WO2000025096A1

WO2000025096A1 - Method of setting flow coefficient and flow meter

Info

Publication number: WO2000025096A1
Application number: PCT/JP1999/005889
Authority: WO
Inventors: Kenzo Ouji
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2000-05-04
Also published as: EP1150103A1; US6622096B1; EP1150103B1; KR100457116B1; EP1150103A4; JP3487589B2; CN1330764A; CN1207538C; MY121843A; KR20010089353A; TW407197B

Description

明細書流量係数設定方法とそれを用いた流量計測装置技術分野

本発明は、流体の流量を計測する流量計における流量係数設定方法に関するものである。背景技術

従来の流量計について、図 2 1を用いて説明する。流体の流れる流体管路 1の一部に流体の流速を計測する熱式フローセンサなどの流速計測手段 2が設けられる。この流速計測手段 2で得られた流速（Vm) に、流体管路 1の断面積（S ) と流量係数（K) とを乗算し、流量（Qm) を演算する。即ち、流速計測手段 2 は、流速計測手段 2の近傍を流れる一部の流体の流速を計測することによって、流体の流速（Vm) を得る。従って、以下のようにして流体管路 1全域にわたる平均流速を求める必要がある。即ち、基準流量を設定することのできる基準流量設定部を流体管路 1に接続し、流体管路 1に適当な基準流量で流体を流し、平均流量（Qa) を求める。そして、その平均流量値から計算した平均流速（Va) と、その時に流速計測手段で計測した流速（Vm) との関係（K = VaZVm ;流量係数）を求める。この関係を種々の基準流量に対して実測し、流体の流速（Vm) と、流量計数（K) 力なる多数個のデ一夕組を得る。

次に、流量計測手段 2で計測した流体の流速（Vm) に、流量係数（K) と流路 1の断面積（S ) とを乗算し、計測流量（Qm) を求める。即ち、 Qm= K * S · Vmなる演算をし、計測流量（Qm) を求める。なお、図 2 1中の矢印 3は流体の流れる方向を示す。図 2 2に、このようにして求めた流速（Vm) と流量係数（K) との関係を示す。図 2 2において、横軸は流速計測手段で計測した流速（Vm) を示し、縦軸は流量係数（K) を示す。例えば、流速計測手段 2で計測した流体の流速（Vm) が、約 2m/ sであったとすると、その時の流量計数 (K) は、図 22から約 0. 89と読みとれる。従って、流体管路 1の断面積 (S) が、 0. 3 X 1 0 ³m²であるとすると、計測流量（Qm) は、

Qm=2 X 0. 89X 0. 3X 10~^zm³/ s

=0. 534X 10 -³ m³/s

=1. 9m³Zhとなる。

従来の流量計測装置では、次のような課題があった。すなわち、流速計測手段で計測された流速（Vm) と流量係数（K) とからなる多数組のデータ（図 22 参照）を用いて、目視判別により、流速範囲を適当な領域に分割し、その領域内にある一群のデータ組（流量係数）を最適に近似する最適近似線を各領域について設定し、これにより、全領域にわたって上記一群のデータ組（流量係数）を最適に近似する折れ線を求める。

このため、煩雑な計算を繰返し、最適な近似直線を設定するのに多大な時間と労力が必要であった。また、目視判別により設定していたため、設定するたびに得られる最適近似直線が異なることもあり、再現性が悪かった。なお、この場合、高次の次数を有する曲線で近似する方法もあるが、マイコンなどに演算させる場合には、マイコンの使用に伴う演算時間や、有効桁数などの制約のため、低次の一次直線あるいは二次曲線による近似が望まれている。

また、基準流量を計測し、流量係数を設定した時に用いた流体から流体の種類が変わった場合、その新しい流体について、平均流量（Qa) と流速（Vm) を再計測し、新たな流量係数（K) を再度設定する必要がある。

また、流体の温度が変わった場合、流体の特性が温度により変化するため、流量係数が変化したりするため、流量計測精度が悪くなる場合もある。発明の開示本発明は上記課題を解決するために、流速計測部で計測した流速デー夕の内、隣合う n組のデータ点（X i、 Y i) と、基準デ一夕記憶部に記憶された基準デー夕とを用いて最適近似線を求め、前記 n組の全てのデータが、前記最適近似線に対し予め決められた誤差 E r内に入るように前記組数 nを増減し、流量係数演算部において領域を設定する演算処理を行い、得られた流量係数を流量係数記憶部に記憶する方法とした。

この構成により、本発明の流量係数設定方法に従えば、パソコンなどを用いて簡単に流量係数を自動設定することが可能となり、流量値を予め決められた誤差内にすることができ、再現性も得られる。

また、本発明の流量係数設定方法は、流速計測部で計測された流速データの複数組のデータ点（X i、 Y i) と、基準データ記憶部に記憶された基準流量データとを用いて最適曲線を求め、前記最適曲線を m個の領域に分割し、流量係数演算部において各領域内を最適近似直線を用いて近似する演算処理を行い、得られた流量係数を前記流量係数記憶部に記憶する方法とした。

この構成により、少ないデータ数であっても、最適な曲線を選択し、より広い範囲を少ない誤差の流量係数を短時間に効率よく設定することができる。

そして、本発明の流量計測装置は、流速計測部と、上記流量係数設定方法により設定された流量係数を記憶する流量係数記憶部と、計測した流速から、前記流量係数記憶部に記憶された流量係数を用いて流量を演算する流量演算部とを含む構成とした。

この構成により、広い流領域において、誤差の少ない流量計測装置を提供できる。

それら各発明の実施の形態を以下に記載する。

本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、流速計測部で計測した流速データの内、隣合う n組のデータ点（X i、 Y i) と、基準データ記憶部に記憶された基準データとを用いて最適近似線を求め、前記 n組の全てのデータが、前記最適近 W

似線に対し予め決められた誤差 E r内に入るように前記組数 nを増減し、流量係数演算部において領域を設定する演算処理を行い、得られた流量係数を流量係数記憶部に記憶する方法とした。

この構成により、本発明の流量係数設定方法に従えば、パソコンなどを用いて簡単に自動設定することが可能となり、流量値を予め決められた誤差内にすることができ、再現性も得られる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記 n組のデ一夕点（X i、 Y i) が、前記最適近似線の中央部において前記最適近似線の両側に分布するときは、前記最適近似線を一次関数を用いて表す方法とした。

この構成により、簡単な一次関数で設定するので、誤差の小さい流量値を簡単な演算で得られる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記 n組のデータ点（X i、 Y i) が、前記最適近似線の中央部において前記最適近似線の片側に分布するときは、前記最適近似線を二次関数を用いて表す方法とした。

