挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び計測治具
【課題】簡易な計測治具により、コストをかけずに、挿入形流量計の取付誤差を判定する。
【解決手段】流管３の外周面に設けられた開口部から計測治具５を挿入し、挿入した計測治具５の先端部５６が流管３の内面に当接した状態で、計測治具５を用いて先端部５６からの挿入距離Ｙを測定し、該測定した挿入距離Ｙに基づいて挿入形流量計のプローブ挿入角を算出し、算出した挿入形流量計のプローブ挿入角、挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び流管３の内径に基づいて、挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さを算出する。そして、算出した挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さ、挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び流管３の内径に基づいて、挿入形流量計を流管３に取り付ける際の取付誤差の判定値を算出する。
【解決手段】流管３の外周面に設けられた開口部から計測治具５を挿入し、挿入した計測治具５の先端部５６が流管３の内面に当接した状態で、計測治具５を用いて先端部５６からの挿入距離Ｙを測定し、該測定した挿入距離Ｙに基づいて挿入形流量計のプローブ挿入角を算出し、算出した挿入形流量計のプローブ挿入角、挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び流管３の内径に基づいて、挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さを算出する。そして、算出した挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さ、挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び流管３の内径に基づいて、挿入形流量計を流管３に取り付ける際の取付誤差の判定値を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び計測治具に関し、より詳細には、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挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び該取付誤差判定方法に用いる計測治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱式（サーマルマスフロー）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（被測定管ともいう）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、挿入形流量計と呼ばれ、熱式流量計、渦流量計、超音波流量計などで実用化されている。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て、挿入形流量計は、上記のように、被測定管内の所定の部分を対象として流速を測定し、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する。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溶接等により固定して行うのが一般的である。
【０００４】
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いえるが、被測定管内の全流速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）に換算した後、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。
【０００５】
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、挿入深さによ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。
【０００６】
このような挿入形流量計において、例えば、特許文献１には、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よらず、且つ、器差や取付影響や使用条件などの誤差影響を全て含めた換算を実行できるようにする方法が記載されている。これによれば、挿入形流量計による実際の流量測定の前準備として、被測定管に一時的に配設した基準流量計を用いて実流校正を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の挿入形流量計は、既設の配管（被測定管）に取付用のボス又はノズルを設置し、この配管に流量計を差し込むだけで、流量を計測することができることから、簡便で設置コストが安価であり、特に口径の大きな配管において多用されている。
【０００９】
しかしながら、既設の配管に対してボス又はノズルを現場で溶接加工するため、その加工の仕上がり具合によっては、流量計の取付誤差が生じ、設計通りの挿入深さに流量計が設置されない場合がある。そして、流量を計測する際には、通常、挿入深さの設計値に応じた流速分布補正等が行われるが、上記の取付誤差により、実際の挿入深さが設計値から外れてしまう場合、正しい流速分布補正が行われず、流量計の計測精度を劣化させてしまう。特に、流量計の絶対的な精度を重視する場合には、取付誤差を現場で評価する手段がないため、その取付誤差が流量計の計測精度にどの程度影響するのか評価することができないという問題があった。
【００１０】
これに対して、上記特許文献１には、挿入形流量計の取付影響等を含めた流量換算を実行する方法について記載されているが、この方法は、挿入形流量計とは別の基準流量計を必要とするため、大掛かりなシステム構成となり、コストがかかってしまう。
【００１１】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、簡易な計測治具により、コストをかけずに、挿入形流量計の取付誤差を判定することができる挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び該取付誤差判定方法に用いる計測治具を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第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換算する挿入形流量計の取付誤差判定方法であって、前記流管の外周面に設けられた開口部から計測治具を挿入し、該挿入した計測治具の先端部が前記流管の内面に当接した状態で、前記計測治具を用いて前記先端部からの挿入距離を測定し、該測定した挿入距離に基づいて前記挿入形流量計のプローブ挿入角を算出し、該算出した前記挿入形流量計のプローブ挿入角、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さを算出し、該算出した前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計を前記流管に取り付ける際の取付誤差の判定値を算出することを特徴としたものである。
