特許 7078481 熱線式流量計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-23

(45)【発行日】2022-05-31

(54)【発明の名称】熱線式流量計

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/708 20220101AFI20220524BHJP

   G01F 1/696 20060101ALI20220524BHJP

【ＦＩ】

G01F1/708

G01F1/696 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018135659

(22)【出願日】2018-07-19

(65)【公開番号】P2019138892

(43)【公開日】2019-08-22

【審査請求日】2021-07-05

(31)【優先権主張番号】P 2018019854

(32)【優先日】2018-02-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116633

【氏名又は名称】愛知時計電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】田中 善人

(72)【発明者】

【氏名】五明 智夫

【審査官】羽飼 知佳

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２４８１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４５２１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ １／６８－１／７１６

Ｇ０１Ｐ ５／１０－５／１２

Ｇ０１Ｐ ５／１８－５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被計測流体が流れる流路と、
当該流路内に配置された、被計測流体を加熱する加熱手段と、
当該流路内に、前記加熱手段より下流側に配置された、被計測流体の温度を測定する第１測温手段と、
当該流路内に、前記第１測温手段より下流側に配置された、被計測流体の温度を測定する第２測温手段と、
前記加熱手段から少なくとも２つの山を持つ熱信号を発生させて、前記流路内を流れる被計測流体に当該熱信号を重畳させるように、当該加熱手段を制御する制御手段と、
被計測流体の温度についての複数の閾値を生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された閾値毎に、前記第１測温手段によって測定された被計測流体の温度が当該閾値を超えてから再度超えるまでの第１時間を計時する第１計時手段と、
前記生成手段によって生成された閾値毎に、前記第２測温手段によって測定された被計測流体の温度が当該閾値を超えてから再度超えるまでの第２時間を計測する第２計時手段と、
前記第１計時手段によって前記第１時間の計時が終了してから、前記第２計時手段によって前記第２時間の計時が終了するまでの第３時間を計時する第３計時手段と、
前記第１～第３計時手段によってそれぞれ計時された前記第１～第３時間に基づいて、被計測流体の流量を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする熱線式流量計。

【請求項2】

前記第１及び第２時間のうち、少なくとも一方が計時されなかったときには、前記算出手段は、被計測流体の流量の算出を行わないことを特徴とする請求項１に記載の熱線式流量計。

【請求項3】

前記第１及び第２時間の双方が計時されたときには、前記算出手段は、前記第１時間と前記第２時間とが等しい場合に、被計測流体の流量の算出を行う一方、前記第１時間と前記第２時間とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出を行わないことを特徴とする請求項１に記載の熱線式流量計。

【請求項4】

前記生成手段によって生成された閾値のうち、前記熱信号の重畳された被計測流体の温度が２回超える閾値について、最初に超えてから再度超えるまでの経過時間を想定する想定手段をさらに有し、
前記第１及び第２時間の双方が計時されたときには、前記算出手段は、前記経過時間、前記第１時間及び前記第２時間のすべてが等しい場合に、被計測流体の流量の算出を行う一方、前記経過時間と前記第１時間及び前記第２時間うちの少なくとも一方とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出を行わないことを特徴とする請求項１に記載の熱線式流量計。

【請求項5】

前記熱信号の山は、同じ高さであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱線式流量計。

【請求項6】

前記算出手段は、前記流路内の前記第１測温手段が配置された位置から前記第２測温手段が配置された位置までの距離を前記第３計時手段によって計時された前記第３時間で除算して被計測流体の流速を算出し、当該流速に前記流路の断面積を乗算することにより、被計測流体の流量を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱線式流量計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被計測流体の流量を計測する熱線式流量計に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、被計測流体の流量を計測する熱線式流量計に関する技術が種々提案されている。

【0003】

例えば、下記特許文献１に記載された流量計測装置は、流路を流れる流体をヒータにより加熱し、当該加熱流体の温度を下流側の温度センサで検出して、その検出値に基づいて流量を測定する。

【0004】

この流量計測装置と同様に、加熱流体の温度を下流側の温度センサで検出するが、この流量計測装置とは異なり、加熱流体の温度を下流側の２つの温度センサで検出し、その２つの検出値に基づいて流量を測定するようにしたものもある。

【0005】

図１５は、後者の従来の流量計測装置である、熱線式流量計による流量計測方法の一例を示している。同図の流量計測方法で用いられている従来の熱線式流量計は、流路内に、その上流側から下流側にかけて、１つのヒータ及び２つの測温センサ（以下、上流側の温度センサを「第１測温センサ」と言い、下流側の測温センサを「第２測温センサ」と言う）をこの順序で設置したものである。

【0006】

まず、ヒータに所定の電圧を印加して、ヒータから１つ山の温度変化を有する熱信号ｓ５０を発生させる。次に、熱信号ｓ５０が下流側に流れて行き、第１及び第２測温センサによって温度測定される熱信号ｓ５０に対応する熱信号が、おのおの熱信号ｓ５１、ｓ５２である。第１及び第２測温センサに対して、それぞれ同じ閾値Ｔｈを設定し、ヒータへの電圧印加を開始した時点から、第１及び第２測温センサがそれぞれ閾値Ｔｈを超えた温度を検出した時点までの時間を計測する。

【0007】

例えば、ヒータへの電圧印加を開始した時点から第１測温センサが閾値Ｔｈを超えた温度を検出した時点までの時間を“Ａ”とし、ヒータへの電圧印加を開始した時点から第２測温センサが閾値Ｔｈを超えた温度を検出した時点までの時間を“Ｂ”とすると、時間Ｂと時間Ａとの時間差Ｂ－Ａが、被計測流体が第１測温センサと第２測温センサとの間を流れたときに経過した時間となる。

【0008】

そして、第１測温センサから第２測温センサまでの距離をＬとすると、流速Ｖは、距離Ｌ／時間差Ｂ－Ａによって算出され、流路の断面積をＳとすると、流量は、流速Ｖ×断面積Ｓによって算出される。

【0009】

図１５に示す従来の流量計測方法では、このようにして被計測流体の流量を計測する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特許第４９４７４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかし、上記従来の流量計測方法では、被計測流体自体に温度変化があると、当該被計
測流体の流量を精度良く計測できない場合が生じた。

【0012】

図１６は、この場合の一例を説明するための図である。同図中、二点鎖線で示す直線Ｖ１は、被計測流体の温度変化を示している。

【0013】

上記図１５を用いて説明したように、ヒータから発生した熱信号ｓ５０は、被計測流体の流れに従って下流側に流れて行き、第１及び第２測温センサによって温度測定される。図１６中、熱信号ｓ５３，ｓ５４がそれぞれ、第１及び第２測温センサによって測定された、熱信号ｓ５０に対応する熱信号を示している。

【0014】

熱信号ｓ５３，ｓ５４は、図１６に示されるように、ヒータからの熱信号ｓ５０を被計測流体の温度変化分だけ上昇させたものになっている。このような状況で、同じ閾値Ｔｈを設定して、上述した時間Ａ，Ｂにそれぞれ相当する時間Ａ′，Ｂ′を計測すると、時間Ａ′と時間Ｂ′はそれぞれ、熱信号ｓ５０の曲線上の異なった場所を計測することになる。したがって、時間差Ｂ′－Ａ′は、上述した時間差Ｂ－Ａと一致しないので、この時間差Ｂ′－Ａ′に基づいて算出された流量は、精度良く計測されたものとは言い得ない。

【0015】

図１６の例では、温度変化Ｖ１は、説明の都合上、直線状、つまり一定になっているので、第１測温センサと第２測温センサで異なる閾値を設定すれば、時間差Ｂ′－Ａ′を正しい時間差Ｂ－Ａに近づけることは可能であるが、被計測流体の温度変化は通常、一定ではないため、異なる閾値を設定したとしても、時間差Ｂ′－Ａ′は、正確なものではない。

【0016】

このように、上記従来の熱線式流量計では、被計測流体に温度変化がある状態で、当該被計測流体の流量を精度良く測定することは困難であった。

【0017】

そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、被計測流体に温度変化がある状態でも、当該被計測流体の流量を精度良く測定することが可能となる熱線式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】