この構成により、一次関数に比べ、より広い範囲を、誤差の少ない曲線で近似することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、流速計測部で計測された流速データの複数組のデ一夕点（X i、 Y i) と、基準データ記憶部に記憶された基準流量データとを用いて最適曲線を求め、前記最適曲線を m個の領域に分割し、流量係数演算部において各領域内を最適近似直線を用いて近似する演算処理を行レ得られた流量係数を前記流量係数記憶部に記憶する方法とした。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記最適近似曲線を Y軸方向に沿って前記 m個の領域に等分割する設定方法とした。

この構成により、 1つのデータ範囲を短時間に Y軸方向に m個の領域に分割でき、効率よく流量係数を設定することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記最適近似曲線を X軸方向に沿って前記 m個の領域に等分割する設定方法とした。

この構成により、 1つのデ一夕範囲を短時間に X軸方向に m個の領域に分割でき、効率よく流量係数を設定することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、各領域の幅が該領域の最適近似直線の傾きに反比例するように、前記最適近似曲線を X軸方向に沿って前記 m個の領域に分割する設定方法とした。

この構成により、 1つのデータ範囲を短時間に m個の領域に分割するとともに、領域間での誤差が同程度となるように、効率よく流量係数を設定することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、最適近似曲線を、 Y = a x Log(X) + で表す流量係数設定とした。

この構成により、少なくとも 2点のデータがあれば、設定範囲を m個の領域に分割し、各領域内を直線近似することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、最適近似曲線を、 Y = ( a 一 b ) ノ [ 1 +exp (— c X X) ] + b で表す流量係数設定方法とした。

この構成により、少ないデータ点から、幅広い設定範囲を n個の領域に分割し、各領域内を直線近似することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記流速計測部が、熱式フ口一センサを含む流量係数設定とした。

この構成により、特に低流領域において誤差が小さく、再現性に優れた流量係数を設定することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記流速計測部が、超音波流速計を含む流量係数設定方法とした。

この構成により、広い範囲の流量域において誤差が小さく、再現性に優れた流量係数を設定することができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記最適近似線を、一次関数あるいは二次関数である低次の関数で表す流量係数設定方法とした。

この構成により、簡単な演算で誤差の少ない流量値を得ることができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、隣り合う 2つの領域に含まれるデータ点が、前記隣り合う 2つの領域の内、前記最適近似線から演算される誤差 E rがより小さい方に属するように設定される流量係数設定方法とした。この構成により、境界値での誤差を小さくすることができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、隣り合う 2つの領域の 2つの最適近似線の交点を、前記 2つの領域の境界点とする流量係数設定方法とした。この構成により、領域の境界を滑らかに接続することが出来る。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、要求される全データ領域が予め決められた領域数に分割され得るまで、誤差 E rが徐々に大きくされる、流量係数設定方法とした。

この構成により、予め領域数が決められている場合にも、 1つのデ一夕範囲をその領域数に分割しながら、誤差を最小とする流量係数を設定することができる。また、本発明の実施の流量係数設定方法は、流体の種類が第 1の流体から第 2 の流体へと変化した時に、 X軸の値に流体の種類に依存した定数を乗じ、流量係数を新たな流量係数に変換する流量係数設定方法とした。

この構成により、流量係数を設定した流体から、流体の種類が変わっても、簡単に流量係数をその流体に対応した流量係数に変換することができ、流体の種類が変更したことによって生じ得る誤差を抑えることができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記定数が、前記第 1の流体の流速（Vm) に流速比（VgZVm) を乗じて求められる新たな流速（VmX V g/Vm) であり、 Vgは任意の流量係数値（Kc) での前記第 2の流体の流速である設定方法とした。 W

この構成により、流体の種類が変わっても、流体の種類に対応してただ一点のデータを用いて流量係数を更新することが出来るので、再度流量係数を測定する必要がなくなる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、流体の温度が第 1の温度から第 2の温度へと変化した時に、 X軸の値に温度に依存した関数値を乗じて前記流量係数を新たな流量係数に変換する流量換算係数設定方法とした。

この構成により、流量係数を設定した温度から、流体の温度が変わっても、簡単に流量係数をその温度に対応した新たな流量係数に変換でき、流体の温度が変化したことによって生じ得る誤差を抑えることができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、前記新たな流量係数を求めるために用いる前記関数値が、次式

V i · (Ts/T i) " i

によって求められ、 T sは前記第 1の温度であり、 T iは前記第 2の温度であり、 V iは T iにおいて測定された前記流体の流速であり、 iはべき指数である、流量係数設定方法とした。

この構成により、流体の温度が変化しても、その新たな温度に対応した流量係数が得られるので、流体の温度が変化したことによって生じ得る誤差を抑えることができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、流体の絶対温度（Tm) を、熱式フローセンサの感温抵抗体から求める流量係数設定方法とした。

この構成により、新たに温度センサを設置する必要もなく、効率的な設定方法とすることができる。

また、本発明の実施の形態の流量係数設定方法は、流体の絶対温度（Tm) を、超音波流速計の超音波伝搬時間から求める流量係数設定方法とした。

この構成により、新たに温度センサを設置する必要もなく、また流体の特性を利用した正確な流体的温度計測を実現する。そして、本発明の実施の形態の流量計測装置は、流速計測部と、上記流量係数設定方法により設定された流量係数を記憶する流量係数記憶部と、計測した流速を、前記流量係数記憶部に記憶された流量係数を用いて流量を演算する流量演算部とを含む構成とした。

また、本発明の実施の形態の流量計測装置は、流速計測部が、熱式フローセンサを含む構成とした。

この構成により、特に低流量域において誤差が小さく、再現性に優れた流量計測装置を提供することができる。

また、本発明の実施の形態の流量計測装置は、流速計測部が、超音波流速計を含む構成とした。

この構成により、広い範囲の流量域において誤差が小さく、再現性に優れた流量計測装置を実現することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1を説明するための流量計測装置の概念図である。図 2は、本発明の実施の形態 1の熱式フローセンサを含む流速計測部である。図 3は、本発明の実施の形態 1の超音波送受信器を含む流速計測部である。図 4は、本発明の実施の形態 1を説明するための流量係数を示す特性図である。図 5は、本発明の実施の形態 1を説明するための流量係数を示す特性図である。図 6は、本発明の実施の形態 1を説明するための流量係数を示す特性図である。図 7は、本発明の実施の形態 1を説明するための流量係数を示す特性図である。図 8は、本発明の実施の形態 2を説明するための流量係数を示す特性図である。図 9は、本発明の実施の形態 3を説明するための流量係数を示す特性図である。図 1 0は、本発明の実施の形態 4を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 1は、本発明の実施の形態 5を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 2は、本発明の実施の形態 6を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 3は、本発明の実施の形態 7を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 4は、本発明の実施の形態 8を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 5は、本発明の実施の形態 8を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 6は、本発明の実施の形態 8を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 7は、本発明の実施の形態 9を S¾明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 8は、本発明の実施の形態 1 0を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 1 9は、本発明の実施の形態 1 1を説明するための流量係数を示す特性図である。

