JPH11351928A

JPH11351928A - 流量計および流量計測方法

Info

Publication number: JPH11351928A
Application number: JP15943998A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tanaka; 真一田中
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】より正確な流量測定が可能で、積算流量値の
精度を向上させた流量計および流量計測方法を提供す
る。【解決手段】流量算出手段５により、測定手段１によ
って測定した物理量と測定手段１の構造的仕様に基づい
て該流路の流体の流量を算出し、第１補正手段６で算出
した流量に所定の固定値を乗じて補正し、第２補正手段
７で該流量と音速との関係に基づく音速補正値を乗じて
補正し、第３補正手段８で当該流量計に固有の固有補正
値を乗じて補正し、さらに積算手段９において、これら
第１補正手段６，第２補正手段７および第３補正手段８
を選択的に使用して補正した流量に基づき流路における
積算流量を推測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子式ガスメータ等
に使用される流量を計測する流量計および流量計測方法
に係り、特に、より正確な流量測定が可能で、積算流量
値の精度を向上させた流量計および流量計測方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子式ガスメータ等の流量計
測に使用されている流量計としては、超音波式やフルイ
ディック式等の流量計が広く使用されている。例えば、
超音波式のガス流量計の基本原理について簡単に説明す
ると、図９に示すように、超音波式流量計２０（以下、
第１従来例という）は、ガス流路内に一定距離だけ離れ
て配置された超音波周波数で作動する、例えば圧電式振
動子からなる２つの音響トランスジューサ２１，２３
と、超音波が伝搬する伝搬管路２２とを有した構成であ
る。

【０００３】この第１従来例の超音波式流量計２０にお
いては、例えば、まずガス流入側のトランスジューサ２
１から超音波信号を発生させ、ガス流出側のトランスジ
ューサ２３に受信させてトランスジューサ間での超音波
信号のガス流方向の伝搬時間ｔ1を計測する。次に、双
方のトランスジューサを切換えて、ガス流出側のトラン
スジューサ２３から超音波信号を発生させ、ガス流入側
のトランスジューサ２１に受信させて該ガス流方向とは
逆方向の伝搬時間ｔ2を計測する。この計測した２つの
伝搬時間ｔ1，ｔ2の伝搬時間差および両トランスジュー
サ間の経路長に基づいて伝搬管路２２内を流れているガ
スの流速ｖを間欠的に求め、この流速ｖに伝搬経路２２
の断面積を乗じて瞬時流量を求める。そして、この瞬時
流量に一定の計測間隔であるサンプリング時間を乗じて
通過流量を求め、この通過流量を積算して求めた積算流
量を表示するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の超音波式やフルイディック式等の流量計にあ
っては、基本的に受信された信号の振幅に基づいて計測
が行われるためガスの流速を測定するのに好ましくな
く、超音波信号の振幅変動が大きくなる場合があり、受
信側のトランスジューサにおいて、送信されたパルスの
到達時間があいまいになって正確さを欠くという問題が
ある。

【０００５】これに対処すべく、特開平２−８５７６２
号公報に開示の速度測定装置（以下、第２従来例とい
う）では、２つの離間したトランスジューサと、該トラ
ンスジューサ間で両方向に信号を送信しかつ受信する送
信手段および受信手段とを備え、送信手段から位相変化
を含むトーンバースト信号を発生し、受信手段では前記
位相変化を感知して受信信号のためのタイミングマーカ
を与えるようにして、該受信手段からの情報に基づいて
流体速度を決定するものが提案されている。しかしなが
ら、この第２従来例をガスメータに適用した場合でも、
図１０の実流量とガスメータにおける演算流量との比較
表に示すように、ガスメータにおける演算結果が実流量
よりも小さいことが実験のデータによって検証されてい
る。すなわち、第２従来例では、演算結果である流量値
に計測間隔時間を乗じた値の通過流量を積算すると、マ
イナスの積算流量を表示してしまうおそれがある。

【０００６】また、英国特許出願ＧＢ２２５９５７１Ａ
のトランスジューサの遅延誤差を除去する流量計（以
下、第３従来例という）では、トランスジューサの遅延
による誤差を消去して測定精度を確保するために、補助
のトランスジューサを備えて、トランスジューサの遅延
と特定のパラメータを決定するための音速値を正確に測
定して測定流量を校正するものが提案されている。しか
しながら、この第３従来例の流量計においてもトランス
ジューサの遅延誤差については確実に消去されるが、個
々の流量計が持つ製造ばらつき等による固有の誤差につ
いて考慮されていないという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、上記従来の問題点を解決
することにあり、流路中の流速を間欠的に計測して積算
流量を推測する推量式の流量計および流量計測方法にお
いて、流路中の流体の流速に応じて変化する物理量を間
欠的に測定する測定系の遅延誤差や、個々の流量計が持
つ製造ばらつき等による固有の誤差などを考慮に入れて
流量値を補正することにより、より正確な流量測定が可
能で、積算流量値の精度を向上させた流量計および流量
計測方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の流量計は、流路中の流体の流速に応じて変
化する物理量を間欠的に測定する測定手段と、前記測定
手段によって測定した物理量と前記測定手段の構造的仕
様に基づいて該流路の流体の流量を算出する流量算出手
段とを備え、前記流路における積算流量を推測する推量
式の流量計において、前記算出した流量に所定の固定値
を乗じて補正する第１補正手段と、前記算出または補正
した流量に該流量と音速との関係に基づく音速補正値を
乗じて補正する第２補正手段と、前記算出または補正し
た流量に当該流量計に固有の固有補正値を乗じて補正す
る第３補正手段と、前記第１補正手段、前記第２補正手
段および前記第３補正手段を選択的に使用して補正した
流量に基づき前記流路における積算流量を推測する積算
手段とを具備するものである。

