【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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow meter, a flow rate calculation method, a program, and a recording medium, and more specifically, to measure a partial flow velocity in a measurement tube such as an insertion-type flow meter to obtain an average flow velocity or flow rate in the measurement tube. The present invention relates to a flow meter, a flow rate calculation method, a program, and a recording medium.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of flow meters such as thermal flow meters, vortex flow meters, volumetric flow meters, ultrasonic flow meters, differential pressure flow meters, turbine flow meters, Coriolis flow meters have been put into practical use. These flow meters measure the flow rate or average flow velocity using the entire flow tube (measurement tube) through which the fluid to be measured flows or its branch pipe as a measurement target.
[0003]
On the other hand, a flowmeter that measures the partial flow velocity in the measured tube and obtains the flow rate or average flow velocity of the measured fluid flowing in the measured tube based on the measured value is also put into practical use. As such flow meters, those for thermal flow meters, vortex flow meters, ultrasonic flow meters and the like have been put into practical use, and an insertion type flow meter can be said to be a representative example.
[0004]
The measurement object of the non-insertion type flow meter is all the fluid to be measured flowing in the measurement pipe, whereas the insertion type flow meter measures the flow velocity for a predetermined part in the measurement pipe as described above, Finally, the average flow velocity or flow rate of the fluid to be measured flowing in the measurement tube is estimated by this partial flow velocity.
[0005]
Here, the insertion type flow meter is generally attached to the tube to be measured by inserting a probe for measuring a partial flow velocity through a hole formed in the tube to be measured and fixing it. Insertion type flowmeters are generally fixed, and it is necessary to stop the flow of the fluid to be measured unless a bypass line is installed in the pipe to be measured when removing it for maintenance and inspection. As for the vortex flowmeter, a hot tap type that does not need to stop the flow of the fluid to be measured even if no bypass line is installed has been put into practical use.
[0006]
An insertion-type flowmeter is a so-called insertion-type flowmeter because the substantial measurement object is a partial flow velocity, but when the total flow rate in the measured pipe is finally obtained, the partial flow velocity in the measured pipe is measured. After converting to the average flow velocity (referred to as surface average flow velocity) of the cross section of the tube, the total flow rate is calculated by multiplying the cross sectional area. At this time, it is common to convert the partial flow velocity into a surface average flow velocity using data obtained by theoretically analyzing the flow velocity distribution. For circular pipes, the relational expression between the Reynolds number and the flow velocity distribution is generalized, so the partial flow velocity should be converted to the surface average flow velocity in the measured tube from the measurement position and Reynolds number depending on the insertion depth. In order to obtain the flow rate, the flow rate can be estimated by multiplying the surface average flow velocity thus obtained by the cross-sectional area in the pipe. For example, if the average flow velocity position obtained from the flow velocity distribution is used as the measurement position for the partial flow velocity, the measured value can be directly used as the surface average flow velocity value, and the cross-sectional area of the tube to be measured is simply added to the surface average flow velocity value. Then the flow rate is obtained.
[0007]
For example, a thermal flow meter is a flow meter that determines the mass flow rate of a fluid to be measured. When a fluid to be measured is brought into contact with a heated object, the fluid to be measured takes heat energy from the object and raises its temperature. At this time, it is utilized that the amount of heat transferred per unit time corresponds to [constant specific heat of measured fluid] × [rising temperature difference of measured fluid] × [mass flow rate of measured fluid]. The flow meter measurement method based on this principle includes a method in which a fluid heating unit and a temperature sensor are provided in the flow tube through which the fluid to be measured flows, and a method in which a tube heating unit and a temperature sensor are provided outside the flow tube through which the fluid to be measured flows. (For example, refer to Patent Document 1). The former method is based on the measurement at the position of the inserted temperature sensor, and can be called an insertion type thermal flow meter.