【００１３】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記挿入形流量計のプローブ挿入角をθ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離をＬｎ、前記流管の内径をＤとした場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さＬは、
【数１】
により算出され、
前記取付誤差の判定値Ｔは、
Ｔ＝（Ｌｎ−Ｌ）／Ｄ
により算出されることを特徴としたものである。
【００１４】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段における挿入形流量計の取付誤差判定方法により算出された前記取付誤差の判定値が許容範囲に入らないと判定した場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて流量を算出することを特徴としたものである。
【００１５】
第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記部分流速から前記平均流速へ換算する際に用いる流速分布補正係数を決定することを特徴としたものである。
【００１６】
第５の技術手段は、第３の技術手段において、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記流管の断面積が前記挿入形流量計のプローブによって絞られることによる前記部分流速の上昇を補正するための封鎖効果補正係数を決定することを特徴としたものである。
【００１７】
第６の技術手段は、第１又は第２の技術手段における挿入形流量計の取付誤差判定方法に用いる計測治具であって、該計測治具の先端部からの挿入距離を測定するための目盛りが設けられていることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易な計測治具を流管に挿入するだけで、コストをかけることなく、挿入形流量計の取付誤差を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る挿入形流量計の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の取付誤差判定方法に用いる情報処理装置のハードウェアの構成例を示す図である。
【図３】計測治具を流管にセットする方法の一例を説明するための図である。
【図４】計測治具を流管にセットする方法の一例を説明するための図である。
【図５】計測治具を用いた実際のプローブ挿入深さの算出方法の一例を説明するための図である。
【図６】計測治具が流管に対して挿入角θで挿入された状態を模式的に示した図である。
【図７】本発明に係る流速分布補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。
【図８】本発明に係る封鎖効果補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び該取付誤差判定方法に用いる計測治具に係る好適な実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る挿入形流量計の一例を説明するための図である。図中、１は挿入形流量計の一例である熱式流量計、２は情報処理装置、３は被測定管（流管）を示す。熱式流量計１は、本体部１０、流速センサ１１、温度センサ１２、及び測定プローブ１３を備える。この熱式流量計１は、流管３内を流れる被測定流体（流体Ｆ）の部分流速を測定して、その流管３に流れる流体Ｆの平均流速又は流量を部分流速から換算し、その換算値を表示する挿入形流量計の一つであるが、本発明による取付誤差判定方法は、熱式流量計に限らず、挿入形の渦流量計、超音波流量計などにも適用できることは言うまでもない。
【００２２】
熱式流量計１は、本体部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を流管３に穿った開口部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、流速センサ１１及び温度センサ１２を内部に有し、流速センサ１１及び温度センサ１２のセンシング位置には流体Ｆ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（温度センサ１２とは別）を備え、この温度センサと温度センサ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る。
【００２３】
ヒータから奪われる熱量が質量流量と相関があるため、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の挿入位置における加熱電力量であって、流管３へのプローブ挿入深さを変えることで変化する量であり、部分流速に相当する。
【００２４】
図２は、本発明の取付誤差判定方法に用いる情報処理装置２のハードウェアの構成例を示す図である。情報処理装置２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの汎用的なコンピュータで構成され、情報処理装置２を制御するＣＰＵ２１と、揮発性メモリであるＲＡＭ２２と、各種プログラムやデータを格納する不揮発性メモリであるＲＯＭ２３と、キーボードやマウスなどで構成される入力装置２４と、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)などで構成される表示装置２５と、熱式流量計１と通信する通信装置２６とを備える。この情報処理装置２は、後述の計測治具を用いて算出される熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さに対して取付誤差を判定し、この結果、各種補正係数を変更する必要があれば、熱式流量計１と通信して補正係数の変更を行う。なお、この情報処理装置２の機能を熱式流量計１の本体部１０に備えるようにしてもよい。
【００２５】
図３は、計測治具を流管にセットする方法の一例を説明するための図である。図中、４は取付ボス、５は計測治具を示す。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、流管３の外周面には開口部３１が形成されている。また、取付ボス４には貫通孔４１が形成され、貫通孔４１の内面はテーパ状にネジ溝４２が形成されている。取付ボス４は、流管３の開口部３１の位置に、取付ボス４の貫通孔４１を合わせるようにして固定される。なお、取付ボス４は流管３に溶接固定されるが、この際、計測治具５あるいは計測治具５とは異なる固定治具（図示せず）が流管３に対して垂直に保持されるように、目視で確認しながら取付ボス４を溶接固定し、流管３の軸方向への倒れ誤差がないようにすることが望ましい。
