JPS6333663A - 流速測定装置 - Google Patents
流速測定装置Info
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- JPS6333663A JPS6333663A JP61175730A JP17573086A JPS6333663A JP S6333663 A JPS6333663 A JP S6333663A JP 61175730 A JP61175730 A JP 61175730A JP 17573086 A JP17573086 A JP 17573086A JP S6333663 A JPS6333663 A JP S6333663A
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
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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
- G01F1/05—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 mechanical effects
- G01F1/34—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 mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
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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
- G01F1/6845—Micromachined devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
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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。
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〕
本発明は流速測定装置に関するものであり、特に、巨大
なパイプ中を流れる粉塵等を含む流体の流速を測定する
に適した流速測定装置に関するものである。
なパイプ中を流れる粉塵等を含む流体の流速を測定する
に適した流速測定装置に関するものである。
流体の流速あるいは流量を測定する流速あるいは流量測
定装置として、種々の原理に基づくものが提案され実用
化されてきている。その−例として、オリフィス式の流
量測定装置、ピトー管式流速測定装置、熱線流速計、電
磁流量計等が挙げられる。
定装置として、種々の原理に基づくものが提案され実用
化されてきている。その−例として、オリフィス式の流
量測定装置、ピトー管式流速測定装置、熱線流速計、電
磁流量計等が挙げられる。
しかし、たとえば製鉄工場等に設置されている内径が５
〜１０ｍにも及ぶような巨大な送風管や燃焼廃ガス管を
流れる粉塵を多（含んだ空気等の流速あるいは流量を測
定するとなると、適切なものが無いのが現状である。
〜１０ｍにも及ぶような巨大な送風管や燃焼廃ガス管を
流れる粉塵を多（含んだ空気等の流速あるいは流量を測
定するとなると、適切なものが無いのが現状である。
オリフィス式の流量測定装置は、巨大な口径のパイプに
取り付けられるオリフィス自体が現実的でない上に、パ
イプ中の粉塵が付着してしまい十分な測定精度が得られ
ない。
取り付けられるオリフィス自体が現実的でない上に、パ
イプ中の粉塵が付着してしまい十分な測定精度が得られ
ない。
ピトー管式の流速測定装置では、パイプの口径が大きい
ことは問題とならないが、ピトー管の目づまりが問題と
なる。すなわち、流れの全圧を測定すべく流れに向かっ
て開口するピトー管の全圧孔が燃焼廃ガス等の被測定流
体中に含まれる粉塵等によって塞がれてしまうのである
。
ことは問題とならないが、ピトー管の目づまりが問題と
なる。すなわち、流れの全圧を測定すべく流れに向かっ
て開口するピトー管の全圧孔が燃焼廃ガス等の被測定流
体中に含まれる粉塵等によって塞がれてしまうのである
。
ジュール熱によって加熱したサーミスタ等を被測定流体
によって冷却し、冷却の程度に基づいて流速を測定する
熱線流速計も、流体中の埃等の付着による経時変化が大
きいという欠点を有する。
によって冷却し、冷却の程度に基づいて流速を測定する
熱線流速計も、流体中の埃等の付着による経時変化が大
きいという欠点を有する。
そして、この熱線流速計は、センサ要素である金属フィ
ラメントまたはサーミスタを直接流体中に曝すため非常
に壊れやすいという欠点も有する。
ラメントまたはサーミスタを直接流体中に曝すため非常
に壊れやすいという欠点も有する。
また、ファラデーの電磁誘導の法則を利用する電磁流量
計は、流体が導電性であれば高粘度であっても、あるい
は微粒子が混在していても測定が可能であるが、被測定
流体が導電性流体であるものに限られるため、例えば空
気のような非導電性流体の流量は測定することができな
い。
計は、流体が導電性であれば高粘度であっても、あるい
は微粒子が混在していても測定が可能であるが、被測定
流体が導電性流体であるものに限られるため、例えば空
気のような非導電性流体の流量は測定することができな
い。
本発明の流速測定装置は上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、被測定流体中に露出した開口を有しこの開口
の向きが臨界負圧角度（流体の上流を基準とする角度で
あって開口が流体から負圧力を受け得る最小角度）より
も大きな角度を有する第１の管と、前記被測定流体中に
露出した開口を有しこの開口の向きが口臨界負圧角度よ
りも大きな角度を有すると共に開口の口径、向き、配置
、個数等負圧力の大きさを定める条件のうちの少なくと
も一つの条件が第１の管の開口と異なる第２の管または
前記被測定流体中に露出する開口を有しこの開口の向き
が臨界負圧角度よりも大きな角度をもち前記第１の管に
よって形成された被測定流体の剥離層中に露出する第２
の管と、第１の管の開口が受ける負圧と第２の管の開口
が受ける負圧との差を検出する負圧差検出手段と、前記
負圧差検出手段の出力に基づいて前記被測定流体の流速
を算出する演算手段とを備えたものである。また、被測
定流体中に露出する開口を有しこの開口の向きが臨界負
圧角度（流体の上流を基準とする角度であって開口が流
体から負圧力を受け得る最小角度）よりも大きな角度を
有する管と、前記管の開口が受ける負圧力を検出する負
圧力検出手段と、必要に応じて被測定流体の静圧を測定
する静圧測定装置とを備えるとともに、前記負圧力検出
手段の出力および場合によってはそれに加えて静圧測定
装置の出力に基づいて前記被測定流体の流速を算出する
演算手段とを備えたものである。
のであり、被測定流体中に露出した開口を有しこの開口
の向きが臨界負圧角度（流体の上流を基準とする角度で
あって開口が流体から負圧力を受け得る最小角度）より
も大きな角度を有する第１の管と、前記被測定流体中に
露出した開口を有しこの開口の向きが口臨界負圧角度よ
りも大きな角度を有すると共に開口の口径、向き、配置
、個数等負圧力の大きさを定める条件のうちの少なくと
も一つの条件が第１の管の開口と異なる第２の管または
前記被測定流体中に露出する開口を有しこの開口の向き
が臨界負圧角度よりも大きな角度をもち前記第１の管に
よって形成された被測定流体の剥離層中に露出する第２
の管と、第１の管の開口が受ける負圧と第２の管の開口
が受ける負圧との差を検出する負圧差検出手段と、前記
負圧差検出手段の出力に基づいて前記被測定流体の流速
を算出する演算手段とを備えたものである。また、被測
定流体中に露出する開口を有しこの開口の向きが臨界負
圧角度（流体の上流を基準とする角度であって開口が流
