JP3021300B2 - 氷の体積率測定装置 - Google Patents
氷の体積率測定装置Info
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- JP3021300B2 JP3021300B2 JP6302265A JP30226594A JP3021300B2 JP 3021300 B2 JP3021300 B2 JP 3021300B2 JP 6302265 A JP6302265 A JP 6302265A JP 30226594 A JP30226594 A JP 30226594A JP 3021300 B2 JP3021300 B2 JP 3021300B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、氷の体積率（氷と水の
比率）の測定を必要とする高密度冷熱輸送システム製品
等に利用される氷の体積率の測定装置に関する。
比率）の測定を必要とする高密度冷熱輸送システム製品
等に利用される氷の体積率の測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の氷の体積率を測定する装置は、質
量流量を求め換算により氷の体積率を求める装置であ
り、コリオリ力を応用したコリオリ式質量流量計を用い
ていた。図８はコリオリ式質量流量計の基本原理を示す
図である。Ｕ字型のセンサチューブを固有振動数で振動
させ、そこへ流体が流れるとコリオリ力が作用してセン
サチューブにねじれ振動を発生する。このねじれ角は流
体の質量に比例するので電磁ピックアップで検出するこ
とにより質量流量を求めることが出来る。この質量流量
を換算することによりＵ字管内の氷の体積率を求めてい
た。
量流量を求め換算により氷の体積率を求める装置であ
り、コリオリ力を応用したコリオリ式質量流量計を用い
ていた。図８はコリオリ式質量流量計の基本原理を示す
図である。Ｕ字型のセンサチューブを固有振動数で振動
させ、そこへ流体が流れるとコリオリ力が作用してセン
サチューブにねじれ振動を発生する。このねじれ角は流
体の質量に比例するので電磁ピックアップで検出するこ
とにより質量流量を求めることが出来る。この質量流量
を換算することによりＵ字管内の氷の体積率を求めてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の質
量流量計では固有振度数で加振させる必要があり、大口
径の配管においては大容量の加振機が不可欠である等の
問題があった。又、最終目的である氷体積率を求める為
には質量流量値を換算して求める手間が必要であるとい
う問題があった。
量流量計では固有振度数で加振させる必要があり、大口
径の配管においては大容量の加振機が不可欠である等の
問題があった。又、最終目的である氷体積率を求める為
には質量流量値を換算して求める手間が必要であるとい
う問題があった。
【０００４】また、従来測定装置では、水と氷の混合流
体が配管内で輸送循環されている為、水自身が経時変化
することにより測定装置で用いる静電容量値を支配する
水の比誘電率が変化し、図７にしめす様に混合流体の静
電容量値と氷の体積率の関係を示す特性曲線が水質によ
って変化するという問題があった。
体が配管内で輸送循環されている為、水自身が経時変化
することにより測定装置で用いる静電容量値を支配する
水の比誘電率が変化し、図７にしめす様に混合流体の静
電容量値と氷の体積率の関係を示す特性曲線が水質によ
って変化するという問題があった。
【０００５】静電容量値を支配する水の比誘電率は８８
であることが判明しているが、水の比誘電率値は、輸送
システムでの水の循環においての水質変化や不純物混入
等による水質劣化などの水の経時変化および取水地域の
違いによる水質の違い等により、必ずしも一定でないこ
とがわかった。本発明はこれらの問題を解決することが
できる測定装置を提供することを目的とする。
であることが判明しているが、水の比誘電率値は、輸送
システムでの水の循環においての水質変化や不純物混入
等による水質劣化などの水の経時変化および取水地域の
違いによる水質の違い等により、必ずしも一定でないこ
とがわかった。本発明はこれらの問題を解決することが
できる測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る氷の体積率
測定装置は、水と氷の混合流体（７）の輸送システムに
おいて、 （Ａ）配管（６）の内部に設けた外側電極（１）及び中
心電極（２）と、 （Ｂ）前記外側電極（１）の内側に設けた補助配管（５
０）内の補助外側電極（１５）及び補助中心電極（２
０）と、 （Ｃ）前記配管（６）の外部に設けた静電容量測定器
（３）と、 （Ｄ）前記４電極（１，２及び１５、２０）と静電容量
測定器を接続する信号取出し電線（４）とからなり、 （Ｅ）前記外側電極（１）及び中心電極（２）による静
電容量の測定値から水と氷の混合流体（７）の静電容量
