(57)【要約】管状体の壁体の外側表面に、第一と第二の振動波発生検出手段が配設された構造体を用意する工程；管状体内部に流体を流す工程；第一の振動波発生検出手段にて発生させた振動波を管状体の壁体に付与し、振動波が壁体を伝わって第二の振動波発生検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；第二の振動波発生検出手段にて発生させた振動波を管状体の壁体に付与し、振動波が壁体を伝わって第一の振動波発生検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；そして、これらの伝達時間の差と較正用データを比較して流体の流量を決定することにより、内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量を測定することができる。
2003042638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法：
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された振動波発生手段と振動波検出手段を有する構造体を用意する工程；
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程；
（３）振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程；
（４）上記振動波が、該振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；
（５）上記（１）の工程で用いた構造体もしくは該構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくは該流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行なって作製した、流量と振動波の伝達時間との関係を示す較正用データを用意する工程；
そして
（６）上記（４）の工程で測定した伝達時間と、上記（５）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
【請求項２】
振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、該振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する請求の範囲１に記載の測定方法。
【請求項３】
流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている請求の範囲１に記載の測定方法。
【請求項４】
流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている請求の範囲１に記載の測定方法。
【請求項５】
下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法：
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された振動波発生手段そして第一の振動波検出手段と第二の振動波検出手段を有する構造体を用意する工程；
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程；
（３）振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程；
（４）上記振動波が、該振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波検出手段に到達してから第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；
（５）上記（１）の工程で用いた構造体もしくは該構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくは該流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行なって作製した、流量と振動波の伝達時間との関係を示す較正用データを用意する工程；
そして
（６）上記（４）の工程で測定した伝達時間と、上記（５）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
【請求項６】
振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、該振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する請求の範囲５に記載の測定方法。
【請求項７】
流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている請求の範囲５に記載の測定方法。
【請求項８】
流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている請求の範囲５に記載の測定方法。
【請求項９】
下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法：
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された第一の振動波発生検出手段と第二の振動波発生検出手段を有する構造体を用意する工程；
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程；
（３）第一の振動波発生検出手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程；
（４）上記振動波が、該振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第二の振動波発生検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；
（５）第二の振動波発生検出手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程；
（６）上記振動波が、該振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波発生検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；
（７）上記（４）の工程で測定した伝達時間と上記（６）の工程で測定した伝達時間との差を算出する工程；
（８）上記（１）の工程で用いた構造体もしくは該構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくは該流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定、そして上記（５）と（６）に記載の測定を行ない、次いで上記（７）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程；
（９）上記（７）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（８）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
【請求項１０】
各々の振動波発生検出手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、該振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する請求の範囲９に記載の測定方法。
【請求項１１】
流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている請求の範囲９に記載の測定方法。
【請求項１２】
流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている請求の範囲９に記載の測定方法。
【請求項１３】
下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法：
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された第一の振動波検出手段と第二の振動波検出手段、そして両振動波検出手段の間に配置された振動波発生手段を有する構造体を用意する工程；
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程；
（３）振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程；
（４）上記振動波が、該振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間と、第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間とを測定する工程；
（５）上記（４）の工程で測定した、振動波が第一の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間と第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間との差を算出する工程；
（６）上記（１）の工程で用いた構造体もしくは該構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくは該流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行い、次いで上記（５）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程；そして
（７）上記（５）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（６）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
【請求項１４】
振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、該振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する請求の範囲１３に記載の測定方法。
【請求項１５】
流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている請求の範囲１３に記載の測定方法。
【請求項１６】
流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている請求の範囲１３に記載の測定方法。
【請求項１７】
下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法：
