JP2022159920A - 管路内状態推定装置、及び、管路内状態推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脈動環境下において、簡易な構成や方法で、管路内の状態を推定する。【解決手段】管路内状態推定装置１０Ａは、対象の管体１２の上流部に設けられ管路内と連通された上流圧検出部２０と、基準圧検出部１６と、上流圧検出部２０よりも下流側の下流部に設けられた下流圧検出部３０と、上流圧検出部２０及び基準圧検出部１６に接続され、上流圧検出部２０の壁面圧力と基準圧検出部の壁面圧力との差圧を上流側差圧ΔＰｕとして測定する上流側差圧測定部２２と、下流圧検出部３０及び基準圧検出部１６に接続され、下流圧検出部３０の壁面圧力と基準圧検出部１６の壁面圧力との差圧を下流側差圧ΔＰｄとして測定する下流側差圧測定部３２と、上流側差圧と前記下流側差圧に基づいて、管体１２内を流れる流体の状態を推定する状態推定部４０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、流体を流通させる管路内で発生する脈動の状態を推定する管路内状態推定装置および管路内状態推定方法に関する。

工場や空調システム等においては、管路を流通する流体の流量を計測する必要となる場合がある。また、エンジンやコンプレッサにおいて、配管内の瞬時流量の計測が必要となる場合がある。一般的な流量計では、脈動環境下において、流量計自体が抵抗要素となってしまい、管路内流れに影響を及ぼすため、正確な管路内状態の推定が困難である。

また、抵抗要素とならない管路の壁面圧力の計測値と数値モデルを用いた管路内の状態推定が検討されているが、一例として、非特許文献１において、実現が難しいとされている。

Nigel Johnston, Min Pan, Sylwester Kudzma, Pengfei Wang, "Use of Pipeline Wave Propagation Model for Measuring Unsteady Flow Rate", J. Fluids Eng. Mar 2014, 136(3): 031203 (8 pages), Paper No: FE-13-1052 https://doi.org/10.1115/1.4026106

本発明は、上記事実を考慮し、脈動環境下において、簡易な構成や方法で、管路内の状態を推定する管路内状態推定装置、および、管路内状態推定方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る管路内状態推定装置は、対象の管体に設けられ前記管体内の管路と連通された上流圧検出部と、前記管体に設けられ前記管路と連通された基準圧検出部と、前記管体の前記上流圧検出部よりも下流側に設けられ前記管路と連通された下流圧検出部と、前記上流圧検出部及び前記基準圧検出部に接続され、前記上流圧検出部の壁面圧力と前記基準圧検出部の壁面圧力との差圧を上流側差圧として測定する上流側差圧測定部と、前記下流圧検出部及び前記基準圧検出部に接続され、前記下流圧検出部の壁面圧力と前記基準圧検出部の壁面圧力との差圧を下流側差圧として測定する下流側差圧測定部と、前記上流側差圧と前記下流側差圧に基づいて、前記管体内を流れる流体の状態を推定する状態推定部と、を備えている。

請求項１に係る管路内状態推定装置は、上流側差圧測定部で測定された上流側差圧と、下流側差圧測定部で測定された下流側差圧に基づいて、管体内を流れる流体の状態を推定する。上流側差圧測定部は、対象の管体に設けられた上流圧検出部と、基準圧検出部とに接続され、上流圧検出部の壁面圧力と基準圧検出の壁面圧力の差圧である上流側差圧を測定する。下流側差圧測定部は、基準圧検出部の壁面圧力と、管体の上流圧検出部よりも下流側に設けられた下流圧検出部とに接続され、下流圧検出部の壁面圧力と基準圧検出部の壁面圧力との差圧を下流側差圧として測定する。

このようにして、上流側差圧と下流側差圧とを測定することにより、基準圧検出部から上流側差圧測定部に至る圧力波の伝搬の影響と、基準圧検出部から下流圧差圧測定部に至る圧力波の伝搬の影響とが打ち消し合うように、圧力波の伝搬路を設定することができる。これにより、簡易に、上流圧検出部と下流圧検出部との間の差圧の測定精度を向上させることができる。これにより、上流圧検出部と下流圧検出部との間の差圧に基づいて、数値モデルを用いて、状態推定部において、流体の流量等の管体内を流れる流体の状態を推定することができる。