値と氷の体積率との関係を示す特性曲線（１００）を求
めると共に、前記補助外側電極（１５）及び補助中心電
極（２０）による水のみの静電容量の測定値から前記特
性曲線（１００）を補正して特性曲線（１１００）を求
め、この補正後の特性曲線（１１００）に基づき、前記
外側電極（１）及び中心電極（２）による混合流体
（７）の静電容量の測定値から混合流体（７）の氷の体
積率を求めることを特徴とする。
測定装置は、水と氷の混合流体（７）の輸送システムに
おいて、 （Ａ）配管（６）の内部に設けた外側電極（１）及び中
心電極（２）と、 （Ｂ）前記外側電極（１）の内側に設けた補助配管（５
０）内の補助外側電極（１５）及び補助中心電極（２
０）と、 （Ｃ）前記配管（６）の外部に設けた静電容量測定器
（３）と、 （Ｄ）前記４電極（１，２及び１５、２０）と静電容量
測定器を接続する信号取出し電線（４）とからなり、 （Ｅ）前記外側電極（１）及び中心電極（２）による静
電容量の測定値から水と氷の混合流体（７）の静電容量
値と氷の体積率との関係を示す特性曲線（１００）を求
めると共に、前記補助外側電極（１５）及び補助中心電
極（２０）による水のみの静電容量の測定値から前記特
性曲線（１００）を補正して特性曲線（１１００）を求
め、この補正後の特性曲線（１１００）に基づき、前記
外側電極（１）及び中心電極（２）による混合流体
（７）の静電容量の測定値から混合流体（７）の氷の体
積率を求めることを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【作用】本発明の静電容量方式の氷の体積率測定装置に
よると、静電容量値が測定出来る様な２個の金属電極の
内側に水と氷が混ざり合った状態で存在する場合の静電
容量値ＣA と、水のみの状態で存在する場合の静電容量
値ＣB は各々式（１）、（２）の様に表わすことが出来
る。
よると、静電容量値が測定出来る様な２個の金属電極の
内側に水と氷が混ざり合った状態で存在する場合の静電
容量値ＣA と、水のみの状態で存在する場合の静電容量
値ＣB は各々式（１）、（２）の様に表わすことが出来
る。
【０００９】 ＣA ＝Ｋ・εA ・・・（１） ＣB ＝Ｋ・εB ・・・（２） 但し、Ｋは電極形状による定数、εA は水と氷が混ざり
合った状態での比誘電率値、εB は水の比誘電率値であ
る。
合った状態での比誘電率値、εB は水の比誘電率値であ
る。
【００１０】他方氷の比誘電率値は４．２であり、水の
比誘電率値は８８であることが判明している。式
（１）、（２）からわかる様に静電容量値は水のみの場
合が最大値になり、氷の割合が増してくると小さくな
る。
比誘電率値は８８であることが判明している。式
（１）、（２）からわかる様に静電容量値は水のみの場
合が最大値になり、氷の割合が増してくると小さくな
る。
【００１１】従って、この関係を示す特性曲線をあらか
じめ測定試験により求めておき、静電容量値を測定する
ことにより前記特性曲線から氷の体積率を測定すること
ができる。
じめ測定試験により求めておき、静電容量値を測定する
ことにより前記特性曲線から氷の体積率を測定すること
ができる。
【００１２】すなわち、冷熱配管内の氷の体積率（氷と
水の比率）を測定するために水の比誘電率と氷の比誘電
率の違いを利用し、容器または配管内容量の静電容量値
を用いて氷の体積率を求めるために、容器または配管内
部へ電極を２個（例えば外側電極と中心電極）設置し、
その電極から信号取出し電線等を介して静電容量メータ
で静電容量値を測定し、あらかじめ測定した校正データ
（特性曲線）により氷の体積率を求める。一般値として
の氷の比誘電率は４．２であり、水の比誘電率は８８で
あるので、式（１）、（２）からわかる様に、静電容量
値は水のみの場合が最大値になり、氷の割合が増してく
ると小さくなる。
水の比率）を測定するために水の比誘電率と氷の比誘電
率の違いを利用し、容器または配管内容量の静電容量値
を用いて氷の体積率を求めるために、容器または配管内
部へ電極を２個（例えば外側電極と中心電極）設置し、
その電極から信号取出し電線等を介して静電容量メータ
で静電容量値を測定し、あらかじめ測定した校正データ
（特性曲線）により氷の体積率を求める。一般値として
の氷の比誘電率は４．２であり、水の比誘電率は８８で
あるので、式（１）、（２）からわかる様に、静電容量
値は水のみの場合が最大値になり、氷の割合が増してく
ると小さくなる。
【００１３】従って、この関係を示す特性曲線をあらか
じめ測定試験により求めておき、静電容量値ＣA とＣB
を同時に測定することにより、前記特性曲線を水のみの
静電容量値ＣB で補正することにより氷の体積率を測定
することができる。
じめ測定試験により求めておき、静電容量値ＣA とＣB
を同時に測定することにより、前記特性曲線を水のみの
静電容量値ＣB で補正することにより氷の体積率を測定
することができる。
【００１４】その場合、本発明は、冷熱配管内の氷の体
積率（氷と水の比率）を精度よく測定するために、水質
