JP3657354B2

JP3657354B2 - 動圧測定装置

Info

Publication number: JP3657354B2
Application number: JP14772596A
Authority: JP
Inventors: 敏治白井; 雅国田村; 秀明浜田
Original assignee: ニッケイ株式会社
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2016-06-10
Also published as: JPH09329477A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空調設備に使用されるダクト内の動圧を測定するための動圧測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダクト内に動圧を測定する動圧測定装置を配置し、この動圧測定装置により得られる動圧からダクト内を流れる気流の風速、風量を測定することが行われている。
【０００３】
前記動圧測定装置としては、例えば図６及び図７に示すようなものが知られている。
【０００４】
図６に示すものは、板状部材１に貫通孔２，３を軸線方向に設け、各貫通孔２，３に連通するように所定間隔で測定用孔４．５を所定間隔で形成し、前記測定用孔５の後方に断面三角状の補正板６を設けたセンサを多数ダクト内に配置したものである。なお、前記測定用孔４は全圧測定用のものであり、測定用孔５は静圧測定用のものである。前記測定用孔４，５から測定された全圧及び静圧から動圧を求めるようになっている。なお、前記補正板６は、測定用孔５の付近を流れる気流を滞留させて測定用孔５による静圧測定値の精度を高めるようになっている。
【０００５】
図７に示すものは、管状の整流管２０の側面に静圧測定穴２１が形成され、この静圧測定穴２１には静圧導管２５が接続されて、前記整流管２０の後端には全圧導管２３が配置され、この全圧導管２３の先端に全圧測定穴２２が形成され、前記全圧導管２３は全圧集合管２４に連通されており、前記静圧導管２５は静圧集合管２６に連通されたものをダクト内に多数配置し、前記静圧集合管２６又は全圧集合管２４により平均動圧を求める装置である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図６に示す動圧測定装置では、補正板により気流を滞留させて静圧測定値の測定精度を高めるようにしているので、この動圧測定装置付近の風速の変動が少ない場合には、動圧の測定値は比較的正確であるが、断面積の急激な変化や運転条件に伴って風速が大きく変動すると、前記補正板による静圧の補正が不十分になって、動圧測定値の精度が低下するといった問題点がある。
【０００７】
すなわち、補正板による補正は、気流中に所定の形状の突起物を形成することにより、気流を滞留させることによって行うものであるので、風速に応じた形状（例えば、三角形状の傾斜角や三角形状の高さ等）にする必要があり、予め所定の風速に対応して設定された補正板では、所定の風速からの偏差が大きくなると、気流の滞留の度合が変化し、補正板による静圧の補正が不十分になる。
【０００８】
一方、図７に示す動圧測定装置では、整流管２０による圧力損失によりその値だけ全圧の検出が低くなり、また管状の整流管２０によるダクト内の断面積変化により縮流された静圧を測定するので、静圧はさらに検出値が低くなる。また多数配置して集合平均を検出するようにしているので、ダクト周壁で静圧、全圧共に配置することができないので、これらの検出が不可能で正しい平均法ではなく、風速が速く動圧が高く検出される問題がある。
【０００９】
図６及び図７の動圧測定装置では、風量を測定するためにはその流路における平均風速を求める必要があり、流路に多数の動圧測定装置を配置する必要があり、この結果風速に変化が生じ、流路内の縮流等の影響により、風速が速くなり、風量の正確な測定を行うことができない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、動圧を正確に測定でき、もって風速、風量を正確に測定することができる動圧測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の動圧測定装置は、
ダクトに設置され該ダクト内の動圧を測定する動圧測定装置であって、
前記ダクトの周壁に沿って配置され、前記ダクト内に開口する複数の静圧測定用貫通孔が前記ダクトに沿って所定間隔で形成された静圧測定管と、
前記ダクト内をダクト内の気流の平均風速となる位置付近を横切るように配置され、前記平均風速となる複数の位置付近に全圧測定用貫通孔が気流方向に対向して形成された全圧測定管とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の一形態の動圧測定装置について説明する。
【００１３】
本動圧測定装置は、図１及び図２に示すように、角筒状のダクト１０の周壁に沿って静圧測定管１１が配置されている。この静圧測定管１１は、前記ダクト１０の３辺に沿って連続して配置されており、その一端は封止され他端が圧力測定手段（例えばマノメータ等）に接続されている。また、静圧測定管１１には、前記ダクト内に開口する複数の静圧測定用貫通孔１２が静圧測定管１１に沿って所定間隔で形成されている。
【００１４】
また、前記ダクト１０内を横切るように３本の全圧測定管１３，１４，１５が配置されている。これらの全圧測定管１３，１４，１５は、前記ダクト１０内の気流の平均風速となる複数の位置付近を通るように配置されており、前記全圧測定管１３〜１５の前記平均風速となる位置付近に複数の全圧測定用貫通孔１６，１７，１８が気流方向に対向して形成されている。これらの全圧測定管１３，１４，１５は一端が封止されており、他端は一本の集合管１９に集合されており、この集合端は、圧力測定手段（例えばマノメータ等）に接続されている。
