(57)【要約】【課題】部分流速から換算により面平均流速又は流量を求める際に、被測定管内の流速分布に依らず且つ器差や取付影響や使用条件などの誤差影響を全て含めた換算を実行することが可能な流量計を提供する。【解決手段】挿入形の熱式流量計１で例示すると、熱式流量計１は実際の流量測定の前準備として基準流量計２で実流校正を行う。実流校正は、熱式流量計１の実際の使用条件又はそれに近い条件で実行し、熱式流量計１を配設した流管４に基準流量計２を一時的に配設し、基準流量計２で流管４に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定し、同時に熱式流量計１で部分流速を測定し、それらを対応付け、その結果を換算用のデータとして熱式流量計１内部に設けられた記憶手段で記憶することで終了する。その後、基準流量計２を取り外し、熱式流量計１で実際に測定を行うに際し、部分流速から流量又は面平均流速への換算は記憶手段で記憶されたデータを用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出して表示する流量計であって、実流校正した結果を前記換算用のデータとして記憶する記憶手段を有し、前記実流校正は、当該流量計を配設した流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設し、前記基準流量計によって当該流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で行うことを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記実流校正は、前記基準流量計及び当該流量計の双方に接続した校正器を用いて実行し、該校正器は、前記基準流量計で測定した平均流速又は流量と、当該流量計で測定した部分流速とを、対応付ける対応付け手段を有することを特徴とする請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
当該流量計は、前記実流校正の際に前記基準流量計に接続して該基準流量計で測定した平均流速又は流量を入力する校正器を有し、該校正器は、前記基準流量計から入力した平均流速又は流量と、当該流量計で測定した部分流速とを、対応付ける対応付け手段を有することを特徴とする請求項１に記載の流量計。
【請求項４】
前記校正器は、対応付け手段で対応付けたデータが不足している場合に、該データの補間データを算出する補間手段を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の流量計。
【請求項５】
当該流量計は、流管内に挿入する挿入形の流量計、或いは超音波流量計であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流量計。
【請求項６】
流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出する、流量計における流量算出方法であって、前記流量計を配設した流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設し、前記基準流量計によって前記流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で実流校正を行い、該実流校正した結果を前記換算用のデータとして前記流量計に記憶させることを特徴とする流量算出方法。
【請求項７】
前記実流校正は、前記基準流量計及び前記流量計の双方に接続した校正器を用いて実行し、該校正器において、前記基準流量計で測定した平均流速又は流量と、前記流量計で測定した部分流速とを、対応付けることを特徴とする請求項６に記載の流量算出方法。
【請求項８】
前記実流校正の際に、前記基準流量計に接続して該基準流量計で測定した平均流速又は流量を前記流量計に入力し、前記基準流量計から入力した平均流速又は流量と、前記流量計で測定した部分流速とを、対応付けることを特徴とする請求項６に記載の流量算出方法。
【請求項９】
前記対応付けたデータが不足している場合に、該データの補間データを算出することを特徴とする請求項７又は８に記載の流量算出方法。
【請求項１０】
前記流量計は、流管内に挿入する挿入形の流量計、或いは超音波流量計であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の流量算出方法。
【請求項１１】