[0008]
The vortex flowmeter is composed of a vortex generator and a vortex detector provided to face the flow in the tube to be measured, and the number of Karman vortices per unit time flowing out of the vortex generator (vortex frequency). However, it utilizes the fact that it is proportional to the flow rate in a predetermined Reynolds number range regardless of gas or liquid. In the vortex detector, a thermal change, a lift change, and the like due to the vortex are detected by a thermal sensor, a strain sensor, an optical sensor, a pressure sensor, an ultrasonic sensor, and the like. The non-insertion type vortex flowmeter allows all the fluid to be measured to pass through the pipe to be measured, whereas the insertion type vortex flowmeter has a small diameter pipe and the pipe inside the pipe to be measured. A probe having a vortex generator and a vortex detector disposed in the tube is inserted into a predetermined position in the measured pipe (for example, at the center of the pipe or the average flow velocity position) by inserting a hole into the measured pipe. A partial flow velocity at a position is measured, and a fluid to be measured flowing in a small-diameter pipe is a measurement target (see, for example, Patent Document 2). The insertion-type vortex flowmeter calculates an average flow velocity or flow rate from the partial flow velocity, and has features such as low installation cost and low pressure loss.
[0009]
The ultrasonic flowmeter is a flowmeter that measures the flow rate with ultrasonic waves by providing a sensor outside the tube to be measured based on the measurement principle such as propagation velocity difference method, beam deviation method, Doppler method, correlation method, etc. is there. As an ultrasonic flowmeter, an insertion-type flowmeter that measures the flow rate by inserting a sensor through a hole formed in a tube to be measured has been put into practical use (see, for example, Patent Documents 3 and 4). Regardless of the ultrasonic flowmeter, the flow rate is calculated from the propagation speed, etc., by transmitting and receiving ultrasonic waves, but basically it is measured with the ultrasonic flowmeter regardless of the insertion type or non-insertion type. The flow velocity is the average flow velocity on the ultrasonic propagation path, that is, the partial flow velocity. Since the propagation path is not parallel to the cross section of the tube to be measured, it is not the average flow velocity (surface average flow velocity) of the cross section of the tube to be measured. Therefore, correction (conversion) by the velocity distribution is required.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2002-71413 A
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 1-165424
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3136002
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 3103264
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of converting the partial flow velocity to the surface average flow velocity using the data obtained by theoretically analyzing the flow velocity distribution according to the prior art assumes a well-developed ideal axisymmetric flow velocity distribution. In addition, since the flow velocity distribution changes depending on the Reynolds number, appropriate conversion is difficult due to the difference from the actual flow velocity distribution. For example, in the flow of a circular pipe, the maximum flow velocity is obtained at the center in a laminar flow state, and the average flow velocity (average flow velocity in the circular tube) for the entire cross-sectional area of the circular tube is ½ of the maximum flow velocity. In the state, the maximum velocity in the tube is of course at the center of the tube, but the relationship between the average velocity in the tube and the maximum velocity depends on the Reynolds number, and the average velocity in the tube is 0.75 to 0.85 times the maximum velocity. Become. Strictly speaking, in the turbulent flow state, the velocity constantly fluctuates even at the same position, and there is no fixed velocity distribution. Here, the velocity distribution in the turbulent flow means a time average value. Furthermore, there is also a transition region where the flow transitions from laminar flow to turbulent flow, and it is difficult to precisely define the relationship between the average flow velocity in the tube and the maximum flow velocity even in an ideal circular tube.
[0012]
In addition, the critical Reynolds number also changes depending on the degree of turbulence in the flow into the tube to be measured. The average flow velocity or flow rate in the tube to be measured is accurately converted from the partial flow velocity measured at a small point based on the theoretical velocity distribution. It is impossible to ask for the flow in the pipe.
[0013]
In the flowmeter for obtaining the total average flow velocity or flow rate from the partial flow velocity as described above, it is possible to increase the accuracy by measuring the partial flow velocity at multiple points (or multiple paths), but it is expensive. Therefore, in order to reduce the cost, the average flow velocity or flow rate of the pipe to be measured is usually estimated based on the measurement of only one point (or one path).
[0014]
Further, although the influence on accuracy is small compared to the conversion to the surface average flow velocity, it is also necessary to correct for the restriction of the flow path caused by the insertion of the probe. Further, as an error factor related to conversion, for example, in the case of an insertion type flow meter, the insertion depth of the probe can be mentioned. In this way, in the flowmeter that converts the overall surface average flow velocity or flow rate from the partial flow velocity, the deviation from the theoretical value of the flow velocity distribution and the influence of errors other than the flow velocity distribution may not be taken into account, so a highly accurate flow rate Measurement becomes difficult.