【００２６】
また、取付ボス４は、流管３の径方向（短手方向）よりも、流管３の軸方向（長手方向）に長い略矩形状に構成されている。このように軸方向に長い略矩形状にすることで、流管３に取付ボス４を介して熱式流量計１をセットした際に、流管３の軸方向に対して熱式流量計１が倒れにくい状態で固定されるため、流管３の軸方向への倒れ誤差を低減することが可能となる。
【００２７】
図３（Ｂ）において、計測治具５は熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さを算出するための治具であり、本体５１には目盛り５２が設けられており、その先端部５６から取付ボス４を介して開口部３１に挿入される。本体５１は、図１のプローブ１３と同じ径を有し、プローブ１３の取付構造と略同じ取付構造を有しているものとする。本例の場合、取付ネジ５４にはテーパ状にネジ溝５５が形成されており、この取付ネジ５４が取付ボス４の貫通孔４１に螺入され、取付ボス４に固定される。
【００２８】
そして、固定ナット５３を緩める方向に回転させることで、図４に示すように、本体５１を取付ボス４に対して移動させ、本体５１を流管３内に挿入させる。また、固定ナット５３を締める方向に回転させることで、本体５１を取付ボス４に対して固定させることができる。なお、計測治具５の取付構造は本例に限定されるものではなく、対象とする流量計の取付構造に応じて適宜設計すればよい。
【００２９】
図５は、計測治具を用いた実際のプローブ挿入深さの算出方法の一例を説明するための図である。図中、Ｄは流管３の内径の実測値あるいは規格値である。計測治具５の先端部５６が流管３の内面に当接した状態で、計測治具５を用いて先端部５６からの挿入距離を測定し、測定した挿入距離に基づいて、熱式流量計１のプローブ挿入角を算出し、算出した熱式流量計１のプローブ挿入角、熱式流量計１のプローブ挿入距離、及び流管３の内径に基づいて、熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さを算出する。具体的には、まず、計測治具５に設けられた目盛り５２を目視で確認し、距離Ｙｓを求める。これより、計測治具５の挿入距離Ｙを以下の式（１）により求めることができる。
Ｙ＝Ｙｓ−（Ｈ＋ｔ） …式（１）
但し、Ｈは取付部高さの実測値、ｔは流管３の板厚の実測値又は規格値
【００３０】
図５の例において、流管３に対して取付ボス４を現場で溶接加工するため、その加工の仕上がり具合によっては、熱式流量計１の取付誤差が生じ、設計通りのプローブ挿入深さに熱式流量計１が設置されない場合がある。図中、点線部分が設計通りのプローブ挿入深さで設置された状態を示し、実線部分が設計通りのプローブ挿入深さで設置されていない状態を示す。そして、流量を計測する際には、通常、プローブ挿入深さの設計値に応じた流速分布補正等が行われるが、上記の取付誤差により、実際のプローブ挿入深さが設計値から外れてしまう場合、正しい流速分布補正が行われず、流量計の計測精度を劣化させてしまう。
【００３１】
図６は、計測治具が流管に対して挿入角θで挿入された状態を模式的に示した図である。図６（Ａ）において、流管内径の実測値あるいは規格値をＤ、熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さをＬ、熱式流量計１のプローブ挿入距離をＬｎとした場合、計測治具５の挿入角θは、上記式（１）で求めた挿入距離Ｙに基づいて、以下の式（２）により求めることができる。なお、プローブ１３が流管３の中心に向けてまっすぐに挿入された場合、プローブ挿入距離Ｌｎは、流管３の内壁からプローブ１３内のセンサ中心までの距離に相当し、プローブ挿入深さの設計値に相当する。
θ＝ｃｏｓ−１（Ｙ／Ｄ） …式（２）
【００３２】
また、熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さＬは、
【数２】
と求めることができる。
【００３３】
ここで、上記式（３）の算出根拠について図６（Ｂ）に基づいて具体的に説明する。まず、計測治具と流管との幾何学的関係に基づいて、
ｘ２＋ａ２＝Ｌｎ２
ｘ２＋ｂ２＝Ｐ２
と表すことができる。
【００３４】
これより、
ｘ２＝Ｌｎ２−ａ２
ｘ２＝Ｐ２−ｂ２
となる。
【００３５】
従って、
Ｐ２−ｂ２＝Ｌｎ２−ａ２
Ｐ２＝Ｌｎ２−ａ２＋ｂ２
となる。
【００３６】
ここで、
ａ＝Ｌｎｃｏｓθ
ｂ＝（Ｄ／２）−ａ＝（Ｄ／２）−Ｌｎｃｏｓθ
である。
【００３７】
これより、
Ｐ２＝Ｌｎ２−Ｌｎ２ｃｏｓ２θ＋（（Ｄ／２）−Ｌｎｃｏｓθ）２
＝Ｌｎ２−Ｌｎ２ｃｏｓ２θ＋（Ｄ２／４）−ＬｎＤｃｏｓθ＋Ｌｎ２ｃｏｓ２θ
＝Ｌｎ２−ＬｎＤｃｏｓθ＋（Ｄ２／４）
となる。
【００３８】
従って、
【数３】
となる。
【００３９】
そして、実際のプローブ挿入深さＬ＝（Ｄ／２）−Ｐであることから、上記式（３）、すなわち、
【数４】
を得ることができる。
【００４０】
そして、上記式（３）で求めた熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さＬ、プローブ挿入距離Ｌｎ、及び流管３の内径Ｄに基づいて、熱式流量計１を流管３に取り付ける際の取付誤差の判定値Ｔを算出する。さらに、算出した取付誤差の判定値Ｔが許容範囲に入るか否かを判定する。ここで、挿入深さの許容誤差判定基準値をＳとすると、以下の式（４）により判定することができる。なお、許容誤差判定基準値Ｓは流管３の各口径毎に適宜決定される値である。
【数５】
【００４１】
判定値Ｔ＝（Ｌｎ−Ｌ）／Ｄが上記式（４）を満たす場合、取付誤差は許容範囲内として、各種補正値の設定は変更しない。また、判定値Ｔ＝（Ｌｎ―Ｌ）／Ｄが上記式（４）を満たさない場合、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて流量を算出する。具体的には、各種補正値として、例えば、流速分布補正係数、封鎖効果補正係数を、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて設定し、これにより正確な流量を算出する。
【００４２】
ここで、前述の図５、図６において、流管３として、呼び径４００ＡのＳＧＰ管（配管用炭素鋼管、通称ガス管）を適用した場合、規格寸法は、外径４０６．４ｍｍ、板厚ｔ＝７．９ｍｍ、内径Ｄ＝３９０．６ｍｍとなる。また、取付部高さＨ＝４０ｍｍ、プローブ挿入距離Ｌｎ＝９７．９ｍｍとする。例えば、計測治具５により距離Ｙｓ＝４３０．５ｍｍと測定された場合、式（１）により、距離Ｙ＝４３０．５−（４０＋７．９）＝３８２．６ｍｍと求まる。そして、プローブ挿入角θは、式（２）より、１１．６°と求まる。
【００４３】
