JPH09178767A - 流体の流速計測方法及び装置 - Google Patents
流体の流速計測方法及び装置Info
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- JPH09178767A JPH09178767A JP8309879A JP30987996A JPH09178767A JP H09178767 A JPH09178767 A JP H09178767A JP 8309879 A JP8309879 A JP 8309879A JP 30987996 A JP30987996 A JP 30987996A JP H09178767 A JPH09178767 A JP H09178767A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6847—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow where sensing or heating elements are not disturbing the fluid flow, e.g. elements mounted outside the flow duct
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化そして清掃可能な流体の流速計測方法
及び装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 熱源によって該熱源から離れた二つの
熱伝導部（１７，２０）が加熱された管（１６）を流れ
る流体や気体の流体の流速を計測する方法であって、少
なくとも一方の熱伝導部が熱源に対して上流側又は下流
側に位置する管（１６）の壁（１７）であり、温度が他
方の熱伝導部（２０）の温度と比較され、温度差により
流速を計測する方法において、二つの熱伝導部（１７，
２０）が、好ましくは互いに所定距離だけほぼ平行に延
びており、流体が離れて行く管の端部が所定温度に加熱
され、使用中の温度曲線が管（１６）の両端の間の全長
と他の部分（２０）とで測定され、長さの関数としての
二つの曲線の間の領域により流速を決定する。
及び装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 熱源によって該熱源から離れた二つの
熱伝導部（１７，２０）が加熱された管（１６）を流れ
る流体や気体の流体の流速を計測する方法であって、少
なくとも一方の熱伝導部が熱源に対して上流側又は下流
側に位置する管（１６）の壁（１７）であり、温度が他
方の熱伝導部（２０）の温度と比較され、温度差により
流速を計測する方法において、二つの熱伝導部（１７，
２０）が、好ましくは互いに所定距離だけほぼ平行に延
びており、流体が離れて行く管の端部が所定温度に加熱
され、使用中の温度曲線が管（１６）の両端の間の全長
と他の部分（２０）とで測定され、長さの関数としての
二つの曲線の間の領域により流速を決定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱源から離れた二
つの熱伝導部が熱源によって加熱された管を流れる流体
や気体の流体の流速を計測し、少なくとも一方の熱伝導
部が熱源に対して上流側又は下流側に位置する管の壁部
であり、該壁部での温度が他方の熱伝導部での温度と比
較され、温度差により流速を計測する方法そして装置に
関する。
つの熱伝導部が熱源によって加熱された管を流れる流体
や気体の流体の流速を計測し、少なくとも一方の熱伝導
部が熱源に対して上流側又は下流側に位置する管の壁部
であり、該壁部での温度が他方の熱伝導部での温度と比
較され、温度差により流速を計測する方法そして装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の方法及び装置は広く知られてい
る。流体は、加熱要素を有する熱伝導性の管内を流れ、
該管は加熱要素によって加熱を受けている。管壁の両側
の二点、すなわち、加熱要素から等距離にある上流側と
下流側の二点にて温度差は 計測される。流体が流れな
いときには、温度と管上の位置との間の関係を示す曲線
は直線的な関係にありかつこれは加熱要素の位置に対し
て対称な形を描く。したがって、上記二点間での温度に
差は計測されない。加熱要素から等距離にある前後（上
流側及び下流側）の二点では、温度は等しい。次に、流
体が流れると、加熱要素に対して上流側では上記曲線は
流れの方向にて凹弯曲し、そして下流側では凸弯曲する
ようになる。計測された温度差は計測される流体の流速
（すなわち、単位時間当たりの体積あるいは重量）とし
て計測される。