【0018】

この課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、被計測流体が流れる流路と、当該流路内に配置された、被計測流体を加熱する加熱手段と、当該流路内に、加熱手段より下流側に配置された、被計測流体の温度を測定する第１測温手段と、当該流路内に、第１測温手段より下流側に配置された、被計測流体の温度を測定する第２測温手段と、加熱手段から少なくとも２つの山を持つ熱信号を発生させて、流路内を流れる被計測流体に当該熱信号を重畳させるように、当該加熱手段を制御する制御手段と、被計測流体の温度についての複数の閾値を生成する生成手段と、生成手段によって生成された閾値毎に、第１測温手段によって測定された被計測流体の温度が当該閾値を超えてから再度超えるまでの第１時間を計時する第１計時手段と、生成手段によって生成された閾値毎に、第２測温手段によって測定された被計測流体の温度が当該閾値を超えてから再度超えるまでの第２時間を計測する第２計時手段と、第１計時手段によって第１時間の計時が終了してから、第２計時手段によって第２時間の計時が終了するまでの第３時間を計時する第３計時手段と、第１～第３計時手段によってそれぞれ計時された第１～第３時間に基づいて、被計測流体の流量を算出する算出手段と、を有することを特徴とする。

【0019】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱線式流量計であって、第１及び第２時間のうち、少なくとも一方が計時されなかったときには、算出手段は、被計測流体の流量の算出を行わないことを特徴とする。

【0020】

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の熱線式流量計であって、第１及び第２時間の双方が計時されたときには、算出手段は、第１時間と第２時間とが等しい場合に、被計測流体の流量の算出を行う一方、第１時間と第２時間とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出を行わないことを特徴とする。

【0021】

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の熱線式流量計であって、生成手段によって生成された閾値のうち、熱信号の重畳された被計測流体の温度が２回超える閾値について、最初に超えてから再度超えるまでの経過時間を想定する想定手段をさらに有し、第１及び第２時間の双方が計時されたときには、算出手段は、経過時間、第１時間及び第２時間のすべてが等しい場合に、被計測流体の流量の算出を行う一方、経過時間と第１時間及び第２時間うちの少なくとも一方とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出を行わないことを特徴とする。

【0022】

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の熱線式流量計であって、熱信号の山は、同じ高さであることを特徴とする。

【0023】

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の熱線式流量計であって、算出手段は、流路内の第１測温手段が配置された位置から第２測温手段が配置された位置までの距離を第３計時手段によって計時された第３時間で除算して被計測流体の流速を算出し、当該流速に流路の断面積を乗算することにより、被計測流体の流量を算出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

請求項１に記載の発明によれば、加熱手段から発生させる熱信号として、少なくとも２つの山を持つ特別な形状のものを発生させて被計測流体に重畳させ、第１及び第２測温手段によって測定された被計測流体の温度がそれぞれ、同一閾値（ただし、第１測温手段と第２測温手段に対してそれぞれ設定される閾値が同一という意味ではなく、１つの熱信号に対して第１又は第２測温手段のおのおので用いる閾値が同一という意味である）を２回超える時間を、第１及び第２時間として計時するようにしているので、１つの山を持つ形状の熱信号を被計測流体に重畳させて、同一閾値を１回超える時間を計時する従来の熱線式流量計と比較して、加熱手段に起因した熱信号を検知しているかどうかの判定を正確に行うことができる。

【0025】

そして、第３時間は、正確に判定された第１及び第２時間に基づいて計時されているので、第３時間も正確なものとなり、このような正確な第１～第３時間に基づいて算出された被計測流体の流量も精度の高いものとなる。

【0026】

また、請求項１に記載の発明では、複数の閾値を生成し、当該生成した閾値毎に第１～第３時間を計測するようにしたので、被計測流体に温度変化がある状態でも、第１～第３時間を正確に計測することができる。

【0027】

したがって、請求項１に記載の発明によれば、被計測流体に温度変化がある状態でも、当該被計測流体の流量を精度良く測定することが可能となる。

【0028】

請求項２に記載の発明によれば、第１及び第２時間のうち、少なくとも一方が計時されなかったときには、被計測流体の流量の算出はなされない。

【0029】

つまり、第１及び第２時間のうち、少なくとも一方が計時されないということは、熱信号に由来する温度測定が正しくなされなかったことを意味する。

【0030】

したがって、請求項２に記載の発明によれば、正しくない測定結果を除外し、正しい測定結果のみに基づいて被計測流体の流量を算出するようにしたので、当該被計測流体の流量を精度良く測定することが可能となる。

【0031】

請求項３に記載の発明によれば、第１及び第２時間の双方が計時されたときには、第１時間と第２時間とが等しい場合に、被計測流体の流量の算出がなされる一方、第１時間と第２時間とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出がなされない。

【0032】

つまり、第１及び第２時間の双方が計時されたとしても、両者が同じ時間でない場合には、加熱手段によって発生された熱信号の異なる位置を検知している等、被計測流体の温度測定が正しくなされなかったことを意味する。

【0033】

したがって、請求項３に記載の発明によれば、正しく判定される虞のある、正しくない測定結果を除外し、真に正しい測定結果のみに基づいて被計測流体の流量を算出するようにしたので、当該被計測流体の流量をさらに精度良く測定することが可能となる。

【0034】

請求項４に記載の発明によれば、第１及び第２時間の双方が計時されたときには、経過時間、第１時間及び第２時間のすべてが等しい場合に、被計測流体の流量の算出がなされる一方、経過時間と第１時間及び第２時間のうちの少なくとも一方とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出がなされない。

【0035】

つまり、第１及び第２時間の双方が計時されたとしても、経過時間と第１時間及び第２時間のうちの少なくとも一方とが異なっている場合には、加熱手段によって発生された熱信号の異なる位置を検知している等、被計測流体の温度測定が正しくなされなかったことを意味する。

【0036】

したがって、請求項４に記載の発明によっても、請求項３に記載の発明と同様に、正しく判定される虞のある、正しくない測定結果を除外し、真に正しい測定結果のみに基づいて被計測流体の流量を算出するようにしたので、当該被計測流体の流量をさらに精度良く測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る熱線式流量計の概略構成を示す模式図（（ａ））及び縦断面図（（ｂ））である。

【図2】図１の熱線式流量計に備えられた制御回路の構成を示すブロック図である。

【図3】図１の熱線式流量計で発生される熱信号の形状、波長及び伝達時間の一例を示す図である。

【図4】図２の制御回路に備えられた第１～第３カウンタの動作の一例を示す図である。

【図5】図２の制御回路に備えられた第３判定部が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。

【図6】図１の熱線式流量計に備えられた第１及び第２測温センサによって測定された熱信号の一例を示す図である。

【図7】図１の熱線式流量計に備えられた第１及び第２測温センサによって測定された、図６の例とは異なる熱信号の一例を示す図である。

【図8】被計測流体に温度変化があるときに、図１の熱線式流量計に備えられた第１及び第２測温センサによって測定された熱信号の一例を示す図である。

【図9】本発明の第２の実施の形態に係る熱線式流量計に備えられた制御回路の構成を示すブロック図である。

【図10】図９の制御回路に備えられた第１～第３カウンタの動作の一例を示す図である。

【図11】本発明の第３の実施の形態に係る熱線式流量計に備えられた制御回路の構成を示すブロック図である。

【図12】図１１の制御回路に備えられた第１の１、第１の２、第２の１、第２の２及び第３カウンタの動作の一例を示す図である。

【図13】図１１の制御回路に備えられた第１の１、第１の２、第２の１、第２の２及び第３カウンタの図１２とは異なる動作の一例を示す図である。

【図14】図１１の制御回路に備えられた第１の１、第１の２、第２の１、第２の２及び第３カウンタの図１２及び図１３とはさらに異なる動作の一例を示す図である。

【図15】従来の熱線式流量計による流量計測方法の一例を示す図である。

【図16】被計測流体に温度変化があるときに、図１５の流量計測方法を用いて流量測定を行った場合に生ずる誤測定を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0039】

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る熱線式流量計は、熱線式ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）流量計であり、ＴＯＦ（Time of Flight）方式により、被計測流体の流量を計測するものである。用途としては、微量な医療薬品の流量管理や、生物化学試験の試薬・培養液の管理等が考えられる。被計測流体の流量範囲は、１～１００μｌ／ｍｉｎを想定するが、これに限られる訳ではない。