図 2 0は、本発明の実施の形態 1 6を説明するための流量計測装置の構成を示す図である。

図 2 1は、従来例を説明するための流速計測部の構成を示す図である。

図 2 2は、従来例を説明するための流量係数を示す特性図である。発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1 ) 図 1は、本発明の実施の形態 1の流量係数設定方法を説明するための流量計測装置の概念図である。図 1において、流量計測装置は、熱式フローセンサや超音波送受信器を含む流速計測部 4と、流体の基準流量を記憶する基準データ記憶部 5と、流速計測部 4で計測された流速デ一夕を記憶する流速データ記憶部 6と、流量係数を演算処理する流量係数演算部 7と、演算された流量係数を記憶する流量係数記億部 8とを含む。

流速計測部 4を流れる流体の基準流量データは基準流量デ一夕記憶部 5に記憶される。流速計測部 4を流れる流体の計測された流速は流速データ記憶部 6に記憶される。流量係数演算部 7は、基準流量デ一夕記憶部 5に記憶された基準流量データと、流速データ記憶部 6に記憶された流体の流速デ一夕とを用いて流量係数を演算する。演算結果は流量係数記憶部 8に記憶される。

図 2に、流速計測手段として熱式フローセンサを備えた流速計測部を示す。図 3に、流速計測手段として超音波送受信器を備えた別の流速計測部を示す。

図 2において、流体管路 9の途中に流体の流速計測手段として熱式フローセンサ 1 0を設けた。熱式フローセンサ 1 0は、感温抵抗体と、発熱素子とを含む。発熱素子に外部装置から電力を瞬間的に供給し、発熱素子による感温抵抗体の昇温と、流体による感温抵抗体の冷却とのバランスを感温抵抗体の抵抗値として計測し、流体の流速に換算する。この場合、流速計測手段で計測する流体の流速 (Vi) は、流速計測手段の近傍における一部の流体の流速を表している。なお、感温抵抗体を予め校正しておくと、その抵抗値の変化から流体の温度を計測することができる。

図 3において、流体管路 1 1の途中に流体の流速計測手段として、上流側と下流側とに超音波送受信器 1 2、 1 3を設けた。超音波を、上流側の超音波送受信器 1 2から下流側の超音波送受信器 1 3へ、およびその逆に、送信し、それぞれの方向における超音波の伝搬時間を計測し、その時間差から流体の流速を計測する。なお、図 3において、破線 1 4は超音波の伝搬方向を、一点鎖線 1 5および図中の矢印 16は流体の流れる方向を示す。参照符号 17 (0) は超音波の伝搬方向と流体の流れる方向との交叉角を示す。この場合、流速計測手段としての超音波送受信器で計測される流速（Vm) は、超音波が伝搬する方向 14に沿った部分の平均流速として計測される。

上記動作は、数学的には、次のように表すことができる。

Tud = LZ (Vs + ViXcos(0) ) 、および

Tdu-L/ (Vs-Vmxcos(0) )

但し、 Tudは、上流側の超音波送受信器 12から送信された超音波が下流側の超音波送受信器 13で受信されるまでの時間であり、 Tduは、下流側の超音波送受信器 13から送信された超音波が上流側の超音波送受信器 12で受信されるまでの時間であり、 Lは超音波送受信器 12、 13間の距離であり、 Vsは音速であり、 Vmは流体の流速である。

よって、

Vs + VmXcos(0) =LZTud、および

Vs-VmXcos(^) =L/Tdu

この 2式の和と差は、それぞれ、以下のようになる。

2 XVs= (LZTud) + (LZTdu) 、および

2 xVmXcos(^) = (L/Tud) - (L/Tdu)

従って、

Vs= (LZ2) X { (1/Tud) + (1/Tdu) } 、および

Vm= {LZ (2 Xcos(0) ) } X { (1/Tud) ― ( l/Tdu) } 上記から分かるように、超音波送受信器間の距離 Lと、伝播時間 Tud、 Tdu の逆数の和とから、音速 Vsが計測される。また、超音波送受信器間の距離 Lと、伝播時間 Tud、 Tdu の逆数の差とから、流速 Vmが計測される。

図 4に、このようにして計測した流体の流速（Vm) と流量係数（K) との関係を多数個のデータ組（Vm、 K) について示した。これらのデータ組は、基準デー夕記憶部 5および流速デー夕記憶部 6に記憶されている。

図 4は、横軸に流速計測手段で計測した流体の流速（Vm) を、縦軸に流量係数（K) を示す。なお、流量係数（K) は、前記で説明したように、 K = VaZ Vmとして算出できる。ここで、平均流速（Va) は、 Va=QaZSとして算出できる（但し、 Qaは規準流量であり、 Sは流体管路の断面積である）。従って、規準流量（Qa) は、 Qa=S XVa=S XKX Vm と表すことができる。

次に、本発明による流量係数演算部 7において使用される流量計数（K) の設定方法について説明する。まず、任意の数（例えば、 5) の隣り合うデータ組 (Vm、 K) (図 4中、 1 7、 18、 19、 20、 2 1) を選ぶ。そして、流量換算係数（K) を与える最適近似直線 22を最小二乗法などの方法で算出する。この最適近似線 22は、流速計測手段が計測した流速値（Vm) に対する流量係数を与える直線である。この最適近似線 22は、次式で示すことができる。

Kc=AX Vm+B

ここで、 Aおよび Bは、それぞれ、直線の傾きおよび切片を示す。

この最適近似直線 22に対し、選んだ 5組のデータ組のそれぞれの誤差を演算し、あらかじめ決められた誤差範囲、 Er、例えば、 0. 5%以内にあるかどうかを判定する。即ち、計測された流速 Vmを、最適近似直線 22 (Kc = AXVm + B) に代入し、近似化された流量係数（Kc) を計算する。この計算された流量係数（Kc) を、計測された流量係数（K) と比較し誤差を求める。

もし、全てのデータ組（この場合 5組のデータ）が誤差 Er (0. 5%) 以内にあれば、図 5に示すように、新たなデータ組、 1組 23を追加しデータ組数を 6組とする。上記と同様に、この 6組のデータを用いて、最小二乗法で、流量係数（Κ) を与える別の最適近似直線 24を求める。この最適近似直線 24に対して、 6組のデータ組全てが、誤差 Er以内かどうかを判定する。図示した例の場合、 6組のデータ組の内 1組（例えば、デ一夕組 20) の誤差が、 Erより大きい。従って、この場合には予め決められた誤差、 Er内に入る隣り合うデータ組の最大数は、 5となる。このように、 5組、 1 7、 1 8、 1 9、 2 0、 2 1のデ一夕を含む第 1の領域が設定される。