請求項２に係る管路内状態推定装置は、前記基準圧検出部から前記上流側差圧測定部の上流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する上流導管路の伝搬特性と、前記基準圧検出部から前記下流側差圧測定部の下流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する下流導管路の伝搬特性とが、同一になるように前記上流導管路及び前記下流導管路の長さ及び管径が設定されている。

請求項２に係る管路内状態推定装置によれば、基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する上流導管路の伝搬特性と下流導管路の伝搬特性が同じであるので、これらを打ち消し合わせて、上流側差圧と下流側差圧とに基づいて、上流圧検出部と下流圧検出部との間の差圧を求めることができる。したがって、伝搬の影響が低減された差圧に基づき、数値モデルを用いて、状態推定部において、流体の流量等の管体内を流れる流体の状態を推定することができる。

請求項３に係る管路内状態推定装置は、前記上流導管路と前記下流導管路は、長さ及び管径が同一である。

請求項３に係る管路内状態推定装置によれば、上流導管路と下流導管路の長さ及び管径を同じにすることにより、簡易に、基準圧検出部から上流側差圧測定部において生じる圧力波の伝搬の影響と、基準圧検出部から下流側差圧測定部とにおいて生じる伝搬の影響を同じにすることができる。これにより、伝搬の影響が打ち消し合わされた差圧に基づいて、数値モデルを用いて、状態推定部において、流体の流量等の管体内を流れる流体の状態を推定することができる。

請求項４に係る管路内状態推定装置は、前記基準圧検出部は、前記上流圧検出部よりも下流側且つ前記下流圧検出部よりも上流側に設けられている。

請求項４に係る管路内状態推定装置によれば、上流圧検出部と基準圧検出部の距離と、下流圧検出部と基準圧検出部の距離の差を小さくして、上流導管路と下流導管路の配管を容易にすることができる。

請求項５に係る管路内状態推定装置は、前記上流圧検出部から前記下流圧検出部までの距離は、１０ｃｍ以上である。

請求項５に係る管路内状態推定装置によれば、上流圧検出部と下流圧検出部の間の差圧を大きくして管体内を流れる流体の状態推定の精度を向上させることができる。

請求項６に係る管路内状態推定方法は、対象の管体の上流部に設けられて管路内と連通された上流圧検出部における壁面圧力と、前記管体に設けられて前記管路内と連通された基準圧検出部における壁面圧力との間の差圧を上流側差圧として測定し、前記基準圧検出部における壁面圧力と、前記管体の前記上流圧検出部よりも下流側の下流部に設けられて前記管路内と連通された下流圧検出部における壁面圧力との間の差圧を下流側差圧として測定し、前記上流側差圧と前記下流側差圧に基づいて、前記管体内を流れる流体の状態を推定する。

請求項６に係る管路内状態推定方法は、上流側差圧と、下流側差圧に基づいて、管体内を流れる流体の状態を推定する。上流側差圧は、対象の管体の上流部に設けられた上流圧検出部の壁面圧力と、基準圧検出部の壁面圧力の差圧である。下流側差圧は、基準圧検出部の壁面圧力と、管体の上流圧検出部よりも下流側の下流部に設けられた下流圧検出部の壁面圧力との差圧である。

このようにして、上流側差圧と下流側差圧とを測定することにより、基準圧検出部から上流側差圧を測定する部分に至る圧力波の伝搬の影響と、基準圧検出部から下流圧差圧を測定する部分部に至る圧力波の伝搬の影響とが打ち消し合うように、圧力波の伝搬路を設定することができる。これにより、簡易に、上流圧検出部と下流圧検出部との間の差圧の測定精度を向上させることができる。これにより、上流圧検出部と下流圧検出部との間の差圧に基づいて、数値モデルを用いて、流体の流量等の管体内を流れる流体の状態を推定することができる。

請求項７に係る管路内状態推定方法は、前記基準圧検出部から前記上流側差圧測定部の上流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する上流導管路の伝搬特性と、前記基準圧検出部から前記下流側差圧測定部の下流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する下流導管路の伝搬特性とが、同一になるように前記上流導管路及び前記下流導管路の長さ及び管径が設定されている。

