(57)【要約】【課題】測定用流体の種類や濃度が変化した場合でも流量補正を的確に行うことができる超音波流量計を提供すること。【解決手段】超音波流量計１は、２つの直管部２，３を有する配管と、第１の直管部２に設けられる第１の超音波送受信器５ａ，５ｂと、第２の直管部３に設けられる第２の超音波送受信器６ａ，６ｂと、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂと接続される制御装置７とを備える。制御装置７は、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを用いて超音波Ｓｏの送受信を行うことにより、各直管部２，３での流量を計測し、それら計測値の差に基づいて流量補正を行う。【選択図】図２
2010139291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用流体が流れる配管の上流側及び下流側に設けられた超音波送受信器を用いて超音波を送受信し、上流側から下流側に伝搬する超音波の伝搬時間と下流側から上流側に伝搬する超音波の伝搬時間との時間差に基づいて、前記測定用流体の流量を求める超音波流量計の補正方法であって、
前記配管において前記測定用流体の流れの特性が異なる測定部位に設けられた複数の超音波送受信器を用いて超音波の送受信を行うことにより、前記測定用流体の流速または流量を前記複数の超音波送受信器でそれぞれ計測する計測ステップと、
前記複数の超音波送受信器による計測値の差に基づいて前記測定用流体の流量を補正する補正ステップと
を含むことを特徴とする超音波流量計の補正方法。
【請求項２】
前記配管において流路断面積が異なる測定部位に設けられた前記複数の超音波送受信器を用いて流速または流量を計測することを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計の補正方法。
【請求項３】
前記配管において内面の表面粗さが異なる測定部位に設けられた前記複数の超音波送受信器を用いて流速または流量を計測することを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計の補正方法。
【請求項４】
前記複数の超音波送受信器による計測値の差に基づいて、前記測定用流体の動粘度を算出する動粘度算出ステップをさらに含み、前記補正ステップにおいて、前記動粘度により前記流量を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波流量計の補正方法。
【請求項５】
前記複数の超音波送受信器が設けられる複数の測定部位は、直列的に繋がる流路上に位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波流量計の補正方法。
【請求項６】
前記複数の超音波送受信器が設けられる複数の測定部位は、並列的に繋がる流路上に位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波流量計の補正方法。
【請求項７】
測定用流体が流れる配管の上流側及び下流側に設けられた超音波送受信器を備え、前記超音波送受信器を用いて超音波を送受信し、上流側から下流側に伝搬する超音波の伝搬時間と下流側から上流側に伝搬する超音波の伝搬時間との時間差に基づいて、前記測定用流体の流量を求める超音波流量計であって、
前記配管において前記測定用流体の流れの特性が異なる測定部位に設けられた複数の超音波送受信器を用いて超音波の送受信を行うことにより、前記測定用流体の流速または流量を前記複数の超音波送受信器でそれぞれ計測し、各計測値の差に基づいて前記測定用流体の流量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の伝搬時間差により流体の流量を測定する超音波流量計の補正方法、及び超音波流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波流量計では、測定用流体が流れる配管の上流側及び下流側に超音波送受信器を設け、超音波送受信器を用いて超音波を送受信し、上流側から下流側に伝搬する超音波の伝搬時間と下流側から上流側に伝搬する超音波の伝搬時間との時間差に基づいて測定用流体の流量を求めている。この種の超音波流量計において、測定用流体の温度や濃度が変化すると、その変化に伴って流体の動粘度が変化するため、流量の測定誤差が生じてしまう。この対策として、温度変化に対応した動粘度に基づいて流量の補正を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている補正方法では、超音波流量計により流速及び音速を計測し、音速をパラメータとした温度テーブルを使用して流体の温度を求める。そして、温度をパラメータとした動粘度テーブルを使用して動粘度を求め、その動粘度に応じた比率で流量を補正している。
