JP2020126014A - 流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法 - Google Patents
流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】配管の壁部の外側表面にヒータを設置する必要なく、配管内を流れる流体の速度を得ることができる流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法を提供する。【解決手段】流量計測装置は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法に関する。
従来から、配管の内部を流れる流体の流速と配管の表面の温度分布との関係を示す関係情報を求める関係情報設定システムが知られている(例えば、特許文献1〜4参照)。
また従来から、配管内を流れる蒸気の流速を計測する流量計測システムが知られている(例えば、特許文献5参照)。特許文献5に記載された関係情報設定システムでは、
また従来から、配管の外部から配管内を流れる蒸気の流速および流量の少なくとも一方を計測する計測システムが知られている(例えば、特許文献6参照)。
ところで、特許文献1〜6に記載された技術では、リング状のヒータから構成される加熱部が備えられている。そのため、特許文献1〜6に記載された技術では、配管の内部を流れる流体の流速と配管の表面の温度分布との関係などを得るために、ヒータを配管の壁部の外側表面に巻回して設置する必要がある。
また従来から、配管内を流れる蒸気の流速を計測する流量計測システムが知られている(例えば、特許文献5参照)。特許文献5に記載された関係情報設定システムでは、
また従来から、配管の外部から配管内を流れる蒸気の流速および流量の少なくとも一方を計測する計測システムが知られている(例えば、特許文献6参照)。
ところで、特許文献1〜6に記載された技術では、リング状のヒータから構成される加熱部が備えられている。そのため、特許文献1〜6に記載された技術では、配管の内部を流れる流体の流速と配管の表面の温度分布との関係などを得るために、ヒータを配管の壁部の外側表面に巻回して設置する必要がある。
上述した問題点に鑑み、本発明は、配管の壁部の外側表面にヒータを設置する必要なく、配管内を流れる流体の速度を得ることができる流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
本発明の一態様の流量計測装置では、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出してもよい。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
本発明の一態様の流量計測装置では、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出してもよい。
本発明の一態様の流量計測装置では、前記配管の前記壁部の前記外側表面は、断熱材によって覆われており、前記断熱材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備えてもよい。
本発明の一態様の流量計測装置では、前記配管の前記壁部の前記外側表面は、遮風部材によって覆われており、前記遮風部材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備えてもよい。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
本発明の一態様の流量計測装置では、前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備えてもよい。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
本発明の一態様の流量計測装置では、前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備えてもよい。
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出してもよい。
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出してもよい。
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備えてもよい。
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備えてもよい。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、前記温度分布算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、前記温度経時変化算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、前記温度分布検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、前記温度経時変化検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
本発明によれば、配管の壁部の外側表面にヒータを設置する必要なく、配管内を流れる流体の速度を得ることができる流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法を提供することができる。
以下、図面を参照し、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の実施形態について説明する。
[第1実施形態]
図1は第1実施形態の流量計測装置1の第1例を示す図である。
図1に示す例では、流量計測装置1が、配管A内を流れる流体(例えば蒸気、気体など)の速度を測定する。流量計測装置1は、例えばレーザー光照射部11と、サーモ画像撮影部12と、温度分布算出部13Aと、伝熱数値解析・CFD(Computational Fluid Dynamics)解析部14と、流体速度算出部15とを備えている。
レーザー光照射部11は、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射し、配管A内の流体を加熱する。
サーモ画像撮影部12は、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。他の例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影してもよい。
図1は第1実施形態の流量計測装置1の第1例を示す図である。
図1に示す例では、流量計測装置1が、配管A内を流れる流体(例えば蒸気、気体など)の速度を測定する。流量計測装置1は、例えばレーザー光照射部11と、サーモ画像撮影部12と、温度分布算出部13Aと、伝熱数値解析・CFD(Computational Fluid Dynamics)解析部14と、流体速度算出部15とを備えている。
レーザー光照射部11は、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射し、配管A内の流体を加熱する。
サーモ画像撮影部12は、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。他の例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影してもよい。
図1に示す例では、温度分布算出部13Aが、サーモ画像撮影部12によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。詳細には、温度分布算出部13Aは、配管Aの壁部A1の外側表面A11のうちのサーモ画像撮影部12によって撮影された撮影領域A11A内の温度分布を算出する。
図1に示す例では、レーザー光照射点A11Bが撮影領域A11A内に位置するが、他の例では、レーザー光照射点A11Bが撮影領域A11A外に位置してもよい。
図1に示す例では、レーザー光照射点A11Bが撮影領域A11A内に位置するが、他の例では、レーザー光照射点A11Bが撮影領域A11A外に位置してもよい。
図1に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を複数出力する。つまり、伝熱数値解析・CFD解析部14は、例えば配管A内を流れる流体の速度が第1速度である場合の流体の速度と温度分布との関係(第1の関係)、配管A内を流れる流体の速度が第2速度である場合の流体の速度と温度分布との関係(第2の関係)、配管A内を流れる流体の速度が第3速度である場合の流体の速度と温度分布との関係(第3の関係)などを出力する。
図1に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
図1に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
図2は配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係の一例を説明するための図である。詳細には、図2(A)は配管A内の流速が第1速度である場合におけるレーザー光照射点A11Bから配管A内の流体への熱の流れなどを示す図である。図2(B)は配管A内の流速が第1速度である場合における配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を示す図である。図2(C)は配管A内の流速が第2速度(<第1速度)である場合におけるレーザー光照射点A11Bから配管A内の流体への熱の流れなどを示す図である。図2(D)は配管A内の流速が第2速度である場合における配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を示す図である。
図2(B)および図2(D)の横軸は、配管Aの管軸方向の位置を示している。つまり、図2(A)の左右方向の位置と、図2(B)の横軸上の位置とが対応している。また、図2(C)の左右方向の位置と、図2(D)の横軸上の位置とが対応している。すなわち、図2(B)の極大値は、配管A内の流速が第1速度である場合のレーザー光照射点A11Bの温度を示している。図2(D)の極大値は、配管A内の流速が第2速度である場合のレーザー光照射点A11Bの温度を示している。
図2(A)に示すように、配管A内の流速が大きい場合、管内熱伝達が増加し、配管Aの壁部A1の管軸方向へ伝導する熱量が減少する。一方、図2(C)に示すように、配管A内の流速が小さい場合、管内熱伝達が減少し、配管Aの壁部A1の管軸方向へ伝導する熱量が増加する。そのため、図2(B)および図2(D)に示すように、配管A内の流速が大きい場合のレーザー光照射点A11Bの温度(図2(B)の極大値)は、配管A内の流速が小さい場合のレーザー光照射点A11Bの温度(図2(D)の極大値)よりも低くなる。詳細には、配管A内の流速が大きい場合、図2(B)に示すように、配管Aの壁部A1の外側表面A11に極大値温度が低く、幅が小さい温度分布が生じる。一方、配管A内の流速が小さい場合、図2(D)に示すように、配管Aの壁部A1の外側表面A11に極大値温度が高く、幅が大きい温度分布が生じる。
図2(B)および図2(D)の横軸は、配管Aの管軸方向の位置を示している。つまり、図2(A)の左右方向の位置と、図2(B)の横軸上の位置とが対応している。また、図2(C)の左右方向の位置と、図2(D)の横軸上の位置とが対応している。すなわち、図2(B)の極大値は、配管A内の流速が第1速度である場合のレーザー光照射点A11Bの温度を示している。図2(D)の極大値は、配管A内の流速が第2速度である場合のレーザー光照射点A11Bの温度を示している。
図2(A)に示すように、配管A内の流速が大きい場合、管内熱伝達が増加し、配管Aの壁部A1の管軸方向へ伝導する熱量が減少する。一方、図2(C)に示すように、配管A内の流速が小さい場合、管内熱伝達が減少し、配管Aの壁部A1の管軸方向へ伝導する熱量が増加する。そのため、図2(B)および図2(D)に示すように、配管A内の流速が大きい場合のレーザー光照射点A11Bの温度(図2(B)の極大値)は、配管A内の流速が小さい場合のレーザー光照射点A11Bの温度(図2(D)の極大値)よりも低くなる。詳細には、配管A内の流速が大きい場合、図2(B)に示すように、配管Aの壁部A1の外側表面A11に極大値温度が低く、幅が小さい温度分布が生じる。一方、配管A内の流速が小さい場合、図2(D)に示すように、配管Aの壁部A1の外側表面A11に極大値温度が高く、幅が大きい温度分布が生じる。