【００１５】
次に本実施の形態の動圧測定装置の原理及び作用について説明する。
【００１６】
図３に、ダクト１０内の気流の風力分布を示す。このように、ダクト１０内の気流が層流であると仮定すると、図に示すように、ダクト中心は最大風速Ｕmaxとなり、ダクト１０の中心からの距離が離れるにしたがって漸次風速が減少し、ダクト１０の側壁で０となるような放物線分布を示す。
【００１７】
ここで、ダクト１０内の気流の平均風速をｖ、ダクトの側壁から中心までの距離をｒとすると、平均風速ｖとなる位置は、側壁からの距離ｙがｙ＝ｒ−（（１−ｖ／Ｕ_max）ｒ²）^1/2で表されるｙとなる。したがって、ダクトの形状が決まれば、平均風速となる位置は風速によらず決定されることになる。
【００１８】
本実施の形態のように、全圧測定管１３，１４，１５に設けた全圧測定用貫通孔１６，１７，１８を前記距離ｙとなる位置に配置しておけば、ダクト１０の全面に非常に多くの点にわたって全圧測定装置を配置しなくても、平均風速を精度良く測定することができる。また、全圧測定管１３，１４，１５をダクト１０の開口部に疎らに配置することができ、圧力損失等を全く発生させず、実際の全圧を変化させず測定することができる。
【００１９】
図４に示すような実験装置を用いて、図１及び図２に示す本実施の形態の動圧測定装置と、図７に示す動圧測定装置との比較実験を行った。実験は、全装置抵抗を同一にし、本実施の形態の動圧測定装置と図７の動圧測定装置とを直列に設置し、６Ｄを前後に取り変えて交換し、一次側のデータの収録を行った。実験結果を表１に示す。なお、表中ＰＴは全圧を示す。ＰｓＷはダクトの横方向の静圧、ＰｓＨはダクトの縦方向の静圧、Ｐｓはその集合平均の静圧を示す。ＰｖＷはダクトの横方向の静圧と全圧から求めた動圧、ＰｖＨはダクトの縦方向の静圧と全圧から求めた動圧、Ｐｖはその集合平均の動圧を示す
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１に示すように、比較例の動圧測定装置による全圧及び静圧とも、本実施の形態の動圧測定装置による全圧及び静圧よりも小さくなっている。しかし、これらの測定値から求めた動圧は、両者であまり変わらない。
【００２２】
比較例の動圧測定装置のものは、多数のセンサをダクト内に設置するものであるので、センサの占める断面積が大きくなりダクトの有効断面積が小さくなり、センサの周辺を通過する風速は、ダクト内を流通する風速よりも速くなる。この結果、検出静圧が低くなったものと考えられる。すなわち、比較例のものでは、見かけ上の全圧及び静圧を測定するもので、測定の結果得られた全圧及び静圧は実際の値とは異なっている。比較例のものでは、前記実験条件のもとでは、見かけ上の全圧及び静圧を検出しているのである。比較例の動圧測定装置では、断面積の変化率等が変わると測定された動圧も変わるもので、諸条件によっては測定精度が低下するといった問題がある。なお、図６のものでは、圧力損失及び縮流された低い静圧を検出するために、補正板の形状を設定しているのである。
【００２３】
これに対して、本実施の形態の動圧測定装置によれば、この測定装置をダクトに設置しても、検出点でのダクトの有効断面積を殆ど減少させることがない。したがって、本動圧測定装置を設けることによりダクト内の風速に変化が生ずることがなく、測定された全圧及び静圧は、実際の値に近いものとなる。すなわち、風速等の諸条件が変化しても、測定精度が低下することがない。
【００２４】
これらの関係について図７によるものをグラフを図８に示す。図８に示すように、全圧ＰＴ及び静圧Ｐｓには圧力損失が生ずる。本実施の形態の動圧測定装置は圧力損失の生ずる前の地点Ａで全圧及び静圧を測定している。これに対して、前記比較例の動圧測定装置は、圧力損失の生じている地点Ｂで全圧及び静圧を測定している。比較例のものでは、縮流が生ずると図８に示すように静圧が圧力損失した静圧よりもさらに小さな値となる。この測定結果に基づいて動圧を測定すると実際の動圧Ｐｖよりも大きな値となってしまう。
【００２５】
次に、本実施の形態の動圧測定装置の測定結果に対する偏流の影響を実験により測定した。その結果を図５に示す。
【００２６】
図５は、エルボダクトに直管を接続し、この直管の端末に本実施の形態の動圧測定装置、直径Ｄの６倍の直管、実施の形態の動圧測定装置、直径の６倍の直管をこの順に直列に接続し、エルボダクトからの直管の長さを変化させることによりエルボダクト側の動圧測定手段により風速を測定して得られたものである。図５中の風速偏差は、エルボダクトから十分な距離を離れた位置における風速に対する、前記測定値の偏差を求めたものである。
【００２７】
図５によれば、エルボダクトの直近の０Ｄでは、風速偏差は−１０．２％であるが、その他の距離１Ｄ〜１０Ｄでは、読み取り誤差を含めて−３％以内であり、５Ｄを除くと、−２％以内である。前記比較例の動圧測定装置では、エルボダクトから３Ｄ〜６Ｄの距離を置く必要があるが、本実施の形態の動圧測定装置によれば、１Ｄ以上あれば良いので、非常に有利である。
【００２８】
この理由は、本実施の形態の動圧測定装置では、ダクト１０の周壁に沿って配置された静圧測定１１管に設けられた静圧測定用貫通孔１２により静圧を測定するので、エルボダクトによって偏流が生じても、周壁面における平均的な静圧を測定できるからであり、静圧測定管を１本に集合してあるので、たとえ偏流が生じてもダクト内の平均的な静圧を測定することができるからである。
【００２９】
次に、本実施の形態の動圧測定装置の抵抗係数を動圧に対して求めると、表２に示すようになる。
【００３０】
【表２】