そして、式（３）により、実際のプローブ挿入深さＬ＝９３．９７ｍｍ、式（４）により、判定値Ｔ＝０．０１と求まる。ここで、本例では、呼び径４００Ａの流管に対して、流量計測精度への影響を０．５％以下とするために、許容誤差判定基準値Ｓを０．００７に設定しているものとする。この場合、判定値Ｔ＞許容誤差判定基準値Ｓとなり、式（４）の条件を満たさないため、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて流量を算出する。
【００４４】
以上の処理は、上記式（１）〜（４）及び各式において計算に必要なパラメータを、図２の情報処理装置２に格納しておくことで実現することができる。すなわち、作業者が、計測治具５で実際に測定した距離Ｙｓの値を情報処理装置２に入力すると、情報処理装置２が上記式（１）〜式（４）を演算し、取付誤差が許容範囲内にあるか否かを判定する。そして、情報処理装置２がこの判定結果を表示させることで、作業者は実際のプローブ挿入深さＬに基づいて補正係数を設定すべきか否かを決めることができる。
【００４５】
そして、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて流量を算出するために、情報処理装置２は、補正係数として、例えば、上記の流速分布補正係数、封鎖効果補正係数を設定する場合、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて補正係数の値を求め、この補正係数の値を熱式流量計１に設定する処理を行う。以下、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて、流速分布補正係数、封鎖効果補正係数を決定する場合の具体例について図７、図８に基づいて説明する。
【００４６】
図７は、本発明に係る流速分布補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。この流速分布補正係数αは、熱式流量計１のプローブ１３の挿入深さ（挿入位置）における部分流速から面平均流速に換算する際に用いる補正係数である。例えば、管内径Ｄの流管３において、図７（Ａ）に示す流速分布を持つ流体Ｆが流れていると想定する。この場合、図７（Ｂ）に示すような、プローブ１３のプローブ挿入深さＬと流速分布補正係数αとを対応付けたテーブルを予め準備して情報処理装置２に格納しておく。なお、この熱式流量計１は、工場出荷時に、プローブ挿入深さの設計値Ｌｎに対応する流速分布補正係数の設計値αｎが設定されているものとする。
【００４７】
そして、現場において、上記の熱式流量計１を流管３に取り付ける際に、計測治具５を用いて算出された実際のプローブ挿入深さＬが取付誤差により設計値Ｌｎではなく例えばＬｎ−１であった場合、情報処理装置２は、この実際のプローブ挿入深さＬｎ−１に基づいて、図７（Ｂ）のテーブルを参照することにより、流速分布補正係数をαｎ−１に決定し、これを熱式流量計１に設定する。
【００４８】
図８は、本発明に係る封鎖効果補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。流管３の断面積は熱式流量計１のプローブ１３により絞られる（封鎖効果）ことで流路が狭くなる。このため、プローブ１３のセンサ部分の部分流速が上昇するため、これを補正する必要がある。封鎖効果補正係数βは、流管３の断面積が熱式流量計１のプローブ１３によって絞られることによる部分流速の上昇を補正するための補正係数である。
【００４９】
この封鎖効果補正係数βは、流管３の断面積とプローブ１３のプローブ挿入深さとによって決まるため、プローブ１３の実際のプローブ挿入深さＬに合わせて決定する。なお、この熱式流量計１は、工場出荷時に、プローブ挿入深さの設計値Ｌｎに対応する封鎖効果補正係数βの設計値が設定されているものとする。
【００５０】
図８において、流管３の断面積をＡＤ（ｍ２）、プローブ１３による封鎖面積をＡＳ（ｍ２）とすると、封鎖効果補正係数βは以下の式（５）により求めることができる。
β＝１−（ＡＳ／ＡＤ） …式（５）
但し、封鎖面積ＡＳは、プローブ１３のセンサ挿入部分の投影面積となる。
【００５１】
例えば、現場において、上記の熱式流量計１を流管３に取り付ける際に、計測治具５を用いて算出された実際のプローブ挿入深さＬが取付誤差により設計値Ｌｎではなく例えばＬｎ−１であった場合、情報処理装置２は、この実際のプローブ挿入深さＬｎ−１に基づいて、プローブ１３による封鎖面積ＡＳを算出し、これにより、式（５）を演算して、封鎖効果補正係数βを決定し、これを熱式流量計１に設定する。
【００５２】
このように、本発明による取付誤差判定方法の判定結果に基づいて、流量計の実際のプローブ挿入深さに応じた適切な補正係数を決定することができるため、流量計の計測精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…熱式流量計、２…情報処理装置（ＰＣ）、３…流管、４…取付ボス、５…計測治具、１０…本体部、１１…流速センサ、１２…温度センサ、１３…プローブ、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＡＭ、２３…ＲＯＭ、２４…入力装置、２５…表示装置、２６…通信装置、３１…開口部、４１…貫通孔、４２，５５…ネジ溝、５１…本体、５２…目盛り、５３…固定ナット、５４…取付ネジ、５６…先端部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び計測治具に関し、より詳細には、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挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び該取付誤差判定方法に用いる計測治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱式（サーマルマスフロー）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（被測定管ともいう）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、挿入形流量計と呼ばれ、熱式流量計、渦流量計、超音波流量計などで実用化されている。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て、挿入形流量計は、上記のように、被測定管内の所定の部分を対象として流速を測定し、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する。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溶接等により固定して行うのが一般的である。
【０００４】
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いえるが、被測定管内の全流速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）に換算した後、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。