【０００９】また、請求項２に係る流量計は、請求項１
に記載の流量計において、前記流体の流れの影響を受け
ない空間で音速を間欠的に測定する音速測定手段を具備
し、前記第２補正手段は、前記流量と前記音速に基づき
前記音速補正値を決定する補正テーブルを備えるもので
ある。

【００１０】また、請求項３に係る流量計は、請求項１
に記載の流量計において、前記流体の流れの影響を受け
ない空間で音速を間欠的に測定する音速測定手段を具備
し、前記測定手段は、前記流路中の流体の流れ方向に離
間して該流路内に配置された２つの音響トランスジュー
サを備え、前記音速測定手段は、第３の音響トランスジ
ューサと、前記第３の音響トランスジューサと対向して
配置される反射部とを備え、前記流量算出手段は、前記
第２補正手段を含んで、前記測定手段および前記音速測
定手段の構造的仕様、前記測定手段の２つの音響トラン
スジューサ間で超音波信号の送受を交互に行ったときの
該両トランスジューサ間での流れ方向とこれと逆方向の
超音波信号の伝搬時間差、並びに、前記音速測定手段の
第３の音響トランスジューサから前記反射部に超音波信
号を送信したときの１回往復と複数回往復の超音波信号
の伝搬時間差に基づいて前記流路の流体の流量を算出
し、前記積算手段は、前記流量算出手段により算出した
流量、或いは、前記第１補正手段および前記第３補正手
段を選択的に使用して補正した流量に基づき前記流路に
おける積算流量を推測するものである。

【００１１】また、請求項４に係る流量計測方法は、流
路中の流体の流速に応じて変化する物理量を間欠的に測
定する測定手段を備え、前記流路における積算流量を推
測する推量式の流量計測方法において、前記測定手段に
よって測定した物理量と前記測定手段の構造的仕様に基
づいて該流路の流体の流量を算出する流量算出ステップ
と、前記算出した流量に所定の固定値を乗じて補正する
第１補正ステップと、前記算出または補正した流量に該
流量と音速との関係に基づく音速補正値を乗じて補正す
る第２補正ステップと、前記算出または補正した流量に
当該流量計に固有の固有補正値を乗じて補正する第３補
正ステップと、前記第１補正ステップ、前記第２補正ス
テップおよび前記第３補正ステップを選択的に使用して
補正した流量に基づき前記流路における積算流量を推測
する積算ステップとを具備するものである。

【００１２】また、請求項５に係る流量計測方法は、請
求項４に記載の流量計測方法において、前記流体の流れ
の影響を受けない空間で音速を間欠的に測定する音速測
定手段を備え、前記第２補正ステップは、前記流量と前
記音速に基づき前記音速補正値を決定する補正テーブル
を参照して補正するものである。

【００１３】さらに、請求項６に係る流量計測方法は、
請求項４に記載の流量計測方法において、前記流体の流
れの影響を受けない空間で音速を間欠的に測定する音速
測定手段を備え、前記測定手段は、前記流路中の流体の
流れ方向に離間して該流路内に配置された２つの音響ト
ランスジューサを備え、前記音速測定手段は、第３の音
響トランスジューサと前記第３の音響トランスジューサ
と対向して配置される反射部とを備え、前記流量算出ス
テップは、前記第２補正ステップを含んで、前記測定手
段および前記音速測定手段の構造的仕様、前記測定手段
の２つの音響トランスジューサ間で超音波信号の送受を
交互に行ったときの該両トランスジューサ間での流れ方
向とこれと逆方向の超音波信号の伝搬時間差、並びに、
前記音速測定手段の第３の音響トランスジューサから前
記反射部に超音波信号を送信したときの１回往復と複数
回往復の超音波信号の伝搬時間差に基づいて前記流路の
流体の流量を算出し、前記積算ステップは、前記流量算
出ステップにより算出した流量、或いは、前記第１補正
ステップおよび前記第３補正ステップを選択的に使用し
て補正した流量に基づき前記流路における積算流量を推
測するものである。