の違いを補正する補助電極を２個（例えば補助外側電極
及び補助中心電極）設置し、あらかじめ測定した静電容
量値と氷の体積率の関係を示す校正データを、前記補助
電極で得られた水のみの静電容量値で補正を行い（校正
データをシフトさせる）、精度よく氷の体積率を求める
ことを特徴とする。
積率（氷と水の比率）を精度よく測定するために、水質
の違いを補正する補助電極を２個（例えば補助外側電極
及び補助中心電極）設置し、あらかじめ測定した静電容
量値と氷の体積率の関係を示す校正データを、前記補助
電極で得られた水のみの静電容量値で補正を行い（校正
データをシフトさせる）、精度よく氷の体積率を求める
ことを特徴とする。
【００１５】
（第１実施例）本発明の第１実施例を図１及び図４によ
り説明する。図１において、１は静電容量値８を測定す
る為の外側電極、２は中心電極であり、３は静電容量測
定器、４は信号取出し電線、５は被検体を入れる為の容
器である。
り説明する。図１において、１は静電容量値８を測定す
る為の外側電極、２は中心電極であり、３は静電容量測
定器、４は信号取出し電線、５は被検体を入れる為の容
器である。
【００１６】先ず、外側電極１と中心電極２の間に水の
みを入れることにより静電容量測定器３により水だけの
静電容量値８を求める。次に氷の比率を増加させてゆ
き、同様にして水と氷の混合液の静電容量値８を測定す
る。
みを入れることにより静電容量測定器３により水だけの
静電容量値８を求める。次に氷の比率を増加させてゆ
き、同様にして水と氷の混合液の静電容量値８を測定す
る。
【００１７】それらの測定値から図４に示すような特性
曲線１０を得ることができる。この様に氷の体積率（氷
と水の比率）と静電容量値の関係を示す特性曲線１０を
用いることにより、水と氷の混合液の静電容量値８の測
定値から、氷の体積率を容易に測定することが出来る。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図２及び図４を用
いて説明する。
曲線１０を得ることができる。この様に氷の体積率（氷
と水の比率）と静電容量値の関係を示す特性曲線１０を
用いることにより、水と氷の混合液の静電容量値８の測
定値から、氷の体積率を容易に測定することが出来る。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図２及び図４を用
いて説明する。
【００１８】図２に示す第２実施例では配管６の内部に
外側電極１と中心電極２を配置し、信号取出し電線４を
介して静電容量測定器３で配管６の内部を通過する水と
氷の割合を測定する。
外側電極１と中心電極２を配置し、信号取出し電線４を
介して静電容量測定器３で配管６の内部を通過する水と
氷の割合を測定する。
【００１９】測定の方法は第１実施例と同様である。水
と氷の比率が変わることにより静電容量値８が変化する
ので、図４に示すような特性曲線１０を得ることがで
き、氷の体積率９を測定することが出来る。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図３及び図５を用
いて説明する。
と氷の比率が変わることにより静電容量値８が変化する
ので、図４に示すような特性曲線１０を得ることがで
き、氷の体積率９を測定することが出来る。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図３及び図５を用
いて説明する。
【００２０】図３において、外側電極１と中心電極２は
水と氷の混合流体７の静電容量値８を測定するための電
極であり、３は静電容量測定器、４は信号取出し電線、
６は輸送配管である。
水と氷の混合流体７の静電容量値８を測定するための電
極であり、３は静電容量測定器、４は信号取出し電線、
６は輸送配管である。
【００２１】また補助外側電極１５及び補助中心電極２
０は、水のみの静電容量値を測定するための電極であ
り、５０は補助配管である。先ず、外側電極１と中心電
極２をもちいて水のみを流すことにより、静電容量測定
器３により、水のみの静電容量値をもとめる。
０は、水のみの静電容量値を測定するための電極であ
り、５０は補助配管である。先ず、外側電極１と中心電
極２をもちいて水のみを流すことにより、静電容量測定
器３により、水のみの静電容量値をもとめる。
【００２２】次ぎに、氷の比率を増加させていき、同様
にして水と氷の混合流体を流していき、静電容量値８を
測定する。それらの測定値から図５に示す特性曲線１０
０を得ることができ、氷の体積率と静電容量値の校正デ
ータが得られる。
にして水と氷の混合流体を流していき、静電容量値８を
測定する。それらの測定値から図５に示す特性曲線１０
０を得ることができ、氷の体積率と静電容量値の校正デ
ータが得られる。
【００２３】次ぎに、未知の氷の体積率を測定する場
合、 （１）補助外側電極１５及び補助中心電極２０で得られ
た水のみの静電容量値を図５の１０１０データで示し、 （２）あらかじめ得られた校正データ１００を参照し
