(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる配管に対して第１の超音波信号を入射する第１の超音波トランスデューサと、
前記第１の超音波信号を受信可能な位置に配置され、前記配管に対して第２の超音波信号を入射する第２の超音波トランスデューサと、
前記第１の超音波信号が前記配管内を経て前記第２の超音波トランスデューサに到達するまでの第１の時間と、前記第２の超音波信号が前記配管内を経て前記第１の超音波トランスデューサに到達するまでの第２の時間と、に基づき、前記配管内の流体の流速を算出する流速算出部と、
前記配管に配置される、前記配管内の超音波ノイズ成分を吸収する超音波吸収材と、
前記配管と前記超音波吸収材の間に配置される、前記超音波ノイズ成分を前記配管から前記超音波吸収材に透過させる離型剤と、
を備え、
前記配管に入射された前記第１の超音波信号が、前記配管の管壁から前記配管内に出射して前記配管内の前記流体中を進み、前記出射した部分と対向する部分の前記配管の管壁に入射し、さらに前記配管外部に出射して前記第２の超音波トランスデューサで受信され、
前記配管に入射された前記第２の超音波信号が、前記配管の管壁から前記配管内に出射して前記配管内の前記流体中を進み、前記出射した部分と対向する部分の前記配管の管壁に入射し、さらに前記配管外部に出射して前記第１の超音波トランスデューサで受信され、
前記離型剤の音響インピーダンスが、前記配管の音響インピーダンスと、前記超音波吸収材の音響インピーダンスと、の間である、
超音波流量計。
【請求項２】
前記離型剤がシリコーンゲルを含む、請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項３】
前記離型剤がポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グリセリン、カルボキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、アルギン酸プロピレングリコール、フルオロポリマー、及びポリピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項４】
前記超音波吸収材がブチルゴム又はシリコーンゴムを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の超音波流量計。
【請求項５】
前記ブチルゴムが未架橋ブチルゴムである、請求項４に記載の超音波流量計。
【請求項６】
前記超音波吸収材が、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン、天然ゴム、ニトリルゴム、及びスチレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の超音波流量計。
【請求項７】
第１の超音波トランスデューサから流体が流れる配管に対して第１の超音波信号を入射することと、
前記第１の超音波信号を受信可能な位置に配置された第２の超音波トランスデューサから前記配管に対して第２の超音波信号を入射することと、
前記第１の超音波信号が前記配管内を経て前記第２の超音波トランスデューサに到達するまでの第１の時間と、前記第２の超音波信号が前記配管内を経て前記第１の超音波トランスデューサに到達するまでの第２の時間と、に基づき、前記配管内の流体の流速を算出することと、
を含む、流量の計測方法であって、
前記配管に入射された前記第１の超音波信号が、前記配管の管壁から前記配管内に出射して前記配管内の前記流体中を進み、前記出射した部分と対向する部分の前記配管の管壁に入射し、さらに前記配管外部に出射して前記第２の超音波トランスデューサで受信され、
前記配管に入射された前記第２の超音波信号が、前記配管の管壁から前記配管内に出射して前記配管内の前記流体中を進み、前記出射した部分と対向する部分の前記配管の管壁に入射し、さらに前記配管外部に出射して前記第１の超音波トランスデューサで受信され、
前記配管に、離型剤を介して、前記配管内の超音波ノイズ成分を吸収する超音波吸収材が配置されており、
前記離型剤が、前記超音波ノイズ成分を前記配管から前記超音波吸収材に透過させ、
前記離型剤の音響インピーダンスが、前記配管の音響インピーダンスと、前記超音波吸収材の音響インピーダンスと、の間である、
流量の計測方法。
【請求項８】
前記離型剤がシリコーンゲルを含む、請求項７に記載の流量の計測方法。