体から負圧力を受け得る最小角度）よりも大きな角度を
有する管と、前記管の開口が受ける負圧力を検出する負
圧力検出手段と、必要に応じて被測定流体の静圧を測定
する静圧測定装置とを備えるとともに、前記負圧力検出
手段の出力および場合によってはそれに加えて静圧測定
装置の出力に基づいて前記被測定流体の流速を算出する
演算手段とを備えたものである。
被測定流体中に突出した測定用管の開口部において被測
定流体の流れに基づく負圧現象が発生する。そして、負
圧力の程度は被測定流体の流速に応じて変化するので、
測定用管内の負圧力の値から、予め測定により求めた校
正曲線等に基づいて被測定流体の流速が求められる。
定流体の流れに基づく負圧現象が発生する。そして、負
圧力の程度は被測定流体の流速に応じて変化するので、
測定用管内の負圧力の値から、予め測定により求めた校
正曲線等に基づいて被測定流体の流速が求められる。
以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図である。パ
イプ１は例えばダクトのようなものであり、内部を被測
定流体が白抜きの矢印方向に流れている。パイプ１には
流速検知用の第１の管２および第２の管３が管壁を貫く
ように設けられている。第１の管２はその先端部に開口
４を有しており、開口４は被測定流体の流れに対して垂
直の方向を向いている。また、第２の管３の先端部にも
開口５が設けられており、開口５は被測定流体の下流方
向を向いている。第１の管２の底部からはチューブ６が
圧力計９に延び、第２の管３からはチューブ７が圧力計
１０に延びている。圧力計９および１０はそれぞれ第１
の管２および第２の管３の内部圧力を検出する手段であ
り、その出力端子はそれぞれ演算手段１１の入力端子に
接続されている。演算手段１１は圧力計９および１０の
出力から第１の管２の開口４が受ける負圧力と第２の管
３の開口５が受ける負圧力との差を算出するものであり
、圧力計９および１０と共に負圧差検出手段８を構成し
ている。負圧差検出手段８の出力端子すなわち演算手段
１１の出力端子は演算手段１２の入力端子に接続されて
いる。演算手段１２は、予め測定により求められた特性
曲線に従って負圧力検出手段８の出力に対応する被測定
流体の流速を算出する。このようにして求められた被測
定流体の流速は、表示手段により表示されたり、制御系
に対する入力信号となったりする。
イプ１は例えばダクトのようなものであり、内部を被測
定流体が白抜きの矢印方向に流れている。パイプ１には
流速検知用の第１の管２および第２の管３が管壁を貫く
ように設けられている。第１の管２はその先端部に開口
４を有しており、開口４は被測定流体の流れに対して垂
直の方向を向いている。また、第２の管３の先端部にも
開口５が設けられており、開口５は被測定流体の下流方
向を向いている。第１の管２の底部からはチューブ６が
圧力計９に延び、第２の管３からはチューブ７が圧力計
１０に延びている。圧力計９および１０はそれぞれ第１
の管２および第２の管３の内部圧力を検出する手段であ
り、その出力端子はそれぞれ演算手段１１の入力端子に
接続されている。演算手段１１は圧力計９および１０の
出力から第１の管２の開口４が受ける負圧力と第２の管
３の開口５が受ける負圧力との差を算出するものであり
、圧力計９および１０と共に負圧差検出手段８を構成し
ている。負圧差検出手段８の出力端子すなわち演算手段
１１の出力端子は演算手段１２の入力端子に接続されて
いる。演算手段１２は、予め測定により求められた特性
曲線に従って負圧力検出手段８の出力に対応する被測定
流体の流速を算出する。このようにして求められた被測
定流体の流速は、表示手段により表示されたり、制御系
に対する入力信号となったりする。
ここで、本発明の原理動作を説明する。第１９図に実験
装置の概要を示す。実験はファンモータ５０とこれに接
続する空気用配管５１で空気の流れを作り、この空気配
管５１中（Ａ点の部分）に挿入される流速測定用の管の
内部圧力をマノメータ５２で測定することにより行われ
た。空気用配管５１内の空気の流速は、ファンモータ５
０に供給する電源電圧をスライダック５３で調整するこ
とにより変化させることができ、空気の流速は市販の流
速計で別途測定できるようにしである。
装置の概要を示す。実験はファンモータ５０とこれに接
続する空気用配管５１で空気の流れを作り、この空気配
管５１中（Ａ点の部分）に挿入される流速測定用の管の
内部圧力をマノメータ５２で測定することにより行われ
た。空気用配管５１内の空気の流速は、ファンモータ５
０に供給する電源電圧をスライダック５３で調整するこ
とにより変化させることができ、空気の流速は市販の流
速計で別途測定できるようにしである。
この実験で用いた流速測定用の管は２種類ある。
そのうちの１つの管５４は第２０図に示すように、先端
の封止された外径６日内径４日の円管の表面に直径２鶴
の開口５５ａ〜５５ｅが１０鶴間隔で５個形成されてい
るものである。この管５４は空気用配管５１の管壁に垂
直に且つ回動自在に挿入されており、開口５５ａ〜５５
ｅの向きを空気の流れ（白抜きの矢印）に対して自由に
変えることができるようになっている。開口５５ａ〜５
５ｅが空気の流れに向かうときの角度を０度とし、時計
廻りに開口角度θ（但し、０°≦θ≦１８０°）を定義
する。すなわち空気の流れに対して完全に背を向けてい
るときが１８０度となる。もうひとつの管５６は第２１
図に示すように、先端部のみが開口５７を有する外径６
鶏内径４ｆｌの円管であって、開口角度θは管５４の場
合と同様に定義される。
の封止された外径６日内径４日の円管の表面に直径２鶴
の開口５５ａ〜５５ｅが１０鶴間隔で５個形成されてい
るものである。この管５４は空気用配管５１の管壁に垂
直に且つ回動自在に挿入されており、開口５５ａ〜５５
ｅの向きを空気の流れ（白抜きの矢印）に対して自由に
変えることができるようになっている。開口５５ａ〜５
５ｅが空気の流れに向かうときの角度を０度とし、時計
廻りに開口角度θ（但し、０°≦θ≦１８０°）を定義
する。すなわち空気の流れに対して完全に背を向けてい
るときが１８０度となる。もうひとつの管５６は第２１
図に示すように、先端部のみが開口５７を有する外径６
鶏内径４ｆｌの円管であって、開口角度θは管５４の場
合と同様に定義される。
かかる実験装置において、空気用配管５１内の空気の流
速を一定にして開口角度θを変化させたところ、第２２
図および第２３図に示すような結果が得られた。第２２
図および第２３図はそれぞれ管５４および管５６におけ
る内部圧力の開口角度θに対する依存性を示すものであ
り、共に横軸は開口角度θを示し、縦軸は内部空気圧の
ゲージ圧力であり単位は水柱（ｗＡｑ）である、なお、
この実験では空気の流速を５ ｍ ／ ｓにセットして
行われた。
速を一定にして開口角度θを変化させたところ、第２２
図および第２３図に示すような結果が得られた。第２２
図および第２３図はそれぞれ管５４および管５６におけ
る内部圧力の開口角度θに対する依存性を示すものであ
り、共に横軸は開口角度θを示し、縦軸は内部空気圧の
ゲージ圧力であり単位は水柱（ｗＡｑ）である、なお、
この実験では空気の流速を５ ｍ ／ ｓにセットして
行われた。
この実験データから、管５４．５６の内部空気圧は開口
角度θが所定の値よりも大きくなると負になると共に、
この内部圧力が開口角度θによって変化することが明ら
かとなった。例えば第２２図の実験データでみるならば
、側壁に複数の開口を有する管５４を用いると、内部圧
力が負になり始める開口角度θ（以下、臨界負圧角度と
いう）は約５０度であり、最大の負圧を示す開口角度θ
（以下、最大負圧角度という）は約７０度である。
角度θが所定の値よりも大きくなると負になると共に、
この内部圧力が開口角度θによって変化することが明ら
かとなった。例えば第２２図の実験データでみるならば
、側壁に複数の開口を有する管５４を用いると、内部圧
力が負になり始める開口角度θ（以下、臨界負圧角度と
いう）は約５０度であり、最大の負圧を示す開口角度θ
（以下、最大負圧角度という）は約７０度である。