【００１４】本発明の請求項１に係る流量計および請求
項４に係る流量計測方法では、流量算出手段（流量算出
ステップ）により、測定手段によって測定した物理量と
測定手段の構造的仕様に基づいて該流路の流体の流量を
算出し、第１補正手段（第１補正ステップ）により、算
出した流量に所定の固定値を乗じて補正し、第２補正手
段（第２補正ステップ）により、算出または補正した流
量に該流量と音速との関係に基づく音速補正値を乗じて
補正し、第３補正手段（第３補正ステップ）により、算
出または補正した流量に当該流量計に固有の固有補正値
を乗じて補正し、さらに積算手段（積算ステップ）にお
いては、第１補正手段（第１補正ステップ）、第２補正
手段（第２補正ステップ）および第３補正手段（第３補
正ステップ）を選択的に使用して補正した流量に基づき
流路における積算流量を推測する。このように、流路中
の流速を間欠的に計測して積算流量を推測する推量式の
流量計および流量計測方法において、流路中の流体の流
速に応じて変化する物理量を間欠的に測定する測定系の
遅延誤差や、個々の流量計が持つ製造ばらつき等による
固有の誤差などを考慮に入れて、固定値、音速補正値お
よび固有補正値によって流量値を選択的に補正するの
で、より正確な流量測定が可能となり、積算流量値の精
度を向上させることができる。

【００１５】また、請求項２に係る流量計および請求項
５に係る流量計測方法では、音速測定手段によって流体
の流れの影響を受けない空間で音速を間欠的に測定し、
第２補正手段（第２補正ステップ）において、流量と音
速に基づき音速補正値を決定する補正テーブルを参照し
て補正するのが望ましい。

【００１６】さらに、請求項３に係る流量計および請求
項６に係る流量計測方法では、音速測定手段によって流
体の流れの影響を受けない空間で音速を間欠的に測定す
るようにし、流量算出手段（流量算出ステップ）におい
て、測定手段および音速測定手段の構造的仕様、測定手
段の２つの音響トランスジューサ間で超音波信号の送受
を交互に行ったときの該両トランスジューサ間での流れ
方向とこれと逆方向の超音波信号の伝搬時間差、並び
に、音速測定手段の第３の音響トランスジューサから反
射部に超音波信号を送信したときの１回往復と複数回往
復の超音波信号の伝搬時間差に基づいて前記流路の流体
の流量を算出し、積算手段（積算ステップ）において、
流量算出手段（流量算出ステップ）により算出した流
量、或いは、第１補正手段（第１補正ステップ）および
第３補正手段（第３補正ステップ）を選択的に使用して
補正した流量に基づき流路における積算流量を推測する
のが望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流量計および
流量計測方法の実施の形態について、〔第１の実施形
態〕、〔第２の実施形態〕の順に図を参照して詳細に説
明する。

【００１８】〔第１の実施形態〕まず第１の実施形態の
流量計および流量計測方法について、図１乃至図６を参
照して説明する。ここで、図１は本発明の第１の実施形
態に係る流量計の基本的な構成を示す構成図であり、図
２は第１の実施形態の流量計の一構成例を例示する構成
図、図３は第１の実施形態の流量計の補正テーブルの内
容を説明する説明図、図４は実施形態の流量計における
固有補正値を求めるための測定システムの構成図、図５
は第１の実施形態の流量計における流量計測方法の手順
を説明するフローチャート、図６は流量計の器差が固定
値、音速補正値および固有補正値によって校正される様
子を説明する説明図である。

【００１９】本実施形態の流量計について、図１を参照
して説明すると、流量計は、第１および第２の音響トラ
ンスジューサ２１，２３と第１送受信部２８とを備えた
測定手段１、音響トランスジューサ２４と反射部２６と
第２送受信部２９とを備えた音速測定手段２、流量算出
手段５と第１補正手段６と第２補正手段７と第３補正手
段８と積算手段９と補正テーブル１０とを備えた処理部
３、並びに表示部４を具備して構成されている。なお、
処理部３はマイクロコンピュータ等で実現され、より具
体的には、プログラムにしたがって各種の処理を行うＣ
ＰＵと、ＣＰＵが行う処理プログラム等を格納したＲＯ
Ｍ、ＣＰＵでの各種処理過程で利用するワークエリアや
補正テーブル１０等の各種データを格納するデータ格納
エリア等を有するＲＡＭなどを内蔵して、これらをバス
結合させた構成である。