【請求項９】
前記離型剤がポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グリセリン、カルボキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、アルギン酸プロピレングリコール、フルオロポリマー、及びポリピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項７に記載の流量の計測方法。
【請求項１０】
前記超音波吸収材がブチルゴム又はシリコーンゴムを含む、請求項７ないし９のいずれか１項に記載の流量の計測方法。
【請求項１１】
前記ブチルゴムが未架橋ブチルゴムである、請求項１０に記載の流量の計測方法。
【請求項１２】
前記超音波吸収材が、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン、天然ゴム、ニトリルゴム、及びスチレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項７ないし９のいずれか１項に記載の流量の計測方法。
【請求項１３】
超音波流量計が配置される配管に配置される、前記配管内の超音波ノイズ成分を吸収する超音波吸収材と、
前記配管と前記超音波吸収材の間に配置される、前記超音波ノイズ成分を前記配管から前記超音波吸収材に透過させる離型剤と、
を備え、
前記離型剤の音響インピーダンスが、前記配管の音響インピーダンスと、前記超音波吸収材の音響インピーダンスと、の間である、
超音波流量計の超音波吸収材のキット。
【請求項１４】
前記離型剤がシリコーンゲルを含む、請求項１３に記載の超音波流量計の超音波吸収材のキット。
【請求項１５】
前記離型剤がポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グリセリン、カルボキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、アルギン酸プロピレングリコール、フルオロポリマー、及びポリピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項１３に記載の超音波流量計の超音波吸収材のキット。
【請求項１６】
前記超音波吸収材がブチルゴム又はシリコーンゴムを含む、請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の超音波流量計の超音波吸収材のキット。
【請求項１７】
前記ブチルゴムが未架橋ブチルゴムである、請求項１６に記載の超音波流量計の超音波吸収材のキット。
【請求項１８】
前記超音波吸収材が、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン、天然ゴム、ニトリルゴム、及びスチレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の超音波流量計の超音波吸収材のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体計測技術に関し、特に超音波流量計及び流量の計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランプオン式超音波流量計は、配管の外側の上流側と下流側にそれぞれ配置される超音波トランスデューサを備える。クランプオン式の流量計は一般に超音波を利用するため、以下、本明細書においては、「クランプオン式超音波流量計」のことを、単に「クランプオン式流量計」と略す場合がある。クランプオン式流量計は、配管の中を流れる流体に向かって超音波を送り込み、流体の上流から下流方向に従って伝播する超音波の伝播時間と、下流から上流方向に逆らって伝播する超音波の伝播時間と、に基づき、配管内を流れる流体の流速及び流量を算出する（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
クランプオン式流量計は、配管の外側に超音波トランスデューサを押し当てればよいため、設置する際に配管を切断する必要がない、配管内の空洞部を流れる流体に触れないため、測定対象の流体が腐食性であってもよい、測定対象の流体の純度に影響を与えない、並びに配管内に構造物が挿入されないため、圧力損失が生じない、等の利点を有する。
【０００４】