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された第一の振動波発生手段と第二の振動波発生手段、そして両振動波発生手段の間に配置された第一の振動波検出手段と第二の振動波検出手段を有する構造体を用意する工程；
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程；
（３）第一の振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程；
（４）上記振動波が、該振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波検出手段に到達してから第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；
（５）第二の振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程；
（６）上記振動波が、該振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第二の振動波検出手段に到達してから第一の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程；
（７）上記（４）の工程で測定した伝達時間と上記（６）の工程で測定した伝達時間との差を算出する工程；
（８）上記（１）の工程で用いた構造体もしくは該構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくは該流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定、そして上記（５）と（６）に記載の測定を行い、次いで上記（７）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程；
そして
（９）上記（７）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（８）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
【請求項１８】
振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、該振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する請求の範囲１７に記載の測定方法。
【請求項１９】
流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている請求の範囲１７に記載の測定方法。
【請求項２０】
流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている請求の範囲１７に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、壁体によって区画された管もしくは溝状の流路を移動する流体の流量を測定する方法に関する。
［背景技術］
管状体の内部を移動する流体の流量を測定する流量計のうちの一つとして、クランプオン型超音波流量計が知られている。クランプオン型超音波流量計は、管状体の壁体の外側表面に配設され、管状体の内部を移動する流体の流量を、管状体の外部にて測定する流量計である。
図１は、クランプオン型超音波流量計を用いた従来の流体の流量測定方法を説明する断面図である。クランプオン型超音波流量計は、一対の超音波発生検出手段１ａ及び１ｂから構成されている。
超音波発生検出手段１ａは、超音波振動子２ａと超音波伝搬材３ａから構成されている。超音波伝搬材３ａは、底面４ａと、底面４ａに対して鋭角をなす斜面５ａとを備えている。超音波振動子２ａは、超音波伝搬材３ａの斜面５ａに付設されている。超音波振動子２ａとしては、圧電振動子が用いられている。圧電振動子は、圧電セラミック及び圧電セラミックに電圧を印加するための一対の電極から構成されている。同様に、超音波発生検出手段１ｂは、超音波振動子２ｂが、超音波伝搬材３ｂの斜面５ｂに付設された構成を有している。
超音波振動子２ａ及び２ｂのそれぞれは、その電極に電圧を印加すると超音波を発生し、そして超音波が付与されるとその電極に電圧を発生する。従って、超音波振動子が備えられた超音波発生検出手段１ａ及び１ｂのそれぞれは、超音波の発生手段でもあり、検出手段でもある。
超音波発生検出手段１ａ及び１ｂは、管状体の内部の流体の移動方向（図１に記入した矢印７の示す方向）に対して斜めに超音波が伝わるように、管状体の壁体６の外側表面に配設される。図１に記入した破線９は、超音波が伝わる経路の一例を示している。
管状体の内部を移動する流体の流量は、以下のようにして測定される。先ず、超音波発生検出手段１ａの超音波振動子２ａに電圧パルスを印加して、超音波を発生させる。超音波は、図１に記入した破線９に沿って、超音波伝搬材３ａ、管状体の壁体６、流体、管状体の壁体６、そして超音波伝搬材３ｂをこの順に伝わり、そして超音波発生検出手段１ｂの超音波振動子２ｂに到達する。そして超音波発生検出手段１ａにて発生した超音波が、流体内を伝わって超音波発生検出手段１ｂに到達するまでの伝達時間（Ｔ１）を測定する。
次に、超音波発生検出手段１ｂの超音波振動子２ｂに電圧パルスを印加して、超音波を発生させる。超音波は、前記の経路を逆の向きに伝わり、そして超音波発生検出手段１ａの超音波振動子２ａに到達する。そして超音波発生検出手段１ｂにて発生した超音波が、流体内を伝わって超音波発生検出手段１ａに到達するまでの伝達時間（Ｔ２）を測定する。
超音波が、超音波発生検出手段１ａ及び１ｂの間を伝わるのに要する伝達時間Ｔ１及びＴ２は、超音波が流体内を伝わる方向（図１に示す矢印９ａ及び９ｂの示す方向）により、互いに異なる値となる。
超音波発生検出手段１ａから超音波発生検出手段１ｂに（矢印９ａが示す方向に）伝わる超音波は、流体の流れに乗って流体内を伝わるので、伝達時間（Ｔ１）は、流体が静止している場合よりも小さな値を示す。
超音波発生検出手段１ｂから超音波発生検出手段１ａに（矢印９ｂが示す方向に）伝わる超音波は、流体の流れに逆らって流体内を伝わるので、伝達時間（Ｔ２）は、流体が静止している場合よりも大きな値を示す。
これらの伝達時間の差（Ｔ２−Ｔ１）は、管状体の内部を移動する流体の流量と相関がある。そして、この伝達時間の差と、別に用意された流量と伝達時間の差との関係を示す較正用のデータとを比較することによって、流体の流量を決定する。
クランプオン型超音波流量計は、流体に非接触で流量の測定ができるという大きな利点を有している。他方、クランプオン型超音波流量計は、内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量を測定した場合に、測定精度が低下する欠点を有している。管状体の内径が小さい場合、超音波が流体内を伝わる距離が短くなり、前記の時間差が非常に小さな値となる。このため、測定される時間差に含まれる誤差の割合が大きくなり、流量の測定精度が低下する。
また、従来の超音波流量計においては、流体内を伝わる超音波を用いて流体の流量を測定している。このため、管状体の内部に測定対象の流体が完全に満たされていない場合、あるいは測定対象の流体内に気泡や浮遊物などの不均一相が存在する場合には、超音波が管状体内の空気あるいは流体内の気泡などにより反射、そして散乱されて、正確な流量の測定ができなくなる場合がある。
クランプオン型超音波流量計においては、超音波伝搬材と管状体との界面、そして管状体と流体との界面おける超音波の入射角と屈折角により、超音波が伝わる経路、即ち超音波が流体内を伝わる距離が定まる。
従って、超音波の入射角を大きな値に設定する（超音波伝搬材の底面に対する斜面の角度を大きな値に設定する）ことにより、超音波が流体内を伝わる距離を長くすることができる。しかし、超音波の入射角をある程度以上の大きな値に設定すると、超音波が前記の界面において反射する割合が大きくなり、流体に超音波を伝え難くなったり、さらに入射角を大きな値に設定すると、超音波が前記の界面において全反射して、流体に超音波を伝えられなくなる場合がある。
また、超音波伝搬材や管状体を形成する材料の選択により、超音波の屈折角を大きな値に設定することにより、超音波が流体内を伝わる距離を長くすることもできる。しかし、超音波伝搬材を形成する材料として選択できる材料の数は限られており、超音波が流体内を伝わる距離をある程度以上に長くすることは難しい。従って、市販のクランプオン型超音波流量計では、測定可能な管状体の内径は、通常２５ｍｍ程度以上とされている。
内径の小さな管状体は、例えば、食品、医薬品、化学製品、もしくは半導体デバイスなどを製造する際に微量で使用される流体を移動するために用いられている。そして、このような内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量を、高い精度で測定する方法が望まれている。また、内径の小さな管状体は、治療中の患者に対して、薬液や血液などを連続的に投与する際にも用いられている。患者に投与される薬液や血液の流量は、高い精度で測定する必要がある。
従来より、内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量の測定には、例えば、面積流量計が用いられている。面積流量計においては、長さ方向が上下方向となるように配置された管状体の内部に収容されたフロートが、管状体の内部を上方へと移動する流体から受ける力によって上昇する高さから、流体の流量が測定される。面積流量計は、フロートが収容された管状体をその長さ方向が上下方向となるように配置する必要がある、そして既設の管状体の内部を移動する流体の流量を測定する場合には、既設の管状体を取り外して流量計を設置する必要があるなどの問題を有している。
また、内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量の測定には、電磁流量計を用いることも知られている。しかし、電磁流量計を用いた流量の測定方法は、導電性を有しない液体の流量の測定ができない、そして既設の管状体の内部を移動する流体の流量を測定する場合には、既設の管状体を取り外して流量計を設置する必要があるなどの欠点を有している。
これらとは別に、内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量の測定に、リング状の超音波振動子を用いた超音波流量計を用いることが知られている。リング状の超音波振動子を用いた超音波流量計については、例えば、石川博朗等の論文（「液体用超音波微小流量計のセンサ配置と流量特性」，計測自動制御学会論文集，２０００年，第３６巻，第１２号，ｐ．１０７１−１０７８）に記載がある。