【００２０】測定手段１は、流路中の流速を間欠的に計
測して積算流量を推測するもので、図２に示すように、
流路内に一定距離Ｌだけ離れて互いに対向して配置され
た超音波周波数で作動する、例えば圧電式振動子からな
る第１および第２の音響トランスジューサ２１，２３
と、超音波が伝搬する伝搬管路２２とを具備した構成
で、その計測の基本原理も従来例で説明したものと同等
である。トランスジューサ２１，２３は第１送受信部２
８に接続されており、第１送受信部２８の送信機能を実
現するものとして発振回路等を内蔵して、マイクロコン
ピュータ３の制御の下でトランスジューサ２１，２３の
一方を駆動して超音波信号を発生させる信号をパルスバ
ーストの形で送信する。また第１送受信部２８の受信機
能を実現するものとして前置増幅器等を内蔵して、伝搬
管路２２を通過した超音波信号を受信した他方のトラン
スジューサ２１，２３からの信号を入力して超音波信号
を処理する。これにより、２つのトランスジューサ２
１，２３間で超音波信号の送受を交互に行ったときの該
両トランスジューサ２１，２３間での流れ方向とこれと
逆方向の超音波信号の伝搬時間差（Ｔ2−Ｔ1）を得るこ
ととなる。

【００２１】また音速測定手段２は、流体の流れの影響
を受けない空間２５で音速を間欠的に測定するもので、
具体的には例えば図２に示すように、流路に連通した空
間２５内に距離Ｌｘだけ離れた反射部２６に対向して第
３の音響トランスジューサ２４を配置したものである。
トランスジューサ２４は第２送受信部２９に接続されて
おり、マイクロコンピュータ３が第２送受信部２９を制
御して、第１および第２のトランスジューサ２１，２３
に対するとは別のタイミングで、第３のトランスジュー
サ２４から超音波信号を発生させ、反射部２６から反射
されてくる超音波信号を受信して処理する。これによ
り、第３のトランスジューサ２４から反射部２６に超音
波信号を送信したときの往復の超音波信号の伝搬時間Ｔ
3を得ることとなる。

【００２２】またマイクロコンピュータ（処理部）３で
は、上述のような第１送受信部２８および第２送受信部
２９に対する制御の他に、以下のような処理も行われ
る。すなわち、流量算出手段５では、測定手段１によっ
て測定した超音波信号の伝搬時間差（Ｔ2−Ｔ1）と測定
手段１の構造的仕様（すなわち、距離Ｌ）、並びに、音
速測定手段２によって測定した超音波信号の伝搬時間Ｔ
3で距離２Ｌｘを割ることによって得られる音速Ｃに基
づいて流速Ｖを求め、さらに該流速Ｖに基づき流路の流
体の流量Ｑを算出する。

【００２３】また、第１補正手段６では算出した流量Ｑ
に所定の固定値を乗じて補正し、第２補正手段７では算
出または補正した流量Ｑに該流量Ｑと音速Ｃとの関係に
基づく音速補正値を乗じて補正し、第３補正手段８では
算出または補正した流量Ｑに当該流量計に固有の固有補
正値を乗じて補正する。さらに積算手段９では、第１補
正手段６、第２補正手段７および第３補正手段８を選択
的に使用して補正した流量に基づき流路における積算流
量を算出する。

【００２４】なお、第２補正手段６において使用する流
量Ｑと音速Ｃとの関係に基づく音速補正値は、予め実験
的にまたは数式により、図３に示すような流量Ｑと音速
Ｃとの対応として与えられる補正テーブル１０を参照し
て得られるものである。

【００２５】また、第３補正手段８において使用する流
量計に固有の固有補正値は、図４に示すような測定シス
テムによって予め求められるものである。つまり、図４
において、器差がほぼ０［％］の基準となる流量計と、
固有補正値を求めようとする被測流量計とを直列に接続
して、パソコン等の処理装置で両者の測定結果を比較し
て行う。より具体的には、まず被測流量計に仮の補正値
を設定しておき、例えば最大流量Ｑmax，Ｑmax×０．
５，Ｑmax×０．１，…と試験流量を流して、一定時
間、流量を流した後の基準流量計の積算流量値と被測流
量計の積算流量値とを処理装置にて取得し、その両者の
差から被測流量計に適切な固有補正値を設定する。その
後、再度、試験流量を流して被測流量計の器差が公差範
囲内であることを確認する。

【００２６】上述した構成の流量計における流量計測の
原理および流量計測方法について、図５のフローチャー
トを参照して説明する。最初に、流量計測の原理とし
て、流量計測方法において使用する計算式を導出してお
く。以下の説明では、第１および第２のトランスジュー
サ２１，２３間で超音波信号の送受を交互に行ったとき
の該両トランスジューサ２１，２３間での流れ方向とこ
れと逆方向の超音波信号の伝搬時間をＴ1，Ｔ2とし、第
３のトランスジューサ２４から反射部２６に超音波信号
を送信したときの往復の超音波信号の伝搬時間をＴ3と
する。また、静止流体中での音の伝搬速度（音速）を
Ｃ、流体の流速をＶ、流体の流量をＱ、第１および第２
のトランスジューサ２１，２３間の距離をＬ、第３の音
響トランスジューサ２４と反射部２６の距離をＬｘとす
る。