【0040】

本実施形態の熱線式流量計１００は、図１（ａ）に示すように、ヒータ１０１、第１測温センサ１０２、第２測温センサ１０３、信号線１０４～１０６、及び流路１０７等を備えている。本実施形態の熱線式流量計１００は、平面視、矩形状で、その寸法は、例えば１０ｍｍ（縦）×２０ｍｍ（横）である。

【0041】

ヒータ１０１と、第１及び第２測温センサ１０２，１０３は、シリコンウェハ１０８上に形成される（図１（ｂ）参照）。

【0042】

流路１０７は、矩形状の溝を形成した流路形成部１０９をシリコンウェハ１０８の表面上に重ねることにより、形成されている。そして、流路形成部１０９は、流路１０７の両端部に相当する位置にそれぞれ孔１０９ａ，１０９ｂを形成している。この孔１０９ａ，１０９ｂにはそれぞれ、シリコンチューブ１１０，１１１が挿入される。

【0043】

シリコンチューブ１１０は、被計測流体を流路１０７内に導入する導入管としての役割を果たし、シリコンチューブ１１１は、流路１０７から被計測流体を排出する排出管としての役割を果たしている。

【0044】

ヒータ１０１、第１測温センサ１０２及び第２測温センサ１０３は、流路１０７内に、上流側から下流側に亘って、この順序で配置されている。

【0045】

ヒータ１０１と、第１及び第２測温センサ１０２，１０３には、それぞれ、信号線１０４～１０６の一端が接続され、その他端は、図２に示す制御回路２００と接続されている。

【0046】

被計測流体が流路１０７内を通っている状態で、ヒータ１０１からは、所定の形状の熱信号が発生される。図３（ａ）は、この熱信号ｓ１の一例を示している。当該熱信号ｓ１は、同図（ａ）に示すように、温度変化の山を２つ有するＭ字状のものであり、１０°Ｃの振幅値（温度上昇幅）を有している。図示例では、各山の高さは同一としているが、異なっていてもよい（図６～図８参照）。また、振幅値も、１０°Ｃに限らず、どのような温度を採用してもよい。ヒータ１０１に印加する電圧値を変更することにより、振幅値は自由に変更することができる。

【0047】

熱信号ｓ１が重畳された被計測流体は、つまり、被計測流体の元々の温度（以下、「制御前温度」という）が熱信号ｓ１によって上昇した被計測流体は、当該被計測流体の流れに従って下流側に流れて行く。そして、まず第１測温センサ１０２が、当該温度上昇した被計測流体の温度を計測し、次に第２測温センサ１０３が、当該温度上昇した被計測流体の温度を計測する。

【0048】

図３（ｂ）が、第１測温センサ１０２によって被計測流体の温度が計測された結果の一例を示し、図３（ｃ）が、第２測温センサ１０３によって被計測流体の温度が計測された結果の一例を示している。

【0049】

第１測温センサ１０２によって計測された被計測流体の温度変化、つまり、熱信号ｓ１に応じた温度変化（以下、これも「熱信号」という（熱信号ｓ２））は、図３（ｂ）の例では、熱信号ｓ１の温度変化と変わっていない。このため、熱信号ｓ２の振幅値も、熱信号ｓ１と同様に、１０°Ｃである。また、熱信号ｓ２の波長は、１００ｍｓｅｃとなっているため、熱信号ｓ１の波長も、図３（ａ）には記載されていないが、１００ｍｓｅｃである。

【0050】

第２測温センサ１０３によって計測された被計測流体の温度変化、つまり、熱信号ｓ３も、図３（ｃ）の例では、熱信号ｓ１の温度変化と変わっていない。このため、熱信号ｓ３の振幅値及び波長も、図３（ｃ）には記載されていないが、それぞれ１０°Ｃ及び１００ｍｓｅｃである。

【0051】

被計測流体の流量は、本実施形態の熱線式流量計１００でも、［背景技術］欄で上述した計測方法、具体的には、被計測流体が所定距離を流れるのに経過した時間（以下、「移動時間」という）を計測し、その計測された移動時間を所定距離で除算することによって、被計測流体の流速を算出し、その算出された流速に流路１０７の断面積を乗算することによって、被計測流体の流量を測定する。そして、本発明の特徴は、被計測流体の移動時間を計測する方法にあるので、つまり、当該移動時間の計測後、流量の算出に至るまでの方法は、上述した従来の熱線式流量計と異ならないので、以下、当該移動時間を計測する方法を中心に説明する。

【0052】

移動時間の計測は、その詳細は後述するが、複数の閾値を設定し、熱信号ｓ２，ｓ３毎に、各閾値について、当該閾値を超えてから再度超えるまでの時間を測定するとともに、熱信号ｓ２が当該閾値を再度超えてから、熱信号ｓ３が当該閾値（ただし、この閾値は、熱信号ｓ２と熱信号ｓ３で異なる場合がある）を再度超えるまでの時間を測定し、これら測定された３種類の時間に基づいてなされる。

【0053】

図３（ｂ）中、５°Ｃの閾値Ｔｈは、設定された複数の閾値のうちの１つを示している。また、図３（ｃ）中の閾値Ｔｈも、図３（ｂ）中の閾値Ｔｈと同じ、５°Ｃである。そして、熱信号ｓ２，ｓ３がそれぞれ、閾値Ｔｈを超えてから、再度閾値Ｔｈを超えるまでの時間は、同一の５０ｍｓｅｃであるので、熱信号ｓ２と熱信号ｓ３は、正しい計測結果と判定して、熱信号ｓ２が閾値Ｔｈを再度超えてから、熱信号ｓ３が閾値Ｔｈを再度超えるまでの時間、つまり被計測流体が第１測温センサ１０２の位置から第２測温センサ１０３の位置まで移動した時間は、１０ｍｓｅｃと計測される。

【0054】

なお、閾値Ｔｈは、実際には、上記制御前温度が加算されたものが使用される。これは、第１及び第２測温センサ１０２，１０３が被計測流体の温度として、制御前温度に熱信号ｓ２，ｓ３の重畳されたものを測定するからである。したがって、図３の各グラフの温度軸は、被計測流体の制御前温度を除外したもの、つまり「温度差」を示している。この事情は、他の図４、図６～図８でも同様である。

【0055】

上記制御回路２００は、図２に示すように、制御部２０１、熱印加部２０２、第１温度検知部２０３及び第２温度検知部２０４を備えている。なお、図２には示されていないが、上記信号線１０４～１０６は、それぞれ、熱印加部２０２、第１温度検知部２０３及び第２温度検知部２０４と接続されている。

【0056】

制御部２０１は、熱印加部２０２、第１温度検知部２０３及び閾値生成部２０５と接続されている。制御部２０１は、熱印加部２０２に対して、印加電圧値を指示することで、ヒータ１０１から上記Ｍ字状の熱信号を発生させる。

【0057】

また、制御部２０１は、第１温度検知部２０３から、熱信号を発生させる前の第１測温センサ１０２周辺の被計測流体の温度、つまり上記制御前温度を取得する。制御部２０１は、この取得した制御前温度と、ヒータ１０１から発生する熱信号の振幅値を閾値生成部２０５に出力する。ここで、ヒータ１０１から発生する熱信号の振幅値は、熱印加部２０２に指示する印加電圧値から事前に確定することができるので、制御部２０１は、この確定値を閾値生成部２０５に出力する。

【0058】

閾値生成部２０５は、上記確定値に基づいて被計測流体の温度上昇幅を決定し、当該温度上昇幅に所定の余裕分を加算し、その加算結果を所定の数に等分割して、閾値を生成する。具体的には、図３（ａ）に示すように、ヒータ１０１から発生される熱信号ｓ１の振幅値が１０°Ｃであるとし、余裕分を５°Ｃとする。この加算結果である１５°Ｃを、例えば６等分すると、各閾値の差は、２．５°Ｃとなる。そして、被計測流体の制御前温度が５０°Ｃであるとすると、閾値生成部２０５は、５２．５°Ｃ，５５°Ｃ，５７．５°Ｃ，６０°Ｃ，６２．５°Ｃ，６５°Ｃの６個の閾値を生成する。

【0059】

閾値生成部２０５は、このようにして生成した複数個の閾値を、第１及び第２判定部２０６，２０８に出力する。

【0060】

第１温度検知部２０３は、第１判定部２０６と接続され、第１判定部２０６は、第１カウンタ２０７及び第３カウンタ２１０と接続されている。また、第１判定部２０６には、閾値生成部２０５も接続されている。