請求項７に係る管路内状態推定方法によれば、基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する上流導管路の伝搬特性と下流導管路の伝搬特性が同じであるので、これらを打ち消し合わせて、上流側差圧と下流側差圧とに基づいて、上流圧検出部と下流圧検出部との間の差圧を求めることができる。したがって、伝搬の影響が低減された差圧に基づき、数値モデルを用いて、状態推定部において、流体の流量等の管体内を流れる流体の状態を推定することができる。

請求項８に係る管路内状態推定方法は、前記上流管路と前記下流管路の長さ及び管径が同一である。

請求項８に係る管路内状態推定方法によれば、上流導管路と下流導管路の長さ及び管径を同じにすることにより、簡易に、基準圧検出部から上流側差圧測定部において生じる圧力波の伝搬の影響と、基準圧検出部から下流側差圧測定部とにおいて生じる伝搬の影響を同じにすることができる。これにより、伝搬の影響が打ち消し合わされた差圧に基づいて、数値モデルを用いて、状態推定部において、流体の流量等の管体内を流れる流体の状態を推定することができる。

請求項９に係る管路内状態推定方法は、前記基準圧検出部は、前記上流圧検出部よりも下流側且つ前記下流圧検出部よりも上流側に設けられている。

請求項９に係る管路内状態推定装置によれば、上流圧検出部と基準圧検出部の距離と、下流圧検出部と基準圧検出部の距離の差を小さくして、上流導管路と下流導管路の配管を容易にすることができる。

請求項１０に係る管路内状態推定方法は、前記上流圧検出部から前記下流圧検出部までの距離は、１０ｃｍ以上である。

請求項１０に係る管路内状態推定方法によれば、上流圧検出部と下流圧検出部の間の差圧を大きくして管体内を流れる流体の状態推定の精度を向上させることができる。

本発明に係る管路内状態推定装置、および、管路内状態推定方法によれば、脈動環境下において、簡易な構成や方法で、管路内の状態を推定することができる。

第１実施形態の管路内状態推定装置の概略図である。 第１実施形態の管路内状態推定装置の制御部のブロック図である。 流量推定処理のフローチャートである。 第２実施形態の管路内状態推定装置の概略図である。 比較例に係る管路内状態推定装置の概略図である。 （Ａ）は本実施形態の管路内状態推定装置で測定した圧力差の経時グラフであり、（Ｂ）は比較例の管路内状態推定装置で測定した圧力差の経時グラフである。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について詳細に説明する。

本実施形態の管路内状態推定装置１０Ａは、管体１２内の管路１２Ａを流れる流体の状態を測定する装置であり、本実施形態では、一例として脈動する流体の流量を測定する。流体としては、空気、可燃性ガス、排気ガスなどが挙げられる。本実施形態では、図１の管体１２の左側から右側に向けて流体が流れる。

図１に示されるように、管路内状態推定装置１０Ａは、上流圧検出部２０、基準圧検出部１６、下流圧検出部３０、上流側差圧計２２、下流側差圧計３２、及び、状態推定部４０を備えている。上流圧検出部２０は、上流圧検出部２０の設置部分における管路１２Ａを流れる流体の壁面圧力Ｐ１を検出する部分であり、管路１２Ａに連通されている。

基準圧検出部１６は、上流圧検出部２０よりも管体１２の下流側に配置されている。基準圧検出部１６は、上流圧検出部２０よりも下流側（基準圧検出部１６が設置された部分）における壁面圧力Ｐ２を検出する部分であり、管路１２Ａに連通されている。

下流圧検出部３０は、基準圧検出部１６よりも、管体１２の下流側に配置されている。下流圧検出部３０は、基準圧検出部１６よりも距離Ｌ２だけ下流側（下流圧検出部３０が設置された部分）における壁面圧力を検出する部分であり、管路１２Ａに連通されている。

