(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の流体が流れる測定管と、この測定管の上流側の周面に配置された第１の超音波送受信器と、前記測定管の下流側の周面に配置された第２の超音波送受信器と、前記第１の超音波送受信器と前記第２の超音波送受信器との間の超音波の伝播時間の差に基づいて前記流体の流速を測定する測定部とを備えた超音波流体測定装置において、
前記測定管の前記第１の超音波送受信器よりも上流側の管路に前記第１の超音波送受信器と前記第２の超音波送受信器との間の超音波の伝播を妨げないように設けられ、その部材の前記測定管の管軸と直交する断面に投影した形状の一部が、前記超音波の伝播経路の前記測定管の管軸と直交する断面に投影した軌跡の一部に重なるように配置された流速分布調整部材を備え、
前記超音波の伝播経路は、
その伝播経路の前記測定管の管軸と直交する断面に投影した軌跡が三角形とされ、
前記流速分布調整部材は、
前記測定管の管軸と直交する断面の形状が、前記測定管の中央部と周縁部とを分割する内側環状面と、前記測定管の周縁部を取り囲む外側環状面と、前記内側環状面と前記外側環状面とで囲まれた空間を複数の空間に分割する連結面とを有する形状とされ、
前記内側環状面、前記外側環状面および前記連結面は、
前記測定管の管軸の方向に平行に延びた形状とされている
ことを特徴とする超音波流体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波を用いて流体の流量などを測定する超音波流体測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の超音波流体測定装置として、超音波を用いて流体の流量を測定する超音波流量計が用いられている。この超音波流量計では、図１８にその模式図を示すように、測定対象の流体が流れる測定管１の上流側の外周面に第１の超音波送受信器２を配置し、下流側の外周面に第２の超音波送受信器３を配置し、超音波送受信器２と超音波送受信器３との間の超音波の伝播時間の差に基づいて流体の流速Ｖを測定し、この測定した流速Ｖと測定管１の断面積ＳとからＱ＝Ｖ×Ｓとして流体の流量を求める。
【０００３】
この流量Ｑを求める際の演算式を下記（１）〜（４）式として示す。
ｔ１＝Ｌ／（ｃ＋Ｖ・ｃｏｓθ）  ・・・・（１）
ｔ２＝Ｌ／（ｃ−Ｖ・ｃｏｓθ）  ・・・・（２）
Ｖ＝ｃ2・（ｔ２−ｔ１）／（２・Ｌ・ｃｏｓθ）  ・・・・(３)
Ｑ＝Ｓ・Ｖ  ・・・・(４)
【０００４】
但し、上記(１)〜（４）式において、ｔ１は超音波送受信器２から送信された超音波が超音波送受信器３で受信されるのに要した時間、ｔ２は超音波送受信器３から送信された超音波が超音波送受信器２で受信されるのに要した時間、ｃは超音波の流体中における伝播速度、Ｌは超音波送受信器２と超音波送受信器３との相互間の距離（超音波伝播経路（パス）の距離）、θは測定管１の管軸Ｏに対する超音波伝播経路の傾きである。
【０００５】
この超音波流量計においては、超音波伝播経路上の平均流速Ｖ’を流速Ｖとして測定しているため、Ｖ’×Ｓにより計算される計測流量Ｑ’は、真の流量Ｑと若干異なる。この超音波で計測した平均流速Ｖ’と管断面の平均流速（真の流速）Ｖとの比Ｖ’／Ｖ＝Ｑ’／Ｑ＝ｋが実流校正等で予め分かっていれば、この比を流量補正係数ｋとすることにより、超音波で計測された超音波伝播経路上の平均流速Ｖ’と流量補正係数ｋとを用いて、真の流量Ｑを求めることができる。
【０００６】
しかしながら、この流量補正係数ｋには次のような特徴がある。
測定管１内の流体の流速分布は流量に依存して変化する。すなわち、流量が少ない場合には層流となり、流量が多い場合には乱流となる。このため、超音波伝播経路上の管内の流速分布は、流量の少ない層流域においては放物状の凸型となり（図１９（ａ）参照）、流量の多い乱流域においては比較的平坦な形となる（図１９（ｂ）参照）。
【０００７】
したがって、超音波伝播経路で計測した平均流速Ｖ’と真の流速Ｖとの比である流量補正係数ｋは、層流と乱流とで同じ値とはならない。すなわち、層流域において、超音波伝播経路で計測した平均流速Ｖ’をＶ１’、真の流速をＶ１とした場合、その流量補正係数ｋ１はｋ１＝Ｖ１’／Ｖ１となる。乱流域において、超音波伝播経路で計測した平均流速Ｖ’をＶ２’、真の流速をＶ２とした場合、その流量補正係数ｋ２はｋ２＝Ｖ２’／Ｖ２となる。この場合、層流域でのＶ１とＶ１’との差を偏差ΔＶ１、乱流域でのＶ２とＶ２’との差を偏差ΔＶ２とすると、層流域での偏差ΔＶ１と乱流域での偏差ΔＶ２との差が大きいために、層流域での流量補正係数ｋ１と乱流域での流量補正係数ｋ２とは等しくならない（ｋ１≠ｋ２）。
【０００８】
図２０に流量補正係数ｋの変化特性を示す。このように、流量補正係数ｋは、層流側で急激に変化する流量依存性をもつ。このような変化特性を示す流量補正係数ｋを用いた場合、流量補正係数ｋの変化量が急激に変化するところでは、流速計測の誤差がわずかであってもそれに適用される流量補正係数ｋの誤差が大きく、結果として求める流量の誤差が大きくなってしまう。
