渦流量計および設置状態検査方法
【課題】測定（算出）する流体の流量を安定させることのできる渦流量計を提供する。
【解決手段】熱式フローセンサ１０から出力された検出信号に基づいて流速を算出し、前述の所定の演算値の平均値を算出し、熱式フローセンサから出力された検出信号に基づいて交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定し、メモリ７に記憶された平均値に基づいて所定期間において複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも１つを選択する中央制御部８を備え、中央制御部８は、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択された少なくとも１つの前述の所定の演算値に対して、平均値を算出する。
【解決手段】熱式フローセンサ１０から出力された検出信号に基づいて流速を算出し、前述の所定の演算値の平均値を算出し、熱式フローセンサから出力された検出信号に基づいて交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定し、メモリ７に記憶された平均値に基づいて所定期間において複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも１つを選択する中央制御部８を備え、中央制御部８は、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択された少なくとも１つの前述の所定の演算値に対して、平均値を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るいくつかの態様は、渦流量計および設置状態検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の渦流量計として、ガスなどの流体が流通する流路に配置された渦発生体により渦列（カルマン渦）を発生させて流体振動を生成し、この流体振動の周波数に基づいて流体の流量を測定（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、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フローセンサを配置し、この熱式フローセンサにより流体振動の周波数を検出して流体の体積流量を算出する渦流量計が提案され、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知られている（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】
このような渦流量計では、流路の中心から壁面にかけての速度分布が均一な流れの流体である場合、渦発生体により均一な渦列（カルマン渦）が発生してバイパス流路の内部に交番の流れが生成される。そして、この交番の流れを熱式フローセンサが検出して検出信号を出力し、渦流量計はこの検出信号に基づいて流体の流量を測定（算出）している。
【０００５】
しかしながら、流路の中心から壁面にかけての速度分布が均一な流れではない、すなわち、流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）場合、バイパス流路の内部に生成される交番の流れが急激に（大きく）変化（変動）することがあった。この場合、渦流量計は、交番の流れを検出した検出信号に基づいて流体の流量を測定（算出）しているので、交番の流れにおける急激な変化が特異な値の流量として測定（算出）されてしまい、測定（算出）した流体の流量が安定しない（大きくふらつく）という問題があった。
【０００６】
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、測定（算出）する流体の流量を安定させることのできる渦流量計を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る渦流量計は、流路を流通する流体に渦を発生させる渦発生体と、前述の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、バイパス流路内に設けられ、交番の流れを検出して該交番の流れに基づく検出信号を出力するフローセンサと、フローセンサから出力された検出信号に基づいて、所定の演算値を算出する演算値算出部と、前述の所定の演算値の平均値を算出する平均値算出部と、平均値算出部により算出された平均値を記憶する記憶部と、フローセンサから出力された検出信号に基づいて、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する判定部と、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて、所定期間において演算値算出部により算出された複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも１つを選択する選択部と、を備え、平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択部により選択された少なくとも１つの前述の所定の演算値に対して、平均値を算出する。
【０００８】
かかる構成によれば、記憶部に記憶された前述の所定の演算値の平均値に基づいて、前述の所定期間において演算値算出部により算出された複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも１つが選択される。これにより、過去に算出され、記憶された前述の所定の演算値の平均値を基準として、前述の所定期間における複数の前述の所定の演算値の中から、特異な値の前述の所定の演算値を除外することが可能になる。また、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択部により選択された少なくとも１つの前述の所定の演算値に対して、平均値が算出される。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された前述の所定の演算値に対して平均値が算出されるので、この平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。
【０００９】
一方、例えば、配管との接続部分に段差がある場合や、例えば、渦流量計の前後（上流および下流）の少なくとも一方の直菅の長さが不足している場合など、配管への設置状態が不適切である場合、流体の流れが不均一な流れ（乱流）になり、交番の流れの周期は変化する。この場合、配管への設置状態は時間経過により変化するものではないので、交番の流れの周期は、所定の間隔で継続的に変化が発生する。よって、交番の流れの周期が所定期間において変化した回数を計数（カウント）することにより、一時的に（過渡的に）交番の流れの周期が変化した場合と継続的に交番の流れの周期が変化した場合とを識別（判別）することができるので、フローセンサにより検出された交番の流れの周期が所定期間において変化した回数に基づいて、配管への設置状態に異常がある場合と配管への設置状態に異常がない（正常である）場合とを識別（判別）することが可能となる。
【００１０】
好ましくは、前述の所定の演算値は、交番の流れの周波数、流体の速度、および流体の流量のうちのいずれかである。
【００１１】
かかる構成によれば、前述の所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速（流体の速度）、および流体の流量のうちのいずれかである。これにより、前述の所定の演算値を、フローセンサのセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、前述の所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。
【００１２】
好ましくは、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する変換部をさらに備え、選択部は、デジタル信号列に対して所定のパターン認識処理を施し、該所定のパターン認識処理の結果に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値の中から、少なくとも１つの前述の所定の演算値を選択する。
【００１３】
かかる構成によれば、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて前述の所定範囲における前述の複数の所定の演算値がデジタル信号列に変換され、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理が施される。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の平均値を基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路を流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の平均値を基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、前述の所定の演算値の時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理を施すことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の前述の所定の演算値をさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の前述の所定の演算値をさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【００１４】
好ましくは、記憶部に記憶された所定数の前述の平均値に対して移動平均値を算出する移動平均値算出部をさらに備える。
【００１５】
かかる構成によれば、記憶部に記憶された所定数の前述の平均値に対して移動平均値が算出される。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された前述の平均値に対して移動平均値が算出されるので、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【００１６】
好ましくは、前述の所定数は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときより、大きい。
【００１７】
かかる構成によれば、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときより、前述した所定数が大きい。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路を流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、移動平均値のサンプル数（標本数）が多くなるので、前述の所定の演算値の移動平均値がさらに平滑化される。これにより、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【００１８】
好ましくは、移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、移動平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけを変える。
【００１９】
かかる構成によれば、移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、移動平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけが変わる。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路を流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、直近（直前）の平均値の重みを小さくして前述の所定の演算値の移動平均値をさらに平滑化することが可能となる。これにより、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【００２０】
好ましくは、記憶部は、移動平均値算出部により算出された移動平均値をさらに記憶し、変換部は、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する。
【００２１】
かかる構成によれば、移動平均値算出部により算出された移動平均値がさらに記憶し、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値がデジタル信号列に変換される。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の移動平均値を基準にすると、前述の平均値の場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路を流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の移動平均値を基準にすると、前述の平均値の場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、前述の所定の演算値の時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理を施すことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の前述の所定の演算値をさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の前述の所定の演算値をさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る渦流量計によれば、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された前述の所定の演算値に対して平均値が算出されるので、この平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができるとともに、例えば、算出（測定）された流体の流量に基づいて制御を行う制御系に悪影響を及ぼすおそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における渦流量計を説明する正面図である。
【図２】図１に示したＩＩ線矢視方向側面図である。
【図３】図１に示した渦流量計の部分断面図である。
【図４】図２に示した渦流量計の部分断面図である。
【図５】図３に示した渦発生体の内部構造を説明する断面図である。
【図６】図３に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向側面図である。
【図７】図６に示した熱式フローセンサの斜視図である。
【図８】図７に示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視方向断面図である。
【図９】図１に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示した駆動回路を示す回路図である。
【図１１】図９に示した中央制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１２】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１３】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１４】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１５】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１６】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１７】図１に示した渦流量計が流体の流量を測定する動作を説明するフローチャートである。
【図１８】図１１に示したデジタル変換部が変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。
【図１９】本発明の第２実施形態における渦流量計を説明する正面図である。
【図２０】図１９に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図である。
【図２１】図２０に示した中央制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図２２】図１９に示した渦流量計が流体の流量を測定する動作を説明するフローチャートである。
【図２３】図２１に示したデジタル変換部が変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
［第１実施形態］
図１ないし図１８は、本発明の第１実施形態を示すためのものである。図１は、本発明の第１実施形態における渦流量計を説明する正面図であり、図２は図１に示したＩＩ線矢視方向側面図である。図１および図２に示すように、渦流量計１は、例えばガスなどの被測定流体（以下、単に流体という）が流通する流路２ａを形成する流体管２と、流路２ａ内に配置された渦発生体３と、渦発生体３の内部に形成されたバイパス流路４と、を備えている。
【００２６】
流体管２は、短い円筒状の部材である。流体管２の両端には、図１に破線で示すように、流体を流通させる配管１００が接続される。これにより、渦流量計１は、図１に矢印Ａで示す方向に流体が流れる配管１００に設置される。
【００２７】
図３は図１に示した渦流量計の部分断面図であり、図４は図２に示した渦流量計の部分断面図であり、図５は図３に示した渦発生体の内部構造を説明する断面図であり、図６は図３に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向側面図である。図２ないし図６に示すように、渦発生体３は、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（オー）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によって流体管２に固定されている。このように構成された渦発生体３は、流路２ａを流通する流体に渦を発生させる。
【００２８】
