JPS63217261A - 通電加熱法に用いられるセンサ−の表面温度の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、種々の流体の物性値を測定する方法に用いら
れる通電加熱法に用いられるセンサーの表面温度を測定
する方法に関する。

（発明の背景） 一般に、流体の物性値（例えば動粘度）を知ることは、
流体の工程管理上、極めて重要である。

現在、流体の物性値を計る方法としては、先に本件出願
人が開示した特開昭６０−１５２９４３号公報に記載さ
れているように、測定対象物である流体中に、垂直に張
られた金属細線をセンサーとしてこれを通電加熱し、上
記金属細線の表面における熱伝達率を算出することによ
って、流体の物性値を測定する方法が知られている。

同公報にも見られるように、熱伝達率は、センサー表面
温度の関数として与えられるので、上記方法等を適用す
る上で、センサーの表面温度を正確に測定することは極
めて重要である。

（発明が解決しようとする問題点） 最近では、上記センサーの多様化が要望され、特に耐久
性、強度性の点から、上記金属細線単体ではなく、この
金属細線を絶縁被覆して耐久性や強度の向上を図るよう
に多層化したものへの要望が強くなっている。

しかしながら、従来、このように多層化したセンサーの
表面温度を計測する手段は、何等提供されていなかった
。

本発明の目的は以上のような問題点を解決し、センサー
の多層化を図った場合においてもセンサーの表面温度を
測定でき、しかも正確に測定することができる方法を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、測定対象物である
流体と熱的に接触する、導電体を持つセンサーの該導電
体に通電したときの該センサーの表面温度を計測するに
際し、前記表面温度を前記センサー固有の定数値と、前
記導電体への供給電流値と、前記導電体の温度との関数
として表わし、更に前記センサーを、予め物性値が分か
っている流体と熱的に接触させて、該流体の該物性値と
表面温度との関係式を用いて該関係式が成立するように
表面温度を決定し、この表面温度を用いて前記センサー
固有の定数値を決定し、このセンサー固有の定数値を用
いて該センサーの表面温度を計測するようにした。

（作用効果） 本発明は、センサーの表面温度をセンサー固有の定数値
と、センサーが持つ導電体への供給電流値と、前記導電
体の温度との関数として表わしているので、前記センサ
ー固有の定数値が分かれば、前記導電体への供給電流値
と、導電体の温度とを実測することにより、センサーの
表面温度を計測することができる。

前記センサー固有の定数値は、そのセンサーの構成条件
から理論的な解析解としても得ることができるが、セン
サー作成時の製造誤差等により、前記解析解としての定
数値と、実際に作成されたセンサーの定数値とは異なっ
た値となることが多い。

このような場合であっても、本発明は、現に製作された
センサーを用いてこれを予め物性値が分かっている流体
と熱的に接触させ、その流体の該物性値と表面温度との
関係式を用いて該関係式が成立するように表面温度を決
定し、この表面温度を用いて前記センサー固有の定数値
を決定しているので、実際に製作されたセンサー固有の
定数値を正確に把握することができ、したがって、測定
対象物である物性値が未知の流体の該物性値を測定する
場合に、センサーの表面温度を正確に計測することがで
きる。

したがって、本発明によれば、センサーの多層化を図っ
た場合においても、センサーの表面温度を測定でき、し
かも正確に測定することができるので、熱伝達率を正確
に計測して流体の物性値を正確に測定することができる
。

（実施例） 以下、本発明方法の一実施例について図面を参照して説
明する。

今、図示のように外径ｄ、の非発熱体からなる円柱状芯
材（１）と、内径がｄｌ、外径がｄ２、熱伝達率がλ２
の円管状発熱体（２）と、内径がｄｔ、外径がｄｏ、熱
伝導率がλ３の非発熱体とからなる外管（３）とからな
るセンサーについて考えると、 フーリエの熱伝導方程式、 の円柱座標系における２は、 ｒ：中心からの半径方向への距離 φ：ｒ軸の回転方向の角度 ２：垂直方向の距離 となる。

上記０式において、円柱が垂直であり、しかも円柱両端
面からの熱流が無視できるとすると、右辺第３項と第４
が無くなり、 となる。

そこで、この■°式を一連の境界条件のもとで解き、ｒ
＝ｄｚ／２を代入すると、前記フーリエの熱伝導方程式
の解析解として、外管（３）の表面温度、即ちセンサー
の表面温度θ、がθ、１　：発熱体２の平均温度（実測
量）Ｗ　：発熱体２の発熱量　（・ｔ　） として得られる。