【００２７】このとき、流体の順方向の超音波信号の伝
搬速度は（Ｃ＋Ｖ）であり、第１のトランスジューサ２
１からの超音波信号が流体と同じ方向に進んで第２のト
ランスジューサ２３に到達する伝搬時間Ｔ1と、第２の
トランスジューサ２３からの超音波信号が流体の流れと
逆方向に進んで第１のトランスジューサ２１に到達する
伝搬時間Ｔ2とは、それぞれ次式となる。Ｔ1＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）（１）Ｔ2＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ）（２）両式からＶ＝Ｌ（Ｔ2−Ｔ1）／２Ｔ1・Ｔ2 （３）を得て、距離Ｌが既知であるときには、Ｔ1およびＴ2を
計測することによって流速Ｖを求めることができる。

【００２８】なお、Ｔ1・Ｔ2＝Ｌ²／（Ｃ²−Ｖ²）であ
り、流速Ｖは音速Ｃに比べて極めて小さな数値であるの
で、式中のＶ²はＣ²に比べて極めて小さく無視でき、Ｔ
1・Ｔ2＝Ｌ2／Ｃ2とすることができる。そして上式
（３）は最終的には、Ｖ＝（Ｔ2−Ｔ1）・Ｃ²／２（４）のように書き直すことができ、流速Ｖを測定手段１によ
る伝搬時間差（Ｔ2−Ｔ1）と音速測定手段２による音速
Ｃとによって算出することが可能となる。なお、音速は
Ｃ＝２Ｌｘ／Ｔ3の関係で求められる。

【００２９】また、流速が求められると、瞬時流量Ｑ
は、伝搬管路２２の断面積をＡ、構造その他（音速Ｃ、
流体温度、流体圧力、流体の質（密度、粘度）等）によ
って変化する補正係数をＫ（Ｔ3）とすれば、次式で求
められる。Ｑ＝Ｋ（Ｔ3）・Ａ・Ｖ（５）

【００３０】以上の流量計測の原理を踏まえて、流量計
測方法について図５のフローチャートを参照して説明す
ると、まずステップＳ５１では、測定手段１および音速
測定手段２で超音波信号の伝搬時間を測定し、測定手段
１から超音波信号の伝搬時間差（Ｔ2−Ｔ1）を、音速測
定手段２から伝搬時間Ｔ3をそれぞれ獲得する。次にス
テップＳ５２では、流量算出手段５において、距離２Ｌ
ｘを伝搬時間Ｔ3で割ることによって音速Ｃを求め、式
（４）により流速Ｖを、式（５）により流量Ｑをそれぞ
れ算出する。

【００３１】次にステップＳ５３では、第１補正手段
６、第２補正手段７および第３補正手段８からそれぞれ
固定値、音速補正値および固有補正値を得て、これらを
足し合わせて補正値Ｒ1を算出する。つまり、ここで説
明する例では、第１補正手段６、第２補正手段７および
第３補正手段８の全ての補正手段による補正を行うよう
に積算手段９によって選択されるものとしている。そし
てステップＳ５４では、ステップＳ５２で算出した流量
Ｑにこの補正値Ｒ1を乗じて補正した流量Ｑを得る。

【００３２】次にステップＳ５５では、積算手段９にお
いて、補正した流量Ｑに計測時間間隔を乗じて通過量を
算出し、さらにステップＳ５６において、前の積算流量
にこの通過量を足し合わせることによって積算流量を算
出する。以上のステップＳ５１からステップＳ５６まで
の一連の処理は、所定の計測時間を待って（ステップＳ
５７）繰り返し行われる。

【００３３】以上説明したように、本実施形態の流量計
においては、第１補正手段６による固定値、第２補正手
段７による音速補正値、並びに第３補正手段８による固
有補正値によって流量計の器差が校正されることとなる
が、この様子を図６の説明図を参照して説明する。

【００３４】まず補正前の流量計では、従来の技術で参
照した図１０の実測データに示すように実流量よりも低
い測定結果を示し、その器差特性は特性４１に示される
ようなものであるとする。これを第１補正手段６の固定
値Ｒｆによって補正すれば器差特性は特性４２のように
校正され、さらに第２補正手段７の流量Ｑと音速Ｃとの
関係に基づく音速補正値Ｒｃによって補正すれば器差特
性は特性４３のように校正され、最後に第３補正手段８
の固有補正値Ｒｄよって補正すれば器差特性は特性４４
のように殆ど器差が無くなるように校正されることとな
る。なお、本実施形態では、積算手段９によって第１補
正手段６、第２補正手段７および第３補正手段８の全て
の補正手段による補正を行うように選択したが、目的と
しては流量計の器差が無くなれば十分であるので、流量
計によっては、これら補正手段を組み合わせた選択的な
使用としてもよい。