る。流体は、加熱要素を有する熱伝導性の管内を流れ、
該管は加熱要素によって加熱を受けている。管壁の両側
の二点、すなわち、加熱要素から等距離にある上流側と
下流側の二点にて温度差は 計測される。流体が流れな
いときには、温度と管上の位置との間の関係を示す曲線
は直線的な関係にありかつこれは加熱要素の位置に対し
て対称な形を描く。したがって、上記二点間での温度に
差は計測されない。加熱要素から等距離にある前後（上
流側及び下流側）の二点では、温度は等しい。次に、流
体が流れると、加熱要素に対して上流側では上記曲線は
流れの方向にて凹弯曲し、そして下流側では凸弯曲する
ようになる。計測された温度差は計測される流体の流速
（すなわち、単位時間当たりの体積あるいは重量）とし
て計測される。
【０００３】かかる計測での感度を上げ又、必要空間を
小さくするためには、流体の流れる管をＵ字上に曲げる
ことができる。その際、加熱要素はＵ字の底部に配され
る。そして、種々の温度センサーを用いて計測できる
が、例えば熱電対が使用可能である。
小さくするためには、流体の流れる管をＵ字上に曲げる
ことができる。その際、加熱要素はＵ字の底部に配され
る。そして、種々の温度センサーを用いて計測できる
が、例えば熱電対が使用可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した計測装置の大
きな問題は、特に清掃が困難であるということである。
本発明の方法及び装置によると、Ｕ字状とした管の利点
を活かしつつ、直管のときの計測能力を維持ししかも簡
単な装置で容易に清掃できる。
きな問題は、特に清掃が困難であるということである。
本発明の方法及び装置によると、Ｕ字状とした管の利点
を活かしつつ、直管のときの計測能力を維持ししかも簡
単な装置で容易に清掃できる。
【０００５】Ｕ字状をなす熱伝導体の中を流体を通す方
法が米国特許第３１８１３５７号に開示されており、そ
の第１２図とこれに関連する第５欄の第３４−５９行の
記載にて提案されている。この方法では、Ｕ字の両脚部
の間の導管では流体は流れていない。流体を導く熱伝導
体の一点と導管の一点との間の温度差が計測され、単位
時間に流れる流体の量として計測される。しかしなが
ら、上記熱伝導体、すなわち導管８８は、最初に少なく
とも計測がなされる位置にくるように設定されて、温度
あるいは温度曲線が流体の導管のそれと一致するように
せねばならない。かかる調整は材料の選択、寸法の選択
等によっては可能である。
法が米国特許第３１８１３５７号に開示されており、そ
の第１２図とこれに関連する第５欄の第３４−５９行の
記載にて提案されている。この方法では、Ｕ字の両脚部
の間の導管では流体は流れていない。流体を導く熱伝導
体の一点と導管の一点との間の温度差が計測され、単位
時間に流れる流体の量として計測される。しかしなが
ら、上記熱伝導体、すなわち導管８８は、最初に少なく
とも計測がなされる位置にくるように設定されて、温度
あるいは温度曲線が流体の導管のそれと一致するように
せねばならない。かかる調整は材料の選択、寸法の選択
等によっては可能である。
【０００６】しかしながら、かかる欠点は問題とする流
体の導管が好適に設定されねばならないということであ
る。
体の導管が好適に設定されねばならないということであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用、そして効果】本発
明による方法ではこのような欠点を伴わない。かかる目
的のために、本発明は、二つの熱伝導部が、好ましくは
互いに所定距離だけほぼ平行に延びており、流体が離れ
ていく方向での管の端部が所定温度に加熱され、使用中
の温度曲線が管の両端との間の全長と他の部分とで測定
され、長さの関数としての二つの曲線の間の領域により
流速を決定することとしている。
明による方法ではこのような欠点を伴わない。かかる目
的のために、本発明は、二つの熱伝導部が、好ましくは
互いに所定距離だけほぼ平行に延びており、流体が離れ
ていく方向での管の端部が所定温度に加熱され、使用中
の温度曲線が管の両端との間の全長と他の部分とで測定
され、長さの関数としての二つの曲線の間の領域により
流速を決定することとしている。
【０００８】Ｕ字状に曲げられた管を用いた計測と比較
して、Ｕ字の第二管部が固定した脚部で置き換えられて
いると指摘されるかもしれない。熱源の方向に管内に流
体が流れるとき、管壁で計測される温度は、流体が流れ
ないときよりも常に低い。上記温度曲線（ほぼ直線）は
脚部にて見られ、これらの二つの間の温度差は、例えば
管と基準となる脚部との間に位置する熱電対により、計
測される。しかし、他の方法も可能である。本発明の方
法によって計測がなされるとき、管がＵ字状に曲げられ
ているものに比し感度が半分になるということに留意し
