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特許7300916クランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-22

(45)【発行日】2023-06-30

(54)【発明の名称】クランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法

(51)【国際特許分類】

G01F 1/66 20220101AFI20230623BHJP

G01F 1/00 20220101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

G01F1/66 101

G01F1/00 G

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019131211

(22)【出願日】2019-07-16

(65)【公開番号】P2021015090

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2022-04-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本裕幸

(72)【発明者】

【氏名】梅沢修一

(72)【発明者】

【氏名】杉田勝彦

(72)【発明者】

【氏名】横坂雅樹

(72)【発明者】

【氏名】林智仁

(72)【発明者】

【氏名】五所尾康博

【審査官】羽飼知佳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２００４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１３４８３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－００８０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－００５８３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ１／００－９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

【請求項2】

【請求項3】

配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計であって、
第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、
第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第２超音波トランスデューサと、
前記流路内を透過した前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記流路内を透過した前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、
前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、
前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、
前記ヒータ制御部は、
前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である前記第１受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である前記第２受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、
前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である前記第１受信信号を同定できる場合であって、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である前記第２受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、
クランプオン式超音波流量計。

【請求項4】

【請求項5】

前記ヒータがオン状態に維持されている期間中に、前記演算部が、前記湿り蒸気の流量に相当する前記乾き蒸気の流量を算出した後に、
前記ヒータ制御部は、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。

【請求項6】

前記ヒータ制御部は、
前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えてから、予め設定された時間が経過した時に、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。

【請求項7】

少なくとも第１温度センサと第２温度センサとを更に備え、
前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、
前記第１温度センサおよび前記第２温度センサは、水平方向に延びている前記配管の上下方向の異なる位置に配置され、
前記ヒータ制御部は、
前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、
前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。

【請求項8】

温度センサを更に備え、
前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、
前記温度センサは、水平方向に延びている前記配管の下部に配置され、
前記温度センサによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、前記ヒータをオン状態にし、
前記温度センサによって検出される温度が前記飽和蒸気相当温度以上である場合に、前記ヒータをオフ状態にする、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。

【請求項9】

前記第１超音波トランスデューサ、前記第２超音波トランスデューサおよび前記ヒータが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、
前記ヒータは、前記配管の中心軸線よりも下側に配置されている、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。

【請求項10】

【請求項11】

【請求項12】

第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、
第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第２超音波トランスデューサと、
前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、
前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である第１受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である第２受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である前記第１受信信号を同定できる場合であって、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である前記第２受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、第１ステップと、
前記第１ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第２ステップと、
前記第１受信信号と、前記第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第３ステップと、
前記第３ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第４ステップとを備える、
クランプオン式超音波流量計測方法。

【請求項13】

水平方向に延びている配管に配置されている第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、
第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側の、前記配管に配置されている第２超音波トランスデューサと、
前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータと、少なくとも第１温度センサと第２温度センサと、を用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、
前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする第１ステップと、
前記第１ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第２ステップと、
前記流路内を透過した前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記流路内を透過した前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第３ステップと、
前記第３ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第４ステップとを備える、
クランプオン式超音波流量計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有する超音波流量計と、加熱装置とを備える流量計測装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載された流量計測装置では、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて液化した後の冷媒が、配管内を流れる。また、冷却装置が、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有する超音波流量計の上流側に配置され、加熱装置が、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有する超音波流量計の下流側に配置されている。
詳細には、特許文献１に記載された流量計測装置では、配管内の気液二相状態の冷媒が、冷却装置によって冷却され、液相状態（満液状態）にされる。次いで、超音波流量計が、配管内の液相状態（満液状態）の冷媒の流量を計測する。次いで、配管内の液相状態（満液状態）の冷媒が、加熱装置によって加熱されて気液二相状態に戻され、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて用いられる。
つまり、特許文献１に記載された流量計測装置では、超音波流量計が、冷却装置によって冷却されて液化した冷媒の流量（液相状態（満液状態）の冷媒の流量）を計測する。