【００３５】〔第２の実施形態〕次に、第２の実施形態
の流量計および流量計測方法について、図７および図８
を参照して説明する。ここで、図７は本発明の第２の実
施形態に係る流量計の基本的な構成を示す構成図であ
り、図８は第２の実施形態の流量計における流量計測方
法の手順を説明するフローチャートである。なお、実施
形態の流量計の構成は第１の実施形態と同様に図２に例
示される。

【００３６】本実施形態の流量計について、図７を参照
して説明すると、流量計は、２つの音響トランスジュー
サ２１，２３と第１送受信部２８とを備えた測定手段
１、音響トランスジューサ２４と反射部２６と第２送受
信部２９′とを備えた音速測定手段２′、流量算出手段
５′と第１補正手段６と第３補正手段８と積算手段９′
とを備えた処理部３′、並びに表示部４を具備して構成
されている。なお、処理部３′は第１の実施形態と同様
にマイクロコンピュータ等で実現される。

【００３７】測定手段１については第１の実施形態のも
のと同等であるので説明を省略する。また音速測定手段
２′についても、第１の実施形態のものと同様である
が、第３のトランスジューサ２４から反射部２６に超音
波信号を送信したときの１回往復の伝搬時間Ｔｘ1（第
１の実施形態におけるＴ3に相当する）に加えて、複数
回往復（２往復）の超音波信号の伝搬時間Ｔｘ2をも測
定する点が異なる。

【００３８】またマイクロコンピュータ（処理部）３で
は、第１送受信部２８および第２送受信部２９′に対す
る制御の他に、以下のような処理も行われる。すなわ
ち、流量算出手段５′では、測定手段１によって測定し
た超音波信号の伝搬時間差（Ｔ2−Ｔ1）と測定手段１の
構造的仕様（すなわち、距離Ｌ）、並びに、音速測定手
段２′によって測定した超音波信号の伝搬時間差（Ｔｘ
2−Ｔｘ1）と距離Ｌｘに基づいて流速Ｖを求め、さらに
該流速Ｖに基づき流路の流体の流量Ｑを算出する。

【００３９】また、第１補正手段６では算出した流量Ｑ
に所定の固定値を乗じて補正し、第３補正手段８では算
出または補正した流量Ｑに当該流量計に固有の固有補正
値を乗じて補正する。さらに積算手段９′では、第１補
正手段６および第３補正手段８を選択的に使用して補正
した流量に基づき流路における積算流量を算出する。す
なわち、本実施形態の流量計は、第１の実施形態におい
て第２補正手段６によって行った流量Ｑと音速Ｃとの関
係に基づく音速補正値による補正を、流量算出手段５′
における流速Ｖの算出式に含ませて処理を行うようにし
たものと捉えることができる。なお、第３補正手段８に
おいて使用する流量計に固有の固有補正値は第１の実施
形態で説明したものと同様にして予め求められる。

【００４０】上述した構成の本実施形態の流量計におけ
る流量計測の原理および流量計測方法について、図８の
フローチャートを参照して説明する。最初に、流量計測
の原理として、流量計測方法において使用する計算式を
導出しておく。以下の説明では、第１および第２のトラ
ンスジューサ２１，２３間で超音波信号の送受を交互に
行ったときの該両トランスジューサ２１，２３間での流
れ方向とこれと逆方向の超音波信号の伝搬時間をＴ1，
Ｔ2とし、第３のトランスジューサ２４から反射部２６
に超音波信号を送信したときの往復の超音波信号の伝搬
時間をＴｘ1、２往復の伝搬時間をＴｘ2とする。また、
静止流体中での音の伝搬速度（音速）をＣ、流体の流速
をＶ、流体の流量をＱ、第１および第２のトランスジュ
ーサ２１，２３間の距離をＬ、第３の音響トランスジュ
ーサ２４と反射部２６の距離をＬｘとする。

【００４１】第３のトランスジューサ２４に関して、超
音波信号が流体中で実際に費やす時間Ｔｐを考えると、
往復反射におけるＴｐ（２Ｌｘ）および２往復反射にお
けるＴｐ（４Ｌｘ）は、伝搬時間の遅延誤差をＴｓｘと
すれば、それぞれ次式となる。Ｔｐ（２Ｌｘ）＝Ｔｘ1−Ｔｓｘ（６）Ｔｐ（４Ｌｘ）＝Ｔｘ2−Ｔｓｘ（７）ここで、音速Ｃ＝距離／伝搬時間の関係を取り入れて式
（６）および（７）を減算すれば、次式を得る。

【００４２】一方、第１の実施形態の原理説明にあった
ように、Ｔ1・Ｔ2＝Ｌ²／Ｃ²の関係があるので、これに
式（８）を代入すれば、次式が得られる。Ｔ1・Ｔ2＝Ｌ²（Ｔｘ2−Ｔｘ1）²／４Ｌｘ²（９）この式（９）を式（３）に代入すれば、流速Ｖは次式で
得られることになる。これにより、流速Ｖを測定手段１による伝搬時間差（Ｔ
2−Ｔ1）と音速測定手段２による伝搬時間差（Ｔｘ2−
Ｔｘ1）とによって算出することが可能となる。

