JP5513208B2 - Piping surface multipoint temperature sensor and flow measurement pipe - Google Patents

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Description

本発明は、配管断面方向の表面温度計測において、取り付けが容易で、かつ、各種口径に対応できる配管表面多点温度センサ、及び当該配管表面多点温度センサを表面に取り付けた流量計測用管に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pipe surface multipoint temperature sensor that can be easily mounted in various surface diameters in the surface temperature measurement in the pipe cross-sectional direction, and a pipe for flow rate measurement in which the pipe surface multipoint temperature sensor is attached to the surface. Is.

配管内を流れる流体の流量を簡易、かつ安価に計測する手法として、出願人が先に提案した「流量計測方法」がある(特許文献1)。この計測方法は、配管表面に一定の距離を取って2つの温度センサを設置し、各々の温度センサによって得られる温度波形の時間差から配管内の流量を算出するものである。この計測手法で用いられる温度センサには配管表面温度センサが用いられ、以下に示す条件を満たす必要がある。
・時定数が小さく、温度変化に対する応答性が優れている(微少な温度変化でも捕えられる)。
・周囲温度の影響を受けにくい。
・計測条件(配管材質、配管口径など)にかかわらず着脱が容易である。
・検出感度にバラツキが少ない。
As a technique for easily and inexpensively measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe, there is a “flow rate measuring method” that the applicant previously proposed (Patent Document 1). In this measurement method, two temperature sensors are installed at a certain distance on the pipe surface, and the flow rate in the pipe is calculated from the time difference between the temperature waveforms obtained by the respective temperature sensors. A pipe surface temperature sensor is used as a temperature sensor used in this measurement method, and it is necessary to satisfy the following conditions.
・ Small time constant and excellent response to temperature change (captures even minute temperature changes).
・ Insensitive to ambient temperature.
・ Easy attachment and detachment regardless of measurement conditions (pipe material, pipe diameter, etc.).
・ There is little variation in detection sensitivity.

以上の条件を満たす表面温度センサとして、いわゆるフィルム型温度センサがある。この温度センサは、センサ素子が薄板状であるため熱容量が非常に小さく、また、ある程度の柔軟性も持っている。そのため、温度変化に対する応答性が非常に優れ、かつ表面が曲面状である配管にも確実に密着させることが可能になっている。これにより、配管表面に取り付けた際の各温度センサの温度変化に対する検出感度のバラツキを抑えられ、2つの温度センサの応答速度をほぼ同一にできる。さらに、センサ部周囲に保温を施すことが容易で、保温を施すことで周囲温度の影響を軽減でき、精度の高い計測が可能である。   As a surface temperature sensor that satisfies the above conditions, there is a so-called film type temperature sensor. This temperature sensor has a very small heat capacity because the sensor element is a thin plate, and has a certain degree of flexibility. Therefore, the responsiveness to a temperature change is extremely excellent, and it is possible to reliably adhere to a pipe having a curved surface. Thereby, variation in the detection sensitivity with respect to the temperature change of each temperature sensor when attached to the pipe surface can be suppressed, and the response speeds of the two temperature sensors can be made substantially the same. Further, it is easy to keep the temperature around the sensor unit, and the effect of the ambient temperature can be reduced by carrying out the temperature keeping, and highly accurate measurement is possible.

ところで、配管内を流れる流体には「偏流」や「旋回流」などが生じる。これは、エルボ、バルブといった配管継手やポンプなどの機器によって流体が乱され発生する現象である。この現象が発生すると、例えばエルボから同じ距離だけ離れた位置に温度センサを取り付けたとしても、配管断面に対して計測方向(上下左右)が異なることにより、温度変化の生じるタイミングにズレが発生する。   By the way, the “fluid flow”, “swirl flow” and the like are generated in the fluid flowing in the pipe. This is a phenomenon that occurs when fluid is disturbed by piping joints such as elbows and valves, and devices such as pumps. When this phenomenon occurs, for example, even if a temperature sensor is attached at the same distance from the elbow, the measurement direction (up / down / left / right) differs with respect to the pipe cross-section, resulting in a deviation in the timing of temperature change. .

発明者らが、実際に口径100Aの冷却水配管(配管材質は白ガス管)に対して、エルボから同一距離の地点にて、配管の上方向と下方向で各々配管表面温度の計測したところ、図10に示した結果が得られた。これらの温度波形によれば、配管の上方向に設置した温度センサの方が、下方向に設置した温度センサよりも、早く反応していることが確認できる。これは配管表面温度の計測は、配管内の流体から配管に熱が伝わり、配管から温度センサに熱が伝わる関係上、配管内の流体から配管に熱が伝わる際、配管内の流体の流れの状況が影響しているものと考えられる。すなわち、たとえばある部位では流れの主流が上下や左右に蛇行している一方で、それ以外の部位では流れの副流が渦を形成しているときなどに、その影響によって、配管の上下や左右方向で反応時間に差が生ずるものである。   The inventors have actually measured the pipe surface temperature in the upward and downward direction of the pipe at the same distance from the elbow for a cooling water pipe having a diameter of 100A (pipe material is white gas pipe). The result shown in FIG. 10 was obtained. According to these temperature waveforms, it can be confirmed that the temperature sensor installed in the upward direction of the pipe is reacting faster than the temperature sensor installed in the downward direction. This is because the pipe surface temperature is measured because the heat is transferred from the fluid in the pipe to the pipe, and the heat is transferred from the pipe to the temperature sensor.When the heat is transferred from the fluid in the pipe to the pipe, the flow of the fluid in the pipe is measured. The situation is thought to be affecting. That is, for example, when the main flow of the flow meanders up and down and left and right in some parts, while the side flow of the flow forms vortices in other parts, the influence of the influence causes the pipe up and down and left and right. There is a difference in reaction time depending on the direction.