【0061】

第１判定部２０６は、上述のようにして閾値生成部２０５から出力された複数個の閾値を記憶し、当該各閾値と、第１温度検知部２０３から出力された被計測流体の温度とを比較し、被計測流体の温度が当該各閾値を超えたかどうかを判定する。

【0062】

第１判定部２０６は、図３（ｂ）又は図４に示すように、被計測流体の温度と閾値Ｔｈとを比較し、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超えると、第１カウンタ２０７のカウントを開始（ＯＮ）させる。図４では、時刻Ｔ１で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超え、第１カウンタ２０７がＯＮ状態になった様子が示されている。なお、図４中、時刻Ｔ０は、ヒータ１０１への電圧印加を開始した時点を示している。

【0063】

第１判定部２０６は、被計測流体の温度と閾値Ｔｈとの比較動作を継続し、再度被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超えると、第１カウンタ２０７のカウントを停止（ＯＦＦ）させるとともに、第３カウンタ２１０のカウントを開始（ＯＮ）させる。図４には、時刻Ｔ２で、被計測流体の温度が再度閾値Ｔｈを超え、第１カウンタ２０７がＯＦＦ状態になるとともに、第３カウンタ２１０がＯＮ状態になった様子が示されている。

【0064】

同様に、第２温度検知部２０４は、第２判定部２０８と接続され、第２判定部２０８は、第２カウンタ２０９及び第３カウンタ２１０と接続され、さらに、第２判定部２０８には、閾値生成部２０５も接続されている。

【0065】

第２温度検知部２０４、第２判定部２０８及び第２カウンタ２０９の各動作と、上述した第１温度検知部２０３、第１判定部２０６及び第１カウンタ２０７の各動作との違いは、前者が第１測温センサ１０２からの計測温度に基づいて制御を行うのに対して、後者が第２測温センサ１０３からの計測温度に基づいて制御を行うことと、第２判定部２０８が第３カウンタ２１０に行う制御が異なることである。したがって、第２判定部２０８が第３カウンタ２１０に行う制御についてのみ説明する。

【0066】

第２判定部２０８は、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超えたとしても、第３カウンタ２１０に対しては何も指示しないので、第３カウンタ２１０は、ＯＮ状態を継続する。そして、被計測流体の温度が再度閾値Ｔｈを超えると、第２判定部２０８は、第２及び第３カウンタ２０９，２１０の両方のカウントを停止（ＯＦＦ）させる。図４には、時刻Ｔ３で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超え、第２カウンタ２０９がＯＮ状態になった後、時刻Ｔ４で、被計測流体の温度が再度閾値Ｔｈを超え、第２及び第３カウンタ２０９，２１０がともにＯＦＦ状態になった様子が示されている。

【0067】

第３カウンタ２１０は、第３判定部２１１と接続され、第３判定部２１１は、第１及び第２カウンタ２０７，２０９及び出力部２１２と接続されている。

【0068】

第３判定部２１１は、第１カウンタ２０７によってカウントされたカウント値と、第２カウンタ２０９によってカウントされたカウント値とを比較し、両カウント値が一致している場合、第３カウンタ２１０によってカウントされたカウント値を出力部２１２に出力する。

【0069】

第１～第３カウンタ２０７，２０９，２１０はそれぞれ、所定時間毎に“１”ずつカウントアップするものであるので、当該第１～第３カウンタ２０７，２０９，２１０のカウント値は、間接的に経過時間を示している。つまり、図４中、時間ａ，ｂ，Ｔはそれぞれ、第１～第３カウンタ２０７，２０９，２１０の各カウント値を上記所定時間倍したものとなる。ここで、時間ａは、熱信号ｓ２が閾値Ｔｈを超えてから再度閾値Ｔｈを超えるまでの時間を示し、時間ｂは、熱信号ｓ３が閾値Ｔｈを超えてから再度閾値Ｔｈを超えるまでの時間を示し、時間Ｔは、被計測流体が第１測温センサ１０２の位置から第２測温センサ１０３の位置まで移動したときに経過した時間を示している。

【0070】

なお、図４中、熱信号ｓ２，ｓ３の時間経過に従った温度推移を示すグラフは、実際の測定結果と異なっている。図３を用いて上述したように、被計測流体が第１測温センサ１０２の位置から第２測温センサ１０３の位置まで移動した時間は、１０ｍｓｅｃであるのに対して、熱信号ｓ２，ｓ３の波長は、１００ｍｓｅｃである。このため、時間軸上に、２つの熱信号ｓ２，ｓ３を並べた場合、両者の大部分が重なるが、図４では、両者に重なりはないからである。これは、説明の都合上そのようにしているのであって、その他の理由はない。もちろん、図４は、図３とは異なる被計測流体についてのものと見れば、矛盾は生じない。この事情は、図６～図８についても、同様である。

【0071】

出力部２１２は、この第３カウンタ２１０のカウント値を外部に出力する。この外部には、演算処理部（図示せず）が設けられ、演算処理部は、当該出力されたカウント値に基づいて被計測流体の移動時間を算出し、上述したようにして、この移動時間から被計測流体の流速を算出し、この流速から被計測流体の流量を算出する。

【0072】

以下、以上のように構成された熱線式流量計１００が実行する制御処理を、さらに詳細に説明する。

【0073】

図５は、第３判定部２１１が実行する測定データ判定処理の手順を示すものであり、この測定データ判定処理について、図６～図８を参照して説明する。

【0074】

図６は、第１及び第２測温センサ１０２，１０３によってそれぞれ測定された熱信号ｓ１１，ｓ１２を示している。図６には示されていないが、ヒータ１０１からは、熱信号ｓ１１，ｓ１２と同様の熱信号ｓ１０（図８参照）が発生されている。図６の例では、ヒータ１０１から発生された熱信号ｓ１０が、その形状を崩すことなく、第１及び第２測温センサ１０２，１０３に到達していることを示している。

【0075】

図５に戻り、測定データ判定処理が開始されると、第３判定部２１１は、まず、ヒータ１０１がＯＮされてから所定時間経過したかどうか、つまり、ヒータ１０１からの熱信号ｓ１０が第２測温センサ１０３の位置を通過したかどうかを判定する（ステップ１）。これは、続くステップ２以降の処理を、熱信号ｓ１０が第２測温センサ１０３の位置を通過した後に実行したいからである。なお、上記所定時間は、ヒータ１０１に印加する電圧の継続時間、ヒータ１０１から第２測温センサ１０３までの距離、及び被計測流体のおおよその流速等から、簡単に想定できる。

【0076】

ステップ１の判定の結果、ヒータ１０１がＯＮされてから所定時間経過していないときには、本測定データ判定処理を終了する一方、ヒータ１０１がＯＮされてから所定時間経過したときには、次のステップ２に進む。

【0077】

ステップ２では、第３判定部２１１は、第１カウンタ２０７のカウント値（以下、「第１カウンタ値」という）が“１”以上であるか否かを判定する。これは、第１カウンタ２０７が有効なカウント値をカウントしているかどうかを判定している。第３判定部２１１は、第１カウンタ２０７が所定のカウント値以上をカウントした場合には、第１カウンタ２０７のカウントを停止させて、リセットするようにしている。

【0078】

図６において、例えば、閾値Ｔｈ１が設定されている場合、熱信号ｓ１１は再度閾値Ｔｈ１を超えることはないので、第１カウンタ２０７は、カウント動作を停止せずに継続する。このため、第１カウンタ２０７が、例えば熱信号ｓ１１の波長に相当する時間以上カ
ウントした場合には、第３判定部２１１は、第１カウンタ２０７のカウントを停止させて、リセットする。

【0079】

したがって、第１カウンタ２０７のカウント値が“０”であるときは、第１カウンタ２０７が有効なカウント値をカウントしていないことになる。この事情は、第２カウンタ２０９についても、同様である。

【0080】

ステップ２の判定の結果、第１カウンタ値が“１”以上のときには、次のステップ３に進む一方、第１カウンタ値が“０”のときには、ステップ６に進み、第３判定部２１１は、第１～第３カウンタ２０７，２０９，２１０のカウントを停止させた後、当該第１～第３カウンタ２０７，２０９，２１０をリセットする。