この超音波流量計は、一対のリング状の超音波振動子から構成されている。一対のリング状の超音波振動子は、その各々の孔に、測定対象の流体を移動させる管状体を通すことにより管状体の壁体の外側表面に配設される。
リング状の超音波振動子を用いた超音波流量計により、管状体の内部を移動する流体の流量は、下記のようにして測定される。先ず、一方の超音波振動子にて超音波を発生させる。この超音波が流体内を管状体の長さ方向に沿って伝わって、他方の超音波振動子に到達するまでの伝達時間を測定する。次いで前記の他方の超音波振動子にて超音波を発生させる。この超音波が流体内を管状体の長さ方向に沿って伝わって、前記の一方の超音波振動子に到達するまでの伝達時間を測定する。そしてこれらの伝達時間の差を算出する。この伝達時間の差と、予め用意された流量と伝達時間の差との関係を示す較正用のデータとを比較することによって、流体の流量を測定する。
リング状の超音波振動子を用いた超音波流量計においては、超音波が流体内を管状体の長さ方向に沿って伝わる。従って、リング状の超音波振動子を備えた一対の超音波発生検出手段の間隔を広げることで、前記のように超音波の入射角や屈折角を考慮しなくとも、超音波が流体内を伝わる距離を長く設定することができ、このため、リング状の超音波振動子を用いた超音波流量計により、内径が小さな管状体の内部を移動する流体の流量を測定することができるとされている。
しかし、リング状の超音波振動子を用いた超音波流量計は、面積流量計の場合と同様に、既設の管状体の内部を移動する流体の流量を測定する場合には、既設の管状体を取り外して流量計を設置する必要があるという問題を有している。
また、リング状の超音波振動波を用いた超音波流量計は、図１の超音波流量計と同様に流体内を伝わる超音波を用いて流体の流量を測定するため、管状体の内部に測定対象の流体が完全に満たされていない場合、あるいは測定対象の流体内に気泡や浮遊物などの不均一相が存在する場合には、超音波が管状体内の空気あるいは流体内の気泡などにより反射、そして散乱されて、正確な流量の測定ができなくなる場合がある。
本発明の目的は、既設の管状体を取り外すことなくその内部を移動する流体の流量の測定が可能であり、そして内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量の測定に好ましい流量測定方法を提供することにある。
本発明の目的はまた、気泡や浮遊物などの不均一相を含む流体の流量の測定に好ましい流量測定方法を提供することにもある。
［発明の開示］
本発明者は、図１に示すような従来のクランプオン型超音波流量計において、超音波が流体内を伝わる距離を長くするために、超音波発生検出手段の超音波振動子や超音波伝搬材を形成する材料、そして両者を形成する材料の組み合わせについて検討した。その結果、内径の小さな管状体の内部を移動する流体の流量を、高い精度で測定することは困難であることを確認した。
このため、本発明者は、これまでは流量を測定する際にノイズと考えられていた管状体の壁体を伝わる振動波に着目し、これを詳しく解析した。その結果、本発明者は、管状体の壁体を伝わる振動波を用いて、管状体の内部を移動する流体の流量の測定ができることを見出した。
このように管状体の壁体を伝わる振動波は、従来の超音波流量計においては流量を測定する際のノイズと考えられていた。例えば、特開２０００−１８０２２８号公報には、超音波流量計を用いて流量を測定をする際に、管状体の壁体を伝わる振動波を除去するために、管状体の壁体にフランジ状の音響フィルタを付設する技術について記載されている。
本発明は、下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法にある。
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された振動波発生手段と振動波検出手段を有する構造体を用意する工程。
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程。
（３）振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程。
（４）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程。
（５）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行なって作製した、流量と振動波の伝達時間との関係を示す較正用データを用意する工程。
（６）上記（４）の工程で測定した伝達時間と、上記（５）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
以下、このような流体の流量の測定方法を、第一の方法と記載する。第一の方法の好ましい態様は、下記の通りである。
（Ａ）振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、この振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する。
（Ｂ）流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている。
（Ｃ）流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている。
本発明はまた、下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法にもある。
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された振動波発生手段そして第一の振動波検出手段と第二の振動波検出手段を有する構造体を用意する工程。
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程。
（３）振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程。
（４）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波検出手段に到達してから第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程。
（５）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行なって作製した、流量と振動波の伝達時間との関係を示す較正用データを用意する工程。
（６）上記（４）の工程で測定した伝達時間と、上記（５）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
以下、このような流体の流量の測定方法を、第二の方法と記載する。第二の方法の好ましい態様は、下記の通りである。
（Ａ）振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、この振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する。
（Ｂ）流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている。
（Ｃ）流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている。
本発明はまた、下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法にもある。
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された第一の振動波発生検出手段と第二の振動波発生検出手段を有する構造体を用意する工程。
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程。
（３）第一の振動波発生検出手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程。
（４）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第二の振動波発生検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程。
（５）第二の振動波発生検出手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程。
（６）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波発生検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程。
（７）上記（４）の工程で測定した伝達時間と上記（６）の工程で測定した伝達時間との差を算出する工程。
（８）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定、そして上記（５）と（６）に記載の測定を行ない、次いで上記（７）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程。
（９）上記（７）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（８）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
以下、このような流体の流量の測定方法を、第三の方法と記載する。第三の方法の好ましい態様は、下記の通りである。
（Ａ）各々の振動波発生検出手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、この振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する。
（Ｂ）流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている。
（Ｃ）流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている。
本発明はまた、下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法にもある。
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された第一の振動波検出手段と第二の振動波検出手段、そして両振動波検出手段の間に配置された振動波発生手段を有する構造体を用意する工程。
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程。
（３）振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程。