このように、配管断面に対して計測方向が異なることで温度変化の生じるタイミングにズレが発生すると、配管表面から2点間の温度変化の時間差を計測し流量を算出する既述の「流量計測方法」において最も重要となる、2点間の温度変化の時間差が正確に計測できないことになる。   As described above, if the measurement direction is different from the pipe cross section and the temperature change occurs, the time difference between the two points from the pipe surface will be measured and the flow rate will be calculated. The time difference of temperature change between two points, which is the most important in the “method”, cannot be measured accurately.

このような問題に対し、配管上に設置される2点の温度センサ間の距離を長く取ることで、計測方向によって生じる温度変化(温度波形)の時間的なズレの影響を少なくする方法が考えられる。これは、2点の温度センサ間の距離を長く取ると、その距離に比例して得られる時間差も長くなることを利用した方法であり、以下にその内容について記載する。   To solve this problem, a method can be considered in which the influence of the temporal shift of the temperature change (temperature waveform) caused by the measurement direction is reduced by increasing the distance between the two temperature sensors installed on the pipe. It is done. This is a method utilizing the fact that if the distance between two temperature sensors is increased, the time difference obtained in proportion to the distance is also increased, and the contents thereof will be described below.

たとえば配管内流速1m/s、センサ間距離10mの計測条件であった場合、2点の温度センサ間に発生する理論時間差は10秒となる。ここで、上流側に設置される温度センサと下流側に設置される温度センサとでは、配管断面方向に対する設置方向により時間的なズレが生じる。このズレは、図10に示したズレが最大であると仮定した場合、同図から読み取ると4秒(±2秒)になり、上流側に設置される温度センサと下流側に設置される温度センサの両方に等しく発生する。   For example, when the measurement conditions are a pipe flow velocity of 1 m / s and a sensor distance of 10 m, the theoretical time difference generated between the two temperature sensors is 10 seconds. Here, in the temperature sensor installed on the upstream side and the temperature sensor installed on the downstream side, a time shift occurs depending on the installation direction with respect to the pipe cross-sectional direction. Assuming that the deviation shown in FIG. 10 is the maximum, this deviation is 4 seconds (± 2 seconds) when read from the figure, and the temperature sensor installed on the upstream side and the temperature installed on the downstream side It occurs equally on both sensors.

したがって、2点間に発生する可能性のある時間差のズレは、倍の8秒(±4秒)となる。その結果、上記の条件で計測される可能性のある時間差は6秒〜14秒となり、このときの計測精度は60%〜140%となる。それに対し、配管内流速1m/sで、センサ間距離を20mとしたときの理論時間差は20秒となる。ここで、2点間に発生する可能性のある時間差のズレは8秒(±4秒)であるため、計測される可能性のある時間差は16秒〜24秒となり、計測精度は80%〜120%となる。以上より、センサ間の設置距離を長くとることで、温度センサを設置する方向により発生する時間的なズレの影響を少なくできる。   Therefore, the time difference that may occur between the two points is doubled by 8 seconds (± 4 seconds). As a result, the time difference that may be measured under the above conditions is 6 seconds to 14 seconds, and the measurement accuracy at this time is 60% to 140%. On the other hand, the theoretical time difference when the in-pipe flow velocity is 1 m / s and the distance between the sensors is 20 m is 20 seconds. Here, the time difference that may occur between the two points is 8 seconds (± 4 seconds), so the time difference that may be measured is 16 to 24 seconds, and the measurement accuracy is 80% to 120%. As described above, by taking a long installation distance between the sensors, it is possible to reduce the influence of the temporal deviation that occurs depending on the direction in which the temperature sensor is installed.

ここで、上記の例は配管内流速を1m/sで固定した条件で試算した結果であるが、実際の計測では当然のことながら配管内の流速(流量)も変化する。この時間差と流速の関係は反比例となり、流速が速いほど時間的なズレの影響が大きく、流速が遅いほど時間的なズレの影響が小さくなる。以上のことから、単純に2点の温度センサ間の距離を長くとるだけでは、流速の影響により、安定した精度での計測ができないことになる。   Here, the above example is a result of a trial calculation under the condition that the flow velocity in the pipe is fixed at 1 m / s, but naturally the flow velocity (flow rate) in the pipe also changes in actual measurement. The relationship between the time difference and the flow velocity is inversely proportional, and the influence of temporal deviation becomes larger as the flow velocity becomes faster, and the influence of temporal deviation becomes smaller as the flow velocity becomes slower. From the above, simply taking a long distance between the two temperature sensors makes it impossible to measure with stable accuracy due to the influence of the flow velocity.

また、配管断面方向に対し温度センサの設置方向を統一して対応する方法も考えられる(例えば上流側に設置した温度センサを配管上方向に取り付けた場合、下流側に設置する温度センサも配管上方向に取り付けるなど)。しかしながら、図10に示した変化の具合(変化する順序、時間など)は、配管内を流れる流体の流れの状況、つまりは温度センサを設置した箇所の上流側の配管の組み方や配管内面の状況(サビ瘤等)などにより変化する。したがって、計測場所を移動させるなど、計測条件が変わるたびに得られる結果も変化し、必ずしも上流側に設置する温度センサと下流側に設置する温度センサとで同様に反応するとは限らない。従って、温度センサの設置方向を統一しても安定した精度での計測にはつながらない。   In addition, there is a method of coping with the direction of installation of the temperature sensor with respect to the pipe cross-section direction (for example, when a temperature sensor installed on the upstream side is installed in the upper direction of the pipe, the temperature sensor installed on the downstream side is also installed on the pipe. Etc.). However, the degree of change (change order, time, etc.) shown in FIG. 10 is based on the state of the flow of fluid flowing in the pipe, that is, the way of assembling the pipe on the upstream side of the location where the temperature sensor is installed and the situation of the pipe inner surface. Changes due to (such as rust). Accordingly, the result obtained every time the measurement conditions change, such as moving the measurement location, changes, and the temperature sensor installed on the upstream side and the temperature sensor installed on the downstream side do not always react in the same manner. Therefore, unifying the installation direction of the temperature sensor does not lead to measurement with stable accuracy.