【0081】

さらに、第３判定部２１１は、出力部２１２に、誤判定を示す値を出力した（ステップ７）後、本測定データ判定処理を終了する。

【0082】

ステップ３では、第３判定部２１１は、第２カウンタ２０９のカウント値（以下、「第２カウンタ値」という）が“１”以上であるか否かを判定する。この判定の結果、第２カウンタ値が“１”以上のときには、次のステップ４に進む一方、第２カウンタ値が“０”のときには、上記ステップ６に進む。

【0083】

ステップ４では、第３判定部２１１は、第１カウンタ値と第２カウンタ値とが等しいかどうか判定する。この判定は、第１測温センサ１０２によって測定された熱信号と、第２測温センサ１０３によって測定された熱信号が、ともに正しい熱信号であるかどうかを判定するためになされる。つまり、第１カウンタ値＝第２カウンタ値の場合に、当該各熱信号は、ヒータ１０１からの熱信号を正しく検知したものと判定する。一方、第１カウンタ値≠第２カウンタ値の場合は、当該２つの熱信号のいずれか一方、あるいは双方ともに、ヒータ１０１からの熱信号を正しく検知したものではないと判定する。

【0084】

ステップ４の判定の結果、第１カウンタ値＝第２カウンタ値のときには、次のステップ５に進む一方、第１カウンタ値≠第２カウンタ値のときには、上記ステップ６に進む。

【0085】

ステップ５では、第３判定部２１１は、第３カウンタ２１０のカウント値（以下、「第３カウンタ値」という）を出力部２１２に出力する。第３判定部２１１から第３カウンタ値が出力されると、出力部２１２は、この第３カウンタ値を外部に出力する。これ以降の処理は、上述したので、その説明を省略する。

【0086】

図６の例では、熱信号ｓ１１と熱信号ｓ１２は、ともにヒータ１０１からの熱信号ｓ１０を正しく検知したものであるので、閾値Ｔｈ２が設定されたときに、第１カウンタ２０７は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間ａに相当するカウント値をカウントする一方、第２カウンタ２０９は、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間ｂに相当するカウント値をカウントする。そして、時間ａと時間ｂは等しいので、第３カウンタ２１０がカウントした、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までの時間Ｔに相当するカウント値が、出力部２１２に出力される。

【0087】

図７は、第１測温センサ１０２によって計測された熱信号ｓ２１は、ヒータ１０１からの熱信号ｓ１０を正しく検知したものであるのに対して、第２測温センサ１０３によって計測された熱信号ｓ２２は、周囲の温度の急激な変化により、ヒータ１０１からの熱信号ｓ１０を正しく検知したものでない場合の一例を示している。

【0088】

図７中、二点鎖線で示される３角形状の曲線Ｖ２は、第２測温センサ１０３周辺の被計測流体の温度変化の一例を示している。

【0089】

図７の計測結果を、上述した測定データ判定処理に適用した場合、閾値Ｔｈ２が設定されたときには、熱信号ｓ２１は、上記図６中の熱信号ｓ１１と同様に、第１カウンタ２０７により、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までカウントされるものの、熱信号ｓ２２は、閾値Ｔｈ２を含む、閾値Ｔｈ１～Ｔｈ５のいずれが設定されたとしても、当該閾値Ｔｈ１～Ｔｈ５を再度超えることがないので、第２カウンタ２０９は停止されて、リセットされる。

【0090】

したがって、この場合には、図５のステップ３で、第２カウンタ値＝０となって、ステップ７で、出力部２１２には、誤判定を示す値が出力される。これにより、上記演算処理部は、被計測流体の流速及び流量の算出を行わない。

【0091】

図８は、第１及び第２測温センサ１０２，１０３の周囲の温度が変化した場合でも、被計測流体の移動時間が正しく検知されたときの一例を示している。同図中、二点鎖線で示される直線Ｖ１は、上記図１６中の直線Ｖ１と同様の被計測流体の温度変化を示している。

【0092】

図８の計測結果を、上述した測定データ判定処理に適用した場合、閾値Ｔｈ１２が設定されたときには、熱信号ｓ３１は、上記図６中の熱信号ｓ１１と同様に、第１カウンタ２０７により、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までカウントされるが、熱信号ｓ３２は、閾値Ｔｈ１２を再度超えることがないので、第２カウンタ２０９は停止され、リセットされる。

【0093】

しかし、第２カウンタ２０９に対して、閾値Ｔｈ１３が設定されると、熱信号ｓ３２は、時刻Ｔ３で閾値Ｔｈ１３を超え、さらに時刻Ｔ４で閾値Ｔｈ１３を再度超える。そして、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間ａと、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間ｂとは、等しいので、熱信号ｓ３１と熱信号ｓ３２はともに、正しい計測結果と判定する必要がある。

【0094】

そこで、これに対処するためには、上述した測定データ判定処理を変更する必要がある。具体的には、次のように変更すればよい。すなわち、
（１）第１カウンタ２０７がリセットの指示を受けるまで、第３カウンタ２１０のカウントを継続する。
（２）設定された複数の閾値のうちの１つでも、第１カウンタ２０７が有効なカウント値をカウントした後は、第３カウンタ２１０のカウント動作を継続する。
（３）第３カウンタ２１０がカウント動作を継続している間に、第２測温センサ１０３によって測定された温度が、設定された閾値を再度超えた場合は、再度超えた閾値毎に、当該各閾値に対応付けて、第３カウンタ２１０の第３カウンタ値を記憶しておく。
（４）各閾値に対応付けて記憶された第３カウンタ値は、第２カウンタ２０９がリセットされる度に、当該閾値に対応付けられた第３カウンタ値を消去する。
（５）第１カウンタ値及び第２カウンタ値が、ともに有効なカウント値であり、かつ、等しい場合に、消去されずに残っている第３カウンタ値を出力部２１２に出力する。

【0095】

以上のようにして、本実施形態の熱線式流量計１００には、被計測流体が流れる流路１０７と、流路１０７内に配置された、被計測流体を加熱するヒータ１０１と、流路１０７内に、ヒータ１０１より下流側に配置された、被計測流体の温度を測定する第１測温センサ１０２と、流路１０７内に、第１測温センサ１０２より下流側に配置された、被計測流体の温度を測定する第２測温センサ１０３とが設けられている。

【0096】

さらに、本実施形態の熱線式流量計１００には、ヒータ１０１から少なくとも２つの山を持つ熱信号を発生させて、流路１０７内を流れる被計測流体に当該熱信号を重畳させるように、当該ヒータ１０１を制御する制御部２０１と、被計測流体の温度についての複数の閾値を生成する閾値生成部２０５と、閾値生成部２０５によって生成された閾値毎に、第１測温センサ１０２によって測定された被計測流体の温度が当該閾値を超えてから再度超えるまでの第１時間をカウントする第１カウンタ２０７と、閾値生成部２０５によって生成された閾値毎に、第２測温センサ１０３によって測定された被計測流体の温度が当該閾値を超えてから再度超えるまでの第２時間をカウントする第２カウンタ２０９と、第１カウンタ２０７によって第１時間のカウントが終了してから、第２カウンタ２０９によって第２時間のカウントが終了するまでの第３時間をカウントする第３カウンタ２１０とが設けられている。

【0097】

そして、本実施形態の熱線式流量計１００では、第１～第３カウンタ２０７，２０９，２１０によってそれぞれカウントされた第１～第３時間に基づいて、被計測流体の流量が算出される。

【0098】

つまり、本実施形態の熱線式流量計１００では、ヒータ１０１から発生させる熱信号として、少なくとも２つの山を持つ特別な形状のものを発生させて被計測流体に重畳させ、第１及び第２測温センサ１０２、１０３によって測定された被計測流体の温度がそれぞれ、同一閾値（ただし、第１測温センサ１０２と第２測温センサ１０３に対してそれぞれ設定される閾値が同一という意味ではなく、１つの熱信号に対して第１又は第２測温センサ１０２，１０３のおのおので用いる閾値が同一という意味である）を２回超える時間を、第１及び第２時間としてカウントするようにしているので、１つの山を持つ形状の熱信号を被計測流体に重畳させて、同一閾値を１回超える時間を計時する従来の熱線式流量計と比較して、ヒータ１０１に起因した熱信号を検知しているかどうかの判定を正確に行うことができる。

【0099】

そして、第３時間は、正確に判定された第１及び第２時間に基づいてカウントされているので、第３時間も正確なものとなり、このような正確な第１～第３時間に基づいて算出された被計測流体の流量も精度の高いものとなる。