流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出する流量計に対し、校正を行うための校正器に組み込まれ、該校正器に具備された演算処理装置に実流校正ステップを実行させるためのプログラムであって、前記実流校正ステップは、前記流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で前記流量計を流管に配設し、且つ、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設した状態で、前記基準流量計で測定された平均流速又は流量を入力するステップと、該測定と同時に前記流量計で測定された部分流速を入力するステップと、前記入力した平均流速又は流量と部分流速とを対応付けて、前記換算用のデータを作成するステップと、該作成した換算用のデータを前記流量計内に記憶させるステップと、を含んでなることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出する流量計に組み込まれ、該流量計に具備された演算処理装置に実流校正ステップと換算ステップとを実行させるためのプログラムであって、前記実流校正ステップは、前記流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で前記流量計を流管に配設し、且つ、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設した状態で、前記基準流量計で測定された平均流速又は流量を入力するステップと、該測定と同時に前記流量計において部分流速を測定するステップと、前記入力した平均流速又は流量と前記測定した部分流速とを対応付けて、前記換算用のデータを作成するステップと、該作成した換算用のデータを前記流量計内に記憶させるステップと、を含んでなり、前記換算ステップは、前記流量計における部分流速の測定時に、前記記憶された換算用のデータに基づいて、前記部分流速を平均流速又は流量に換算するステップを含んでなることを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
前記実流校正ステップは、前記対応付けたデータが不足している場合に、該データの補間データを算出するステップと、該算出した補間データを前記換算用のデータとして前記流量計内に記憶するステップと、をさらに含んでなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプログラム。
【請求項１４】
前記流量計は、流管内に挿入する挿入形の流量計、或いは超音波流量計であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量計、流量算出方法、プログラム、及び記録媒体に関し、より詳細には、挿入形の流量計など被測定管内の部分流速を測定して被測定管内の平均流速又は流量を求めるための、流量計、流量算出方法、プログラム、及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から熱式流量計，渦流量計，容積流量計，超音波流量計，差圧流量計，タービン流量計，コリオリ流量計など様々な形態の流量計が実用化されている。これらの流量計は、被測定流体が流動する流管（被測定管）全体又はその分岐管を測定対象として、流量又は平均流速を測定する。
【０００３】
一方、被測定管内の部分流速を測定し、その測定値に基づいて被測定管内を流動する被測定流体の流量又は平均流速を求める流量計も実用化されている。こうした流量計は、熱式流量計，渦流量計，超音波流量計などに対するものが実用化されており、挿入形の流量計はその代表と謂える。
【０００４】
非挿入形の流量計の測定対象が被測定管内を流動する全被測定流体であるのに対し、挿入形流量計は、上述のごとく被測定管内の所定の部分を対象として流速を測定し、最終的にこの部分流速により被測定管内を流れる被測定流体の平均流速又は流量を推量している。
【０００５】
ここで、挿入形流量計の被測定管への取り付けは、部分流速測定用のプローブを被測定管に開けた孔から挿入し固定して行うのが一般的である。挿入形流量計は、一般的に固定式であり、自身を保守点検等で取り外す際に被測定管にバイパスラインを設置しておかないと被測定流体の流れを止める必要があるが、挿入形の渦流量計などは、バイパスラインを設置していなくとも被測定流体の流れを止める必要がないホットタップ式も実用化されている。
【０００６】
挿入形流量計は、実質的な測定対象が部分流速であり挿入形流速計とも謂えるが、被測定管内の全流量を最終的に求める場合には、被測定管内の部分流速を、被測定管の断面の平均流速（面平均流速という）へ換算した後、断面積を乗じることで全流量を算出している。このとき、流速分布を理論的に解析して得られたデータを用いて、部分流速を面平均流速に換算するのが一般的である。円管であれば、レイノルズ数と流速分布との関係式が一般化されているので、挿入深さに依る測定位置とレイノルズ数とから、部分流速を被測定管内の面平均流速に換算することができ、流量を得たい場合には、こうして求めた面平均流速に管内断面積を乗じることにより流量を推量できる。例えば、流速分布から求めた平均流速位置を部分流速の測定位置としておけば、測定値をそのまま面平均流速値として採用でき、さらにその面平均流速値に対して単に被測定管の断面積を積算して流量が求まる。
【０００７】
例えば、熱式流量計は、被測定流体の質量流量を求める流量計であり、被測定流体を加熱した物体に接触させると被測定流体は物体から熱エネルギーを奪って自己の温度を上昇させるが、このとき、単位時間に移動する熱量が、〔被測定流体の定圧比熱〕×〔被測定流体の上昇温度差〕×〔被測定流体の質量流量〕に相当することを利用している。この原理に基づく流量計の測定方式には、被測定流体の流れる流管内に流体加熱部及び温度センサを設ける方式と、被測定流体の流れる流管の外側に管加熱部及び温度センサを設ける方式がある（例えば、特許文献１参照）。前者の方式は、挿入した温度センサの位置での測定に基づくものであり、挿入形の熱式流量計と謂える。