次に、この第 1の領域の一番最後のデータ組、 2 1から出発して、任意の数のデータ組（2 3、 2 5、 2 6 · · · · ) を選ぶ。そして、上記と同様に、最適近似直線を最小二乗方法で算出し、これらのデータ組が誤差 E r以内かどうかを判別する。これにより、上記と同様にして、誤差 E rを満足する第 2の領域を設定する。例えば、 6組までのデータ組、 2 1、 2 3、 2 5、 2 6、 2 7および 2 8 が誤差 E r内となれば、これら 6組のデータ組を含むものとして第 2の領域を決定し、これにより、別の最適近似直線 2 9が得られることになる。これを図 6に示す。この場合、データ組 2 1は、上記 2つの領域の境界点となる。その後、このようにしてさらに領域を設定していく。この設定動作が完了した時には、各領域において最適近似直線で与えられる流量係数が予め決められた誤差 E r内にあることになる。

このようにして求めた、複数の領域を含む最適近似直線を図 7に示す。この複数の領域 3 0 ~ 3 9を含む流量係数を与える最適近似線は、流量係数記憶部に記憶される。第 1の領域 3 0は、 5組のデ一夕を含み、その最適近似直線は参照符号 2 2で示される。第 2の領域 3 1は、 6組のデータを含み、その最適近似直線は参照符号 3 2で示される。第 3の領域 3 3は、 7組のデータを含み、その最適近似直線は参照符号 3 4で示される。第 4の領域 3 5は、 4組のデータを含み、その最適近似直線は参照符号 3 6で示される。第 5の領域 3 7は、 4組のデータを含み、その最適近似直線は参照符号 3 8で示される。第 6の領域 3 9は、 6組のデータを含み、その最適近似直線は参照符号 4 0で示される。

なお、上記設定方法を領域の一部分に適用して用いる際に、上限値あるいは下限値を設け、あるデータ組より下限値の一方向に、あるいは上限値の一方向に向かって設定動作を行うことも可能である。そのような場合、設定動作をより効率的に行い、時間を節約することができる。 (実施の形態 2 )

図 8に、流量係数記憶部に記憶されている一つの領域の流速（Vm) と流量係数（K) との関係を示す。図 8において、参照符号 4 0は最適近似線を、参照符号 4 1は最適近似線 4 0より 0 . 5 %大きい別の最適近似線を、参照符号 4 2は最適近似線 4 0より 0 . 5 %小さい別の最適近似線を、参照符号 4 3は領域の上端を、参照符号 4 4は領域の下端を示す。この場合、計測された流速（Vm) と流量係数（K) との関係は、一次直線で代表される最適近似線 4 0に対して ± 0 . 5 %以内の範囲内に分散する結果となった。従って、一次関数で表される最適近似線は、得られたデータ点を近似するのに十分である。

(実施の形態 3 )

図 9に、流量係数記憶部に記憶されている他の領域の流速（Vm) と流量係数 (K) との関係を示す。図 9において、参照符号 4 5は最適近似線を、参照符号 4 6は最適近似線 4 5より 0 . 5 %大きい別の最適近似線を、参照符号 4 7は最適近似線 4 5より 0 . 5 %小さい別の最適近似線を、参照符号 4 8は領域の上端を、参照符号 4 9は領域の下端を示す。この場合、計測された流速（Vm) と流量係数（K) との関係は、正規曲線状のパターンに分布している。即ち、一次関数で代表される領域（4 8と 4 9の間）の中央部のデータ点は、最適近似線 4 5 の上方に偏る。一方、上端 4 8近傍のデータ点および下端 4 9近傍のデ一夕点は、最適近似線 4 5の下方に偏っている。この場合、正規曲線状の二次曲線 5 0で最適近似線を代表させると、より一層データ点が最適近似二次曲線に近く近似される。

従って、このように領域の中央部におけるデータ組が最適近似直線の一方に偏つた場合には、最適近似線を一次関数で代表させるよりも、二次関数で代表させる方が、より誤差を小さくできたり、およびノまたはより広い範囲を一つの領域と設定することができ、設定動作が効率的となる。

(実施の^態 4 ) 次に他の流量係数の設定方法について説明する。

図 10に、計測した流体の流速（Vm) と流量係数（K) との関係を、複数のデータ組（Vm、 K) について示す。これらのデータ組は、基準データ記憶部 5 および流速デ一夕記憶部 6に記憶されている。

まず最初に、図 10中のすべてのデータ組（Vm、 K) を用い、流量係数演算部 7は、流量係数 Kを与える最適近似関数を最小二乗法などで算出する。この最適近似関数は、例えば 5次曲線、 Y=a₅XX⁵+ a₄XX⁴+a₃XX³+a₂X XS+aiXXi + aoXX⁰であり得る。この最適近似曲線を図 10中に実線 51 として示す。予め決められている流速範囲を、予め決められている領域数 nに分割する。求めた実線 51上の値を流量係数の真値として用いて各領域内を直線近似する。このようにすれば、 2つの測定データ点間の測定値のない点でも、 5次曲線 5 1を用いて流速（Vm) から流量係数（K) を算出することが出来る。従つて、より正確に近似直線を求めることが出来る。

このようにして算出した最適近似線は、流量係数記憶部 8に記憶される。

なお、上述の 5次曲線からも解るように、 5次曲線を求めるのに必要なのは、わずかに 6個のデータ点（または、 6個の未知数、 a₅、 a ₄、 a₃、 a₂、 aい a₀) である。従って、 4次曲線を求めるには 5個、 3次曲線を求めるには 4個のデ一夕点でよいことになる。従って、上記のようにすれば、少ないデータ点で広い範囲をカバーすることが出来るようになる。また、予め傾向がわかっている場合、最適近似線の次数に応じて、流速（Vm) と流量係数（K) との関係を求めることにより、より効率的に流量係数を設定することができる。

(実施の形態 5)

次に、予め与えられている流速の範囲を n分割する方法について説明する。図 1 1に流速（Vm) の範囲を 5分割した場合を示す。より具体的には、流速（V m) 範囲を 0〜； 1. 3、 1. 3〜2. 6、 2. 6〜3. 9、 3. 9〜5. 2、 5. 2〜6. 5の 5つの領域に分割する。それぞれの境界値の Vmについて、流量係数（K) を 5次曲線 51を用いて算出する。それら算出された境界点を直線で結ぶ。その直線（図 1 1中、 5本の実線 52、 53、 54、 55および 56で示す）を流量係数の近似直線として用いる。例えば、実線 52の場合には、その両端のデータ組は図 10に示した 5次曲線 51から演算で求め、これにより、 2つのデータ組（Vm、 K) ： (0， 0. 65) および（1. 3、 0. 87) を得る。従って、流量係数（K) は次式、 K=0. 16 X Vm+ 0. 65で示される。この様に、計測データのない点をも簡単に算出することが出来る。従って、容易に近似直線を設定することができる。