バイパス流路４は、図１および図６に矢印Ａで示す流体の流通方向に対して、図６に矢印Ｂで示すように直交する方向に延在するように形成されている。バイパス流路４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。
【００２９】
図３および図５に示すように、渦発生体３の内部には、バイパス流路４の途中から渦発生体３の上方に向けて、流体の流通方向（図６において矢印Ａ方向）およびバイパス流路４の延在方向（図６において矢印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。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、図６に示す熱式フローセンサ１０が実装されるセンサアセンブリ２４が固定されている。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、熱式フローセンサ１０はバイパス流路４に臨む位置に配設されることとなる。
【００３０】
小径孔３ａの上方には、小径孔３ａより大きい内径を有する大径孔３ｂが形成されている。渦発生体３の小径孔３ａに挿入されたパイプ２３は、大径孔３ｂに挿入された固定部材２５によって、固定されている。
【００３１】
図３に示すように、固定部材２５の外周面には、熱式フローセンサ１０の信号増幅用プリント配線基板（図示省略）が設けられており、熱式フローセンサ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（オー）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。
【００３２】
図１ないし図４に示すように、ケース２７の上方には、ハウジング２８が取り付けられている。図４に示すように、ハウジング２８の内部には、ターミナル２９が内蔵されている。ターミナル２９には、後述するメモリ７および中央制御部８など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、測定した流体の流量などの各種情報を表示する表示部９が設けられている。
【００３３】
図７は図６に示した熱式フローセンサの斜視図であり、図８は図７に示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視方向断面図である。熱式フローセンサ１０は、図２ないし図６に示したバイパス流路４内を流れる流体に接触するように配置され、半導体ダイアフラムを有するフローセンサである。図７および図８に示すように、熱式フローセンサ１０は、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および第２の測温抵抗素子１６、周囲温度センサ１７などを有している。
【００３４】
絶縁膜１３のキャビティ１２を覆う部分は、断熱性のダイア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内を流通する流体の温度を検出し、検出した温度を後述する中央制御部８に出力する。ヒータ１４は、例えば抵抗素子であり、キャビティ１２を覆う絶縁膜１３の中心に配置され、バイパス流路４内を流れる流体を加熱する。
【００３５】
第１の測温抵抗素子１５は、ヒータ１４の一方側（図７および図８において左側）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（図７および図８において右側）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。第１の測温抵抗素子１５および第２の測温抵抗素子１６は、ヒータ１４の加熱によって生ずる温度差に対応するセンサ信号を検出する。このセンサ信号は、後述する中央制御部８に出力され、信号増幅、矩形波変換、エッジ検出などの信号処理が施される。これにより、中央制御部８は、バイパス流路４内に生成される交番の流れにおける振幅、周波数、および周期に関する情報を得ることが可能となる。なお、本実施形態のセンサ信号は、本発明における「検出信号」の一例に相当する。
【００３６】
なお、基板１１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１３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１２は、異方性エッチングなどにより形成される。ヒータ１４、第１の測温抵抗素子１５、第２の測温抵抗素子１６、および周囲温度センサ１７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。
【００３７】
図９は図１に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図であり、図１０は図９に示した駆動回路を示す回路図である。図９に示すように、渦流量計１は、駆動回路５と、メモリ７と、中央制御部８と、アナログ出力部５０と、デジタル通信部６０と、をさらに備える。
【００３８】
駆動回路５は、前述の熱式フローセンサ１０の信号増幅用プリント配線基板（図示省略）に設けられている。図１０に示すように、駆動回路５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、ヒータ１４（図１０においてＲｈと表記）と周囲温度センサ１７（図１０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５では、ヒータ１４と周囲温度センサ１７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５は、周囲温度センサ１７により検出された流体の温度よりもヒータ１４の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ１４に電力（電流）を供給する。
【００３９】
メモリ７は、例えば、不揮発性の記憶手段であり、流量の測定前にあらかじめ登録された情報や、流量の測定中に得られた情報などを記憶するためのものである。メモリ７に記憶される情報は、中央制御部８によって書き込まれ、または読み出される。
【００４０】
中央制御部８は、例えば、ＣＰＵなどによって構成され、各種の演算を行い、渦式流量計１の動作を制御する。
【００４１】
アナログ出力部５０は、中央制御部８から入力される制御信号、データを電圧信号または電流信号に変換して渦流量計１の外部に出力するためのものである。アナログ出力部５０は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された外部機器、例えば、コントローラにアナログ信号を出力する。
【００４２】
デジタル通信部６０は、中央制御部８から入力される制御信号、データを渦流量計１の外部に送信し、渦流量計１の外部から制御信号、データを受信するためのものである。デジタル通信部１６０は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された外部機器、例えば、中央監視装置とデジタル信号を通信する。なお、デジタル通信部６０は、単にオン／オフを出力する接点（ピン）を含む出力端子であってもよい。
【００４３】
図１１は図９に示した中央制御部８の機能的構成を示すブロック図である。図１１に示すように、中央制御部８は、交番周波数算出部８１と、流速算出部８２と、出力制御部８３と、交番流れ判定部８４と、デジタル信号変換部８５と、演算値選択部８６と、平均値算出部８７と、報知制御部８８と、流量算出部８９と、を備える。
【００４４】
交番周波数算出部８１は、熱式フローセンサ１０から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れにおける周波数（交番周波数）を算出（検出）する。
【００４５】
流速算出部８２は、交番周波数算出部８１により算出（検出）された交番周波数に基づいて、流速（流体の速度）ＦＶを算出する。なお、なお、本実施形態の流速算出部８２は本発明における「演算値算出部」の一例に相当し、本実施形態の流速（流体の速度）ＦＶは本発明における「所定の演算値」の一例に相当する。
【００４６】
本実施形態では、所定の演算値が流速（流体の速度）ＦＶである例を示したが、これに限定されない。所定の演算値は、交番周波数（交番の流れの周波数）または流体の流量であってもよい。このように、所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速（流体の速度）ＦＶ、および流体の流量のうちのいずれかであることにより、所定の演算値を、熱式フローセンサ１０のセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。
【００４７】
出力制御部８３は、更新周期ＵＴごとに、後述する流量算出部８９により算出された流体の流量を、表示部９に出力して表示部９に表示させる（Ｓ１１５）。
【００４８】
交番流れ判定部８４は、熱式フローセンサ１０から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れが変化したか否かを判定する。また、交番流れ判定部８４は、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する。
【００４９】
デジタル信号変換部８５は、後述する平均値算出部８７により算出され、メモリ７に記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する。
【００５０】
演算値選択部８６は、メモリ７に記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおいて流速算出部８２により算出された複数の流速ＦＶの中から、少なくとも１つを選択する。これにより、過去に算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶを基準として、更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶの中から、特異な値の流速ＦＶを除外することが可能になる。
【００５１】
平均値算出部８７は、流速ＦＶの平均値ＡＶを算出し、算出した平均値ＡＶをメモリ７に書き込む。
【００５２】
報知制御部８８は、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、その旨を表示部９に表示（報知）させる。
【００５３】
流量算出部８９は、平均値算出部８７により算出された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、流体の流量Ｑを算出する。
【００５４】
図１２ないし図１６は、図７および図８に示した熱式フローセンサ１０におけるセンサ信号の例を説明するグラフである。なお、図１１ないし図１５において、横軸は時間ｔ、縦軸は電圧Ｖである。バイパス流路４内に生成される交番の流れは、熱式フローセンサ１０の温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６によって、電圧が経時的に変化するセンサ信号として検出される。流路２ａを流通する流体が、流路２ａの中心から壁面にかけての速度分布が均一または略均一な流れ（以下、単に均一な流れという）である場合、バイパス流路４内に生成される交番の流れは、例えば、図１２に示すような波形のセンサ信号として検出され、理想的には正弦波のような周期的な信号となる。このセンサ信号では、振幅ａの中心値ｃ（上限値から下限値を減算した値）に対して上下対称であり、正の半波（上に凸の波）の周期と負の半波の周期とが等しくなっている。流路２ａを流通する流体の速度（流速）、すなわち、流体の流量が所定の値（一定値）から変化すると、所定時間経過後に、センサ信号は変化した流体の流量に応じた振幅ａ１および周期Ｔ１の信号に変化する。
【００５５】
一方、流路２ａを流通する流体が均一な流れではない、すなわち、流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）場合、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、例えば、図１３に示すように、正の半波（上に凸の波）の周期Ｔ２／２と負の半波の周期Ｔ２’／２とが非対称な波形になり（Ｔ２／２≠Ｔ２’／２）、短い時間で突然に、周期が急激に（大きく）変化する信号になることがある。また、例えば、図１４に示すように、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、１番目の正の半波（上に凸の波）の周期Ｔ３／２に対して２番目の正の半波の周期Ｔ３’／２が２倍の波形になり（Ｔ３＝Ｔ３’／２）、短い時間で突然に、周期が急激に（大きく）変化し、半周期欠けたような信号になることがある。また、例えば、図１５に示すように、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、１番目の周期的信号の振幅ａ４から３番の周期的信号の振幅ａ４’に（ａ４＞ａ４’）、短い時間で突然に、振幅が急激に（大きく）変化する信号になることがある。さらに、例えば、図１６に示すように、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、１番目の周期的信号の中心値ｃ５から３番の周期的信号の中心値ｃ５’に（ｃ５≠ｃ５’）、短い時間で突然に、中心値が急激に（大きく）変化する信号になることがある。
【００５６】
図１３ないし図１６に示したようなセンサ信号の波形は、流路２ａを流通する流体の流量（速度）が変化する場合に、一時的に現れることがある。また、渦流量計１が図１に示した配管１００に不適切な状態で設置された場合、例えば、図１に示した流体管２と配管１００との接続部分に段差がある場合や、渦流量計１の流体管２に接続する配管１００が所定の設置要件（設置条件）を満たしていない場合、例えば、渦流量計１の前後（上流および下流）の少なくとも一方の直菅の長さが不足している場合にも現れることがある。
【００５７】
次に、図１に示した渦流量計１が流体の流量を測定（算出）する動作について説明する。
【００５８】
図１７は、図１に示した渦流量計１が流体の流量を測定（算出）する動作を説明するフローチャートである。渦流量計１は、流路２ａを流通する流体の流量を測定するときに、流量測定処理Ｓ１００を実行する。すなわち、最初に、中央制御部８は、初期処理を行う（Ｓ１０１）。
【００５９】
初期処理Ｓ１０１では、中央制御部８は、メモリ７にあらかじめ記憶されたデータを読み出して、後述するステップで使用する、更新周期ＵＴや所定範囲（幅）Δなどの各種の値を設定する。また、中央制御部８は、後述するステップで使用する、検出周期ｄｔごとにインクリメントされる添字ｍ（ｍは正の整数）、更新周期ＵＴごとにインクリメントされる添字ｎ（ｎは正の整数）などに、初期値を設定する。さらに、中央制御部８は、例えば、内蔵された水晶振動子などのクロック信号に基づいて、時間の計測を開始する。
【００６０】
次に、周囲温度センサ１７は、バイパス流路４内を流れる流体の温度を検出する（Ｓ１０２）。駆動回路５は、周囲温度センサ１７により検出された温度よりもヒータ１４の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ１４に電力（電流）を供給する（Ｓ１０３）。
【００６１】
一方、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６によって、バイパス流路４内に生成される交番の流れが検出され、交番周波数算出部８１は、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの周波数（交番周波数）を算出（検出）する（Ｓ１０４）。
【００６２】
流速算出部８２は、Ｓ１０３において交番周波数算出部８１により算出（検出）された交番周波数と、渦発生体３の幅、ストローハル数に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の速度（流速）ＦＶを算出するとともに（Ｓ１０５）、算出した流速ＦＶをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ１０５のステップが行われるごとに流速ＦＶを追加記憶し、中央制御部８は、添字ｍを用いて、過去に書き込んだ任意の流速ＦＶm（ＦＶ1，ＦＶ2，…，ＦＶm-1，ＦＶm）をメモリ７から読み出すことができる。
【００６３】
次に、出力制御部８３は、計測を開始してから経過した時間が、更新周期ＵＴ未満であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。
【００６４】
Ｓ１０６の判定の結果、経過した時間が更新周期ＵＴ未満である場合、渦流量計１は、再度、Ｓ１０２以降のステップを行う。なお、Ｓ１０２からＳ１０４の各ステップは検出周期ｄｔで行われ、検出周期ｄｔは更新周期ＵＴよりも短い時間である（ｄｔ＜ＵＴ）。これにより、更新周期ＵＴの間に流速ＦＶが複数回算出され、記憶される。
【００６５】
一方、Ｓ１０６の判定の結果、経過した時間が更新周期ＵＴ未満でない、すなわち、経過した時間が更新周期ＵＴ以上である場合に、交番流れ判定部８４は、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れが変化したか否かを判定する（Ｓ１０７）。
【００６６】
具体的には、例えば、Ｓ１０６の判定の前に、中央制御部８は、検出時間ｔの間に、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの周期を検出してメモリ７に書き込んでおく。そして、Ｓ１０６の判定の後でＳ１０７の判定の前に、中央制御部８は、更新周期ＵＴにおいて検出した複数の交番の流れの周期に基づいて、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）を算出しておく。その上で、Ｓ１０７において、交番流れ判定部８４は、前回の更新周期ＵＴn-1における交番の流れの周期（またはその平均値）と、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）とを比較して、差がある場合、あるいは、差が所定値以上である場合に、交番の流れが変化したと判定する。一方、前回の更新周期ＵＴn-1における交番の流れの周期（またはその平均値）と、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）とを比較して、差がない場合、あるいは、差が所定値未満である場合に、交番流れ判定部８４は、交番の流れが変化していないと判定する。
【００６７】