【0003】

ところで、特許文献１に記載された技術では、例えば冷却しても、配管内が液体で満たされる満液状態にならない程度の湿り度を有する湿り蒸気の流量を計測することができない。
また、配管内を流れる蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計は、開発されたばかりであり、このクランプオン式超音波流量計によってどの範囲の湿り度を有する湿り蒸気の流量を計測できるかは定かでない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２８１２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が乾き蒸気である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体（乾き蒸気）の流量を計測できることを見い出した。
また、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が層状流または波状流である場合に、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体（湿り蒸気）の流量を計測できることを見い出した。
更に、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体（湿り蒸気）の流量を計測できない可能性があるものの、その湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にすると、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体の流量を計測できることを見い出したのである。
つまり、本発明は、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができるクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法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】

【0006】

【0007】

【0008】

本発明の一態様は、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計であって、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第２超音波トランスデューサと、前記流路内を透過した前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記流路内を透過した前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、前記ヒータ制御部は、前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である前記第１受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である前記第２受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である前記第１受信信号を同定できる場合であって、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である前記第２受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、クランプオン式超音波流量計である。

【0009】

【0010】

本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計では、前記ヒータがオン状態に維持されている期間中に、前記演算部が、前記湿り蒸気の流量に相当する前記乾き蒸気の流量を算出した後に、前記ヒータ制御部は、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。

【0011】

本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計では、前記ヒータ制御部は、前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えてから、予め設定された時間が経過した時に、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。

【0012】

本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計は、少なくとも第１温度センサと第２温度センサとを更に備え、前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサは、水平方向に延びている前記配管の上下方向の異なる位置に配置され、前記ヒータ制御部は、前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にしてもよい。

【0013】

本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計は、温度センサを更に備え、前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、前記温度センサは、水平方向に延びている前記配管の下部に配置され、前記温度センサによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記温度センサによって検出される温度が前記飽和蒸気相当温度以上である場合に、前記ヒータをオフ状態にしてもよい。

【0014】

本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計では、前記第１超音波トランスデューサ、前記第２超音波トランスデューサおよび前記ヒータが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、前記ヒータは、前記配管の中心軸線よりも下側に配置されていてもよい。

【0015】

本発明の一態様は、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第２超音波トランスデューサと、前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記流路内を透過した前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号の波形および前記流路内を透過した前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号の波形に対して相互相関を演算することにより得られる相関ピークを算出する第１ステップと、前記第１ステップにおいて得られる前記相関ピークの値が第１閾値以下の場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第１ステップにおいて得られる前記相関ピークの値が前記第１閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する第２ステップと、前記第２ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第３ステップと、前記第１受信信号と前記第２受信信号との前記相関ピークに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第４ステップと、前記第４ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第５ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。
本発明の一態様は、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第２超音波トランスデューサと、前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記流路内を透過した前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号の信号／ノイズ比および前記流路内を透過した前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号の信号／ノイズ比の少なくとも一方が第２閾値以下である場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第２受信部によって出力される前記第１受信信号の信号／ノイズ比および前記第１受信部によって出力される前記第２受信信号の信号／ノイズ比が前記第２閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する第１ステップと、前記第１ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第２ステップと、前記第１受信信号と、前記第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第３ステップと、前記第３ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第４ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。
本発明の一態様は、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第２超音波トランスデューサと、前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である第１受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である第２受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第１送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第１超音波と、前記第１送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第２受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第１超音波の受信信号である前記第１受信信号を同定できる場合であって、前記第２送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第２超音波と、前記第２送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第１受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第２超音波の受信信号である前記第２受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、第１ステップと、前記第１ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第２ステップと、前記第１受信信号と、前記第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第３ステップと、前記第３ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第４ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。
本発明の一態様は、水平方向に延びている配管に配置されている第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側の、前記配管に配置されている第２超音波トランスデューサと、前記第１超音波トランスデューサおよび前記第２超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータと、少なくとも第１温度センサと第２温度センサと、を用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記第１温度センサによって検出される温度と前記第２温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする第１ステップと、前記第１ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第２ステップと、前記流路内を透過した前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記流路内を透過した前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第３ステップと、前記第３ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第４ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができるクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波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】