また、第２３図の実験データでみるならば、先端部に単
一の開口を有する管５６を用いると、臨界負圧角度は約
６５度、最大負圧角度は約８５度である。なお、これら
の臨界負圧角度、最大負圧角度の値は、管５４．５６や
開口５５．５７の形状、レイノルズ数、あるいは流れの
前方に設けられる整流板等に有無によって変化するので
あ（まで−例である。
一の開口を有する管５６を用いると、臨界負圧角度は約
６５度、最大負圧角度は約８５度である。なお、これら
の臨界負圧角度、最大負圧角度の値は、管５４．５６や
開口５５．５７の形状、レイノルズ数、あるいは流れの
前方に設けられる整流板等に有無によって変化するので
あ（まで−例である。
このように、管５４．５６の内部圧力が負圧になるとい
うことは、開口５５ａ〜５５ｅおよび５７から空気用配
管に向けていわば吹き出し現象が生じていることを意味
する。この吹き出し現象は例えば管５４を例にとるなら
ば、円管表面を流れる空気の種々の現象に基づくものと
推定される。
うことは、開口５５ａ〜５５ｅおよび５７から空気用配
管に向けていわば吹き出し現象が生じていることを意味
する。この吹き出し現象は例えば管５４を例にとるなら
ば、円管表面を流れる空気の種々の現象に基づくものと
推定される。
すなわち、機械工学全書第１２巻流体工学（１９８２年
７月１日発行、■コロナ社）等に説明されているように
、円柱のまわりの流れは第２４図（ａ）〜（Ｃ）に示す
ようなものとなっている。ここで、ＰつとＵ。は各々前
方無限遠での流体圧力と流速を示し、Ｒｃｒは臨界レイ
ノルズ数を示す。同図（ａ）はレイノルズ数がＲｃｒよ
りも小さなときの様子、同図（ｂ）はレイノルズ数がＲ
ｃｒよりも大きなときの様子、同図（ｃ）はレイノルズ
数がＲｃｒよりさらに大きなときの様子を示す。また、
同図（ｄ）は、 （Ｐ−Ｐ工）へＡρＵ上） と前方を基準とする測定点の位置角度θとの関係を示す
特性図であり、実線Ａ−Ｃのデータがそれぞれ同図（ａ
）〜（ｃ）に対応する。
７月１日発行、■コロナ社）等に説明されているように
、円柱のまわりの流れは第２４図（ａ）〜（Ｃ）に示す
ようなものとなっている。ここで、ＰつとＵ。は各々前
方無限遠での流体圧力と流速を示し、Ｒｃｒは臨界レイ
ノルズ数を示す。同図（ａ）はレイノルズ数がＲｃｒよ
りも小さなときの様子、同図（ｂ）はレイノルズ数がＲ
ｃｒよりも大きなときの様子、同図（ｃ）はレイノルズ
数がＲｃｒよりさらに大きなときの様子を示す。また、
同図（ｄ）は、 （Ｐ−Ｐ工）へＡρＵ上） と前方を基準とする測定点の位置角度θとの関係を示す
特性図であり、実線Ａ−Ｃのデータがそれぞれ同図（ａ
）〜（ｃ）に対応する。
同図から明らかなように、円管表面の流体圧力Ｐは、よ
どみ点での、 Ｐ ＝ Ｐｃ−ｏ ＋ Ｖ２ρＵム から角度θが増大するにしたがって減少し、θ−３０”
近傍で Ｐ＜Ｐ となり、レイノルズ数が小さいときは剥離現象の開始点
、レイノルズ数が大きいときは乱流境界層の発生点の近
傍で最も小さな値を示すことになる。
どみ点での、 Ｐ ＝ Ｐｃ−ｏ ＋ Ｖ２ρＵム から角度θが増大するにしたがって減少し、θ−３０”
近傍で Ｐ＜Ｐ となり、レイノルズ数が小さいときは剥離現象の開始点
、レイノルズ数が大きいときは乱流境界層の発生点の近
傍で最も小さな値を示すことになる。
このようなことから、円管の表面に開口を設ければ、管
内の圧力は流速が零のときの全圧に相当するものとみな
せるので、開口において管内から管外に向けての吹き出
し現象が生ずることになるのではないかと考えられる。
内の圧力は流速が零のときの全圧に相当するものとみな
せるので、開口において管内から管外に向けての吹き出
し現象が生ずることになるのではないかと考えられる。
つぎに、この負圧現象が流速に対してどのように変化す
るかを調べた実験について説明する。本実験は、管５４
（ただし、開口径は２ｆｉとする）を開ロ角度θ−９０
度にセットして、空気用配管５１内の空気の流速を変化
させるものであり、空気の流速変化に応じて管５４内の
圧力を検出するものである。第２５図はこの実験結果を
示すグラフであり、横軸は空気の流速（ｍ／３）、縦軸
は管５４内の空気圧のゲージ圧力の水柱（ｍＡｑ）を示
す。同図から判るように、流速が増大すれば負圧現象は
より大きなものとなる。
るかを調べた実験について説明する。本実験は、管５４
（ただし、開口径は２ｆｉとする）を開ロ角度θ−９０
度にセットして、空気用配管５１内の空気の流速を変化
させるものであり、空気の流速変化に応じて管５４内の
圧力を検出するものである。第２５図はこの実験結果を
示すグラフであり、横軸は空気の流速（ｍ／３）、縦軸
は管５４内の空気圧のゲージ圧力の水柱（ｍＡｑ）を示
す。同図から判るように、流速が増大すれば負圧現象は
より大きなものとなる。
さらに、本発明者は第２６図に示すような２本の測定用
管を用いて、両者の負圧差が被測定流体の流速に対して
どのように変化するかについて実験を行った。第２６図
の測定用管は、管５８および５９をスペーサー６０を介
してその中心間隔が約Ｌｏｚｍとなるように互いに並行
に固定したものである。管５８と管５９にはそれぞれ開
口が５個ずつ設けられており、管５８の開口方向と管５
９の開口方向は互いに９０度の角度をもっている。
管を用いて、両者の負圧差が被測定流体の流速に対して
どのように変化するかについて実験を行った。第２６図
の測定用管は、管５８および５９をスペーサー６０を介
してその中心間隔が約Ｌｏｚｍとなるように互いに並行
に固定したものである。管５８と管５９にはそれぞれ開
口が５個ずつ設けられており、管５８の開口方向と管５
９の開口方向は互いに９０度の角度をもっている。
そして、この測定用管を管５８の開口角度θが９０度、
管５９の開口角度θが１８０度となるように、空気用配
管５１中にセントする。そして、２つの管５８．５９の
内部圧力の差が、被測定流体の流速に対してどのように
変化するかをみた。第２７図は本実験の結果を示すグラ
フであり、横軸は空気（被測定流体）の流速（ｍ／ｓ）
、縦軸は差圧（ｗＡｑ）を示している。実験は開口の直
径が２ｆｉの場合と３ｎの場合に分けて行った。第２７
図において曲線Ａは開口径２ｆｉの場合、曲！Ｂは開口
径３ｆｉの場合を示している。この実験結果から判るよ
うに、流速が増大すれば開口角度θを異にする２つの測
定用管内の負圧差も増大する。
管５９の開口角度θが１８０度となるように、空気用配
管５１中にセントする。そして、２つの管５８．５９の
内部圧力の差が、被測定流体の流速に対してどのように
変化するかをみた。第２７図は本実験の結果を示すグラ
フであり、横軸は空気（被測定流体）の流速（ｍ／ｓ）
、縦軸は差圧（ｗＡｑ）を示している。実験は開口の直
径が２ｆｉの場合と３ｎの場合に分けて行った。第２７
図において曲線Ａは開口径２ｆｉの場合、曲！Ｂは開口
径３ｆｉの場合を示している。この実験結果から判るよ
うに、流速が増大すれば開口角度θを異にする２つの測
定用管内の負圧差も増大する。
以上の実験およびここには記載しなかった他の実験を通
して、開口の口径、向き、配置、個数等負圧力の大きさ
を定める条件のうちの少なくとも１つの条件が異なる２
本の管を被測定流体中に露出すると、両者の負圧差が流
速の変化に伴って変化することが判った。
して、開口の口径、向き、配置、個数等負圧力の大きさ
を定める条件のうちの少なくとも１つの条件が異なる２
本の管を被測定流体中に露出すると、両者の負圧差が流
速の変化に伴って変化することが判った。
第１図の実施例はこのことを利用したものであり、第１
の管２と第２の管３の開口角度θを異ならせているため
、第１の管２の内部圧力Ｐ１は第２の管３の内部圧力Ｐ
ｉおよびパイプ１の内部圧力Ｐ０との間で、 Ｐｔ＜Ｐｇ＜Ｐ。
の管２と第２の管３の開口角度θを異ならせているため
、第１の管２の内部圧力Ｐ１は第２の管３の内部圧力Ｐ
ｉおよびパイプ１の内部圧力Ｐ０との間で、 Ｐｔ＜Ｐｇ＜Ｐ。
の関係が成立することになる。しかも、第２７図の実験
データから明らかとなったように、Ｐ、とＰ２との圧力
差ΔＰは流速■に対して、 Ｐｉ Ｐ＋＝ΔＰ ＝ ｆ （Ｖ） （ｆｍ：単調増加関数） となるため、予めｒ （ｖ）を校正曲線として求めてお
