れセンサ１０で測定される被測定流体が脈動の影響を受けているか等の判定に使用される。なお、熱式流れセンサ５０は、被測定流体の流れに与える影響を少なくするために、配管１００の内壁面からほとんど突出しないように配設することも可能である。
【００４３】
メモリ７には、流路２ａを流通する被測定流体の流量と熱式流れセンサ５０の出力との相関関係を特定する情報が予め記録されている。この相関関係情報は、例えば、図１１に示されており、本実施形態では、被測定流体の流量が０ｍ3／ｈ（normal）の時に熱式流れセンサ５０から出力される信号（出力電圧：２．０Ｖ）を基準信号（停止時出力信号）に設定している。
【００４４】
中央制御部８は、図１０に示すように、バイパス流路４内に生成される交番流れに基づく交番信号（波形信号）を検出する交番流れ検出部８１と、交番流れ検出部８１が検出した交番信号に基づいて交番流れの周波数（交番周波数）を検出(算出)する交番周波数検出部８２と、交番周波数検出部８２が検出した交番周波数と周囲温度センサ１７及び圧力センサ３９で検出された情報とに基づいて被測定流体の質量流量を算出する質量流量算出部８３と、を備えている。
【００４５】
また、中央制御部８は、配管１００内の渦による影響を受けない領域で生成される脈動信号（波形信号）を検出する脈動検出部８４と、脈動検出部８４が検出した脈動信号の平均値を算出する平均値算出部８５と、平均値算出部８５で算出した平均値とメモリ７に予め記憶されている所定の基準信号とを比較して被測定流体が実際に流通しているか否かを判定する流れ判定部８６と、脈動検出部８４が検出した脈動信号に基づいて脈動周波数を検出する脈動周波数検出部８７と、を備えている。
【００４６】
さらにまた、中央制御部８は、交番周波数検出部８２が検出した交番周波数と脈動周波数検出部８７が検出した脈動周波数とに基づいて質量流量算出部８３で算出された質量流量が正しい値で有るか否かを判定する流量正誤判定部８８を備えている。すなわち、中央制御部８は、本発明における流量算出手段、流れ判定手段、平均値算出手段、脈動周波数検出手段及び流量正誤判定手段として機能するものである。
【００４７】
次に、本発明の実施形態に係る渦流量計１の具体的動作について、図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
まず、ステップＳ１０１では、熱式流れセンサ５０の温度センサ（第１の測温抵抗素子５５及び第２の測温抵抗素子５６）を用いて、ヒータ５４近傍の温度変化をヒータ５４の両側で検出する。この時、配管１００内に脈動がある場合、この脈動の流れの方向は、図７に矢印で示す流れの方向と同じである。次に、ステップＳ１０２に進み、脈動検出部８４がステップＳ１０１で検出されたヒータ５４近傍の温度変化から脈動信号を検出する。この脈動信号は、例えば、図１３〜図１５に示すように、熱式流れセンサ５０の出力電圧の時間履歴として検出される。次に、ステップＳ１０３に進み、平均値算出部８５がステップＳ１０２で検出された脈動信号の平均値を算出する。その後、ステップＳ１０４に進む。
【００４９】
ステップＳ１０４では、流れ判定部８６が、メモリ７に予め記録されている基準信号（流量零の場合のセンサ出力である電圧値２．０Ｖ：図１１）と、ステップＳ１０３で算出された脈動信号の平均値と、の差の絶対値を算出し、絶対値が所定値を超えているか否かを判断する。絶対値が所定値を超えている（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）場合、流れ判定部８６は、被測定流体が流通している（被測定流体の流量が零でない）と判断し、ステップＳ１０５に進む。一方、絶対値が所定値以下である（ステップＳ１０４：ＮＯ）場合、流れ判定部８６は、被測定流体が流通していない（被測定流体の流量が零である）と判断し、その後（流量測定を行うことなく）動作を終了する。
【００５０】
次に、ステップＳ１０５では、脈動周波数検出部８７が、ステップＳ１０２で検出された脈動信号から脈動の周波数を算出する。その後、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、渦発生体３により被測定流体が流通する流路２ａ内で渦を発生させた後、この渦によりバイパス流路４内に交番の流れを生成させ、温度センサ（第１の測温抵抗素子１５及び第２の測温抵抗素子１６）を用いて、ヒータ１４近傍の温度変化をヒータ１４の両側で検出する。次に、ステップＳ１０７に進み、交番検出部８１が、ステップＳ１０６で検出されたヒータ１４近傍の温度変化から交番信号（渦信号波形）を検出する。この交番信号は、例えば、図１４及び図１５に示すように、熱式流れセンサ１０の出力電圧の時間履歴として検出される。次に、ステップＳ１０８に進み、交番周波数検出部８２が、ステップＳ１０７で検出された交番信号から交番流れの周波数を算出する。その後、ステップＳ１０９に進む。
