JPH05180860A - 流体の流向測定方法および測定装置 - Google Patents

流体の流向測定方法および測定装置

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JPH05180860A
JPH05180860A JP27492A JP27492A JPH05180860A JP H05180860 A JPH05180860 A JP H05180860A JP 27492 A JP27492 A JP 27492A JP 27492 A JP27492 A JP 27492A JP H05180860 A JPH05180860 A JP H05180860A
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JP
Japan
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temperature
flow direction
temperature sensors
difference
fluid
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Application number
JP27492A
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English (en)
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Yukinori Nouwa
行範 能和
Hideto Ito
日出人 伊藤
Masakatsu Ogaki
正勝 大垣
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Takuwa Corp
Original Assignee
Takuwa Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 海洋、港湾、河川、水路、ダムなどにおい
て、水の流れの方向を検出する装置において、水中の浮
遊物や付着物の影響が少なく信頼性が高く、かつ、小型
で設置の容易な流向測定装置を提供する。 【構成】 一定間隔離して2個の温度センサーを置き、
その中央に発熱体を配置する。発熱体として例えばタン
グステンヒーターを用いて、電源から電流を流して加熱
する。温度センサーとして例えば同一特性を有するサー
ミスタを用いて温度センサーの抵抗値の差を検出する。
上流側の温度センサーの温度は下流側の温度センサーの
温度より高くなり2個の温度センサーに温度差が生じ
る。従って、2個の温度センサーと発熱体を結ぶ直線上
の流向は温度差の方向から検出することができる。ま
た、温度差の大きさから流速の概要を検出することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、海洋、港湾、河川、
水路、ダムなどにおいて水の流向を測定する装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】海洋、港湾、河川、水路、ダムなどにお
いて水の流向を測定する装置には、矢羽式、バタフライ
式、振子式などの機械式、水位差式、電磁式および超音
波式などが用いられている。
【0003】矢羽根式は、流線型をした本体の後部に矢
羽根をつけて水中に吊下すると、本体および矢羽根は流
れの方向にそって向くので、その角度から流向を検出す
る。バタフライ式はパイプの一端に開閉弁があり、弁の
ない方向からの流れがあるときには開閉弁があき、逆方
向の流れの時には弁が閉まるので弁の開閉状況からパイ
プに対しての流れの方向が分かる。振り子式は振子を水
中に吊下すると、流れによって振子に力が働くので振子
が移動する。振子の支点から下ろした鉛直線に対する振
子の移動方向から流向を検出する。これら機械式は方
式、構造は簡単であるがいずれも機械的な可動部がある
ため浮遊物や付着物が可動部に付いたときには動作しな
くなる。また、流れが速い場合には吊下するための支持
構造物が大規模となる欠点がある。
【0004】水位差式は、流れの方向に沿って2つの水
位計を設置し、水位計の水位差から流れの順方向と逆方
向を検出する。水位計には、フロート式、リードスイッ
チ式、水晶式などがあり、導水管を設置して、その中に
これらの水位計を敷設しているので、規模が大きくなる
欠点がある。
【0005】電磁式は、電磁コイルが誘起した磁界中を
流れる流体がファラデーの法則により誘起する起電力を
コイルで検出して流向を測定しているので、流体の電導
度の影響を受け易い。また起電力は距離の自乗に反比例
するので、表面の付着物や浮遊物の影響を受け易い欠点
がある。
【0006】超音波式は、超音波の伝播速度が流れの順
方向と逆方向とで異なるので、その時間差から流向を検
出する方式と、ドップラー効果による周波数の変化を検