けば、ΔＰを測定することで流速■を求めることができ
る。このΔＰの測定は負圧差検出手段８が実行し、ΔＰ
の測定値からｒ （ｖ）に従って流速■を求めるのは演
算手段１２が行う。なお、演算手段１２はマイクロコン
ピュータ等の従来技術で容易に実現できる。
データから明らかとなったように、Ｐ、とＰ２との圧力
差ΔＰは流速■に対して、 Ｐｉ Ｐ＋＝ΔＰ ＝ ｆ （Ｖ） （ｆｍ：単調増加関数） となるため、予めｒ （ｖ）を校正曲線として求めてお
けば、ΔＰを測定することで流速■を求めることができ
る。このΔＰの測定は負圧差検出手段８が実行し、ΔＰ
の測定値からｒ （ｖ）に従って流速■を求めるのは演
算手段１２が行う。なお、演算手段１２はマイクロコン
ピュータ等の従来技術で容易に実現できる。
このような負圧現象を用いる本発明の流速測定装置は、
第１の管２および第２の管３の内部圧力Ｐ、およびＰ２
がパイプ１の内部圧力Ｐ０より低く、いわゆる吹き出し
現象を生じているので、被測定流体中の粉塵が入り込ん
でくることが少ない。したがって、圧力計９．１０に悪
影響を与えることが少なく、被測定流体中に粉塵が混入
していても長期的に安定な測定が可能である。しかも、
第１の管２および第２の管３はいずれも基本的には単な
る円管という究めて単純な構成であるため、機械的にも
十分な強度をとることができ、実用性の高い流速測定装
置を提供することができる。
第１の管２および第２の管３の内部圧力Ｐ、およびＰ２
がパイプ１の内部圧力Ｐ０より低く、いわゆる吹き出し
現象を生じているので、被測定流体中の粉塵が入り込ん
でくることが少ない。したがって、圧力計９．１０に悪
影響を与えることが少なく、被測定流体中に粉塵が混入
していても長期的に安定な測定が可能である。しかも、
第１の管２および第２の管３はいずれも基本的には単な
る円管という究めて単純な構成であるため、機械的にも
十分な強度をとることができ、実用性の高い流速測定装
置を提供することができる。
第１の管２の開口角度θａおよび第２の管３の開口角度
θｂは、負圧現象の現れる臨界負圧角度より大きいこと
が必要であり、さらに二つの負圧現象の大きさが異なる
必要がある。すなわち、臨界負圧角度〈θａ、θｂ≦１
８０ ”ｇ（θａ）≠ｇ（θｂ） （但し、ｇ（θ）は角度θにおける負圧の大きさ）であ
ることが必要であるが、他に制限が加わることはない。
θｂは、負圧現象の現れる臨界負圧角度より大きいこと
が必要であり、さらに二つの負圧現象の大きさが異なる
必要がある。すなわち、臨界負圧角度〈θａ、θｂ≦１
８０ ”ｇ（θａ）≠ｇ（θｂ） （但し、ｇ（θ）は角度θにおける負圧の大きさ）であ
ることが必要であるが、他に制限が加わることはない。
しかし、ｆ （Ｖ）の分解能を大きくするためには、第
２図に示すように第１の管２の開口角度θａを最大負圧
角度に、また、第２の管３の開口角度θｂを負圧現象が
かなり小さくしかも安定している１８０＠に設定するこ
とが望ましい。
２図に示すように第１の管２の開口角度θａを最大負圧
角度に、また、第２の管３の開口角度θｂを負圧現象が
かなり小さくしかも安定している１８０＠に設定するこ
とが望ましい。
ここで、第１の管２の開口角度θａが最大負圧角度に設
定されるとどの程度の効果が得られるかについて調べた
実験について説明する。この実験は、前述した第２６図
に示した測定用管を用い、風下の管５９の開口角度θを
１８０°に固定したまま風上の管５８の開口角度θをＯ
″から１１０’まで１０″おきに変化させながら、負圧
差ΔＰを計測することにより行った。なお、このときの
被測定流体の流速は５ｍ／ｓである。第３図にこの実験
の結果を示す。同図において横軸は管５８の開口角度θ
を示し、縦軸は管５８と管５９における内部圧力の差Δ
Ｐ （ｍＡｑ）を示している。差圧ΔＰは、 ΔＰ＝Ｐｚ Ｐ＋ で定義している。
定されるとどの程度の効果が得られるかについて調べた
実験について説明する。この実験は、前述した第２６図
に示した測定用管を用い、風下の管５９の開口角度θを
１８０°に固定したまま風上の管５８の開口角度θをＯ
″から１１０’まで１０″おきに変化させながら、負圧
差ΔＰを計測することにより行った。なお、このときの
被測定流体の流速は５ｍ／ｓである。第３図にこの実験
の結果を示す。同図において横軸は管５８の開口角度θ
を示し、縦軸は管５８と管５９における内部圧力の差Δ
Ｐ （ｍＡｑ）を示している。差圧ΔＰは、 ΔＰ＝Ｐｚ Ｐ＋ で定義している。
この実験データから、この測定用管を用いた場合は管５
８の開口角度θが、 θ＝７０” のとき最大圧力差状態になることが判る。
８の開口角度θが、 θ＝７０” のとき最大圧力差状態になることが判る。
第４図は、管５８の開口角度θを上記実験で得られた最
大負圧角度（θ＃７０°）に設定したとき（曲線Ａ）と
、θ＝９０”に設定したとき（曲″４ＩＡＢ ）の空気
（被測定流体）の流速と差圧ΔＰの関係を示したグラフ
である。ここで、横軸は空気の流速（ｍ／ ｓ ）であ
り、縦軸は差圧ΔＰ （ｍＡｑ）である。この実験デー
タから、管５８の開口角度θを最大負圧角度に設定する
とｄΔＰ／ｄＶが大きくとれるため、流速■の測定精度
を高めることができることが判る。
大負圧角度（θ＃７０°）に設定したとき（曲線Ａ）と
、θ＝９０”に設定したとき（曲″４ＩＡＢ ）の空気
（被測定流体）の流速と差圧ΔＰの関係を示したグラフ
である。ここで、横軸は空気の流速（ｍ／ ｓ ）であ
り、縦軸は差圧ΔＰ （ｍＡｑ）である。この実験デー
タから、管５８の開口角度θを最大負圧角度に設定する
とｄΔＰ／ｄＶが大きくとれるため、流速■の測定精度
を高めることができることが判る。
以上の実験から、第２図に示すように第１の管２の開口
角度θａを最大負圧角度に、また、第２の管３の開口角
度θｂを負圧現象がかなり小さくしかも安定している１
８０°に設定することが望ましいことが明らかとなった
。なお、第２図の測定用管に代えて、実験で用いたよう
な第２６図に示す測定−用管すなわち管の側面に複数の
開口を設けたものを用いれば、平均的な流速を求めるこ
とができるという利点がある。
角度θａを最大負圧角度に、また、第２の管３の開口角
度θｂを負圧現象がかなり小さくしかも安定している１
８０°に設定することが望ましいことが明らかとなった
。なお、第２図の測定用管に代えて、実験で用いたよう
な第２６図に示す測定−用管すなわち管の側面に複数の
開口を設けたものを用いれば、平均的な流速を求めるこ
とができるという利点がある。
第５図は、第１図の実施例の検出用管の他の例を示すも
のである。本例では第１の管２の開口角度θａおよび第
２の管３の開口角度θｂのいずれもが９０″であるが、
第１の管２の開口４と第２の管３の開口５の面積が異な
る。このように、開口の面積比を変えることにより、大
きさと変化率の異なる負圧現象を発生させ、これにより
被測定流体の流速■を測定するものである。
のである。本例では第１の管２の開口角度θａおよび第
２の管３の開口角度θｂのいずれもが９０″であるが、
第１の管２の開口４と第２の管３の開口５の面積が異な
る。このように、開口の面積比を変えることにより、大
きさと変化率の異なる負圧現象を発生させ、これにより
被測定流体の流速■を測定するものである。
第６図は、第１図の実施例の負圧差検出手段８を単一の
差圧計で構成した実施例を示すものであり、第１の管２
の内部圧力と第２の管３の内部圧力との差圧を差圧計で
直接検出し、その出力を演算手段１２に供給するように
している。
差圧計で構成した実施例を示すものであり、第１の管２
の内部圧力と第２の管３の内部圧力との差圧を差圧計で
直接検出し、その出力を演算手段１２に供給するように
している。
第７図に示す実施例は、負圧差を第１の管２および第２
の管３内に生じる流れにより検出しようとするものであ
る。本実施例では、負圧差検出手段８が第１の管２と第
２の管３とを連結する連通管１５および連通管１５内を
流れる流体の流速または流量を検出する流速または流量
検出手段１４から構成されている。すなわち、第１の管