【0100】

また、本実施形態の熱線式流量計１００では、複数の閾値を生成し、当該生成した閾値毎に第１～第３時間をカウントするようにしたので、被計測流体に温度変化がある状態でも、第１～第３時間を正確にカウントすることができる。

【0101】

したがって、本実施形態の熱線式流量計１００によれば、被計測流体に温度変化がある状態でも、当該被計測流体の流量を精度良く測定することが可能となる。

【0102】

また、本実施形態の熱線式流量計１００では、第１及び第２時間のうち、少なくとも一方がカウントされなかったときには、被計測流体の流量の算出はなされない。

【0103】

つまり、第１及び第２時間のうち、少なくとも一方がカウントされないということは、熱信号に由来する温度測定が正しくなされなかったことを意味する。

【0104】

したがって、本実施形態の熱線式流量計１００によれば、正しくない測定結果を除外し、正しい測定結果のみに基づいて被計測流体の流量を算出するようにしたので、当該被計測流体の流量を精度良く測定することが可能となる。

【0105】

さらに、第１及び第２時間の双方がカウントされたときには、第１時間と第２時間とが等しい場合に、被計測流体の流量の算出がなされる一方、第１時間と第２時間とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出がなされない。

【0106】

つまり、第１及び第２時間の双方がカウントされたとしても、両者が同じ時間でない場合には、ヒータ１０１によって発生された熱信号の異なる位置を検知している等、被計測流体の温度測定が正しくなされなかったことを意味する。

【0107】

したがって、本実施形態の熱線式流量計１００によれば、正しく判定される虞のある、正しくない測定結果を除外し、真に正しい測定結果のみに基づいて被計測流体の流量を算出するようにしたので、当該被計測流体の流量をさらに精度良く測定することが可能となる。

【0108】

ちなみに、本実施形態において、ヒータ１０１は、「加熱手段」の一例である。第１、第２測温センサ１０２，１０３は、「第１、第２測温手段」の一例である。制御部２０１は、「制御手段」の一例である。閾値生成部２０５は、「生成手段」の一例である。第１～第３カウンタ２０７，２０９，２１０は、「第１～第３計時手段」の一例である。

【0109】

［第２の実施の形態］
上記第１実施形態の熱線式流量計１００は、第３カウンタ２１０の第３カウンタ値を出力部２１２に出力する場合、つまり、ヒータ１０１から発生された熱信号に由来する温度測定が正しくなされた場合を判断する基準として、「第１カウンタ値＝第２カウンタ値であること」を採用している。これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る熱線式流量計は、上記判断基準として、「ヒータ１０１から発生される熱信号が重畳された被計測流体の温度が所定の閾値を超えてから再度超えるまでの時間Ｔｈｅａｔ＝第１カウンタ値、かつ当該時間Ｔｈｅａｔ＝第２カウンタ値であること」を採用している点が異なっている。

【0110】

このような判断基準を採用したため、本実施形態の熱線式流量計は、上記第１実施形態の熱線式流量計１００に対して、制御回路２００の構成要素の一部と、各構成要素が実行する処理の一部を変更している。したがって、本実施形態の熱線式流量計の制御回路３００（図９参照）中、上記第１実施形態の熱線式流量計１００の制御回路２００（図２参照）と同様の構成要素には、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0111】

図９において、制御部２０１′は、第３判定部３１１と接続され、第３判定部３１１と出力部２１２との間には、第３カウンタ２１０が挿入されている。

【0112】

制御部２０１′は、閾値生成部２０５によって生成された閾値毎に、ヒータ１０１から発生されるＭ字状の熱信号が重畳された被計測流体の温度が当該閾値を超えてから再度当該閾値を超えるまでの時間を想定する。ここで、当該熱信号は、生成されたすべての閾値について、当該閾値を２回超えるとは限らず、１回しか超えないものもある。

【0113】

例えば、上記第１実施形態の図６において、熱信号ｓ１１，ｓ１２の基となる熱信号ｓ１０（図８参照）は、閾値Ｔｈ１については、１回しか超えないものの、図１０に示す熱信号ｓ１は、閾値Ｔｈを２回超える。

【0114】

後者の場合、制御部２０１′は、熱信号ｓ１が閾値Ｔｈを最初に超えてから再度超えるまでの時間Ｔｈｅａｔを算出（想定）する。なお、制御部２０１′によって算出される時間Ｔｈｅａｔは、実際には、時間Ｔｈｅａｔに相当する「カウント値」であり、「時間」ではない。しかし、以下、時間Ｔｈｅａｔも、当該時間Ｔｈｅａｔに相当するカウント値も、「時間Ｔｈｅａｔ」と言うことにする。

【0115】

次に、制御部２０１′は、算出した時間Ｔｈｅａｔを第３判定部３１１に出力する。第３判定部３１１は、この時間Ｔｈｅａｔを記憶する。

【0116】

第１判定部３０６は、上記第１実施形態における第１判定部２０６と同様に、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超えると、第１カウンタ２０７のカウントを開始（ＯＮ）させる。なお、本実施形態では、第１判定部３０６は、第３カウンタ２１０と接続されていないので、当該第３カウンタ２１０に対する制御を行わない。図１０には、時刻Ｔ１で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超え、第１カウンタ２０７がＯＮ状態になった様子が示されている。

【0117】

第１判定部３０６は、被計測流体の温度と閾値Ｔｈとの比較動作を継続し、再度被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超えると、第１カウンタ２０７のカウントを停止（ＯＦＦ）させる。これと同時に、第３判定部３１１は、第３カウンタ２１０のカウントを開始（ＯＮ）させる。図１０には、時刻Ｔ２で、被計測流体の温度が再度閾値Ｔｈを超え、第１カウンタ２０７がＯＦＦ状態になり、第３カウンタ２１０がＯＮ状態になった様子が示されている。

【0118】

第２判定部３０８も、上記第１実施形態における第２判定部２０８と同様に、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超えると、第２カウンタ２０９のカウントを開始（ＯＮ）させる。なお、本実施形態では、第２判定部３０８も、第３カウンタ２１０と接続されていないので、当該第３カウンタ２１０に対する制御を行わない。図１０には、時刻Ｔ３で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超え、第２カウンタ２０７がＯＮ状態になり、第３カウンタ２１０がＯＮ状態を継続している様子が示されている。

【0119】

第２判定部３０８は、被計測流体の温度と閾値Ｔｈとの比較動作を継続し、再度被計測流体の温度が閾値Ｔｈを超えると、第２カウンタ２０９のカウントを停止（ＯＦＦ）させる。これと同時に、第３判定部３１１は、第３カウンタ２１０のカウントを停止（ＯＦＦ）させる。図１０には、時刻Ｔ４で、被計測流体の温度が再度閾値Ｔｈを超え、第２及び第３カウンタ２０９，２１０がいずれもＯＦＦ状態になった様子が示されている。

【0120】

第３判定部３１１は、第１カウンタ２０７のカウント値（第１カウンタ値）と上記時間Ｔｈｅａｔを比較するとともに、第２カウンタ２０９のカウント値（第２カウンタ値）と上記時間Ｔｈｅａｔを比較する。この比較の結果、第１カウンタ値＝時間Ｔｈｅａｔかつ第２カウンタ値＝時間Ｔｈｅａｔである場合、第３判定部３１１は、第３カウンタ２１０のカウント値（第３カウンタ値）を出力部２１２に出力する。

【0121】

図１０の例では、第１カウンタ値ａ＝時間Ｔｈｅａｔかつ第２カウンタ値ｂ＝時間Ｔｈｅａｔであるので、第３判定部３１１は、第３カウンタ値、つまり時間Ｔに相当するカウント値を出力部２１２に出力する。

【0122】

なお、第１カウンタ値≠時間Ｔｈｅａｔ及び第２カウンタ値≠時間Ｔｈｅａｔのうち、少なくともいずれか一方が成立する場合には、上記第１実施形態と同様に、第３判定部３１１は、第３カウンタ値に代えて、誤判定を示す値を出力部２１２に出力する。

【0123】

このように、本実施形態の熱線式流量計でも、上記第１実施形態の熱線式流量計と同様の制御を行うことができる。

【0124】

本実施形態の熱線式流量計では、第１及び第２時間（第１及び第２カウント値）の双方が計時されたときには、時間Ｔｈｅａｔ、第１時間及び第２時間のすべてが等しい場合に、被計測流体の流量の算出がなされる一方、時間Ｔｈｅａｔと第１時間及び第２時間のうちの少なくとも一方とが異なっている場合には、被計測流体の流量の算出がなされない。