【０００８】
また、渦流量計は、被測定管内に流れと対向するように設けられた渦発生体と、渦検出器で構成され、渦発生体から流出するカルマン渦の単位時間当たりの数（渦周波数）が、気体，液体に関係なく所定のレイノルズ数範囲では流量に比例することを利用したものである。渦検出器では、渦による熱変化，揚力変化等を、熱センサ，歪みセンサ，光センサ，圧力センサ，超音波センサ等で検出している。この非挿入形の渦流量計が被測定流体すべてを被測定管内に通過させるものであるのに対し、挿入形渦流量計は、被測定管の管径と比べて小口径の管とその管内に配設された渦発生体と渦検出器とを有するプローブを、被測定管内の所定位置（例えば管路の中央や平均流速位置）に被測定管に穴あけするなどして挿入し、その所定位置での部分流速を測定するものであり、小口径の管内を流れる被測定流体が測定対象となる（例えば、特許文献２参照）。そして、挿入形渦流量計は、その部分流速から平均流速又は流量を求めるものであり、低設置コスト，低圧力損失などの特徴をもつ。
【０００９】
また、超音波流量計は、伝搬速度差法，ビーム偏移法，ドップラ法，相関法などの測定原理に基づき、被測定管の外側にセンサを設け、超音波で流量を測定する流量計である。超音波流量計にも、被測定管に穿った孔からセンサを挿入して流量を測定する挿入形の流量計が実用化されている（例えば、特許文献３，４参照）。いずれの超音波流量計であっても、超音波の発信及び受信により伝搬速度等から流量を算出することとなるが、基本的に挿入形，非挿入形に拘らず超音波流量計において測定する流速は、超音波の伝搬経路上の平均流速、すなわち部分流速であり、伝搬経路としては被測定管の断面に平行に採らないため、被測定管の断面の平均流速（面平均流速）ではなく、速度分布による補正（換算）が必要となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−７１４１３号公報
【特許文献２】
実開平１−１６５４２４号公報
【特許文献３】
特許第３１３６００２号公報
【特許文献４】
特許第３１０３２６４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術による、流速分布を理論的に解析して得られたデータを用いて部分流速を面平均流速に換算する方法は、十分発達した軸対称の理想的な流速分布を想定しており、且つ流速分布はレイノルズ数により変化するため、実際の流速分布との相違から適切な換算は困難である。例えば、円管の流れにおいては、層流状態でその中心で最大流速となり、円管の全断面積についての平均流速（円管内平均流速）はその最大流速の１／２となるが、乱流状態では、円管内の最大速度はもちろん管中心にあるが、円管内平均流速と最大流速との関係はレイノルズ数に依存し、円管内平均流速は最大流速の０．７５〜０．８５倍となる。なお、厳密には乱流状態では同一位置でも速度がたえず変動しており、決まった速度分布というものは存在しないが、ここで乱流における速度分布とは、時間平均値を意味している。さらに、層流から乱流に遷移する遷移域も存在し、喩え理想的な円管であっても、管内平均流速と最大流速との関係を精確に規定することは困難である。
【００１２】
さらに、臨界レイノルズ数も被測定管に流入する流れの乱れ度によって変わるものであり、被測定管内の平均流速又は流量を少ない点で測定した部分流速から理論的な速度分布に基づく換算で精確に求めるのは、喩え円管内の流れであっても無理がある。
【００１３】
上述のごとき部分流速から全体の平均流速又は流量を求める流量計においては、部分流速を多点（或いは多数経路）で測定することでその精度を上げることが可能であるが、高価になる。従って、コストを抑えるため、通常、一点（或いは一経路）のみの測定に基づいて、被測定管の平均流速又は流量を推量している。
【００１４】
また、精度上の影響は面平均流速への換算に比べて小さいが、プローブを挿入したことによる流路の絞り影響に対しての補正も必要となる。さらに、換算に関係する誤差要因として、例えば、挿入形の流量計の場合にはプローブの挿入深さが挙げられる。このように、部分流速から全体の面平均流速又は流量を換算する流量計では、流速分布の理論値からのずれや、流速分布以外の誤差影響が考慮されていないこともあり、高精度の流量測定が困難となる。
【００１５】
また、部分流速から全体の面平均流速又は流量を換算する流量計では、精度向上を目的として、器差補正にて機器固有の差を補正しているが、その流量計の規格に基づき測定レンジ内で基準流量計による器差補正を行うだけであり、部分流速から面平均流速又は流量への換算を理論的な流速分布に基づいて行っていることに変わりはなく、また器差補正も個々の流量計に対して基本的に同じ場所（例えば、流量計のメーカの施設内）で行っている。