上流圧検出部２０には、上流側差圧測定部としての上流側差圧計２２の上流接続部２４が接続されている。上流接続部２４で接続された、上流圧検出部２０から上流側差圧計２２の上流受圧部２２Ａまでの長さは、測定対象となる圧力波の波長に対して充分に短くなるように設定される。基準圧検出部１６には、上流導管２８を介して、上流側差圧計２２の上流受圧部２２Ａが接続されている。上流導管２８の上流受圧部２２Ａから基準圧検出部１６までの長さを、「上流導管長さＤ１」と称する。上流側差圧計２２により、上流圧検出部２０と基準圧検出部１６の間の差圧である上流側差圧ΔＰｕが測定される。上流側差圧計２２としては、半導体式差圧センサー（応答の速いものが好ましい）などの差圧計を用いることができる。上流側差圧計２２は、測定した上流側差圧ΔＰｕを状態推定部４０へ出力する。

下流圧検出部３０には、下流側差圧測定部としての下流側差圧計３２の下流接続部３４が接続されている。下流接続部３４で接続された、下流圧検出部３０から下流側差圧計３２の下流受圧部３２Ａまでの長さは、測定対象となる圧力波の波長に対して充分に短くなるように設定される。基準圧検出部１６には、下流導管３８を介して、下流側差圧計３２の下流受圧部３２Ａが接続されている。下流導管３８の下流受圧部３２Ａから基準圧検出部１６までの長さを、「下流導管長さＤ２」と称する。下流側差圧計３２により、下流圧検出部３０と基準圧検出部１６の間の差圧である下流側差圧ΔＰｄが測定される。下流側差圧計３２としては、半導体式差圧センサー（応答の速いものが好ましい）などの差圧計を用いることができる。下流側差圧計３２は、測定した下流側差圧ΔＰｄを状態推定部４０へ出力する。

上流導管長さＤ１と下流導管長さＤ２の長さは、実質的に同一長さとされている。本実施形態における実質的に同一とは、推定に求められる正確さ、検出対象の周波数、導管の温度などに応じて変わるが、ここでは両者の長さの差が±１％以内とする。

状態推定部４０は、図２に示されるように、ＣＰＵ４２、ＲＡＭ４４、ＲＯＭ４３、ストレージ４６、Ｉ／Ｏ４８、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス５０を備える。ストレージ４６には、上流側差圧ΔＰｕ及び下流側差圧ΔＰｄに基づいて、管路１２Ａを流れる流体の流量を推定するために必要な各種のデータ等が格納されている。

Ｉ／Ｏ４８には、上流側差圧計２２及び下流側差圧計３２が接続されている。上流側差圧計２２から上流側差圧ΔＰｕが入力され、下流側差圧計３２から下流側差圧ΔＰｄが入力される。

ここで、管路１２Ａ内において脈動する流体の流量測定ついて説明する。一般的な流量計は、流量計自体が抵抗要素となるため、管路１２Ａ内の流れに影響が出てしまい、脈動する流体の流量測定には不向きである。そこで、管路１２Ａ内の流れに影響を与えない壁面圧力の計測値と数値モデルを用いて、管路１２Ａ内において脈動する流体の流量測定を行うことが考えられる。この方法では、流れによって生じる２点間の圧力差を正確に計測することが重要であるが、以下の理由（１）及び（２）により一般の圧力計や差圧計をそのまま使用するだけでは、正確な測定は難しい。

（１）管路１２Ａの壁面圧力は、（ライン圧）＋（流れによる変動圧）の和となるが、一般に「ライン圧」と比較して「流れによる変動圧」はかなり小さい。したがって、「流れによる変動圧」が計測ノイズ等と同程度の大きさになってしまい、計測ノイズ等と区別できなくなる。

（２）圧力差を測定する２点間の距離を長くすることで圧力差を大きくし、差圧計を用いて計測する方法では、流れの動特性が低下する。すなわち、流体の圧力波の周波数が上がると、壁面圧力を検出する部分から差圧計の受圧部までの距離が長くなり、圧力波の伝搬の影響で振幅、位相ともにずれてしまい、正確な圧力差の測定が難しい。