なお、Ｓ１０７の判定における判定基準の対象は、交番の流れの周期に限定されず、例えば、更新周期ＵＴにおいて、図１４に示すセンサ信号の周期欠けが発生している比率であってもよいし、図１５に示すセンサ信号の振幅の変動幅であってもよい。
【００６８】
Ｓ１０７の判定の結果、交番の流れが変化した場合、交番流れ判定部８４は、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する（Ｓ１０８）。前述した例の場合、交番流れ判定部８４は、前回の更新周期ＵＴn-1における交番の流れの周期（またはその平均値）と、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）との差が、所定範囲以内である場合に変化が所定範囲のレベルであると判定し、所定範囲外である（所定範囲を超える）場合に変化が所定範囲のレベルでないと判定する。
【００６９】
Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルである場合、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（不均一な流れである）が、この交番の流れに基づいて流体の流量を算出しても要求される測定精度の許容範囲を保つこと（維持すること）ができるものと考えられる。そこで、デジタル信号変換部８５は、メモリ７から流速ＦＶと後述する平均値ＡＶとを読み出し、平均値ＡＶに基づいて、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する（Ｓ１０９）。
【００７０】
図１８は、図１１に示したデジタル変換部８５が変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。図１８に示すように、流速ＦＶは検出周期ｄｔで算出され、更新周期ＵＴの間に、複数の、例えば、図１８において１８個の流速ＦＶが含まれる。後述するＳ１１１のステップまたはＳ１１３のステップにおいて、前回の更新周期ＵＴn-1における流速ＦＶの平均値ＡＶn-1が算出され、メモリ７に記憶されている。また、平均値ＡＶには、初期処理Ｓ１０１において所定範囲（幅）Δ、例えば±５［％］、が設定されている。よって、例えば、平均値ＡＶn-1が１００［ｍ／ｓ］である場合に、平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δは、９５［ｍ／ｓ］以上１０５［ｍ／ｓ］未満となる。この状態で、デジタル信号変換部８５は、前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δと今回の更新周期ＵＴnに含まれる各流速ＦＶとを比較し、流速ＦＶが前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ以内であれば「０」に、流速ＦＶが前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ外であれば「１」に、それぞれ変換する。例えば、図１８に示す例の場合には、図１８において網掛けになっている、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶが前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δの範囲外である。この場合、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶは、「００００１１０００００１００００００」のデジタル信号列に変換される。
【００７１】
Ｓ１０９のステップの後、演算値選択部８６は、Ｓ１０９のステップで変換されたデジタル信号列に対して、パターン認識処理を行う（Ｓ１１０）。パターン認識処理Ｓ１１０では、演算値選択部８６は、デジタル信号列が所定のパターンに該当するか否かを判定し、判定結果に基づいてデジタル信号列の中から少なくとも１つの流速ＦＶを選択する。
【００７２】
ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された平均値ＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ１１０を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。
【００７３】
具体的には、例えば、デジタル信号列において、「…０００１１１…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。また、「１」が連続していな場合でも、例えば「…１０１１０１１…」のように、間に「０１」を挟んで「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δの付近で変化しているものと考えられる。さらに、デジタル信号列において、「１」が所定割合、例えば５０［％］以上含まれる場合も、実際の流速が平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、実際の流体の流量（速度）が変化したことにより、流速ＦＶが平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δを超えたものであるから、演算値選択部８６は、デジタル信号列に対応する全ての流速ＦＶを選択する。
【００７４】
一方、例えば、デジタル信号列において、「…０１０００１１０…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続していない、すなわち、２つまでしか連続していない場合や、「１」が所定割合、例えば２０［％］以下しか含まれない場合には、今回の更新周期ＵＴnにおいて、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的に不均一な流れになる）ものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、演算値選択部８６は、デジタル信号列において、「０」に対応する流速ＦＶを選択し、「１」に対応する流速ＦＶを除外する。図１８に示す例の場合、デジタル信号列が「００００１１０００００１００００００」であって、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的に不均一な流れになる）ものと考えられるから、演算値選択部８６は、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶを除外して、その他の流速ＦＶを選択する。
【００７５】
Ｓ１１０のステップの後、平均値算出部８７は、選択された流速ＦＶに対して平均値を算出するとともに（Ｓ１１１）、算出した平均値ＡＶをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ１１１のステップまたは後述するＳ１１３のステップが行われるごとに、平均値ＡＶを時系列で追加記憶し、中央制御部８は、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の平均値ＡＶn（ＡＶ1，ＡＶ2，…，ＡＶn-1，ＡＶn）をメモリ７から読み出すことができる。このように、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、演算値選択部８６により選択された少なくとも１つの流速ＦＶに対して、平均値ＡＶが算出される。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された流速ＦＶに対して平均値ＡＶが算出されるので、この平均値ＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。
【００７６】
一方、Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルでない、すなわち、変化が所定範囲のレベルを越えている場合、流路２ａを流通する流体の流れに継続的に、または、大きな乱れがあり、この交番の流れに基づいて流体の流量を算出不能である、または、算出しても要求される測定精度の許容範囲を満たすことができないものと考えられる。そして、この場合、前述したように、渦流量計１が図１に示した配管１００に不適切な状態で設置された場合や、渦流量計１の流体管２に接続する配管１００が所定の設置要件（設置条件）を満たしていない場合など、が想定される。よって、報知制御部８８は、流体の流れに乱れがある旨を表示部９に表示（報知）させる（Ｓ１１２）。これにより、流体の流れの乱れを自ら発見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。
【００７７】
なお、Ｓ１１２において、中央制御部８は、さらに当該流体の流れの乱れに関する情報、例えば、発生日時などをメモリ７に書き込んで記憶させることが好ましい。これにより、流体の流れに乱れがあるときの履歴を残すことが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態では、Ｓ１１２において、報知制御部８８が流体の流れに乱れがある旨を表示部９が表示（報知）させる例を示したが、これに限定されない。例えば、渦流量計１が、表示部９に代えて、または、表示部９とともに、スピーカなどの音声出力手段や警報ランプなどの発光手段を備え、音声出力手段および発光手段のうちの少なくとも一方によって、配管１００への設置状態に異常がある旨を報知するようにしてもよいし、あるいは、表示部９、発光手段、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、流体の流れに乱れがある旨を報知するようにしてもよい。
【００７９】
また、報知制御部８８は、アナログ出力部５０およびデジタル通信部６０のうちの少なくとも一方に、流体の流れに乱れがある旨の情報を出力するようにしてもよい。これにより、渦流量計１に接続する外部機器に流体の流れの乱れを報知することが可能となる。さらに、この場合、報知制御部８８は、流体の流量として表示部９に特定の値、例えば「０」（ゼロ）や「９９９」などを表示させてもよい。
【００８０】
一方、Ｓ１０７の判定の結果、直前の交番の流れから変化した場合、平均値算出部８７は、今回の更新周期ＵＴnに含まれる全ての流速ＦＶに対して、平均値ＡＶを算出するとともに（Ｓ１１３）、算出した平均値ＡＶをメモリ７に書き込む。
【００８１】
Ｓ１１１のステップの後、または、Ｓ１１３のステップの後、流量算出部８９は、Ｓ１０９またはＳ１１１において平均値算出部８７により算出された今回の更新周期ＵＴnにおける平均値ＡＶnと、流路断面積に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の体積流量Ｑを算出するとともに（Ｓ１１４）、算出した体積流量Ｑをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ１１４のステップが行われるごとに時系列で体積流量Ｑを追加記憶し、中央制御部８は、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の流速Ｑn（Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑn-1，Ｑn）をメモリ７から読み出すことができる。
【００８２】
なお、流量算出部８９は、さらに、流体の流量の測定（算出）を開始してから現時点までにメモリ７に記憶された体積流量Ｑnを全て読み出し、当該体積流量Ｑnを積算して積算流量Ｔを算出するようにしてもよい。
【００８３】
本実施形態では、流量算出部８９が流体の体積流量Ｑを算出する例を示したが、これに限定されない。例えば、渦流量計１が流体の圧力を検出する圧力センサを備え、流量算出部８９は、算出した流体の体積流量Ｑと、圧力センサにより検出された流体の圧力と、周囲温度センサ１７により検出された流体の温度とに基づいて、
流体の質量流量を算出するようにしてもよい。
【００８４】
Ｓ１１４のステップの後、出力制御部８３は、Ｓ１１４のステップにおいて流量算出部８９により算出された流体の体積流量Ｑを、表示部９に出力して表示部９に表示させる（Ｓ１１５）。なお、流量算出部８９が流体の積算流量Ｔも算出する場合、流体の体積流量Ｑおよび流体の積算流量Ｔのうちの少なくとも一方を表示するようにしてもよい。
【００８５】
本実施形態では、Ｓ１１５のステップにおいて、出力制御部８３が流体の体積流量Ｑを表示部９に出力する例を示したが、これに限定されない。出力制御部８３は、表示部９に代えて、または、表示部９とともに、アナログ出力部５０およびデジタル通信部６０のうちの少なくとも一方に、流体の体積流量Ｑおよび流体の積算流量Ｔのうちの少なくとも一方を出力するようにしてもよい。これにより、渦流量計１に接続する外部機器に流体の体積流量Ｑおよび流体の積算流量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。
【００８６】
Ｓ１１２のステップの後、または、Ｓ１１５のステップの後、中央制御部８は、リセット処理Ｓ１１６を行う。
【００８７】
リセット処理Ｓ１１６では、中央制御部８は、初期処理Ｓ１０１で計測を開始した時間をリセットして、再度、時間の計測を開始する。
【００８８】
リセット処理Ｓ１１５の後、渦流量計１は、例えば、電源スイッチが切断されて停止するか、あるいはリセット信号が入力されるまで、再度、Ｓ１０２以降のステップを行う。これにより、更新周期ＵＴで流体の流量が算出され、表示（出力）される。
【００８９】
このように、本実施形態における渦流量計１によれば、メモリ７に記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおいて流速算出部８２により算出された複数の流速ＦＶの中から、少なくとも１つが選択される。これにより、過去に算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶを基準として、更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶの中から、特異な値の流速ＦＶを除外することが可能になる。また、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、演算値選択部８６により選択された少なくとも１つの流速ＦＶに対して、平均値ＡＶが算出される。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された流速ＦＶに対して平均値ＡＶが算出されるので、この平均値ＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができるとともに、例えば、算出（測定）された流体の流量に基づいて制御を行う制御系に悪影響を及ぼすおそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量の信頼性を高めることができる。
【００９０】
また、本実施形態における渦流量計１によれば、所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速（流体の速度）Ｖ、および流体の流量のうちのいずれかである。これにより、所定の演算値を、熱式フローセンサ１０のセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。
【００９１】
また、本実施形態における渦流量計１によれば、メモリ７に記憶された平均値ＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶがデジタル信号列に変換され、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ１１０が行われる。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された平均値ＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ１１０を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【００９２】
［第２実施形態］
図１９ないし図２３は、本発明の第２実施形態を示すためのものである。なお、特に記載がない限り、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。また、図示しない構成部分は、前述した実施形態と同様とする。
【００９３】
図１９は本発明の第２実施形態における渦流量計１Ａの部分断面図であり、図２０は図１９に示した渦流量計１Ａの機能的構成を示すブロック図である。図１９に示すように、本実施形態の渦流量計１Ａは、円筒状のケース２７の内部に配設されている圧力センサ３９を備える。圧力センサ３９は流体の圧力を検出するためのものであり、図２０に示すように、圧力センサ３９で検出された流体の圧力は、中央制御部８Ａに入力される。
【００９４】
図２１は図２０に示した中央制御部８Ａの機能的構成を示すブロック図である。図２１に示すように、中央制御部８Ａは、交番周波数算出部８１と、流速算出部８２と、出力制御部８３と、交番流れ判定部８４と、デジタル信号変換部８５Ａと、演算値選択部８６と、平均値算出部８７と、移動平均値算出部９０と、報知制御部８８と、流量算出部８９と、を備える。
【００９５】
デジタル信号変換部８５Ａは、後述する移動平均値算出部９０により算出され、メモリ７に記憶された流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶに基づいて、複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する。
【００９６】
演算値選択部８６Ａは、メモリ７に記憶された流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおいて流速算出部８２により算出された複数の流速ＦＶの中から、少なくとも１つを選択する。
【００９７】
移動平均値算出部９０は、メモリ７に記憶された所定数の流速ＦＶの平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶを算出し、算出した平均値ＭＡＶをメモリ７に書き込む。
【００９８】
流量算出部８９Ａは、移動平均値算出部９０により算出された流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶに基づいて、流体の流量を算出する。
【００９９】
次に、図１９に示した流量計１Ａが流体の流量を測定（算出）する動作について説明する。