【０００９】
そこで、広い流量範囲にわたって高精度の流量計測を行うために、流量補正係数ｋの変化量をできるだけ小さくすることが望まれる。すなわち、図２１に示すように、層流側で急激に変化する流量依存性を持つ変化特性Ｉを、フラットな変化特性II（理想的には一定値）に近づけるようにすることが望まれる。
【００１０】
このために、例えば特許文献１では、図２２に示すように、測定管１内に組み込み部材４を設けるようにしている。この組み込み部材４は、星形に形成されており、その中央部を阻止面４ａとし、この阻止面４ａより四方に伸びるアーム４ｂ〜４ｅを有している。このような組み込み部材４を設けると、図２３に示すように、測定管１を流れる流体が組み込み部材４を通過する際、中央部の流体の流速が阻止面４ａによって減少し、周縁部の流体の流速が増加する。これにより、流速分布を層流域でも乱流域でも管中心部での目立った最大値を有しない平均化された流速分布となるようにすることができる。つまり、層流が乱流化されるものとなり、乱流域での真の流速Ｖ２と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ２’との偏差ΔＶ２と、層流域での真の流速Ｖ１と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ１’との偏差ΔＶ１との差が小さくなり、流量補正係数ｋの変化特性がフラットな変化特性IIに近づけられるものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平３−１１６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献１に示された技術では、組み込み部材を一対の超音波送受信器の間に設けているため、送受信器間で伝播する超音波を部分的に遮り、伝播する超音波の受信信号が減衰する。この受信信号の減衰により信号のＳＮ比が低下し、ひいては計測精度の低下を招いてしまうという問題がある。また、ＳＮ比向上のためにセンサへの印加電圧を上げようとすると、機器の消費電力の増大を招くという問題がある。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＳＮ比の低下や消費電力を増加させることなく、広い流量範囲にわたって高精度の流量計測を可能とする超音波流体測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために本発明は、測定対象の流体が流れる測定管と、この測定管の上流側の周面に配置された第１の超音波送受信器と、測定管の下流側の周面に配置された第２の超音波送受信器と、第１の超音波送受信器と第２の超音波送受信器との間の超音波の伝播時間の差に基づいて流体の流速を測定する測定部とを備えた超音波流体測定装置において、測定管の前記第１の超音波送受信器よりも上流側の管路に第１の超音波送受信器と第２の超音波送受信器との間の超音波の伝播を妨げないように設けられ、その部材の測定管の管軸と直交する断面に投影した形状の一部が、超音波の伝播経路の測定管の管軸と直交する断面に投影した軌跡の一部に重なるように配置された流速分布調整部材を備え、超音波の伝播経路は、その伝播経路の測定管の管軸と直交する断面に投影した軌跡が三角形とされ、流速分布調整部材は、測定管の管軸と直交する断面の形状が、測定管の中央部と周縁部とを分割する内側環状面と、測定管の周縁部を取り囲む外側環状面と、内側環状面と外側環状面とで囲まれた空間を複数の空間に分割する連結面とを有する形状とされ、内側環状面、外側環状面および連結面は、測定管の管軸の方向に平行に延びた形状とされていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、超音波伝播経路上において、流速分布調整部材の部材形状がある部分の後の流体の流速を減少させることができ、部材形状が無い部分の後の流体の流速を増加させることができるため、流体の流量は同じでも超音波伝播経路上の流速分布を変えることにより超音波流量計が計測する流速Ｖ’を変えることができる。
【００１６】