【００４３】また、流速が求められると、第１の実施形
態と同様に、瞬時流量Ｑは、伝搬管路２２の断面積を
Ａ、構造その他（音速Ｃ、流体温度、流体圧力、流体の
質（密度、粘度）等）によって変化する補正係数をＫ
（Ｔ3）とすれば、式（５）で求められる。なお、本実
施形態では、補正係数Ｋ（Ｔ3）はより正確にはＫ（Ｔ
ｘ1）と表記すべきである。

【００４４】以上の流量計測の原理を踏まえて、流量計
測方法について図８のフローチャートを参照して説明す
ると、まずステップＳ６１では、測定手段１および音速
測定手段２で超音波信号の伝搬時間を測定し、測定手段
１から超音波信号の伝搬時間差（Ｔ2−Ｔ1）を、音速測
定手段２から伝搬時間差（Ｔｘ2−Ｔｘ1）をそれぞれ獲
得する。次にステップＳ６２では、流量算出手段５′に
おいて、式（１０）により流速Ｖを、式（５）により流
量Ｑをそれぞれ算出する。

【００４５】次にステップＳ６３では、第１補正手段６
および第３補正手段８からそれぞれ固定値および固有補
正値を得て、これらを足し合わせて補正値Ｒ2を算出す
る。つまり、ここで説明する例では、第１補正手段６お
よび第３補正手段８の全ての補正手段による補正を行う
ように積算手段９′によって選択されるものとしてい
る。そしてステップＳ６４では、ステップＳ６２で算出
した流量Ｑにこの補正値Ｒ2を乗じて補正した流量Ｑを
得る。

【００４６】次にステップＳ６５では、積算手段９′に
おいて、補正した流量Ｑに計測時間間隔を乗じて通過量
を算出し、さらにステップＳ６６において、前の積算流
量にこの通過量を足し合わせることによって積算流量を
算出する。以上のステップＳ６１からステップＳ６６ま
での一連の処理は、所定の計測時間を待って（ステップ
Ｓ６７）繰り返し行われる。

【００４７】以上説明したように、本実施形態の流量計
においては、流量算出手段５′の流速の算出において、
超音波信号の伝搬時間の遅延誤差を無視できる関係式
（１０）を使用し、また、第１補正手段６による固定
値、並びに第３補正手段８による固有補正値によって流
量計の器差を校正するので、より正確な流量測定が可能
となり、積算流量値の精度を向上させることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量計お
よび流量計測方法によれば、流量算出手段（流量算出ス
テップ）により、測定手段によって測定した物理量と測
定手段の構造的仕様に基づいて該流路の流体の流量を算
出し、第１補正手段（第１補正ステップ）により、算出
した流量に所定の固定値を乗じて補正し、第２補正手段
（第２補正ステップ）により、算出または補正した流量
に該流量と音速との関係に基づく音速補正値を乗じて補
正し、第３補正手段（第３補正ステップ）により、算出
または補正した流量に当該流量計に固有の固有補正値を
乗じて補正し、さらに積算手段（積算ステップ）におい
ては、第１補正手段（第１補正ステップ）、第２補正手
段（第２補正ステップ）および第３補正手段（第３補正
ステップ）を選択的に使用して補正した流量に基づき流
路における積算流量を推測することとし、流路中の流体
の流速に応じて変化する物理量を間欠的に測定する測定
系の遅延誤差や、個々の流量計が持つ製造ばらつき等に
よる固有の誤差などを考慮に入れて、固定値、音速補正
値および固有補正値によって流量値を選択的に補正する
こととしたので、より正確な流量測定が可能で、積算流
量値の精度を向上させた流量計および流量計測方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る流量計の基本的
な構成を示す構成図である。

【図２】第１の実施形態の流量計の一構成例を例示する
構成図である。

【図３】第１の実施形態の流量計の補正テーブルの内容
を説明する説明図である。

【図４】第１の実施形態の流量計における固有補正値を
求めるための測定システムの構成図である。

【図５】第１の実施形態の流量計における流量計測方法
の手順を説明するフローチャートである。

【図６】流量計の器差が固定値、音速補正値および固有
補正値によって校正される様子を説明する説明図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施形態に係る流量計の基本的
な構成を示す構成図である。