【０１００】
図２２は、図１９に示した渦流量計１Ａが流体の流量を測定（算出）する動作を説明するフローチャートである。渦流量計１Ａは、流路２ａを流通する流体の流量を測定するときに、流量測定処理Ｓ２００を実行する。すなわち、最初に、中央制御部８は、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、初期処理Ｓ１０１を行う。
【０１０１】
初期処理Ｓ１０１の後、圧力センサ３９は、流体の圧力を検出し（Ｓ２０１）、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１０２〜Ｓ１０８の各ステップを行う。
【０１０２】
Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルである場合、デジタル信号変換部８５Ａは、メモリ７から流速ＦＶと後述する移動平均値ＭＡＶとを読み出し、移動平均値ＭＡＶに基づいて、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する（Ｓ２０２）。
【０１０３】
図２３は、図２１に示したデジタル変換部８５Ａが変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。図２３に示すように、図１８に示す第１実施形態の例と同様に、流速ＦＶは検出周期ｄｔで算出され、更新周期ＵＴの間に、複数の、例えば、図２３において１８個の流速ＦＶが含まれる。後述するＳ２０４のステップまたはＳ２０５のステップにおいて、前回の更新周期ＵＴn-1における流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶn-1が算出され、メモリ７に記憶されている。また、移動平均値ＭＡＶには、初期処理Ｓ１０１において所定範囲（幅）Δ、例えば±５［％］、が設定されている。よって、例えば、移動平均値ＭＡＶn-1が１００［ｍ／ｓ］である場合に、移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δは、９５［ｍ／ｓ］以上１０５［ｍ／ｓ］以下となる。この状態で、デジタル信号変換部８５Ａは、移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δと今回の更新周期ＵＴnに含まれる各流速ＦＶとを比較し、流速ＦＶが移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ以内であれば「０」に、流速ＦＶが移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ外であれば「１」に、それぞれ変換する。例えば、図２３に示す例の場合には、図２３において網掛けになっている、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶが移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δの範囲外である。この場合、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶは、「００００１１０００００１００００００」のデジタル信号列に変換される。
【０１０４】
Ｓ２０２のステップの後、演算値選択部８６Ａは、Ｓ２０２のステップで変換されたデジタル信号列に対して、パターン認識処理を行う（Ｓ２０３）。パターン認識処理Ｓ２０３では、演算値選択部８６Ａは、デジタル信号列が所定のパターンに該当するか否かを判定し、判定結果に基づいてデジタル信号列の中から少なくとも１つの流速ＦＶを選択する。
【０１０５】
ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された移動平均値ＭＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ２０３を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。
【０１０６】
具体的には、例えば、デジタル信号列において、「…０００１１１…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。また、「１」が連続していな場合でも、例えば「…１０１１０１１…」のように、間に「０１」を挟んで「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δの付近で変化しているものと考えられる。さらに、デジタル信号列において、「１」が所定割合、例えば５０［％］以上含まれる場合も、実際の流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、実際の流体の流量（速度）が変化したことにより、流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δを超えたものであるから、演算値選択部８６Ａは、デジタル信号列に対応する全ての流速ＦＶを選択する。
【０１０７】
一方、例えば、デジタル信号列において、「…０１０００１１０…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続していない、すなわち、２つまでしか連続していない場合や、「１」が所定割合、例えば２０［％］以下しか含まれない場合には、今回の更新周期ＵＴnにおいて、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的な不均一な流れになる）ものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、演算値選択部８６は、デジタル信号列において、「０」に対応する流速ＦＶを選択し、「１」に対応する流速ＦＶを除外する。図２３に示す例の場合、デジタル信号列が「００００１１０００００１００００００」であって、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的に不均一な流れになる）ものと考えられるから、演算値選択部８６Ａは、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶを除外して、その他の流速ＦＶを選択する。
【０１０８】
Ｓ２０３のステップの後、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１１のステップを行う。
【０１０９】
Ｓ１１１のステップの後、移動平均値算出部９０は、メモリ７から平均値ＡＶを読み出して、直近のｉ回（ｉは正の整数）の平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶを算出するとともに（Ｓ２０４）、算出した移動平均値ＭＡＶをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ２０４のステップまたは後述するＳ２０５のステップが行われるごとに、移動平均値ＭＡＶを時系列で追加記憶し、中央制御部８Ａは、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の平均値ＭＡＶn（ＭＡＶ1，ＭＡＶ2，…，ＭＡＶn-1，ＭＡＶn）をメモリ７から読み出すことができる。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶが算出されるので、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。
【０１１０】
一方、Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルでない、すなわち、変化が所定範囲のレベルを越えている場合、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１２のステップを行う。
【０１１１】
一方、Ｓ１０７の判定の結果、直前の交番の流れから変化した場合、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１３のステップを行う。
【０１１２】
Ｓ１１３のステップの後、移動平均値算出部９０は、メモリ７から平均値ＡＶを読み出して、直近のｊ回（ｊは正の整数）の平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶを算出するとともに（Ｓ２０５）、算出した移動平均値ＭＡＶをメモリ７に書き込む。
【０１１３】
なお、Ｓ２０４のステップにおける直近の平均値ＡＶの数であるｉ回は、Ｓ２０５のステップにおける直近の平均値ＡＶの数であるｊ回より、大きいことが好ましい（ｉ＞ｊ）。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、移動平均値ＭＡＶのサンプル数（標本数）が多くなるので、流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶが平滑化される。
【０１１４】
なお、移動平均値算出部９０により算出される移動平均値ＭＡＶは、単純移動平均値である場合に限定されず、例えば、加重移動平均値であってもよい。この場合、
Ｓ２０４のステップにおける加重移動平均値の算出は、Ｓ２０５のステップにおける加重移動平均値の算出と、重み付けを変えることが好ましい。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、直近（直前）の平均値ＡＶの重みを小さくして流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶをさらに平滑化することが可能となる。
【０１１５】
Ｓ２０４のステップの後、または、Ｓ２０５のステップの後、流量算出部８９Ａは、Ｓ２０３のステップまたはＳ２０４のステップにおいて移動平均値算出部９０により算出された今回の更新周期ＵＴnにおける移動平均値ＭＡＶnと、流路断面積に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の体積流量Ｑを算出するとともに（Ｓ２０６）、算出した体積流量Ｑをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ２０６のステップが行われるごとに時系列で体積流量Ｑを追加記憶し、中央制御部８は、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の流速Ｑn（Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑn-1，Ｑn）をメモリ７から読み出すことができる。
【０１１６】
なお、流量算出部８９Ａは、さらに、算出した流体の体積流量Ｑと、Ｓ２０１において圧力センサ３９により検出された流体の圧力と、Ｓ１０１において周囲温度センサ１７により検出された流体の温度と、に基づいて、流体の質量流量を算出するようにしてもよい。また、流量算出部８９Ａは、さらに、流体の流量の測定（算出）を開始してから現時点までにメモリ７に記憶された体積流量Ｑnを全て読み出し、当該体積流量Ｑnを積算して積算流量Ｔを算出するようにしてもよい。
【０１１７】
Ｓ２０６のステップの後、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１５およびＳ１１６の各ステップを行う。
【０１１８】
このように、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、メモリ７に記憶された所定数の平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＶＡが算出される。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶが算出されるので、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【０１１９】
また、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が所定範囲のレベル未満であるときより、前述した所定数が大きい。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、移動平均値ＭＡＶのサンプル数（標本数）が多くなるので、流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶがさらに平滑化される。これにより、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【０１２０】
また、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、移動平均値算出部９０により算出される移動平均ＭＡＶが加重移動平均であり、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけが変わる。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、直近（直前）の平均値ＡＶの重みを小さくして流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶをさらに平滑化することが可能となる。これにより、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【０１２１】
また、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、移動平均値算出部９０により算出された移動平均値ＭＡＶがさらに記憶され、メモリ７に記憶された移動平均値ＭＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶがデジタル信号列に変換される。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された移動平均値ＭＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ２０３を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【０１２２】
なお、前述の各実施形態の構成は、組み合わせたりある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のみに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。
【符号の説明】
【０１２３】
１，１ａ…渦流量計
２ａ…流路
３…渦発生体
４…バイパス流路
７…メモリ
８，８Ａ…中央制御部
８１…交番周波数算出部
８２…流速算出部
８３…出力制御部
８４…交番流れ判定部
８５，８５Ａ…デジタル信号変換部
８６，８６Ａ…演算値選択部
８７…平均値算出部
９０…移動平均値算出部
９…表示部
１０…熱式フローセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るいくつかの態様は、渦流量計および設置状態検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の渦流量計として、ガスなどの流体が流通する流路に配置された渦発生体により渦列（カルマン渦）を発生させて流体振動を生成し、この流体振動の周波数に基づいて流体の流量を測定（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、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フローセンサを配置し、この熱式フローセンサにより流体振動の周波数を検出して流体の体積流量を算出する渦流量計が提案され、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知られている（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】
このような渦流量計では、流路の中心から壁面にかけての速度分布が均一な流れの流体である場合、渦発生体により均一な渦列（カルマン渦）が発生してバイパス流路の内部に交番の流れが生成される。そして、この交番の流れを熱式フローセンサが検出して検出信号を出力し、渦流量計はこの検出信号に基づいて流体の流量を測定（算出）している。
【０００５】
しかしながら、流路の中心から壁面にかけての速度分布が均一な流れではない、すなわち、流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）場合、バイパス流路の内部に生成される交番の流れが急激に（大きく）変化（変動）することがあった。この場合、渦流量計は、交番の流れを検出した検出信号に基づいて流体の流量を測定（算出）しているので、交番の流れにおける急激な変化が特異な値の流量として測定（算出）されてしまい、測定（算出）した流体の流量が安定しない（大きくふらつく）という問題があった。
【０００６】
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、測定（算出）する流体の流量を安定させることのできる渦流量計を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る渦流量計は、流路を流通する流体に渦を発生させる渦発生体と、前述の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、バイパス流路内に設けられ、交番の流れを検出して該交番の流れに基づく検出信号を出力するフローセンサと、フローセンサから出力された検出信号に基づいて、所定の演算値を算出する演算値算出部と、前述の所定の演算値の平均値を算出する平均値算出部と、平均値算出部により算出された平均値を記憶する記憶部と、フローセンサから出力された検出信号に基づいて、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する判定部と、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて、所定期間において演算値算出部により算出された複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも１つを選択する選択部と、を備え、平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択部により選択された少なくとも１つの前述の所定の演算値に対して、平均値を算出する。