（４）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間と、第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間とを測定する工程。
（５）上記（４）の工程で測定した、振動波が第一の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間と第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間との差を算出する工程。
（６）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行い、次いで上記（５）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程。
（７）上記（５）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（６）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
以下、このような流体の流量の測定方法を、第四の方法と記載する。第四の方法の好ましい態様は、下記の通りである。
（Ａ）振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、この振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する。
（Ｂ）流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている。
（Ｃ）流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている。
本発明はまた、下記の工程を含む流路を移動する流体の流量の測定方法にもある。
（１）壁体によって区画された管もしくは溝状の流路、及びその壁体の外側表面もしくは内側表面に流路に沿って配設された第一の振動波発生手段と第二の振動波発生手段、そして両振動波発生手段の間に配置された第一の振動波検出手段と第二の振動波検出手段を有する構造体を用意する工程。
（２）流路に測定対象の流体を移動させる工程。
（３）第一の振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程。
（４）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第一の振動波検出手段に到達してから第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程。
（５）第二の振動波発生手段にて振動波を発生させ、その振動波を壁体に付与する工程。
（６）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって第二の振動波検出手段に到達してから第一の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間を測定する工程。
（７）上記（４）の工程で測定した伝達時間と上記（６）の工程で測定した伝達時間との差を算出する工程。
（８）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定、そして上記（５）と（６）に記載の測定を行い、次いで上記（７）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程。
（９）上記（７）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（８）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
以下、このような流体の流量の測定方法を、第五の方法と記載する。第五の方法の好ましい態様は、下記の通りである。
（Ａ）振動波発生手段が、振動子と振動方向制御素子とを含み、この振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する。
（Ｂ）流路が、樹脂材料、金属材料もしくはセラミック材料の壁体により形成されている。
（Ｃ）流路が、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体により形成されている。
なお、本発明において、溝状の流路には、河川、特に人口の溝により形成された河川が含まれる。溝状の流路が河川である場合には、流路の壁体の内側表面とは、河川の底もしくは側壁を意味する。
また、移動する流体と共に振動する壁体とは、流路を移動する流体に接して振動する壁体を意味する。
また、本発明を実施するために用いる構造体の均等物とは、流量を測定するための構造体と同一の物性を示す材料を用いて同一の構成とした、別の構造体を意味する。
また、本発明を実施するために流路を移動させる測定対象の流体の均等物とは、構造体の均等物に移動させる測定対象と同じ流体、もしくは測定対象の流体と密度が実質的に等しい流体を意味する。密度が実質的に等しいとは、流体の均等物の密度の値が、測定対象の流体の密度の値の０．３乃至１．７倍の範囲にあることを意味する。流体の均等物の密度の値は、測定対象の流体の密度の値の０．４乃至１．６倍の範囲にあることが好ましい。流体の均等物としては、測定対象の流体と同一の流体を用いることが、最も好ましい。但し、較正用データを作製する場合、あるいは測定対象の流体が引火性や毒性などを有して取り扱いに注意が必要である場合には、流体の均等物としては、水を用いることが好ましい。
本発明の流量測定方法においては、管状体の内部を移動する流体の影響を受けながら管状体の壁体を伝わる振動波を用いて流体の流量を測定している。このような壁体を伝わる振動波が、管状体内部を移動する流体の影響を受ける原因は、次のように推測される。
管状体の壁体を伝わる振動波は、流量測定とは別の分野で利用されている。Ｎ．Ｋａｎａｂｅ等の技術報告（Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，Ｖｏｌ．９３，Ｎｏ．６，Ｐ．３２３５，１９９３−０６）には、超音波振動子により、管状体の壁体をその長さ方向に沿って伝わる振動波を発生させ、この振動波により管状体の内部にある粉体を輸送する技術について記載されている。この振動波は、振動方向が管状体の壁体に垂直で、そして管状体の長さ方向に沿って伝わる主として横波成分からなる振動波である。即ち、管状体の壁体に垂直な方向に壁体が変位して、この変位が管状体の長さ方向に沿って移動している。
本発明においても、振動波が、前記文献に記載されているような、主として横波成分からなる振動波として、管状体の壁体を伝わっていると推測することができる。そして、管状体の内部の流体が移動していると、振動波の付与によって振動する管状体の壁体が、その内部を移動する流体にて発生するコリオリ力を受けるために、壁体を伝わる振動波（壁体の変位の移動）の位相が変化すると推測される。
そして、第一の振動波発生検出手段から第二の振動波発生検出手段に振動波が伝わる場合と、第二の振動波発生検出手段から第一の振動波発生検出手段に振動波が伝わる場合とで、管状体の壁体が流体から受けるコリオリ力の位相（方向）が１８０℃異なるために、振動波が流体の移動方向に沿って壁体を伝わるときには、伝達時間が短くなり、振動波が流体の移動方向とは逆の方向に沿って壁体を伝わるときには、伝達時間が長くなると考えられる。管状体の壁体は、流体の流量に対応した大きさのコリオリ力を受けるため、壁体を伝わる振動波の伝達時間から、管状体の内部を流れる流体の流量が測定できると推測される。
なお、流体が気体である場合にもコリオリ力は発生するので、本発明の流量測定方法により、気体の流量も測定することができる。
［発明の詳細な説明］
先ず、本発明の流体の流量の測定方法のうち、代表的な方法（第三の方法）を、添付の図面を用いて説明する。
図２は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。図２に示すように、第三の方法においては、管状体２１の内部を移動する流体の流量を、第一の振動波発生検出手段２２ａと第二の振動波発生検出手段２２ｂを用いて測定する。管状体２１の内部を移動する流体の流量は、下記の（１）から（９）の工程を実施することにより測定することができる。
（１）流路を区画する管状体２１の壁体２４の外側表面に、流路に沿って第一の振動波発生検出手段２２ａ及び第二の振動波発生検出手段２２ｂが配設された構成の構造体を用意する工程。なお、振動波発生検出手段の詳細については、後に記載する。
（２）管状体２１の内部（管状の流路）に、測定対象の流体を移動させる工程。図２に記入した矢印２３は、流体の移動方向を示している。
（３）第一の振動波発生検出手段２２ａにて振動波を発生させ、その振動波を壁体２４に付与する工程。
（４）上記の振動波が、振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体２４を伝わって第二の振動波発生検出手段２２ｂに到達するまでの伝達時間（Ｔ１）を測定する工程。
（５）第二の振動波発生検出手段２２ａにて振動波を発生させ、その振動波を壁体２４に付与する工程。
（６）上記の振動波が、振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体２４を伝わって第一の振動波発生検出手段２２ａに到達するまでの伝達時間（Ｔ２）を測定する工程。
（７）上記（４）の工程で測定した伝達時間（Ｔ１）と、上記（６）の工程で測定した伝達時間（Ｔ２）との差（Ｔ２−Ｔ１）〔もしくは（Ｔ１−Ｔ２）〕を算出する工程。
前記のように、本発明者は、管状体の壁体を伝わる振動波について、詳細な検討をした。その結果、管状体の壁体を伝わる振動波が、第一の振動波発生検出手段２２ａから第二の振動波発生検出手段２２ｂに到達するまでの伝達時間（Ｔ１）が、移動する流体の影響を受けて、流体が静止している場合の伝達時間（Ｔ０）よりも小さな値を示すことが判明した。また、管状体の壁体を伝わる振動波が、第二の振動波発生検出手段２２ｂから第一の振動波発生検出手段２２ａに到達するまでの伝達時間（Ｔ２）が、移動する流体の影響を受けて、流体が静止している場合の伝達時間（Ｔ０）よりも大きな値を示すことも判明した。流体の流量を増加させると、伝達時間（Ｔ１）は、さらに小さな値を示し、伝達時間（Ｔ２）は、さらに大きな値を示す。このことから、各々の伝搬時間が、流体の流量と相関があることも判明した。従って、伝達時間（Ｔ１）、伝達時間（Ｔ２）、もしくは伝達時間（Ｔ１）及び（Ｔ２）を用いて、流体の流量を測定することができる。
第三の方法のように、伝達時間（Ｔ１）と（Ｔ２）との差を用いて流量を測定すると、移動する流体の影響による振動波の伝達時間の変化の検出が容易となる。