【0017】

【図1】第１実施形態のクランプオン式超音波流量計の機能ブロックの一例を示す図である。

【図2】第１実施形態のクランプオン式超音波流量計の構成の一例を示す図である。

【図3】第１実施形態のクランプオン式超音波流量計の構成の他の例を示す図である。

【図4】第１実施形態のクランプオン式超音波流量計の第２例を説明するための図である。

【図5】第１実施形態のクランプオン式超音波流量計の各例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。

【図6】第２実施形態のクランプオン式超音波流量計の第１例の機能ブロックを示す図である。

【図7】第２実施形態のクランプオン式超音波流量計の第１例の構成を示す図である。

【図8】第２実施形態のクランプオン式超音波流量計の第１例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。

【図9】第２実施形態のクランプオン式超音波流量計の第２例の機能ブロックを示す図である。

【図10】第２実施形態のクランプオン式超音波流量計の第２例の構成を示す図である。

【図11】第２実施形態のクランプオン式超音波流量計の第２例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照し、本発明のクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法の実施形態について説明する。

【0019】

［第１実施形態］
図１は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の機能ブロックの一例を示す図である。図２は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の構成の一例を示す図である。詳細には、図２（Ａ）は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の主要部の概略図（Ｚ軸方向のプラス側から見た概略的な水平断面図）であり、図２（Ｂ）は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の主要部をＹ軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面図であり、図２（Ｃ）は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の主要部をＸ軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面図である。
図１および図２に示す例では、クランプオン式超音波流量計１が、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を計測する。クランプオン式超音波流量計１は、第１超音波トランスデューサ１１と、第２超音波トランスデューサ１２と、演算部１３と、ヒータ１４と、ヒータ制御部１５と、トランスデューサ制御部１６とを備えている。

【0020】

図１および図２に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２およびヒータ１４が配置されている位置において、配管Ａが水平方向（図２（Ｂ）の左右方向）に延びている。
他の例では、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２およびヒータ１４が配置されている位置において、配管Ａが水平方向に延びていなくてもよい。

【0021】

図１および図２に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１が、送信部１１Ａと、受信部１１Ｂとを備えており、第２超音波トランスデューサ１２は、送信部１２Ａと、受信部１２Ｂとを備えている。第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａは、超音波を送信し、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波などを受信する。詳細には、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂは、受信した第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａは、超音波を送信し、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂは、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波などを受信する。詳細には、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂは、受信した第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
第２超音波トランスデューサ１２は、第１超音波トランスデューサ１１よりも、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流れ（図２（Ａ）および図２（Ｂ）の右向き）の下流側（図２（Ａ）および図２（Ｂ）の右側）に配置されている。

【0022】

図２に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で反射することなく第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信されるように、かつ、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で反射することなく第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信されるように、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とが配置され、いわゆるＺ法の流体の流量計測が行われる。
他の例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で１回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信されるように、かつ、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で１回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信されるように、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とが配置され、いわゆるＶ法の流体の流量計測が行われてもよい。
更に他の例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で２回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信されるように、かつ、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で２回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信されるように、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とが配置され、いわゆるＮ法の流体の流量計測が行われてもよい。

【0023】

また、図２に示す例では、ダンピング材が、配管Ａの壁部Ａ１の外側に配置されていないが、他の例では、ダンピング材が、配管Ａの壁部Ａ１の外側に配置されていてもよい。

【0024】

図１および図２に示す例では、演算部１３が、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波などを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波などを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する等の演算を行う。
ヒータ１４は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。ヒータ１４は、第１超音波トランスデューサ１１および第２超音波トランスデューサ１２よりも、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流れの上流側（図２（Ａ）および図２（Ｂ）の左側）に配置されている。
ヒータ制御部１５は、ヒータ１４の制御を実行する。詳細には、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４が配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気を加熱するオン状態と、ヒータ１４が配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気を加熱しないオフ状態とを切り替える制御を実行する。
トランスデューサ制御部１６は、第１超音波トランスデューサ１１の制御および第２超音波トランスデューサ１２の制御を実行する。