(実施の形態 6)

次に、他の n分割の方法について説明する。図 12に流量係数（K) 範囲を 3 つの領域に分割した場合を示す。より具体的には、流量係数（K) 範囲を、 0. 65〜0. 77、 0. 77〜0. 88、 0. 88〜0. 98 の 3つの領域に分割する。それぞれの境界流量係数（K) について、境界点に相当するデータ組を算出する。算出したデータ点それぞれを直線で結ぶ。これらの直線（図 12中、 3本の実線 57、 58および 59で示す）を、各領域内での流量係数の近似直線として用いる。

実施の形態 5と同様に、計測データが無い点をも簡単に算出することが出来る。従って、容易に近似直線を設定することができる。このようにして設定した流量係数（K) を算出する近似直線は、流量係数記億部に記憶される。

なお、実施の形態 5で示した設定方法においては、流速（Vm) (あるいは実施の形態 6の場合には流量係数（K) ) について、上限値あるいは下限値を設けておくと、より効率よく設定動作を行うことができる。このようにすれば、特に、要求される領域、流速範囲あるいは流量係数の範囲が予め決められていることが多い流量計測装置などに本発明を応用する場合、設定動作をより効率的に、短時間で行うことができる。

(実施の形態 7 ) 次に、他の]!分割の方法について説明する。本実施の形態においては、流量係数（K) の近似度をより向上させるために、各領域の幅（X軸方向の幅）を、近似直線の傾きに反比例するように設定した。このようにすることにより、傾きの大きい領域では、 X軸方向の幅が狭くなり、また傾きの小さい領域では、 X軸方向の幅が大きくなる。このため傾きに依存する近似直線の近似度が全領域にわたつて均一化される結果となる。この様にして 1つのデ一夕範囲を 5つの領域に分割した場合を図 13に示す。より具体的には、データ範囲を、流量係数（K) について、 0. 65〜0. 73、 0. 73〜0. 83、 0. 83〜0. 88、 0. 88〜0. 93、 0. 93〜0. 98の 5つの領域に分割する。それぞれの近似直線を図中に、 5本の実線 60、 61、 62、 63、 64として示した。このようにデ一夕の無い点でも、 5次曲線を用いることにより、簡単に境界値に相当するデ一夕組を算出することができる。従って、近似直線を簡単に設定することが出来る。このようにして設定した流量係数（K) を算出する近似直線は、流量係数記憶部に記憶される。

(実施の形態 8)

次に、流量係数の近似度をより向上させ、誤差を予め決められた誤差 Er内により良く抑える他の n分割の方法について図 14を用いて説明する。図 14は、計測データ組（Vm、 K) を用いて得た 5次曲線 51を示す。より具体的には、図 14は、この 5次曲線 51を流量係数（K) の真値として用い、設定動作を上限値 65 ( 「〇」印で示す）からスタートし、予め設定された誤差を例えば 2% とした場合を示す。点 65よりも小さい流速（Vm) において、 5次曲線 51上の任意の点、例えば点 66 (これも「〇」印で示す）を選択する。図 1 5の拡大図を参照して、点 65と点 66とを直線で結ぶ（点線 67で示す）。この直線 6 7が流量係数（K) を与える近似直線と仮定する。直線 67は、曲線 51上の 2 点 65および 66を通る直線であるから、前述の 5次式を用いてその 2点 65および 66の座標（Vm、 K) を簡単に算出することができる。従って、 2点 65、 W

66を通る直線 67を表わす式も簡単に算出することが出来る。

次に、点 65と点 66との間で選択されたある流速、 Vmについて、流量係数 (K) を算出する。即ち、 5次曲線 51を用いて流量係数（K) の真値を算出する。また、その流速 Vmについて、直線 67を用いて流量係数の近似値（Kc) を算出する。このようにして算出した近似値（Kc) と真値（K) とを比較し、誤差を演算する。この結果、予め決められた誤差 Er (2%) 以内であれば、点 66 を、より小さい流速（Vm) へと（即ち、図 15では、左側の方向に）わずかに移動し、上述した動作を繰返す。一方、算出誤差が予め決めれた誤差 E r (2 %) より大きかった塲合、点 66をより大きい流速（Vm) へと（即ち、図 1 5では、右側）に移動し、上述した動作を繰返す。点 66を一度に動かす量は、要求される精度に依存する。本実施の形態では、この量を 0. 001に設定している。

このようにして演算した結果を図 16に示す。図 16を参照して、上限値 65 ( 「〇」印で示す）から出発し、各近似直線に対して誤差が誤差 E r (2%) 以内である 5本の近似直線（67、 68、 69、 70、 71の点線で示す）を設定する。このようにして予め決められている流速（Vm) の範囲を、 5つの領域に分割する。この結果は、 5次曲線 51上の任意の点が、これらの近似直線を用いて算出すると、全て誤差が 2%以内であることを示している。このようにして設定した流量係数（K) を算出する近似直線は、流量係数記憶部に記憶される。

(実施の形態 9)

次に、実施の形態 8と同様であるが、予め最大領域数、即ち、近似直線の最大数に制約がある場合により適している他の n分割の方法について説明する。例えば、近似直線（領域）の数を 3と仮定する。誤差を 2%として、実施の形態 8で示した設定動作を行い、近似直線（領域）の数が 5となった。これでは使用可能な最大領域数（即ち、 3) を越えているので、予め設定する誤差 E rを徐々に大きくし、例えば、 2. 5%> 3. 0%、等々、とし、実施の形態 8で説明した手順を繰返す。このようにすれば、全領域にわたって最適な誤差配分となる 3つの近似直線（領域）を得ることが出来る。

また、近似直線の最大数が 1 0本と多い場合には、予め設定する誤差 E rを徐々に小さく、例えば、 1. 5%、 0. 5%、等々、とし、これにより、全領域にわたつて最適な誤差配分となる 10個の近似直線（領域）を得ることが出来る。図 14〜図 1 6に示すデータの場合、誤差 Erを 0. 5%とすると近似直線の数は、 9本となる。このように、あらゆる特定の近似直線の数に応じた最適な誤差配分を得ることが出来る。このようにして設定した流量係数（K) を算出する近似直線は、流量係数記憶部に記憶される。

(実施の形態 10)

次に、流量係数（K) の真値として用いることができる、 5次曲線以外の関数形について説明する。図 2、図 3に示した流速計測部の配置では、以下に示す関数形が、 5次関数よりもよりよい近似度を示すことが解つた。