２に生じる負圧現象と第２の管３に生じる負圧現象との
相違から連通管１５に流れを生じさせることができ、連
通管１５を流れる流体の速度または流量から負圧差を知
ることができるのである。この流速または流量検出手段
１４の出力は演算手段１２に供給されて被測定流体の流
速に変換される。なお、流速または流量検出手段１４の
出力と被測定流体の流速との関係が予め測定により求め
られており、この関係が校正曲線として演算手段１２に
書き込まれている。
の管３内に生じる流れにより検出しようとするものであ
る。本実施例では、負圧差検出手段８が第１の管２と第
２の管３とを連結する連通管１５および連通管１５内を
流れる流体の流速または流量を検出する流速または流量
検出手段１４から構成されている。すなわち、第１の管
２に生じる負圧現象と第２の管３に生じる負圧現象との
相違から連通管１５に流れを生じさせることができ、連
通管１５を流れる流体の速度または流量から負圧差を知
ることができるのである。この流速または流量検出手段
１４の出力は演算手段１２に供給されて被測定流体の流
速に変換される。なお、流速または流量検出手段１４の
出力と被測定流体の流速との関係が予め測定により求め
られており、この関係が校正曲線として演算手段１２に
書き込まれている。
第８図は、流速または流量検出手段１４として好適なも
のの一例を示すものである。この流速または流量検出手
段１４は、半導体の異方性エツチング技術に基づいたブ
リッジ構造によって熱式の風速検出器を構成するもので
あって、検出部が半導体基板と熱的に分離されているこ
とがら橿めて微少な流速も検出できる点に特徴がある。
のの一例を示すものである。この流速または流量検出手
段１４は、半導体の異方性エツチング技術に基づいたブ
リッジ構造によって熱式の風速検出器を構成するもので
あって、検出部が半導体基板と熱的に分離されているこ
とがら橿めて微少な流速も検出できる点に特徴がある。
同図（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である
。破線で囲まれた領域２１の真下には、左右の開口２２
．２３を連通ずる貫通孔２４が形成されている。すなわ
ち、領域２１はブリッジ状に半導体基台２５がら空間的
に離隔しており、結果的に領域２１を半導体基台２５か
ら熱的に絶縁している。この領域２１の表面には、同図
（ｃ）に概略構成を示すように薄膜のヒータエレメント
２６とそれを挟む薄膜の測温抵抗ニレメン）２７，２８
が形成されている。同図（Ｃ）において矢印りが示す方
向に流体が移動すると、上流側の測温抵抗エレメント２
７は冷却され、ヒータエレメント２６によって暖められ
た流体も同方向に移動するため測温抵抗エレメント２８
が暖められる。そのため、測温抵抗エレメント２７と２
８との出力に差が生じ、この出力差から同図 （ｄ）に
示すように流体の流速が検出できる。
。破線で囲まれた領域２１の真下には、左右の開口２２
．２３を連通ずる貫通孔２４が形成されている。すなわ
ち、領域２１はブリッジ状に半導体基台２５がら空間的
に離隔しており、結果的に領域２１を半導体基台２５か
ら熱的に絶縁している。この領域２１の表面には、同図
（ｃ）に概略構成を示すように薄膜のヒータエレメント
２６とそれを挟む薄膜の測温抵抗ニレメン）２７，２８
が形成されている。同図（Ｃ）において矢印りが示す方
向に流体が移動すると、上流側の測温抵抗エレメント２
７は冷却され、ヒータエレメント２６によって暖められ
た流体も同方向に移動するため測温抵抗エレメント２８
が暖められる。そのため、測温抵抗エレメント２７と２
８との出力に差が生じ、この出力差から同図 （ｄ）に
示すように流体の流速が検出できる。
第９図は、第８図に示した流速または流量検出手段１４
を第７図の実施例に適用した場合の実験データを示すも
のであり、横軸は被測定流体の流速■〔ｍ／Ｓ〕、縦軸
は流速検出手段１４の出力すなわち測温抵抗エレメント
２７．２８で構成されるブリフジ回路の出力（ｍ Ｖ
）を示す。
を第７図の実施例に適用した場合の実験データを示すも
のであり、横軸は被測定流体の流速■〔ｍ／Ｓ〕、縦軸
は流速検出手段１４の出力すなわち測温抵抗エレメント
２７．２８で構成されるブリフジ回路の出力（ｍ Ｖ
）を示す。
本実施例では、第２の管３から被測定流体が流入するこ
とになるが、第２の管３の開口角度θを１８０度近傍に
設定すれば、たとえ被測定流体に粉塵が含まれていよう
とも流れてくる粉塵の運動量のために粉塵そのものは開
口５にほとんど入り込まない。そのため、本実施例でも
長期的な流速測定が実現できる。
とになるが、第２の管３の開口角度θを１８０度近傍に
設定すれば、たとえ被測定流体に粉塵が含まれていよう
とも流れてくる粉塵の運動量のために粉塵そのものは開
口５にほとんど入り込まない。そのため、本実施例でも
長期的な流速測定が実現できる。
なお、薄膜の測温抵抗エレメント２７．２８を用いずに
ヒータエレメント２６自身の冷え具合をもって風速を検
出するタイプの熱式の風速検出器もまた流速または流量
検出手段１４として好適なものである。
ヒータエレメント２６自身の冷え具合をもって風速を検
出するタイプの熱式の風速検出器もまた流速または流量
検出手段１４として好適なものである。
第１０図は、第７図の実施例と同様に第１の管２および
第２の管３内に生じる流れから被測定流体の流速を検出
するものであるが、管２および３がいずれも大気に解放
されている点において第７図の実施例とは異なる。本実
施例では、第１の管２および第２の管３にそれぞれ流速
または流量検出手段３０．３１が設けられており、演算
手段３２において流速またはｉ量検出手段３０．３１の
出力を入力し、それぞれが検出した流速または流量の差
から負圧差を算出するものであり、流速または流量検出
手段３０．３１および演算手段３２により負圧差検出手
段８が構成されている。負圧差検出手段８の出力はいま
まで述べてきた実施例と同様に演算手段１２に供給され
、被測定流体の流速が算出される。パイプ１の内部を流
れる被測定流体の圧力が大気に近いものであるならば負
圧状態がこの圧力に打ち勝つことから、第１の管２およ
び第２の管３を介して大気がパイプ１内に流入し、被測
定流体が大気中に流出することはない。
第２の管３内に生じる流れから被測定流体の流速を検出
するものであるが、管２および３がいずれも大気に解放
されている点において第７図の実施例とは異なる。本実
施例では、第１の管２および第２の管３にそれぞれ流速
または流量検出手段３０．３１が設けられており、演算
手段３２において流速またはｉ量検出手段３０．３１の
出力を入力し、それぞれが検出した流速または流量の差
から負圧差を算出するものであり、流速または流量検出
手段３０．３１および演算手段３２により負圧差検出手
段８が構成されている。負圧差検出手段８の出力はいま
まで述べてきた実施例と同様に演算手段１２に供給され
、被測定流体の流速が算出される。パイプ１の内部を流
れる被測定流体の圧力が大気に近いものであるならば負
圧状態がこの圧力に打ち勝つことから、第１の管２およ
び第２の管３を介して大気がパイプ１内に流入し、被測
定流体が大気中に流出することはない。
以上説明してきた種々の実施例では、負圧状態のより大
きい第１の管２を上流側に配置してきたが、逆に下流側
に配置してもよいし、２つの管２および３を結ぶ線が流
れと直角となるように両者を配置してもよい。また、実
験データで示した最大負圧角度等の値もレイノルズ数、
開口の形状等で異なるものであることを付は加えておく
。
きい第１の管２を上流側に配置してきたが、逆に下流側
に配置してもよいし、２つの管２および３を結ぶ線が流
れと直角となるように両者を配置してもよい。また、実
験データで示した最大負圧角度等の値もレイノルズ数、
開口の形状等で異なるものであることを付は加えておく
。
第１１図は本発明のさらに他の実施例を示すものであり
、測定用管の断面図である。いままで説明してきた実施
例では、第１の管２の開口角度θと第２の管３の開口角
度θを別々に設定することまたは開口面積を変えること
等により異なる大きさの負圧状態を作り出してきた。こ