以上述べたことから、先に提案されている「流量計測方法」の温度計測に、フィルム型温度センサを用いると、フィルム型温度センサは配管断面に対して「点」計測となるため、計測条件や温度センサの取り付け箇所ごとに異なる結果(波形)となり、信頼性の高い計測ができない。   From the above, if a film-type temperature sensor is used to measure the temperature of the previously proposed “flow rate measurement method”, the film-type temperature sensor becomes a “point” measurement with respect to the pipe cross section. The result (waveform) varies depending on the location where the temperature sensor is installed, and reliable measurement is not possible.

そこで上記の問題を解決し、計測条件の変化に関わらず安定した精度で計測を行う手法として、配管断面方向の平均温度、すなわち、ある地点における配管断面方向の温度を連続的に、周面に沿って一周計測した際の、平均温度を計測する方法が考えられる。   Therefore, as a method for solving the above problems and performing measurement with stable accuracy regardless of changes in measurement conditions, the average temperature in the pipe cross-section direction, that is, the temperature in the pipe cross-section direction at a certain point, is continuously applied to the peripheral surface. A method for measuring the average temperature when measuring once along the line is conceivable.

またその他、そのように配管断面方向の平均温度を厳密に計測するためには、例えばサーモカメラ等を用いて配管断面に対する全周方向の計測(撮影)を行い、その計測データを処理することで、配管断面方向の平均温度を特定する方法も考えられるが、この方法では計測器が高価となる上、計測後の後処理に時間がかかり現実的ではない。   In addition, in order to precisely measure the average temperature in the pipe cross-section direction as described above, for example, by measuring (photographing) the entire circumference of the pipe cross-section using a thermo camera or the like and processing the measurement data A method of specifying the average temperature in the pipe cross-sectional direction is also conceivable. However, in this method, the measuring instrument becomes expensive and post-processing after measurement takes time, which is not practical.

そのため、配管断面方向の平均温度に近い温度を計測する手法として、配管断面、すなわち配管の軸方向と直角に配管の周面に沿って複数の温度センサを設置し、それぞれの温度センサによって得られた温度データを平均化処理し、その複数の温度センサの平均温度をその地点における配管断面方向の平均温度とする方法が考えられる(特許文献2)。   Therefore, as a method of measuring the temperature close to the average temperature in the pipe cross-section direction, a plurality of temperature sensors are installed along the pipe cross-section, that is, along the circumference of the pipe at right angles to the axial direction of the pipe. A method of averaging the measured temperature data and setting the average temperature of the plurality of temperature sensors as the average temperature in the pipe cross-sectional direction at that point can be considered (Patent Document 2).

特開2005−291766号公報JP-A-2005-291766 特開平7−306097号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-306097

しかしながら前記した従来の方法では、配管表面に対して温度センサを複数設置する必要があり、温度センサの取り付けに手間と時間が掛かる。また、各温度センサから記録計にそれぞれ配線を行う必要があり、特に計測箇所や記録計廻りにおける配線が煩雑になる。さらに、配管断面方向の実際の平均温度になるべく近い温度計測を実施しようとすると、配管断面方向の等分数を多くすることで対応することになるが、それにより、その数に見合った分の温度センサと、設置した数の温度センサを記録できるだけの記録計が必要となる。また、それぞれの温度センサを配管断面に対し設置する際、配置の均等性などに個人差が生じてしまう。こうなると、既述の「流量計測方法」の大きな特徴である配管表面から簡易、安価に流量計測ができる利点が失われることになる。   However, in the conventional method described above, it is necessary to install a plurality of temperature sensors on the pipe surface, and it takes time and effort to attach the temperature sensor. Further, it is necessary to perform wiring from each temperature sensor to the recorder, and in particular, wiring at the measurement location and around the recorder becomes complicated. Furthermore, if you try to measure the temperature as close as possible to the actual average temperature in the pipe cross-section direction, you can respond by increasing the number of equal fractions in the pipe cross-section direction. A recorder capable of recording the sensors and the number of installed temperature sensors is required. Moreover, when installing each temperature sensor with respect to a pipe cross section, an individual difference will arise in the uniformity of arrangement | positioning. If it becomes like this, the advantage which can measure flow volume simply and cheaply from the piping surface which is the big characteristic of the above-mentioned "flow measurement method" will be lost.