【００１６】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、部分流速から換算により面平均流速又は流量を求める際に、被測定管内の流速分布に依らず換算を実行することが可能で、且つ個々の流量計の個体差や取付影響や使用条件などの誤差影響を全て含めた換算を実行することが可能な、高精度の流量計、流量算出方法、プログラム、及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することをその目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の各技術手段により構成される。
第１の技術手段は、流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出して表示する流量計であって、実流校正した結果を前記換算用のデータとして記憶する記憶手段を有し、前記実流校正は、当該流量計を配設した流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設し、前記基準流量計によって当該流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で行うことを特徴としたものである。
【００１８】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記実流校正は、前記基準流量計及び当該流量計の双方に接続した校正器を用いて実行し、該校正器は、前記基準流量計で測定した平均流速又は流量と、当該流量計で測定した部分流速とを、対応付ける対応付け手段を有することを特徴としたものである。
【００１９】
第３の技術手段は、第１の技術手段において、当該流量計は、前記実流校正の際に前記基準流量計に接続して該基準流量計で測定した平均流速又は流量を入力する校正器を有し、該校正器は、前記基準流量計から入力した平均流速又は流量と、当該流量計で測定した部分流速とを、対応付ける対応付け手段を有することを特徴としたものである。
【００２０】
第４の技術手段は、第２又は第３の技術手段において、前記校正器は、対応付け手段で対応付けたデータが不足している場合に、該データの補間データを算出する補間手段を有することを特徴としたものである。
【００２１】
第５の技術手段は、第１乃至第４のいずれか１の技術手段において、当該流量計は、流管内に挿入する挿入形の流量計、或いは超音波流量計であることを特徴としたものである。
【００２２】
第６の技術手段は、流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出する、流量計における流量算出方法であって、前記流量計を配設した流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設し、前記基準流量計によって前記流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で実流校正を行い、該実流校正した結果を前記換算用のデータとして前記流量計に記憶させることを特徴としたものである。
【００２３】
第７の技術手段は、第６の技術手段において、前記実流校正は、前記基準流量計及び前記流量計の双方に接続した校正器を用いて実行し、該校正器において、前記基準流量計で測定した平均流速又は流量と、前記流量計で測定した部分流速とを、対応付けることを特徴としたものである。
【００２４】
第８の技術手段は、第６の技術手段において、前記実流校正の際に、前記基準流量計に接続して該基準流量計で測定した平均流速又は流量を前記流量計に入力し、前記基準流量計から入力した平均流速又は流量と、前記流量計で測定した部分流速とを、対応付けることを特徴としたものである。
【００２５】
第９の技術手段は、第７又は第８の技術手段において、前記対応付けたデータが不足している場合に、該データの補間データを算出することを特徴としたものである。
【００２６】
第１０の技術手段は、第６乃至第９のいずれか１の技術手段において、前記流量計は、流管内に挿入する挿入形の流量計、或いは超音波流量計であることを特徴としたものである。
【００２７】
第１１の技術手段は、流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出する流量計に対し、校正を行うための校正器に組み込まれ、該校正器に具備された演算処理装置に実流校正ステップを実行させるためのプログラムであって、前記実流校正ステップは、前記流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で前記流量計を流管に配設し、且つ、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設した状態で、前記基準流量計で測定された平均流速又は流量を入力するステップと、該測定と同時に前記流量計で測定された部分流速を入力するステップと、前記入力した平均流速又は流量と部分流速とを対応付けて、前記換算用のデータを作成するステップと、該作成した換算用のデータを前記流量計内に記憶させるステップと、を含んでなることを特徴としたものである。
【００２８】