れに対して本実施例は、第２の管３の開口を第１の管２
の存在によって作られた被測定流体の剥離層中に露出す
ることにより異なる大きさの負圧状態を作り出すもので
ある。本実施例の測定用管は第１の管２と第２の管３と
を同径（内径４ｆｉ、外径６ｍ）にして互いに密着させ
、第１の管２を上流に第２の管３を下流に配置したもの
である。また、開口角度θはいずれも９０度である。そ
の他の構成は第１図の実施例と同様である。流れの上流
側に配置される第１の管２の内部圧力Ｐｌは第２の管３
の内部圧力Ｐ２および被測定流体の圧力Ｐ０との間には
、上述の実施例と同様に Ｐ＋ Ｐｔ＝ΔＰ ＝ｆ（Ｖ） （ｆ（Ｖ）：単調増加関数） の関係が成立することが見出された。この現象は、第１
の管２の開口４の上流側先端部から発生する流れの剥離
に起因するものと考えられる。
、測定用管の断面図である。いままで説明してきた実施
例では、第１の管２の開口角度θと第２の管３の開口角
度θを別々に設定することまたは開口面積を変えること
等により異なる大きさの負圧状態を作り出してきた。こ
れに対して本実施例は、第２の管３の開口を第１の管２
の存在によって作られた被測定流体の剥離層中に露出す
ることにより異なる大きさの負圧状態を作り出すもので
ある。本実施例の測定用管は第１の管２と第２の管３と
を同径（内径４ｆｉ、外径６ｍ）にして互いに密着させ
、第１の管２を上流に第２の管３を下流に配置したもの
である。また、開口角度θはいずれも９０度である。そ
の他の構成は第１図の実施例と同様である。流れの上流
側に配置される第１の管２の内部圧力Ｐｌは第２の管３
の内部圧力Ｐ２および被測定流体の圧力Ｐ０との間には
、上述の実施例と同様に Ｐ＋ Ｐｔ＝ΔＰ ＝ｆ（Ｖ） （ｆ（Ｖ）：単調増加関数） の関係が成立することが見出された。この現象は、第１
の管２の開口４の上流側先端部から発生する流れの剥離
に起因するものと考えられる。
第１２図は、本実施例において被測定流体の流速を変化
させ、Ｐ、とＰ２との差圧ΔＰをプロットした結果を示
すグラフである。横軸は流速（ｍ／ｓ）であり、縦軸は
差圧（ｍＡｑ）である。この結果から、このような構成
でも十分に被測定流体の流速を検出できることが判る。
させ、Ｐ、とＰ２との差圧ΔＰをプロットした結果を示
すグラフである。横軸は流速（ｍ／ｓ）であり、縦軸は
差圧（ｍＡｑ）である。この結果から、このような構成
でも十分に被測定流体の流速を検出できることが判る。
本実施例の利点は、密着する２本の管２および３を同一
形状にしておくと流れが逆になっても信号処理の士を変
化させるだけで流速の測定が可能であることにある。
形状にしておくと流れが逆になっても信号処理の士を変
化させるだけで流速の測定が可能であることにある。
第１３図および第１４図は、それぞれ他の実施例の測定
用管を示す断面図である。第１３図に示すように、第１
の管２および第２の管３を互いに密着させたままで若干
上流側に傾けて開口角度θを９０度以下にしたり、第１
４図に示すように、下流側の第２の管３を上流側の第１
の管２よりも若干突出せしめると、負圧状態の差が大き
くなって流速測定の測定精度が高められる。
用管を示す断面図である。第１３図に示すように、第１
の管２および第２の管３を互いに密着させたままで若干
上流側に傾けて開口角度θを９０度以下にしたり、第１
４図に示すように、下流側の第２の管３を上流側の第１
の管２よりも若干突出せしめると、負圧状態の差が大き
くなって流速測定の測定精度が高められる。
第１１図、第１３図および第１４図に示した測定用管は
、第１図の実施例の測定用管と置き換えが可能であるだ
けでなく、既に述べたその他の実施例における測定用管
とも置き換えが可能である。
、第１図の実施例の測定用管と置き換えが可能であるだ
けでなく、既に述べたその他の実施例における測定用管
とも置き換えが可能である。
また、第６図や第７図のような実施例に対しては、測定
用管の置き換えに際し、第１５図のように下端部の密着
部に開口２０を設け、差圧計もしくは流速または流量検
出手段を配置すればよいので構成が簡単となる。さらに
、第１６図のように多数の開口を有する測定用管を用い
れば、平均的な流速が求められる。
用管の置き換えに際し、第１５図のように下端部の密着
部に開口２０を設け、差圧計もしくは流速または流量検
出手段を配置すればよいので構成が簡単となる。さらに
、第１６図のように多数の開口を有する測定用管を用い
れば、平均的な流速が求められる。
第１７図および第１８図は測定用管として単一の管を用
いたものであり、被測定流体の圧力Ｐ０が明らかな場合
には、その内部圧力の変化から被測定流体の流速が既に
述べた原理に基づいて測定することができる。第１７図
は非解放型の管４０を用い、内部圧力を圧力計で検出す
るものであり、第１８図は解放型の管４１を用い、第８
図で示したような流速または流量検出手段と同様の流速
または流量検出手段４２を設けて内部圧力を算出するも
のである。この２つの実施例においても開口角度θは臨
界負圧角度以上であることが必要であり、最大負圧角度
が望ましい。
いたものであり、被測定流体の圧力Ｐ０が明らかな場合
には、その内部圧力の変化から被測定流体の流速が既に
述べた原理に基づいて測定することができる。第１７図
は非解放型の管４０を用い、内部圧力を圧力計で検出す
るものであり、第１８図は解放型の管４１を用い、第８
図で示したような流速または流量検出手段と同様の流速
または流量検出手段４２を設けて内部圧力を算出するも
のである。この２つの実施例においても開口角度θは臨
界負圧角度以上であることが必要であり、最大負圧角度
が望ましい。
また、第１７図および第１８図の実施例において、被測
定流体の圧力Ｐ。が変動するような場合には１、第２８
図〜第３０図のそれぞれに示すような公知の静圧測定装
置を用い、第１７図および第１８図の測定管により得た
圧力値と第２８図〜第３０図のような静圧測定装置によ
り得られた圧力値との差から上記実施例と同様に被測定
流体の流速または流量を求めることが可能である。第２
８図〜第３０図において符号７０は静圧孔、７１は円板
７２は静圧管である。
定流体の圧力Ｐ。が変動するような場合には１、第２８
図〜第３０図のそれぞれに示すような公知の静圧測定装
置を用い、第１７図および第１８図の測定管により得た
圧力値と第２８図〜第３０図のような静圧測定装置によ
り得られた圧力値との差から上記実施例と同様に被測定
流体の流速または流量を求めることが可能である。第２
８図〜第３０図において符号７０は静圧孔、７１は円板
７２は静圧管である。
なお、上述した種々の実施例では、測定用の管として主
として円管を用いているが、これに限定されるものでは
ない。
として円管を用いているが、これに限定されるものでは
ない。
また、第１の管と第２の管とを有する実施例では、両者
を一体構造で構成したり、開基の２重構造で構成したり
することも可能である。
を一体構造で構成したり、開基の２重構造で構成したり
することも可能である。
さらに、本発明の説明にあたり、本発明を流速測定装置
として示したが、被測定流体の流れる管 ・の断面積が
既知のものであれば、その断面積と求められた流速を乗
算することにより流量測定装置となすことは自明のこと
であり、従って本発明の流速測定装置は単なる表現上の
差異を除いて流量測定装置と等しいものであるといえる
。
として示したが、被測定流体の流れる管 ・の断面積が
既知のものであれば、その断面積と求められた流速を乗
算することにより流量測定装置となすことは自明のこと
であり、従って本発明の流速測定装置は単なる表現上の
差異を除いて流量測定装置と等しいものであるといえる
。
以上説明したように本発明の流速測定装置によれば、被
測定流体中に突出した測定用管の開口において被測定流
体の流れに基づく負圧現象が発生し、この負圧力の程度
から被測定流体の流速を求めるものであり、被測定流体
が流れる配管の口径がたとえ大きなものであっても、容
易にその平均流速を求めることができる。また、負圧現
象を応用しているので、被測定流体中に粉塵が含まれて
いても、その粉塵が測定用管内に流入し難い。そのため