これに対し、複数の計測点の平均温度を測定する手法として図11に示すような計測手法がある。この計測手法は、図11に示したように、各熱電対101、102、103の「+脚」の素線101a、102a、103aを、記録計104の「+」端子から取り出した「+脚」素線105に接続し、各熱電対101、102、103の「−脚」の素線101b、102b、103bを、記録計104の「−」端子から取り出した「−脚」素線106に接続する方法である。このように接続することで、各熱電対101、102、103は記録計104に対して並列に配置されることになり、記録計104の端子間には各感熱部(図11中の黒丸部)の起電力(E、E、E)の平均値(Eave)が発生する(図12の等価回路参照)。その結果、記録計104は、これら感熱部の平均温度を計測することになる。 On the other hand, there is a measurement method as shown in FIG. 11 as a method of measuring the average temperature at a plurality of measurement points. In this measurement method, as shown in FIG. 11, the “+ legs” of the “+ legs” of the thermocouples 101, 102, 103 are taken out from the “+” terminals of the recorder 104. The “−leg” strands 101 b, 102 b, and 103 b of the thermocouples 101, 102, and 103 are connected to the “−leg” strand 106 taken out from the “−” terminal of the recorder 104. How to connect. By connecting in this way, each thermocouple 101, 102, 103 is arranged in parallel to the recorder 104, and between the terminals of the recorder 104, each thermosensitive part (the black circle part in FIG. 11). ) Of the electromotive force (E 1 , E 2 , E 3 ) is generated (see the equivalent circuit in FIG. 12). As a result, the recorder 104 measures the average temperature of these heat sensitive parts.

前記した図11、図12の計測手法を用いれば、記録計104廻りの配線は簡素化される。また、記録計104には、感熱部の平均温度が記録されるため、計測後の後処理が不要となる。さらに、記録計104から取り出される素線105、106と、各熱電対101、102、103の素線101a、102a、103a、及び素線101b、102b、103bとの接続点(図中の白丸部)に、配線接続用の端子などを用いることで、計測点数に合わせて熱電対の個数を増減させることも可能となる。   If the measurement method shown in FIGS. 11 and 12 is used, the wiring around the recorder 104 can be simplified. In addition, since the average temperature of the heat sensitive part is recorded in the recorder 104, post-processing after measurement is not necessary. Furthermore, the connection points of the strands 105 and 106 taken out from the recorder 104 and the strands 101a, 102a and 103a and the strands 101b, 102b and 103b of the thermocouples 101, 102 and 103 (white circles in the figure) ), The number of thermocouples can be increased / decreased in accordance with the number of measurement points.

ここで図11の熱電対101、102、103の感熱部(同図中の黒丸部分)は、+脚の素線101a、102a、103a、及び−脚の素線101b、102b、103bが接合されている「点」である。よって、図11の熱電対101、102、103を使用して計測を行う場合、各感熱部を配管表面に確実に密着させることはもちろん、配線からの熱伝導による周囲温度の影響を避けるため、感熱部に至る配線もある程度の長さ、配管表面に密着させる必要がある。配線からの熱伝導による周囲温度の影響は、熱が配線(金属の熱電対線)を伝わって起きる現象のため、感熱部廻りに保温を行っても解消できず、一定長さ以上配管表面に接触させることが重要となる。   Here, the thermocouples 101, 102, 103 of FIG. 11 are joined to the + leg wires 101a, 102a, 103a and the-leg wires 101b, 102b, 103b. It is a “point”. Therefore, when measurement is performed using the thermocouples 101, 102, 103 of FIG. 11, in order to avoid the influence of the ambient temperature due to heat conduction from the wiring, of course, each heat sensitive part is surely adhered to the pipe surface. The wiring leading to the heat sensitive part must also be in close contact with the pipe surface to a certain length. The influence of the ambient temperature due to heat conduction from the wiring is a phenomenon that occurs when heat is transmitted through the wiring (metal thermocouple wire), so it cannot be eliminated even if heat is kept around the heat sensitive part. Contact is important.

そうなると、計測環境に合わせた厳密な仕様が必要となり、取付け時にも個人差が生まれる原因となる。また、計測される感熱部の平均温度を配管断面方向の平均温度に近づけるためには、各感熱部は配管長手方向においてできる限り同一距離に、かつ、配管断面方向(配管の周面方向)に均等に配置することが必要である。しかしながらそうなると、最低でも配管断面の全周方向に手や頭が入り作業できることが前提となり、配管同士が密着している場合には、取付け作業が困難となる。以上のことから、結果として、図11に示す熱電対101、102、103では、取り付け時の手間や取り付けの個人差の解消、計測箇所の配線の簡素化までには至らない。   In such a case, strict specifications according to the measurement environment are required, and this may cause individual differences during installation. In addition, in order to bring the measured average temperature of the heat-sensitive part close to the average temperature in the pipe cross-sectional direction, each heat-sensitive part should be as far as possible in the pipe longitudinal direction and in the pipe cross-sectional direction (pipe circumferential direction). It is necessary to arrange evenly. However, if this is the case, it is premised that a hand or head can enter the work in the entire circumferential direction of the pipe cross section, and if the pipes are in close contact with each other, the installation work becomes difficult. From the above, as a result, the thermocouples 101, 102, and 103 shown in FIG. 11 do not lead to elimination of labor and individual differences in mounting and simplification of wiring at measurement points.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、配管の表面温度を温度センサで計測するにあたり、センサの取り付け時の手間や取り付けの個人差を解消し、また計測箇所廻りの配線を簡素化することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above points, and when measuring the surface temperature of a pipe with a temperature sensor, it eliminates the trouble and individual differences in mounting of the sensor, and wiring around the measurement location. The purpose is to simplify.