クランプオン式流量計において、配管内部を流れる流体に向かって超音波を照射すると、配管の壁内部を反射しながら伝搬する壁内伝搬波が発生し得る。流体を通過し、再び配管の壁内部に入射した超音波が、壁内伝搬波と混ざり合うと、壁内伝搬波が、ノイズ成分となり得る。そのため、配管の外周に超音波吸収材（「ダンピング材」ともいう。）を貼り付けることによって、ノイズ成分である壁内伝搬波を減衰させ、流体を通過した超音波を精度よく検出することが提案されている（例えば、特許文献３、４参照。）。超音波吸収材は、例えば、未架橋ブチルゴムを含む（例えば、特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１１７３７３３号明細書
【特許文献２】特開平７−２６０５３２号公報
【特許文献３】米国特許第６６２６０４９号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４／０１２３６６６号明細書
【特許文献５】特開２０１４−１５７１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、着脱が容易で流体の流量を正確に計測可能な超音波流量計、流量の計測方法、及び超音波流量計の超音波吸収材のキットを提供することを目的の一つとする。ここで、流体とは、気体及び液体を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様によれば、（ａ）流体が流れる配管に対して第１の超音波信号を入射する第１の超音波トランスデューサと、（ｂ）第１の超音波信号を受信可能な位置に配置され、配管に対して第２の超音波信号を入射する第２の超音波トランスデューサと、（ｃ）第１の超音波信号が配管内を経て第２の超音波トランスデューサに到達するまでの第１の時間と、第２の超音波信号が配管内を経て第１の超音波トランスデューサに到達するまでの第２の時間と、に基づき、配管内の流体の流速を算出する流速算出部と、（ｄ）配管に配置される、配管内の超音波ノイズ成分を吸収する超音波吸収材と、（ｅ）配管と超音波吸収材の間に配置される、超音波ノイズ成分を配管から超音波吸収材に透過させる離型剤と、を備える、超音波流量計が提供される。
【０００８】
また、本発明の態様によれば、（ａ）第１の超音波トランスデューサから流体が流れる配管に対して第１の超音波信号を入射することと、（ｂ）第１の超音波信号を受信可能な位置に配置された第２の超音波トランスデューサから配管に対して第２の超音波信号を入射することと、（ｃ）第１の超音波信号が配管内を経て第２の超音波トランスデューサに到達するまでの第１の時間と、第２の超音波信号が配管内を経て第１の超音波トランスデューサに到達するまでの第２の時間と、に基づき、配管内の流体の流速を算出することと、を含む、流量の計測方法であって、（ｄ）配管に、離型剤を介して、配管内の超音波ノイズ成分を吸収する超音波吸収材が配置されており、（ｅ）離型剤が、超音波ノイズ成分を配管から超音波吸収材に透過させる、流量の計測方法が提供される。
【０００９】
さらに、本発明の態様によれば、（ａ）超音波流量計が配置される配管に配置される、配管内の超音波ノイズ成分を吸収する超音波吸収材と、（ｂ）配管と超音波吸収材の間に配置される、超音波ノイズ成分を配管から超音波吸収材に透過させる離型剤と、を備える、超音波流量計の超音波吸収材のキットが提供される。
【００１０】
離型剤は、シリコーンゲルを含んでいてもよい。あるいは、離型剤は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グリセリン、カルボキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、アルギン酸プロピレングリコール、フルオロポリマー、及びポリピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。
【００１１】