【特許文献１】特開２００７−５１９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述した特許文献１の補正方法では、予め決められた測定用流体とは異なる種類の流体や濃度が変化した測定用流体を測定する場合、使用されるテーブルデータがその測定用流体に対応していないため、誤った補正を行ってしまい測定誤差が大きくなってしまう。また、流体の種類によっては、音速と温度との関係に極大点Ｐ１を持つ場合がある（図７参照）。この場合には、測定した音速から温度が一意に求まらないため、測定可能な温度範囲が制限されるといった問題も生じてしまう。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定用流体の種類や濃度が変化した場合でも流量補正を的確に行うことができる超音波流量計の補正方法、及び超音波流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、測定用流体が流れる配管の上流側及び下流側に設けられた超音波送受信器を用いて超音波を送受信し、上流側から下流側に伝搬する超音波の伝搬時間と下流側から上流側に伝搬する超音波の伝搬時間との時間差に基づいて、前記測定用流体の流量を求める超音波流量計の補正方法であって、前記配管において前記測定用流体の流れの特性が異なる測定部位に設けられた複数の超音波送受信器を用いて超音波の送受信を行うことにより、前記測定用流体の流速または流量を前記複数の超音波送受信器でそれぞれ計測する計測ステップと、前記複数の超音波送受信器による計測値の差に基づいて前記測定用流体の流量を補正する補正ステップとを含むことを特徴とする超音波流量計の補正方法をその要旨とする。
【０００７】
従って、手段１に記載の発明によると、測定用流体が流れる配管において測定用流体の流れの特性が異なる測定部位に複数の超音波送受信器が設けられており、計測ステップでは、それら超音波送受信器により、超音波の伝搬時間差が求められ、その伝搬時間差に応じた測定用流体の流速または流量が計測される。そして、補正ステップでは、各音波送受信器による計測値の差に基づいて測定用流体の流量が補正される。このようにすれば、測定用流体の種類や濃度が変化した場合であっても、温度計や粘度計などの他のセンサを用いることなく、流量補正を的確に行うことができる。
【０００８】
手段２に記載の発明は、手段１において、前記配管において流路断面積が異なる測定部位に設けられた前記複数の超音波送受信器を用いて流速または流量を計測することをその要旨とする。
【０００９】
従って、手段２に記載の発明によると、配管において流路断面積が異なる測定部位に複数の超音波送受信器が設けられている。この場合、測定用流体の流れの状態を表すレイノルズ数はそれぞれの測定部位で異なるため、測定用流体の動粘度が変化すると各超音波送受信器を用いて計測される流量は異なる計測値となる。従って、各計測値の差を利用して補正することにより、測定用流体の温度や濃度が変化した場合でもその測定用流体の流量を正確に求めることができる。
【００１０】
手段３に記載の発明は、手段１において、前記配管において内面の表面粗さが異なる測定部位に設けられた前記複数の超音波送受信器を用いて流速または流量を計測することをその要旨とする。
【００１１】
従って、手段３に記載の発明によると、配管において内面の表面粗さが異なる測定部位に複数の超音波送受信器が設けられている。この場合、測定用流体の流れの状態を表すレイノルズ数はそれぞれの測定部位で異なるため、測定用流体の動粘度が変化すると各超音波送受信器を用いて計測される流量は異なる計測値となる。従って、各計測値の差を利用して補正することにより、測定用流体の温度や濃度が変化した場合でもその測定用流体の流量を正確に求めることができる。
【００１２】
手段４に記載の発明は、手段１乃至３のいずれかにおいて、前記複数の超音波送受信器による計測値の差に基づいて、前記測定用流体の動粘度を算出する動粘度算出ステップをさらに含み、前記補正ステップにおいて、前記動粘度により前記流量を補正することをその要旨とする。
【００１３】
前記複数の超音波送受信器で計測される補正前の各流量の比率は、測定用流体の動粘度に依存して変化する。従って、手段４に記載の発明のように、動粘度算出ステップにおいて、複数の超音波送受信器による計測値の差に基づいて、測定用流体の動粘度が算出される。そして、補正ステップでは、その動粘度により流量が補正される。このようにすれば、測定用流体の温度や濃度が変化した場合でもその測定用流体の流量を正確に求めることができる。
【００１４】
手段５に記載の発明は、手段１乃至４のいずれかにおいて、前記複数の超音波送受信器が設けられる複数の測定部位は、直列的に繋がる流路上に位置していることをその要旨とする。
【００１５】
従って、手段５に記載の発明によると、複数の超音波送受信器が設けられる複数の測定部位は、直列的に繋がる流路上に位置しているので、各流路を流れる実際の流量は等しくなる。従って、その流量の関係を利用して、各超音波送受信器で計測された計測値を補正することにより、正確な流量を求めることができる。