また、乱流域での真の流速Ｖ２と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ２’との偏差ΔＶ２と、層流域での真の流速Ｖ１と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ１’との偏差ΔＶ１との差ができるだけ小さくなるように流速分布調整部材の形状を決めれば、乱流域から層流域にわたる流量補正係数ｋの特性変化をフラットな特性に近づけることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、測定管の上流側の管路に、第１の超音波送受信器と第２の超音波送受信器との間の超音波の伝播を妨げないように、その部材の測定管の管軸と直交する断面に投影した形状の一部が、超音波の伝播経路の測定管の管軸と直交する断面に投影した軌跡の一部に重なるように配置された流速分布調整部材を設けたので、流速分布調整部材の部材形状がある部分の後の流体の流速を減少させ、部材形状が無い部分の後の流体の流速を増加させることができ、超音波の伝播を阻害することなく、超音波伝播経路上の流速分布を変えるようにして、ＳＮ比の低下や消費電力を増大させることなく、乱流域から層流域にわたって流量補正係数の変化特性をフラットな変化特性に近づけるようにして、広い流量範囲にわたって高精度の流量計測が可能となる。
また、本発明において、流速分布調整部材は、測定管の管軸と直交する断面の形状が、測定管の中央部と周縁部とを分割する内側環状面と、測定管の周縁部を取り囲む外側環状面と、内側環状面と外側環状面とで囲まれた空間を複数の空間に分割する連結面とを有する形状とされ、内側環状面、外側環状面および連結面は、測定管の管軸の方向に平行に延びた形状とされているので、測定管を流れる流体が流速分布調整部材を通過する際、流体の管半径方向の速度成分が取り除かれ、その流体の流れが同一方向に規制（整流）されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る超音波流体測定装置の一実施の形態（実施の形態１）を示す超音波流量計の模式図である。
【図２】この超音波流量計において流速分布調整部材がない場合とある場合について乱流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す図である。
【図３】この超音波流量計において流速分布調整部材がない場合とある場合について層流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す図である。
【図４】この超音波流量計における流速分布調整部材がない場合とある場合の流量補正係数の変化特性を示す図である。
【図５】流速分布調整部材の変形例を示す図である。
【図６】流速分布調整部材の変形例を示す図である。
【図７】流速分布調整部材の変形例を示す図である。
【図８】流速分布調整部材の変形例を示す図である。
【図９】流速分布調整部材の変形例を示す図である。
【図１０】流速分布調整部材の変形例を示す図である。
【図１１】図８に示した流速分布調整部材を用いた超音波流量計の具体例（実施の形態２）を示す図である。
【図１２】この超音波流量計を流速分布調整部材が嵌め込まれた側からみた正面図である。
【図１３】この超音波流量計において流速分布調整部材がない場合とある場合について乱流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す図である。
【図１４】この超音波流量計において流速分布調整部材がない場合とある場合について層流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す図である。
【図１５】この超音波流量計において断面Ｙ字状の凸状壁を設けた流速分布調整部材を用いた場合のトライアングルパスの軌跡との関係を示す図である。
【図１６】断面Ｙ字状の凸状壁を設けた流速分布調整部材を用いた超音波流量計において流速分布調整部材がない場合とある場合について乱流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す図である。
【図１７】断面Ｙ字状の凸状壁を設けた流速分布調整部材を用いた超音波流量計において流速分布調整部材がない場合とある場合について層流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す図である。
【図１８】従来の超音波流量計の模式図である。
【図１９】超音波伝播経路上の管内の層流である場合と乱流である場合の流速分布を示す図である。
【図２０】この超音波流量計における流量補正係数の変化特性を示す図である。
【図２１】この超音波流量計における望まれる流量補正係数の変化特性を示す図である。
【図２２】特許文献１に示された星形の組み込み部材を示す図である。
【図２３】星形の組み込み部材を設けた場合の管内の速度分布の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明の権利範囲に含まれないものも実施の形態として記載されているが、ここでは全て実施の形態として説明する。
【００２２】
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係る超音波流体測定装置の一実施の形態（実施の形態１）を示す超音波流量計の模式図である。同図において、図１８と同一符号は図１８を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２３】