【０００５】
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、挿入深さによ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。
【０００６】
このような挿入形流量計において、例えば、特許文献１には、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よらず、且つ、器差や取付影響や使用条件などの誤差影響を全て含めた換算を実行できるようにする方法が記載されている。これによれば、挿入形流量計による実際の流量測定の前準備として、被測定管に一時的に配設した基準流量計を用いて実流校正を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の挿入形流量計は、既設の配管（被測定管）に取付用のボス又はノズルを設置し、この配管に流量計を差し込むだけで、流量を計測することができることから、簡便で設置コストが安価であり、特に口径の大きな配管において多用されている。
【０００９】
しかしながら、既設の配管に対してボス又はノズルを現場で溶接加工するため、その加工の仕上がり具合によっては、流量計の取付誤差が生じ、設計通りの挿入深さに流量計が設置されない場合がある。そして、流量を計測する際には、通常、挿入深さの設計値に応じた流速分布補正等が行われるが、上記の取付誤差により、実際の挿入深さが設計値から外れてしまう場合、正しい流速分布補正が行われず、流量計の計測精度を劣化させてしまう。特に、流量計の絶対的な精度を重視する場合には、取付誤差を現場で評価する手段がないため、その取付誤差が流量計の計測精度にどの程度影響するのか評価することができないという問題があった。
【００１０】
これに対して、上記特許文献１には、挿入形流量計の取付影響等を含めた流量換算を実行する方法について記載されているが、この方法は、挿入形流量計とは別の基準流量計を必要とするため、大掛かりなシステム構成となり、コストがかかってしまう。
【００１１】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、簡易な計測治具により、コストをかけずに、挿入形流量計の取付誤差を判定することができる挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び該取付誤差判定方法に用いる計測治具を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第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換算する挿入形流量計の取付誤差判定方法であって、前記流管の外周面に設けられた開口部から計測治具を挿入し、該挿入した計測治具の先端部が前記流管の内面に当接した状態で、前記計測治具を用いて前記先端部からの挿入距離を測定し、該測定した挿入距離に基づいて前記挿入形流量計のプローブ挿入角を算出し、該算出した前記挿入形流量計のプローブ挿入角、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さを算出し、該算出した前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計を前記流管に取り付ける際の取付誤差の判定値を算出することを特徴としたものである。
【００１３】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記挿入形流量計のプローブ挿入角をθ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離をＬｎ、前記流管の内径をＤとした場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さＬは、
【数１】
により算出され、
前記取付誤差の判定値Ｔは、
Ｔ＝（Ｌｎ−Ｌ）／Ｄ
により算出されることを特徴としたものである。
【００１４】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段における挿入形流量計の取付誤差判定方法により算出された前記取付誤差の判定値が許容範囲に入らないと判定した場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて流量を算出することを特徴としたものである。
【００１５】
第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記部分流速から前記平均流速へ換算する際に用いる流速分布補正係数を決定することを特徴としたものである。
【００１６】
第５の技術手段は、第３の技術手段において、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記流管の断面積が前記挿入形流量計のプローブによって絞られることによる前記部分流速の上昇を補正するための封鎖効果補正係数を決定することを特徴としたものである。
【００１７】
第６の技術手段は、第１又は第２の技術手段における挿入形流量計の取付誤差判定方法に用いる計測治具であって、該計測治具の先端部からの挿入距離を測定するための目盛りが設けられていることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易な計測治具を流管に挿入するだけで、コストをかけることなく、挿入形流量計の取付誤差を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る挿入形流量計の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の取付誤差判定方法に用いる情報処理装置のハードウェアの構成例を示す図である。
【図３】計測治具を流管にセットする方法の一例を説明するための図である。
【図４】計測治具を流管にセットする方法の一例を説明するための図である。
【図５】計測治具を用いた実際のプローブ挿入深さの算出方法の一例を説明するための図である。
【図６】計測治具が流管に対して挿入角θで挿入された状態を模式的に示した図である。
【図７】本発明に係る流速分布補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。
【図８】本発明に係る封鎖効果補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の挿入形流量計の取付誤差判定方法、流量算出方法、及び該取付誤差判定方法に用いる計測治具に係る好適な実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る挿入形流量計の一例を説明するための図である。図中、１は挿入形流量計の一例である熱式流量計、２は情報処理装置、３は被測定管（流管）を示す。熱式流量計１は、本体部１０、流速センサ１１、温度センサ１２、及び測定プローブ１３を備える。この熱式流量計１は、流管３内を流れる被測定流体（流体Ｆ）の部分流速を測定して、その流管３に流れる流体Ｆの平均流速又は流量を部分流速から換算し、その換算値を表示する挿入形流量計の一つであるが、本発明による取付誤差判定方法は、熱式流量計に限らず、挿入形の渦流量計、超音波流量計などにも適用できることは言うまでもない。