そこで、本実施形態では、圧力差を測定する２点間の距離を長くすることで圧力差を大きくすると共に、圧力波の伝搬の影響、振幅、位相のずれによる影響を抑制する。

管路１２Ａにおける上流圧検出部２０と下流圧検出部３０の距離は、流れによって生じる圧力差ΔＰが差圧計の計測不確かさや分解能よりも十分大きくなる長さであることが好ましく、管路内径、平均流速、密度、粘性係数、脈動流の場合は周波数にも依存するが、１０ｃｍ以上であることが好ましく、１ｍ以上であることがさらに好ましい。

基準圧検出部１６における壁面圧力Ｐ２に対し、上流受圧部２２Ａの圧力は上流導管２８を伝搬する影響により変化する。流れに起因する差圧成分の振幅をα２、位相をβ２、ライン圧をＰlineとすると、Ｐ２は（α２cosβ２＋Ｐline）なる。上流受圧部２２Ａの圧力は振幅比をα、位相差をβとして、（α２αcos（β２＋β）＋Ｐline）となる。また、上流導管２８と下流導管３８は同じ長さであるため、伝搬の影響は同じになり、基準圧検出部１６における壁面圧力Ｐ２に対し、下流受圧部３２Ａの圧力は、振幅比をα、位相差をβとして、（α２αcos（β２＋β）＋Ｐline）となる。

一方、上流圧検出部２０から上流側差圧計２２の上流受圧部２２Ａまでの長さは、測定対象となる圧力波の波長に対して充分に短くなるように設定されているので、上流圧検出部２０の壁面圧力Ｐ１は、そのまま上流受圧部２２Ａの圧力となる。また、下流圧検出部３０から下流側差圧計３２の下流受圧部３２Ａまでの長さは、測定対象となる圧力波の波長に対して充分に短くなるように設定されているので、下流圧検出部３０の壁面圧力Ｐ３は、そのまま下流受圧部３２Ａの圧力となる。

以上より、上流側差圧計２２で測定される上流側差圧ΔＰｕ、下流側差圧計３２で測定される下流側差圧ΔＰｄは、以下のようになる。

ΔＰｕ＝ Ｐ１－（α２αcos（β２＋β）＋Ｐline）
＝ Ｐ１－α２αcos（β２＋β）－Ｐline
ΔＰｄ＝（α２αcos（β２＋β）＋Ｐline）－Ｐ３
＝ α２αcos（β２＋β）＋Ｐline－Ｐ３

上流側差圧ΔＰｕと下流側差圧ΔＰｄを足し合わせると、上流圧検出部２０と下流圧検出部３０の圧力差ΔＰが求められる。

ΔＰ＝｛Ｐ１－α２αcos（β２＋β）－Ｐline｝＋｛α２αcos（β２＋β）＋Ｐline－Ｐ３｝
＝ Ｐ１－Ｐ３

このようにして、上流圧検出部２０と下流圧検出部３０の圧力差ΔＰを求めることにより、圧力波の伝搬の影響、振幅、位相のずれが、打ち消し合わされる。したがって、圧力差ΔＰを正確に測定することができる。

次に、本実施形態の管路内状態推定装置１０Ａの作用について説明する。不図示の入力部から流量測定指示が入力されると、状態推定部４０では、図３に示す流量推定処理が実行される。

ステップＳ１０で、上流側差圧計２２から上流側差圧ΔＰｕを取得し、ステップＳ１２で、下流側差圧計３２から下流側差圧ΔＰｄを取得する。ステップＳ１４で、上流側差圧ΔＰｕと下流側差圧ΔＰｄを足し合わせて上流圧検出部２０と下流圧検出部３０の圧力差ΔＰを求める。そして、ステップＳ１６で、数値モデルを用いた計算を実行して流量を求め、当該流量をステップＳ１８で出力する。