図1に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、例えば流体の運動に関する方程式(例えばオイラー方程式など)をコンピュータで解くことによって、配管A内の流体の流れを観察する数値解析を実行する。
伝熱数値解析・CFD解析部14は、例えば前処理、解析、後処理の手順によって数値解析を実行する。前処理では、例えば配管Aに関する情報に基づいて、配管Aの形状を再現した3次元モデルまたは2次元モデルが作成される。数値流体力学(CFD)では、空間が離散的に扱われるため、物体形状および周りの空間を離散化する必要がある。そのため、前処理では、配管Aおよび周りの空間を離散化して表現するための格子(グリッド、メッシュ)が生成される。
解析では、コンピュータが反復計算を実行することによって、格子毎の流れ方程式の近似解が計算される。計算結果として、格子毎の流速、温度などが得られる。後処理では、例えば配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係などが、数値として出力される。
伝熱数値解析・CFD解析部14は、例えば前処理、解析、後処理の手順によって数値解析を実行する。前処理では、例えば配管Aに関する情報に基づいて、配管Aの形状を再現した3次元モデルまたは2次元モデルが作成される。数値流体力学(CFD)では、空間が離散的に扱われるため、物体形状および周りの空間を離散化する必要がある。そのため、前処理では、配管Aおよび周りの空間を離散化して表現するための格子(グリッド、メッシュ)が生成される。
解析では、コンピュータが反復計算を実行することによって、格子毎の流れ方程式の近似解が計算される。計算結果として、格子毎の流速、温度などが得られる。後処理では、例えば配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係などが、数値として出力される。
図1に示す例では、流体速度算出部15が、温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布と、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係(詳細には、複数の関係)とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図3は伝熱数値解析・CFD解析部14および流体速度算出部15における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図3に示す例では、ステップS11において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度分布算出部13Aが、算出した温度分布を流体速度算出部15に入力してもよい。
図3に示す例では、ステップS11において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度分布算出部13Aが、算出した温度分布を流体速度算出部15に入力してもよい。
図3に示す例では、次いで、ステップS12において、例えば流量計測装置1の使用者が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料、レーザー光照射部11の出力、配管A内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップS13では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS14では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度分布を得る。
次いで、ステップS15では、流体速度算出部15が、ステップS11において入力された温度分布(温度分布算出部13Aによって算出された温度分布)と、ステップS14において得られた温度分布(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度分布)とを比較する。ステップS11において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS14において得られた温度分布(出力温度分布)よりも高い場合には、ステップS16に進む。ステップS11において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS14において得られた温度分布(出力温度分布)よりも低い場合には、ステップS17に進む。ステップS11において入力された温度分布(入力温度分布)とステップS14において得られた温度分布(出力温度分布)とが一致する場合には、ステップS18に進む。
次いで、ステップS13では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS14では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度分布を得る。
次いで、ステップS15では、流体速度算出部15が、ステップS11において入力された温度分布(温度分布算出部13Aによって算出された温度分布)と、ステップS14において得られた温度分布(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度分布)とを比較する。ステップS11において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS14において得られた温度分布(出力温度分布)よりも高い場合には、ステップS16に進む。ステップS11において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS14において得られた温度分布(出力温度分布)よりも低い場合には、ステップS17に進む。ステップS11において入力された温度分布(入力温度分布)とステップS14において得られた温度分布(出力温度分布)とが一致する場合には、ステップS18に進む。
ステップS16では、流体速度算出部15が、ステップS14において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を減少させたものを、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS17では、流体速度算出部15が、ステップS14において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を増加させたものを、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS18では、流体速度算出部15が、ステップS14において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS17では、流体速度算出部15が、ステップS14において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を増加させたものを、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS18では、流体速度算出部15が、ステップS14において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
図4は図3に示す処理を含む、第1実施形態の流量計測装置1において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図4に示す例では、ステップS101において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS102では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS103では、温度分布算出部13Aが、ステップS102において撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
次いで、ステップS104では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS105では、流体速度算出部15が、ステップS104において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS103において算出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図4に示す例では、ステップS101において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS102では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS103では、温度分布算出部13Aが、ステップS102において撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
次いで、ステップS104では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS105では、流体速度算出部15が、ステップS104において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS103において算出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第1実施形態の流量計測装置1の第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
図5は第1実施形態の流量計測装置1の第2例を示す図である。
図5に示す例では、流量計測装置1が、図1に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、図5に示す例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、断熱材Bによって覆われている。断熱材Bは、レーザー光照射部11によって照射されたレーザー光を透過する透過部B1を備えている。
詳細には、図5に示す例では、透過部B1が、断熱材Bに形成された開口によって構成されている。つまり、透過部B1は空気層である。
他の例では、断熱材Bの透過部B1として、例えば空気が98%を占める透明断熱材を用いてもよい。
図5に示す例では、流量計測装置1が、図1に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、図5に示す例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、断熱材Bによって覆われている。断熱材Bは、レーザー光照射部11によって照射されたレーザー光を透過する透過部B1を備えている。
詳細には、図5に示す例では、透過部B1が、断熱材Bに形成された開口によって構成されている。つまり、透過部B1は空気層である。
他の例では、断熱材Bの透過部B1として、例えば空気が98%を占める透明断熱材を用いてもよい。
図6は第1実施形態の流量計測装置1の第3例を示す図である。
図6に示す例では、流量計測装置1が、図1に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、図6に示す例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、遮風部材Cによって覆われている。遮風部材Cは、レーザー光照射部11によって照射されたレーザー光を透過する透過部C1を備えている。透過部C1は、遮風部材Cに形成された開口によって構成されている。
図6に示す例では、流量計測装置1が、図1に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、図6に示す例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、遮風部材Cによって覆われている。遮風部材Cは、レーザー光照射部11によって照射されたレーザー光を透過する透過部C1を備えている。透過部C1は、遮風部材Cに形成された開口によって構成されている。
[第2実施形態]
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第2実施形態の流量計測装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第2実施形態の流量計測装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