【００２２】
熱式流量計１は、本体部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を流管３に穿った開口部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、流速センサ１１及び温度センサ１２を内部に有し、流速センサ１１及び温度センサ１２のセンシング位置には流体Ｆ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（温度センサ１２とは別）を備え、この温度センサと温度センサ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る。
【００２３】
ヒータから奪われる熱量が質量流量と相関があるため、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の挿入位置における加熱電力量であって、流管３へのプローブ挿入深さを変えることで変化する量であり、部分流速に相当する。
【００２４】
図２は、本発明の取付誤差判定方法に用いる情報処理装置２のハードウェアの構成例を示す図である。情報処理装置２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの汎用的なコンピュータで構成され、情報処理装置２を制御するＣＰＵ２１と、揮発性メモリであるＲＡＭ２２と、各種プログラムやデータを格納する不揮発性メモリであるＲＯＭ２３と、キーボードやマウスなどで構成される入力装置２４と、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)などで構成される表示装置２５と、熱式流量計１と通信する通信装置２６とを備える。この情報処理装置２は、後述の計測治具を用いて算出される熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さに対して取付誤差を判定し、この結果、各種補正係数を変更する必要があれば、熱式流量計１と通信して補正係数の変更を行う。なお、この情報処理装置２の機能を熱式流量計１の本体部１０に備えるようにしてもよい。
【００２５】
図３は、計測治具を流管にセットする方法の一例を説明するための図である。図中、４は取付ボス、５は計測治具を示す。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、流管３の外周面には開口部３１が形成されている。また、取付ボス４には貫通孔４１が形成され、貫通孔４１の内面はテーパ状にネジ溝４２が形成されている。取付ボス４は、流管３の開口部３１の位置に、取付ボス４の貫通孔４１を合わせるようにして固定される。なお、取付ボス４は流管３に溶接固定されるが、この際、計測治具５あるいは計測治具５とは異なる固定治具（図示せず）が流管３に対して垂直に保持されるように、目視で確認しながら取付ボス４を溶接固定し、流管３の軸方向への倒れ誤差がないようにすることが望ましい。
【００２６】
また、取付ボス４は、流管３の径方向（短手方向）よりも、流管３の軸方向（長手方向）に長い略矩形状に構成されている。このように軸方向に長い略矩形状にすることで、流管３に取付ボス４を介して熱式流量計１をセットした際に、流管３の軸方向に対して熱式流量計１が倒れにくい状態で固定されるため、流管３の軸方向への倒れ誤差を低減することが可能となる。
【００２７】
図３（Ｂ）において、計測治具５は熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さを算出するための治具であり、本体５１には目盛り５２が設けられており、その先端部５６から取付ボス４を介して開口部３１に挿入される。本体５１は、図１のプローブ１３と同じ径を有し、プローブ１３の取付構造と略同じ取付構造を有しているものとする。本例の場合、取付ネジ５４にはテーパ状にネジ溝５５が形成されており、この取付ネジ５４が取付ボス４の貫通孔４１に螺入され、取付ボス４に固定される。
【００２８】
そして、固定ナット５３を緩める方向に回転させることで、図４に示すように、本体５１を取付ボス４に対して移動させ、本体５１を流管３内に挿入させる。また、固定ナット５３を締める方向に回転させることで、本体５１を取付ボス４に対して固定させることができる。なお、計測治具５の取付構造は本例に限定されるものではなく、対象とする流量計の取付構造に応じて適宜設計すればよい。
【００２９】
図５は、計測治具を用いた実際のプローブ挿入深さの算出方法の一例を説明するための図である。図中、Ｄは流管３の内径の実測値あるいは規格値である。計測治具５の先端部５６が流管３の内面に当接した状態で、計測治具５を用いて先端部５６からの挿入距離を測定し、測定した挿入距離に基づいて、熱式流量計１のプローブ挿入角を算出し、算出した熱式流量計１のプローブ挿入角、熱式流量計１のプローブ挿入距離、及び流管３の内径に基づいて、熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さを算出する。具体的には、まず、計測治具５に設けられた目盛り５２を目視で確認し、距離Ｙｓを求める。これより、計測治具５の挿入距離Ｙを以下の式（１）により求めることができる。
Ｙ＝Ｙｓ−（Ｈ＋ｔ） …式（１）
但し、Ｈは取付部高さの実測値、ｔは流管３の板厚の実測値又は規格値
【００３０】
図５の例において、流管３に対して取付ボス４を現場で溶接加工するため、その加工の仕上がり具合によっては、熱式流量計１の取付誤差が生じ、設計通りのプローブ挿入深さに熱式流量計１が設置されない場合がある。図中、点線部分が設計通りのプローブ挿入深さで設置された状態を示し、実線部分が設計通りのプローブ挿入深さで設置されていない状態を示す。そして、流量を計測する際には、通常、プローブ挿入深さの設計値に応じた流速分布補正等が行われるが、上記の取付誤差により、実際のプローブ挿入深さが設計値から外れてしまう場合、正しい流速分布補正が行われず、流量計の計測精度を劣化させてしまう。
【００３１】
図６は、計測治具が流管に対して挿入角θで挿入された状態を模式的に示した図である。図６（Ａ）において、流管内径の実測値あるいは規格値をＤ、熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さをＬ、熱式流量計１のプローブ挿入距離をＬｎとした場合、計測治具５の挿入角θは、上記式（１）で求めた挿入距離Ｙに基づいて、以下の式（２）により求めることができる。なお、プローブ１３が流管３の中心に向けてまっすぐに挿入された場合、プローブ挿入距離Ｌｎは、流管３の内壁からプローブ１３内のセンサ中心までの距離に相当し、プローブ挿入深さの設計値に相当する。