、長期間にわたってメンテナンスフリーで測定可能であ
る。また、被測定流体に露出する部分が基本的には単な
る管であるため、機械的強度を十分にとることができる
。
測定流体中に突出した測定用管の開口において被測定流
体の流れに基づく負圧現象が発生し、この負圧力の程度
から被測定流体の流速を求めるものであり、被測定流体
が流れる配管の口径がたとえ大きなものであっても、容
易にその平均流速を求めることができる。また、負圧現
象を応用しているので、被測定流体中に粉塵が含まれて
いても、その粉塵が測定用管内に流入し難い。そのため
、長期間にわたってメンテナンスフリーで測定可能であ
る。また、被測定流体に露出する部分が基本的には単な
る管であるため、機械的強度を十分にとることができる
。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は測定
用管の他の例を示す断面図、第３図は第１の管２の開口
角度θａと圧力差の関係に関する実験データを示すグラ
フ、第４図は被測定流体の流速と圧力差の関係に関する
実験データを示すグラフ、第５図は測定用管の他の例を
示す断面図、第６図および第７図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す構成図、第８図は流速検出手段の具体例
を示す説明図、第９図は被測定流体の流速と流速検出手
段出力との関係に関する実験データを示すグラフ、第１
０図は本発明の他の実施例を示す構成図、第１１図は測
定用管の他の例を示す断面図、第１２図は第１１図の測
定用管を用いた場合の被測定流体の流速と圧力差の関係
に関する実験データを示すグラフ、第１３図ないし第１
５図はそれぞれ測定用管の他の例を示す断面図、第１６
図は測定用管の他の例を示す説明図、第１７図および第
１８図はそれぞれ測定用管が１本の実施例を示す断面図
、第１９図は本発明の基本原理を説明するための実験装
置を示す構成図、第２０図は基本原理を説明するための
実験に用いた測定用管の斜視図、第２１図は基本原理を
説明するための実験における測定用管の取り付は状態を
示す説明図、第２２図および第２３図はそれぞれ基本原
理を説明するための実験における測定用管の開口角度θ
と内部圧力との関係に関する実験データを示すグラフ、
第２４図は基本原理の説明図、第２５図は基本原理を説
明するための実験における被測定流体の流速と測定用管
の内部圧力との関係に関する実験データを示すグラフ、
第２６図は基本原理を説明するための実験に用いた測定
用管の一例を示す斜視図、第２７図は第２６図の測定用
管を用いた場合の被測定流体の流速と測定用管の圧力差
との関係に関する実験データを示すグラフ、第２８図な
いし第３０図はそれぞれ公知の静圧測定装置を示す断面
図である。 １・・・パイプ、２・・・第１の管、３・・・第２の管
、４゜５・・・開口、８・・・負圧差検出手段、９，１
ｏ・・・圧力計、１１．３２・・・負圧差算出用演算手
段、１２・・・流速算出用演算手段、１４．４２・・・
流速検出手段、１５・・・連通管、４０．４１・・・測
定用管、７０・・・静圧孔。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 代理人 山川政権 （ばか２名） 第２図 圧力基（ｍｍＡす） 三力豪（ｍｍＡｙ） −２−１，５−１−，５０，５１ 第９図 第１２図 ５九還（ｍ／ｓ） 第１６図 第１９図 第２０図 第２１図 、１ 第２２図 第２３図 第２４図 第２５図 第２６図 第２７図 流言ｉ （ｍ／Ｓ） 逃し
用管の他の例を示す断面図、第３図は第１の管２の開口
角度θａと圧力差の関係に関する実験データを示すグラ
フ、第４図は被測定流体の流速と圧力差の関係に関する
実験データを示すグラフ、第５図は測定用管の他の例を
示す断面図、第６図および第７図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す構成図、第８図は流速検出手段の具体例
を示す説明図、第９図は被測定流体の流速と流速検出手
段出力との関係に関する実験データを示すグラフ、第１
０図は本発明の他の実施例を示す構成図、第１１図は測
定用管の他の例を示す断面図、第１２図は第１１図の測
定用管を用いた場合の被測定流体の流速と圧力差の関係
に関する実験データを示すグラフ、第１３図ないし第１
５図はそれぞれ測定用管の他の例を示す断面図、第１６
図は測定用管の他の例を示す説明図、第１７図および第
１８図はそれぞれ測定用管が１本の実施例を示す断面図
、第１９図は本発明の基本原理を説明するための実験装
置を示す構成図、第２０図は基本原理を説明するための
実験に用いた測定用管の斜視図、第２１図は基本原理を
説明するための実験における測定用管の取り付は状態を
示す説明図、第２２図および第２３図はそれぞれ基本原
理を説明するための実験における測定用管の開口角度θ
と内部圧力との関係に関する実験データを示すグラフ、
第２４図は基本原理の説明図、第２５図は基本原理を説
明するための実験における被測定流体の流速と測定用管
の内部圧力との関係に関する実験データを示すグラフ、
第２６図は基本原理を説明するための実験に用いた測定
用管の一例を示す斜視図、第２７図は第２６図の測定用
管を用いた場合の被測定流体の流速と測定用管の圧力差
との関係に関する実験データを示すグラフ、第２８図な
いし第３０図はそれぞれ公知の静圧測定装置を示す断面
図である。 １・・・パイプ、２・・・第１の管、３・・・第２の管
、４゜５・・・開口、８・・・負圧差検出手段、９，１
ｏ・・・圧力計、１１．３２・・・負圧差算出用演算手
段、１２・・・流速算出用演算手段、１４．４２・・・
流速検出手段、１５・・・連通管、４０．４１・・・測
定用管、７０・・・静圧孔。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 代理人 山川政権 （ばか２名） 第２図 圧力基（ｍｍＡす） 三力豪（ｍｍＡｙ） −２−１，５−１−，５０，５１ 第９図 第１２図 ５九還（ｍ／ｓ） 第１６図 第１９図 第２０図 第２１図 、１ 第２２図 第２３図 第２４図 第２５図 第２６図 第２７図 流言ｉ （ｍ／Ｓ） 逃し
Claims (24)
- （１）被測定流体中に露出した開口を有しこの開口の向
きが臨界負圧角度（流体の上流を基準とする角度であっ
て開口が流体から負圧力を受け得る最小角度）よりも大
きな角度を有する第１の管と、前記被測定流体中に露出
した開口を有しこの開口の向きが臨界負圧角度よりも大
きな角度を有すると共に開口の口径、向き、配置、個数
等負圧力の大きさを定める条件のうちの少なくとも一つ
の条件が第１の管の開口と異なる第２の管と、第１の管
の開口が受ける負圧と第２の管の開口が受ける負圧との
差を検出する負圧差検出手段と、前記負圧差検出手段の
出力に基づいて前記被測定流体の流速を算出する演算手
段とを備えた流速測定装置。 - （２）第１の管あるいは第２の管の開口の向きが最大負
圧角度（流体の上流を基準とする角度であって開口が流
体から最大負圧力を受ける角度）である特許請求の範囲
第１項記載の流速測定装置。 - （３）負圧差検出手段が、第１の管の内部圧力を検出す
る第１の圧力計と、第２の管の内部圧力を検出する第２
の圧力計と、第１の圧力計の出力および第２の圧力計の
出力とから第１の管の内部圧力と第２の管の内部圧力と
の圧力差を算出する演算手段とからなる特許請求の範囲
第１項記載の流速測定装置。 - （４）負圧差検出手段が、第１の管の内部圧力と第２の
管の内部圧力との差圧を直接計測する差圧計である特許
請求の範囲第１項記載の流速測定装置。 - （５）負圧差検出手段が、第１の管と第２の管とを連通
する連通管と、前記連通管内の管内流体の移動速度また
は流量を計測する流速計または流量計とからなる特許請
求の範囲第１項記載の流速測定装置。 - （６）第１の管および第２の管の一部が大気に解放され
ており、負圧差検出手段が、第１の管内の流体移動速度
または流量を計測する第１の流速計または流量計と、第
２の管内の流体移動速度または流量を計測する第２の流