超音波吸収材は、ブチルゴム又はシリコーンゴムを含んでいてもよい。ブチルゴムは、未架橋ブチルゴムであってもよい。あるいは、超音波吸収材は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン、天然ゴム、ニトリルゴム、及びスチレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、着脱が容易で流体の流量を正確に計測可能な超音波流量計、流量の計測方法、及び超音波流量計の超音波吸収材のキットを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るクランプオン式流量計の模式的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るクランプオン式流量計の模式的断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るクランプオン式流量計の模式的断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るクランプオン式流量計の模式的断面図である。
【図５】本発明の参考例に係るクランプオン式流量計が配置される配管の模式的断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るクランプオン式流量計が配置される配管の模式的断面図である。
【図７】本発明の実施例及び比較例に係る流体を通過した超音波信号の強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、同一又は類似の部分には同一又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、具体的な寸法等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。
【００１５】
実施の形態に係るクランプオン式超音波流量計は、図１及び図２に示すように、流体が流れる配管１０に対して角度θwi1で第１の超音波信号を斜入射する第１の超音波トランスデューサ１０１と、第１の超音波信号を受信可能な位置に配置され、配管１０に対して第１の超音波信号の入射角度θwi1と同じ角度θwi2で第２の超音波信号を斜入射する第２の超音波トランスデューサ１０２と、配管１０に配置される、配管１０内の超音波ノイズ成分を吸収する超音波吸収材２１と、配管１０と超音波吸収材２１の間に配置される、超音波ノイズ成分を配管１０から超音波吸収材２１に透過させる離型剤２２と、を備える。ここで、流体とは、気体又は液体を含む。
【００１６】
第１の超音波トランスデューサ１０１は配管１０内を流れる流体の上流側に配置され、第２の超音波トランスデューサ１０２は下流側に配置される。第１の超音波トランスデューサ１０１から発せられた第１の超音波信号は、配管１０を経て第２の超音波トランスデューサ１０２で受信される。第２の超音波トランスデューサ１０２から発せられた第２の超音波信号は、配管１０を経て第１の超音波トランスデューサ１０１で受信される。例えば、第１の超音波トランスデューサ１０１と第２の超音波トランスデューサ１０２は、交互に駆動信号が印加され、交互に超音波信号を発する。
【００１７】
第１の超音波トランスデューサ１０１及び第２の超音波トランスデューサ１０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）３００に電気的に接続されている。ＣＰＵ３００は、第１の超音波信号が第１の超音波トランスデューサ１０１から発せられてから配管１０内を経て第２の超音波トランスデューサ１０２に到達するまでの第１の時間、及び第２の超音波信号が第２の超音波トランスデューサ１０２から発せられてから配管内を経て第１の超音波トランスデューサ１０１に到達するまでの第２の時間を計測する時間計測部３０１と、第１の時間と、第２の時間と、に基づき、配管１０内の流体の流速を算出する流速算出部３０２と、を含む。
【００１８】
第１の超音波トランスデューサ１０１は、例えば、第１の超音波信号を発する第１の振動子１と、第１の超音波信号が角度θwi1で配管１０に向かって斜入射するように、配管１０の外表面上に配置される第１のウェッジ１１と、を備える。同様に、第２の超音波トランスデューサ１０２は、例えば、第２の超音波信号を発する第２の振動子２と、第２の超音波信号が角度θwi2で配管１０に向かって斜入射するように、配管１０の外表面上に配置される第２のウェッジ１２と、を備える。配管１０は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる金属配管である。第１及び第２のウェッジ１１、１２は、例えばポリエーテルイミド等のプラスチック等の合成樹脂等からなる。
【００１９】