Y=a XL o g (X) +b

ここで、 Xは流速（Vm) を、 Yは流量係数（K) を示す。

図 17は、この式において、 a = 0. 067、 b = 0. 299とした場合に得られる実線 72を示す。図 17から、流速（Vm) が 0. 2〜6. 0の広い範囲において実線 72がよい近似曲線であることが解る。この場合、未知数が 2個 (a、 b) しかないので、 2つの計測データ点でのみで、上記の式を算出することが出来、広い範囲にわたる近似曲線を算出するいことができる。従って、 2つのデ一夕組（Vm、 K) から上式を算出し、算出される値を流量係数の真値として用いることによって近似直線を算出できる。これにより、大変効率がよくなる。なお、実施の形態 10においては、全領域に対して上記に示した関数形を適用している。あるいは、一部の領域に部分的に適用しても設定動作を効率よく行うことができる。

(実施の形態 1 1 ) 次に、他の関数形について説明する。図 2、図 3に示した流速計測部の配置において、流路中の流速計測部に対して上流側に整流部を設けると、流量係数 (K) が、低流速領域および高流速領域において、一定値に近づく傾向になることが解った。この場合には、実施の形態 10に示した関数形よりも、次式で示す関数形の方がより高い近似度を示すことが解った。

Y= (a-b) / [1 +exp (_cX) ] + b

ここで、 Xは流速（Vm) 、 Yは流量係数（Κ) を示し、 a、 b、 cは未知数である。

ここで、未知数 bは低流速域での一定値、即ち流量係数の下限値を示す。また、未知数 aは高流速域での一定値、即ち流量係数の上限値を示す。上流側に整流部を設けた時の流量係数の計測値と、 a = 0. 920、 b = 0. 385、 c = l. 50とした場合の上記式の演算結果とを図 1 8に示す。図 1 8において、各「◊」印は計測値を示し、実線 73は、上式に基づいて得られた曲線を示す。この場合には、 a、 b、 cの 3つの未知数を含む上記関数が非常に広い範囲において、良い近似度を示すことが解る。この場合、わずかに 3つのデータ組（Vm、 K) があれば、上式を算出することができる。得られる値を流量係数（K) の真値として用いることにより、多くの計測データをとることもなく簡単に、流量係数（K) の近似直線を設定することが出来る。

なお、この場合も設定された流量係数（K) を算出する近似直線は、流量係数記憶部に記憶される。なお、高流量域において流量係数（K) が右上がり特性を示す場合（即ち、流速に比例して流量係数（K) が増加する場合）には、上記の関数形において、定数 aを、 dXX+eに置き換えれば、実測値と良い近似度を示すことも確認した。但し、この場合には、新たな未知数 dがーつ増えることになる。なお、実施の形態 1 1においては、全領域に対して上記に示した関数形を適用している。あるいは、一部の領域に部分的に適用しても設定動作を効率よく行うことができる。 (実施の形態 1 2 )

次に、隣り合う 2つの領域間の境界点の処理の仕方について説明する。順次デ —夕組を用いて、流量係数を設定し、領域を設定していく。その結果、 2つの領域の境界に相当するデータ組は、両方の領域に属することになる。流速計測部で計測した流体の流速が丁度境界の流速値に合致した場合、どちらの領域の流量係数を採用するのかを決定する必要がある。実施の形態 1 2では、 2つの隣り合う領域間の境界値は、誤差のより少ない流量係数を与える領域に属するように設定される。この結果、境界値での誤差をより小さくすることができる。

(実施の形態 1 3 )

次に、境界値の設定方法について説明する。 2つの隣り合う領域に設定された

2つの低次最適近似線の交点をその領域間の境界値として用いる。

この方法により、 2本の隣り合う最適近似線間で発生し得る段差が解消され、最適近似線がより滑らかに接続されるようになる。また、この方法により、 2つの隣り合う領域の境界が一意的に決まり、計測された流速（Vm) と、流量係数 (K) とが一対一で対応させることもできる。

(実施の形態 1 4 )

流量係数（K) を設定した後、流量計測する対象となる流体の種類が変わつた場合に適した別の流量係数設定方法について説明する。例えば、まず最初に流量係数（K) を空気について計測し、計測値（図 1 8中、「◊」印で示す）を得、流量係数（図 1 8中、実線 7 3で表す）を設定した後で、計測対象となる流体が窒素、メタンあるいはプロパンなどに変わった場合を仮定する。例えば、空気での流量係数（K) の変化が、図 1 8から流速範囲 0〜7 mZ sにおいて、約 0 . 6 5〜0 . 9 8程度である。これらの流量係数値 0 . 6 5および 0 . 9 8の中間値は K= 0 . 8 0程度となる。そして、新たな流体の流速を流速計測手段で計測し、これにより、次式により両者間の流速比 Rvを算出する。

Rv= Vm(GaS 0. 80) /Vm(Ai r, 0. 80) 但し、 Vm (Gas、 0. 80)は、 K= 0 . 8 0における新たな流体の流速であり、 Vm (Ai r、 0. 80) は、 K= 0 . 8 0における空気の流速である。

そして、図 1 8から得られる計測流速 Vm (Ai r)に、上記流速比 Rvを乗じ、これにより、新しい流速を得る。その結果を図 1 9に 2点鎖線 7 4として示す。図示した例の場合、流速比 Rvは、約 2〜3程度である。このようにして得られた 2点鎖線 7 4が、新たな流体（Gas) での変換された流量係数（K) を示す。なお、図 1 9中の実線 7 3は空気での流量係数（K) を示す。

このように対象流体が変わっても簡単に、流量係数（K) を算出し直すことができる。このため、新たな対象流体（Gas) において新たに流量係数（K) を測定することもなく、簡単に、新たな対象流体（Gas) に対する流量係数を得ることが出来る。即ち、流体の種類に応じて、流速（Vm) を変更する（この場合、縮尺する）ことにより、別の流体での流量係数を得ることができる。このように対象となる流体が変わった場合、流量係数（K) グラフの横軸（Vm) 値に流体の種類に応じた定数（即ち、流速比 Rv) を乗じることにより簡単に対応することができる。

(実施の形態 1 5 )

流量係数（K) をある流体の、ある温度で設定した後、流量計測する流体の温度が変化した場合に適した流量係数設定方法について説明する。流体の温度が変化すると、流体の特性が変化し、流量測定値に誤差が発生する場合がある。実施の形態 1 5の方法は、流体の温度が変化しても誤差の小さい流量値を提供できる。例えば、まず最初に、図 1 8で示される流量係数（K) を、温度 Ts (例えば、 2 0 °C、 2 9 3 . 1 5 K、規準温度）で設定したと仮定する。その後、流体の流量を計測する前に、（例えば、周囲温度の変化によって）流体の温度が新たな温度 T iに変化した場合、予め設定した流量係数（K) を、その新たな温度で用いると誤差が発生し得る。以下のようにすれば、実用上問題の無い程度（例えば、約 1 . 5 %以下）にまで誤差を抑えることができることを実験的に確かめた。まず、新たな温度 T iにおいて流速 V iを測定する。そして、次式によって流速 V iを新たな流速 V i ₂に変換する。