【００１６】
手段６に記載の発明は、手段１乃至４のいずれかにおいて、前記複数の超音波送受信器が設けられる複数の測定部位は、並列的に繋がる流路上に位置していることをその要旨とする。
【００１７】
従って、手段６に記載の発明によると、複数の超音波送受信器が設けられる複数の測定部位は、並列的に繋がる流路上に位置しているので、各流路を流れる実際の流速は等しくなる。従って、その流速の関係を利用して、各超音波送受信器で計測された計測値を補正することにより、正確な流量を求めることができる。
【００１８】
手段７に記載の発明は、測定用流体が流れる配管の上流側及び下流側に設けられた超音波送受信器を備え、前記超音波送受信器を用いて超音波を送受信し、上流側から下流側に伝搬する超音波の伝搬時間と下流側から上流側に伝搬する超音波の伝搬時間との時間差に基づいて、前記測定用流体の流量を求める超音波流量計であって、前記配管において前記測定用流体の流れの特性が異なる測定部位に設けられた複数の超音波送受信器を用いて超音波の送受信を行うことにより、前記測定用流体の流速または流量を前記複数の超音波送受信器でそれぞれ計測し、各計測値の差に基づいて前記測定用流体の流量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする超音波流量計をその要旨とする。
【００１９】
従って、手段７に記載の発明によると、測定用流体が流れる配管において、測定用流体の流れの特性が異なる測定部位に複数の超音波送受信器が設けられている。そして、演算手段により、それら超音波送受信器を用いて超音波の伝搬時間差が求められ、その伝搬時間差に応じた測定用流体の流速または流量が計測される。その後、演算手段により、各音波送受信器による計測値の差に基づいて測定用流体の流量が補正される。このようにすれば、測定用流体の種類や濃度が変化した場合でも、流量補正を的確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上詳述したように、請求項１〜７に記載の発明によると、測定用流体の種類や濃度が変化した場合でも流量補正を的確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
【００２２】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施の形態の超音波流量計１を示す概略構成図である。超音波流量計１は、超音波伝搬時間差方式で測定用流体Ｗ１（具体的には、例えば半導体洗浄用の薬液）の流量を測定する測定器であって、測定用流体Ｗ１を供給するための供給配管の途中に設けられている。
【００２３】
超音波流量計１は、２つの直管部２，３を有する配管４と、第１の直管部２の上流側及び下流側に設けられる第１の超音波送受信器５ａ，５ｂと、第２の直管部３の上流側及び下流側に設けられる第２の超音波送受信器６ａ，６ｂと、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂと接続される制御装置７（演算手段）とを備える。
【００２４】
配管４において、第１の直管部２と第２の直管部３とでは管径が異なり、それら直管部２，３内に形成される流路１０，１１の断面積が異なっている。具体的には、第１の直管部２内の流路１０は、第２の直管部３の流路１１の断面積よりも大きくなるよう形成されている。また、第１の直管部２と第２直管部３とは、流路方向が平行であり、各直管部２，３と垂直に交わる連結部１２を介して連結されている。つまり、超音波流量計１の配管４において、第１の直管部２の流路１０と第２直管部３の流路１１とは直列的に繋がっている。そして、測定用流体Ｗ１は、流路断面積が大きな第１の直管部２の流路１０から流路断面積の小さな第２の直管部３の流路１１の順に流れるようになっている。
【００２５】
第１の超音波送受信器５ａ，５ｂは、第１の直管部２における上流側及び下流側の端部にそれぞれ設けられており、超音波を送受信するためのセンサ面が第１の直管部２内の流路１０を介して対向するよう配置されている。これら第１の超音波送受信器５ａ，５ｂは、相互に超音波を送信するとともに、流路１０中の測定用流体Ｗ１を伝搬した超音波を受信する。また、第２の超音波送受信器６ａ，６ｂは、第２の直管部３における上流側及び下流側の端部にそれぞれ設けられており、超音波を送受信するためのセンサ面が第２の直管部３内の流路１１を介して対向するよう配置されている。これら第２の超音波送受信器６ａ，６ｂは、相互に超音波を発信するとともに、流路１１中の測定用流体Ｗ１を伝搬した超音波を受信する。
【００２６】