図7は第2実施形態の流量計測装置1の第1例を示す図である。
図1に示す例では、流量計測装置1が温度分布算出部13Aを備えているが、図7に示す例では、流量計測装置1が、温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化算出部13Bを備えている。
上述したように、図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図7に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。詳細には、サーモ画像撮影部12が、外側表面A11のサーモ画像の経時変化を得るために、複数の時刻における外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
図7に示す例では、温度経時変化算出部13Bが、サーモ画像撮影部12によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を算出する。
図1に示す例では、流量計測装置1が温度分布算出部13Aを備えているが、図7に示す例では、流量計測装置1が、温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化算出部13Bを備えている。
上述したように、図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図7に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。詳細には、サーモ画像撮影部12が、外側表面A11のサーモ画像の経時変化を得るために、複数の時刻における外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
図7に示す例では、温度経時変化算出部13Bが、サーモ画像撮影部12によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を算出する。
図8は温度経時変化算出部13Bによって算出される配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化の一例を説明するための図である。
図8に示す例では、時刻t1に、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のレーザー光照射点A11Bに対するレーザー光の照射を開始する。
次いで、時刻t2に、レーザー光照射部11が、レーザー光照射点A11Bに対するレーザー光の照射を終了し、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度が減少し始める。
次いで、時刻t3に、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度が平衡状態になる。
温度経時変化算出部13Bは、例えば外側表面A11の温度が減少し始める時刻t2から外側表面A11の温度が平衡状態になる時刻t3までの時間である時定数を、外側表面A11の温度経時変化として算出する。
配管A内の流速が図8に示す例より大きい場合、温度経時変化算出部13Bによって算出される時定数は、図8に示す例より小さくなる。つまり、配管A内の流速が大きくなるに従って、温度経時変化算出部13Bによって算出される時定数は小さくなる。
図8に示す例では、時刻t1に、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のレーザー光照射点A11Bに対するレーザー光の照射を開始する。
次いで、時刻t2に、レーザー光照射部11が、レーザー光照射点A11Bに対するレーザー光の照射を終了し、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度が減少し始める。
次いで、時刻t3に、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度が平衡状態になる。
温度経時変化算出部13Bは、例えば外側表面A11の温度が減少し始める時刻t2から外側表面A11の温度が平衡状態になる時刻t3までの時間である時定数を、外側表面A11の温度経時変化として算出する。
配管A内の流速が図8に示す例より大きい場合、温度経時変化算出部13Bによって算出される時定数は、図8に示す例より小さくなる。つまり、配管A内の流速が大きくなるに従って、温度経時変化算出部13Bによって算出される時定数は小さくなる。
図7に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を複数出力する。つまり、伝熱数値解析・CFD解析部14は、例えば配管A内を流れる流体の速度が第1速度である場合の流体の速度と温度経時変化との関係(第1の関係)、配管A内を流れる流体の速度が第2速度である場合の流体の速度と温度経時変化との関係(第2の関係)、配管A内を流れる流体の速度が第3速度である場合の流体の速度と温度経時変化との関係(第3の関係)などを出力する。
図7に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
図7に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
図7に示す例では、流体速度算出部15が、温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化と、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係(詳細には、複数の関係)とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図9は第2実施形態の流量計測装置1の伝熱数値解析・CFD解析部14および流体速度算出部15における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図9に示す例では、ステップS21において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度経時変化算出部13Bが、算出した温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力してもよい。
図9に示す例では、ステップS21において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度経時変化算出部13Bが、算出した温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力してもよい。
図9に示す例では、次いで、ステップS22において、例えば流量計測装置1の使用者が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料、レーザー光照射部11の出力、配管A内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップS23では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS24では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度経時変化(時定数)を得る。
次いで、ステップS25では、流体速度算出部15が、ステップS21において入力された温度経時変化(温度経時変化算出部13Bによって算出された温度経時変化(時定数))と、ステップS24において得られた温度経時変化(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度経時変化(時定数))とを比較する。ステップS21において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS24において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも大きい場合には、ステップS26に進む。ステップS21において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS24において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも小さい場合には、ステップS27に進む。ステップS21において入力された温度経時変化(入力時定数)とステップS24において得られた温度経時変化(出力時定数)とが一致する場合には、ステップS28に進む。
次いで、ステップS23では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS24では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度経時変化(時定数)を得る。
次いで、ステップS25では、流体速度算出部15が、ステップS21において入力された温度経時変化(温度経時変化算出部13Bによって算出された温度経時変化(時定数))と、ステップS24において得られた温度経時変化(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度経時変化(時定数))とを比較する。ステップS21において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS24において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも大きい場合には、ステップS26に進む。ステップS21において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS24において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも小さい場合には、ステップS27に進む。ステップS21において入力された温度経時変化(入力時定数)とステップS24において得られた温度経時変化(出力時定数)とが一致する場合には、ステップS28に進む。
ステップS26では、流体速度算出部15が、ステップS24において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を減少させたものを、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS27では、流体速度算出部15が、ステップS24において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を増加させたものを、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS28では、流体速度算出部15が、ステップS24において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS27では、流体速度算出部15が、ステップS24において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を増加させたものを、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
ステップS28では、流体速度算出部15が、ステップS24において選択された1つの関係が示す配管A内の流速を、配管A内を流れる流体の速度として算出する。
図10は図9に示す処理を含む、第2実施形態の流量計測装置1において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図10に示す例では、ステップS201において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS202では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS203では、温度経時変化算出部13Bが、ステップS202において撮影されたサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)を算出する。