V i ₂ = Vい (T s/T i) " i

但し、 Tsは、流量係数（K) を設定した時の流体の温度であり、 T iは、流量測定時の流体の温度であり、 V iは、新たな温度 T iにおいて計測した流体の流速であり、 iは、後述するべき指数である。ここで、温度、 Ts、 T iは共に絶対温度 [K] である。

そして、図 18から、変換された流速 V i ₂に対する流量係数値として、新たな温度 T iにおける流量係数 K iを得る。最後に、得られた流量係数 K iに基づいて流体の流量を算出する。

べき指数 iに関して、べき数 iは、好ましくは約 1.5〜約 3.0であり、なかでもべき数 iは、 2. 5程度がもっともよく実験値と合うことを確かめた。

例えば、流体の温度が 20 (293K) の時に流量係数 Kを設定し、その後、流体の温度が 0°C (273K) の時に同流体の計測流速 Viが 2m/secであった場合を仮定する。 20°Cでは、流速 2ffl/secに対する流量係数（K) は、図 12より約 0.89と読むことが出来る。しかし、温度が 0°Cに変化しているので、流量係数（K) は以下のように求めるべきである。まず、上記の式を用いて、計測した流速 V iを以下のように変換する。

Vi=2 · (293/273) "2.5= 2. 38m/sec

すると、流体の温度 0°Cでの、流量係数（Ki) は図 18から約 0. 91と読みとれる（流速 Vm=2. 38m/secに対応）。

このように、流体の温度が変化した場合でも、図 18の実線 73、即ち第 1の温度（20で）における流量係数を新たな温度における流量係数に変換することによって、新たな温度における流量係数値を得ることができるので、新たな温度での流量係数を新たに測定する必要がなくなり、設定動作が非常に効率的となる。換言すれば、最適関数を用いて流量係数の近似直線を設定しているので、温度が変化した場合にも、簡単な座標変換で、即ち X軸値（流速）に温度に依存した関数値（例えば、今の場合温度比）を乗じることにより、その新たな温度にあった新たな流量係数を算出することが出来る。

なお、この場合、流体の温度を計測するために、流体管路に別途温度センサを設けてもよい。しかし、本発明では、必ずしもその必要はない。例えば、流体の流速を熱式フローセンサによって計測する場合、熱式フローセンサは感温抵抗体を含んでいるので、その抵抗値を計測することにより流体の温度を簡単に計測することが出来る。

また、流体の流速を（流体管路内において上流側と下流側とに設けた）一対の超音波送受信器によって計測する場合、以下の理由から、温度センサを別途設ける必要はない。

上流側超音波送受信器と下流側超音波送受信器との間の距離 Lは、一定且つ既知である。従って、測定対象流体中の音速 Vsは、超音波送受信器間の平均伝搬時間（即ち、上流側から下流側への伝搬時間の逆数と下流側から上流側への伝搬時間の逆数と和）に基づいて、次式によって求めることができる。

Vs= (L/2) X { (1/Tud) + (1/Tdu) }

見て分かるように、この音速式には、流体の流速の項が入っていない。これは、流体の流速とは無関係に測定対象流体中の音速 Vsを知ることができることを意味している。

また、流体中を伝播する音速は、強く流体の温度に依存するので、音速から流体の温度を求めることが可能となる。空気中での音速 V(Air)m/sは、よく知られているように一次関数で次のように表される。

V(Air) = 331. 5 + 0. 6X t、または

V(Air) = 331. 5 + 0. 6 X (Tabs- 273. 15)

但し、 Uま摂氏（°C) であり、 Tabsは、絶対温度 [K] である。

このように、音速 V (Air) から容易に流体の温度 tを計測できるので、本発明の場合、流体の温度を計測するのに温度センサを別途設ける必要はない。

なお、上記実施の形態 1 5において、流体の温度の変化に対応するために流量係数を変換する際に流体の温度比（絶対温度）を用いた。しかし、ある流体の温度とその流体中の音速とは上記で説明したように非常に強い相関があるので、絶対温度比の代わりに流体の音速比を用いてもよい。但し、この場合には、上記のべキ指数 iは、上記のものとは若干異なり得る。

(実施の形態 1 6 )

本発明の流量係数設定方法に基づき得られた流量係数（K) を用いた流量計測装置について、図 2 0を用いて説明する。図 2 0を参照して、流量計測装置は、流体の流速を計測する流速計測部 4と、上記で説明した本発明に基づき設定された流量係数を記憶する流量係数記憶部 8と、流速計測部 4で計測した流速（V m) と流量係数記憶部 8に記憶された流量係数（K) とを用いて流体の流量を演算する流量演算部 7 5と、演算して得た流量値（Qcal) を出力する出力部 7 6 とを含む。流速計測部 4で流体の流速を Vmと計測した場合、この流速 Vmに相当する流量係数（K) を流量係数記憶部 8から求める。そして、流量演算部 7 5では、 Qcal = S X VmX Kなる演算を実行し、流体の流量（Qcal) を得る。この演算結果は、液晶表示器などを含む出力部 7 6に出力される。

以上説明したように、本発明の流量計測装置は、上記実施の形態において詳細に説明したような流量係数設定方法に基づき設定された流量係数を記億する流量係数記憶部 8を含んでいる。これにより、本発明の流量計測装置は、誤差の小さい流量値を出力することができる。また、流体の種類が流量係数を設定した時に用いた流体から変わっても、上記のようにして、簡単に流量係数を変換できるので、本発明の流量計測装置は、この場合でも誤差の小さい流量値を出力することができる。また、流体の温度が変化した場合でも、上記のようにして、流量係数を簡単に変更できるので、本発明の流量計測装置は、この場合も誤差の小さい流量値を出力することができる。 W

(実施の形態 1 7 )

実施の形態 1 7の流量計測装置は、実施の形態 1 6で説明したものと同様であるが、実施の形態 1 7の流速計測部 4は、熱式フローセンサを用いている。即ち、流速計測部 4を図 2に示した構成とした。この構成により、低流量域において、特に誤差の小さい流量計測装置を実現することができる。また、熱式フローセンサの感温抵抗体から流体の温度を直接計測することができる。従って、本流量計測装置は、流体の温度を計測する温度センサを別途設けることなく、より簡単に構成することができる。

(実施の形態 1 8 )

実施の形態 1 8の流量計測装置は実施の形態 1 6で説明したものと同様であるが、実施の形態 1 8の流速計測部 4は、流速計測部の上流側と下流側とに設けた一対の超音波送受信器を含んでいる。即ち、流速計測部 4を図 3に示した構成とした。この構成により、広い流量域において、特に誤差の小さい流量計測装置を実現することができる。また、音速から流体の温度を直接計測することができる。従って、本流量計測装置は、流体の温度を計測する温度センサを別途設けることなく、より簡単に構成することができる。産業上の利用可能性