この超音波流量計１００では、測定管１の上流側の管路（第１の超音波送受信器２よりも上流側の管路）に、流速分布調整部材５を設けている。この流速分布調整部材５は、測定管１の内周面の上側に位置する第１の直方体状の部材５−１と、測定管１の内周面の下側に位置する第２の直方体状の部材５−２とからなり、その長手方向を測定管１の管軸Ｏの方向として配置されている。
【００２４】
この超音波流量計１００において、流速分布調整部材５は、その部材５−１，５−２の測定管１の管軸Ｏと直交する断面に投影した形状の一部が、超音波の伝播経路の測定管１の管軸Ｏと直交する断面に投影した軌跡の一部に重なるように配置されている。
【００２５】
図２に、流速分布調整部材５がない場合とある場合について、乱流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す。図２（ａ）は流速分布調整部材５がない場合を示し、図２（ｂ）は流速分布調整部材５がある場合を示す。この図を比較して分かるように、この超音波流量計１００では、測定管１を流れる流体が流速分布調整部材５を通過する際、流速分布調整部材５の部材形状がある部分の後の流体の流速は減少し、部材形状が無い部分の後の流体の流速は増加するが、乱流域では流速分布調整部材５がある場合と無い場合とで、超音波伝播経路上で計測される平均流速Ｖ２’はあまり変化しないものとすることができる。
【００２６】
図３に、流速分布調整部材５がない場合とある場合について、層流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す。図３（ａ）は流速分布調整部材５がある場合を示し、図３（ｂ）は流速分布調整部材５がない場合を示す。この図を比較して分かるように、この超音波流量計１００では、測定管１を流れる流体が流速分布調整部材５を通過する際、流速分布調整部材５の部材形状がある部分の後の流体の流速は減少し、部材形状が無い部分の後の流体の流速は増加する。層流域の場合、流速分布調整部材５がある場合と無い場合とで、超音波伝播経路上で計測される平均流速Ｖ１’は大きく変化するものとすることができる。
【００２７】
この超音波流量計１００では、流速分布調整部材５を設けることにより、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示されるように、乱流域での真の流速Ｖ２と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ２’との偏差ΔＶ２と、層流域での真の流速Ｖ１と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ１’との偏差ΔＶ１との差が小さくなる。これにより、流量補正係数ｋの変化特性がフラットな変化特性II（図４参照）に近づけられるものとなり、広い流量範囲にわたって高精度の流量計測が可能となる。
【００２８】
なお、この実施の形態１では、流速分布調整部材５を直方体状の部材５−１と５−２を測定管１内の上下に設けるようにした、図５に示すように同様の直方体状の部材５−３と５−４を左右にも設けるようにしてもよい。また、図６に示すように、リング状の部材６を流速分布調整部材として設けるようにしてもよく、図７に示すように、多数の貫通孔６ａを形成したリング状の部材６を流速分布調整部材として設けるようにしてもよい。
【００２９】
また、図８に示すように、内側の環状部材７−１と外側の環状部材７−２とを多数のリブ７−３で連結した部材７を流速分布調整部材として用いるようにしてもよい。この流速分布調整部材７（７Ａ）は、測定管１の管軸Ｏと直交する断面の形状が、測定管１の中央部と周縁部とを分割する内側環状面７ａと、測定管１の周縁部を取り囲む外側環状面７ｂと、内側環状面７ａと外側環状面７ｂとで囲まれた空間を複数の空間７ｃに分割する連結面７ｄとを有する形状とされ、内側環状面７ａ、外側環状面７ｂおよび連結面７ｄは、測定管１の管軸Ｏの方向に長さを有する形状とされている。
【００３０】
この流速分布調整部材７Ａを用いた超音波流量計１００では、測定管１を流れる流体が流速分布調整部材７Ａを通過する際、内側環状面７ａの内径φ１の空間７ｅと、連結面７ｄによって分割された内側環状面７ａと外側環状面７ｂとの間の複数の空間（分割空間）７ｃを通過する。この内側環状面７ａの内径φ１の空間７ｅと分割空間７ｃは管軸Ｏの方向に長さを有し、この内側環状面７ａの内径φ１の空間７ｅの管軸Ｏの方向へ延びる通路（内側通路）７ｆと分割空間７ｃの管軸Ｏの方向へ延びる通路（外側通路）７ｇとを流体が通過する際、流体の管半径方向の速度成分が取り除かれ、その流体の流れが同一方向に規制（整流）されるものとなる。
【００３１】