【０００８】
かかる構成によれば、記憶部に記憶された前述の所定の演算値の平均値に基づいて、前述の所定期間において演算値算出部により算出された複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも１つが選択される。これにより、過去に算出され、記憶された前述の所定の演算値の平均値を基準として、前述の所定期間における複数の前述の所定の演算値の中から、特異な値の前述の所定の演算値を除外することが可能になる。また、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択部により選択された少なくとも１つの前述の所定の演算値に対して、平均値が算出される。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された前述の所定の演算値に対して平均値が算出されるので、この平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。
【０００９】
一方、例えば、配管との接続部分に段差がある場合や、例えば、渦流量計の前後（上流および下流）の少なくとも一方の直菅の長さが不足している場合など、配管への設置状態が不適切である場合、流体の流れが不均一な流れ（乱流）になり、交番の流れの周期は変化する。この場合、配管への設置状態は時間経過により変化するものではないので、交番の流れの周期は、所定の間隔で継続的に変化が発生する。よって、交番の流れの周期が所定期間において変化した回数を計数（カウント）することにより、一時的に（過渡的に）交番の流れの周期が変化した場合と継続的に交番の流れの周期が変化した場合とを識別（判別）することができるので、フローセンサにより検出された交番の流れの周期が所定期間において変化した回数に基づいて、配管への設置状態に異常がある場合と配管への設置状態に異常がない（正常である）場合とを識別（判別）することが可能となる。
【００１０】
好ましくは、前述の所定の演算値は、交番の流れの周波数、流体の速度、および流体の流量のうちのいずれかである。
【００１１】
かかる構成によれば、前述の所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速（流体の速度）、および流体の流量のうちのいずれかである。これにより、前述の所定の演算値を、フローセンサのセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、前述の所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。
【００１２】
好ましくは、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する変換部をさらに備え、選択部は、デジタル信号列に対して所定のパターン認識処理を施し、該所定のパターン認識処理の結果に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値の中から、少なくとも１つの前述の所定の演算値を選択する。
【００１３】
かかる構成によれば、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて前述の所定範囲における前述の複数の所定の演算値がデジタル信号列に変換され、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理が施される。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の平均値を基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路を流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の平均値を基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、前述の所定の演算値の時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理を施すことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の前述の所定の演算値をさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の前述の所定の演算値をさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【００１４】
好ましくは、記憶部に記憶された所定数の前述の平均値に対して移動平均値を算出する移動平均値算出部をさらに備える。
【００１５】
かかる構成によれば、記憶部に記憶された所定数の前述の平均値に対して移動平均値が算出される。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された前述の平均値に対して移動平均値が算出されるので、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【００１６】
好ましくは、前述の所定数は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときより、大きい。
【００１７】
かかる構成によれば、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときより、前述した所定数が大きい。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路を流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、移動平均値のサンプル数（標本数）が多くなるので、前述の所定の演算値の移動平均値がさらに平滑化される。これにより、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【００１８】
好ましくは、移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、移動平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけを変える。
【００１９】
かかる構成によれば、移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、移動平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけが変わる。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路を流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、直近（直前）の平均値の重みを小さくして前述の所定の演算値の移動平均値をさらに平滑化することが可能となる。これにより、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【００２０】
好ましくは、記憶部は、移動平均値算出部により算出された移動平均値をさらに記憶し、変換部は、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する。
【００２１】
かかる構成によれば、移動平均値算出部により算出された移動平均値がさらに記憶し、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値がデジタル信号列に変換される。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の移動平均値を基準にすると、前述の平均値の場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路を流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の移動平均値を基準にすると、前述の平均値の場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、前述の所定の演算値の時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理を施すことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の前述の所定の演算値をさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の前述の所定の演算値をさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る渦流量計によれば、流路を流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された前述の所定の演算値に対して平均値が算出されるので、この平均値に基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる（影響される）おそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができるとともに、例えば、算出（測定）された流体の流量に基づいて制御を行う制御系に悪影響を及ぼすおそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における渦流量計を説明する正面図である。
【図２】図１に示したＩＩ線矢視方向側面図である。
【図３】図１に示した渦流量計の部分断面図である。
【図４】図２に示した渦流量計の部分断面図である。
【図５】図３に示した渦発生体の内部構造を説明する断面図である。
【図６】図３に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向側面図である。
【図７】図６に示した熱式フローセンサの斜視図である。
【図８】図７に示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視方向断面図である。
【図９】図１に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示した駆動回路を示す回路図である。
【図１１】図９に示した中央制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１２】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１３】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１４】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１５】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１６】図７および図８に示した熱式フローセンサにおけるセンサ信号の例を説明するグラフである。
【図１７】図１に示した渦流量計が流体の流量を測定する動作を説明するフローチャートである。
【図１８】図１１に示したデジタル変換部が変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。
【図１９】本発明の第２実施形態における渦流量計を説明する正面図である。
【図２０】図１９に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図である。
【図２１】図２０に示した中央制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図２２】図１９に示した渦流量計が流体の流量を測定する動作を説明するフローチャートである。
【図２３】図２１に示したデジタル変換部が変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
［第１実施形態］
図１ないし図１８は、本発明の第１実施形態を示すためのものである。図１は、本発明の第１実施形態における渦流量計を説明する正面図であり、図２は図１に示したＩＩ線矢視方向側面図である。図１および図２に示すように、渦流量計１は、例えばガスなどの被測定流体（以下、単に流体という）が流通する流路２ａを形成する流体管２と、流路２ａ内に配置された渦発生体３と、渦発生体３の内部に形成されたバイパス流路４と、を備えている。
【００２６】
流体管２は、短い円筒状の部材である。流体管２の両端には、図１に破線で示すように、流体を流通させる配管１００が接続される。これにより、渦流量計１は、図１に矢印Ａで示す方向に流体が流れる配管１００に設置される。
【００２７】
図３は図１に示した渦流量計の部分断面図であり、図４は図２に示した渦流量計の部分断面図であり、図５は図３に示した渦発生体の内部構造を説明する断面図であり、図６は図３に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向側面図である。図２ないし図６に示すように、渦発生体３は、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（オー）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によって流体管２に固定されている。このように構成された渦発生体３は、流路２ａを流通する流体に渦を発生させる。
【００２８】
バイパス流路４は、図１および図６に矢印Ａで示す流体の流通方向に対して、図６に矢印Ｂで示すように直交する方向に延在するように形成されている。バイパス流路４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。
【００２９】
図３および図５に示すように、渦発生体３の内部には、バイパス流路４の途中から渦発生体３の上方に向けて、流体の流通方向（図６において矢印Ａ方向）およびバイパス流路４の延在方向（図６において矢印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。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、図６に示す熱式フローセンサ１０が実装されるセンサアセンブリ２４が固定されている。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、熱式フローセンサ１０はバイパス流路４に臨む位置に配設されることとなる。
【００３０】
小径孔３ａの上方には、小径孔３ａより大きい内径を有する大径孔３ｂが形成されている。渦発生体３の小径孔３ａに挿入されたパイプ２３は、大径孔３ｂに挿入された固定部材２５によって、固定されている。
【００３１】
図３に示すように、固定部材２５の外周面には、熱式フローセンサ１０の信号増幅用プリント配線基板（図示省略）が設けられており、熱式フローセンサ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（オー）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。
【００３２】
図１ないし図４に示すように、ケース２７の上方には、ハウジング２８が取り付けられている。図４に示すように、ハウジング２８の内部には、ターミナル２９が内蔵されている。ターミナル２９には、後述するメモリ７および中央制御部８など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、測定した流体の流量などの各種情報を表示する表示部９が設けられている。
【００３３】
図７は図６に示した熱式フローセンサの斜視図であり、図８は図７に示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視方向断面図である。熱式フローセンサ１０は、図２ないし図６に示したバイパス流路４内を流れる流体に接触するように配置され、半導体ダイアフラムを有するフローセンサである。図７および図８に示すように、熱式フローセンサ１０は、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および第２の測温抵抗素子１６、周囲温度センサ１７などを有している。
【００３４】
絶縁膜１３のキャビティ１２を覆う部分は、断熱性のダイア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内を流通する流体の温度を検出し、検出した温度を後述する中央制御部８に出力する。ヒータ１４は、例えば抵抗素子であり、キャビティ１２を覆う絶縁膜１３の中心に配置され、バイパス流路４内を流れる流体を加熱する。
【００３５】
第１の測温抵抗素子１５は、ヒータ１４の一方側（図７および図８において左側）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（図７および図８において右側）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。第１の測温抵抗素子１５および第２の測温抵抗素子１６は、ヒータ１４の加熱によって生ずる温度差に対応するセンサ信号を検出する。このセンサ信号は、後述する中央制御部８に出力され、信号増幅、矩形波変換、エッジ検出などの信号処理が施される。これにより、中央制御部８は、バイパス流路４内に生成される交番の流れにおける振幅、周波数、および周期に関する情報を得ることが可能となる。なお、本実施形態のセンサ信号は、本発明における「検出信号」の一例に相当する。
【００３６】
なお、基板１１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１３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１２は、異方性エッチングなどにより形成される。ヒータ１４、第１の測温抵抗素子１５、第２の測温抵抗素子１６、および周囲温度センサ１７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。
【００３７】
図９は図１に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図であり、図１０は図９に示した駆動回路を示す回路図である。図９に示すように、渦流量計１は、駆動回路５と、メモリ７と、中央制御部８と、アナログ出力部５０と、デジタル通信部６０と、をさらに備える。
【００３８】