前記目的を達成するため、本発明は、配管表面に取り付けて、配管表面の温度を計測する温度センサであって、熱電対素子において+脚となる性質を有する導電材料からなり、一定長を有する陽極部と、−脚となる性質を有する導電材料からなり一定長を有する陰極部とが交互に接合されて、一端が陽極部、他端が陰極部となるように、全体として偶数の極部が直列接合され、前記陽極部および陰極部は、配管表面に密着可能なように露出した薄板状であり、前記陽極部と陰極部の接合部分で感熱部が構成され、前記陽極部と陰極部の連結体は帯状の感熱集合帯を形成し、両端に位置する陽極部と陰極部には、計測機器に接続される配線接続端子と接続される素線が、各々接続されたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention is a temperature sensor that is attached to a pipe surface and measures the temperature of the pipe surface, and is made of a conductive material having a property of becoming a + leg in a thermocouple element, and has a certain length. The anode part and the cathode part having a fixed length made of a conductive material having the property of being a leg are alternately joined so that one end serves as the anode part and the other end serves as the cathode part as a whole. Are connected in series, and the anode part and the cathode part are in the form of a thin plate exposed so as to be in close contact with the pipe surface , and a heat-sensitive part is constituted by the joined part of the anode part and the cathode part, and the anode part and the cathode part The connected body forms a band-shaped heat-sensitive assembly band, and the anode part and the cathode part located at both ends are respectively connected to the wire connected to the wiring connection terminal connected to the measuring device. Yes.

本発明の基本構成を模式的に示せば、図1に示したとおりである。すなわち、これは、同図に示した複数の熱電対、例えば熱電対1a〜1eを用意して、各熱電対1a〜1eの素線の+脚2と−脚3とを交互に、つまり、例えば1つの熱電対1bの+脚2と隣り合う他の熱電対1cの+脚2とを、1つの熱電対1aの−脚3と隣り合う他の熱電対1bの−脚3とを接合したものである。これを模式的に示すと、図2のようになる。   The basic configuration of the present invention is schematically shown in FIG. That is, this prepares a plurality of thermocouples shown in the figure, for example, thermocouples 1a to 1e, and alternately turns the + leg 2 and the-leg 3 of the strands of each thermocouple 1a to 1e, that is, For example, the + leg 2 of one thermocouple 1b and the + leg 2 of another adjacent thermocouple 1c are joined to the-leg 3 of one thermocouple 1a and the-leg 3 of another adjacent thermocouple 1b. Is. This is schematically shown in FIG.

+脚2と−脚3を前記したように交互に接合した場合、図1おいて左側に+脚2、右側に−脚3が配置されることになる、熱電対1a、1c、1eの各感熱部4(黒丸部)には、各々「正」の起電力(E、E、E)が発生する。逆に、左側に−脚3、右側に+脚2が配置される熱電対1b、1dの各感熱部4には「負」の起電力(−E、−E)が発生する。 When the + leg 2 and the-leg 3 are alternately joined as described above, the + leg 2 is arranged on the left side and the-leg 3 is arranged on the right side in FIG. In the thermosensitive portion 4 (black circle portion), “positive” electromotive forces (E 1 , E 3 , E 5 ) are generated. Conversely, “negative” electromotive force (−E 2 , −E 4 ) is generated in each thermosensitive portion 4 of the thermocouples 1 b and 1 d in which the −leg 3 is disposed on the left side and the + leg 2 is disposed on the right side.

図3に、図1、図2に示した、「直列熱電対」の等価回路を示す。図3から分かるように、配線の両端に発生する起電力Eは「正の起電力の合計値」と「負の起電力の合計値」の差である。この起電力Eは、各感熱部4の温度がほぼ同じ温度である場合、感熱部の平均温度に近い温度を得ることができる。   FIG. 3 shows an equivalent circuit of the “series thermocouple” shown in FIGS. As can be seen from FIG. 3, the electromotive force E generated at both ends of the wiring is the difference between the “total value of positive electromotive force” and the “total value of negative electromotive force”. The electromotive force E can obtain a temperature close to the average temperature of the heat sensitive parts when the temperatures of the heat sensitive parts 4 are substantially the same.

本発明は、このような原理に基づいており、図1に即して説明すれば、熱電対素子を構成した場合に+脚となる性質を有する導電材料の陽極部は、隣り合う+脚2、+脚2を合わせたものに相当し、−脚となる性質を有する導電材料からなる陰極部は、隣り合う−脚3、−脚3を合わせたものに相当し、そして陽極部と陰極部の接合部が、感熱部4に相当する。したがって、本発明の温度センサを、計測対象となる管の周面表面に取り付けることで、感熱部が等間隔で環状に管の周面表面に配置され、等間隔の各地点での温度を計測することができる。そして両端に位置する陽極部と陰極部に接続された素線を、計測機器に接続される配線接続端子と接続することで、ほぼ平均温度を計測することが可能である。   The present invention is based on such a principle, and will be described with reference to FIG. 1. When a thermocouple element is configured, the anode portion of the conductive material having the property of becoming a + leg is adjacent to the + leg 2. The cathode part made of a conductive material having the property of being a leg corresponds to a combination of the adjacent leg 3 and the leg 3, and an anode part and a cathode part. The joint part corresponds to the heat-sensitive part 4. Therefore, by attaching the temperature sensor of the present invention to the peripheral surface of the pipe to be measured, the heat sensitive parts are annularly arranged on the peripheral surface of the pipe at regular intervals, and the temperature at each equidistant point is measured. can do. And the average temperature can be measured by connecting the wire connected to the anode part and the cathode part located at both ends to the wiring connection terminal connected to the measuring device.

詳細については後述するが、陽極部、陰極部の長さは、20mmであることが好ましい。   Although details will be described later, the length of the anode part and the cathode part is preferably 20 mm.

また管の外周の長さ(すなわち、管の口径)は様々であることに鑑み、必要に応じ、延長ユニットを備え、この延長ユニットは、前記陽極部と陰極部とが交互に接合された、全体として奇数の極部が直列接続され、前記延長ユニットの一端に位置する極部には、前記素線と接続される接続素線が設けられ、前記延長ユニットの他端に位置する極部には、前記配線接続端子と接続される素線が設けられたことが提案できる。   Further, in view of various lengths of the outer periphery of the tube (that is, the diameter of the tube), an extension unit is provided as necessary, and the extension unit is formed by alternately joining the anode part and the cathode part. As a whole, odd-numbered pole portions are connected in series, and the pole portion located at one end of the extension unit is provided with a connecting strand connected to the strand, and the pole portion located at the other end of the extension unit It can be proposed that an element wire connected to the wiring connection terminal is provided.