本実施形態の管路内状態推定装置１０Ａによれば、基準圧検出部１６から上流側差圧計２２の上流受圧部２２Ａにおいて生じる圧力波の伝搬の影響と、基準圧検出部１６から下流側差圧計３２の下流受圧部３２Ａにおいて生じる圧力波の伝搬の影響が略同じになる。したがって、上流側差圧ΔＰｕと下流側差圧ΔＰｄとを足し合わせることにより、これら伝搬の影響を打ち消し合わせて、上流圧検出部２０と下流圧検出部３０との間の差圧を正確に測定することができる。これにより、数値モデルを用いて、状態推定部４０において、流体の流量等の管体内を流れる流体の状態の推定精度を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して図示し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の管路内状態推定装置１０Ｂは、図４に示される様に、第１実施形態の管路内状態推定装置１０Ａと比較して、基準圧検出部１６が上流圧検出部２０と下流圧検出部３０の中間部よりも上流側に設けられており、上流導管２８と下流導管３８の長さが異なっている。本実施形態の上流導管２８を「上流導管２８Ａ」と称し、上流導管長さＤ１に対応する長さを「上流導管長さＤ１Ａ」とする。また、本実施形態の下流導管３８を「下流導管３８Ａ」と称し、下流導管長さＤ２に対応する長さを「下流導管長さＤ２Ａ」とする。上流導管長さＤ１Ａと下流導管長さＤ２Ａは、±１％を超えて異なる長さであるが、測定対象となる流体圧力波の上流導管２８Ａにおける伝搬特性と下流導管３８Ａにおける伝搬特性が同一となるように設定されている。ここで、「伝搬特性が同一」とは、基準圧検出部１６における壁面圧力Ｐ２に対する上流受圧部２２Ａにおける圧力の振幅比及び位相差が、基準圧検出部１６における壁面圧力Ｐ２に対する下流受圧部３２Ａにおける圧力の振幅比及び位相差同じになることをいう。なお、ここでの同一は、実質的な同一であり、±１％以下の誤差範囲を含む。伝搬特性を同一にする方法としては、伝搬する圧力波の周波数に応じて、実験やシミュレーション等により得られた上流導管長さＤ１Ａと下流導管長さＤ２Ａを設定したり、上流導管２８と下流導管３８の管径を設定したりすることで行うことができる。

本実施形態においても、上流導管２８Ａと下流導管３８Ａにおける圧力波の伝搬の影響、振幅、位相のずれが、打ち消し合わされる。したがって、上流圧検出部２０と下流圧検出部３０の圧力差ΔＰを正確に測定することができる。

なお、第１、第２実施形態では、基準検出部１６を上流圧検出部２０よりも下流側且つ下流圧検出部３０よりも上流側に設けたが、基準検出部１６は、上流圧検出部２０よりも上流側に設けてもよいし、下流圧検出部３０よりも下流側に設けてもよい。第１、第２実施形態のように、基準検出部１６を上流圧検出部２０と下流圧検出部３０の間に設けることにより、上流導管２８、下流導管３８の配管を行いやすくすることができる。

［実施例］
第１実施形態の管路内状態推定装置１０Ａと、図５に示す比較例の管路内状態推定装置Ｋで、管路内状態推定装置１０Ａにおける上流圧検出部２０と下流圧検出部３０との間の圧力差を測定した。管路内状態推定装置Ｋは、１個の差圧計Ｓの受圧部に、第１実施形態の上流圧検出部２０から導管Ｋ１（２ｍ長さ）により圧力波を伝搬させると共に、下流圧検出部３０から導管Ｋ２（２ｍ長さ）により圧力波を伝搬させて圧力差を測定する。
各々の管路内状態推定装置には、管体に直付けの圧力計ＰＸを設置し、圧力計ＰＸで得られた圧力差をΔＰ０とする。管路内状態推定装置１０Ａで得られた圧力差をΔＰＡ、管路内状態推定装置Ｋで得られた圧力差をΔＰＫとする。
図６（Ａ）（Ｂ）には、５０Ｈｚの脈動で流体を管体に流通させて、経時的に管路１２Ａ内の上流圧検出部２０と下流圧検出部３０との間の圧力差を測定した結果が示されている。図６（Ａ）は、管路内状態推定装置１０Ａで得られた結果であり、管路内状態推定装置１０Ａで得られた圧力差をΔＰＡは、圧力差ΔＰ０とほぼ一致する。一方、図６（Ｂ）は、管路内状態推定装置Ｋで得られた結果であり、管路内状態推定装置Ｋで得られた圧力差をΔＰＫは、圧力差ΔＰ０と振幅、位相ともにずれている。管路内状態推定装置１０Ａでは、正確に上流圧検出部２０と下流圧検出部３０との間の圧力差を測定できていることが確認できた。