制御装置７は、ＣＰＵ２０、信号処理回路２１，２２、メモリ２３、表示装置２４等を備える。信号処理回路２１，２２は、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを駆動するための駆動信号を出力したり、超音波の伝搬時間を検出したりする回路である。ＣＰＵ２０は、メモリ２３を利用して制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。制御プログラムとしては、測定用流体Ｗ１の流量を算出するためのプログラムや流量の測定値を表示装置２４に表示するためのプログラムなどを含む。なお、ＣＰＵ２０が実行するプログラムとしては、メモリカードなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には、メモリ２３に読み込んで使用する。
【００２７】
本実施の形態の超音波流量計１では、流路断面積が異なる２つの測定部位（第１の直管部２及び第２の直管部３内の流路１０，１１）において、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを用いて超音波の送受信を行い、超音波の伝搬時間差に基づいてそれぞれ流量を同時に計測する。
【００２８】
ここで、第１の直管部２で計測される流量と第２の直管部３で計測される流量とは、所定の動粘度を有する校正用流体を流した状態で実際の流量とのズレがないように、予め校正を実施しておく。この場合、測定用流体Ｗ１の動粘度が校正用流体と同じ動粘度であるときには、第１の直管部２で計測される流量と第２の直管部３で計測される流量とは一致することとなる。ところが、測定用流体Ｗ１の動粘度が校正用流体と異なるときには、第１の直管部２で計測される流量と第２の直管部３で計測される流量とは、計測差が生じる。この理由は、次式（１）で規定されるレイノルズ数Ｒｅが流路の内径に依存して異なるためである。
【数１】
2010139291.tif 000003
【００２９】
ここで、Ｖは流速、ｄは流路の内径、ｖは動粘度である。
【００３０】
また、流量Ｑは、次式（２）のように示される。
【数２】
2010139291.tif 000004
【００３１】
ここで、πは円周率である。そして、上式（２）を用いて上式（１）を変更すると、レイノルズ数Ｒｅは次式（３）のように示される。
【数３】
2010139291.tif 000005
【００３２】
従って、直列に配置された流路上で同じ流量を測定する場合、レイノルズ数Ｒｅは、流路の内径ｄに反比例することになる。このレイノルズ数Ｒｅは、流れの状態を表す指数であり、流路の内径ｄが異なる測定部位（第１の直管部２及び第２の直管部３）で計測すると、それら測定部位での流れの状態に応じて計測差が生じる。そして、各直管部２，３で計測した流量の比率は、測定用流体Ｗ１の動粘度ｖに依存して変わることとなる。
【００３３】
本実施の形態の超音波流量計１では、配管４内を流れる流体の流量や動粘度によって、各直管部２，３で計測される流量の測定差がどのような関係になるか予め調べ、その関係に応じて作成された補正式や補正テーブルのデータをメモリ２３に記憶している。そして、各直管部２，３で計測される流量やメモリ２３のデータを使用して測定用流体Ｗ１の動粘度を求め、動粘度に応じて流量の補正を行っている。
【００３４】
次に、本実施の形態の超音波流量計１にて実施される処理例を図２のブロック図を用いて説明する。なお、図２における各手段２０ａ〜２０ｆは、ＣＰＵ２０が有する演算処理機能を用いて実現される。
【００３５】
詳述すると、先ず、第１の直管部２に配置されている第１の超音波送受信器５ａ，５ｂにより超音波Ｓｏの送受信が行われるとともに、第２の直管部３に配置されている第２の超音波送受信器６ａ，６ｂにより超音波Ｓｏの送受信が行われる。このとき、第１の信号処理回路２１により、第１の直管部２の上流側から下流側に伝搬する超音波Ｓｏの伝搬時間と第１の直管部２の下流側から上流側に伝搬する超音波Ｓｏの伝搬時間とが検出され、それら超音波Ｓｏの伝搬時間差が求められる。また、第２の信号処理回路２２により、第２の直管部３の上流側から下流側に伝搬する超音波Ｓｏの伝搬時間と第２の直管部３の下流側から上流側に伝搬する超音波Ｓｏの伝搬時間とが検出され、それら超音波Ｓｏの伝搬時間差が求められる。
【００３６】
第１の流量算出手段２０ａは、第１の直管部２における超音波Ｓｏの伝搬時間差を第１の信号処理回路２１から取得し、その伝搬時間差に基づいて測定用流体Ｗ１の流速を求める。そして、測定用流体Ｗ１の流速と第１の直管部２における流路断面積とに基づいて測定用流体Ｗ１の流量を求める（計測ステップ）。この第１の流量算出手段２０ａで求められる流量は、測定用流体Ｗ１の動粘度に応じた測定誤差を含んだ補正前流量である。
【００３７】
第２の流量算出手段２０ｂは、第２の直管部３における超音波Ｓｏの伝搬時間差を第２の信号処理回路２２から取得し、その伝搬時間差に基づいて測定用流体Ｗ１の流速を求める。そして、測定用流体Ｗ１の流速と第２の直管部３における流路断面積とに基づいて測定用流体Ｗ１の流量を求める（計測ステップ）。この第２の流量算出手段２０ｂで求められる流量は、測定用流体Ｗ１の動粘度に応じた測定誤差を含んだ補正前流量である。