【００５１】
ステップＳ１０９では、流量正誤判定部８８が、ステップＳ１０５で算出した脈動周波数と、ステップＳ１０８で算出した交番流れの周波数と、を比較し、交番流れの周波数が脈動周波数の整数倍に近似しているか否かを判断する。
【００５２】
交番流れの周波数が脈動周波数の整数倍に近似している（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）場合、流量正誤判定部８８は、交番流れの周波数が脈動周波数の影響を受けている（間違った流量を算出する虞有り）と判断し、ステップＳ１１３に進み、表示部９にその旨を表示（報知）し、操作者に報知する。すなわち、表示部９は、本発明における報知手段として機能する。
【００５３】
一方、交番流れの周波数が脈動周波数の整数倍と近似していない（ステップＳ１０９：ＮＯ）場合、流量正誤判定部８８は、交番流れの周波数が脈動周波数の影響を受けていない（正しい流量を算出可能である）と判断し、ステップＳ１１０に進む。
【００５４】
なお、本実施形態でいう「整数倍に近似」とは、交番流れの周波数が脈動周波数の影響を受ける範囲で設定されるものであり、熱式流れセンサ１０の特性によって決めることができる。例えば、交番流れの周波数が脈動周波数の整数倍（例えばｎ倍）の場合、交番流れの周波数が脈動周波数の影響を受けることが判っているが、熱式流れセンサ１０の特性によっては、この整数倍の±ｍ％の範囲であっても交番流れの周波数が脈動周波数の影響を受ける可能性がある。このような可能性を考慮して、交番流れの周波数を脈動周波数で除した値が例えば（ｎ−ｍ／１００）から（ｎ＋ｍ／１００）までの範囲内に入った場合に「整数倍に近似している」ものと判定することもできる。
【００５５】
次に、ステップＳ１１０では、熱式流れセンサ１０の周囲温度センサ１７により被測定流体の温度を検出し、検出された温度よりも熱式流れセンサ１０のヒータ１４の温度が一定温度高くなるように中央制御部８が駆動回路５を制御してヒータ１４に電流を与えて発熱させるとともに、圧力センサ３９により被測定流体の圧力を検出した後、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、質量流量算出部８３が、ステップＳ１０８で検出した交番流れの周波数に所定の係数を乗じて被測定流体の体積流量を算出する。次に、ステップＳ１１２に進み、質量流量算出部８３が、この体積流量と、ステップＳ１１０で検出された温度及び圧力と、に基づいて被測定流体の質量流量を算出する。続いてステップＳ１１４に進み、中央制御部８は、ステップＳ１１２で算出した被測定流体の質量流量を表示部９に表示する。その後動作を終了する。
【００５６】
以上説明した実施形態における渦流量計１においては、流路２ａ内に脈動が発生している環境下であっても、その脈動信号に基づいて流路２ａ内における被測定流体の流れの有無を判定することができる。従って、実際には被測定流体が流路内を流れていないにも係わらず、熱式流れセンサ１０が流路２ａ内の脈動によって発生する信号を誤って渦周波数信号と判定し被測定流体の流量を誤って算出することを防止することができる。また、中央制御部８の流れ判定部８６の判定に応じて、被測定流体の流量測定を行うか行わないかを決定することができるため、熱式流れセンサ５０及び流れ判定部８６を流量測定のＯＮ／ＯＦＦスイッチのように機能させることもできる。
【００５７】
また、以上説明した実施形態における渦流量計１においては、中央制御部８の流量正誤判定部８８が脈動周波数と交番の流れの周波数とを比較することにより、交番の流れの周波数が脈動周波数に同期する等の影響を受けているか否かが判り、算出した被測定流体の流量の正誤を判定することができる。
【００５８】
また、以上説明した実施形態における渦流量計１においては、被測定流体の流れが存在しないと流れ判定部８６が判定した場合や、算出した被測定流体の流量に誤りがあると流量正誤判定部８８が判定した場合にその旨を表示部９に表示して報知することができる。従って、操作者は、被測定流体の流れが存在しないことや算出した被測定流体の流量に誤りがあることを逸早く認識することができ、復旧作業等に迅速に着手することが可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、バイパス流路４内に生じる交番の流れの周波数を検知するセンサとしての温度センサ（第１及び第２の測温抵抗素子１５、１６）を、ヒータ１４の両側に配置した例を示したが、温度センサを必ずしもヒータ１４の両側に配置しなくてもよく、温度センサをヒータ１４の片側に配置し、前記周波数を検知してもよい。また、ヒータ１４自体の温度変化により、バイパス流路４内に生成される交番の流れの周波数を検知してもよい。また、この構成は、熱式流れセンサ５０についても同様である。