第１の超音波トランスデューサ１０１の第１のウェッジ１１における超音波の音速をｃW、配管１０内の流体における超音波の音速をｃaとし、第１ウェッジ１１と配管１０との界面に対する第１の超音波信号の入射角をθWi1、配管１０内の流体に出射する第１の超音波信号の出射角をθao1とすると、スネルの法則から、下記式（１）を満足する。
ｓｉｎ（θWi1）／ｃW
＝ｓｉｎ（θao1）／ｃa        （１）
そのため、第１の超音波トランスデューサ１０１から発せられ、配管１０内の流体に出射する第１の超音波信号の出射角をθao1は、下記（２）式で与えられる。
θao1＝ｓｉｎ-1（ｓｉｎθWi1・ｃa／ｃW）            （２）
【００２０】
第１の超音波信号は配管１０内の流体中を進み、配管１０の管壁の出射した部分と対向する部分に入射する。さらに、第１の超音波信号は、配管１０の管壁から角度θwi1と同じ角度θwo1で配管外部に出射して、第２の超音波トランスデューサ１０２で受信される。
【００２１】
また、第２の超音波トランスデューサ１０２の第２のウェッジ１２における超音波の音速もｃWであり、第２ウェッジ１２と配管１０との界面に対する第２の超音波信号の入射角をθWi2、配管１０内の流体に出射する第２の超音波信号の出射角をθao2とすると、スネルの法則から、下記式（３）を満足する。
ｓｉｎ（θWi2）／ｃW
＝ｓｉｎ（θao2）／ｃa        （３）
そのため、第２の超音波トランスデューサ１０２から発せられ、配管１０内の流体に出射する第２の超音波信号の出射角をθao2は、下記（４）式で与えられる。
θao2＝ｓｉｎ-1（ｓｉｎθWi2・ｃa／ｃW）            （４）
【００２２】
第２の超音波信号は配管１０内の流体中を進み、配管１０の管壁の出射した部分と対向する部分に入射する。さらに、第２の超音波信号は、配管１０の管壁から角度θwi2と同じ角度θwo2で配管外部に出射して、第１の超音波トランスデューサ１０１で受信される。
【００２３】
配管１０の内部においては、流体が流速ｖで流れている。上述したように、第１の超音波トランスデューサ１０１は配管１０内を流れる流体の上流側に配置され、第２の超音波トランスデューサ１０２は下流側に配置される。そのため、第１の超音波トランスデューサ１０１から発せられた第１の超音波信号は、配管１０内の空洞部を流体の流れに従って伝播する。これに対し、第２の超音波トランスデューサ１０２から発せられた第２の超音波信号は、配管１０内の空洞部を流体の流れに逆らって伝播する。よって、配管１０内の空洞部において、第１の超音波信号の伝播時間と、第２の超音波信号の伝播時間と、で、流体の流速ｖによる差が生じる。
【００２４】
第１の超音波信号が配管１０内の空洞部を横切るために必要な伝播時間ｔ1は、下記（５）式で与えられる。
ｔ1＝Ｌ／（ｃa＋ｖ・ｃｏｓ（（π／２）−θao1））            （５）
また、第２の超音波信号が配管１０内の空洞部を横切るために必要な伝播時間ｔ2は、下記（６）式で与えられる。
ｔ2＝Ｌ／（ｃa−ｖ・ｃｏｓ（（π／２）−θao2））            （６）
ここで、図３及び図４に示すように、Ｌは第１の超音波信号及び第２の超音波信号のそれぞれが配管１０内の空洞部を横切る長さを表す。
また、θao2はθao1と等しいため、上記（６）式から、下記（７）式が得られる。
ｔ2＝Ｌ／（ｃa−ｖ・ｃｏｓ（（π／２）−θao1））            （７）
【００２５】
上記（５）及び（７）式より、伝播時間ｔ2と伝播時間ｔ1との差Δｔは、下記（８）式で与えられる。
Δｔ＝ｔ2−ｔ1≒（２Ｌｖ・ｓｉｎθao1）／ｃa2         （８）
上記（８）式より、配管１０内の空洞部を流れる流体の流速ｖは、下記（９）式で与えられる。
ｖ＝ｃa2Δｔ／（２Ｌ・ｓｉｎθao1）                   （９）
ここで、出射角θao1は上記（２）式より算出可能である。長さＬは、配管１０の直径と出射角θao1より算出可能である。また、配管１０内の空洞部を流れる流体における音速ｃaは、流体の種類や温度によって定まる定数である。したがって、第１及び第２の超音波信号の伝搬時間の差Δｔを計測することにより、配管１０内の空洞部を流れる流体の流速ｖを算出可能である。
【００２６】
図１ないし図４に示す超音波吸収材２１は、離型剤２２を介して配管１０の外周表面に密着される。例えば、超音波吸収材２１は、少なくとも第１の超音波トランスデューサ１０１と第２の超音波トランスデューサ１０２の間の配管１０表面に配置される。超音波吸収材２１は、配管１０の壁内部を反射しながら伝搬する壁内伝搬波を、配管１０内の超音波ノイズ成分として吸収する。