θ＝ｃｏｓ−１（Ｙ／Ｄ） …式（２）
【００３２】
また、熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さＬは、
【数２】
と求めることができる。
【００３３】
ここで、上記式（３）の算出根拠について図６（Ｂ）に基づいて具体的に説明する。まず、計測治具と流管との幾何学的関係に基づいて、
ｘ２＋ａ２＝Ｌｎ２
ｘ２＋ｂ２＝Ｐ２
と表すことができる。
【００３４】
これより、
ｘ２＝Ｌｎ２−ａ２
ｘ２＝Ｐ２−ｂ２
となる。
【００３５】
従って、
Ｐ２−ｂ２＝Ｌｎ２−ａ２
Ｐ２＝Ｌｎ２−ａ２＋ｂ２
となる。
【００３６】
ここで、
ａ＝Ｌｎｃｏｓθ
ｂ＝（Ｄ／２）−ａ＝（Ｄ／２）−Ｌｎｃｏｓθ
である。
【００３７】
これより、
Ｐ２＝Ｌｎ２−Ｌｎ２ｃｏｓ２θ＋（（Ｄ／２）−Ｌｎｃｏｓθ）２
＝Ｌｎ２−Ｌｎ２ｃｏｓ２θ＋（Ｄ２／４）−ＬｎＤｃｏｓθ＋Ｌｎ２ｃｏｓ２θ
＝Ｌｎ２−ＬｎＤｃｏｓθ＋（Ｄ２／４）
となる。
【００３８】
従って、
【数３】
となる。
【００３９】
そして、実際のプローブ挿入深さＬ＝（Ｄ／２）−Ｐであることから、上記式（３）、すなわち、
【数４】
を得ることができる。
【００４０】
そして、上記式（３）で求めた熱式流量計１の実際のプローブ挿入深さＬ、プローブ挿入距離Ｌｎ、及び流管３の内径Ｄに基づいて、熱式流量計１を流管３に取り付ける際の取付誤差の判定値Ｔを算出する。さらに、算出した取付誤差の判定値Ｔが許容範囲に入るか否かを判定する。ここで、挿入深さの許容誤差判定基準値をＳとすると、以下の式（４）により判定することができる。なお、許容誤差判定基準値Ｓは流管３の各口径毎に適宜決定される値である。
【数５】
【００４１】
判定値Ｔ＝（Ｌｎ−Ｌ）／Ｄが上記式（４）を満たす場合、取付誤差は許容範囲内として、各種補正値の設定は変更しない。また、判定値Ｔ＝（Ｌｎ―Ｌ）／Ｄが上記式（４）を満たさない場合、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて流量を算出する。具体的には、各種補正値として、例えば、流速分布補正係数、封鎖効果補正係数を、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて設定し、これにより正確な流量を算出する。
【００４２】
ここで、前述の図５、図６において、流管３として、呼び径４００ＡのＳＧＰ管（配管用炭素鋼管、通称ガス管）を適用した場合、規格寸法は、外径４０６．４ｍｍ、板厚ｔ＝７．９ｍｍ、内径Ｄ＝３９０．６ｍｍとなる。また、取付部高さＨ＝４０ｍｍ、プローブ挿入距離Ｌｎ＝９７．９ｍｍとする。例えば、計測治具５により距離Ｙｓ＝４３０．５ｍｍと測定された場合、式（１）により、距離Ｙ＝４３０．５−（４０＋７．９）＝３８２．６ｍｍと求まる。そして、プローブ挿入角θは、式（２）より、１１．６°と求まる。
【００４３】
そして、式（３）により、実際のプローブ挿入深さＬ＝９３．９７ｍｍ、式（４）により、判定値Ｔ＝０．０１と求まる。ここで、本例では、呼び径４００Ａの流管に対して、流量計測精度への影響を０．５％以下とするために、許容誤差判定基準値Ｓを０．００７に設定しているものとする。この場合、判定値Ｔ＞許容誤差判定基準値Ｓとなり、式（４）の条件を満たさないため、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて流量を算出する。
【００４４】
以上の処理は、上記式（１）〜（４）及び各式において計算に必要なパラメータを、図２の情報処理装置２に格納しておくことで実現することができる。すなわち、作業者が、計測治具５で実際に測定した距離Ｙｓの値を情報処理装置２に入力すると、情報処理装置２が上記式（１）〜式（４）を演算し、取付誤差が許容範囲内にあるか否かを判定する。そして、情報処理装置２がこの判定結果を表示させることで、作業者は実際のプローブ挿入深さＬに基づいて補正係数を設定すべきか否かを決めることができる。
【００４５】
そして、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて流量を算出するために、情報処理装置２は、補正係数として、例えば、上記の流速分布補正係数、封鎖効果補正係数を設定する場合、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて補正係数の値を求め、この補正係数の値を熱式流量計１に設定する処理を行う。以下、実際のプローブ挿入深さＬに基づいて、流速分布補正係数、封鎖効果補正係数を決定する場合の具体例について図７、図８に基づいて説明する。
【００４６】
図７は、本発明に係る流速分布補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。この流速分布補正係数αは、熱式流量計１のプローブ１３の挿入深さ（挿入位置）における部分流速から面平均流速に換算する際に用いる補正係数である。例えば、管内径Ｄの流管３において、図７（Ａ）に示す流速分布を持つ流体Ｆが流れていると想定する。この場合、図７（Ｂ）に示すような、プローブ１３のプローブ挿入深さＬと流速分布補正係数αとを対応付けたテーブルを予め準備して情報処理装置２に格納しておく。なお、この熱式流量計１は、工場出荷時に、プローブ挿入深さの設計値Ｌｎに対応する流速分布補正係数の設計値αｎが設定されているものとする。
【００４７】
そして、現場において、上記の熱式流量計１を流管３に取り付ける際に、計測治具５を用いて算出された実際のプローブ挿入深さＬが取付誤差により設計値Ｌｎではなく例えばＬｎ−１であった場合、情報処理装置２は、この実際のプローブ挿入深さＬｎ−１に基づいて、図７（Ｂ）のテーブルを参照することにより、流速分布補正係数をαｎ−１に決定し、これを熱式流量計１に設定する。
【００４８】
図８は、本発明に係る封鎖効果補正係数の決定方法の一例を説明するための図である。流管３の断面積は熱式流量計１のプローブ１３により絞られる（封鎖効果）ことで流路が狭くなる。このため、プローブ１３のセンサ部分の部分流速が上昇するため、これを補正する必要がある。封鎖効果補正係数βは、流管３の断面積が熱式流量計１のプローブ１３によって絞られることによる部分流速の上昇を補正するための補正係数である。
【００４９】
この封鎖効果補正係数βは、流管３の断面積とプローブ１３のプローブ挿入深さとによって決まるため、プローブ１３の実際のプローブ挿入深さＬに合わせて決定する。なお、この熱式流量計１は、工場出荷時に、プローブ挿入深さの設計値Ｌｎに対応する封鎖効果補正係数βの設計値が設定されているものとする。
【００５０】
図８において、流管３の断面積をＡＤ（ｍ２）、プローブ１３による封鎖面積をＡＳ（ｍ２）とすると、封鎖効果補正係数βは以下の式（５）により求めることができる。
β＝１−（ＡＳ／ＡＤ） …式（５）
但し、封鎖面積ＡＳは、プローブ１３のセンサ挿入部分の投影面積となる。
【００５１】