また上記したような配管表面多点温度センサを、予め管の周面表面に、管の軸と直角方向に環状に取り付け、これを流量計測用管として具体化することも可能である。   It is also possible to embody a pipe surface multipoint temperature sensor as described above as a flow rate measuring pipe by previously attaching the pipe surface multipoint temperature sensor in a ring shape in a direction perpendicular to the axis of the pipe.

本発明によれば、取り付け時の手間や取り付けの個人差を抑え、しかも計測箇所の配線を簡素化することが可能である。   According to the present invention, it is possible to reduce labor and individual differences in attachment, and simplify wiring of measurement locations.

本発明の原理を示すための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle of this invention. 本発明の原理を示すための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle of this invention. 図1、図2に示した温度センサの等価回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the equivalent circuit of the temperature sensor shown in FIG. 1, FIG. 実施の形態にかかる配管表面多点温度センサの構成を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the structure of the piping surface multipoint temperature sensor concerning embodiment. 図4の配管表面多点温度センサを計測対象である配管に取り付けた様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that the piping surface multipoint temperature sensor of FIG. 4 was attached to piping which is a measuring object. 配管断面方向に対して8方向に表面温度センサを設置し、配管表面温度を計測した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having installed the surface temperature sensor in eight directions with respect to the pipe section direction, and measuring pipe surface temperature. 配管外周の10点で20℃から20.2℃まで均等な温度分布を有する配管断面の状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the condition of the pipe cross section which has uniform temperature distribution from 20 degreeC to 20.2 degreeC in 10 points | pieces of piping outer periphery. 延長ユニットの構成を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the extension unit typically. 図4の配管表面多点温度センサと図8の延長ユニットとを組み合わせて使用する場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of using combining the pipe surface multipoint temperature sensor of FIG. 4, and the extension unit of FIG. エルボから同一距離の地点にて、配管の上方向と下方向で各々配管表面温度の計測した際に、配管断面方向に対して発生する時間のズレの状況を示すグラフである。It is a graph which shows the situation of the gap of the time which occurs to the pipe section direction when measuring the pipe surface temperature in the upper direction and the lower direction of the pipe at the same distance from the elbow. 熱電対の+脚の素線を、記録計の+端子から取り出した+脚素線に接続し、−脚の素線を−端子から取り出した−脚素線に接続する手法を模式的に示した説明図である。The method of connecting the + leg wire of the thermocouple to the + leg wire taken out from the + terminal of the recorder and connecting the-leg wire to the-leg wire taken out from the-terminal is schematically shown. FIG. 図11の等価回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the equivalent circuit of FIG.

以下、本発明の実施の形態にかかる配管表面多点温度センサを図に基づいて説明すると、図4は実施の形態にかかる配管表面多点温度センサ11の構成を模式的に示しており、本実施の形態においては、複数の陽極部P1〜Pn、複数の陰極部N1〜Nnとも、各々薄板状であり、各陽極部P、陰極部Nを同数、交互に接合し、配管表面多点温度センサ11全体で、偶数の極部を有している。   Hereinafter, a pipe surface multipoint temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 schematically shows the configuration of the pipe surface multipoint temperature sensor 11 according to the embodiment. In the embodiment, each of the plurality of anode portions P1 to Pn and the plurality of cathode portions N1 to Nn is thin plate-like, and the same number of each anode portion P and cathode portion N are joined alternately, and the pipe surface multipoint temperature is obtained. The entire sensor 11 has an even number of poles.

陽極部P1〜Pn、陰極部N1〜Nnとも熱電能が異なった導電材料で構成されている。すなわち、陽極部P1〜Pnは、熱電対素子において+脚となる性質を有する導電材料から構成され、本実施の形態では、例えば銅からなっている。陰極部N1〜Nnは、熱電対素子において−脚となる性質を有する導電材料から構成され、本実施の形態では、例えばコンスタンタンからなっている。また本実施の形態では、陽極部Pと陰極部Nの長さ(図中の左右方向)は、全て同一であり、各々20mmに設定されている。   The anode parts P1 to Pn and the cathode parts N1 to Nn are made of conductive materials having different thermoelectric power. That is, the anode parts P1 to Pn are made of a conductive material having the property of becoming a + leg in the thermocouple element, and are made of, for example, copper in the present embodiment. The cathode portions N1 to Nn are made of a conductive material having a property of being a leg in the thermocouple element, and are made of, for example, constantan in the present embodiment. In the present embodiment, the lengths of the anode part P and the cathode part N (left and right direction in the figure) are all the same and are set to 20 mm.

陽極部Pと陰極部Nとの接合部は、直線状の感熱部12を構成している。そしてこれら感熱部12を複数有する陽極部P1〜Pnと陰極部N1〜Nnの連結体は、帯状の感熱集合帯13を形成している。感熱集合帯13の一端には、陽極部P1が位置し、当該陽極部P1の端部には素線14が接続されている。素線14には、図5に示した計測機器15に接続される配線接続端子16が接続されている。感熱集合帯13の他端には、陰極部Nnが位置し、当該陰極部Nnの端部には素線17が接続されている。素線17には、計測機器15に接続される配線接続端子18が接続されている。これら各素線14、17は、各々対応する陽極部Pと陰極部Nと同一の熱電能を有する導電材料からなっている。   The joined portion between the anode portion P and the cathode portion N constitutes a linear heat-sensitive portion 12. And the connection body of anode part P1-Pn and cathode part N1-Nn which have these heat-sensitive parts 12 forms the strip | belt-shaped heat-sensitive aggregate band 13. FIG. The anode part P1 is located at one end of the heat-sensitive assembly band 13, and the strand 14 is connected to the end part of the anode part P1. The wire 14 is connected to a wiring connection terminal 16 connected to the measuring device 15 shown in FIG. A cathode portion Nn is located at the other end of the heat-sensitive assembly band 13, and an element wire 17 is connected to the end portion of the cathode portion Nn. A wire connection terminal 18 connected to the measuring device 15 is connected to the element wire 17. Each of the strands 14 and 17 is made of a conductive material having the same thermoelectric power as the corresponding anode part P and cathode part N.