【００３８】
流量比算出手段２０ｃは、第１の流量算出手段２０ａで求めた第１の直管部２における補正前流量と第２の流量算出手段２０ｂで求めた第２の直管部３における補正前流量とに基づいて、それら補正前流量の流量比を求める。
【００３９】
動粘度算出手段２０ｄは、流量比算出手段２０ｃで求めた流量比とメモリ２３に記憶されている動粘度算出用のテーブルデータ２３ａとに基づいて、補間演算や直線近似等の演算を行うことにより、その流量比に応じた動粘度を求める（動粘度算出ステップ）。
【００４０】
流量補正手段２０ｅは、動粘度算出手段２０ｄで求めた動粘度に基づいて、第２の流量算出手段２０ｂで求めた補正前流量の補正を行う（補正ステップ）。ここで、流量補正手段２０ｅは、動粘度毎の補正式のデータ２３ｂをメモリ２３から読み出し、その補正式のデータと第２の流量算出手段２０ｂで求めた補正前流量とを用いて演算する。この演算において、動粘度と補正前流量とに応じた補正率を求め、その補正率によって補正前流量を補正することで補正後の流量を求める。その後、流量出力手段２０ｆは、補正後の流量のデータを表示装置２４に転送し、補正後の流量を表示装置２４に表示させる。
【００４１】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４２】
（１）本実施の形態の超音波流量計１では、測定用流体Ｗ１の温度変化や濃度変化に伴って動粘度が変化した場合、第１の直管部２及び第２の直管部３で計測される補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度をリアルタイムで求めることができる。そして、その動粘度に基づいて流量補正を行うことにより、温度計や粘度計などの他のセンサを用いることなく、測定用流体Ｗ１の流量を正確に計測することができる。
【００４３】
（２）本実施の形態の超音波流量計１では、配管４内に突起物などの複雑な構造がなく、配管４内における圧力損失を抑えることができるため、測定用流体Ｗ１の流量をより正確に測定することができる。
【００４４】
（３）本実施の形態の超音波流量計１では、各直管部２，３での流量の算出処理や流量の補正処理を１つのＣＰＵ２０で行うようにしているので、それぞれの処理を別々のＣＰＵで行う場合と比較して、構成を簡素化することができる。また、ＣＰＵ間のデータの授受にかかる時間を削減することができるため、流量補正をより迅速に行うことができる。
［第２の実施の形態］
【００４５】
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図３に基づき説明する。本実施の形態の超音波流量計１Ａは、配管３０の構成及び各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの配置が上記第１の実施の形態と異なり、他の構成（制御装置７の構成）は第１の実施の形態と同じである。
【００４６】
図３に示されるように、配管３０は、管径が大きな大径部３１とその大径部３１よりも管径が小さな小径部３２とを有し、それら大径部３１と小径部３２とが同軸線上に設けられている。この配管３０において、測定用流体Ｗ１は、流路３３の断面積が大きな大径部３１から流路３４の断面積の小さな小径部３２の順に流れるようになっている。
【００４７】
また、第１の超音波送受信器５ａ，５ｂが配管３０の大径部３１側に設けられ、第２の超音波送受信器６ａ，６ｂが配管３０の小径部３２側に設けられている。これら超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、一方の超音波送受信器５ａ，６ａが他方の超音波送受信器５ｂ，６ｂよりも上流側に装着されており、測定用流体Ｗ１の流れ方向に対して所定の角度（例えば、４５°の角度）で超音波Ｓｏが伝搬するようになっている。
【００４８】
この超音波流量計１Ａでは、流路断面積が異なる２つの測定部位（大径部３１及び小径部３２内の流路３３，３４）において、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを用いて超音波Ｓｏの送受信を行い、超音波Ｓｏの伝搬時間差に基づいてそれぞれ流量を計測する。そして、上記第１の実施の形態と同様に、計測した補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度を求め、さらに、その動粘度に基づいて測定用流体Ｗ１の流量を補正する。
【００４９】
本実施の形態の超音波流量計１Ａにおいても、第１の実施の形態と同様に、流路断面積が異なる２つの測定部位で計測される補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度をリアルタイムに求めることができる。そして、その動粘度に基づいて流量補正を行うことにより、温度計や粘度計などの他のセンサを用いることなく、測定用流体Ｗ１の流量を正確に計測することができる。