【００６０】
また、本実施形態においては、流れ判定部８６で被測定流体の流れの有無を判定し、流れが有ると判定された場合に、流量正誤判定部８８が脈動周波数と交番流れの周波数とを比較して被測定流体の流量が正しく測定されたか否かを判定し、肯定的な判定が得られた場合に質量流量算出部８３が被測定流体の流量を算出する場合について説明したが、流れが有ることが明らかな場合には前者（流れ判定）を省くこともできる。
【００６１】
また、本実施形態においては、表示部９に表示することで操作者に対する報知を行う例について説明したが、これに限らず、例えば渦流量計１にスピーカ等の音声発生手段を接続し、音声によって操作者に対する報知を行ってもよい。
【００６２】
次に、図１６〜図１８等を用いて、本発明の参考形態に係る渦流量計１Ａについて説明する。本参考形態に係る渦流量計１Ａは、本実施形態に係る渦流量計１と共通の構成を多く有している。このため、本参考形態においては、本実施形態と異なる構成を中心に説明することとし、本実施形態と共通の構成については本実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
本参考形態に係る渦流量計１Ａは、熱式流れセンサ５０の配設の向きと、メモリ７Ａに記録されている情報と、中央制御部８Ａの構成と、が各々渦流量計１のものと異なっている。
【００６４】
本参考形態に係る熱式流れセンサ５０は、第１の測温抵抗素子５５、ヒータ５４、第２の測温抵抗素子５６が、配管１００内を流れる被測定流体の流通方向（図１における矢印Ａの方向）に対して直交するとともに、この順で上流側から下流側に向けて位置するように配管１００内に配設されている。このように配設された熱式流れセンサ５０は、被測定流体の流れにより、上流側に位置する第１の測温抵抗素子５５の温度よりも、下流側に位置する第２の測温抵抗素子５６の温度が高くなり、第１の測温抵抗素子５５の電気抵抗と、第２の測温抵抗素子５６の電気抵抗に差が生じ、両者間に電圧差が生じることになる。第１及び第２の測温抵抗素子５５・５６は、本発明における抵抗体として機能する。
【００６５】
メモリ７Ａには、被測定流体が実際に流通しているか否かを判定するための所定の電圧差閾値（設定値）が予め記録されている。
【００６６】
中央制御部８Ａは、図１７に示すように、バイパス流路４内に生成される交番流れに基づく交番信号（波形信号）を検出する交番流れ検出部８１と、交番流れ検出部８１が検出した交番信号に基づいて交番流れの周波数（交番周波数）を検出（算出）する交番周波数検出部８２と、交番周波数検出部８２が検出した交番周波数と周囲温度センサ１７及び圧力センサ３９で検出された情報とに基づいて被測定流体の質量流量を算出する質量流量算出部８３と、を備えている。
【００６７】
また、中央制御部８Ａは、配管１００内の渦による影響を受けない領域を流通する被測定流体の流れにより生じる第１の測温抵抗素子１５と第２の測温抵抗素子１６の電圧差を算出する電圧差算出部９１と、電圧差算出部９１が算出した電圧差をメモリ７Ａに予め記録されている所定の電圧差閾値と比較して被測定流体が実際に流通しているか否かを判定する流れ判定部８６Ａと、を備えている。すなわち、中央制御部８Ａは、本発明における流量算出手段及び流れ判定手段として機能するものである。
【００６８】
次に、本発明の参考形態に係る渦流量計１Ａの具体的動作について、図１８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６９】
まず、ステップＳ２０１では、熱式流れセンサ５０の周囲温度センサ５７により被測定流体の温度を検出し、検出された温度よりも熱式流れセンサ５０のヒータ５４の温度が一定温度高くなるように中央制御部８Ａが駆動回路６を制御してヒータ５４に電流を与えて発熱させる。そして、熱式流れセンサ５０の第１の測温抵抗素子５５及び第２の測温抵抗素子５６を用いて温度を各々検出する。次に、ステップＳ２０２に進み、電圧差算出部９１が、ステップＳ２０１で検出された温度に対応する第１の測温抵抗素子１５及び第２の測温抵抗素子１６の電気抵抗を算出し、両電気抵抗の差に基づいて電圧差を算出する。次に、ステップＳ２０３に進む。
【００７０】