なければならない。これは熱源に対する距離の函数とし
て温度差を示す曲線からも明らかである。勿論、管の問
題となる部分と脚部が平行となっている必要もないとい
うことも付記しておく。
して、Ｕ字の第二管部が固定した脚部で置き換えられて
いると指摘されるかもしれない。熱源の方向に管内に流
体が流れるとき、管壁で計測される温度は、流体が流れ
ないときよりも常に低い。上記温度曲線（ほぼ直線）は
脚部にて見られ、これらの二つの間の温度差は、例えば
管と基準となる脚部との間に位置する熱電対により、計
測される。しかし、他の方法も可能である。本発明の方
法によって計測がなされるとき、管がＵ字状に曲げられ
ているものに比し感度が半分になるということに留意し
なければならない。これは熱源に対する距離の函数とし
て温度差を示す曲線からも明らかである。勿論、管の問
題となる部分と脚部が平行となっている必要もないとい
うことも付記しておく。
【０００９】比較的大きな流れ、例えば２００ｇ／ｈと
いう水の流れが計測されるとき、例えば管壁と基準脚部
との間に設けられた熱伝導材料そして／又は構造を使用
することによって、両者の間で熱伝導を行うのもよい。
いう水の流れが計測されるとき、例えば管壁と基準脚部
との間に設けられた熱伝導材料そして／又は構造を使用
することによって、両者の間で熱伝導を行うのもよい。
【００１０】本発明は上記方法を実施する装置をも提供
する。かかる目的のために本発明装置は、流速を計測す
べき流体が流れる管を有し、該管の壁が熱伝導性で一端
に熱源が接続され他端が熱伝導部に接続されていて、又
第二熱伝導部を有し該第二熱伝導部も一端が熱源に接続
され他端が熱伝導部に接続されており、上記第二熱伝導
部は温度が流体の流れによって影響を受けず、好ましく
は上記管から間隔をもって平行であり、両熱伝導部の間
に、二つの全長もしくは一部にわたる温度差を計測する
計測手段が配されている。
する。かかる目的のために本発明装置は、流速を計測す
べき流体が流れる管を有し、該管の壁が熱伝導性で一端
に熱源が接続され他端が熱伝導部に接続されていて、又
第二熱伝導部を有し該第二熱伝導部も一端が熱源に接続
され他端が熱伝導部に接続されており、上記第二熱伝導
部は温度が流体の流れによって影響を受けず、好ましく
は上記管から間隔をもって平行であり、両熱伝導部の間
に、二つの全長もしくは一部にわたる温度差を計測する
計測手段が配されている。
【００１１】熱は管壁によって流体に加えられる。熱源
から離れている両端では、管壁と基準脚部は同じ温度と
なっている。これは、例えば両脚が一つで同じ熱伝導体
に流れ出るようにすることによって達成される。これら
は、単に互が接続されているだけでもよい。上述したよ
うに、管壁と脚部の間にある温度計測手段は好ましくは
熱電対である。熱源として、好ましい螺旋状のヒータが
用いられている。本発明では、熱源の代りに冷却源を用
いることもできることは明らかである。
から離れている両端では、管壁と基準脚部は同じ温度と
なっている。これは、例えば両脚が一つで同じ熱伝導体
に流れ出るようにすることによって達成される。これら
は、単に互が接続されているだけでもよい。上述したよ
うに、管壁と脚部の間にある温度計測手段は好ましくは
熱電対である。熱源として、好ましい螺旋状のヒータが
用いられている。本発明では、熱源の代りに冷却源を用
いることもできることは明らかである。
【００１２】管壁から流体への熱伝達を促進させるため
には、インサートの適用が可能である。このインサート
の例としては筒状体があるが、この筒状体は管と同じ長
さで管の内径よりも小さい直径をもつ。筒状体は管と同
心に配され、流体は管の内壁に沿ったフィルムを形成す
る。
には、インサートの適用が可能である。このインサート
の例としては筒状体があるが、この筒状体は管と同じ長
さで管の内径よりも小さい直径をもつ。筒状体は管と同
心に配され、流体は管の内壁に沿ったフィルムを形成す
る。
【００１３】本発明の方法及び装置の原理は、二つある
いはそれ以上の管（好ましくは互に平行）を有し、その
基準脚部は上記二つの管の間に配され、温度差は管の部
分と中央脚部との間で計測される。
いはそれ以上の管（好ましくは互に平行）を有し、その
基準脚部は上記二つの管の間に配され、温度差は管の部
分と中央脚部との間で計測される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづき本発明
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００１５】図１において、流体１は図示の方向に管２
内を流れている。管２は螺旋ヒータ３により加熱されて
おり、管２の管壁における伝熱により熱は上流側そして