【００３１】
表２によれば、本実施の形態の抵抗係数は、各動圧における平均値は０．５０７となり、前記比較例の動圧測定装置の抵抗係数は０．８であることから、３６％程度圧力損失が小さいことがわかる。また、吹出し風量への補正は、圧力補正を行う必要があり、標準大気１０３３３ｍｍＡｑ、γを空気の比重量（１．２ｋｇ／ｍ³）とすると、γ’＝（△ＰＴ＋１０３３３）γ／１０３３３となり、
圧力損失△ＰＴが小さければ、大気圧状態（室内圧力程度）での風量に近づく。
【００３２】
すなわち、抵抗係数が大きいと標準状態より全圧が高くなり、大気圧よりも圧縮されていることになるが、抵抗係数が小さければ大気圧に近い状態となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の動圧測定装置によれば、前記ダクトの周壁に沿って配置され、前記ダクト内に開口する複数の静圧測定用貫通孔が前記ダクトに沿って所定間隔で形成された静圧測定管と、前記ダクト内をダクト内の気流の平均風速となる位置付近を横切るように配置され、前記平均風速となる複数の位置付近に全圧測定用貫通孔が気流方向に対向して形成された全圧測定管とを備えるので、動圧を正確に測定でき、もって風速、風量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の動圧測定装置を示す正面図である。
【図２】図１の動圧測定装置を示す側面図である。
【図３】図１の動圧測定装置の原理を示す図である。
【図４】図１の動圧測定装置の性能を実験するための実験装置を示す図である。
【図５】図１の動圧測定装置に対する実験結果を示すグラフである。
【図６】従来の動圧測定装置を示す断面図である。
【図７】従来の動圧測定装置を示す断面図である。
【図８】図１の動圧測定装置の特性を明らかにするための図である。
【符号の説明】
１０ダクト
１１静圧測定管
１２静圧測定用貫通孔
１３，１４，１５全圧測定管
１６，１７，１８全圧測定用貫通孔
１９集合管

Claims

ダクトに設置され該ダクト内の動圧を測定する動圧測定装置であって、
前記ダクトの周壁に沿って配置され、前記ダクト内に開口する複数の静圧測定用貫通孔が前記ダクトに沿って所定間隔で形成された静圧測定管と、
前記ダクト内をダクト内の気流の平均風速となる位置付近を横切るように配置され、前記平均風速となる複数の位置付近に全圧測定用貫通孔が気流方向に対向して形成された全圧測定管とを備えることを特徴とする動圧測定装置。