（８）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定、そして上記（５）と（６）に記載の測定を行ない、次いで上記（７）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程。
例えば、工場などにある流量計が備えられていない既設の管状体を取り外さずに、較正データを用意する場合には、既設の管状体と同一の形状で、同一の材料から形成された別の管状体に、第一の振動波発生検出手段と第二の振動波検出手段が配設された較正の構造体の均等物に、上記（２）の工程で用いた流体の均等物を移動させ、そして上記の記載に従って較正用データを用意することができる。この場合、伝達時間と対応する流量は、構造体の均等物の管状体に、例えば、電磁流量計を設置することで測定することができる
なお、本発明の流量測定方法に含まれる（８）の工程は、次の（９）の工程を実施する前であれば、いつ実施してもよい（第三の方法以外についても同様である）。
（９）上記（７）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（８）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
次に、振動波発生検出手段について説明する。本発明においては、管状もしくは溝状の流路を区画する壁体を伝わる振動波を用いて、流体の流量を測定する。従って、振動波発生検出手段としては、壁体に振動波を付与、そして検出することが可能であれば、その構成に特に制限はない。従って、振動波発生検出手段としては、従来の超音波流量計に用いられている公知の超音波発生検出手段、例えば、図１に示す超音波発生検出手段、もしくは前記のリング状の超音波振動子などを用いることができる。
本発明においては、振動波を効率良く壁体に付与するために、各々の振動波発生検出手段が、振動子と振動方向制御素子を含む構成を有していることが好ましい。そして、振動方向制御素子により振動波の振動方向を制御することにより、振動波発生検出手段が、振動子で発生した振動波を主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与することが好ましい。このような振動波を用いることにより、振動波を効率良く壁体に付与することができる。
さらに、本発明においては、振動波を効率良く壁体に付与するために、振動波の周波数を、壁体の固有周波数と一致させることが好ましい。壁体の固有周波数は、例えば、有限要素法を用いた解析用のソフトウェア「ＡＮＳＹＳ」（ＡＮＳＹＳ社製）を用いたシミュレーションにより得ることができる。
なお、本発明においては、振動波発生検出手段により壁体に振動波を付与するが、その周波数は、一般に超音波と呼ばれる２０ｋＨｚ以上の周波数に限定される訳ではない。壁体に付与する振動波としては、周波数が１０ｋＨｚ乃至１ＭＨｚの範囲にある振動波を好ましく用いることができる。
振動子の例としては、電歪振動子および磁歪振動子が挙げられる。電歪振動子の例としては、圧電振動子、および圧電振動子を一対の金属部材でボルト締めした構成のランジュバン型振動子が挙げられる。磁歪振動子の例としては、金属磁歪振動子、およびフェライト振動子が挙げられる。振動子としては、その構成が簡単であることから、電歪振動子を用いることが好ましい。
図３は、図２の構造体の第一の振動波発生検出手段２２ａの構成を示す斜視図である。振動波発生検出手段２２ａは、振動方向制御素子２５ａの二つの側面のそれぞれに、超音波振動子２７ａが付設された構成を有している。各々の超音波振動子２７ａは、エポキシ樹脂系の接着剤を用いて振動方向制御素子２５ａの側面に固定されている。振動波発生検出手段２２ｂの構成は、振動波発生検出手段２２ａと同様である。
各々の振動波発生検出手段と管状体との接触面には、この接触面における振動波の反射を防止するために、グリースやワセリンなどの接触媒質からなる薄い層を付設することが好ましい。
超音波振動子２７ａとしては、板状の圧電セラミックと、その各々の平面に付設された電極（図示は略する）から構成される圧電振動子が用いられている。圧電セラミックの幅は１０ｍｍ、高さは２５ｍｍ、そして厚みは０．５ｍｍである。圧電セラミックは、その厚み方向に分極されている。圧電セラミックは、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛系のセラミック材料から形成される。
振動方向制御素子２５ａとしては、バインダ樹脂２８中に、複数本の高弾性繊維２９が、超音波振動子２７ａの平面と平行に整列配置された構成の繊維強化樹脂材が好ましく用いられる。繊維強化樹脂材の幅は１０ｍｍ、高さは２７ｍｍ、そして厚みは３ｍｍである。振動方向制御素子２５ａのバインダ樹脂２８としてはエポキシ樹脂が、そして高弾性繊維としては炭素繊維が好ましく用いられる。
バインダ樹脂の例としては、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、およびポリカーボネート樹脂が挙げられる。
高弾性繊維の例としては、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、およびポリアミド繊維が挙げられる。
振動波発生検出手段２２ａの各々の超音波振動子に電圧を印加することにより振動波が発生し、この振動波は、振動方向制御素子２５ａの内部を伝わる。振動方向制御素子２５ａのバインダ樹脂２８中に整列配置された複数本の炭素繊維２９は、その長さ方向に沿った振動の発生を抑制する。このため、振動波は、振動方向制御素子２５ａの底面３０ａに向かって伝わる。振動波は、振動方向制御素子２５ａの内部を主に縦波成分からなる振動波として伝わるので、その振動方向は、振動方向制御素子の底面３０ａに垂直な方向となる。従って、振動波発生検出手段２２ａは、超音波振動子２７ａで発生した振動波を、主として壁体に対して垂直な方向に振動する振動波として、壁体に付与する。振動方向制御素子については、特開平７−２８４１９８号公報に記載がある。
図２に示す第一の振動波発生検出手段２２ａにて振動波を発生させ、これを管状体２１の壁体２４に付与すると、振動波は、管状体２１の内部を移動する流体の影響を受けながら壁体２４を伝わり、そして第二の振動波発生検出手段２２ｂに到達する。第二の振動波発生検出手段２２ｂに振動波が到達すると、振動波は、第二の振動波発生検出手段２２ｂの振動方向制御素子２５ｂの内部を伝わり、そして超音波振動子にて検出される。振動波は、振動波発生検出手段２２ｂが備える二個の超音波振動子の片方から出力される電圧を用いて検出してもよいし、両方の超音波振動子から出力される電圧を用いて検出してもよい。
同様に、第二の振動波発生検出手段２２ｂにより管状体２１の壁体２４に振動波を付与することにより、振動波は、管状体２１の内部を移動する流体の影響を受けながら壁体を伝わり、そして第一の振動波発生検出手段２２ａの超音波振動子２７ａにて検出される。
次に、管状体の壁体を伝わる振動波について、実施例とともに説明する。
図２に示すように、管状体２１の壁体２４の外側表面に第一の振動波発生検出手段２２ａ及び第二の振動波発生検出手段２２ｂを配設した。そして、振動波発生検出手段２２ａの超音波振動子に電圧を印加することにより振動波を管状体２１の壁体２４に付与し、そして壁体２４を伝わる振動波が第二の振動波発生検出手段２２ｂに到達することにより第二の振動波発生検出手段の超音波振動子にて発生する電圧を観測した。
図４は、図２の構造体の管状体として、外径が６ｍｍ、そして内径が４ｍｍのアクリル樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を満たした状態（水は静止している状態）において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。なお、図４に示す電圧波形（Ｓ２）が検出される時間は、検出された電圧波形を、Ａ−Ｄ変換器（アナログ−デジタル変換器）を用いてデジタル信号に変換して、これをＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて演算処理することにより測定することが好ましい。
図４の電圧波形（Ｓ１）に示すように、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子には、周波数が５２ｋＨｚ、そして振幅が３０Ｖ（ピークピーク値）である正弦波電圧の４周期を印加した。なお、第一の振動波発生検出手段２２ａと第二の振動波発生検出手段２２ｂとの間隔Ｌは、１００ｍｍに設定した。
図４に示すように、振動波が第一の振動波発生検出手段２２ａから第二の振動波発生検出手段２２ｂまで伝わるのに要する伝達時間（Ｔ０）は、１２２μ秒であった。
第一の振動波発生検出手段２２ａと第二の振動波発生検出手段２２ｂとの間隔は１００ｍｍであるので、壁体を伝わる振動波の速度は、約８２０ｍ／秒であることがわかる。
一般に、水を伝わる振動波の速度は、約１４５０ｍ／秒であることが知られている。従って、第二の振動波発生検出手段にて検出された振動波は、管状体の壁体を伝わる振動波であることがわかる。一般に、アクリル樹脂を伝わる縦波成分のみからなる振動波の速度は約２７３０ｍ／秒であることが知られている。従って、壁体を伝わる振動波は、低速で伝わる横波を主成分とする振動波であることがわかる。
次に、このアクリル樹脂製管状体の内部に流体を移動させて、振動波が第一の振動波発生検出手段２２ａから第二の振動波発生検出手段２２ｂまで伝わるのに要する伝達時間（Ｔ１）を測定した。図２に記入した矢印２３は、流体が移動する方向を示している。測定の結果、振動波が管状体の壁体内部を伝わるのに要する伝達時間（Ｔ１）は、管状体内部の流体の流れの影響を受けて、流体が静止状態にある場合に要する伝達時間（図４のＴ０）よりも小さな値を示した。なお、第二の振動波発生検出手段２２ｂにて検出された電圧波形は、図４の電圧波形Ｓ２との時間差が極僅か（数十ナノ秒程度）であるため、図示は略する。
さらに、振動波が第二の振動波発生検出手段２２ｂから第一の振動波発生検出手段２２ａまで伝わるのに要する時間（Ｔ２）を測定した。その結果、振動波が管状体の壁体内部を伝わるのに要する伝達時間（Ｔ２）は、管状体内部の流体の流れの影響を受けて、流体が静止状態にある場合に要する伝達時間（図４のＴ０）よりも大きな値を示した。
このようにして測定された伝達時間（Ｔ１）と、伝達時間（Ｔ２）との差を算出し、この伝達時間の差（Ｔ２−Ｔ１）と、較正用データとを比較することによって、流体の流量を決定した。
較正用のデータは、アクリル樹脂製の管状体の内部に、流体を既知の流量で移動させ、前記と同様に伝搬時間を測定し、そして伝搬時間の差を算出し、これと前記の既知の流量とを対応付けることにより予め作製した。なお、流体の流量は、電磁流量計で測定された流量値に基づいて設定した。