［第３の実施の形態］
【００５０】
次に、本発明を具体化した第３の実施の形態を図４に基づき説明する。本実施の形態の超音波流量計１Ｂは、配管４０の構成が上記第１の実施の形態と異なり、他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００５１】
図４に示されるように、配管４０は、管径が大きな第１の直管部４１と管径が小さな第２の直管部４２とを有し、各直管部４１，４２が連結部４３を介して連結されることでクランク状に形成されている。この配管４０においても、測定用流体Ｗ１は、流路４４の断面積が大きな第１の直管部４１から流路４５の断面積の小さな第２の直管部４２の順に流れるようになっている。
【００５２】
第１の直管部４１の上流側及び下流側の端部において、その第１の直管部４１内の流路４４を介して対向するよう第１の超音波送受信器５ａ，５ｂが配置されている。また、第２の直管部４２の上流側及び下流側の端部において、その第２の直管部４２内の流路４５を介して対向するよう第２の超音波送受信器６ａ，６ｂが配置されている。
【００５３】
この超音波流量計１Ｂでも、上記第１の実施の形態と同様に、流路断面積が異なる２つの測定部位（第１の直管部４１及び第２の直管部４２内の流路４４，４５）において、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを用いて超音波の送受信を行い、超音波の伝搬時間差に基づいてそれぞれ流量を計測する。そして、計測した補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度を求め、さらに、その動粘度に基づいて測定用流体Ｗ１の流量を補正する。
【００５４】
本実施の形態の超音波流量計１Ｂにおいても、流路断面積が異なる２つの測定部位で計測される補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度をリアルタイムに求めることができる。そして、その動粘度に基づいて流量補正を行うことにより、温度計や粘度計などの他のセンサを用いることなく、測定用流体Ｗ１の流量を正確に計測することができる。
［第４の実施の形態］
【００５５】
次に、本発明を具体化した第４の実施の形態を図５に基づき説明する。本実施の形態の超音波流量計１Ｃは、配管５０の構成が上記第１の実施の形態と異なり、他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００５６】
図５に示されるように、本実施の形態の配管５０内には、流路断面積が異なる第１の流路５１と第２の流路５２とが並列的に設けられている。そして、第１の超音波送受信器５ａ，５ｂが第１の流路５１を介して対向するように設けられるとともに、第２の超音波送受信器６ａ，６ｂが第２の流路５２を介して対向するように設けられている。
【００５７】
この超音波流量計１Ｃでは、流路断面積が異なる２つの測定部位（第１の流路５１及び第２の流路５２）において、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを用いて超音波の送受信を行い、超音波の伝搬時間差に基づいてそれぞれ流速を計測する。ここで、各流路５１，５２を並列に接続した場合、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを用いて計測される測定用流体Ｗ１の流速はほぼ等しくなる。このように、並列に接続した流路５１，５２で同じ流速を計測する場合、上式（１）の関係により、レイノルズ数Ｒｅは流路の内径ｄに比例するので、動粘度が変わると計測される各流速に計測差が生じることとなる。
【００５８】
従って、本実施の形態の超音波流量計１Ｃでは、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂで計測される流速と動粘度によって、流速の測定差がどのような関係になるか予め調べ、その関係に応じて作成された補正式や補正テーブルのデータをメモリ２３に記憶している。そして、計測される流速やメモリ２３のデータを使用して測定用流体Ｗ１の動粘度を求め、動粘度に応じて流量の補正を行う。
【００５９】
本実施の形態の超音波流量計１Ｃにおいて、各流路５１，５２で計測される流速の差に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度をリアルタイムに求めることができる。そして、その動粘度に基づいて流量補正を行うことにより、温度計や粘度計などの他のセンサを用いることなく、測定用流体Ｗ１の流量を正確に計測することができる。
［第５の実施の形態］
【００６０】
次に、本発明を具体化した第５の実施の形態を図６に基づき説明する。本実施の形態の超音波流量計１Ｄは、配管６０の構成が上記第１の実施の形態と異なり、他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６１】