出する方式とがある。超音波式は精度、応答性は良い
が、流体の温度、流れの分布などの影響を受け易く、ま
た、超音波センサーの設置の規模が大きくなるという問
題点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、流向測定のための構造物やセンサー部の規模が大
きくなることと、センサー部の付着物や浮遊物の影響を
受け易い点である。
【0008】この発明の目的は、小型で、付着物や浮遊
物の影響を受け難い流向測定装置と、その場合の測定方
法とを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の流向測定方法によれば、流体中の少なく
とも1つの測定中心点からこの流体に温度変化を与え、
この測定中心に対して互いに対称的に位置している少な
くとも1組の測定点での流体の温度差を測定することに
より、流向を測定することを特徴とする。
【0010】また、この発明の流向測定装置によれば、
(a)互いに隔離して設けられた、温度を電気量に変換
する1対の温度センサーと、(b)これら温度センサー
間の中心に設けられ、流体に温度変化を与える温度作用
源と、(c)これら1対の温度センサーからの電気量の
差から流向を検出する流向検出部とを具えることを特徴
とする。
【0011】この場合、好ましくは、1対の温度センサ
ーの複数組を、温度作用源を中心として、同心円上に、
対称的に配置するのが良い。
【0012】或いは、好ましくは、1対の温度センサの
複数組を、直線上に温度作用源を中心として対称的に配
置するのが良い。
【0013】これらの場合、好ましくは、配置する複数
の温度センサは、互いに等距離離間させるのが良い。
【0014】
【作用】このような方式によれば、発熱体で発生した熱
の拡散は流れの影響を受け、流れの上流側には少なく、
下流側には多くなるので、上流側と下流側とでは温度分
布が異なる。この温度分布の差を測定すると流向が検出
できる、温度センサーには可動部が無いので付着物や浮
遊物の影響を受けることが少なく流向を検出することが
できる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
に付き説明する。なお、図はこの発明の構成を理解でき
る程度に各構成の寸法、形状および配置関係を概略的に
示したものである。また、この発明は以下に説明する実
施例に限定されるものではない。
【0016】図1は、この発明を説明するするための構
成図である、センサー部11、伝送部13及び流向検出
部15で構成している。センサー部11は流体中の少な
くとも1つの測定中心点から流体に温度変化を与える温
度作用源としての例えば発熱体19と温度を電気量に変
化する温度センサー21、23とから成り、水中に設置
する25は水の流向とする。、検出部15は1対の温度
センサーがそれぞれ与える電気量の差を検出して流向を
指示する構成となっており、この実施例では、電源2
7、検出回路29、処理回路31および表示部33から
成り、陸上に設置する。その間を伝送部13で接続す
る、図2は、この発明を説明するためのセンサー部11
の断面図である。図2(A)は側面図、(B)は正面図
である。台17の上に一定間隔離して同一特性の2個の
温度センサー21、23を置き、その中央に発熱体19
を配置する。発熱体19として例えばタングステンヒー
ターを用いて、電源27から電流を流して加熱する。温
度センサー21、23として例えば同一特性を有するサ
ーミスタを用いて温度センサー21、23の抵抗値の差
を検出回路29で検出し、処理回路31で平滑化処理を
した後に表示部33で抵抗値の差を表示する。
【0017】流れのない時には、発熱体19から発散す
る熱の等温度線は図3(A)に示すように発熱体19を
中心に同心円状になるので温度センサー21と23の温
度差は無い。図2の矢印25の方向に流れがある場合に
は、発熱体19から発散する熱は下流側に多くなるの
で、等温度線は図3(B)に示すように流れの方向に延
びた楕円状になり、温度勾配は上流側では密になり、下
流では粗になる。従って、下流側の温度センサー21の
温度は下流側の温度センサー23の温度より高くなり2
個の温度センサーに温度差が生じる。流れの方向が図2
の矢印の向きと逆の場合には、同様の理由により上流側
の温度センサー21の温度は下流側の温度センサー23
の温度より低くなり逆の温度差が生じる。従って、2個
の温度センサーと発熱体を結ぶ直線上の流向は温度差の
正負から検出することができる。また、温度差の大きさ
から流速の概要を検出することができる。
【0018】図4に示すように、発熱体19を中心に一
定間隔離した同一特性の2個の温度センサー41a、4
1bの組を複数組同心円上に対称に配置し、各組の温度
差を検出すれば任意の方向の流向と流速の概要の検出が
可能である。
【0019】また、図5に示すように、一定間隔離した
同一特性の複数個の温度センサー43a、43bを2個