次いで、ステップS204では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS205では、流体速度算出部15が、ステップS204において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS203において算出された温度経時変化(時定数)とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図10に示す例では、ステップS201において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS202では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS203では、温度経時変化算出部13Bが、ステップS202において撮影されたサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)を算出する。
次いで、ステップS204では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS205では、流体速度算出部15が、ステップS204において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS203において算出された温度経時変化(時定数)とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第2実施形態の流量計測装置1の第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
第2実施形態の流量計測装置1の第2例では、流量計測装置1が、図7に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、第2実施形態の流量計測装置1の第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
また、第2実施形態の流量計測装置1の第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
第2実施形態の流量計測装置1の第3例では、流量計測装置1が、図7に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、第2実施形態の流量計測装置1の第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
また、第2実施形態の流量計測装置1の第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
[第3実施形態]
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第3実施形態について説明する。
第3実施形態の流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第3実施形態の流量計測装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第3実施形態について説明する。
第3実施形態の流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第3実施形態の流量計測装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
図11は第3実施形態の流量計測装置1の第1例を示す図である。
図1に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図11に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度分布検出部16Aを備えている。温度分布検出部16Aは、配管Aの管軸方向に配列された複数の熱電対16A1〜16A4を備えている。
上述したように、図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影し、温度分布算出部13Aが、サーモ画像撮影部12によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
一方、図11に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、温度分布検出部16Aが配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
他の例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、温度分布検出部16Aが配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出してもよい。
図1に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図11に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度分布検出部16Aを備えている。温度分布検出部16Aは、配管Aの管軸方向に配列された複数の熱電対16A1〜16A4を備えている。
上述したように、図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影し、温度分布算出部13Aが、サーモ画像撮影部12によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
一方、図11に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、温度分布検出部16Aが配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
他の例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、温度分布検出部16Aが配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出してもよい。
図11に示す例では、図1に示す例と同様に、伝熱数値解析・CFD解析部14が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を複数出力する。
図11に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
図11に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
図11に示す例では、流体速度算出部15が、温度分布検出部16Aによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布と、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係(詳細には、複数の関係)とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布検出部16Aによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布検出部16Aによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図12は第3実施形態の流量計測装置1の伝熱数値解析・CFD解析部14および流体速度算出部15における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図12に示す例では、ステップS31において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度分布検出部16Aによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度分布検出部16Aが、検出した温度分布を流体速度算出部15に入力してもよい。
図12に示す例では、ステップS31において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度分布検出部16Aによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度分布検出部16Aが、検出した温度分布を流体速度算出部15に入力してもよい。
図12に示す例では、次いで、ステップS32において、例えば流量計測装置1の使用者が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料、レーザー光照射部11の出力、配管A内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップS33では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS34では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度分布を得る。
次いで、ステップS35では、流体速度算出部15が、ステップS31において入力された温度分布(温度分布検出部16Aによって検出された温度分布)と、ステップS34において得られた温度分布(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度分布)とを比較する。ステップS31において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS34において得られた温度分布(出力温度分布)よりも高い場合には、ステップS36に進む。ステップS31において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS34において得られた温度分布(出力温度分布)よりも低い場合には、ステップS37に進む。ステップS31において入力された温度分布(入力温度分布)とステップS34において得られた温度分布(出力温度分布)とが一致する場合には、ステップS38に進む。
次いで、ステップS33では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS34では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度分布を得る。
次いで、ステップS35では、流体速度算出部15が、ステップS31において入力された温度分布(温度分布検出部16Aによって検出された温度分布)と、ステップS34において得られた温度分布(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度分布)とを比較する。ステップS31において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS34において得られた温度分布(出力温度分布)よりも高い場合には、ステップS36に進む。ステップS31において入力された温度分布(入力温度分布)がステップS34において得られた温度分布(出力温度分布)よりも低い場合には、ステップS37に進む。ステップS31において入力された温度分布(入力温度分布)とステップS34において得られた温度分布(出力温度分布)とが一致する場合には、ステップS38に進む。
ステップS36〜S38では、図3に示すステップS16〜S18と同様の処理が実行される。
図13は図12に示す処理を含む、第3実施形態の流量計測装置1において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図13に示す例では、ステップS301において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS303では、温度分布検出部16Aが、ステップS301においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
次いで、ステップS304では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS305では、流体速度算出部15が、ステップS304において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS303において検出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図13に示す例では、ステップS301において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS303では、温度分布検出部16Aが、ステップS301においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