[0015]
In addition, in the flowmeter that converts the surface average flow velocity or flow rate from the partial flow velocity, the device-specific difference is corrected by instrumental error correction for the purpose of improving accuracy, but the measurement range is based on the standard of the flowmeter. In this case, only the instrumental error correction by the reference flowmeter is performed, and the conversion from the partial flow velocity to the surface average flow velocity or flow rate is based on the theoretical flow velocity distribution. The flowmeter is basically the same place (for example, in the facility of the manufacturer of the flowmeter).
[0016]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and when calculating the surface average flow velocity or flow rate by conversion from the partial flow velocity, it is possible to execute conversion regardless of the flow velocity distribution in the measured pipe, A highly accurate flow meter, a flow rate calculation method, a program, and a computer on which the program is recorded, capable of performing conversion including all the individual differences of individual flow meters, error effects such as mounting effects and use conditions, etc. An object is to provide a readable recording medium.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is constituted by the following technical means.
The first technical means measures a partial flow velocity of the fluid to be measured flowing in the flow tube, and calculates and displays an average flow velocity or flow rate of the measured fluid flowing in the flow tube by conversion from the partial flow velocity. And having a storage means for storing the result of actual flow calibration as the conversion data, wherein the actual flow calibration is an average flow velocity or flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow pipe in which the flow meter is disposed. A reference flow meter to be measured is temporarily disposed in the flow tube, and the reference flow meter is used under conditions of actual use of the flow meter or conditions close thereto.
[0018]
According to a second technical means, in the first technical means, the actual flow calibration is executed by using a calibrator connected to both the reference flow meter and the flow meter, and the calibrator includes the reference flow meter. It has an association means for associating the average flow velocity or flow rate measured in step 1 with the partial flow velocity measured with the flow meter.
[0019]
According to a third technical means, in the first technical means, the flow meter is connected to the reference flow meter at the time of the actual flow calibration and inputs a mean flow velocity or a flow rate measured by the reference flow meter. The calibrator has an association means for associating the average flow rate or flow rate input from the reference flow meter with the partial flow rate measured by the flow meter.
[0020]
According to a fourth technical means, in the second or third technical means, the calibrator has an interpolation means for calculating interpolation data of the data when the data correlated by the correlation means is insufficient. It is characterized by that.
[0021]
A fifth technical means is any one of the first to fourth technical means, wherein the flow meter is an insertion type flow meter or an ultrasonic flow meter to be inserted into a flow tube. It is.
[0022]
The sixth technical means measures a partial flow velocity of the fluid to be measured flowing in the flow tube, and calculates an average flow velocity or flow rate of the measured fluid flowing in the flow tube by conversion from the partial flow velocity. In the calculation method, a reference flow meter for measuring an average flow velocity or a flow rate of a fluid to be measured flowing in a flow tube in which the flow meter is disposed is temporarily disposed in the flow tube, and the reference flow meter The actual flow calibration is performed under the actual use condition of the flow meter or a condition close thereto, and the result of the actual flow calibration is stored in the flow meter as the conversion data.
[0023]
A seventh technical means is the sixth technical means, wherein the actual flow calibration is performed using a calibrator connected to both the reference flow meter and the flow meter, and the reference flow meter is used in the calibrator. The average flow velocity or flow rate measured in step 1 is associated with the partial flow velocity measured with the flow meter.
[0024]
In an eighth technical means, in the sixth technical means, an average flow velocity or a flow rate measured by the reference flow meter connected to the reference flow meter at the time of the actual flow calibration is input to the flow meter, and The average flow velocity or flow rate input from the reference flow meter and the partial flow velocity measured by the flow meter are associated with each other.
[0025]
A ninth technical means is characterized in that, in the seventh or eighth technical means, when the associated data is insufficient, interpolation data of the data is calculated.
[0026]
A tenth technical means according to any one of the sixth to ninth technical means is characterized in that the flow meter is an insertion type flow meter or an ultrasonic flow meter inserted into a flow tube. It is.