駆動回路５は、前述の熱式フローセンサ１０の信号増幅用プリント配線基板（図示省略）に設けられている。図１０に示すように、駆動回路５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、ヒータ１４（図１０においてＲｈと表記）と周囲温度センサ１７（図１０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５では、ヒータ１４と周囲温度センサ１７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５は、周囲温度センサ１７により検出された流体の温度よりもヒータ１４の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ１４に電力（電流）を供給する。
【００３９】
メモリ７は、例えば、不揮発性の記憶手段であり、流量の測定前にあらかじめ登録された情報や、流量の測定中に得られた情報などを記憶するためのものである。メモリ７に記憶される情報は、中央制御部８によって書き込まれ、または読み出される。
【００４０】
中央制御部８は、例えば、ＣＰＵなどによって構成され、各種の演算を行い、渦式流量計１の動作を制御する。
【００４１】
アナログ出力部５０は、中央制御部８から入力される制御信号、データを電圧信号または電流信号に変換して渦流量計１の外部に出力するためのものである。アナログ出力部５０は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された外部機器、例えば、コントローラにアナログ信号を出力する。
【００４２】
デジタル通信部６０は、中央制御部８から入力される制御信号、データを渦流量計１の外部に送信し、渦流量計１の外部から制御信号、データを受信するためのものである。デジタル通信部１６０は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された外部機器、例えば、中央監視装置とデジタル信号を通信する。なお、デジタル通信部６０は、単にオン／オフを出力する接点（ピン）を含む出力端子であってもよい。
【００４３】
図１１は図９に示した中央制御部８の機能的構成を示すブロック図である。図１１に示すように、中央制御部８は、交番周波数算出部８１と、流速算出部８２と、出力制御部８３と、交番流れ判定部８４と、デジタル信号変換部８５と、演算値選択部８６と、平均値算出部８７と、報知制御部８８と、流量算出部８９と、を備える。
【００４４】
交番周波数算出部８１は、熱式フローセンサ１０から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れにおける周波数（交番周波数）を算出（検出）する。
【００４５】
流速算出部８２は、交番周波数算出部８１により算出（検出）された交番周波数に基づいて、流速（流体の速度）ＦＶを算出する。なお、なお、本実施形態の流速算出部８２は本発明における「演算値算出部」の一例に相当し、本実施形態の流速（流体の速度）ＦＶは本発明における「所定の演算値」の一例に相当する。
【００４６】
本実施形態では、所定の演算値が流速（流体の速度）ＦＶである例を示したが、これに限定されない。所定の演算値は、交番周波数（交番の流れの周波数）または流体の流量であってもよい。このように、所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速（流体の速度）ＦＶ、および流体の流量のうちのいずれかであることにより、所定の演算値を、熱式フローセンサ１０のセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。
【００４７】
出力制御部８３は、更新周期ＵＴごとに、後述する流量算出部８９により算出された流体の流量を、表示部９に出力して表示部９に表示させる（Ｓ１１５）。
【００４８】
交番流れ判定部８４は、熱式フローセンサ１０から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れが変化したか否かを判定する。また、交番流れ判定部８４は、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する。
【００４９】
デジタル信号変換部８５は、後述する平均値算出部８７により算出され、メモリ７に記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する。
【００５０】
演算値選択部８６は、メモリ７に記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおいて流速算出部８２により算出された複数の流速ＦＶの中から、少なくとも１つを選択する。これにより、過去に算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶを基準として、更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶの中から、特異な値の流速ＦＶを除外することが可能になる。
【００５１】
平均値算出部８７は、流速ＦＶの平均値ＡＶを算出し、算出した平均値ＡＶをメモリ７に書き込む。
【００５２】
報知制御部８８は、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、その旨を表示部９に表示（報知）させる。
【００５３】
流量算出部８９は、平均値算出部８７により算出された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、流体の流量Ｑを算出する。
【００５４】
図１２ないし図１６は、図７および図８に示した熱式フローセンサ１０におけるセンサ信号の例を説明するグラフである。なお、図１１ないし図１５において、横軸は時間ｔ、縦軸は電圧Ｖである。バイパス流路４内に生成される交番の流れは、熱式フローセンサ１０の温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６によって、電圧が経時的に変化するセンサ信号として検出される。流路２ａを流通する流体が、流路２ａの中心から壁面にかけての速度分布が均一または略均一な流れ（以下、単に均一な流れという）である場合、バイパス流路４内に生成される交番の流れは、例えば、図１２に示すような波形のセンサ信号として検出され、理想的には正弦波のような周期的な信号となる。このセンサ信号では、振幅ａの中心値ｃ（上限値から下限値を減算した値）に対して上下対称であり、正の半波（上に凸の波）の周期と負の半波の周期とが等しくなっている。流路２ａを流通する流体の速度（流速）、すなわち、流体の流量が所定の値（一定値）から変化すると、所定時間経過後に、センサ信号は変化した流体の流量に応じた振幅ａ１および周期Ｔ１の信号に変化する。
【００５５】
一方、流路２ａを流通する流体が均一な流れではない、すなわち、流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）場合、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、例えば、図１３に示すように、正の半波（上に凸の波）の周期Ｔ２／２と負の半波の周期Ｔ２’／２とが非対称な波形になり（Ｔ２／２≠Ｔ２’／２）、短い時間で突然に、周期が急激に（大きく）変化する信号になることがある。また、例えば、図１４に示すように、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、１番目の正の半波（上に凸の波）の周期Ｔ３／２に対して２番目の正の半波の周期Ｔ３’／２が２倍の波形になり（Ｔ３＝Ｔ３’／２）、短い時間で突然に、周期が急激に（大きく）変化し、半周期欠けたような信号になることがある。また、例えば、図１５に示すように、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、１番目の周期的信号の振幅ａ４から３番の周期的信号の振幅ａ４’に（ａ４＞ａ４’）、短い時間で突然に、振幅が急激に（大きく）変化する信号になることがある。さらに、例えば、図１６に示すように、熱式フローセンサ１０のセンサ信号は、１番目の周期的信号の中心値ｃ５から３番の周期的信号の中心値ｃ５’に（ｃ５≠ｃ５’）、短い時間で突然に、中心値が急激に（大きく）変化する信号になることがある。
【００５６】
図１３ないし図１６に示したようなセンサ信号の波形は、流路２ａを流通する流体の流量（速度）が変化する場合に、一時的に現れることがある。また、渦流量計１が図１に示した配管１００に不適切な状態で設置された場合、例えば、図１に示した流体管２と配管１００との接続部分に段差がある場合や、渦流量計１の流体管２に接続する配管１００が所定の設置要件（設置条件）を満たしていない場合、例えば、渦流量計１の前後（上流および下流）の少なくとも一方の直菅の長さが不足している場合にも現れることがある。
【００５７】
次に、図１に示した渦流量計１が流体の流量を測定（算出）する動作について説明する。
【００５８】
図１７は、図１に示した渦流量計１が流体の流量を測定（算出）する動作を説明するフローチャートである。渦流量計１は、流路２ａを流通する流体の流量を測定するときに、流量測定処理Ｓ１００を実行する。すなわち、最初に、中央制御部８は、初期処理を行う（Ｓ１０１）。
【００５９】
初期処理Ｓ１０１では、中央制御部８は、メモリ７にあらかじめ記憶されたデータを読み出して、後述するステップで使用する、更新周期ＵＴや所定範囲（幅）Δなどの各種の値を設定する。また、中央制御部８は、後述するステップで使用する、検出周期ｄｔごとにインクリメントされる添字ｍ（ｍは正の整数）、更新周期ＵＴごとにインクリメントされる添字ｎ（ｎは正の整数）などに、初期値を設定する。さらに、中央制御部８は、例えば、内蔵された水晶振動子などのクロック信号に基づいて、時間の計測を開始する。
【００６０】
次に、周囲温度センサ１７は、バイパス流路４内を流れる流体の温度を検出する（Ｓ１０２）。駆動回路５は、周囲温度センサ１７により検出された温度よりもヒータ１４の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ１４に電力（電流）を供給する（Ｓ１０３）。
【００６１】
一方、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６によって、バイパス流路４内に生成される交番の流れが検出され、交番周波数算出部８１は、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの周波数（交番周波数）を算出（検出）する（Ｓ１０４）。
【００６２】
流速算出部８２は、Ｓ１０３において交番周波数算出部８１により算出（検出）された交番周波数と、渦発生体３の幅、ストローハル数に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の速度（流速）ＦＶを算出するとともに（Ｓ１０５）、算出した流速ＦＶをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ１０５のステップが行われるごとに流速ＦＶを追加記憶し、中央制御部８は、添字ｍを用いて、過去に書き込んだ任意の流速ＦＶm（ＦＶ1，ＦＶ2，…，ＦＶm-1，ＦＶm）をメモリ７から読み出すことができる。
【００６３】
次に、出力制御部８３は、計測を開始してから経過した時間が、更新周期ＵＴ未満であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。
【００６４】
Ｓ１０６の判定の結果、経過した時間が更新周期ＵＴ未満である場合、渦流量計１は、再度、Ｓ１０２以降のステップを行う。なお、Ｓ１０２からＳ１０４の各ステップは検出周期ｄｔで行われ、検出周期ｄｔは更新周期ＵＴよりも短い時間である（ｄｔ＜ＵＴ）。これにより、更新周期ＵＴの間に流速ＦＶが複数回算出され、記憶される。
【００６５】
一方、Ｓ１０６の判定の結果、経過した時間が更新周期ＵＴ未満でない、すなわち、経過した時間が更新周期ＵＴ以上である場合に、交番流れ判定部８４は、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れが変化したか否かを判定する（Ｓ１０７）。
【００６６】
具体的には、例えば、Ｓ１０６の判定の前に、中央制御部８は、検出時間ｔの間に、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの周期を検出してメモリ７に書き込んでおく。そして、Ｓ１０６の判定の後でＳ１０７の判定の前に、中央制御部８は、更新周期ＵＴにおいて検出した複数の交番の流れの周期に基づいて、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）を算出しておく。その上で、Ｓ１０７において、交番流れ判定部８４は、前回の更新周期ＵＴn-1における交番の流れの周期（またはその平均値）と、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）とを比較して、差がある場合、あるいは、差が所定値以上である場合に、交番の流れが変化したと判定する。一方、前回の更新周期ＵＴn-1における交番の流れの周期（またはその平均値）と、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）とを比較して、差がない場合、あるいは、差が所定値未満である場合に、交番流れ判定部８４は、交番の流れが変化していないと判定する。
【００６７】
なお、Ｓ１０７の判定における判定基準の対象は、交番の流れの周期に限定されず、例えば、更新周期ＵＴにおいて、図１４に示すセンサ信号の周期欠けが発生している比率であってもよいし、図１５に示すセンサ信号の振幅の変動幅であってもよい。
【００６８】
Ｓ１０７の判定の結果、交番の流れが変化した場合、交番流れ判定部８４は、温度センサ（第１の測温抵抗素子および第２の測温抵抗素子）１５，１６から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する（Ｓ１０８）。前述した例の場合、交番流れ判定部８４は、前回の更新周期ＵＴn-1における交番の流れの周期（またはその平均値）と、今回の更新周期ＵＴnにおける交番の流れの周期（またはその平均値）との差が、所定範囲以内である場合に変化が所定範囲のレベルであると判定し、所定範囲外である（所定範囲を超える）場合に変化が所定範囲のレベルでないと判定する。
【００６９】
Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルである場合、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（不均一な流れである）が、この交番の流れに基づいて流体の流量を算出しても要求される測定精度の許容範囲を保つこと（維持すること）ができるものと考えられる。そこで、デジタル信号変換部８５は、メモリ７から流速ＦＶと後述する平均値ＡＶとを読み出し、平均値ＡＶに基づいて、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する（Ｓ１０９）。
【００７０】
図１８は、図１１に示したデジタル変換部８５が変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。図１８に示すように、流速ＦＶは検出周期ｄｔで算出され、更新周期ＵＴの間に、複数の、例えば、図１８において１８個の流速ＦＶが含まれる。後述するＳ１１１のステップまたはＳ１１３のステップにおいて、前回の更新周期ＵＴn-1における流速ＦＶの平均値ＡＶn-1が算出され、メモリ７に記憶されている。また、平均値ＡＶには、初期処理Ｓ１０１において所定範囲（幅）Δ、例えば±５［％］、が設定されている。よって、例えば、平均値ＡＶn-1が１００［ｍ／ｓ］である場合に、平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δは、９５［ｍ／ｓ］以上１０５［ｍ／ｓ］未満となる。この状態で、デジタル信号変換部８５は、前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δと今回の更新周期ＵＴnに含まれる各流速ＦＶとを比較し、流速ＦＶが前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ以内であれば「０」に、流速ＦＶが前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ外であれば「１」に、それぞれ変換する。例えば、図１８に示す例の場合には、図１８において網掛けになっている、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶが前回の平均値ＡＶn-1の所定範囲（幅）Δの範囲外である。この場合、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶは、「００００１１０００００１００００００」のデジタル信号列に変換される。
【００７１】
Ｓ１０９のステップの後、演算値選択部８６は、Ｓ１０９のステップで変換されたデジタル信号列に対して、パターン認識処理を行う（Ｓ１１０）。パターン認識処理Ｓ１１０では、演算値選択部８６は、デジタル信号列が所定のパターンに該当するか否かを判定し、判定結果に基づいてデジタル信号列の中から少なくとも１つの流速ＦＶを選択する。
【００７２】
ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された平均値ＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ１１０を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。
【００７３】
具体的には、例えば、デジタル信号列において、「…０００１１１…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。また、「１」が連続していな場合でも、例えば「…１０１１０１１…」のように、間に「０１」を挟んで「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δの付近で変化しているものと考えられる。さらに、デジタル信号列において、「１」が所定割合、例えば５０［％］以上含まれる場合も、実際の流速が平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、実際の流体の流量（速度）が変化したことにより、流速ＦＶが平均値ＡＶの所定範囲（幅）Δを超えたものであるから、演算値選択部８６は、デジタル信号列に対応する全ての流速ＦＶを選択する。