て、特性曲線１００を補正し、特性曲線１１００を得
る。 （３）前記特性曲線１１００と、外側電極１と中心電極
２で得られた静電容量値から氷の体積率を測定する。
合、 （１）補助外側電極１５及び補助中心電極２０で得られ
た水のみの静電容量値を図５の１０１０データで示し、 （２）あらかじめ得られた校正データ１００を参照し
て、特性曲線１００を補正し、特性曲線１１００を得
る。 （３）前記特性曲線１１００と、外側電極１と中心電極
２で得られた静電容量値から氷の体積率を測定する。
【００２４】すなわち、本発明の第３実施例は、外側電
極１と中心電極２で水と氷の混合流体７の氷の体積率を
仮にもとめ、次ぎに補助外側電極１５及び補助中心電極
２０で水のみの静電容量値を求め、仮にもとめた氷の体
積率と、前記水のみの静電容量値の両者の値から氷の体
積率の真値を求めることを特徴とする。
極１と中心電極２で水と氷の混合流体７の氷の体積率を
仮にもとめ、次ぎに補助外側電極１５及び補助中心電極
２０で水のみの静電容量値を求め、仮にもとめた氷の体
積率と、前記水のみの静電容量値の両者の値から氷の体
積率の真値を求めることを特徴とする。
【００２５】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明によれば、今まで測定が非常に困難であっ
た配管内の氷の体積率が比較的容易に測定することが出
来る。すなわち、水の比誘電率と氷の比誘電率の違いを
利用し、容器または配管内容量の静電容量値を用いて氷
の体積率を求めるために、容器または配管内部へ電極を
２個（例えば外側電極と中心電極）設置し、その電極か
ら信号取出し電線等を介して静電容量メータで静電容量
値を測定し、あらかじめ測定した校正データ（特性曲
線）により氷の体積率を求めることが出来る。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明によれば、今まで測定が非常に困難であっ
た配管内の氷の体積率が比較的容易に測定することが出
来る。すなわち、水の比誘電率と氷の比誘電率の違いを
利用し、容器または配管内容量の静電容量値を用いて氷
の体積率を求めるために、容器または配管内部へ電極を
２個（例えば外側電極と中心電極）設置し、その電極か
ら信号取出し電線等を介して静電容量メータで静電容量
値を測定し、あらかじめ測定した校正データ（特性曲
線）により氷の体積率を求めることが出来る。
【００２６】（２）そのため高密度熱輸送製品等の熱効
率のアップを図ることができ、製品の運転比率を大幅に
改善することができる。 （３）又本発明によれば、今まで水質により誤差が発生
していた氷の体積率測定の、測定値の精度を高くするこ
とができる。すなわち、水質の違いを補正する補助電極
を２個（例えば補助外側電極及び補助中心電極）設置
し、あらかじめ測定した静電容量値と氷の体積率の関係
を示す校正データを、前記補助電極で得られた水のみの
静電容量値で補正を行い（校正データをシフトさせ
る）、精度よく氷の体積率を求めることができる。 （４）そのため高密度熱輸送製品等の精度アップと信頼
性の向上により、製品のイメージを大幅にアップするこ
とができる。
率のアップを図ることができ、製品の運転比率を大幅に
改善することができる。 （３）又本発明によれば、今まで水質により誤差が発生
していた氷の体積率測定の、測定値の精度を高くするこ
とができる。すなわち、水質の違いを補正する補助電極
を２個（例えば補助外側電極及び補助中心電極）設置
し、あらかじめ測定した静電容量値と氷の体積率の関係
を示す校正データを、前記補助電極で得られた水のみの
静電容量値で補正を行い（校正データをシフトさせ
る）、精度よく氷の体積率を求めることができる。 （４）そのため高密度熱輸送製品等の精度アップと信頼
性の向上により、製品のイメージを大幅にアップするこ
とができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す図。
【図２】本発明の第２実施例を示す図。
【図３】本発明の第３実施例を示す図。
【図４】本発明の第１及び第２実施例の特性曲線（試験
データ）の１例を示す図。
データ）の１例を示す図。
【図５】本発明の第３実施例の特性曲線（試験データ）
の１例を示す図。
の１例を示す図。
【図６】水質Ａに対する氷の体積率の特性曲線（試験デ
ータ）の１例を示す図。
ータ）の１例を示す図。
【図７】各種水質での氷の体積率の測定デ−タを示す
図。
図。
【図８】従来の測定装置の原理を示す図。
１…外側電極、 ２…中心電極、 ３…静電容量測定器、 ４…信号取出し電線、 ５…容器、 ６…配管、 ７…水と氷の混合流体、 ８…静電容量値、 ９…氷の体積率（氷と水の比率）、 １０…水と氷の混合流体の静電容量値と氷の体積率の関
係を示す特性曲線、 １５…補助外側電極、 ２０…補助中心電極、 ５０…補助配管、 １００…水質Ａに於ける特性曲線、 ２００…水質Ｂに於ける特性曲線、 ３００…水質Ｃに於ける特性曲線、 １０１０…補助電極で求めた水のみの静電容量値、 １１００…補正後の特性曲線