次いで、ステップS304では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS305では、流体速度算出部15が、ステップS304において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS303において検出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第3実施形態の流量計測装置1の第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
第3実施形態の流量計測装置1の第2例では、流量計測装置1が、図11に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、第3実施形態の流量計測装置1の第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
また、第3実施形態の流量計測装置1の第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
第3実施形態の流量計測装置1の第3例では、流量計測装置1が、図11に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、第3実施形態の流量計測装置1の第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
また、第3実施形態の流量計測装置1の第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
[第4実施形態]
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第4実施形態について説明する。
第4実施形態の流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第4実施形態の流量計測装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第4実施形態について説明する。
第4実施形態の流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第4実施形態の流量計測装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
図14は第4実施形態の流量計測装置1の第1例を示す図である。
図1に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図14に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化検出部16Bを備えている。温度経時変化検出部16Bは、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度を検出する例えば1つの熱電対16B1を備えている。熱電対16B1は、レーザー光照射点A11Bの近傍に配置される。
上述したように、図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図14に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、温度経時変化検出部16Bは、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
図1に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図14に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化検出部16Bを備えている。温度経時変化検出部16Bは、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度を検出する例えば1つの熱電対16B1を備えている。熱電対16B1は、レーザー光照射点A11Bの近傍に配置される。
上述したように、図1に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図14に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、温度経時変化検出部16Bは、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
図14に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を複数出力する。
図14に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
図14に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部14は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部14は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を出力する。
図14に示す例では、流体速度算出部15が、温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化と、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係(詳細には、複数の関係)とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図15は第4実施形態の流量計測装置1の伝熱数値解析・CFD解析部14および流体速度算出部15における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図15に示す例では、ステップS41において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度経時変化検出部16Bが、検出した温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力してもよい。
図15に示す例では、ステップS41において、例えば流量計測装置1の使用者が、温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力する。他の例では、温度経時変化検出部16Bが、検出した温度経時変化(時定数)を流体速度算出部15に入力してもよい。
図15に示す例では、次いで、ステップS42において、例えば流量計測装置1の使用者が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料、レーザー光照射部11の出力、配管A内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップS43では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS44では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度経時変化(時定数)を得る。
次いで、ステップS45では、流体速度算出部15が、ステップS41において入力された温度経時変化(温度経時変化検出部16Bによって検出された温度経時変化(時定数))と、ステップS44において得られた温度経時変化(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度経時変化(時定数))とを比較する。ステップS41において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS44において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも大きい場合には、ステップS46に進む。ステップS41において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS44において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも小さい場合には、ステップS47に進む。ステップS41において入力された温度経時変化(入力時定数)とステップS44において得られた温度経時変化(出力時定数)とが一致する場合には、ステップS48に進む。
次いで、ステップS43では、例えば流量計測装置1の使用者が、配管A内の初期流速(例えば20[m/s])を入力する。
次いで、ステップS44では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化(時定数)との複数の関係を出力する。流体速度算出部15は、伝熱数値解析・CFD解析部14によって出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係が示す温度経時変化(時定数)を得る。
次いで、ステップS45では、流体速度算出部15が、ステップS41において入力された温度経時変化(温度経時変化検出部16Bによって検出された温度経時変化(時定数))と、ステップS44において得られた温度経時変化(伝熱数値解析・CFD解析部14が出力した関係が示す温度経時変化(時定数))とを比較する。ステップS41において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS44において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも大きい場合には、ステップS46に進む。ステップS41において入力された温度経時変化(入力時定数)がステップS44において得られた温度経時変化(出力時定数)よりも小さい場合には、ステップS47に進む。ステップS41において入力された温度経時変化(入力時定数)とステップS44において得られた温度経時変化(出力時定数)とが一致する場合には、ステップS48に進む。
ステップS46〜S48では、図3に示すステップS16〜S18と同様の処理が実行される。
図16は図15に示す処理を含む、第4実施形態の流量計測装置1において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図16に示す例では、ステップS401において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS403では、温度経時変化検出部16Bが、ステップS401においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
次いで、ステップS404では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS405では、流体速度算出部15が、ステップS404において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS403において検出された温度経時変化とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図16に示す例では、ステップS401において、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS403では、温度経時変化検出部16Bが、ステップS401においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
次いで、ステップS404では、伝熱数値解析・CFD解析部14が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS405では、流体速度算出部15が、ステップS404において出力された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS403において検出された温度経時変化とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第4実施形態の流量計測装置1の第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
第4実施形態の流量計測装置1の第2例では、流量計測装置1が、図14に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、第4実施形態の流量計測装置1の第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
また、第4実施形態の流量計測装置1の第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