[0027]
The eleventh technical means measures a partial flow velocity of the fluid to be measured flowing in the flow tube, and calculates a mean flow velocity or flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow tube by conversion from the partial flow velocity. A program incorporated in a calibrator for performing calibration and causing an arithmetic processing device provided in the calibrator to execute an actual flow calibration step, wherein the actual flow calibration step is an actual use of the flowmeter. The flow meter is disposed in the flow tube under conditions close to or close to the flow tube, and a reference flow meter for measuring the average flow velocity or flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow tube is temporarily disposed in the flow tube. A step of inputting an average flow velocity or flow rate measured by the reference flow meter, a step of inputting a partial flow velocity measured by the flow meter simultaneously with the measurement, and the input average flow velocity or flow rate and partial flow velocity. And corresponding Only by a step of creating data for the conversion is a data for conversion that the created those characterized by comprising the steps of storing in said flow meter.
[0028]
The twelfth technical means is incorporated in a flow meter that measures the partial flow velocity of the fluid to be measured flowing in the flow tube and calculates the average flow velocity or flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow tube by conversion from the partial flow velocity. , A program for causing the arithmetic processing unit provided in the flow meter to execute an actual flow calibration step and a conversion step, wherein the actual flow calibration step is performed under the actual use condition of the flow meter or a condition close thereto. In the state where the flow meter is disposed in the flow tube and a reference flow meter for measuring the average flow velocity or flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow tube is temporarily disposed in the flow tube, the reference flow rate A step of inputting an average flow velocity or flow rate measured by a meter, a step of measuring a partial flow velocity at the flow meter simultaneously with the measurement, and associating the input average flow velocity or flow rate with the measured partial flow velocity Creating the conversion data, and storing the created conversion data in the flow meter, wherein the conversion step is performed when measuring the partial flow velocity in the flow meter, Based on the stored conversion data, the partial flow velocity is converted to an average flow velocity or flow rate.
[0029]
According to a thirteenth technical means, in the eleventh technical means or the twelfth technical means, the actual flow calibration step includes a step of calculating interpolation data of the data when the associated data is insufficient, and the calculation Storing the interpolated data as the conversion data in the flowmeter.
[0030]
A fourteenth technical means according to any one of the eleventh to thirteenth technical means is characterized in that the flow meter is an insertion type flow meter or an ultrasonic flow meter inserted into a flow tube. is there.
[0031]
A fifteenth technical means is a computer-readable recording medium recording the program according to any one of the eleventh to fourteenth technical means.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a flow meter according to an embodiment of the present invention, and is also a diagram for explaining an example of a flow rate calculation method according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a thermal flow meter, 2 is a reference flow meter, 3 is a calibrator, 4 is a tube to be measured (flow tube), 10 is a main body of the thermal flow meter, 11 is a flow rate sensor, 12 is a temperature sensor, Reference numeral 13 denotes a measurement probe.
[0033]
The flowmeter according to one embodiment of the present invention measures the partial flow velocity of the fluid to be measured flowing in the flow tube, and calculates the average flow velocity or flow rate of the measured fluid flowing in the flow tube by conversion from the partial flow velocity. This is a flow meter to be displayed. Here, the thermal flow meter 1 will be described as an example.
[0034]
The thermal flow meter 1 illustrated here is an insertion-type thermal flow meter, and a measurement probe (hereinafter referred to as a probe) 13 is provided at the tip of a main body 10, and the probe 13 is a flow to be measured. The partial flow velocity is measured by inserting into a hole drilled in the tube 4. The probe 13 has a temperature sensor 12 and a flow velocity sensor 11 inside, and the sensing positions of the temperature sensor 12 and the flow velocity sensor 11 have windows on the upstream side and the downstream side so that they can contact the fluid to be measured and reduce pressure loss. Is provided. The flow velocity sensor 11 includes a heater and a temperature sensor, and controls the temperature difference measured by the temperature sensor and the temperature sensor 12 so that the temperature of the heater becomes a constant temperature difference with respect to the ambient temperature. Has been. Since the amount of heat taken away from the heater is correlated with the mass flow rate, the mass flow rate can be obtained from the heating power amount. The heating power amount measured here is the heating power amount related to the insertion position of the probe 13, and The amount is changed by changing the length of insertion into the tube 4 and corresponds to the partial flow velocity. Depending on the control method and the calculation method, the partial flow velocity itself can be detected by the temperature sensor 12 and the flow velocity sensor 11.