第１２の技術手段は、流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速からの換算により算出する流量計に組み込まれ、該流量計に具備された演算処理装置に実流校正ステップと換算ステップとを実行させるためのプログラムであって、前記実流校正ステップは、前記流量計の実際の使用条件又はそれに近い条件で前記流量計を流管に配設し、且つ、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定する基準流量計を、前記流管に一時的に配設した状態で、前記基準流量計で測定された平均流速又は流量を入力するステップと、該測定と同時に前記流量計において部分流速を測定するステップと、前記入力した平均流速又は流量と前記測定した部分流速とを対応付けて、前記換算用のデータを作成するステップと、該作成した換算用のデータを前記流量計内に記憶させるステップと、を含んでなり、前記換算ステップは、前記流量計における部分流速の測定時に、前記記憶された換算用のデータに基づいて、前記部分流速を平均流速又は流量に換算するステップを含んでなることを特徴としたものである。
【００２９】
第１３の技術手段は、第１１又は第１２の技術手段において、前記実流校正ステップは、前記対応付けたデータが不足している場合に、該データの補間データを算出するステップと、該算出した補間データを前記換算用のデータとして前記流量計内に記憶するステップと、をさらに含んでなることを特徴としたものである。
【００３０】
第１４の技術手段は、第１１乃至第１３のいずれか１の技術手段において、前記流量計は、流管内に挿入する挿入形の流量計、或いは超音波流量計であることを特徴したものである。
【００３１】
第１５の技術手段は、第１１乃至第１４のいずれか１の技術手段に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る流量計の一構成例を説明するための図で、本発明の一実施形態に係る流量算出方法の一例を説明するための図でもある。図中、１は熱式流量計、２は基準流量計、３は校正器、４は被測定管（流管）、１０は熱式流量計の本体、１１は流速センサ、１２は温度センサ、１３は測定プローブである。
【００３３】
本発明の一実施形態に係る流量計は、流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、その流管に流れる被測定流体の平均流速又は流量を部分流速からの換算により算出して表示する流量計であり、ここでは熱式流量計１を例に挙げて説明する。
【００３４】
ここで例示する熱式流量計１は、挿入形の熱式流量計であり、本体１０の先端に測定プローブ（以下、プローブという）１３が設けられており、プローブ１３を被測定管である流管４に穿った孔に挿入して部分流速を測定するものである。プローブ１３は、温度センサ１２及び流速センサ１１を内部に有し、温度センサ１２及び流速センサ１１のセンシング位置には被測定流体と接触可能で圧力損失を少なくするように上流側及び下流側に窓が設けてある。流速センサ１１は、ヒータ及び温度センサを備え、その温度センサ及び温度センサ１２で計測した温度差を比較制御することで、そのヒータの温度が周囲温度に対して一定の温度差になるように制御されている。ヒータから奪われる熱量が質量流量と相関があるので加熱電力量から質量流量を求めることができるが、ここで測定される加熱電力量は、プローブ１３の挿入位置に関する加熱電力量であって、流管４への挿入長さを変えることで変わる量であり、部分流速に相当する。なお、制御方法及び演算方法によっては、部分流速そのものを温度センサ１２及び流速センサ１１で検出することも可能である。
【００３５】
熱式流量計１は、本発明の特徴部分として、上述の換算に用いるデータを記憶する記憶手段を有するものとする。そして、熱式流量計１は、実際の流量測定の前準備として、実流校正を行うものとする。
【００３６】
実流校正は、熱式流量計１の実際の使用条件又はそれに近い条件で実行し、図１に例示するように、熱式流量計１を配設した流管４に基準流量計２を一時的に配設し、基準流量計２において、流管４に流れる被測定流体の平均流速又は流量を測定し、同時に、熱式流量計１で部分流速を測定し、それらを対応付ける。
【００３７】
熱式流量計１の実際の使用条件又はそれに近い条件とは、実流校正後に実際に測定を行う流管及び実際に測定する流量レンジ、或いはそれに近い条件を指す。また、流量レンジは、実際に熱式流量計１で測定・算出するレンジに合わせて行うことが好ましいが、それ以上のレンジで行ってもよい。さらに、基準流量計２の設置位置は、校正の対象である熱式流量計１の上流側でも下流側でもよいが、お互いの測定に支障のない程度に離間させておく必要があり、特に圧縮性流体を被測定流体とする場合には注意が必要である。また、熱式流量計１が最終的に平均流速を求めるものである場合には、熱式流量計１の設置場所と校正用の基準流量計２の設置場所とで流管４の断面形状を合わせておくか、断面形状分の差を補正する処理が必要となる。
【００３８】
基準流量計２による熱式流量計１の実流校正は、比較して平均流速又は流量と部分流速との対応付けを行い、その実流校正した結果を、換算用のデータとして上述の記憶手段で記憶することで終了する。
【００３９】