図５は、図４の場合と同じアクリル樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図５に示すように、本発明に従って測定された水の流量は、電磁流量計で測定された流量とほぼ一致することがわかる。
図６は、図２の構造体の管状体として、外径が２ｍｍ、そして内径が１ｍｍのステンレススチール製の管状体を用い、そして管状体に水を満たした状態（水は静止している状態）において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図６の電圧波形（Ｓ１）に示すように、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子には、周波数が５６ｋＨｚ、そして振幅が３０Ｖ（ピークピーク値）である正弦波電圧の４周期を印加した。なお、第一の振動波発生検出手段２２ａと第二の振動波発生検出手段２２ｂとの間隔Ｌは、３００ｍｍに設定した。
図６に示すように、振動波が第一の振動波発生検出手段から第二の振動波発生検出手段まで伝わるのに要する時間（Ｔ０）は、１５４μ秒であった。
第一の振動波発生検出手段と第二の振動波発生検出手段との間隔は３００ｍｍであるため、壁体を伝わる振動波の速度は、約１９４８ｍ／秒であることがわかる。
一般に、水を伝わる振動波の速度は、約１４５０ｍ／秒であることが知られている。従って、第二の振動波発生検出手段にて検出された振動波は、管状体の壁体を伝わる振動波であることがわかる。一般に、ステンレススチールを伝わる縦波成分のみからなる振動波の速度は約５７９０ｍ／秒であることが知られている。従って、壁体を伝わる振動波は、低速で伝わる横波を主成分とする振動波であることがわかる。
図７は、図６の場合と同じステンレススチール製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図７に示すように、本発明に従って測定された水の流量は、電磁流量計で測定された流量とほぼ一致することがわかる。
図８は、図２の構造体の管状体として、外径が４ｍｍ、そして内径が２ｍｍのフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体に水を満たした状態（水は静止している状態）において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図８の電圧波形（Ｓ１）に示すように、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子には、周波数が２６８ｋＨｚ、そして振幅が３０Ｖ（ピークピーク値）である正弦波電圧の４周期を印加した。なお、第一の振動波発生検出手段２２ａと第二の振動波発生検出手段２２ｂとの間隔Ｌは、５０ｍｍに設定した。
図８に示すように、振動波が第一の振動波発生検出手段２２ａから第二の振動波発生検出手段２２ｂまで伝わるのに要する時間（Ｔ０）は、６６．４μ秒であった。
第一の振動波発生検出手段２２ａと第二の振動波発生検出手段２２ｂとの間隔は５０ｍｍであるため、壁体を伝わる振動波の速度は、約７５３ｍ／秒であることがわかる。
一般に、水を伝わる振動波の速度は、約１４５０ｍ／秒であることが知られている。従って、第二の振動波発生検出手段にて検出された振動波は、管状体の壁体を伝わる振動波であることがわかる。一般に、フッ素樹脂を伝わる縦波成分のみからなる振動波の速度は約１２５０ｍ／秒であることが知られている。従って、壁体を伝わる振動波は、低速で伝わる横波を主成分とする振動波であることがわかる。
図９は、図８の場合と同じフッ素樹脂製の管状体を用い、管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図９に示すように、本発明に従って測定された水の流量は、電磁流量計で測定された流量とほぼ一致することがわかる。
すなわち、本発明者は、これまで超音波流量計により流量を測定する際にノイズと考えられていた、管状体の壁体を伝わる振動波を用いて、管状体の内部を移動する流体の流量を測定することに成功した。
本発明においては、流体の流量の測定に、管状体の壁体内部を伝わる振動波を用いるため、一対の振動波発生検出手段の間隔を、管状体の内径とは無関係に大きな値に設定することができる。従って、本発明の流量測定方法においては、管状体の内径が小さい場合であっても、その内部を移動する流体の流量を高い精度で測定することができる。そして、本発明においては、流量を測定するために、既設の管状体を取り外す必要はない。
また、従来の超音波流量計においては、流体内を伝わる超音波を用いて流体の流量を測定している。このため、管状体の内部に測定対象の流体が完全に満たされていない場合、あるいは測定対象の流体内に気泡や浮遊物が存在する場合には、超音波が管状体内の空気あるいは流体内の気泡などにより反射、そして散乱されて、流量の測定ができなくなる場合がある。本発明の流量測定方法は、壁体を伝わる振動波を用いて流体の流量を測定するために、管状体の内部に測定対象の流体が完全に満たされていない場合、あるいは測定対象の流体内に気泡や浮遊物などの不均一層が存在する場合でも流体の流量の高精度の測定が可能である利点を有している。
なお、管状体の内部に測定対象の流体が完全に満たされていない場合には、流体と接している壁体部分の外側表面に、第一の振動波発生検出手段と第二の振動波発生検出手段を配設する。この場合、第一の振動波発生検出手段と第二の振動波発生検出手段とを、管状体の下側表面に配設することがより好ましい。
本発明の流量測定方法は、特に、内径が０．１乃至１０ｍｍの範囲にある管状体の内部を移動する流体の流量測定に適している。本発明においては、壁体に振動波が効率良く伝わるように、壁体を、樹脂材料、金属材料、もしくはセラミック材料から形成することが好ましい。
図１０は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第３の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す断面図であり、図１１は、図１０の構造体の振動波発生検出手段１０２ａの構成を示す図である。
本発明の流量の測定方法においては、図１１に示すように、平板状の振動方向制御素子１０５ａと平板状の超音波振動子１０７ａが積層された構成の振動波発生検出手段１０２ａを用いることもできる。図１１の振動波発生検出手段１０２ａは、図３の振動波発生検出手段より構成が簡単で、そして振動波発生検出手段に用いる超音波振動子の数が一個でよいために、振動波発生検出手段の作製が容易である。振動波発生検出手段１０２ｂの構成は、振動波発生検出手段１０２ａと同様である。
図１１の超音波振動子１０７ａとしては、圧電振動子が用いられている。圧電振動子は、平板状のジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミックと、その平面のそれぞれに付設された電極（図示は略する）から構成されている。圧電セラミックの直径は１０ｍｍ、そして厚みは１．０ｍｍである。圧電セラミックは、その厚み方向に分極されている。
振動方向制御素子１０５ａとしては、エポキシ樹脂１０８中に、複数本の炭素繊維１０９が、超音波振動子１０７ａの平面と並行に整列配置された構成の繊維強化樹脂材が用いられている。繊維強化樹脂材の直径は１０ｍｍ、そして厚みは２．５ｍｍである。なお、図１１に示すように、炭素繊維１０９は、超音波振動子１０７ａの平面と平行に整列配置していれば、繊維同士は互いに交叉していてもよい。
図１２は、図１０の構造体の管状体として、外径が６ｍｍ、そして内径が４ｍｍのアクリル樹脂製の管状体を用い、そして管状体に水を満たした状態（水は静止している状態）において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図１２の電圧波形（Ｓ１）に示すように、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子には、周波数が２４８ｋＨｚ、そして振幅が３０Ｖ（ピークピーク値）である正弦波電圧の４周期を印加した。なお、第一の振動波発生検出手段１０２ａと第二の振動波発生検出手段１０２ｂとの間隔Ｌは、１００ｍｍに設定した。
図１２に示すように、振動波が第一の振動波発生検出手段１０２ａから第二の振動波発生検出手段１０２ｂまで伝わるのに要する時間（Ｔ０）は、７３．６μ秒であった。
第一の振動波発生検出手段１０２ａと第二の振動波発生検出手段１０２ｂとの間隔Ｌは１００ｍｍであるため、壁体を伝わる振動波の速度は、約１３５９ｍ／秒であることがわかる。
前記のように、水を伝わる振動波の速度は、約１４５０ｍ／秒であることが知られている。従って、第二の振動波発生検出手段にて検出された振動波は、管状体の壁体を伝わる振動波であることがわかる。一般に、アクリル樹脂を伝わる縦波成分のみからなる振動波の速度は約２７３０ｍ／秒であることが知られている。従って、壁体を伝わる振動波は、低速で伝わる横波を主成分とする振動波であることがわかる。
そして、図１１の振動波発生検出手段を用いた場合にも、本発明に従って測定された水の流量が、電磁流量計で測定された流量とほぼ一致することを、前記と同様にして確認した。
図１３は、本発明に従う流体の流量測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す平面図であり、図１４は、図１３に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した構造体の断面図である。図１３と図１４に示す構造体の構成は、管状体の材質と寸法が異なること以外は、図１０に示す構造体と同様である。管状体１３１としては、外径が１２ｍｍ、そして内径が１０ｍｍのフッ素樹脂性の管状体が用いられている。また、各々の振動波発生検出手段は、その音響振動制御素子の高弾性繊維の長さ方向が、図１３に示す矢印１３２ａと１３２ｂが示す方向と一致するようにして、管状体の壁体の外側表面に配設されている。
そして前記と同様の測定方法（第三の方法）により、管状体の内部を移動する流体の流量を測定した。なお、測定の際に第一の振動波発生検出手段と第二の振動波発生検出手段の超音波振動子には、周波数が２４４ｋＨｚ、そして振幅が３０Ｖ（ピークピーク値）である正弦波電圧の４周期を印加した。なお、第一の振動波発生検出手段１３２ａと第二の振動波発生検出手段１３２ｂとの間隔Ｌは、３５ｍｍに設定した。
図１５は、図１３の場合と同じフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図１５に示すように、本発明に従って測定された水の流量は、電磁流量計で測定された流量とほぼ一致することがわかる。
前記のリング状の超音波振動子を用いた超音波流量計に関する石川博朗等の論文には、リング状の超音波振動子にて発生させた超音波の波長が、管状体の内径に較べて大きい場合に、超音波が、管状体の長さ方向に沿って流体内を伝わることができると記載されている。