【００２７】
超音波吸収材２１は、例えば、粘着性を有する部材である。超音波吸収材２１は、超音波の波長帯域の振動を吸収する材料を含み、例えば、ブチルゴム又はシリコーンゴムを含んでいる。ブチルゴムとは、イソブチレンと少量のイソプレンを低温重合したゴムである。ブチルゴムは、硫黄等によって架橋されていない、未架橋（未加硫）ブチルゴムであってもよい。
【００２８】
あるいは、超音波吸収材２１は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン、天然ゴム、ニトリルゴム、及びスチレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。
【００２９】
さらに、超音波吸収材２１は、超音波の波長帯域の振動を吸収する材料中に、超音波吸収材２１の音響インピーダンスを配管１０の音響インピーダンスに近づけるための粒子を含んでいてもよい。粒子としては、タングステン等からなる金属粒子、フェライト等からなる磁性粒子、及び硫酸バリウム等からなる無機化合物粒子が使用可能である。
【００３０】
離型剤２２は、配管１０からの超音波吸収材２１の剥離を容易にし、かつ、配管１０の音響インピーダンスと超音波吸収材２１の音響インピーダンスを調整する材料からなる。例えば、離型剤２２の音響インピーダンスは、配管１０の音響インピーダンスと同じである。あるいは、離型剤２２の音響インピーダンスは、超音波吸収材２１の音響インピーダンスと同じである。またあるいは、離型剤２２の音響インピーダンスは、配管１０の音響インピーダンスと、超音波吸収材２１の音響インピーダンスと、の間である。離型剤２２が、配管１０の音響インピーダンスと超音波吸収材２１の音響インピーダンスを調整する機能を有するため、配管１０の壁内部を伝搬する壁内伝搬波は、離型剤２２によって反射されずに離型剤２２を経て超音波吸収材２１に進入し、超音波吸収材２１によって吸収される。
【００３１】
離型剤２２は、例えば、アルキル基やアリール基などの有機基をもつポリシロキサンのゲルであるシリコーンゲルを含んでいる。離型剤２２に含まれるシリコーンゲルの濃度は、離型剤２２が、配管１０の音響インピーダンスと超音波吸収材２１の音響インピーダンスを調整できる限り、特に限定されないが、例えば２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、あるいは８０％以上である。シリコーンゲルは、例えばアモルファスシリカを３０％含んでいる。あるいは、離型剤２２は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グリセリン、カルボキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、アルギン酸プロピレングリコール、フルオロポリマー、及びポリピレングリコールからなる群から選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。離型剤２２に含まれる、これらの物質から選択される少なくとも一つの濃度は、離型剤２２が、配管１０の音響インピーダンスと超音波吸収材２１の音響インピーダンスを調整できる限り、特に限定されないが、例えば２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、あるいは８０％以上である。
【００３２】
時間計測部３０１は、第１の超音波トランスデューサ１０１が第１の超音波信号を発したタイミングと、第２の超音波トランスデューサ１０２が第１の超音波信号を受信したタイミングと、を監視し、第１の超音波信号が第１の超音波トランスデューサ１０１から発せられてから配管１０内を経て第２の超音波トランスデューサ１０２に到達するまでの第１の時間を計測する。また、時間計測部３０１は、第２の超音波トランスデューサ１０２が第２の超音波信号を発したタイミングと、第１の超音波トランスデューサ１０１が第２の超音波信号を受信したタイミングと、を監視し、第２の超音波信号が第２の超音波トランスデューサ１０２から発せられてから配管１０内を経て第１の超音波トランスデューサ１０１に到達するまでの第２の時間を計測する。
【００３３】