ステップＳ２０３では、流れ判定部８６Ａが、ステップＳ２０２で算出された電圧差の絶対値が所定の電圧差閾値を超えているか否かを判断し、電圧差の絶対値がこの閾値を超えている（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）場合、流れ判定部８６Ａは、被測定流体が流通している（被測定流体の流量が零でない）と判断し、ステップＳ２０４に進む。一方、電圧差の絶対値が所定値以下である（ステップＳ２０３：ＮＯ）場合、流れ判定部８６Ａは、被測定流体が流通していない（被測定流体の流量が零である）と判断し、その後（流量測定を行うことなく）動作を終了する。
【００７１】
次に、ステップＳ２０４では、圧力センサ３９により被測定流体の圧力を検出した後、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、熱式流れセンサ１０の周囲温度センサ１７により被測定流体の温度を検出し、検出された温度よりも熱式流れセンサ１０のヒータ１４の温度が一定温度高くなるように中央制御部８Ａが駆動回路５を制御してヒータ１４に電流を与えて発熱させ、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、渦発生体３により被測定流体が流通する流路２ａ内で渦を発生させた後、この渦によりバイパス流路４内に交番の流れを生成させ、第１の測温抵抗素子１５及び第２の測温抵抗素子１６を用いて、ヒータ１４近傍の温度変化をヒータ１４の両側で検出する。
【００７２】
次に、ステップＳ２０７に進み、交番検出部８１が、ステップＳ２０６で検出されたヒータ１４近傍の温度変化から交番信号（渦信号波形）を検出する。この交番信号は、第一実施形態と同様に、熱式流れセンサ１０の出力電圧の時間履歴として検出される。次に、ステップＳ２０８に進み、交番周波数検出部８２が、ステップＳ２０７で検出された交番信号から交番流れの周波数を検出（算出）する。その後、ステップＳ２０９に進む。
【００７３】
ステップＳ２０９では、質量流量算出部８３が、ステップＳ２０８で検出した交番流れの周波数に所定の係数を乗じて被測定流体の体積流量を算出し、この体積流量とステップＳ２０４で検出された圧力とステップＳ２０５で検出された温度とに基づいて被測定流体の質量流量を算出する。続いてステップＳ２１０に進み、中央制御部８Ａは、ステップＳ２０９で算出した被測定流体の質量流量を表示部９に表示する。その後動作を終了する。
【００７４】
以上説明した参考形態における渦流量計１Ａにおいては、渦の影響を受けない領域に配置された熱式流れセンサ５０の測温抵抗素子５５・５６の抵抗値に基づいて流路内における被測定流体の流れの有無を判定することができる。従って、実際には被測定流体が流路内を流れていないにも係わらず、熱式流れセンサ１０がゆらぎや脈動等によって発生する信号を誤って渦周波数信号と判定し被測定流体の流量を誤って算出することを防止することができる。また、流れ判定部８６Ａの判定に応じて、被測定流体の流量測定を行うか行わないかを決定することができるため、熱式流れセンサ５０及び流れ判定部８６Ａを流量測定のＯＮ／ＯＦＦスイッチのように機能させることもできる。
【００７５】
なお、以上の実施形態及び参考形態においては、流れセンサとして機能する熱式流れセンサ５０を渦発生体３の上流側に配置した例を示したが、渦発生体３により発生する渦の影響を受けない他の領域に熱式流れセンサ５０を配置することもできる。例えば、図１に示すように流路２ａの上下寸法をｄとすると、渦発生体３から距離７ｄほど離隔した下流側領域（渦発生体３により発生した渦が消失する領域）に熱式流れセンサ５０を配置してもよい。
【００７６】
また、以上の実施形態及び参考形態においては、柱状の渦発生体３を流体管２の貫通孔２ｂから挿入して配置した例を示したが、流体管２に直接柱状の渦発生体３を組み込むような構成を採用することもできる。その他、本発明を、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１・１Ａ…渦流量計
３…渦発生体
４…バイパス流路
５…駆動回路
８…中央制御部（流量算出手段、平均値算出手段、流れ判定手段、脈動周波数検出手段、流量正誤判定手段）
８Ａ…中央制御部（流量算出手段、流れ判定手段）
９…表示部（報知手段）
１０…熱式流れセンサ（流量センサ）
１４…ヒータ（発熱抵抗体）
１５…第１の測温抵抗素子（温度センサ）
１６…第２の測温抵抗素子（温度センサ）
３９…圧力センサ
５０…熱式流れセンサ（流れセンサ）
５４…ヒータ（発熱抵抗体）
５５…第１の測温抵抗素子（抵抗体、温度センサ）
５６…第２の測温抵抗素子（抵抗体、温度センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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