【0125】

つまり、第１及び第２時間の双方が計時されたとしても、時間Ｔｈｅａｔと第１時間及び第２時間のうちの少なくとも一方とが異なっている場合には、ヒータ１０１によって発生された熱信号の異なる位置を検知している等、被計測流体の温度測定が正しくなされなかったことを意味する。

【0126】

したがって、本実施形態の熱線式流量計によっても、上記第１実施形態の熱線式流量計と同様に、正しく判定される虞のある、正しくない測定結果を除外し、真に正しい測定結果のみに基づいて被計測流体の流量を算出するようにしたので、当該被計測流体の流量をさらに精度良く測定することが可能となる。

【0127】

ちなみに、本実施形態において、制御部２０１′は、「想定手段」の一例である。

【0128】

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係る熱線式流量計は、上記第２実施形態の熱線式流量計に対して、第１及び第２カウンタ２０７，２０９に相当するカウンタをそれぞれ２つずつ設けるようにした点が異なっている。したがって、本実施形態の熱線式流量計の制御回路４００中、上記第２実施形態の熱線式流量計の制御回路３００と同様の構成要素には、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0129】

図１１において、第１温度検知部２０３は、第１の１判定部４０６ａ及び第１の２判定部４０６ｂと接続されている。また、第１の１判定部４０６ａ及び第１の２判定部４０６ｂには、閾値生成部２０５も接続されている。そして、第１の１判定部４０６ａ及び第１の２判定部４０６ｂはそれぞれ、第１の１カウンタ４０７ａ及び第１の２カウンタ４０７ｂと接続されている。さらに、第１の１カウンタ４０７ａ及び第１の２カウンタ４０７ｂは、第３判定部４１１と接続されている。

【0130】

同様にして、第２温度検知部２０４は、第２の１判定部４０８ａ及び第２の２判定部４０８ｂと接続されている。また、第２の１判定部４０８ａ及び第２の２判定部４０８ｂには、閾値生成部２０５も接続されている。そして、第２の１判定部４０８ａ及び第２の２判定部４０８ｂはそれぞれ、第２の１カウンタ４０９ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂと接続されている。さらに、第２の１カウンタ４０９ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂは、第３判定部４１１と接続されている。

【0131】

制御部２０１′は、上記第２実施形態における制御部２０１′と同様に、ヒータ１０１から発生されるＭ字状の熱信号が１つの閾値を超えてから再度同じ閾値を超えるまでの時間を算出（想定）する。例えば、図１２に示す熱信号ｓ２，ｓ３の基となる熱信号ｓ１（上記第２実施形態における図１０参照）は、閾値Ｔｈ２２を２回超える。したがって、この場合、制御部２０１′は、上記第２実施形態における制御部２０１′と同様に、熱信号ｓ１が閾値Ｔｈ２２を最初に超えてから再度超えるまでの時間Ｔｈｅａｔを算出し、この時間Ｔｈｅａｔを第３判定部４１１に出力する。第３判定部４１１は、上記第２実施形態における第３判定部３１１と同様に、この時間Ｔｈｅａｔを記憶する。

【0132】

第１の１判定部４０６ａと第１の２判定部４０６ｂにはそれぞれ、閾値生成部２０５から異なった閾値が出力されて、記憶される。図１２の例では、閾値Ｔｈ２１が第１の１判定部４０６ａに記憶され、閾値Ｔｈ２２が第１の２判定部４０６ｂに記憶されている。

【0133】

同様にして、第２の１判定部４０８ａと第２の２判定部４０８ｂにもそれぞれ、閾値生成部２０５から異なった閾値が出力されて、記憶される。図１２の例では、閾値Ｔｈ２１が第２の１判定部４０８ａに記憶され、閾値Ｔｈ２２が第２の２判定部４０８ｂに記憶されている。

【0134】

第１の１判定部４０６ａは、被計測流体の温度と閾値Ｔｈ２１とを比較し、被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２１を超えると、第１の１カウンタ４０７ａのカウントを開始（ＯＮ）させる。図１２には、時刻Ｔ１１で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２１を超え、第１の１カウンタ４０７ａがＯＮ状態になった様子が示されている。

【0135】

第１の１判定部４０６ａは、被計測流体の温度と閾値Ｔｈ２１との比較動作を継続し、再度被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２１を超えると、第１の１カウンタ４０７ａのカウントを停止（ＯＦＦ）させる。図１２の例では、被計測流体の温度は、１回だけ閾値Ｔｈ２１を超え、再度閾値Ｔｈ２１を超えないので、第１の１カウンタ４０７ａはカウント動作を継続する。

【0136】

この場合、上記第１実施形態における第３判定部２１１は、第１及び第２カウンタ２０７，２０９が所定のカウント値、つまり熱信号ｓ１の波長に相当するカウント値以上カウントした場合には、タイムアウト（Timeout）したとみなして、そのカウントを停止させ、リセットするようにしている。

【0137】

この第３判定部２１１の動作と同様の動作を、第１の１判定部４０６ａでも実行するようにしている。このため、図１２に示されるように、第１の１カウンタ４０７ａが熱信号ｓ２の波長以上カウントした場合には、第１の１判定部４０６ａは、タイムアウトしたとみなして、第１の１カウンタ４０７ａのカウントを停止（ＯＦＦ）させ、リセットする。

【0138】

一方、第１の２判定部４０６ｂは、第１の２カウンタ４０７ｂに対して、第１の１判定部４０６ａが第１の１カウンタ４０７ａに対して行う上記制御処理と同様の制御処理を行う。ただし、第１の２判定部４０６ｂでは、被計測流体の温度と比較する比較対象が閾値Ｔｈ２１ではなく、閾値Ｔｈ２２である点が異なっている。したがって、第１の２判定部４０６ｂが第１の２カウンタ４０７ｂに対して行う制御処理についての説明は省略する。

【0139】

図１２の例では、被計測流体の温度は閾値Ｔｈ２２を２回超えるので、同図には、時刻Ｔ１２で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２２を超え、第１の２カウンタ４０７ｂがＯＮ状態になった後、時刻Ｔ１３で、再度被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２２を超え、第１の２カウンタ４０７ｂがＯＦＦ状態になった様子が示されている。

【0140】

第２の１判定部４０８ａ及び第２の２判定部４０８ｂもそれぞれ、被計測流体の温度と閾値Ｔｈ２１及び閾値Ｔｈ２２とを比較し、被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２１及び閾値Ｔｈ２２を超えるタイミングで、第２の１カウンタ４０９ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂに対して、第１の１判定部４０６ａ及び第１の２判定部４０６ｂがそれぞれ第１の１カウンタ４０７ａ及び第１の２カウンタ４０７ｂに対して行う上記制御処理と同様の制御処理を行う。したがって、第２の１判定部４０８ａ及び第２の２判定部４０８ｂがそれぞれ第２の１カウンタ４０９ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂに対して行う制御処理についての説明は省略する。

【0141】

図１２の例では、上述のように、被計測流体の温度は、閾値Ｔｈ２１については１回のみ超え、閾値Ｔｈ２２については２回超える。このため、同図には、時刻Ｔ１４で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２１を超え、第２の１カウンタ４０９ａがＯＮ状態になるものの、その後、タイムアウトとみなされて、カウントの途中で停止されて、リセットされた様子が示されている。そして、同図には、時刻Ｔ１５で、被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２２を超え、第２の２カウンタ４０９ｂがＯＮ状態になった後、時刻Ｔ１６で、再度被計測流体の温度が閾値Ｔｈ２２を超え、第２の２カウンタ４０９ｂがＯＦＦ状態になった様子も示されている。

【0142】

第３判定部４１１は、第１の１カウンタ４０７ａ及び第１の２カウンタ４０７ｂのうちのいずれかがカウントを停止すると、当該カウントを停止した方のカウンタのカウント値と上記時間Ｔｈｅａｔとを比較する。その比較の結果、当該カウント値と時間Ｔｈｅａｔが等しい場合には、第３判定部４１１は、第３カウンタ２１０のカウントを開始（ＯＮ）させる。