図１５の流量の測定において、第一の振動波発生検出手段１３２ａにて発生させた振動波の波長は、水の超音波伝搬速度を１４５０ｍ／秒として計算すると、５．９４ｍｍとなる。従って、図１５の流量の測定においては、第一の振動波発生検出手段１３２ａにて発生させた振動波の波長は、管状体の内径よりも小さい値である。このことからも、第二の振動波発生検出手段１３２ｂにて検出された振動波は、管状体の壁体を伝わる振動波であることがわかる。
図１６は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す平面図であり、図１７は、図１６に記入した切断線ＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した構造体の断面図である。
図１６と図１７に示す構造体は、管状体１６１の壁体１６４の外側表面に、第一の振動波発生検出手段１６２ａと第二の振動波発生検出手段１６２ｂが配設された構成を有している。第一の振動波発生検出手段１６２ａは、平板状の超音波振動子１６７ａと平板状の振動方向制御素子が積層された構成を有している。
超音波振動子１６７ａとしては、圧電振動子が用いられている。圧電振動子の圧電セラミックは、一辺が５．７ｍｍの正方形の平面を有し、その厚さは１．０ｍｍである。振動方向制御素子１６５ａは、一辺が５．７ｍｍの正方形の平面を有し、その厚さは２．０ｍｍである。第二の振動波発生検出手段１６２ｂの構成は、第一の振動波発生検出手段１６２ａと同様である。
図１８は、図１６に示す第一の振動波発生検出手段１６２ａを、管状体１６１の軸方向からみた場合の側面図である。図１８に示すように、振動波発生検出手段１６２ａの底面には、管状体１６１壁体の外側表面に安定して振動波発生検出手段を配設するための凹状の溝１８７が形成されている。
図１９は、図１６の構造体の管状体として、外径が３．１７ｍｍ、そして内径が１．５９ｍｍのフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を満たした状態（水は静止している状態）において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子にパルス状の電圧を印加した後、第二の振動波発生検出手段の超音波振動子にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加したパルス電圧の振幅は３０Ｖであり、そして幅は７６０ｎ秒である。図１９の電圧波形（Ｓ２）に示すように、このように内径が小さな管状体においても、振動波を振幅の大きな（ピークピーク値で６Ｖ）電圧波形として検出することができる。
図２０は、図１９の場合と同じフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図２０に示すように、内径が小さな管状体についても、本発明に従って測定された流量は、電磁流量計で測定された流量とほぼ一致することがわかる。
図２１は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第一の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。図２１に示すように、本発明においては、管状体１６１の内部を移動する流体の流量を、振動波発生手段２１２ａと振動波検出手段２１２ｂを用いて測定する。管状体１６１の内部を移動する流体の流量は、下記の（１）から（６）の工程を実施することにより測定することができる。
（１）流路を区画する管状体１６１の壁体１６４の外側表面に、流路に沿って振動波発生手段２１２ａと振動波検出手段２１２ｂが配設された構成の構造体を用意する工程。
（２）管状体１６１の内部（管状の流路）に、測定対象の流体を移動させる工程。
（３）振動波発生手段２１２ａにて振動波を発生させ、その振動波を管状体１６１の壁体１６４に付与する工程。
（４）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体を伝わって振動波検出手段２１２ｂに到達するまでの伝達時間（Ｔ１）を測定する工程。
伝達時間（Ｔ１）の値は、流体の移動方向が図２１に記入した矢印２３の示す方向である場合には流体が静止している場合の伝達時間よりも短く、そして流体の移動方向が矢印２３の示す方向とは逆の方向である場合には、流体が静止している場合の伝達時間よりも短くなる。従って、伝搬時間（Ｔ１）を、較正用のデータと比較することにより、管状体の内部を流れる流体の流量を測定することができる。
この（４）の工程において、伝達時間（Ｔ１）から、予め測定された、流体が静止している場合の伝達時間（Ｔ０）を減算することも好ましい（第一の方法以外についても同様である）。この場合には、次の（５）の較正用データを用意する工程においても、同様に、伝達時間（Ｔ１）から、予め測定された、流体が静止している場合の伝達時間（Ｔ０）を減算する。
また、図２１に示すように、管状体１６４に温度計２１０を設置して、流体の流量を測定する際の壁体の温度を測定して、伝達時間の較正をすることがより好ましい。
（５）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行なって作製した、流量と振動波の伝達時間との関係を示す較正用データを用意する工程。
（６）上記（４）の工程で測定した伝達時間（Ｔ１）と、上記（５）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
図２１の構造体の振動波発生手段２１２ａと振動波検出手段２１２ｂのそれぞれの構成は、図１６の構造体に用いた振動波発生検出手段と同様である。ただし、第一の方法では、振動波発生手段２１２ａは、振動波を検出する必要がないので、振動波発生手段２１２ａには、電源などの振動波の発生に必要な電気回路のみが付設されていればよい。即ち、振動波発生検出手段２１２ａには、振動波の検出に必要な電気回路を付設する必要はない。なお振動波の発生や検出に必要な電気回路については、従来の超音波流量計と同様であるので、記載を省略する。
また、図１６の振動波発生検出手段のように、振動波の発生と検出を一つの振動波発生検出手段により行なうと、検出された電圧波形に振動波を発生するための電圧波形が重なり、検出される電圧波形のＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が低下する場合がある。第一の方法は、振動波の発生と検出を別々に行なうため、検出された電圧信号のＳＮ比が高いという利点を有している。
図２２は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第二の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。図２２に示すように、本発明においては、管状体１６１の内部を移動する流体の流量を、振動波発生手段２２２ａ、第一の振動波検出手段２２２ｂ、そして第二の振動波検出手段２２２ｃを用いて測定する。管状体１６１の内部を移動する流体の流量は、下記の（１）から（６）の工程を実施することにより測定することができる。
（１）流路を区画する管状体１６１の壁体１６４の外側表面に、流路に沿って振動波発生手段２２２ａ、第一の振動波検出手段２２２ｂ、そして第二の振動波検出手段２２２ｃが配設された構成の構造体を用意する工程。
（２）管状体１６１の内部（管状の流路）に、測定対象の流体を移動させる工程。
（３）振動波発生手段２２２ａにて振動波を発生させ、その振動波を壁体１６４に付与する工程。
（４）上記振動波が、振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体１６４を伝わって第一の振動波検出手段２２２ｂに到達してから第二の振動波検出手段２２２ｃに到達するまでの伝達時間（Ｔ１）を測定する工程。なお、伝達時間（Ｔ１）は、振動波発生装置２２２ａにて発生させた振動波が、第二の振動波検出手段２２２ｃに伝わるまでに要する時間と、この振動波が、第一の振動波検出手段２２２ｂに伝わるまでに要する時間との差を算出することにより測定される。
（５）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行なって作製した、流量と振動波の伝達時間との関係を示す較正用データを用意する工程。
（６）上記（４）の工程で測定した伝達時間と、上記（５）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
第二の方法は、前記の第一の方法と同様に、検出される電圧波形のＳＮ比が高いという利点を有している。
図２３は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第四の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。図２３に示すように、第四の方法においては、管状体１６１の内部を移動する流体の流量を、振動波発生手段２３２ｂ、第一の振動波検出手段２３２ａ、そして第二の振動波検出手段２３２ｃを用いて測定する。管状体１６１の内部を移動する流体の流量は、下記の（１）から（７）の工程を実施することにより測定することができる。
（１）流路を区画する管状体１６１の壁体１６４の外側表面に、流路に沿って第一の振動波検出手段２３２ａと第二の振動波検出手段２３２ｃを配設し、そして両振動波検出手段の間に振動波発生手段２３２ｂが配置された構成の構造体を用意する工程。
（２）管状体１６１の内部（管状の流路）に、測定対象の流体を移動させる工程。
（３）振動波発生手段２３２ｂにて振動波を発生させ、その振動波を壁体１６４に付与する工程。
（４）上記振動波が、この振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体１６４を伝わって第一の振動波検出手段２３２ａに到達するまでの伝達時間（Ｔ１）と、第二の振動波検出手段２３２ｃに到達するまでの伝達時間（Ｔ２）とを測定する工程。
（５）上記（４）の工程で測定した、振動波が第一の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間（Ｔ１）と第二の振動波検出手段に到達するまでの伝達時間（Ｔ２）との差（Ｔ１−Ｔ２）〔もしくは（Ｔ２−Ｔ１）〕を算出する工程。
（６）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定を行い、次いで上記（５）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程。
（７）上記（５）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（６）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