速計または流量計と、第１の流速計または流量計の出力
および第２の流速計または流量計の出力とから第１の管
の開口が受ける負圧力と第２の管の開口が受ける負圧力
との差を算出する演算手段とからなる特許請求の範囲第
１項記載の流速測定装置。 - （７）流速計または流量計が、熱的に絶縁された発熱体
および測温抵抗体からなる流速検出部を有し前記測温抵
抗体の抵抗値変化から流速を検出するものである特許請
求の範囲第５項または第６項記載の流速測定装置。 - （８）流速計または流量計が、熱的に絶縁された発熱体
からなる検出部を有し前記発熱体の抵抗値変化から流速
を検出するものである特許請求の範囲第５項または第６
項記載の流速測定装置。 - （９）被測定流体中に露出する開口を有しこの開口の向
きが臨界負圧角度（流体の上流を基準とする角度であっ
て開口が流体から負圧力を受け得る最小角度）よりも大
きな角度を有する第１の管と、前記被測定流体中に露出
する開口を有しこの開口の向きが臨界負圧角度よりも大
きな角度をもち前記第１の管によって形成された被測定
流体の剥離層中に露出する第２の管と、第１の管の開口
が受ける負圧と第２の管の開口が受ける負圧との差を検
出する負圧差検出手段と、前記負圧差圧検出手段の出力
に基づいて前記被測定流体の流速を算出する演算手段と
を備えた流速測定装置。 - （１０）第１の管および第２の管の開口の向きが最大負
圧角度（流体の上流を基準とする角度であって開口が流
体から最大負圧力を受ける角度）である特許請求の範囲
第８項記載の流速測定装置。 - （１１）負圧差検出手段が、第１の管の内部圧力を検出
する第１の圧力計と、第２の管の内部圧力を検出する第
２の圧力計と、第１の圧力計の出力および第２の圧力計
の出力とから第１の管の内部圧力と第２の管の内部圧力
との圧力差を算出する演算手段とからなる特許請求の範
囲第８項記載の流速測定装置。 - （１２）負圧差検出手段が、第１の管の内部圧力と第２
の管の内部圧力との差圧を直接計測する差圧計である特
許請求の範囲第８項記載の流速測定装置。 - （１３）負圧差検出手段が、第１の管と第２の管とを連
通する連通管と、前記連通管内の流体移動速度または流
量を計測する流速計または流量計とからなる特許請求の
範囲第８項記載の流速測定装置。 - （１４）第１の管および第２の管の一部が大気に解放さ
れており、負圧差検出手段が、第１の管内の流体移動速
度または流量を計測する第１の流速計または流量計と、
第２の管内の流体移動速度または流量を計測する第２の
流速計または流量計と、第１の流速計または流量計の出
力および第２の流速計または流量計の出力とから第１の
管の開口が受ける負圧力と第２の管の開口が受ける負圧
力との差を算出する演算手段とからなる特許請求の範囲
第９項記載の流速測定装置。 - （１５）流速計または流量計が、熱的に絶縁された発熱
体および測温抵抗体からなる検出部を有し前記測温抵抗
体の抵抗値変化から流速を検出するものである特許請求
の範囲第１３項または第１４項記載の流速測定装置。 - （１６）流速計または流量計が、熱的に絶縁された発熱
体からなる検出部を有し前記発熱体の抵抗値変化から流
速を検出するものである特許請求の範囲第１３項または
第１４項記載の流速測定装置。 - （１７）被測定流体中に露出する開口を有しこの開口の
向きが臨界負圧角度（流体の上流を基準とする角度であ
って開口が流体から負圧力を受け得る最小角度）よりも
大きな角度を有する管と、前記管の開口が受ける負圧力
を検出する負圧力検出手段と、前記負圧力検出手段の出
力に基づいて前記被測定流体の流速を算出する演算手段
とを備えた流速測定装置。 - （１８）管の開口の向きが最大負圧角度（流体の上流を
基準とする角度であって開口が流体から最大負圧力を受
ける角度）である特許請求の範囲第１７項記載の流速測
定装置。 - （１９）負圧力検出手段が、熱的に絶縁された発熱体お
よび測温抵抗体からなる検出部を有し前記測温抵抗体の
抵抗値変化から流速を検出する流速計と、流速計の出力
から管の開口が受ける負圧力を算出する演算手段とから
なる特許請求の範囲第１７項記載の流速測定装置。 - （２０）負圧力検出手段が、熱的に絶縁された発熱体か
らなる検出部を有し前記発熱体の抵抗値変化から流速を
検出する流速計と、流速計の出力から管の開口が受ける
負圧力を算出する演算手段とからなる特許請求の範囲第
１７項記載の流速測定装置。 - （２１）被測定流体中に露出する開口を有しこの開口の
向きが臨界負圧角度（流体の上流を基準とする角度であ
って開口が流体から負圧力を受け得る最小角度）よりも
大きな角度を有する管と、前記管の開口が受ける負圧力
を検出する負圧力検出手段と、前記被測定流体の静圧を
測定する静圧測定装置と、前記負圧力検出手段の出力お
よび前記静圧測定装置の出力に基づいて前記被測定流体
の流速を算出する演算手段とを備えた流速測定装置。 - （２２）管の開口の向きが最大負圧角度（流体の上流を
基準とする角度であって開口が流体から最大負圧力を受
ける角度）である特許請求の範囲第２１項記載の流速測
定装置。 - （２３）負圧力検出手段が、熱的に絶縁された発熱体お
よび測温抵抗体からなる検出部を有し前記測温抵抗体の
抵抗値変化から流速を検出する流速計と、流速計の出力
から管の開口が受ける負圧力を算出する演算手段とから
なる特許請求の範囲第２１項記載の流速測定装置。 - （２４）負圧力検出手段が、熱的に絶縁された発熱体か
らなる検出部を有し前記発熱体の抵抗値変化から流速を
検出する流速計と、流速計の出力から管の開口が受ける
負圧力を算出する演算手段とからなる特許請求の範囲第
２１項記載の流速測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175730A JPS6333663A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 流速測定装置 |
| DE8787110721T DE3775132D1 (de) | 1986-07-28 | 1987-07-24 | Verfahren zum messen der geschwindigkeit einer gasstroemung. |
| EP87110721A EP0255056B1 (en) | 1986-07-28 | 1987-07-24 | Method for measuring the speed of a gas flow |
| US07/088,754 US4825704A (en) | 1986-07-28 | 1987-08-24 | Fluid flow speed measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175730A JPS6333663A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 流速測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333663A true JPS6333663A (ja) | 1988-02-13 |
Family
ID=16001232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61175730A Pending JPS6333663A (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 流速測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4825704A (ja) |
| EP (1) | EP0255056B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6333663A (ja) |
| DE (1) | DE3775132D1 (ja) |
Cited By (1)
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