【0143】

また、第３判定部４１１は、第２の１カウンタ４０９ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂのうちのいずれかがカウントを停止すると、当該カウントを停止した方のカウンタのカウント値と上記時間Ｔｈｅａｔとを比較する。その比較の結果、当該カウント値と時間Ｔｈｅａｔが等しい場合には、第３判定部４１１は、第３カウンタ２１０のカウントを停止（ＯＦＦ）させる。

【0144】

図１２には、第１の２カウンタ４０７ｂのカウント値ａ２＝時間Ｔｈｅａｔであるため、第１の２カウンタ４０７ｂがカウントを停止した時刻Ｔ１３で、第３カウンタ２１０がＯＮ状態になり、第２の２カウンタ４０９ｂのカウント値ｂ２＝時間Ｔｈｅａｔであるため、第２の２カウンタ４０９ｂがカウントを停止した時刻Ｔ１６で、第３カウンタ２１０がＯＦＦ状態になった様子が示されている。

【0145】

さらに、第３判定部４１１は、第３カウンタ２１０のカウント値を出力部２１２に出力する。

【0146】

図１３は、第１の１カウンタ４０７ａ及び第２の１カウンタ４０９ａの各カウント値≠時間Ｔｈｅａｔであり、かつ第１の２カウンタ４０７ｂ及び第２の２カウンタ４０９ｂの各カウント値＝時間Ｔｈｅａｔである場合に、第３カウンタ２１０のカウント動作を示す図である。

【0147】

上述のように、第３判定部４１１は、第１の１カウンタ４０７ａ及び第１の２カウンタ４０７ｂのいずれかがカウントを停止する度に、当該停止したカウンタのカウント値と時間Ｔｈｅａｔとを比較し、両者が一致したときのみ、第３カウンタ２１０のカウントを開始（ＯＮ）させる。図１５の例では、第１の１カウンタ４０７ａが停止したときのカウント値ａ１≠時間Ｔｈｅａｔであるので、第３判定部４１１は、このタイミング（時刻Ｔ２３）では、第３カウンタ２１０のカウントを開始させない。その後、第１の２カウンタ４０７ｂが停止したときのカウント値ａ２＝時間Ｔｈｅａｔであるので、第３判定部４１１は、このタイミング（時刻Ｔ２４）で、第３カウンタ２１０のカウントを開始させる。

【0148】

また、上述のように、第３判定部４１１は、第２の１カウンタ４０９ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂのいずれかがカウントを停止する度に、当該停止したカウンタのカウント値と時間Ｔｈｅａｔとを比較し、両者が一致したときのみ、第３カウンタ２１０のカウントを停止（ＯＦＦ）させる。図１３の例では、第２の１カウンタ４０９ａが停止したときのカウント値ｂ１≠時間Ｔｈｅａｔであるので、第３判定部４１１は、このタイミング（時刻Ｔ２７）では、第３カウンタ２１０のカウントを停止させない。その後、第２の２カウンタ４０９ｂが停止したときのカウント値ｂ２＝時間Ｔｈｅａｔであるので、第３判定部４１１は、このタイミング（時刻Ｔ２８）で、第３カウンタ２１０のカウントを停止させる。

【0149】

図１４は、すべてのカウンタ４０７ａ，４０７ｂ，４０９ａ，４０９ｂの各カウント値＝時間Ｔｈｅａｔである場合に、第３カウンタ２１０のカウント動作を示す図である。

【0150】

上述のように、第３判定部４１１は、第１の１カウンタ４０７ａ及び第１の２カウンタ４０７ｂのいずれかがカウントを停止する度に、当該停止したカウンタのカウント値と時間Ｔｈｅａｔとを比較し、両者が一致したときのみ、第３カウンタ２１０のカウントを開始（ＯＮ）させる。したがって、図１４の例では、第１の１カウンタ４０７ａが停止したときのカウント値ａ１＝時間Ｔｈｅａｔであるので、第３判定部４１１は、このタイミング（時刻Ｔ３３）で、第３カウンタ２１０のカウントを開始させる。つまり、第３判定部４１１は、第１の２カウンタ４０７ｂが停止し、そのカウント値ａ２＝時間Ｔｈｅａｔであったとしても、そのタイミング（時刻Ｔ２４）で、第３カウンタ２１０のカウント動作を制御しない。

【0151】

また、上述のように、第３判定部４１１は、第２の１カウンタ４０９ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂのいずれかがカウントを停止する度に、当該停止したカウンタのカウント値と時間Ｔｈｅａｔとを比較し、両者が一致したときのみ、第３カウンタ２１０のカウントを停止（ＯＦＦ）させる。したがって、図１４の例では、第２の１カウンタ４０９ａが停止したときのカウント値ｂ１＝時間Ｔｈｅａｔであるので、第３判定部４１１は、このタイミング（時刻Ｔ３７）では、第３カウンタ２１０のカウントを停止させる。つまり、第３判定部４１１は、第２の２カウンタ４０９ｂが停止し、そのカウント値ｂ２＝時間Ｔｈｅａｔであったとしても、そのタイミング（時刻Ｔ２８）で、第３カウンタ２１０のカウント動作を制御しない。

【0152】

図１３の例は、第１の１カウンタ４０７ａ及び第２の１カウンタ４０９ａの各カウント値ａ１，ｂ１がともに時間Ｔｈｅａｔと等しくなく、第１の２カウンタ４０７ｂ及び第２の２カウンタ４０９ｂの各カウント値ａ２，ｂ２がともに時間Ｔｈｅａｔと等しい場合を示している。しかし、第１の２カウンタ４０７ｂと第２の１カウンタ４０９ａの各カウント値ａ２，ｂ１がともに時間Ｔｈｅａｔと等しくなく、第１の１カウンタ４０７ａ及び第２の２カウンタ４０９ｂの各カウント値ａ１，ｂ２がともに時間Ｔｈｅａｔと等しい場合もあり得る。

【0153】

上記第１実施形態における図８に示す被計測流体を本実施形態の熱線式流量計に適用し、第１の１判定部４０６ａ及び第２の１判定部４０８ａに閾値Ｔｈ１２を設定し、第１の２判定部４０６ｂ及び第２の２判定部４０８ｂに閾値Ｔｈ１３を設定したとする。

【0154】

この場合、第１の１カウンタ４０７ａは、時間ａをカウントする。この時間ａは、時間Ｔｈｅａｔと等しいので、第３カウンタ２１０は、時刻Ｔ２で、ＯＮ状態となる。

【0155】

一方、第２の１カウンタ４０９ａは、タイムアウトするものの、第２の２カウンタ４０９ｂは、時間ｂをカウントする。この時間ｂは、時間Ｔｈｅａｔと等しいので、第３カウンタ２１０は、時刻Ｔ４で、ＯＦＦ状態となる。

【0156】

したがって、本実施形態の熱線式流量計によれば、第１及び第２測温センサ１０２，１０３の周囲の温度が変化した場合でも、被計測流体の移動時間を正しく検知することができる。

【0157】

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0158】

（１）上記各実施形態では、ヒータ１０１から、温度変化の山を２つ有するＭ字状の熱信号を発生させるようにしたが、山の数は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。

【0159】

（２）上記第１～第３実施形態では、温度検知部毎に１つのカウンタを用い、上記第４実施形態では、温度検知部毎に２つのカウンタを用いて、被計測流体の温度が閾値を超えてから再度超えるまでの時間をカウントしているが、カウンタの個数は、これに限られる訳ではなく、いくつであってもよい。ただし、カウンタの個数が多くなればなるほど、処理が複雑化し、メモリ容量が増大化する。

【符号の説明】

【0160】

１０１ ヒータ
１０２ 第１測温センサ
１０３ 第２測温センサ
１０７ 流路
２００，３００，４００ 制御回路
２０１，２０１′ 制御部
２０２ 熱印加部
２０３ 第１温度検知部
２０４ 第２温度検知部
２０５ 閾値生成部
２０６，３０６ 第１判定部
２０８，３０８ 第２判定部
２１１，３１１，４１１ 第３判定部
２０７ 第１カウンタ
２０９ 第２カウンタ
２１０ 第３カウンタ
４０６ａ 第１の１判定部
４０６ｂ 第１の２判定部
４０８ａ 第２の１判定部
４０８ｂ 第２の２判定部
４０７ａ 第１の１カウンタ
４０７ｂ 第１の２カウンタ
４０９ａ 第２の１カウンタ
４０９ｂ 第２の２カウンタ
２１２ 出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】