【0025】

図１および図２に示す例では、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出するために、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａが超音波を送信し、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波を受信して、受信信号（電圧信号）を出力する。
更に、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａも超音波を送信し、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波を受信して、受信信号（電圧信号）を出力する。
つまり、演算部１３は、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波などを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波などを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
詳細には、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出するために、演算部１３は、第１受信信号取得部１３Ａと、第２受信信号取得部１３Ｂと、相関値算出部１３Ｃと、伝播時間差算出部１３Ｄと、流量算出部１３Ｅとを備えている。
図１および図２に示す例では、演算部１３が、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流速を算出する流速算出部を備えていないが、他の例では、演算部１３が流速算出部を備えていてもよい。

【0026】

第１受信信号取得部１３Ａは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号（つまり、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波などを受信して電圧信号に変換したもの）を取得する。
第２受信信号取得部１３Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号（つまり、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波などを受信して電圧信号に変換したもの）を取得する。

【0027】

相関値算出部１３Ｃは、例えば特開２０１３－０８８３２２号公報に記載された手法を用いることにより、第１受信信号取得部１３Ａによって取得された受信信号（第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号）の波形、および、第２受信信号取得部１３Ｂによって取得された受信信号（第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号）の波形に対して相互相関を演算する。つまり、相関値算出部１３Ｃは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号の波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。

【0028】

伝播時間差算出部１３Ｄは、例えば特開２０１３－０８８３２２号公報に記載された手法を用いることにより、相関値算出部１３Ｃによって算出された相互相関値のピーク（相関ピーク）から、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信され、配管Ａの流路Ａ２内を透過し、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信された超音波の伝播時間と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信され、配管Ａの流路Ａ２内を透過し、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信された超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する。詳細には、伝播時間差算出部１３Ｄは、相関ピークの位置に基づいて伝播時間差を算出する。

【0029】

流量算出部１３Ｅは、伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量を算出する。詳細には、流量算出部１３ＬＥは、伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差、音速、配管Ａの内径、角度θ（図２（Ａ）参照）、公知の流量算出式などに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。

【0030】

上述したように、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が乾き蒸気である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体（乾き蒸気）の流量を計測できることを見い出した。
つまり、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とを有する第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体が乾き蒸気である場合に、配管Ａの流路Ａ２内を流れる乾き蒸気の流量を計測することができる（つまり、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、配管Ａの流路Ａ２内を流れる乾き蒸気の流量を算出することができる）。

【0031】

また、上述したように、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が層状流または波状流である場合に、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体（湿り蒸気）の流量を計測できることを見い出した。
つまり、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とを有する第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体が層状流または波状流の湿り蒸気である場合に、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる（つまり、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、配管Ａの流路Ａ２内を流れる層状流または波状流の湿り蒸気の流量を算出することができる）。

【0032】

更に、上述したように、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体（湿り蒸気）の流量を計測できない可能性があるものの、その湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にすると、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体の流量を計測できることを見い出した。
つまり、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とを有する第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる環状噴霧流の湿り蒸気の流量を計測できない可能性がある。
そのような場合に、図１および図２に示す例では、ヒータ制御部１５がヒータ１４をオン状態に制御し、ヒータ１４は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる乾き蒸気の流量を算出する。
すなわち、図１および図２に示す例では、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を算出する。このようにして、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる。

【0033】

詳細には、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、ヒータ１４による加熱が行われていない状態（ヒータ１４のオフ状態）において演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの値が第１閾値（例えば「０．８」など）以下の場合に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える。更に、ヒータ１４がオン状態に維持されている期間中に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を算出する。
演算部１３の流量算出部１３Ｅによって乾き蒸気の流量が算出された後に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替える。
他の例では、ヒータ１４がオフ状態からオン状態に切り替えられてから、予め設定された時間が経過した時に、ヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。