第4実施形態の流量計測装置1の第3例では、流量計測装置1が、図11に示す流量計測装置1と同様に構成されている。
また、第4実施形態の流量計測装置1の第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
また、第4実施形態の流量計測装置1の第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
[第5実施形態]
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第5実施形態について説明する。
第5実施形態の流量計測システムSが備える流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第5実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第5実施形態について説明する。
第5実施形態の流量計測システムSが備える流量計測装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様に構成されている。従って、第5実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の流量計測装置1と同様の効果を奏することができる。
図17は第5実施形態の流量計測システムSの第1例を示す図である。
図17に示す例では、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。流量計測装置1は、配管A内を流れる流体の速度を測定する。伝熱数値解析・CFD解析部2は、図1に示す伝熱数値解析・CFD解析部14と同様に構成されており、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部2は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を複数出力する。
図17に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部2は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部2は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
図17に示す例では、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。流量計測装置1は、配管A内を流れる流体の速度を測定する。伝熱数値解析・CFD解析部2は、図1に示す伝熱数値解析・CFD解析部14と同様に構成されており、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部2は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を複数出力する。
図17に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部2は、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たらない場合における配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11に風が当たる場合に、風によって配管Aの壁部A1の外側表面A11が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・CFD解析部2は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管A内の流速と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を出力する。
図17に示す例では、流量計測装置1が、例えばレーザー光照射部11と、サーモ画像撮影部12と、温度分布算出部13Aと、流体速度算出部15と、データベース部17とを備えている。
レーザー光照射部11は、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射し、配管A内の流体を加熱する。
サーモ画像撮影部12は、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
温度分布算出部13Aは、サーモ画像撮影部12によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
レーザー光照射部11は、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射し、配管A内の流体を加熱する。
サーモ画像撮影部12は、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
温度分布算出部13Aは、サーモ画像撮影部12によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図18は第5実施形態の流量計測システムSにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図18に示す例では、ステップS501において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS502では、データベース部17が、ステップS501において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS503では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS504では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS505では、温度分布算出部13Aが、ステップS504において撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
次いで、ステップS506では、流体速度算出部15が、ステップS502において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS505において算出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図18に示す例では、ステップS501において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS502では、データベース部17が、ステップS501において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS503では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS504では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS505では、温度分布算出部13Aが、ステップS504において撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
次いで、ステップS506では、流体速度算出部15が、ステップS502において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS505において算出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第5実施形態の流量計測システムSの第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
第5実施形態の流量計測システムSの第2例では、流量計測装置1が、図17に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第5実施形態の流量計測システムSの第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
第5実施形態の流量計測システムSの第3例では、流量計測装置1が、図17に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第5実施形態の流量計測システムSの第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
[第6実施形態]
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第6実施形態について説明する。
第6実施形態の流量計測システムSは、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様に構成されている。従って、第6実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第6実施形態について説明する。
第6実施形態の流量計測システムSは、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様に構成されている。従って、第6実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様の効果を奏することができる。
図19は第6実施形態の流量計測システムSの第1例を示す図である。
図19に示す例では、図17に示す例と同様に、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。
図17に示す例では、流量計測装置1が温度分布算出部13Aを備えているが、図19に示す例では、流量計測装置1が、温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化算出部13Bを備えている。
上述したように、図17に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図19に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。詳細には、サーモ画像撮影部12が、外側表面A11のサーモ画像の経時変化を得るために、複数の時刻における外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
図19に示す例では、温度経時変化算出部13Bが、サーモ画像撮影部12によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を算出する。
図19に示す例では、図17に示す例と同様に、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。
図17に示す例では、流量計測装置1が温度分布算出部13Aを備えているが、図19に示す例では、流量計測装置1が、温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化算出部13Bを備えている。
上述したように、図17に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図19に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。詳細には、サーモ画像撮影部12が、外側表面A11のサーモ画像の経時変化を得るために、複数の時刻における外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
図19に示す例では、温度経時変化算出部13Bが、サーモ画像撮影部12によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を算出する。
図19に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部2が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部2は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を複数出力する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化算出部13Bによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図20は第6実施形態の流量計測システムSにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図20に示す例では、ステップS601において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS602では、データベース部17が、ステップS601において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS603では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS604では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS605では、温度経時変化算出部13Bが、ステップS604において撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を算出する。