. 以上の説明から明らかなように本発明の流量係数設定方法は、まず、任意に選んだ数の隣り合うデータ組を用いて低次の最適近似線をもとめ、その後、全てのデータ組が予め決められた誤差 E r内となるような最大デ一夕組数となるようにデータ組数を選択（または、調節）するので、効率よく最適近似線を設定することが出来る。

また、広範囲にわたる複数のデータ組を用いて、最適近似曲線を表す高次関数を求め、その後、この最適近似曲線を基にして流量係数の最適近似線を表す低次関数を求めてもよい。この場合、少ないデ一夕組であっても、広範囲にわたる流量係数を、短時間で効率よく算出することができる。

本発明による別の流量係数設定方法では、 X軸の値に流体の種類に依存した定数を乗じて、ある種類の流体に対する流量係数を別の種類の流体に対する新たな流量係数に変換する。このようにして、流量係数を設定した時に用いた流体から、流体の種類が変わっても、簡単に流量係数をその新たな流体に対応した新たな流量係数に変換することができ、流体の種類が変わった場合でも誤差の小さい流量係数を実現できる。

本発明による別の流量係数設定方法では、 X軸の値に温度に依存した関数値を乗じて、ある温度における流量係数を別の温度における新たな流量係数に変換する。このようにして、流量係数を設定した時の温度から、流体の温度が変わっても、簡単に流量係数をその新たな温度に対応した新たな流量係数に変換でき、流体の温度が変わった場合でも誤差の小さい流量係数を実現できる。

そして、上記流量係数設定方法を用いた流量計測装置は、広い流量域において、誤差の少ない流量計測を行うことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 流速計測部で計測した流速データを記憶する流速データ記憶部に記憶された流速データの内、隣合う n組のデータ点（X i、 Y i) と、基準データ記憶部に記憶された基準データとを用いて最適近似線を求めるステップと、

前記 n組の全てのデータが、前記最適近似線に対し予め決められた誤差 E r内に入るように前記組数 nを増減するステップと、

流量係数演算部において領域を設定する演算処理を行うステップと、得られた流量係数を流量係数記憶部に記憶するステツプと

を包含する、流量係数設定方法。

2 . 前記 n組のデータ点（X i、 Y i) が、前記最適近似線の中央部において前記最適近似線の両側に分布するときは、前記最適近似線を一次関数を用いて表す、請求の範囲第 1項に記載の流量係数設定方法。

3 . 前記 n組のデータ点（X i、 Y i) が、前記最適近似線の中央部において前記最適近似線の片側に分布するときは、前記最適近似線を二次関数を用いて表す、請求の範囲第 1項に記載の流量係数設定方法。

4. 流速計測部で計測した流速データを記憶する流速データ記憶部に記憶された流速データの複数組のデータ点（X i、 Y i) と、基準データ記憶部に記憶された基準流量デ一夕とを用いて最適曲線を求めるステップと、

前記最適曲線を m個の領域に分割するステップと、

流量係数演算部において各領域内を最適近似直線を用いて近似する演算処理を行うステップと、

得られた流量係数を前記流量係数記憶部に記憶するステップとを包含する、流量係数設定方法。

5. 前記最適近似曲線を Y軸方向に沿って前記 m個の領域に等分割する、請求の範囲第 4項に記載の流量係数設定方法。

6. 前記最適近似曲線を X軸方向に沿って前記 m個の領域に等分割する、請求の範囲第 4項に記載の流量係数設定方法。

7. 各領域の幅が該領域の最適近似直線の傾きに反比例するように、前記最適近似曲線を X軸方向に沿って前記 m個の領域に分割する、請求の範囲第 4項に記載の流量係数設定方法。

8. 前記最適近似曲線を、 Y=aXLog (X) + b で表す、請求の範囲第 4 項に記載の流量係数設定方法。

9. 前記最適近似曲線を、 Y= (a-b) / [1 +exp (— c XX)] +b で表す、請求の範囲第 4項に記載の流量係数設定方法。

10. 前記流速計測部は、熱式フローセンサを含む、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量係数設定方法。

1 1. 前記流速計測部は、超音波流速計を含む、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量係数設定方法。

12. 前記最適近似線を、一次関数あるいは二次関数である低次の関数で表す、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量係数設定方法。

1 3 . 隣り合う 2つの領域に含まれるデータ点が、前記隣り合う 2つの領域の内、前記最適近似線から演算される誤差 E rがより小さい方に属するように設定される、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量係数設定方法。

1 4. 隣り合う 2つの領域の 2つの最適近似線の交点を、前記 2つの領域の境界点とする、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量係数設定方法。

1 5 . 要求される全データ領域が予め決められた領域数に分割され得るまで、誤差 E rが徐々に大きくされる、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量係数設定方法。

1 6 . 流体の種類が第 1の流体から第 2の流体へと変化した時に、流量係数の X 軸の値に流体の種類に依存した定数を乗じ、前記流量係数を新たな流量係数に変換する、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量換算係数設定方法。

1 7 . 前記定数は、前記第 1の流体の流速（Vm) に流速比（VgZVm) を乗じて求められる新たな流速（VmX VgZVm) であり、 V gは任意の流量係数値

(Kc) での前記第 2の流体の流速である、請求の範囲第 1 6項に記載の流量係数設定方法。

1 8 . 流体の温度が第 1の温度から第 2の温度へと変化した時に、 X軸の値に温度に依存した関数値を乗じて前記流量係数を新たな流量係数に変換する、請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量換算係数設定方法。

1 9 . 前記新たな流量係数を求めるために用いる前記関数値は、次式 V i · (TsZT i) ^ i

によって求められ、 T sは前記第 1の温度であり、 T iは前記第 2の温度であり、 V iは T iにおいて測定された前記流体の流速であり、 iはべき指数である、請求の範囲第 1 8項に記載の流量係数設定方法。

2 0 . 流体の絶対温度（Tm) は、熱式フローセンサの感温抵抗体から求められる、請求の範囲第 1 8項に記載の流量係数設定方法。

2 1 . 流体の絶対温度（Tm) は、超音波流速計の超音波伝搬時間から求められる、請求の範囲第 1 9項に記載の流量係数設定方法。

2 2 . 流速計測部と、

請求の範囲第 1項または第 4項に記載の流量係数設定方法により設定された流量係数を記憶する流量係数記億部と、

計測した流速を、前記流量係数記憶部に記憶された流量係数を用いて流量を演算する流量演算部と

を備えた流量計測装置。

2 3. 前記流速計測部は、熱式フローセンサを含む、請求の範囲第 2 2項に記載の流量計測装置。

2 4. 前記流速計測部は、超音波流速計を含む、請求の範囲第 2 2項に記載の流量計測装置。