【0034】

また、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、ヒータ１４による加熱が行われていない状態において演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの値が第１閾値より大きい場合に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態に切り替えることなく、ヒータ１４をオフ状態に維持する。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、ヒータ１４による加熱が行われていない状態において演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。

【0035】

上述したように、図１および図２に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２およびヒータ１４が配置されている位置において、配管Ａが水平方向（図２（Ａ）および図２（Ｂ）の左右方向）に延びている。
更に、図１および図２に示す例では、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すように、ヒータ１４が、配管Ａの中心軸線ＡＸよりも下側（図２（Ｂ）および図２（Ｃ）の下側）に配置されている。

【0036】

図３は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の構成の他の例を示す図である。詳細には、図３（Ａ）は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の主要部をＹ軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面の他の例を示しており、図３（Ｂ）は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の主要部をＸ軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面の他の例を示している。
図３に示す例においても、図１および図２に示す例と同様に、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２およびヒータ１４が配置されている位置において、配管Ａが水平方向（図３（Ａ）の左右方向）に延びている。
更に、図３に示す例では、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、環状のヒータ１４が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面上に配置されている。

【0037】

図４は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例を説明するための図である。詳細には、図４（Ａ）および図４（Ｂ）は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波などを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号の波形と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波などを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号の波形とを示す図である。

【0038】

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す例では、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信される超音波には、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が含まれるのみならず、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波も含まれる。つまり、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号には、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって信号に変換されたもの（本信号）と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって信号に変換されたもの（ノイズ）とが含まれる。
同様に、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信される超音波には、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が含まれるのみならず、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波も含まれる。つまり、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号には、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって信号に変換されたもの（本信号）と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって信号に変換されたもの（ノイズ）とが含まれる。

【0039】

図４（Ａ）に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって信号に変換されたもの（本信号）が、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって信号に変換されたもの（ノイズ）に埋もれてしまっており、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される本信号を同定することができない。
詳細には、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比（信号／ノイズ比）が、第２閾値（例えば「１．５」など）以下である。
また、図４（Ａ）に示す例では、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって信号に変換されたもの（本信号）が、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって信号に変換されたもの（ノイズ）に埋もれてしまっており、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される本信号を同定することができない。
詳細には、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比が、第２閾値以下である。

【0040】

一方、図４（Ｂ）に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって信号に変換されたもの（本信号）が、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって信号に変換されたもの（ノイズ）に埋もれておらず、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される本信号を同定することができる。
詳細には、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比が、第２閾値より大きい。
また、図４（Ｂ）に示す例では、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波が、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって信号に変換されたもの（本信号）が、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって信号に変換されたもの（ノイズ）に埋もれておらず、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される本信号を同定することができる。
詳細には、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比が、第２閾値より大きい。

【0041】

第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、図４（Ａ）に示す例のように、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比、および、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比の少なくとも一方が第２閾値以下である場合に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える。更に、ヒータ１４がオン状態に維持されている期間中に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を算出する。
演算部１３の流量算出部１３Ｅによって乾き蒸気の流量が算出された後に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替える。
他の例では、ヒータ１４がオフ状態からオン状態に切り替えられてから、予め設定された時間が経過した時に、ヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。

【0042】

また、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、図４（Ｂ）に示す例のように、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比、および、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比が第２閾値より大きい場合に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態に切り替えることなく、ヒータ１４をオフ状態に維持する。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、ヒータ１４による加熱が行われていない状態において演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。

【0043】

第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第３例では、図４（Ａ）に示す例のように、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合、あるいは、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える。更に、ヒータ１４がオン状態に維持されている期間中に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を算出する。
演算部１３の流量算出部１３Ｅによって乾き蒸気の流量が算出された後に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替える。
他の例では、ヒータ１４がオフ状態からオン状態に切り替えられてから、予め設定された時間が経過した時に、ヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。