図６に示されるように、本実施の形態の配管６０は、第１の直管部６１と第２の直管部６２とを有している。第１の直管部６１と第２の直管部６２とは、管径及び流路断面積が等しくなるよう形成されている。また、第１の直管部６１と第２の直管部６２とが異なる樹脂材料を用いて形成されており、それら直管部６１，６２内に設けられる各流路６３，６４は、内面の表面粗さが異なるようになっている。そして、第１の直管部６１の上流側及び下流側の端部において、その第１の直管部６１内の流路６３を介して対向するよう第１の超音波送受信器５ａ，５ｂが配置されている。また、第２の直管部６２の上流側及び下流側の端部において、その第２の直管部６２内の流路６４を介して対向するよう第２の超音波送受信器６ａ，６ｂが配置されている。
【００６２】
この超音波流量計１Ｄでは、配管６０において内面の表面粗さが異なる測定部位（第１の直管部６１及び第２の直管部６２の流路６３，６４）において、各超音波送受信器５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを用いて超音波の送受信を行い、超音波の伝搬時間差に基づいてそれぞれ流量を計測する。本実施の形態のように、各流路６３，６４の内壁面の表面粗さが異なる場合、各流路６３，６４における測定用流体Ｗ１の流れの特性が異なるので、測定用流体Ｗ１の動粘度に応じて流量の測定差を生じることとなる。従って、上記第１の実施の形態と同様に、計測した補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度を求め、さらに、その動粘度に基づいて測定用流体Ｗ１の流量を補正する。
【００６３】
本実施の形態の超音波流量計１Ｄにおいても、第１の直管部６１及び第２の直管部６２で計測される補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度をリアルタイムに求めることができる。そして、その動粘度に基づいて流量補正を行うことにより、温度計や粘度計などの他のセンサを用いることなく、測定用流体Ｗ１の流量を正確に計測することができる。
【００６４】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００６５】
・上記各実施の形態の超音波流量計１，１Ａ〜１Ｃにおいて、流路断面積が異なる測定部位（流路１０，１１，３３，３４，４４，４５，５１，５２）で流量計測を行うものであったが、断面形状が異なる複数の測定部位で流量計測を行うようにしてもよい。この場合、流路断面積が同じであっても断面形状を変更することにより、測定用流体Ｗ１の流れの特性を異ならせることができるため、上記実施の形態と同様の手法で流量補正を行うことができる。
【００６６】
・上記第５の実施の形態の超音波流量計１Ｄでは、異なる樹脂材料を用いて第１の直管部６１と第２の直管部６２とを形成することにより、各直管部６１，６２内に形成される流路６３，６４の内壁の表面粗さを異ならせるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、第１の直管部６１と第２の直管部６２とを同じ材料で形成し、各直管部６１，６２の一方の流路の内壁面を所定のコーティング材で被覆することにより、各流路６３，６４の内壁の表面粗さを異ならせてもよい。また、例えば、第１の直管部６１と第２の直管部６２とを同じ材料で形成し、各直管部６１，６２の一方の流路の内壁面に凹凸をつけることにより、各流路６３，６４の内壁の表面粗さを異ならせてもよい。
【００６７】
・上記各実施の形態では、測定用流体Ｗ１の流れの特性が異なる２箇所の測定部位でそれぞれ流量を検出する構成としたが、３箇所以上の測定部位で流量を測定して、その測定結果に基づいて流量補正を行ってもよい。このように測定部位を３箇所以上に増やす場合、補正前流量の流量差に応じた動粘度を近似曲線によって正確に求めることができる。
【００６８】
・上記各本実施の形態の超音波流量計１，１Ａ〜１Ｄにおいて、流量算出手段２０ａ，２０ｂで求めた流量が所定範囲内であるときに、流量比算出手段２０ｃ、動粘度算出手段２０ｄ、及び流量補正手段２０ｅによる各演算処理を実行するように構成してもよい。ここで、複数の測定部位で計測された流量の差が小さい場合、動粘度との関係性が弱いため、流量の補正精度が悪くなることがある。これに対して、流量算出手段２０ａ，２０ｂで求めた流量が所定範囲内であるときにのみ、流量比算出手段２０ｃ、動粘度算出手段２０ｄ、及び流量補正手段２０ｅの各演算処理を行うことにより、流量補正の信頼性を高めることが可能となる。
【００６９】
さらに、超音波流量計１，１Ａ〜１Ｄの外部から入力される補正許可信号に基づいて、流量比算出手段２０ｃ、動粘度算出手段２０ｄ、及び流量補正手段２０ｅによる各演算処理を実行するよう構成してもよい。このようにすると、超音波流量計１，１Ａ〜１Ｄを有する制御システムにおいて、流量補正を実行するタイミングを把握、管理することができるため、実用上好ましいものとなる。