[0035]
The thermal flow meter 1 has storage means for storing data used for the above-mentioned conversion as a characteristic part of the present invention. The thermal flow meter 1 performs actual flow calibration as preparation for actual flow measurement.
[0036]
The actual flow calibration is executed under the actual use condition of the thermal flow meter 1 or a condition close thereto, and the reference flow meter 2 is temporarily placed in the flow tube 4 in which the thermal flow meter 1 is disposed as illustrated in FIG. In the reference flow meter 2, the average flow velocity or flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow pipe 4 is measured, and at the same time, the partial flow velocity is measured by the thermal flow meter 1 and these are correlated.
[0037]
The actual use condition of the thermal flow meter 1 or a condition close thereto refers to a flow tube that actually performs measurement after actual flow calibration and a flow range that is actually measured, or a condition close thereto. Moreover, although it is preferable to perform according to the range actually measured and calculated with the thermal type flow meter 1, a flow range may be performed in the range beyond it. Further, the reference flow meter 2 may be installed on the upstream side or the downstream side of the thermal flow meter 1 to be calibrated. However, the reference flow meter 2 needs to be separated so as not to interfere with each other's measurement. Care must be taken when using the ionic fluid as the fluid to be measured. Further, when the thermal flow meter 1 finally obtains the average flow velocity, the cross-sectional shape of the flow tube 4 is changed between the installation location of the thermal flow meter 1 and the installation location of the reference flow meter 2 for calibration. Processing that corrects the difference in cross-sectional shape is required.
[0038]
In the actual flow calibration of the thermal flow meter 1 by the reference flow meter 2, the average flow velocity or the flow rate and the partial flow velocity are associated with each other, and the actual flow calibration result is converted into data for conversion by the above-described storage means. It ends by memorizing.
[0039]
Here, it is needless to mention that the reference flow meter 2 covers all the fluids to be measured flowing in the flow pipe 4, and the thermal flow meter 1 is an actual measurement as the reference flow meter 2. Sometimes it is desirable to employ a device capable of measuring a volume flow rate when it is desired to calculate a volume flow rate, and a device capable of measuring a mass flow rate when it is desired to calculate a mass flow rate.
[0040]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a calculation unit provided in a main body of a flow meter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a flow rate calculation method according to an embodiment of the present invention. FIG. In the figure, 14 is a calculation unit, 15 is a partial flow velocity calculation unit, 16 is a flow rate calculation unit, and 17 is a calibration data storage unit.
[0041]
With reference to FIGS. 1 to 3, the flow from actual flow calibration to actual measurement will be described by taking as an example a case where actual flow calibration is performed with the flow tube 4 that actually performs measurement after actual flow calibration. First, the thermal flow meter 1 that is an insertion type flow meter is inserted into the flow tube 4 that is the tube to be measured and attached (step S1), while the reference flow meter 2 is attached in series to the flow tube 4 (step S2). . Further, the thermal flow meter 1 and the reference flow meter 2 are connected to the calibrator 3 (step S3).
[0042]
In such a state, the flow rate is changed based on the flow range of the fluid to be measured that is actually passed through the flow tube 4, and simultaneous measurement is performed by the thermal flow meter 1 and the reference flow meter 2 (step S4). Simultaneous measurement may be performed by increasing the flow rate in conjunction with the valve of the flow tube 4. The thermal flow meter 1 inputs a value measured by a sensor (flow velocity sensor 11 or the like) to a partial flow velocity calculation unit 15 with respect to a part of the fluid to be measured flowing in the flow tube 4 (tip portion where the probe 13 is inserted). The partial flow velocity calculation unit 15 calculates the partial flow velocity and transmits it to the calibrator 3 side. On the other hand, the reference flow meter 2 measures the flow rate for all the fluids to be measured flowing in the flow tube 4 and transmits them to the calibrator 3 side. Here, the calibrator 3 may be a general-purpose computer. The calibrator 3 associates the flow rate value measured with the reference flow meter 2 with the partial flow velocity value measured with the thermal flow meter 1 to create calibration data (step S5). As described above, the calibrator 3 preferably includes an association unit that associates the average flow rate or flow rate measured by the reference flow meter 2 with the partial flow rate measured by the thermal flow meter 1. The calibrator 3 writes the created calibration data into the calibration data storage unit 17 of the thermal flow meter 1 and stores it in the calibration data storage unit 17 (step S6). Steps S4 to S6 may be performed at every measurement interval, or may be performed when data is accumulated in the flow meters 1 and 2 and the calibrator 3 to some extent. When step S6 is finished, the actual flow calibration is finished. Here, the calibrator 3 may have an interpolation means for calculating the interpolation data of the data when the associated data is insufficient, and the calculated interpolation data is similarly used as conversion data. What is necessary is just to memorize | store in the thermal type flow meter 1 (calibration data storage part 17 of FIG. 2).