【0044】

また、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第３例では、図４（Ｂ）に示す例のように、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合であって、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合に、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態に切り替えることなく、ヒータ１４をオフ状態に維持する。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、ヒータ１４による加熱が行われていない状態において演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。

【0045】

図５は第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の各例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。
図５に示す例では、ステップＳ１０において、例えばヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があるか否かを判定する。ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がない場合には、ステップＳ１１Ａに進む。一方、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がある場合には、ステップＳ１１Ｂに進む。
上述したように、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの値が第１閾値以下の場合に、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの値が第１閾値より大きい場合には、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。
また、上述したように、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比、および、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比の少なくとも一方が第２閾値以下である場合に、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比、および、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比が第２閾値より大きい場合には、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。

【0046】

また、上述したように、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第３例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合、あるいは、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合に、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合であって、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した気中伝播波としての超音波と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合には、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。

【0047】

ステップＳ１１Ａにおいて、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態に維持する。
次いで、ステップＳ１２Ａでは、ヒータ１４がオフ状態に維持されている期間中に、演算部１３の相関値算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号の波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップＳ１３Ａでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄが、ステップＳ１２Ａにおいて演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップＳ１４Ａでは、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、ステップＳ１３Ａにおいて演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差などに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。

【0048】

ステップＳ１１Ｂにおいて、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える。
次いで、ステップＳ１２Ｂでは、ヒータ１４がオン状態に維持されている期間中に、演算部１３の相関値算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号の波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップＳ１３Ｂでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄが、ステップＳ１２Ｂにおいて演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップＳ１４Ｂでは、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、ステップＳ１３Ｂにおいて演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差などに基づいて、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として算出する。
次いで、ステップＳ１５において、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替える。

【0049】

［第２実施形態］
以下、本発明のクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１と同様に構成されている。従って、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１と同様の効果を奏することができる。

【0050】

図６は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例の機能ブロックを示す図である。図７は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例の構成を示す図である。詳細には、図７（Ａ）は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例の主要部の概略図（Ｚ軸方向のプラス側から見た概略的な水平断面図）であり、図７（Ｂ）は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例の主要部をＹ軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面図であり、図７（Ｃ）は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例の主要部をＸ軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面図である。
図６および図７に示す例では、クランプオン式超音波流量計１が、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を計測する。クランプオン式超音波流量計１は、第１超音波トランスデューサ１１と、第２超音波トランスデューサ１２と、演算部１３と、ヒータ１４と、ヒータ制御部１５と、トランスデューサ制御部１６と、温度センサ１７Ａ、１７Ｂとを備えている。

【0051】

図６および図７に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２、ヒータ１４および温度センサ１７Ａ、１７Ｂが配置されている位置において、配管Ａが水平方向（図７（Ｂ）の左右方向）に延びている。温度センサ１７Ａ、１７Ｂは、水平方向に延びている配管Ａの上下方向（図７（Ｂ）および図７（Ｃ）の上下方向）の異なる位置に配置されている。詳細には、温度センサ１７Ａが、配管Ａの中心軸線ＡＸよりも下側（図７（Ｂ）および図７（Ｃ）の下側）に配置され、温度センサ１７Ｂは、配管Ａの中心軸線ＡＸよりも上側（図７（Ｂ）および図７（Ｃ）の上側）に配置されている。

【0052】

図６および図７に示す例では、第２超音波トランスデューサ１２は、第１超音波トランスデューサ１１よりも、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流れ（図７（Ａ）および図７（Ｂ）の右向き）の下流側（図７（Ａ）および図７（Ｂ）の右側）に配置されている。
ヒータ１４は、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２および温度センサ１７Ａ、１７Ｂよりも、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流れの上流側（図７（Ａ）および図７（Ｂ）の左側）に配置されている。