なお、流速分布調整部材７の変形例として、図９（ａ）に示すような分割空間７ｃの数を少なくして例えば３つとした流速分布調整部材７Ｂ、図９（ｂ）に示すような分割空間７ｃの数を多くして例えば１２個とした流速分布調整部材７Ｃ、図９（ｃ）示すような分割空間７ｃの大きさを変えた流速分布調整部材７Ｄなどが考えられる。また、図１０（ａ）に示すような外側の環状部材７−２の長さを内側の環状部材７−１よりも長くした流速分布調整部材７Ｅ、図１０（ｂ）に示すような内側の環状部材７−１の長さを外側の環状部材７−２よりも長くした流速分布調整部材７Ｆなども考えられる。
【００３２】
〔実施の形態２〕
図１１に流速分布調整部材７Ａを用いた超音波流量計の具体例を実施の形態２として示す。この超音波流量計２００では、測定管１の入口側の管路１−１に流速分布調整部材７Ａを着脱可能に嵌め込んでいる。なお、出口側の管路１−２を入口側として使用する場合には、出口側の管路１−２に流速分布調整部材７Ａに嵌め込むようにする。
【００３３】
また、この超音波流量計２００では、図１１中に超音波送受信器２と超音波送受信器３との間の超音波の伝播経路（超音波伝播経路）を符号８で示すように、この超音波伝播経路８の測定管１の管軸Ｏと直交する断面に投影した軌跡が三角形となるように（図１２参照）、超音波送受信器２と超音波送受信器３を測定管１の外周面に配置している。この場合、超音波送受信器２と超音波送受信器３との間の超音波伝播経路８は、測定管１の内周面において２点の反射点を有するものとなる。
【００３４】
この反射点を２点とする超音波伝播経路８は、トライアングルパスとしてすでに既知の技術であり、流路断面のほゞ全域に対し超音波が通るように伝播経路を流路内に通すことにより、偏りがある流れに対しても偏りをうまく平均化し、精度良く流量を計測することができる手法として知られている。
【００３５】
図１３に、流速分布調整部材７Ａがない場合とある場合について、乱流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す。図１３（ａ）は流速分布調整部材７Ａがない場合を示し、図１３（ｂ）は流速分布調整部材７Ａがある場合を示す。この図を比較して分かるように、この超音波流量計２００では、測定管１を流れる流体が流速分布調整部材７Ａを通過する際、超音波伝播経路８の三角形の軌跡の各辺において、その中央部の流速が両端部の流速よりも減少した速度分布となる。この場合、中央部の流速の減少量は小さい。これにより、乱流域では、超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ２’があまり変化しないものとなる。
【００３６】
図１４に、流速分布調整部材７Ａがない場合とある場合について、層流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す。図１４（ａ）は流速分布調整部材７Ａがない場合を示し、図１４（ｂ）は流速分布調整部材７Ａがある場合を示す。この図を比較して分かるように、この超音波流量計２００では、測定管１を流れる流体が流速分布調整部材７Ａを通過する際、超音波伝播経路８の三角形の軌跡の各辺において、その中央部の流速が両端部の流速よりも減少した速度分布となる。この場合、中央部の流速の減少量が大きい。これにより、層流域では、超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ１’が大きく変化することになる。
【００３７】
この超音波流量計２００では、流速分布調整部材７Ａを設けることにより、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）に示されるように、乱流域での真の流速Ｖ２と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ２との偏差ΔＶ２と、層流域での真の流速Ｖ１と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ１’との偏差ΔＶ１との差が小さくなる。これにより、流量補正係数ｋの変化特性がフラットな変化特性II（図４参照）に近づけられるものとなり、広い流量範囲にわたって高精度の流量計測が可能となる。また、流速分布調整部材７Ａを流体が通過する際、内側通路７ｆと外側通路７ｇによってその流体の流れが整流されるので、高精度の流量計測が可能となる。
【００３８】
なお、トライアングルパスを使用する場合、図１５に示すような流速分布調整部材７Ｇを設けるようにしてもよい。この流速分布調整部材７Ｇでは、トライアングルパスの三角形の軌跡の各コーナ部に重なるよう断面Ｙ字状の凸状壁７１〜７３を設けている。この凸状壁７１〜７３は測定管１の管軸Ｏの方向に長さを有している。
【００３９】