[0043]
When the actual flow calibration is completed, the reference flow meter 2 is removed from the flow tube 4, and flow measurement with the thermal flow meter 1 is started (step S7). In the thermal flow meter 1, the partial flow velocity is similarly detected by the sensor and measured by the partial flow velocity calculation unit 15 (step S8), and the measured partial flow velocity is passed to the flow rate calculation unit 16. The flow rate calculation unit 16 refers to the conversion data (calibration data) stored in the calibration data storage unit 17, converts the measured partial flow velocity into a flow rate value or a surface average flow velocity value, and outputs it to the flow rate display unit and the like. (Step S9). Note that the conversion data is data generated by comparison with the measurement result of the reference flow meter 2 by sending the partial flow velocity from the partial flow velocity calculator 15 to the calibrator 3 at the time of actual flow calibration. It is also possible to adopt a form in which the flow rate calculation or the surface average flow velocity data after the flow rate calculation is performed by the conventional method is sent to the calibrator 3 and compared with the measurement result of the reference flow meter 2 for calibration. It can also be called data. Moreover, you may make it implement real flow calibration regularly.
[0044]
Here, an example in which the calibrator 3 is configured by a general-purpose computer or a hardware module will be described with reference to a configuration example of a general information processing apparatus illustrated in FIG. In FIG. 4, 21 is a CPU, 22 is a RAM, 23 is a ROM, 24 is an input device, 25 is a display device, 26 is a communication device, 27 is an output device, and 28 is a bus.
[0045]
Information handled by the calibrator 3 is temporarily accumulated in the RAM 22 at the time of the processing, and thereafter stored in various ROMs 23, read out by the CPU 21 as necessary, and corrected / written. A program for causing a computer or a hardware module to function as the calibrator 3 is stored in each ROM 23 and is executed by the CPU 21 reading it. This program is incorporated in the calibrator 3 for calibrating the thermal flow meter 1, and causes the arithmetic processing unit (CPU 21) provided in the calibrator 3 to execute the next actual flow calibration step. It is a program.
[0046]
In the actual flow calibration step, the thermal flow meter 1 is disposed in the flow tube 4 under the actual use condition of the thermal flow meter 1 or a condition close thereto, and the reference flow meter 2 is temporarily disposed in the flow tube 4. In the set state, the step of inputting the average flow velocity or flow rate measured by the reference flow meter 2, the step of inputting the partial flow velocity measured by the thermal flow meter 1 simultaneously with the measurement, and the input average flow velocity or flow rate And generating partial conversion data by associating the partial flow velocity with each other, and storing the generated conversion data in the thermal flow meter 1 (calibration data storage unit 17 in FIG. 2). It becomes. Here, in the actual flow calibration step, when the associated data is insufficient, the interpolation data of the data is calculated, and the calculated interpolation data is used as conversion data in the thermal flow meter 1 (in FIG. 2). And a step of storing in the calibration data storage unit 17).
[0047]
Further, the progress of the process and the result of the process are presented to the user through the display device 25 such as a CRT or LCD, and if necessary, the user needs to perform the process from the input device 24 such as a keyboard or a mouse (pointing device). Input parameters and responses. This program may be provided with a graphical user interface (GUI) for the display device 25 so as to be easy for the user to use. The communication device 26 is an apparatus for connecting to the thermal flow meter 1 and the reference flow meter 2 for communication. Note that the CPU 21, RAM 22, ROM 23, input device 24, display device 25, communication device 26, and output device 27 such as a printer need only be connected by a bus 28 or the like.