【００７４】
一方、例えば、デジタル信号列において、「…０１０００１１０…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続していない、すなわち、２つまでしか連続していない場合や、「１」が所定割合、例えば２０［％］以下しか含まれない場合には、今回の更新周期ＵＴnにおいて、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的に不均一な流れになる）ものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、演算値選択部８６は、デジタル信号列において、「０」に対応する流速ＦＶを選択し、「１」に対応する流速ＦＶを除外する。図１８に示す例の場合、デジタル信号列が「００００１１０００００１００００００」であって、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的に不均一な流れになる）ものと考えられるから、演算値選択部８６は、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶを除外して、その他の流速ＦＶを選択する。
【００７５】
Ｓ１１０のステップの後、平均値算出部８７は、選択された流速ＦＶに対して平均値を算出するとともに（Ｓ１１１）、算出した平均値ＡＶをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ１１１のステップまたは後述するＳ１１３のステップが行われるごとに、平均値ＡＶを時系列で追加記憶し、中央制御部８は、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の平均値ＡＶn（ＡＶ1，ＡＶ2，…，ＡＶn-1，ＡＶn）をメモリ７から読み出すことができる。このように、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、演算値選択部８６により選択された少なくとも１つの流速ＦＶに対して、平均値ＡＶが算出される。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された流速ＦＶに対して平均値ＡＶが算出されるので、この平均値ＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。
【００７６】
一方、Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルでない、すなわち、変化が所定範囲のレベルを越えている場合、流路２ａを流通する流体の流れに継続的に、または、大きな乱れがあり、この交番の流れに基づいて流体の流量を算出不能である、または、算出しても要求される測定精度の許容範囲を満たすことができないものと考えられる。そして、この場合、前述したように、渦流量計１が図１に示した配管１００に不適切な状態で設置された場合や、渦流量計１の流体管２に接続する配管１００が所定の設置要件（設置条件）を満たしていない場合など、が想定される。よって、報知制御部８８は、流体の流れに乱れがある旨を表示部９に表示（報知）させる（Ｓ１１２）。これにより、流体の流れの乱れを自ら発見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。
【００７７】
なお、Ｓ１１２において、中央制御部８は、さらに当該流体の流れの乱れに関する情報、例えば、発生日時などをメモリ７に書き込んで記憶させることが好ましい。これにより、流体の流れに乱れがあるときの履歴を残すことが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態では、Ｓ１１２において、報知制御部８８が流体の流れに乱れがある旨を表示部９が表示（報知）させる例を示したが、これに限定されない。例えば、渦流量計１が、表示部９に代えて、または、表示部９とともに、スピーカなどの音声出力手段や警報ランプなどの発光手段を備え、音声出力手段および発光手段のうちの少なくとも一方によって、配管１００への設置状態に異常がある旨を報知するようにしてもよいし、あるいは、表示部９、発光手段、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、流体の流れに乱れがある旨を報知するようにしてもよい。
【００７９】
また、報知制御部８８は、アナログ出力部５０およびデジタル通信部６０のうちの少なくとも一方に、流体の流れに乱れがある旨の情報を出力するようにしてもよい。これにより、渦流量計１に接続する外部機器に流体の流れの乱れを報知することが可能となる。さらに、この場合、報知制御部８８は、流体の流量として表示部９に特定の値、例えば「０」（ゼロ）や「９９９」などを表示させてもよい。
【００８０】
一方、Ｓ１０７の判定の結果、直前の交番の流れから変化した場合、平均値算出部８７は、今回の更新周期ＵＴnに含まれる全ての流速ＦＶに対して、平均値ＡＶを算出するとともに（Ｓ１１３）、算出した平均値ＡＶをメモリ７に書き込む。
【００８１】
Ｓ１１１のステップの後、または、Ｓ１１３のステップの後、流量算出部８９は、Ｓ１０９またはＳ１１１において平均値算出部８７により算出された今回の更新周期ＵＴnにおける平均値ＡＶnと、流路断面積に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の体積流量Ｑを算出するとともに（Ｓ１１４）、算出した体積流量Ｑをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ１１４のステップが行われるごとに時系列で体積流量Ｑを追加記憶し、中央制御部８は、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の流速Ｑn（Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑn-1，Ｑn）をメモリ７から読み出すことができる。
【００８２】
なお、流量算出部８９は、さらに、流体の流量の測定（算出）を開始してから現時点までにメモリ７に記憶された体積流量Ｑnを全て読み出し、当該体積流量Ｑnを積算して積算流量Ｔを算出するようにしてもよい。
【００８３】
本実施形態では、流量算出部８９が流体の体積流量Ｑを算出する例を示したが、これに限定されない。例えば、渦流量計１が流体の圧力を検出する圧力センサを備え、流量算出部８９は、算出した流体の体積流量Ｑと、圧力センサにより検出された流体の圧力と、周囲温度センサ１７により検出された流体の温度とに基づいて、
流体の質量流量を算出するようにしてもよい。
【００８４】
Ｓ１１４のステップの後、出力制御部８３は、Ｓ１１４のステップにおいて流量算出部８９により算出された流体の体積流量Ｑを、表示部９に出力して表示部９に表示させる（Ｓ１１５）。なお、流量算出部８９が流体の積算流量Ｔも算出する場合、流体の体積流量Ｑおよび流体の積算流量Ｔのうちの少なくとも一方を表示するようにしてもよい。
【００８５】
本実施形態では、Ｓ１１５のステップにおいて、出力制御部８３が流体の体積流量Ｑを表示部９に出力する例を示したが、これに限定されない。出力制御部８３は、表示部９に代えて、または、表示部９とともに、アナログ出力部５０およびデジタル通信部６０のうちの少なくとも一方に、流体の体積流量Ｑおよび流体の積算流量Ｔのうちの少なくとも一方を出力するようにしてもよい。これにより、渦流量計１に接続する外部機器に流体の体積流量Ｑおよび流体の積算流量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。
【００８６】
Ｓ１１２のステップの後、または、Ｓ１１５のステップの後、中央制御部８は、リセット処理Ｓ１１６を行う。
【００８７】
リセット処理Ｓ１１６では、中央制御部８は、初期処理Ｓ１０１で計測を開始した時間をリセットして、再度、時間の計測を開始する。
【００８８】
リセット処理Ｓ１１５の後、渦流量計１は、例えば、電源スイッチが切断されて停止するか、あるいはリセット信号が入力されるまで、再度、Ｓ１０２以降のステップを行う。これにより、更新周期ＵＴで流体の流量が算出され、表示（出力）される。
【００８９】
このように、本実施形態における渦流量計１によれば、メモリ７に記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおいて流速算出部８２により算出された複数の流速ＦＶの中から、少なくとも１つが選択される。これにより、過去に算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶを基準として、更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶの中から、特異な値の流速ＦＶを除外することが可能になる。また、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、演算値選択部８６により選択された少なくとも１つの流速ＦＶに対して、平均値ＡＶが算出される。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、特異な値が除外された流速ＦＶに対して平均値ＡＶが算出されるので、この平均値ＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化を小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができるとともに、例えば、算出（測定）された流体の流量に基づいて制御を行う制御系に悪影響を及ぼすおそれを低減することができ、算出（測定）した流体の流量の信頼性を高めることができる。
【００９０】
また、本実施形態における渦流量計１によれば、所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速（流体の速度）Ｖ、および流体の流量のうちのいずれかである。これにより、所定の演算値を、熱式フローセンサ１０のセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。
【００９１】
また、本実施形態における渦流量計１によれば、メモリ７に記憶された平均値ＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶがデジタル信号列に変換され、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ１１０が行われる。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの平均値ＡＶを基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された平均値ＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ１１０を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【００９２】
［第２実施形態］
図１９ないし図２３は、本発明の第２実施形態を示すためのものである。なお、特に記載がない限り、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。また、図示しない構成部分は、前述した実施形態と同様とする。
【００９３】
図１９は本発明の第２実施形態における渦流量計１Ａの部分断面図であり、図２０は図１９に示した渦流量計１Ａの機能的構成を示すブロック図である。図１９に示すように、本実施形態の渦流量計１Ａは、円筒状のケース２７の内部に配設されている圧力センサ３９を備える。圧力センサ３９は流体の圧力を検出するためのものであり、図２０に示すように、圧力センサ３９で検出された流体の圧力は、中央制御部８Ａに入力される。
【００９４】
図２１は図２０に示した中央制御部８Ａの機能的構成を示すブロック図である。図２１に示すように、中央制御部８Ａは、交番周波数算出部８１と、流速算出部８２と、出力制御部８３と、交番流れ判定部８４と、デジタル信号変換部８５Ａと、演算値選択部８６と、平均値算出部８７と、移動平均値算出部９０と、報知制御部８８と、流量算出部８９と、を備える。
【００９５】
デジタル信号変換部８５Ａは、後述する移動平均値算出部９０により算出され、メモリ７に記憶された流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶに基づいて、複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する。
【００９６】
演算値選択部８６Ａは、メモリ７に記憶された流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおいて流速算出部８２により算出された複数の流速ＦＶの中から、少なくとも１つを選択する。
【００９７】
移動平均値算出部９０は、メモリ７に記憶された所定数の流速ＦＶの平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶを算出し、算出した平均値ＭＡＶをメモリ７に書き込む。
【００９８】
流量算出部８９Ａは、移動平均値算出部９０により算出された流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶに基づいて、流体の流量を算出する。
【００９９】
次に、図１９に示した流量計１Ａが流体の流量を測定（算出）する動作について説明する。
【０１００】
図２２は、図１９に示した渦流量計１Ａが流体の流量を測定（算出）する動作を説明するフローチャートである。渦流量計１Ａは、流路２ａを流通する流体の流量を測定するときに、流量測定処理Ｓ２００を実行する。すなわち、最初に、中央制御部８は、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、初期処理Ｓ１０１を行う。
【０１０１】
初期処理Ｓ１０１の後、圧力センサ３９は、流体の圧力を検出し（Ｓ２０１）、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１０２〜Ｓ１０８の各ステップを行う。
【０１０２】
Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルである場合、デジタル信号変換部８５Ａは、メモリ７から流速ＦＶと後述する移動平均値ＭＡＶとを読み出し、移動平均値ＭＡＶに基づいて、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換する（Ｓ２０２）。
【０１０３】
図２３は、図２１に示したデジタル変換部８５Ａが変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。図２３に示すように、図１８に示す第１実施形態の例と同様に、流速ＦＶは検出周期ｄｔで算出され、更新周期ＵＴの間に、複数の、例えば、図２３において１８個の流速ＦＶが含まれる。後述するＳ２０４のステップまたはＳ２０５のステップにおいて、前回の更新周期ＵＴn-1における流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶn-1が算出され、メモリ７に記憶されている。また、移動平均値ＭＡＶには、初期処理Ｓ１０１において所定範囲（幅）Δ、例えば±５［％］、が設定されている。よって、例えば、移動平均値ＭＡＶn-1が１００［ｍ／ｓ］である場合に、移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δは、９５［ｍ／ｓ］以上１０５［ｍ／ｓ］以下となる。この状態で、デジタル信号変換部８５Ａは、移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δと今回の更新周期ＵＴnに含まれる各流速ＦＶとを比較し、流速ＦＶが移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ以内であれば「０」に、流速ＦＶが移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δ外であれば「１」に、それぞれ変換する。例えば、図２３に示す例の場合には、図２３において網掛けになっている、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶが移動平均値ＭＡＶn-1の所定範囲（幅）Δの範囲外である。この場合、今回の更新周期ＵＴnに含まれる複数の流速ＦＶは、「００００１１０００００１００００００」のデジタル信号列に変換される。
【０１０４】
Ｓ２０２のステップの後、演算値選択部８６Ａは、Ｓ２０２のステップで変換されたデジタル信号列に対して、パターン認識処理を行う（Ｓ２０３）。パターン認識処理Ｓ２０３では、演算値選択部８６Ａは、デジタル信号列が所定のパターンに該当するか否かを判定し、判定結果に基づいてデジタル信号列の中から少なくとも１つの流速ＦＶを選択する。
【０１０５】
ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された移動平均値ＭＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ２０３を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。
【０１０６】
具体的には、例えば、デジタル信号列において、「…０００１１１…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。また、「１」が連続していな場合でも、例えば「…１０１１０１１…」のように、間に「０１」を挟んで「１」が所定数、例えば３つ以上連続する場合、今回の更新周期ＵＴnにおいて、実際の流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δの付近で変化しているものと考えられる。さらに、デジタル信号列において、「１」が所定割合、例えば５０［％］以上含まれる場合も、実際の流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δを超えて変化しているものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、実際の流体の流量（速度）が変化したことにより、流速が移動平均値ＭＡＶの所定範囲（幅）Δを超えたものであるから、演算値選択部８６Ａは、デジタル信号列に対応する全ての流速ＦＶを選択する。
【０１０７】