【0053】

上述したように、第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、ヒータ制御部１５が、演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関値に基づいて、ヒータ１４を制御する。
第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、ヒータ制御部１５が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号のＳ／Ｎ比とに基づいて、ヒータ１４を制御する。
第１実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第３例では、ヒータ制御部１５が、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から本信号を同定できるか否かと、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される本信号とノイズとを含む信号から本信号を同定できるか否かとに基づいて、ヒータ１４を制御する。
一方、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、ヒータ制御部１５が、温度センサ１７Ａによって検出された温度と、温度センサ１７Ｂによって検出された温度とに基づいて、ヒータ１４を制御する。

【0054】

温度センサ１７Ａによって検出される温度と温度センサ１７Ｂによって検出される温度とが等しい場合には、環状噴霧流の湿り蒸気が配管Ａの流路Ａ２内を流れていると推定することができる。また、温度センサ１７Ａによって検出される温度と温度センサ１７Ｂによって検出される温度とが異なる場合には、層状流または波状流の湿り蒸気が配管Ａの流路Ａ２内を流れていると推定することができる。
そこで、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、温度センサ１７Ａによって検出される温度と温度センサ１７Ｂによって検出される温度とが等しい場合に、ヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオン状態にする。その結果、ヒータ１４は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる環状噴霧流の湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる環状噴霧流の湿り蒸気の流量として、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を算出する。
また、温度センサ１７Ａによって検出される温度と温度センサ１７Ｂによって検出される温度とが異なる場合には、ヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオフ状態にする。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる層状流または波状流の湿り蒸気の流量を算出する。
このようにして、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる。

【0055】

図８は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。
図８に示す例では、ステップＳ２０において、例えばヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があるか否かを判定する。ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がない場合には、ステップＳ２１Ａに進む。一方、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がある場合には、ステップＳ２１Ｂに進む。
上述したように、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第１例では、温度センサ１７Ａによって検出された温度と温度センサ１７Ｂによって検出された温度とが等しい場合に、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、温度センサ１７Ａによって検出された温度と温度センサ１７Ｂによって検出された温度とが異なる場合には、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。

【0056】

ステップＳ２１Ａにおいて、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態に維持する。
次いで、ステップＳ２２Ａでは、ヒータ１４がオフ状態に維持されている期間中に、演算部１３の相関値算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号の波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップＳ２３Ａでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄが、ステップＳ２２Ａにおいて演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップＳ２４Ａでは、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、ステップＳ２３Ａにおいて演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差などに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。

【0057】

ステップＳ２１Ｂにおいて、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える。
次いで、ステップＳ２２Ｂでは、ヒータ１４がオン状態に維持されている期間中に、演算部１３の相関値算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号の波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップＳ２３Ｂでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄが、ステップＳ２２Ｂにおいて演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップＳ２４Ｂでは、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、ステップＳ２３Ｂにおいて演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差などに基づいて、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として算出する。
次いで、ステップＳ２５において、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替える。

【0058】

図９は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例の機能ブロックを示す図である。図１０は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例の構成を示す図である。詳細には、図９（Ａ）は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例の主要部の概略図（Ｚ軸方向のプラス側から見た概略的な水平断面図）であり、図９（Ｂ）は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例の主要部をＹ軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面図であり、図９（Ｃ）は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例の主要部をＸ軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面図である。
図９および図１０に示す例では、クランプオン式超音波流量計１が、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を計測する。クランプオン式超音波流量計１は、第１超音波トランスデューサ１１と、第２超音波トランスデューサ１２と、演算部１３と、ヒータ１４と、ヒータ制御部１５と、トランスデューサ制御部１６と、温度センサ１７Ａとを備えている。

【0059】

図９および図１０に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２、ヒータ１４および温度センサ１７Ａが配置されている位置において、配管Ａが水平方向（図１０（Ｂ）の左右方向）に延びている。温度センサ１７Ａは、水平方向に延びている配管Ａの下部（図７（Ｂ）および図７（Ｃ）の下側の部分）に配置されている。詳細には、温度センサ１７Ａが、配管Ａの中心軸線ＡＸよりも下側（図７（Ｂ）および図７（Ｃ）の下側）に配置されている。