更にここで、発熱体（例えば金属）（２）の熱伝導率λ
２が、非発熱体（例えば合成樹脂）（３）の熱伝導率λ
、に比べて十分に大きいことを考慮すると、上記θ、は
、はぼ、 となる。

なお、外管（３）の周りに金属膜等熱伝導率の大きなも
のがあっても、同様に無視できる。

上式においてλ、が入っていないのは、芯材（１）の部
分は、定常状態であり、熱伝導率は関係がないからであ
る。

更に、上記■式の発熱量Ｗとして発熱体（２）に、通電
されている電流値ｉとの関係式を代入し、定数項と非定
数項に分けて整理すると、２πｌλ３ｄＺ ＝θＨ−Ａ−ｉ　”　（１＋α、θｗ　）　・曲＝−■
Ｒ０：０℃における発熱体の電気抵抗 ｄ８　：電気抵抗の温度係数 ｌ　：センサーの長さ となる。

ここで定数項 は、センサー固有の定数値であって、センサーの構造に
よって定まり、発熱体（２）への供給電流値ｉ及び発熱
体の温度θ。は実測可能であり、更に温度係数α８は既
知であるので、上記０式により、センサーの表面温度θ
、を計測することができる。

一方、実際には、センサーの両端面からも熱が逃げてお
り、また実際にセンサーを作成した場合には、センサー
作成時の製造誤差等が生じるので、前記解析解としての
定数値Ａと、実際に作成されたセンサーの定数値とは異
なった値となることが多い。

そこで本実施例では、このような場合であっても、現に
作成されたセンサーを用いてこれを予め物性値が分かっ
ている流体と熱的に接触させ、その物体の該物性値と表
面温度との関係式を用いて該関係式が成立するように表
面温度を決定し、この表面温度を用いて、実際に作成さ
れたセンサー固有の定数値を正確に把握するようにする
。

すなわち、実際に作成されたセンサー固有の定数値をＡ
、Ｘｐ、補正係数をｋとすると、Ａ、、、＝に−Ａ である。

また、物性値が既知の流体として水を用いると、動粘性
率ν、重力加速度ｇ、熱伝導率λ、体積膨張係数β、熱
伝達率α、Δθ、（表面温度と流体温度θ。の差）及び
流体温度θ。の関係式は、 。。、。１、。４．ユ　　　　　°−゛−＠となる。

そこで上式を用いて、咳弐の左辺と、右辺とが等しくな
るようにΔθ、を決定し、このΔθ。

の値から、実際に作成されたセンサー固有の定数値Ａ０
８．を求めると、 Ａ、、、＝　（θ−−θｇ）／ｉ”（１＋α０θ０）−
に−Ａ として求めることができる。

なお、ここで補正係数には、 Ｒｏ（ｄｚ　　ｄｚ）ｉ”（１＋α、θ０）である。

このように本方法によれば、実際に作成されたセンサー
固有の定数値Ａ　＠　Ｘ　ｐを正確に把握することがで
き、したがって、測定対象物である、物性値が未知の流
体の該物性値を測定する場合に、センサーの表面温度を
正確に計測することができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
、上記の実施例にかぎるものではなく、適宜変形実施可
能である。

例えば、上記実施例においては、センサーを発熱体とし
た例について説明するが、これを吸熱体としても原理的
には同じである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明方法の説明参考図である。 手続補正書働刻 １、事件の表示 昭和６２年特許願第５１５２０号 ２、発明の名称 通電加熱法に用いられるセンサーの表面温度の測定方法
３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　札幌市東区苗穂町６丁目１番１号名称　（６６
９）雪印乳業株式会社 取締役社長　正　野　勝　也 ４、代理人　〒１０２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定対象物である流体と熱的に接触する、導電体を持つ
   センサーの該導電体に通電したときの該センサーの表面
   温度を計測するに際し、前記表面温度を前記センサー固
   有の定数値と、前記導電体への供給電流値と、前記導電
   体の温度との関数として表わし、更に前記センサーを、
   予め物性値が分かっている流体と熱的に接触させて、該
   流体の該物性値と表面温度との関係式を用いて該関係式
   が成立するように表面温度を決定し、この表面温度を用
   いて前記センサー固有の定数値を決定し、このセンサー
   固有の定数値を用いて該センサーの表面温度を計測する
   通電加熱法に用いられるセンサーの表面温度の測定方法
   。