【図８】第２の実施形態の流量計における流量計測方法
の手順を説明するフローチャートである。

【図９】従来の流量計の基本的な構成を示す構成図であ
る。

【図１０】従来の流量計における実流量とガスメータの
演算流量とを比較する説明図である。

【符号の説明】

１測定手段２，２′ 音速測定手段３，３′ 処理部（マイクロコンピュータ）４表示部５，５′ 流量算出手段６第１補正手段７第２補正手段８第３補正手段９，９′ 積算手段１０補正テーブル２１，２３，２４音響トランスジューサ２６反射部２８第１送受信部２９第２送受信部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路中の流体の流速に応じて変化する物
理量を間欠的に測定する測定手段と、前記測定手段によって測定した物理量と前記測定手段の
構造的仕様に基づいて該流路の流体の流量を算出する流
量算出手段と、を備え、前記流路における積算流量を推測する推量式の流量計に
おいて、前記算出した流量に所定の固定値を乗じて補正する第１
補正手段と、前記算出または補正した流量に該流量と音速との関係に
基づく音速補正値を乗じて補正する第２補正手段と、前記算出または補正した流量に当該流量計に固有の固有
補正値を乗じて補正する第３補正手段と、前記第１補正手段、前記第２補正手段および前記第３補
正手段を選択的に使用して補正した流量に基づき前記流
路における積算流量を推測する積算手段と、を有するこ
とを特徴とする流量計。
【請求項２】前記流体の流れの影響を受けない空間で
音速を間欠的に測定する音速測定手段を有し、前記第２補正手段は、前記流量と前記音速に基づき前記
音速補正値を決定する補正テーブルを備えることを特徴
とする請求項１に記載の流量計。
【請求項３】前記流体の流れの影響を受けない空間で
音速を間欠的に測定する音速測定手段を有し、前記測定手段は、前記流路中の流体の流れ方向に離間し
て該流路内に配置された２つの音響トランスジューサを
備え、前記音速測定手段は、第３の音響トランスジューサと、
前記第３の音響トランスジューサと対向して配置される
反射部と、を備え、前記流量算出手段は、前記第２補正手段を含んで、前記
測定手段および前記音速測定手段の構造的仕様、前記測
定手段の２つの音響トランスジューサ間で超音波信号の
送受を交互に行ったときの該両トランスジューサ間での
流れ方向とこれと逆方向の超音波信号の伝搬時間差、並
びに、前記音速測定手段の第３の音響トランスジューサ
から前記反射部に超音波信号を送信したときの１回往復
と複数回往復の超音波信号の伝搬時間差に基づいて前記
流路の流体の流量を算出し、前記積算手段は、前記流量算出手段により算出した流
量、或いは、前記第１補正手段および前記第３補正手段
を選択的に使用して補正した流量に基づき前記流路にお
ける積算流量を推測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】流路中の流体の流速に応じて変化する物
理量を間欠的に測定する測定手段を備え、前記流路にお
ける積算流量を推測する推量式の流量計測方法におい
て、前記測定手段によって測定した物理量と前記測定手段の
構造的仕様に基づいて該流路の流体の流量を算出する流
量算出ステップと、前記算出した流量に所定の固定値を乗じて補正する第１
補正ステップと、前記算出または補正した流量に該流量と音速との関係に
基づく音速補正値を乗じて補正する第２補正ステップ
と、前記算出または補正した流量に当該流量計に固有の固有
補正値を乗じて補正する第３補正ステップと、前記第１補正ステップ、前記第２補正ステップおよび前
記第３補正ステップを選択的に使用して補正した流量に
基づき前記流路における積算流量を推測する積算ステッ
プと、を有することを特徴とする流量計測方法。
【請求項５】前記流体の流れの影響を受けない空間で
音速を間欠的に測定する音速測定手段を備え、前記第２補正ステップは、前記流量と前記音速に基づき
前記音速補正値を決定する補正テーブルを参照して補正
することを特徴とする請求項４に記載の流量計測方法。
【請求項６】前記流体の流れの影響を受けない空間で
音速を間欠的に測定する音速測定手段を備え、前記測定手段は、前記流路中の流体の流れ方向に離間し
て該流路内に配置された２つの音響トランスジューサを
備え、前記音速測定手段は、第３の音響トランスジューサと前
記第３の音響トランスジューサと対向して配置される反
射部と、を備え、前記流量算出ステップは、前記第２補正ステップを含ん
で、前記測定手段および前記音速測定手段の構造的仕
様、前記測定手段の２つの音響トランスジューサ間で超
音波信号の送受を交互に行ったときの該両トランスジュ
ーサ間での流れ方向とこれと逆方向の超音波信号の伝搬
時間差、並びに、前記音速測定手段の第３の音響トラン
スジューサから前記反射部に超音波信号を送信したとき
の１回往復と複数回往復の超音波信号の伝搬時間差に基
づいて前記流路の流体の流量を算出し、前記積算ステップは、前記流量算出ステップにより算出
した流量、或いは、前記第１補正ステップおよび前記第
３補正ステップを選択的に使用して補正した流量に基づ
き前記流路における積算流量を推測することを特徴とす
る請求項４に記載の流量計測方法。