ここで、基準流量計２は、流管４内に流れる全ての被測定流体を対象とすることは言及するまでもなく、また、基準流量計２としては、熱式流量計１が実際の測定時に体積流量を算出したい場合には体積流量を測定可能なものを、同じく質量流量を算出したい場合には質量流量を測定可能なものを採用するとよい。
【００４０】
図２は、本発明の一実施形態に係る流量計の本体に設けられた演算部の一例を示す図で、図３は、本発明の一実施形態に係る流量算出方法の一例を説明するためのフロー図である。図中、１４は演算部、１５は部分流速演算部、１６は流量算出部、１７は校正データ記憶部である。
【００４１】
図１乃至図３を参照し、実流校正後に実際に測定を行う流管４で実流校正を行う場合を例として、実流校正から実際の測定までの流れを説明する。まず、挿入形流量計である熱式流量計１を被測定管である流管４に挿入し、取り付け（ステップＳ１）、一方で基準流量計２を流管４に直列に取り付ける（ステップＳ２）。また、熱式流量計１及び基準流量計２を校正器３に接続する（ステップＳ３）。
【００４２】
このような状態で、実際に流管４に流す被測定流体の流量範囲に基づいて流量を変化させていき、熱式流量計１及び基準流量計２で同時測定を行う（ステップＳ４）。流管４のバルブと連動させて流量を増していき同時測定を行ってもよい。熱式流量計１は、流管４内に流れる被測定流体の一部分（プローブ１３を挿入した先端部分）に対し、センサ（流速センサ１１等）で測定した値を部分流速演算部１５に入力し、部分流速演算部１５にて部分流速を演算して求め、校正器３側へ送信する。一方、基準流量計２は、流管４内を流れる被測定流体全てを対象として流量を測定し、校正器３側へ送信する。ここで校正器３は、汎用のコンピュータであってもよい。校正器３では、基準流量計２で測定した流量値と熱式流量計１で測定した部分流速値とを対応付け、校正データを作成する（ステップＳ５）。校正器３は、このように、基準流量計２で測定した平均流速又は流量と、熱式流量計１で測定した部分流速とを、対応付ける対応付け手段を有するようにするとよい。校正器３は、作成した校正データを熱式流量計１の校正データ記憶部１７に書き込み、校正データ記憶部１７で記憶させる（ステップＳ６）。なお、ステップＳ４〜Ｓ６は、測定間隔毎に随時行うようにしてもよいし、また、流量計１，２や校正器３にデータがある程度貯まった時点で処理するようにしてもよい。ステップＳ６を終えた時点で、実流校正は終了となる。ここで、校正器３は、対応付けたデータが不足している場合に、そのデータの補間データを算出する補間手段を有するようにしてもよく、算出した補間データは同様に換算用のデータとして熱式流量計１内（図２の校正データ記憶部１７）に記憶しておけばよい。
【００４３】
実流校正が終了したら、基準流量計２を流管４から取り外し、熱式流量計１での流量測定を開始する（ステップＳ７）。熱式流量計１では、部分流速を同様にセンサで検出して部分流速演算部１５で演算することで測定し（ステップＳ８）、測定した部分流速を流量算出部１６へ渡す。流量算出部１６では、校正データ記憶部１７に記憶された換算用データ（校正データ）を参照して、測定した部分流速を流量値又は面平均流速値に換算し、流量表示部等に出力する（ステップＳ９）。なお、換算用データは、実流校正時に部分流速演算部１５から校正器３へ部分流速を送ることで基準流量計２での測定結果との比較で生じるデータであるが、流量算出部１６で流量演算を従来の方法で行った後の流量又は面平均流速のデータを校正器３へ送ることで基準流量計２での測定結果と比較して生じるような形態も採用可能であり、校正用データとも謂える。また、実流校正を定期的に実施するようにしてもよい。
【００４４】
ここで、図４に示す一般的な情報処理装置の構成例を参照して、校正器３を汎用コンピュータやハードモジュールで構成した例を説明する。図４中、２１はＣＰＵ、２２はＲＡＭ、２３はＲＯＭ、２４は入力装置、２５は表示装置、２６は通信装置、２７は出力装置、２８はバスである。
【００４５】
校正器３で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭ２２に蓄積され、その後、各種ＲＯＭ２３に格納され、必要に応じて、ＣＰＵ２１によって読み出し、修正・書き込みが行われる。また、コンピュータやハードモジュールを校正器３として機能させるためのプログラムは、それぞれのＲＯＭ２３に蓄積され、ＣＰＵ２１が読み出すことによって実行される。このプログラムは、熱式流量計１に対し、校正を行うための校正器３に組み込まれ、校正器３に具備された演算処理装置（ＣＰＵ２１）に、次の実流校正ステップを実行させるためのプログラムである。
【００４６】
実流校正ステップは、熱式流量計１の実際の使用条件又はそれに近い条件で熱式流量計１を流管４に配設し、且つ、基準流量計２を流管４に一時的に配設した状態で、基準流量計２で測定された平均流速又は流量を入力するステップと、その測定と同時に熱式流量計１で測定された部分流速を入力するステップと、入力した平均流速又は流量と部分流速とを対応付けて、換算用のデータを作成するステップと、作成した換算用のデータを熱式流量計１内（図２の校正データ記憶部１７）に記憶させるステップと、を含んでなる。ここで、実流校正ステップは、対応付けたデータが不足している場合に、そのデータの補間データを算出し、算出した補間データを換算用のデータとして熱式流量計１内（図２の校正データ記憶部１７）に記憶するステップと、をさらに含んでなるようにしてもよい。