[0048]
Further, regarding the present embodiment, a form as a computer-readable recording medium in which the above-described program is recorded can be adopted. Specific examples of the recording medium storing the program and data for realizing the actual flow calibration function according to the present invention include a CD-ROM, a magneto-optical disk, a DVD-ROM, an FD, a flash memory, and other various ROMs. The real-time calibration function described above is executed on these recording media by a computer, and a program for realizing the function is recorded and distributed, thereby facilitating the realization of this function. Then, the information processing apparatus such as the general-purpose computer illustrated in FIG. 4 is loaded with the recording medium as described above and the program is read by the information processing apparatus, or the program is stored in the recording medium included in the information processing apparatus. Is stored, and read out as necessary, the function of actual flow calibration according to the present invention can be executed.
[0049]
Moreover, you may make it provide the calibrator 3 mentioned above in the main body 10 grade | etc., As a part of thermal type flow meter 1, for example. However, in this case, in the information processing apparatus shown in FIG. 4, if a flow rate display unit is made to correspond to the display device 25 and the output device 27 is provided, a small printing device may be provided. In this case, the thermal flow meter 1 only needs to incorporate a program for executing the next actual flow calibration step and conversion step in the arithmetic processing device provided in the main body 10.
[0050]
In the actual flow calibration step, the flow meter 1 is disposed in the flow tube 4 under the actual use conditions of the thermal flow meter 1 or a condition close thereto, and the reference flow meter 2 is temporarily disposed in the flow tube 4. In the state, the step of inputting the average flow velocity or flow rate measured by the reference flow meter 2, the step of measuring the partial flow velocity by the thermal flow meter 1 simultaneously with the measurement, the input average flow velocity or flow rate and the measured partial flow velocity And creating the conversion data and storing the created conversion data in the thermal flow meter 1 (calibration data storage unit 17 in FIG. 2). Here, the actual flow calibration step may further include the above-described interpolation data calculation and storage step. In addition, the conversion step calculates the partial flow velocity based on the stored conversion data at least when measuring the partial flow velocity in the thermal flow meter 1 (actual measurement after removing the reference flow meter 2). Converting to an average flow rate or flow rate. Regarding the processing of these programs, the processing described as the processing of the program in the calibrator 3 with reference to FIG. 4 can be used, and description thereof is omitted.
[0051]
According to the embodiment described above, in the flowmeter for measuring the partial flow velocity and calculating the surface average flow velocity or flow rate by conversion from the partial flow velocity, the conversion from the partial flow velocity to the surface average flow velocity, the flow rate, etc. It can be executed according to the actual use conditions (or similar conditions) regardless of the above. On the other hand, flowmeters that measure partial flow velocities according to the prior art have determined whether the flow rate ratio has such a flow rate ratio with respect to a predetermined average flow velocity in the pipe line. It is difficult to cope with changes in the flow velocity distribution, and the flow rate value varies depending on the displacement of the probe insertion position. This embodiment not only compensates for the disadvantages of the prior art, but also matches the actual usage conditions, including individual differences (instrument differences) of individual flowmeters and error effects such as mounting effects and usage conditions. As a result, it is possible to obtain the surface average flow velocity or flow rate with high accuracy by measuring the partial flow velocity. That is, according to the present embodiment, actual flow calibration is performed under the actual use conditions such as the fluid to be measured, the pipe to be measured, the measurement position, and the like, and the flow rate distribution pattern error and other error effects are calibrated. Since data (also referred to as a correction value (correction coefficient)) is input in advance, accurate measurement is possible even if, for example, the insertion type flow meter is placed in any position in the tube to be measured. Furthermore, it is possible to accurately convert the partial flow velocity to the flow rate regardless of the cross-sectional shape of the tube to be measured.
[0052]
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of a flow meter according to an embodiment of the present invention, in which 5 is an insertion type vortex flow meter, 50 is a main body of the insertion type vortex flow meter, 51 is a measurement tube, 52 is a vortex generator, and 53 is a probe mounting shaft.
[0053]
The insertion type vortex flowmeter 5 is provided with a probe attachment shaft 53 on a main body 50, and a measurement probe including a measurement tube 51, a vortex generator 52 and a vortex sensor is attached to the tip of the probe attachment shaft 53. The insertion type vortex flow meter 5 is disposed by being inserted into the flow tube 4 instead of the thermal flow meter 1 described with reference to FIGS. 1 to 4, and its application examples and effects are other than the measurement principle. And the same as the thermal flow meter 1, and a description thereof is omitted. The measurement principle is also as described in the prior art, and the Karman vortex generated from the vortex generator 52 is detected by the vortex sensor.