１０Ａ、１０Ｂ 管路内状態推定装置
１２ 管体
１２Ａ 管路
１６ 基準圧検出部
２０ 上流圧検出部
２２ 上流側差圧計（上流側差圧測定部）
２２Ａ 上流受圧部
２４ 上流接続部
２８、２８Ａ 上流導管
３０ 下流圧検出部
３２ 下流側差圧計（下流側差圧測定部）
３２Ａ 下流受圧部
３４ 下流接続部
３８、３８Ａ 下流導管
４０ 状態推定部
ΔＰ 圧力差
ΔＰｄ 下流側差圧
ΔＰｕ 上流側差圧
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 壁面圧力
Ｄ１ 上流導管長さ（上流導管路の長さ）
Ｄ２ 下流導管長さ（下流導管路の長さ）
Ｌ 距離

Claims (10)

1. 対象の管体に設けられ前記管体内の管路と連通された上流圧検出部と、
   前記管体に設けられ前記管路と連通された基準圧検出部と、
   前記管体の前記上流圧検出部よりも下流側に設けられ前記管路と連通された下流圧検出部と、
   前記上流圧検出部及び前記基準圧検出部に接続され、前記上流圧検出部の壁面圧力と前記基準圧検出部の壁面圧力との差圧を上流側差圧として測定する上流側差圧測定部と、
   前記下流圧検出部及び前記基準圧検出部に接続され、前記下流圧検出部の壁面圧力と前記基準圧検出部の壁面圧力との差圧を下流側差圧として測定する下流側差圧測定部と、
   前記上流側差圧と前記下流側差圧に基づいて、前記管体内を流れる流体の状態を推定する状態推定部と、
   を備えた、管路内状態推定装置。
2. 前記基準圧検出部から前記上流側差圧測定部の上流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する上流導管路の伝搬特性と、前記基準圧検出部から前記下流側差圧測定部の下流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する下流導管路の伝搬特性とが、同一になるように前記上流導管路及び前記下流導管路の長さ及び管径が設定されている、請求項１に記載の管路内状態推定装置。
3. 前記上流導管路と前記下流導管路は、長さ及び管径が同一である、請求項２に記載の、管路内状態推定装置。
4. 前記基準圧検出部は、前記上流圧検出部よりも下流側且つ前記下流圧検出部よりも上流側に設けられている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の管路内状態推定装置。
5. 前記上流圧検出部から前記下流圧検出部までの距離は、１０ｃｍ以上である、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の、管路内状態推定装置。
6. 対象の管体に設けられて管体内の管路と連通された上流圧検出部における壁面圧力と、前記管体に設けられて前記管路と連通された基準圧検出部における壁面圧力との間の差圧を上流側差圧測定部において上流側差圧として測定し、
   前記基準圧検出部における壁面圧力と、前記管体の前記上流圧検出部よりも下流側に設けられて前記管路と連通された下流圧検出部における壁面圧力との間の差圧を下流側差圧測定部において下流側差圧として測定し、
   前記上流側差圧と前記下流側差圧に基づいて、前記管体内を流れる流体の状態を推定する、
   管路内状態推定方法。
7. 前記基準圧検出部から前記上流側差圧測定部の上流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する上流導管路の伝搬特性と、前記基準圧検出部から前記下流側差圧測定部の下流受圧部まで前記基準圧検出部の壁面圧力を伝搬する下流導管路の伝搬特性とが、同一になるように前記上流導管路及び前記下流導管路の長さ及び管径が設定されている、
   請求項６に記載の、管路内状態推定方法。
8. 前記上流導管路と前記下流導管路は、長さ及び管径が同一である、
   請求項７に記載の、管路内状態推定方法。
9. 前記基準圧検出部は、前記上流圧検出部よりも下流側且つ前記下流圧検出部よりも上流側に設けられている、請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の管路内状態推定方法。
10. 前記上流圧検出部から前記下流圧検出部までの距離は、１０ｃｍ以上である、
    請求項６～請求項９のいずれか１項に記載の、管路内状態推定方法。

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