次いで、ステップS606では、流体速度算出部15が、ステップS602において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS605において算出された温度経時変化とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図20に示す例では、ステップS601において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS602では、データベース部17が、ステップS601において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS603では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS604では、サーモ画像撮影部12が、配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップS605では、温度経時変化算出部13Bが、ステップS604において撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を算出する。
次いで、ステップS606では、流体速度算出部15が、ステップS602において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS605において算出された温度経時変化とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第6実施形態の流量計測システムSの第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
第6実施形態の流量計測システムSの第2例では、流量計測装置1が、図19に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第6実施形態の流量計測システムSの第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
第6実施形態の流量計測システムSの第3例では、流量計測装置1が、図19に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第6実施形態の流量計測システムSの第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
[第7実施形態]
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第7実施形態について説明する。
第7実施形態の流量計測システムSは、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様に構成されている。従って、第7実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第7実施形態について説明する。
第7実施形態の流量計測システムSは、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様に構成されている。従って、第7実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様の効果を奏することができる。
図21は第7実施形態の流量計測システムSの第1例を示す図である。
図21に示す例では、図17に示す例と同様に、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。
図17に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図21に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度分布検出部16Aを備えている。温度分布検出部16Aは、配管Aの管軸方向に配列された複数の熱電対16A1〜16A4を備えている。
上述したように、図17に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影し、温度分布算出部13Aが、サーモ画像撮影部12によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
一方、図21に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、温度分布検出部16Aが配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
図21に示す例では、図17に示す例と同様に、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。
図17に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図21に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度分布検出部16Aを備えている。温度分布検出部16Aは、配管Aの管軸方向に配列された複数の熱電対16A1〜16A4を備えている。
上述したように、図17に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影し、温度分布算出部13Aが、サーモ画像撮影部12によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を算出する。
一方、図21に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が配管Aの壁部A1の外側表面A11に照射されている期間中に、温度分布検出部16Aが配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
図21に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部2が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部2は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係を複数出力する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度分布検出部16Aによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度分布検出部16Aによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部13Aによって算出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図22は第7実施形態の流量計測システムSにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図22に示す例では、ステップS701において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS702では、データベース部17が、ステップS701において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS703では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS704では、温度分布検出部16Aが、ステップS703においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
次いで、ステップS706では、流体速度算出部15が、ステップS702において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS704において検出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図22に示す例では、ステップS701において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS702では、データベース部17が、ステップS701において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS703では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS704では、温度分布検出部16Aが、ステップS703においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度分布を検出する。
次いで、ステップS706では、流体速度算出部15が、ステップS702において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS704において検出された温度分布とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第7実施形態の流量計測システムSの第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
第7実施形態の流量計測システムSの第2例では、流量計測装置1が、図21に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第7実施形態の流量計測システムSの第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
第7実施形態の流量計測システムSの第3例では、流量計測装置1が、図21に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第7実施形態の流量計測システムSの第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
[第8実施形態]
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第8実施形態について説明する。
第8実施形態の流量計測システムSは、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様に構成されている。従って、第8実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第8実施形態について説明する。
第8実施形態の流量計測システムSは、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様に構成されている。従って、第8実施形態の流量計測システムSによれば、後述する点を除き、上述した5実施形態の流量計測システムSと同様の効果を奏することができる。
図23は第8実施形態の流量計測システムSの第1例を示す図である。
図23に示す例では、図17に示す例と同様に、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。
図17に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図23に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化検出部16Bを備えている。温度経時変化検出部16Bは、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度を検出する例えば1つの熱電対16B1を備えている。熱電対16B1は、レーザー光照射点A11Bの近傍に配置される。