例えば、現場において、上記の熱式流量計１を流管３に取り付ける際に、計測治具５を用いて算出された実際のプローブ挿入深さＬが取付誤差により設計値Ｌｎではなく例えばＬｎ−１であった場合、情報処理装置２は、この実際のプローブ挿入深さＬｎ−１に基づいて、プローブ１３による封鎖面積ＡＳを算出し、これにより、式（５）を演算して、封鎖効果補正係数βを決定し、これを熱式流量計１に設定する。
【００５２】
このように、本発明による取付誤差判定方法の判定結果に基づいて、流量計の実際のプローブ挿入深さに応じた適切な補正係数を決定することができるため、流量計の計測精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…熱式流量計、２…情報処理装置（ＰＣ）、３…流管、４…取付ボス、５…計測治具、１０…本体部、１１…流速センサ、１２…温度センサ、１３…プローブ、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＡＭ、２３…ＲＯＭ、２４…入力装置、２５…表示装置、２６…通信装置、３１…開口部、４１…貫通孔、４２，５５…ネジ溝、５１…本体、５２…目盛り、５３…固定ナット、５４…取付ネジ、５６…先端部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速から換算する挿入形流量計の取付誤差判定方法であって、
前記流管の外周面に設けられた開口部から計測治具を挿入し、該挿入した計測治具の先端部が前記流管の内面に当接した状態で、前記計測治具を用いて前記先端部からの挿入距離を測定し、該測定した挿入距離に基づいて前記挿入形流量計のプローブ挿入角を算出し、該算出した前記挿入形流量計のプローブ挿入角、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さを算出し、該算出した前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計を前記流管に取り付ける際の取付誤差の判定値を算出することを特徴とする挿入形流量計の取付誤差判定方法。
【請求項２】
前記挿入形流量計のプローブ挿入角をθ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離をＬｎ、前記流管の内径をＤとした場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さＬは、
【数１】
により算出され、
前記取付誤差の判定値Ｔは、
Ｔ＝（Ｌｎ−Ｌ）／Ｄ
により算出されることを特徴とする請求項１に記載の挿入形流量計の取付誤差判定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の挿入形流量計の取付誤差判定方法により算出された前記取付誤差の判定値が許容範囲に入らないと判定した場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて流量を算出することを特徴とする挿入形流量計の流量算出方法。
【請求項４】
前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記部分流速から前記平均流速へ換算する際に用いる流速分布補正係数を決定することを特徴とする請求項３に記載の挿入形流量計の流量算出方法。
【請求項５】
前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記流管の断面積が前記挿入形流量計のプローブによって絞られることによる前記部分流速の上昇を補正するための封鎖効果補正係数を決定することを特徴とする請求項３に記載の挿入形流量計の流量算出方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の挿入形流量計の取付誤差判定方法に用いる計測治具であって、
該計測治具の先端部からの挿入距離を測定するための目盛りが設けられていることを特徴とする計測治具。
【請求項１】
流管内に流れる被測定流体の部分流速を測定して、該流管内に流れる被測定流体の平均流速又は流量を前記部分流速から換算する挿入形流量計の取付誤差判定方法であって、
前記流管の外周面に設けられた開口部から計測治具を挿入し、該挿入した計測治具の先端部が前記流管の内面に当接した状態で、前記計測治具を用いて前記先端部からの挿入距離を測定し、該測定した挿入距離に基づいて前記挿入形流量計のプローブ挿入角を算出し、該算出した前記挿入形流量計のプローブ挿入角、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さを算出し、該算出した前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離、及び前記流管の内径に基づいて、前記挿入形流量計を前記流管に取り付ける際の取付誤差の判定値を算出することを特徴とする挿入形流量計の取付誤差判定方法。
【請求項２】
前記挿入形流量計のプローブ挿入角をθ、前記挿入形流量計のプローブ挿入距離をＬｎ、前記流管の内径をＤとした場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さＬは、
【数１】
により算出され、
前記取付誤差の判定値Ｔは、
Ｔ＝（Ｌｎ−Ｌ）／Ｄ
により算出されることを特徴とする請求項１に記載の挿入形流量計の取付誤差判定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の挿入形流量計の取付誤差判定方法により算出された前記取付誤差の判定値が許容範囲に入らないと判定した場合、前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて流量を算出することを特徴とする挿入形流量計の流量算出方法。
【請求項４】
前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記部分流速から前記平均流速へ換算する際に用いる流速分布補正係数を決定することを特徴とする請求項３に記載の挿入形流量計の流量算出方法。
【請求項５】
前記挿入形流量計の実際のプローブ挿入深さに基づいて、前記流管の断面積が前記挿入形流量計のプローブによって絞られることによる前記部分流速の上昇を補正するための封鎖効果補正係数を決定することを特徴とする請求項３に記載の挿入形流量計の流量算出方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の挿入形流量計の取付誤差判定方法に用いる計測治具であって、
該計測治具の先端部からの挿入距離を測定するための目盛りが設けられていることを特徴とする計測治具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３２２７２（Ｐ２０１２−３２２７２Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１９７４（Ｐ２０１０−１７１９７４）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
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