図２４は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第五の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。図２４に示すように、第五の方法においては、管状体１６１の内部を移動する流体の流量を、第一の振動波発生手段２４２ａ、第一の振動波検出手段２４２ｂ、第二の振動波検出手段２４２ｃ、そして第二の振動波発生手段２４２ｄを用いて測定する。管状体１６１の内部を移動する流体の流量は、下記の（１）から（９）の工程を実施することにより測定することができる。
（１）流路を区画する管状体の壁体の壁体の外側表面に、流路に沿って第一の振動波発生手段２４２ａと第二の振動波発生手段２４２ｄを配設し、そして両振動波発生手段の間に第一の振動波検出手段２４２ｂと第二の振動波検出手段２４２ｃが配置された構造体を用意する工程。
（２）管状体の内部（管状の流路）に、測定対象の流体を移動させる工程。
（３）第一の振動波発生手段２４２ａにて振動波を発生させ、その振動波を壁体１６４に付与する工程。
（４）上記振動波が、振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体１６４を伝わって第一の振動波検出手段２４２ｂに到達してから第二の振動波検出手段２４２ｃに到達するまでの伝達時間（Ｔ１）を測定する工程。
（５）第二の振動波発生手段２４２ｄにて振動波を発生させ、その振動波を壁体１６４に付与する工程。
（６）上記振動波が、振動波の付与によって、移動する流体と共に振動する壁体１６４を伝わって第二の振動波検出手段２４２ｃに到達してから第一の振動波検出手段２４２ｂに到達するまでの伝達時間（Ｔ２）を測定する工程。
（７）上記（４）の工程で測定した伝達時間（Ｔ１）と上記（６）の工程で測定した伝達時間（Ｔ２）との差（Ｔ２−Ｔ１）〔もしくは（Ｔ１−Ｔ２）〕を算出する工程。
（８）上記（１）の工程で用いた構造体もしくはこの構造体の均等物の流路に、上記（２）の工程で用いた流体もしくはこの流体の均等物を既知の流量で移動させて、上記（３）と（４）に記載の測定、そして上記（５）と（６）に記載の測定を行い、次いで上記（７）に記載の伝達時間の差を算出して作製した、流量と振動波の伝達時間の差との関係を示す較正用データを用意する工程。
（９）上記（７）の工程で算出した伝達時間の差と、上記（８）の工程で用意した較正用データとを比較することによって、上記（２）の工程で移動した流体の流量を決定する工程。
図２５は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す一部切り欠き斜視図である。流量の測定方法は、第三の方法と同様である。
図２５の構造体としては、河川（流路）の底（壁体の内側表面）２５０に、流路に沿って第一の振動波発生検出手段２５２ａと第二の振動波発生検出手段２５２ｂが配設された構造体が用いられている。各々の振動波発生検出手段は、水密容器２５１の壁体の２５４の内側表面に固定されている。各々の振動波発生検出手段が壁体２５４に固定された後に、水不透過性の樹脂などで覆われていれば、水密容器の代わりに板状の壁体を用いることもできる。
図２５に示すように、本発明の流量測定方法によって、河川の流量を測定することもできる。較正する際に、振動波の伝達時間の差と対応する、河川を流れる水の流量は、公知の流量計（例えば、開水路流量計など）によって測定することができる。
なお、本発明において、壁体の内側表面に、流路に沿って第一の振動波発生検出手段と第二の振動波発生検出手段を配設する場合には、振動波発生検出手段にて振動波を付与する壁体とは、振動波発生検出手段が固定される壁体を、即ち、図２５の構造体の場合には、水密容器の壁体２５４を意味する。
［産業上の利用可能性］
本発明の流量測定方法においては、管状体の内部を移動する流体の影響を受けながら管状体の壁体を伝わる振動波を用いて流量を測定している。このため、流体の流量と相関のある振動波を精度良く測定するための振動波が壁体を伝わる距離を、管状体の内径とは無関係に長く設定することができる。従って、本発明の測定方法により、内径が小さな管状体の内部を移動する流体の流量を高い精度で測定することができる。そして本発明の流量測定方法を実施するために、既設の管状体を取り外す必要はない。さらに、本発明の流量測定方法は、流量の測定に壁体を伝わる振動波を用いるので、管状体の内部に流体が完全に満たされていない場合、あるいは流体内に気泡や浮遊物などの不均一相が存在する場合でも流体の流量の高精度の測定ができるという利点を有している。また、本発明の流量測定方法は、流量の測定に壁体を伝わる振動波を用いるので、壁体が非直線状、例えば、壁体が湾曲した管状体である場合であっても流量の測定ができるという利点を有している。なお、本発明においては、流体が気体である場合にも流量の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の流体の流量測定方法を説明する断面図である。
図２は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。
図３は、図２の構造体の振動波発生検出手段２２ａの構成を示す斜視図である。
図４は、図２の構造体の管状体としてアクリル樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を満たした状態において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段の超音波振動子にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図５は、図４の場合と同じアクリル樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図６は、図２の構造体の管状体としてステンレススチール製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を満たした状態において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段の超音波振動子にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図７は、図６の場合と同じステンレススチール製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図８は、図２の構造体の管状体としてフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を満たした状態において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段の超音波振動子にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図９は、図８の場合と同じフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図１０は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す断面図である。
図１１は、図１０の構造体の振動波発生検出手段１０２ａの構成を示す図である。
図１２は、図１０の構造体の管状体としてアクリル樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を満たした状態において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子に印加した電圧の波形（Ｓ１）、および第二の振動波発生検出手段の超音波振動子にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図１３は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す平面図である。
図１４は、図１３に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した構造体の断面図である。
図１５は、図１３の構造体の管状体としてフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図１６は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す平面図である。
図１７は、図１６に記入した切断線ＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した構造体の断面図である。
図１８は、図１６に示す振動波発生検出手段１６２ａを、管状体の軸方向からみた側面図である。
図１９は、図１６の構造体の管状体としてフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を満たした状態において、第一の振動波発生検出手段の超音波振動子にパルス状の電圧を印加した後、第二の振動波発生検出手段の超音波振動子にて検出された、管状体の壁体を伝わる振動波と対応する電圧波形（Ｓ２）を示す図である。
図２０は、図１９の場合と同じフッ素樹脂製の管状体を用い、そして管状体の内部に水を移動させた状態において、電磁流量計で測定された水の流量と、本発明に従って測定された水の流量との関係を示すグラフである。
図２１は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第一の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。
図２２は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第二の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。
図２３は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第四の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。
図２４は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第五の方法）を実施するための構造体の一例の構成を示す断面図である。
図２５は、本発明に従う流体の流量の測定方法（第三の方法）を実施するための構造体の別の一例の構成を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１】
2003042638.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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