下流側に伝えられる。
内を流れている。管２は螺旋ヒータ３により加熱されて
おり、管２の管壁における伝熱により熱は上流側そして
下流側に伝えられる。
【００１６】管２内に流体が流れていないときには、管
壁で計測した温度曲線は、符号４で示されるように上流
側そして下流側にてほぼ直線をなす。
壁で計測した温度曲線は、符号４で示されるように上流
側そして下流側にてほぼ直線をなす。
【００１７】図１において、流体の流れ１は管２の中を
矢印の方向に流れている。管２は螺旋状に巻回されたヒ
ータ３によって加熱されており、管２はその熱伝導性に
より上流側にも下流側にも熱を伝えている。
矢印の方向に流れている。管２は螺旋状に巻回されたヒ
ータ３によって加熱されており、管２はその熱伝導性に
より上流側にも下流側にも熱を伝えている。
【００１８】管２内に流れがないときには、管壁で計測
される温度曲線は曲線４で示されるごとくであり、上流
側そして下流側に向けてほぼ直線状をなしている。
される温度曲線は曲線４で示されるごとくであり、上流
側そして下流側に向けてほぼ直線状をなしている。
【００１９】流体が管２内を流れると、管壁で計測され
る温度曲線は曲線５のようになり、上流側で凹弯曲そし
て下流側で凸湾曲した曲線をなす。流れは温度曲線が直
線部分（破線部分）からどの位外れているかにより計測
される。例えば、同一位置における温度が曲線４と曲線
５とで大きく違うような管壁の位置６，７で温度が計測
される。この温度差を△Ｔとする。
る温度曲線は曲線５のようになり、上流側で凹弯曲そし
て下流側で凸湾曲した曲線をなす。流れは温度曲線が直
線部分（破線部分）からどの位外れているかにより計測
される。例えば、同一位置における温度が曲線４と曲線
５とで大きく違うような管壁の位置６，７で温度が計測
される。この温度差を△Ｔとする。
【００２０】図２は、図１による原理を用い、より小型
化した装置でどのように流れが計測されるかを示してい
る。流れ９が流れている管８は図１における管２に対応
するが、Ｕ字状に曲げられている。熱伝導体１０は等し
い両脚の端部に対応する管端での温度となっている。Ｕ
字状の二つの脚部の間には熱電対１１が配設されてお
り、該熱電対１１は管壁の全長にわたっており、温度差
が測定され積分した形で出力される。上流側と下流側の
温度曲線はそれぞれ曲線１２，１３で示されている。熱
電対１１によって積分値を計測するときには、曲線１
２，１３の間の領域が流れの所望の計測値となる。
化した装置でどのように流れが計測されるかを示してい
る。流れ９が流れている管８は図１における管２に対応
するが、Ｕ字状に曲げられている。熱伝導体１０は等し
い両脚の端部に対応する管端での温度となっている。Ｕ
字状の二つの脚部の間には熱電対１１が配設されてお
り、該熱電対１１は管壁の全長にわたっており、温度差
が測定され積分した形で出力される。上流側と下流側の
温度曲線はそれぞれ曲線１２，１３で示されている。熱
電対１１によって積分値を計測するときには、曲線１
２，１３の間の領域が流れの所望の計測値となる。
【００２１】本発明による図３に示された装置でも、本
発明の計測が同様に可能である。ここでも、流れは熱伝
導性壁１７をもつ管１６中を流れている。部位１８、管
１６そしてそれと共に流体が加熱される。熱電対１９に
よって管壁１７と基準脚部２０との間の温度差が測られ
る。上記脚部２０は管１６の加熱部１８と部位２１との
間にわたり延びており、管１６と脚部２０は互に熱伝導
可能な接触状態にある。図２の場合と同様に、領域２２
の大きさ（管壁１７と脚部２０との間の温度差）は二つ
の間に温度差が生じている長さの範囲にわたって積分さ
れる。図２に示された領域１４と領域２２の比較による
と、計測の感度は熱源の一方の側での流れのみを計測し
たときの半分になっていることが判る。
発明の計測が同様に可能である。ここでも、流れは熱伝
導性壁１７をもつ管１６中を流れている。部位１８、管
１６そしてそれと共に流体が加熱される。熱電対１９に
よって管壁１７と基準脚部２０との間の温度差が測られ
る。上記脚部２０は管１６の加熱部１８と部位２１との
間にわたり延びており、管１６と脚部２０は互に熱伝導
可能な接触状態にある。図２の場合と同様に、領域２２
の大きさ（管壁１７と脚部２０との間の温度差）は二つ
の間に温度差が生じている長さの範囲にわたって積分さ
れる。図２に示された領域１４と領域２２の比較による
と、計測の感度は熱源の一方の側での流れのみを計測し
たときの半分になっていることが判る。
【００２２】領域２２と、したがって計測された信号は
流速の増大と共に増大する。これに加え上記信号は、熱
源が配されている位置での温度と、管そして特定な脚部
が同一温度となるような位置での温度との温度差に依存
する。すなわち、測定範囲である。