時間計測部３０１は、第２の時間と第１の時間の差の値を算出し、流速算出部３０２に伝送する。ただし、時間計測部３０１は、第２の時間と第１の時間の差を、直接計測してもよい。ここで、第１及び第２のウェッジ１１、１２及び配管１０の管壁内部では、第１の超音波信号の伝播時間と、第２の超音波信号の伝播時間と、の間に、差が生じない。したがって、第２の時間と第１の時間の差は、上記（８）式で与えられる配管１０内の空洞部における伝播時間ｔ2と伝播時間ｔ1との差Δｔのみによって生じる。
【００３４】
流速算出部３０２は、例えば、上記（２）式に基づき、配管１０の管壁から空洞部に出射する第１の超音波信号の出射角θao1の値を算出する。なお、流速算出部３０２は、予め算出された出射角θao1を記憶していてもよい。
【００３５】
流速算出部３０２は、上記（９）式の右辺の変数に算出した値を代入して、配管１０内の空洞部を流れる流体の流速ｖを算出する。なお、流速算出部３０２は、第１の時間の逆数と第２の時間の逆数の差に基づいて流速ｖを算出してもよい。
【００３６】
ＣＰＵ３００には、測定値保存部３５２及び出力装置４０１が接続されている。流速算出部３０２は、算出した流体の補正された流速ｖc及び流量ｑを、記憶装置である測定値保存部３５２に保存し、出力装置４０１に出力する。
【００３７】
従来、図５に示すように、配管１０に対して、離型剤を介することなく、粘着性の超音波吸収材２１が直接貼り付けられている。しかし、超音波流量計を配管１０から撤去する際、粘着性の超音波吸収材２１の粘着力が強いため、超音波吸収材２１を配管１０からはがすのが困難である。また、超音波吸収材２１を配管１０からはがすことに成功したとしても、配管１０表面が超音波吸収材２１の残渣で汚れる。そのため、配管１０表面の残渣を有機溶媒で溶解したり、金具でこそぎ落としたりしているが、配管１０表面が痛み、腐食の原因となりうる。
【００３８】
これに対し、実施の形態に係る超音波流量計においては、図６に示すように、超音波吸収材２１が、離型剤２２を介して配管１０の外周表面に接着される。そのため、超音波流量計を配管１０から撤去する際、超音波吸収材２１を配管１０から容易にはがすことが可能である。また、離型剤２２は超音波ノイズ成分を配管１０から超音波吸収材２１に透過させる材料からなるため、離型剤２２によって壁内伝搬波が反射されず、超音波吸収材２１の機能が損なわれない。よって、例えば１台のクランプオン式超音波流量計を様々な場所の配管に設置し、流量を計測後、配管から撤去する等の使用を容易にすることが可能となる。
【００３９】
（実施例）
炭素鋼からなる配管（５０Ａ  ＳＧＰ）に対し、超音波流量計を設置し、シリコーンゲルを介して未架橋ブチルゴムを配管に接着させた。次に、配管内部に０．５ＭＰａＧの流体を流し、第１の超音波トランスデューサから流体に向かって０．５ＭＨｚの超音波を照射し、第２の超音波トランスデューサで流体を通過した超音波を受信した。その結果、図７に示すように、バックグランドノイズに対して、高い信号強度で、流体を通過した超音波信号を検出することができた。
【００４０】
（比較例）
配管と超音波吸収材のインピーダンスを調整することができない離型剤であるスミロン２２５０（住鉱潤滑剤（株））を介して、未架橋ブチルゴムを配管に接着させた。その他は、実施例１と同様の条件で、第１の超音波トランスデューサから流体に向かって超音波を照射し、第２の超音波トランスデューサで流体を通過した超音波を受信した。その結果、図７に示すように、バックグランドノイズが大きく、流体を通過した超音波信号を判別することは困難であった。スミロン２２５０は、８０〜９０ｗｔ％含まれるジメチルエーテルや、希釈成分であるジクロロペンタフルオロプロパンが揮発した後に、非常に低濃度のフッ素分子が配管表面に点在する。そのため、配管と超音波吸収材のインピーダンスを調整することができず、未架橋ブチルゴムによる超音波吸収機能が妨げられたことが示された。
【符号の説明】
【００４１】
１     第１の振動子
２     第２の振動子
１０   配管
１１   第１のウェッジ
１２   第２のウェッジ
２１   超音波吸収材
２２   離型剤
１０１ 第１の超音波トランスデューサ
１０２ 第２の超音波トランスデューサ
３０１ 時間計測部
３０２ 流速算出部
３５２ 測定値保存部
４０１ 出力装置
【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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