上述したように、図17に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図23に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、温度経時変化検出部16Bは、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
図23に示す例では、図17に示す例と同様に、流量計測システムSが、流量計測装置1と、伝熱数値解析・CFD解析部2とを備えている。
図17に示す例では、流量計測装置1がサーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aを備えているが、図23に示す例では、流量計測装置1が、サーモ画像撮影部12および温度分布算出部13Aの代わりに、温度経時変化検出部16Bを備えている。温度経時変化検出部16Bは、配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度を検出する例えば1つの熱電対16B1を備えている。熱電対16B1は、レーザー光照射点A11Bの近傍に配置される。
上述したように、図17に示す例では、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部12が配管Aの壁部A1の外側表面A11のサーモ画像を撮影する。
一方、図23に示す例では、レーザー光照射部11によるレーザー光の照射が終了した後に、温度経時変化検出部16Bは、レーザー光照射部11によってレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
図23に示す例では、伝熱数値解析・CFD解析部2が、例えば配管Aの外径、配管Aの壁部A1の厚さ、配管Aの材料などのような配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・CFD解析部2は、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係を複数出力する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
データベース部17は、伝熱数値解析・CFD解析部2によって予め出力された配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との関係(複数の関係)を記憶する。
流体速度算出部15は、温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化と、データベース部17に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部15は、データベース部17に記憶されている複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係と温度経時変化検出部16Bによって検出された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化とに基づいて配管A内の流速を算出する。
図24は第8実施形態の流量計測システムSにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図24に示す例では、ステップS801において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS802では、データベース部17が、ステップS801において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS803では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS804では、温度経時変化検出部16Bが、ステップS803においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
次いで、ステップS806では、流体速度算出部15が、ステップS802において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS804において検出された温度経時変化とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
図24に示す例では、ステップS801において、伝熱数値解析・CFD解析部2が、配管Aに関する情報に基づいて、配管A内を流れる流体の速度と配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップS802では、データベース部17が、ステップS801において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップS803では、レーザー光照射部11が、配管Aの壁部A1の外側表面A11上の1点であるレーザー光照射点A11Bにレーザー光を照射する。
次いで、ステップS804では、温度経時変化検出部16Bが、ステップS803においてレーザー光が照射された配管Aの壁部A1の外側表面A11の温度経時変化を検出する。
次いで、ステップS806では、流体速度算出部15が、ステップS802において記憶された複数の関係の中から配管A内の流速の算出に適した1つの関係を選択し、その関係とステップS804において検出された温度経時変化とに基づいて、配管A内を流れる流体の速度を算出する。
第8実施形態の流量計測システムSの第1例では、レーザー光照射部11が照射したレーザー光によって配管A内の流体が加熱されるため、配管Aの壁部Aの外側表面A11にヒータを設置する必要なく、配管A内を流れる流体の速度を得ることができる。
第8実施形態の流量計測システムSの第2例では、流量計測装置1が、図23に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第8実施形態の流量計測システムSの第2例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図5に示す断熱材Bと同様に構成された断熱材Bによって、覆われている。
第8実施形態の流量計測システムSの第3例では、流量計測装置1が、図23に示す流量計測装置1と同様に構成されている。また、第8実施形態の流量計測システムSの第3例では、配管Aの壁部A1の外側表面A11の大部分が、図6に示す遮風部材Cと同様に構成された遮風部材Cによって、覆われている。
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。
S…流量計測システム、1…流量計測装置、11…レーザー光照射部、12…サーモ画像撮影部、13A…温度分布算出部、13B…温度経時変化算出部、14…伝熱数値解析・CFD解析部、15…流体速度算出部、16A…温度分布検出部、16A1〜16A4…熱電対、16B…温度経時変化検出部、16B1…熱電対、17…データベース部、2…伝熱数値解析・CFD解析部、A…配管、A1…壁部、A11…外側表面、A11A…撮影領域、A11B…レーザー光照射点、B…断熱材、B1…透過部、C…遮風部材、C1…透過部
Claims (22)
- 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、
前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。 - 前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出する、
請求項1に記載の流量計測装置。 - 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、
前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。 - 前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出する、
請求項3に記載の流量計測装置。 - 前記配管の前記壁部の前記外側表面は、断熱材によって覆われており、
前記断熱材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備える、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の流量計測装置。 - 前記配管の前記壁部の前記外側表面は、遮風部材によって覆われており、
前記遮風部材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備える、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の流量計測装置。 - 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、
前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。 - 前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備える、
請求項7に記載の流量計測装置。 - 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部と、
前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。 - 前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備える、
請求項9に記載の流量計測装置。 - 配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、
前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。 - 前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出する、
請求項11に記載の流量計測システム。 - 配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、
前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。 - 前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出する、
請求項13に記載の流量計測システム。 - 配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、
前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。 - 前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備える、
請求項15に記載の流量計測システム。 - 配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、
前記伝熱数値解析・CFD解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。 - 前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備える、
請求項17に記載の流量計測システム。 - 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、
前記温度分布算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。 - 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、
前記温度経時変化算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。 - 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、
前記温度分布検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。 - 流体が流れる配管の壁部の外側表面上の1点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・CFD解析ステップと、
前記温度経時変化検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・CFD解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。
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