図１６に、流速分布調整部材７Ｇがない場合とある場合について、乱流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す。図１６（ａ）は流速分布調整部材７Ｇがない場合を示し、図１６（ｂ）は流速分布調整部材７Ｇがある場合を示す。この図を比較して分かるように、断面Ｙ字状の凸状壁７１〜７３を設けた場合、測定管１を流れる流体が流速分布調整部材７Ｇを通過する際、超音波伝播経路８の三角形の軌跡の各辺において、その両端部の流速が中央部の流速よりも減少した速度分布となる。この場合、両端部の流速の減少量は小さい。これにより、乱流域では、超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ２’があまり変化しないものとなる。
【００４０】
図１７に、流速分布調整部材７Ｇがない場合とある場合について、層流の場合の超音波伝播経路上の管内の流速分布を比較して示す。図１７（ａ）は流速分布調整部材７Ｇがない場合を示し、図１７（ｂ）は流速分布調整部材７Ｇがある場合を示す。この図を比較して分かるように、断面Ｙ字状の凸状壁７１〜７３を設けた場合、測定管１を流れる流体が流速分布調整部材７Ｇを通過する際、超音波伝播経路８の三角形の軌跡の各辺において、その両端部の流速が中央部の流速よりも減少した速度分布となる。この場合、両端部の流速の減少量が大きい。これにより、層流域では、超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ１’が大きく変化することになる。
【００４１】
これにより、流速分布調整部材７Ａを設けた場合と同様にして、乱流域での真の流速Ｖ２と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ２との偏差ΔＶ２と、層流域での真の流速Ｖ１と超音波伝播経路で計測される平均流速Ｖ１’との偏差ΔＶ１との差が小さくなり、流量補正係数ｋの変化特性がフラットな変化特性II（図４参照）に近づけられるものとなって、広い流量範囲にわたって高精度の流量計測を可能となる。
【００４２】
なお、この実施の形態２では、超音波伝播経路８の測定管１の管軸と直交する断面に投影した軌跡を三角形としたが、三角形に限られるものではなく、例えば四角形、五角形などとしてもよい。四角形とした場合、測定管１の内周面における反射点は３点となり、五角形とした場合、測定管１の内周面における反射点は４点となる。
【００４３】
また、流速分布調整部材７（７Ａ〜７Ｇ）は、必ずしも測定管１に着脱可能に設けるようにしなくてもよく、固定するようにしてもよい。また、測定管１に一体的に作り込むようにしてもよい。流速分布調整部材７（７Ａ〜７Ｇ）を着脱可能とすることにより、メンテナンスが容易となり、ごみなどの異物が詰まった場合、簡単に除去することが可能となる。
【００４４】
また、上述した実施の形態１，２では、測定した流体の流速から流量を求める超音波流量計を例にとって説明したが、流体の流速そのものを求める超音波流速計、流量から熱量を求める超音波熱量計などでも同様の構成を採用できることは言うまでもない。
【００４５】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施の形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…測定管、Ｏ…管軸、２…第１の超音波送受信器、３…第２の超音波送受信器、５，６，７（７Ａ〜７Ｇ）…流速分布調整部材、７−１…内側の環状部材、７−２…外側の環状部材、７−３…リブ、７ａ…内側環状面、７ｂ…外側環状面、７ｃ…分割空間、７ｄ…連結面、７ｅ…内径φ１の空間、７ｆ…内側通路、７ｇ…外側通路、８…超音波伝播経路。
【図１】
0005815437.tif 000002
【図２】
0005815437.tif 000003
【図３】
0005815437.tif 000004
【図４】
0005815437.tif 000005
【図５】
0005815437.tif 000006
【図６】
0005815437.tif 000007
【図７】
0005815437.tif 000008
【図８】
0005815437.tif 000009
【図９】
0005815437.tif 000010
【図１０】
0005815437.tif 000011
【図１３】
0005815437.tif 000012
【図１４】
0005815437.tif 000013
【図１６】
0005815437.tif 000014
【図１７】
0005815437.tif 000015
【図１８】
0005815437.tif 000016
【図１９】
0005815437.tif 000017
【図２０】
0005815437.tif 000018
【図２１】
0005815437.tif 000019
【図２２】
0005815437.tif 000020
【図２３】
0005815437.tif 000021
【図１１】
0005815437.tif 000022
【図１２】
0005815437.tif 000023
【図１５】
0005815437.tif 000024