づつペアとし、これらペアの温度センサーNa、Nbを
直線上で発熱体19を中心としてその両側に対称に配置
し、隣接するセンサーの温度差を発熱体の両側で各々検
出し、温度差を比較すると、上流側では温度勾配が急で
あるので温度差が大きく、下流側では温度勾配が上流側
に比べて小さいので温度差は小さい。従って、発熱体の
両側での温度勾配の大小から流向と流速の概要を検出で
きる。
【0020】また、図6に示すように、発熱体19を中
心に一定間隔離した同一特性の複数個の温度センサーの
組を複数組同心円上に対称に配置し、直線上の隣接する
センサーの温度差を発熱体の両側で検出し、各組毎に温
度差を比較すると、任意の方向の流向と流速の概要の検
出が可能である。この実施例では、発熱体19を通る等
角度分布した1本の直線上に、等間隔でかつ発熱体19
に対し対称的となるように、温度センサー(45a、…
45n)、(46a、…46n)、(47a、…47
n)(48a、…48n)を配置してある。
【0021】また、発熱体に対して同一特性の温度セン
サーを3次元的に配置すれば、3次元の流向と流速の概
要の測定も可能である。
【0022】このように本発明の流向測定装置では、発
熱体を中心とした対称位置における流体温度を温度セン
サーで温度差を検出している 。そして、センサー部に
可動部分がないので浮遊物や付着物の影響を受け難く、
また、センサー部は小型化できるので設置が容易であ
る。
【0023】発熱体19としては、タングステンヒータ
のほかセラミックヒータ、抵抗体、電球、レーザー、高
温の液体、高温の気体などのように測定する媒質の温度
よりも高い温度となるもので良い。
【0024】また、温度作用源として発熱体19の代わ
りに冷却体を用いても同様の効果がある。
【0025】また、水以外の他の液体や、気体の流向の
検出にも応用できる。
【0026】
【発明の効果】上述した説明からも明かのように、この
発明の流向測定装置によれば、小型で、かつ浮遊物や付
着物にあまり影響されずに流向と流速の概要を安定して
簡単に測定できるので測定の信頼性が向上する。また、
海洋、港湾、河川、水路、ダムなどの流向と流速を測定
するために大きな構造物を設置する必要がなく、経費が
少なく、かつ自然環境を損なうことが少ない効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による流向測定装置の構成図である。
【図2】この発明によるセンサー部の断面図である。
【図3】この発明によるセンサー部付近の等温度線図で
ある。
【図4】この発明によるセンサー部の実施例の断面図で
ある。
【図5】この発明によるセンサー部の実施例の断面図で
ある。
【図6】この発明によるセンサー部の実施例の断面図で
ある。
【符号の説明】
11:センサー部、 13:伝送部、 15:流向
検出部 17:台、 19:発熱部、 21、2
3:温度センサー 25:流向、 27:電源、 29:検出
回路 31:処理回路、 33:表示部 41a,41b、43a,43b,…Na,Nb、45
a〜45n、46a〜46n、47a〜47n、48a
〜48n:温度センサー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体中の少なくとも1つの測定中心点か
    らこの流体に温度変化を与え、この測定中心に対して互
    いに対称的に位置している少なくとも1組の測定点での
    流体の温度差を測定することにより、流向を測定するこ
    とを特徴とする流体の流向測定方法。
  2. 【請求項2】 (a)互いに隔離して設けられた、温度
    を電気量に変換する1対の温度センサーと、 (b)これら温度センサー間の中心に設けられ、流体に
    温度変化を与える温度作用源と、 (c)前記1対の温度センサーからの電気量の差から流
    向を検出する流向検出部とを具えることを特徴とする流
    向測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の1対の温度センサーの
    複数組を、温度作用源を中心として、同心円上に、対称
    的に配置してなることを特徴とする流向測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の1対の温度センサの複
    数組を、直線上に温度作用源を中心として対称的に配置
    してなることを特徴とする流向測定装置。
  5. 【請求項5】 請求項3または4に記載の温度センサ
    は、互いに等距離離間していることを特徴とする流向測
    定装置。
JP27492A 1992-01-06 1992-01-06 流体の流向測定方法および測定装置 Pending JPH05180860A (ja)

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Effective date: 19950711