実施の形態にかかる配管表面多点温度センサ11は、以上の構成を有しており、図5に示したように、配管20の所望の位置における配管表面温度を測定する場合には、同図に示したように、配管20における当該位置の周面に沿って環状に巻き付ける。このとき厳密にいえば、同図に示したように、配管20を一周する間に各陽極部P(または陰極部N)の幅の分だけずれて、らせん状に全周を包囲することになる。後は通常のこの種の温度センサと同様に、配線接続端子16、18を計測機器15に接続して、通常の計測を実施すればよい。   The pipe surface multipoint temperature sensor 11 according to the embodiment has the above-described configuration. When the pipe surface temperature at a desired position of the pipe 20 is measured as shown in FIG. As shown in Fig. 2, the pipe 20 is wound in an annular shape along the peripheral surface of the position. Strictly speaking, as shown in the figure, the entire circumference of the pipe 20 is spirally displaced by shifting by the width of each anode part P (or the cathode part N) during one round of the pipe 20. Become. Thereafter, the wiring connection terminals 16 and 18 may be connected to the measuring device 15 in the same manner as a normal temperature sensor of this type to perform normal measurement.

この場合、最も端部となる感熱部12は、感熱集合帯13の末端より極部(陽極部P、陰極部を問わない概念)一つ当たりの長さ分だけ内側の接合部であるため、素線14、17側からの周囲温度の影響は、配管20と接している末端の陽極部P、陰極部Nによりキャンセルされ、計測値に与える影響を抑えることができる。また、感熱集合帯13を末端まで配管20に密着させることで、周囲温度の影響を抑えられるので、センサ取り付け時の標準化も可能となる。すなわち、配線を何センチ以上配管に密着させなければならない、などに気を使う必要がない。また図5に示したように、センサ廻りの配線も極めて簡素である。   In this case, since the heat-sensitive part 12 which is the most end part is a joint part on the inner side by the length per one extreme part (a concept regardless of the anode part P or the cathode part) from the end of the heat-sensitive assembly band 13, The influence of the ambient temperature from the strands 14 and 17 side is canceled by the terminal anode part P and cathode part N in contact with the pipe 20, and the influence on the measurement value can be suppressed. Further, since the influence of the ambient temperature can be suppressed by bringing the heat-sensitive assembly band 13 into close contact with the pipe 20 to the end, standardization at the time of sensor attachment is also possible. That is, it is not necessary to pay attention to how many centimeters or more the wiring must be in close contact with the piping. Also, as shown in FIG. 5, the wiring around the sensor is very simple.

感熱集合帯13を構成する薄板状の各極部1枚当たりの長さは、長ければ長いほど陽極部P、陰極部Nを接続させる手間が省け、感熱集合帯13の製作が容易になるが、その反面、感熱部12の数が減少するため温度計測が粗くなり、配管断面方向の平均温度と、計測される温度に差異が生じ易くなる。逆に1枚当たりの長さを短くすると、感熱部12の数が多くなるため温度計測が細かくなり、配管断面方向の平均温度と、計測される温度に差異は生じにくくなる。ただしその分、感熱集合帯13の製作に時間とコストがかかる。   The longer the length of each thin plate-shaped pole part constituting the heat-sensitive assembly band 13, the easier it is to connect the anode part P and the cathode part N, and the manufacture of the heat-sensitive assembly band 13 becomes easier. On the other hand, since the number of the heat sensitive parts 12 decreases, the temperature measurement becomes rough, and a difference easily occurs between the average temperature in the pipe cross-sectional direction and the measured temperature. On the contrary, if the length per sheet is shortened, the number of the heat sensitive parts 12 increases, so that the temperature measurement becomes finer, and the difference between the average temperature in the pipe cross-sectional direction and the measured temperature is less likely to occur. However, it takes time and cost to manufacture the heat-sensitive assembly zone 13 accordingly.

さらに配管断面方向の平均温度になるべく近い温度を計測するためには、感熱部12を配管断面に対して均等に配置することが望ましいが、実施の形態では、感熱集合帯13を形成している陽極部P、陰極部Nの長さが同一であるので、この点では、配管断面方向の平均温度に極めて近い温度を測定することが可能になっている。   Further, in order to measure the temperature as close as possible to the average temperature in the pipe cross-sectional direction, it is desirable to arrange the heat-sensitive part 12 evenly with respect to the pipe cross-section, but in the embodiment, the heat-sensitive collective band 13 is formed. Since the anode part P and the cathode part N have the same length, it is possible to measure a temperature very close to the average temperature in the pipe cross-sectional direction at this point.