【００４７】
また、処理の途中経過や途中結果は、ＣＲＴ，ＬＣＤ等の表示装置２５を通してユーザに提示され、必要な場合には、キーボード，マウス（ポインティングデバイス）等の入力装置２４からユーザが処理に必要なパラメータや応答を入力すればよい。このプログラムは、ユーザが使用する際に容易となるように、表示装置２５用のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を備えるようにするとよい。通信装置２６は熱式流量計１や基準流量計２に接続して通信を行うための機器である。なお、ＣＰＵ２１，ＲＡＭ２２，ＲＯＭ２３，入力装置２４，表示装置２５，通信装置２６，プリンタ等の出力装置２７は、バス２８などで接続されていればよい。
【００４８】
また、本実施形態に関し、上述のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としての形態も採用可能である。本発明による実流校正の機能を実現するためのプログラムやデータを記憶した記録媒体としては、具体的には、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、フラッシュメモリ、及びその他各種ＲＯＭやＲＡＭ等が想定でき、これら記録媒体に上述した実流校正の機能をコンピュータに実行させ、その機能を実現するためのプログラムを記録して流通させることにより、当機能の実現を容易にする。そして、図４で例示したような汎用コンピュータ等の情報処理装置に、上述のごとくの記録媒体を装着して情報処理装置によりプログラムを読み出すか、若しくは情報処理装置が備えている記録媒体に当プログラムを記憶させておき、必要に応じて読み出すことにより、本発明に係わる実流校正の機能を実行することができる。
【００４９】
また、上述した校正器３は、熱式流量計１の一部として、例えば本体１０等に備えるようにしてもよい。但し、この場合、図４で示した情報処理装置において、表示装置２５として流量表示部を対応させ、また出力装置２７を備えるのであれば小型の印字装置を設ければよい。この場合、熱式流量計１は、本体１０の内部に具備された演算処理装置に、次の実流校正ステップと換算ステップとを実行させるためのプログラムが組み込まれていればよい。
【００５０】
実流校正ステップは、熱式流量計１の実際の使用条件又はそれに近い条件で流量計１を流管４に配設し、且つ、基準流量計２を流管４に一時的に配設した状態で、基準流量計２で測定された平均流速又は流量を入力するステップと、その測定と同時に熱式流量計１において部分流速を測定するステップと、入力した平均流速又は流量と測定した部分流速とを対応付けて、換算用のデータを作成するステップと、作成した換算用のデータを熱式流量計１内（図２の校正データ記憶部１７）に記憶させるステップと、を含んでなる。ここで、実流校正ステップは、上述した補間データの算出及び記憶のステップをさらに含んでなるようにしてもよい。また、換算ステップは、少なくとも、熱式流量計１における部分流速の測定時（基準流量計２を取り外した後の実際の測定時）に、記憶された換算用のデータに基づいて、部分流速を平均流速又は流量に換算するステップを含んでなる。これらプログラムの処理に関しては、図４を参照して校正器３におけるプログラムの処理として説明したものを援用でき、説明を省略する。
【００５１】
上述した実施形態によれば、部分流速を測定して部分流速から換算により面平均流速又は流量を求める流量計において、部分流速から面平均流速，流量などへの換算を、被測定管内の流速分布に依らず実際の使用条件（又はそれに類似した条件）に合わせて実行することができる。一方、従来技術による部分流速を測定する流量計は、予め定められた管路の平均流速に対して、そのような流速比をもっているかを流速分布の関係等から求めていたので、流速分布の見積もりも難しく、流速分布の変化にも対応できず、さらにはプローブの挿入位置のずれによっても流量値が違ってきてしまう。本実施形態では、このような従来技術の欠点を補うだけでなく、個々の流量計の個体差（器差）や取付影響や使用条件などの誤差影響を全て含め、実際に使用する条件に合った補正を行うことができ、結果として面平均流速又は流量を部分流速の測定で高精度に求めることが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、実際に使用する被測定流体，被測定管，測定位置等、実際の使用条件の元で実流校正を行い、流速分布のパターン誤差及びその他の誤差影響に対する校正データ（補正値（補正係数）とも謂える）を入力しておくため、例えば、挿入形流量計を被測定管内の何れの位置に入れるなどしても精確な測定が可能である。さらに、被測定管の断面形状に依らずに、部分流速から流量への精確な換算ができる。
【００５２】
図５は、本発明の一実施形態に係る流量計の他の構成例を示す図で、図中、５は挿入形渦流量計、５０は挿入形渦流量計の本体、５１は測定管、５２は渦発生体、５３はプローブ取付軸である。
【００５３】