一方、例えば、デジタル信号列において、「…０１０００１１０…」のように、「１」が所定数、例えば３つ以上連続していない、すなわち、２つまでしか連続していない場合や、「１」が所定割合、例えば２０［％］以下しか含まれない場合には、今回の更新周期ＵＴnにおいて、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的な不均一な流れになる）ものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、演算値選択部８６は、デジタル信号列において、「０」に対応する流速ＦＶを選択し、「１」に対応する流速ＦＶを除外する。図２３に示す例の場合、デジタル信号列が「００００１１０００００１００００００」であって、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある（流体が突発的に不均一な流れになる）ものと考えられるから、演算値選択部８６Ａは、５番目、６番目、および１２番目の流速ＦＶを除外して、その他の流速ＦＶを選択する。
【０１０８】
Ｓ２０３のステップの後、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１１のステップを行う。
【０１０９】
Ｓ１１１のステップの後、移動平均値算出部９０は、メモリ７から平均値ＡＶを読み出して、直近のｉ回（ｉは正の整数）の平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶを算出するとともに（Ｓ２０４）、算出した移動平均値ＭＡＶをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ２０４のステップまたは後述するＳ２０５のステップが行われるごとに、移動平均値ＭＡＶを時系列で追加記憶し、中央制御部８Ａは、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の平均値ＭＡＶn（ＭＡＶ1，ＭＡＶ2，…，ＭＡＶn-1，ＭＡＶn）をメモリ７から読み出すことができる。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶが算出されるので、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。
【０１１０】
一方、Ｓ１０８の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルでない、すなわち、変化が所定範囲のレベルを越えている場合、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１２のステップを行う。
【０１１１】
一方、Ｓ１０７の判定の結果、直前の交番の流れから変化した場合、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１３のステップを行う。
【０１１２】
Ｓ１１３のステップの後、移動平均値算出部９０は、メモリ７から平均値ＡＶを読み出して、直近のｊ回（ｊは正の整数）の平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶを算出するとともに（Ｓ２０５）、算出した移動平均値ＭＡＶをメモリ７に書き込む。
【０１１３】
なお、Ｓ２０４のステップにおける直近の平均値ＡＶの数であるｉ回は、Ｓ２０５のステップにおける直近の平均値ＡＶの数であるｊ回より、大きいことが好ましい（ｉ＞ｊ）。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、移動平均値ＭＡＶのサンプル数（標本数）が多くなるので、流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶが平滑化される。
【０１１４】
なお、移動平均値算出部９０により算出される移動平均値ＭＡＶは、単純移動平均値である場合に限定されず、例えば、加重移動平均値であってもよい。この場合、
Ｓ２０４のステップにおける加重移動平均値の算出は、Ｓ２０５のステップにおける加重移動平均値の算出と、重み付けを変えることが好ましい。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、直近（直前）の平均値ＡＶの重みを小さくして流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶをさらに平滑化することが可能となる。
【０１１５】
Ｓ２０４のステップの後、または、Ｓ２０５のステップの後、流量算出部８９Ａは、Ｓ２０３のステップまたはＳ２０４のステップにおいて移動平均値算出部９０により算出された今回の更新周期ＵＴnにおける移動平均値ＭＡＶnと、流路断面積に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の体積流量Ｑを算出するとともに（Ｓ２０６）、算出した体積流量Ｑをメモリ７に書き込む。メモリ７は、Ｓ２０６のステップが行われるごとに時系列で体積流量Ｑを追加記憶し、中央制御部８は、添字ｎを用いて、過去に書き込んだ任意の流速Ｑn（Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑn-1，Ｑn）をメモリ７から読み出すことができる。
【０１１６】
なお、流量算出部８９Ａは、さらに、算出した流体の体積流量Ｑと、Ｓ２０１において圧力センサ３９により検出された流体の圧力と、Ｓ１０１において周囲温度センサ１７により検出された流体の温度と、に基づいて、流体の質量流量を算出するようにしてもよい。また、流量算出部８９Ａは、さらに、流体の流量の測定（算出）を開始してから現時点までにメモリ７に記憶された体積流量Ｑnを全て読み出し、当該体積流量Ｑnを積算して積算流量Ｔを算出するようにしてもよい。
【０１１７】
Ｓ２０６のステップの後、渦流量計１Ａは、図１７に示す第１実施形態の流量測定処理Ｓ１００と同様に、Ｓ１１５およびＳ１１６の各ステップを行う。
【０１１８】
このように、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、メモリ７に記憶された所定数の平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＶＡが算出される。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された流速ＦＶの平均値ＡＶに対して移動平均値ＭＡＶが算出されるので、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【０１１９】
また、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が所定範囲のレベル未満であるときより、前述した所定数が大きい。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、移動平均値ＭＡＶのサンプル数（標本数）が多くなるので、流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶがさらに平滑化される。これにより、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【０１２０】
また、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、移動平均値算出部９０により算出される移動平均ＭＡＶが加重移動平均であり、交番流れ判定部８４により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけが変わる。これにより、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがある（流体が不均一な流れである）ときに、流路２ａを流通する流体の流れに乱れがない（流体が均一な流れである）ときより、直近（直前）の平均値ＡＶの重みを小さくして流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶをさらに平滑化することが可能となる。これにより、この移動平均値ＭＡＶに基づいて流体の流量を算出（測定）することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく（ゆるやかに、なだらかに）することが可能となり、算出（測定）した流体の流量をさらに安定させることができる。
【０１２１】
また、本実施形態における渦流量計１Ａによれば、移動平均値算出部９０により算出された移動平均値ＭＡＶがさらに記憶され、メモリ７に記憶された移動平均値ＭＡＶに基づいて、更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶがデジタル信号列に変換される。ここで、流体の流量（速度）が変化している場合、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路２ａを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速ＦＶの時系列の変化は、過去の流速ＦＶの移動平均値ＭＡＶを基準にすると、平均値ＡＶの場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速ＦＶの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致（一致）するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ７に記憶された移動平均値ＭＡＶに基づいて更新周期ＵＴにおける複数の流速ＦＶをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理Ｓ２０３を行うことにより、流体の流量（速度）が変化している場合の流速ＦＶをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速ＦＶをさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出（測定）した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の流速ＦＶにひきずられる（影響される）おそれをさらに低減することができ、算出（測定）した流体の流量を安定させることができる。
【０１２２】
なお、前述の各実施形態の構成は、組み合わせたりある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のみに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。
【符号の説明】
【０１２３】
１，１ａ…渦流量計
２ａ…流路
３…渦発生体
４…バイパス流路
７…メモリ
８，８Ａ…中央制御部
８１…交番周波数算出部
８２…流速算出部
８３…出力制御部
８４…交番流れ判定部
８５，８５Ａ…デジタル信号変換部
８６，８６Ａ…演算値選択部
８７…平均値算出部
９０…移動平均値算出部
９…表示部
１０…熱式フローセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を流通する流体に渦を発生させる渦発生体と、
前記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設けられ、前記交番の流れを検出して該交番の流れに基づく検出信号を出力するフローセンサと、
前記フローセンサから出力された検出信号に基づいて、所定の演算値を算出する演算値算出部と、
前記所定の演算値の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により算出された前記平均値を記憶する記憶部と、
前記フローセンサから出力された検出信号に基づいて、前記交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する判定部と、
前記記憶部に記憶された前記平均値に基づいて、所定期間において前記演算値算出部により算出された複数の前記所定の演算値の中から、少なくとも１つを選択する選択部と、を備え、
前記平均値算出部は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記選択部により選択された少なくとも１つの前記所定の演算値に対して、平均値を算出する
ことを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
前記所定の演算値は、前記交番の流れの周波数、前記流体の速度、および前記流体の流量のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の渦流量計。
【請求項３】
前記記憶部に記憶された前記平均値に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する変換部をさらに備え、
前記選択部は、前記デジタル信号列に対して所定のパターン認識処理を施し、該所定のパターン認識処理の結果に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値の中から、少なくとも１つの前記所定の演算値を選択する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の渦流量計。
【請求項４】
前記記憶部に記憶された所定数の前記平均値に対して移動平均値を算出する移動平均値算出部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項５】
前記所定数は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベル未満であるときより、大きい
ことを特徴とする請求項４に記載の渦流量計。
【請求項６】
前記移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、
前記移動平均値算出部は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけを変える
ことを特徴とする請求項４または５に記載の渦流量計。
【請求項７】
前記記憶部は、移動平均値算出部により算出された移動平均値をさらに記憶し、
前記変換部は、前記記憶部に記憶された前記移動平均値に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する
ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項１】
流路を流通する流体に渦を発生させる渦発生体と、
前記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設けられ、前記交番の流れを検出して該交番の流れに基づく検出信号を出力するフローセンサと、
前記フローセンサから出力された検出信号に基づいて、所定の演算値を算出する演算値算出部と、
前記所定の演算値の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により算出された前記平均値を記憶する記憶部と、
前記フローセンサから出力された検出信号に基づいて、前記交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する判定部と、
前記記憶部に記憶された前記平均値に基づいて、所定期間において前記演算値算出部により算出された複数の前記所定の演算値の中から、少なくとも１つを選択する選択部と、を備え、
前記平均値算出部は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記選択部により選択された少なくとも１つの前記所定の演算値に対して、平均値を算出する
ことを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
前記所定の演算値は、前記交番の流れの周波数、前記流体の速度、および前記流体の流量のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の渦流量計。
【請求項３】
前記記憶部に記憶された前記平均値に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する変換部をさらに備え、
前記選択部は、前記デジタル信号列に対して所定のパターン認識処理を施し、該所定のパターン認識処理の結果に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値の中から、少なくとも１つの前記所定の演算値を選択する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の渦流量計。
【請求項４】
前記記憶部に記憶された所定数の前記平均値に対して移動平均値を算出する移動平均値算出部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の渦流量計。
【請求項５】
前記所定数は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベル未満であるときより、大きい
ことを特徴とする請求項４に記載の渦流量計。
【請求項６】
前記移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、
前記移動平均値算出部は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけを変える
ことを特徴とする請求項４または５に記載の渦流量計。
【請求項７】
前記記憶部は、移動平均値算出部により算出された移動平均値をさらに記憶し、
前記変換部は、前記記憶部に記憶された前記移動平均値に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する
ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の渦流量計。
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１９４１２３（Ｐ２０１２−１９４１２３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９７５２（Ｐ２０１１−５９７５２）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
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