流速の増大と共に増大する。これに加え上記信号は、熱
源が配されている位置での温度と、管そして特定な脚部
が同一温度となるような位置での温度との温度差に依存
する。すなわち、測定範囲である。
【図１】 従来装置及びその計測方法を示す図である。
【図２】 他の従来装置及びその計測方法を示す図であ
る。
る。
【図３】 本発明装置の一実施形態及びその計測方法を
示す図である。
示す図である。
１５ 流れ １６ 管 １７ 熱伝導部（壁） １９ 熱電対 ２０ 熱伝導部（他の部分） ２１ 熱伝導部
Claims (4)
- 【請求項１】 熱源によって該熱源から離れた二つの熱
伝導部（１７，２０）が加熱された管（１６）を流れる
流体や気体の流体の流速を計測する方法であって、少な
くとも一方の熱伝導部が熱源に対して上流側又は下流側
に位置する管（１６）の壁（１７）であり、温度が他方
の熱伝導部（２０）の温度と比較され、温度差により流
速を計測する方法において、二つの熱伝導部（１７，２
０）が、好ましくは互いに所定距離だけほぼ平行に延び
ており、流体が離れて行く管の端部が所定温度に加熱さ
れ、使用中の温度曲線が管（１６）の両端の間の全長と
他の部分（２０）とで測定され、長さの関数としての二
つの曲線の間の領域により流速を決定することを特徴と
する流体の流速計測方法。 - 【請求項２】 二つの熱伝導部（１７，２０）の間全体
もくは部分にわたり配された熱電対（１９）により両部
分（１７，２０）間の温度差を測定することとする請求
項１に記載の流体の流速計測方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２の方法を実施する
ための装置において、流速を計測すべき流体が流れる管
（１６）を有し、該管の壁が熱伝導性で一端に熱源が接
続され他端が熱伝導部（２１）に接続されていて、又第
二熱伝導部（２０）を有し該第二熱伝導部も一端が熱源
に接続され他端が熱伝導部（２１）に接続されており、
上記第二熱伝導部（２０）は温度が流体の流れ（１５）
によって影響を受けず、好ましくは上記管（１６）から
間隔をもって平行であり、両熱伝導部の間に、二つの全
長もしくは一部にわたる温度差を計測する計測手段が配
されていることを特徴とする流体の流速計測装置。 - 【請求項４】 管の壁部（１７）と第二熱伝導部（２
０）との間の計測手段が熱電対（１９）であることとす
る流体の流速計測装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1001674 | 1995-11-17 | ||
| NL1001674A NL1001674C2 (nl) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | Debietmeter. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09178767A true JPH09178767A (ja) | 1997-07-11 |
| JPH09178767A5 JPH09178767A5 (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=19761866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8309879A Pending JPH09178767A (ja) | 1995-11-17 | 1996-11-07 | 流体の流速計測方法及び装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5970790A (ja) |
| EP (1) | EP0774649B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09178767A (ja) |
| AT (1) | ATE268466T1 (ja) |
| DE (1) | DE69632618T2 (ja) |
| DK (1) | DK0774649T3 (ja) |
| ES (1) | ES2220960T3 (ja) |
| NL (1) | NL1001674C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017173143A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | セイコーエプソン株式会社 | 流量検出装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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