挿入形渦流量計５は、本体５０にプローブ取付軸５３が設けられており、プローブ取付軸５３の先端には、測定管５１及び渦発生体５２及び渦センサからなる測定プローブが取り付けてある。挿入形渦流量計５は、図１乃至図４で説明した熱式流量計１の代わりに流管４に挿入して配設するものであり、その測定原理以外は、その応用例や効果なども含めて熱式流量計１と同様であり、説明を省略する。また、測定原理も従来技術で説明した通りであり、渦発生体５２から発生するカルマン渦を渦センサで検出するものである。
【００５４】
図６は、本発明の一実施形態に係る流量計の他の構成例を示す図で、図中、６は超音波流量計、６０は超音波流量計の本体、６１，６２はトランスデューサ、６３は超音波反射面である。
【００５５】
超音波流量計６は、本体６０にプローブ取付軸が設けられ、その先端には、トランスデューサ６１，６２からなる測定プローブが取り付けてある。超音波流量計６は、図１乃至図４で説明した熱式流量計１の代わりに流管４に配設するものであり、その測定原理以外は、その応用例や効果なども含めて熱式流量計１と同様であり、説明を省略する。但し、図６ではトランスデューサ６１，６２を流管４に挿入した例を図示しているが、流管４の外側に設けてもよい。このように、本発明は、図１乃至図５で説明したような、流管内に挿入する挿入形の流量計だけでなく、超音波流量計にも適用可能である。
【００５６】
また、超音波流量計の測定原理は、従来技術に示した通りであり、その補足説明として、図６に示した反射形の超音波流量計に関する測定原理を説明する。なお、図６において、超音波反射面６３は特別に取りつけるものでなくてもよく、説明のために付加してある。流管４は、内径Ｄで流管４の軸方向壁面に所定距離を隔て、取付筒（取付孔）が配設され、この取付筒内に超音波を送受波するトランスデューサＡ（６１）、トランスデューサＢ（６２）が配設されている。トランスデューサＡ（６１），Ｂ（６２）内には圧電素子が装着されており、このトランスデューサＡ（６１），Ｂ（６２）何れの一方から流管４の軸に対して角度φの発射角で超音波が発射され、超音波反射面６３で反射され、他のトランスデューサＢ（６２），Ａ（６１）の何れかで受波される。
【００５７】
被測定流体が矢印方向に流速Ｖで流れているとすると、流速Ｖは、Ｌを超音波パスの長さ、ｔＡＢをトランスデューサＡ（６１）からＢ（６２）への伝搬時間、ｔＢＡをトランスデューサＢ（６２）からＡ（６１）への伝搬時間として、下式で求められる。但し、ここで示した流速Ｖは、測定経路上の平均値であり、部分流速に相当し、この流速Ｖと基準流量計２で測定した流量又は面平均流速で実流校正し、超音波流量計６での実際の測定は、その校正データに基づいて流速Ｖを流量又は面平均流速に換算することとなる。
【００５８】
Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓφ）（１／ｔＡＢ−１／ｔＢＡ）
Ｌ＝２Ｄ／ｓｉｎφ
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、部分流速を測定して部分流速から換算により面平均流速又は流量を求める流量計において、部分流速から面平均流速，流量などへの換算を、被測定管内の流速分布に依らず実際の使用条件に合わせて実行することができ、さらに個々の流量計の個体差や取付影響や使用条件などの誤差影響を全て含めて補正することができ、結果として面平均流速又は流量を部分流速の測定で高精度に求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る流量計の一構成例を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る流量計の本体に設けられた演算部の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る流量算出方法の一例を説明するためのフロー図である。
【図４】一般的な情報処理装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る流量計の他の構成例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る流量計の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…熱式流量計、２…基準流量計、３…校正器、４…被測定管（流管）、５…挿入形渦流量計、６…超音波流量計、１０…本体、１１…流速センサ、１２…温度センサ、１３…測定プローブ（プローブ）１４…演算部、１５…部分流速演算部、１６…流量算出部、１７…校正データ記憶部、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＡＭ、２３…ＲＯＭ、２４…入力装置、２５…表示装置、２６…通信装置、２７…出力装置、２８…バス、５０…本体、５１…測定管、５２…渦発生体、５３…プローブ取付軸、６０…本体、６１，６２…トランスデューサ、６３…超音波反射面。
【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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