【００７０】
・上記各実施の形態では、１つの超音波流量計１，１Ａ〜１Ｄを用いて流量補正を行うものであったが、これに限定されるものではない。複数の超音波流量計と補正装置とを備える超音波流量補正システムに本発明を具体化してもよい。具体的には、例えば、図１における配管４の第１の直管部２と第１の超音波送受信器５ａ，５ｂと図示しない第１の演算装置とで第１の超音波流量計を構成し、第２の直管部３と第２の超音波送受信器６ａ，６ｂと図示しない第２の演算装置とで第２の超音波流量計を構成する。そして、各超音波流量計で計測した各流量の計測データを補正装置に取り込み、その補正装置により、各計測データの差に基づいて測定用流体の流量を補正する。このように、超音波流量補正システムを構成した場合でも、第１の超音波流量計及び第２の超音波流量計で計測される補正前流量の流量比に基づいて、測定用流体Ｗ１の動粘度をリアルタイムに求めることができる。そして、その動粘度に基づいて補正装置が流量補正を行うことにより、温度計や粘度計などの他のセンサを用いることなく、測定用流体Ｗ１の流量を正確に計測することができる。
【００７１】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００７２】
（１）上記手段２において、前記複数の超音波送受信器が、前記配管において流路断面積のみが異なる一方、内面の表面粗さが等しい測定部位に設けられていることを特徴とする超音波流量計の補正方法。
【００７３】
（２）上記手段３において、前記複数の超音波送受信器が、内面の表面粗さのみが異なる一方、流路断面積が等しい測定部位に設けられていることを特徴とする超音波流量計の補正方法。
【００７４】
（３）上記手段１乃至６のいずれかにおいて、前記計測ステップで計測した計測値が予め設定された所定範囲内であるときに、前記補正ステップを実行することを特徴とする超音波流量計の補正方法。
【００７５】
（４）上記手段１乃至６のいずれかにおいて、前記超音波流量計の外部から入力される補正許可信号に基づいて、前記補正ステップを実行することを特徴とする超音波流量計の補正方法。
【００７６】
（５）上記手段７において、前記測定用流体の動粘度を算出するためのテーブルデータと、前記流量の補正率を求めるための補正データとを記憶する記憶手段をさらに備え、前記演算手段は、前記記憶手段に記憶されたデータを使用して、前記各計測値の差に応じた前記動粘度を求めるとともに、前記動粘度と前記測定用流体の流量とに応じた前記流量の補正率を求め、その補正率により前記測定用流体の流量を補正することを特徴とする超音波流量計。
【００７７】
（６）上記手段７において、前記演算手段が補正した前記流量を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする超音波流量計。
【００７８】
（７）上記手段７において、前記演算手段が補正した前記流量のデータを外部装置に出力する出力手段をさらに備えたことを特徴とする超音波流量計。
【００７９】
（８）測定用流体が流れる配管の上流側及び下流側に設けられた超音波送受信器を用いて超音波を送受信し、上流側から下流側に伝搬する超音波の伝搬時間と下流側から上流側に伝搬する超音波の伝搬時間との時間差に基づいて前記測定用流体の流量を求める超音波流量計を２つ以上備えたシステムであって、前記配管において前記測定用流体の流れの特性が異なる測定部位に設けられた２つ以上の超音波流量計から前記流量の計測データを取得し、各計測データの差に基づいて前記測定用流体の流量を補正する補正装置を備えたことを特徴とする超音波流量補正システム。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１の実施の形態の超音波流量計を示す概略構成図。
【図２】第１の実施の形態の超音波流量計の概略構成を示すブロック図。
【図３】第２の実施の超音波流量計を示す概略構成図。
【図４】第３の実施の超音波流量計を示す概略構成図。
【図５】第４の実施の超音波流量計を示す概略構成図。
【図６】第５の実施の超音波流量計を示す概略構成図。
【図７】音速と温度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８１】
１，１Ａ〜１Ｄ…超音波流量計
４，３０，４０，５０，６０…配管
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ…超音波送受信器
７…演算手段としての制御装置
１０，１１，３３，３４，４４，４５，５１，５２，６３，６４…流路
Ｓｏ…超音波
Ｗ１…測定用流体
【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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