【0060】

図９および図１０に示す例では、第２超音波トランスデューサ１２は、第１超音波トランスデューサ１１よりも、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流れ（図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）の右向き）の下流側（図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）の右側）に配置されている。
ヒータ１４は、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２および温度センサ１７Ａよりも、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流れの上流側（図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）の左側）に配置されている。

【0061】

第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、ヒータ制御部１５が、温度センサ１７Ａによって検出された温度に基づいて、ヒータ１４を制御する。

【0062】

温度センサ１７Ａによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合には、湿り蒸気が配管Ａの流路Ａ２内を流れていると推定することができる。また、温度センサ１７Ａによって検出される温度が飽和蒸気相当温度以上である場合には、乾き蒸気が配管Ａの流路Ａ２内を流れていると推定することができる。
そこで、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、温度センサ１７Ａによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、ヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオン状態にする。その結果、ヒータ１４は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を算出する。
また、温度センサ１７Ａによって検出される温度が飽和蒸気相当温度以上である場合には、ヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオフ状態にする。更に、演算部１３の流量算出部１３Ｅは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる乾き蒸気の流量を算出する。
このようにして、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる。

【0063】

図１１は第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。
図１１に示す例では、ステップＳ３０において、例えばヒータ制御部１５が、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があるか否かを判定する。ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がない場合には、ステップＳ３１Ａに進む。一方、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がある場合には、ステップＳ３１Ｂに進む。
上述したように、第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の第２例では、温度センサ１７Ａによって検出された温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、温度センサ１７Ａによって検出された温度が飽和蒸気相当温度以上である場合に、例えばヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。

【0064】

ステップＳ３１Ａにおいて、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態に維持する。
次いで、ステップＳ３２Ａでは、ヒータ１４がオフ状態に維持されている期間中に、演算部１３の相関値算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号の波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップＳ３３Ａでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄが、ステップＳ３２Ａにおいて演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップＳ３４Ａでは、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、ステップＳ３３Ａにおいて演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差などに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる乾き蒸気の流量を算出する。

【0065】

ステップＳ３１Ｂにおいて、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオフ状態からオン状態に切り替える。
次いで、ステップＳ３２Ｂでは、ヒータ１４がオン状態に維持されている期間中に、演算部１３の相関値算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された受信信号の波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップＳ３３Ｂでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄが、ステップＳ３２Ｂにおいて演算部１３の相関値算出部１３Ｃによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップＳ３４Ｂでは、演算部１３の流量算出部１３Ｅが、ステップＳ３３Ｂにおいて演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｄによって算出された伝播時間差などに基づいて、ヒータ１４による加熱によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の乾き蒸気の流量を、配管Ａの流路Ａ２内を流れる湿り蒸気の流量として算出する。
次いで、ステップＳ３５において、ヒータ制御部１５は、ヒータ１４をオン状態からオフ状態に切り替える。

【0066】

＜適用例＞
第１または第２実施形態のクランプオン式超音波流量計１の演算部１３の流量算出部１３Ｅによって算出された湿り蒸気の流量を、公知の流動様式線図にプロットすることによって、配管Ａの流路Ａ２内を流れる蒸気の湿り度を把握することができる。

【0067】

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態および各例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態および各例に記載の構成を組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１…クランプオン式超音波流量計、１１…第１超音波トランスデューサ、１１Ａ…送信部、１１Ｂ…受信部、１２…第２超音波トランスデューサ、１２Ａ…送信部、１２Ｂ…受信部、１３…演算部、１３Ａ…第１受信信号取得部、１３Ｂ…第２受信信号取得部、１３Ｃ…相関値算出部、１３Ｄ…伝播時間差算出部、１３Ｅ…流量算出部、１４…ヒータ、１５…ヒータ制御部、１６…トランスデューサ制御部、１７Ａ、１７Ｂ…温度センサ、Ａ…配管、Ａ１…壁部、Ａ２…流路、ＡＸ…中心軸線

【図1】