[0054]
FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of a flow meter according to an embodiment of the present invention, in which 6 is an ultrasonic flow meter, 60 is a main body of the ultrasonic flow meter, 61 and 62 are transducers, 63 Is an ultrasonic reflecting surface.
[0055]
The ultrasonic flowmeter 6 is provided with a probe mounting shaft on a main body 60, and a measuring probe including transducers 61 and 62 is mounted on the tip thereof. The ultrasonic flow meter 6 is disposed in the flow tube 4 instead of the thermal flow meter 1 described with reference to FIGS. 1 to 4, and other than the measurement principle, the application includes the application examples and effects. Since it is the same as that of the type flow meter 1, description thereof is omitted. However, although FIG. 6 shows an example in which the transducers 61 and 62 are inserted into the flow tube 4, they may be provided outside the flow tube 4. As described above, the present invention can be applied not only to the insertion type flow meter inserted into the flow tube as described with reference to FIGS. 1 to 5, but also to the ultrasonic flow meter.
[0056]
The measurement principle of the ultrasonic flowmeter is as shown in the prior art, and as a supplementary explanation, the measurement principle related to the reflective ultrasonic flowmeter shown in FIG. 6 will be described. In FIG. 6, the ultrasonic reflecting surface 63 does not have to be specially attached, and is added for explanation. The flow tube 4 has an inner diameter D and a mounting tube (mounting hole) disposed at a predetermined distance from the axial wall surface of the flow tube 4. A transducer A (61) for transmitting and receiving ultrasonic waves in the mounting tube, a transducer B (62) is disposed. Piezoelectric elements are mounted in the transducers A (61) and B (62), and the firing angle of the angle φ with respect to the axis of the flow tube 4 from one of the transducers A (61) and B (62). Ultrasonic waves are emitted, reflected by the ultrasonic reflection surface 63, and received by one of the other transducers B (62) and A (61).
[0057]
Assuming that the fluid to be measured is flowing at a flow velocity V in the direction of the arrow, the flow velocity V is expressed as L is the length of the ultrasonic path, t AB Is the propagation time from transducer A (61) to B (62), t BA As a propagation time from the transducer B (62) to A (61). However, the flow velocity V shown here is an average value on the measurement path, and corresponds to a partial flow velocity. The flow velocity V and the flow rate measured by the reference flowmeter 2 or the surface average flow velocity are actually calibrated and the ultrasonic flow rate is obtained. In actual measurement with the total 6, the flow velocity V is converted into a flow rate or a surface average flow velocity based on the calibration data.
[0058]
V = (L / 2cosφ) (1 / t AB -1 / t BA )
L = 2D / sinφ
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a flowmeter that measures a partial flow velocity and obtains a surface average flow velocity or flow rate by conversion from the partial flow velocity, conversion from the partial flow velocity to the surface average flow velocity, flow rate, etc. depends on the flow velocity distribution in the pipe to be measured. It can be executed according to the actual usage conditions, and can be corrected including all individual flow meter individual errors, mounting effects, and error effects such as usage conditions. It can be obtained with high accuracy by measuring the partial flow velocity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a flow meter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a calculation unit provided in a main body of a flow meter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of a flow rate calculation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a general information processing apparatus.
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the flow meter according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the flow meter according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal flow meter, 2 ... Reference | standard flow meter, 3 ... Calibrator, 4 ... Measuring pipe (flow tube), 5 ... Insertion type vortex flow meter, 6 ... Ultrasonic flow meter, 10 ... Main body, 11 ... Flow velocity Sensor: 12 ... Temperature sensor 13 ... Measurement probe (probe) 14 ... Calculation unit 15 ... Partial flow rate calculation unit 16 ... Flow rate calculation unit 17 ... Calibration data storage unit 21 ... CPU 22 ... RAM 23 ... ROM 24 ... input device 25 ... display device 26 ... communication device 27 ... output device 28 ... bus 50 ... main body 51 ... measurement tube 52 ... vortex generator 53 ... probe mounting shaft 60 ... main body 61, 62 ... Transducer, 63 ... Ultrasonic reflecting surface.