係を示す特性曲線、 １５…補助外側電極、 ２０…補助中心電極、 ５０…補助配管、 １００…水質Ａに於ける特性曲線、 ２００…水質Ｂに於ける特性曲線、 ３００…水質Ｃに於ける特性曲線、 １０１０…補助電極で求めた水のみの静電容量値、 １１００…補正後の特性曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐山 聡 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 角谷 修二 大阪府大阪市北区中之島二丁目２番２号 三菱重工業株式会社大阪支社内 (56)参考文献 特開 昭63−129274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−73481（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43946（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−165248（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−101815（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/22
Claims (1)
- 【請求項１】 水と氷の混合流体（７）の輸送システム
において、 （Ａ）配管（６）の内部に設けた外側電極（１）及び中
心電極（２）と、 （Ｂ）前記外側電極（１）の内側に設けた補助配管（５
０）内の補助外側電極（１５）及び補助中心電極（２
０）と、 （Ｃ）前記配管（６）の外部に設けた静電容量測定器
（３）と、 （Ｄ）前記４電極（１，２及び１５、２０）と静電容量
測定器を接続する信号取出し電線（４）とからなり、 （Ｅ）前記外側電極（１）及び中心電極（２）による静
電容量の測定値から水と氷の混合流体（７）の静電容量
値と氷の体積率との関係を示す特性曲線（１００）を求
めると共に、前記補助外側電極（１５）及び補助中心電
極（２０）による水のみの静電容量の測定値から前記特
性曲線（１００）を補正して特性曲線（１１００）を求
め、この補正後の特性曲線（１１００）に基づき、前記
外側電極（１）及び中心電極（２）による混合流体
（７）の静電容量の測定値から混合流体（７）の氷の体
積率を求めることを特徴とする氷の体積率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6302265A JP3021300B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-12-06 | 氷の体積率測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-77140 | 1994-04-15 | ||
| JP7714094 | 1994-04-15 | ||
| JP6302265A JP3021300B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-12-06 | 氷の体積率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333187A JPH07333187A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3021300B2 true JP3021300B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=26418233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6302265A Expired - Fee Related JP3021300B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-12-06 | 氷の体積率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021300B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4690542B2 (ja) * | 2000-12-22 | 2011-06-01 | 三菱重工業株式会社 | 固液二相流配管 |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP6302265A patent/JP3021300B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07333187A (ja) | 1995-12-22 |
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