また配管20表面への取り付けにあたっては、感熱集合帯13は、細長い薄板帯状となっているから、取り付け箇所に感熱集合帯13の一端をテープ等で固定し、感熱集合帯13に沿って配管20の表面を指でなぞるようにすれば取り付けは完了する。したがって、極めて簡単であり、かつ作業者の技量によって取り付け具合の差に起因した計測結果の差異が出にくい。そしてこのようにして取り付けることにより、各感熱部12と共に、感熱集合帯13を構成している各極部、すなわち陽極部P、陰極部Nも配管20に密着し、熱伝導による周囲温度の影響を抑えられる。また、各極部の長さは一定の長さに定めているため、感熱部の配管断面方向の均等配置に関しては取り付け時に特に考慮する必要はなく、この点でも、取り付け時の個人差をなくすことができる。さらに、前記のようにして取り付けた感熱集合帯13を、さらにテープ等で全周にわたって固定すれば、より確実に、長期にわたって密着させることが可能である。また、必要に応じて行われるセンサ取り付け後の保温作業時にセンサを断線するリスクも減らすことができ、しかも各極部は薄板状のため、保温作業の障害にもなりにくい。   In addition, when attaching to the surface of the pipe 20, the heat-sensitive assembly band 13 is in the form of an elongated thin plate, so one end of the heat-sensitive assembly band 13 is fixed to the attachment location with tape or the like, and the pipe 20 along the heat-sensitive assembly band 13. If you trace the surface of your finger with your finger, the installation is complete. Therefore, it is very simple, and it is difficult for the difference in measurement results due to the difference in the mounting condition depending on the skill of the operator. And by attaching in this way, each electrode part which comprises the heat sensitive gathering zone 13 with each heat sensitive part 12, ie, the anode part P and the cathode part N, also closely_contact | adheres to the piping 20, and the influence of ambient temperature by heat conduction Can be suppressed. In addition, since the length of each pole portion is set to a certain length, there is no need to consider the equal arrangement in the pipe cross-sectional direction of the heat sensitive portion at the time of installation, and also in this respect, individual differences at the time of installation are eliminated. be able to. Furthermore, if the heat-sensitive assembly band 13 attached as described above is further fixed over the entire circumference with a tape or the like, it is possible to make it adhere more reliably over a long period of time. Further, the risk of disconnection of the sensor during the heat insulation work after the sensor is attached as necessary can be reduced, and furthermore, since each pole portion is thin, the heat insulation work is hardly hindered.

なお図5に示したように、予め配管表面多点温度センサ11を環状に取り付けた配管20を用意しておけば、流量計測用管として配管施工の際に、これを途中で介在させて施工することで、施工完了後に配管表面多点温度センサ11を後から取り付けるのが困難な、配管が輻輳した部位となる箇所であっても、容易に配管表面の温度を測定することが可能である。   As shown in FIG. 5, if a pipe 20 having a pipe surface multipoint temperature sensor 11 attached in an annular shape is prepared in advance, the pipe is constructed as a flow rate measuring pipe in the middle of the pipe construction. By doing this, it is possible to easily measure the temperature of the pipe surface even in a place where the pipe becomes congested, which is difficult to attach the pipe surface multipoint temperature sensor 11 after the completion of construction. .

そして本実施の形態では、陽極部P、陰極部Nとも、各々20mmの長さに設定しているので、以下に説明するように、極めて汎用性のある温度センサとなっている。   In the present embodiment, since both the anode part P and the cathode part N are set to a length of 20 mm, as described below, the temperature sensor is extremely versatile.

すなわち、一般的に使用されている空調用配管(白ガス管)の配管口径と外周長の関係は、表1に示したようになっている。   That is, the relationship between the pipe diameter and the outer peripheral length of a commonly used air conditioning pipe (white gas pipe) is as shown in Table 1.

Figure 0005513208
Figure 0005513208

表1より、各配管口径の外周長は多少のバラツキはあるものの、ほぼ40mmの倍数になっている。つまり、各配管口径の外周長は、40mmでほぼ等分割できることになる。ここで、各極部一つ当たりの長さを仮に40mmと設定すると、分割数が奇数となる口径と偶数となる口径が出てくる。例えば100Aの場合、外周長が358.9mm≒360mmとして計算すると、360mmを40mmで除すると分割数は9になる。ここで、分割数が奇数となると、感熱集合帯13の両端が同一極の極部となる。例えば分割数が5である場合、極部の並びは+−+−+で、両端が+脚の熱電対素子になり、温度センサとしての役目を果たさなくなってしまう。   From Table 1, the outer peripheral length of each pipe diameter is a multiple of about 40 mm, although there is some variation. That is, the outer peripheral length of each pipe diameter can be substantially equally divided by 40 mm. Here, if the length per one pole part is set to 40 mm, the aperture diameter becomes an odd number and the aperture diameter becomes an even number. For example, in the case of 100 A, when the outer peripheral length is calculated as 358.9 mm≈360 mm, the number of divisions becomes 9 when 360 mm is divided by 40 mm. Here, when the number of divisions is an odd number, both ends of the heat-sensitive aggregate band 13 are pole portions of the same pole. For example, when the number of divisions is 5, the arrangement of the poles is +-++-+, and both ends are + leg thermocouple elements, which can no longer serve as temperature sensors.

この点、本実施の形態では、極部1つ当たりの長さが20mmに設定されている陽極部P、陰極部Nを用いているので、表1に示したどのような配管口径の外周長であっても、分割数はいずれも偶数となり、適用可能である。   In this respect, in the present embodiment, since the anode part P and the cathode part N whose length per one pole part is set to 20 mm are used, the outer peripheral length of any pipe diameter shown in Table 1 Even so, the number of divisions is an even number and is applicable.

なお厳密にいえば、表1に掲げた各配管口径の外周長は、20mmの倍数ではない。従って、極部1つ当たりの長さを20mmで統一すると、余りの部分が発生する。また実施の形態にかかる温度センサの感熱集合帯13の両端には、感熱集合帯13端部の極部と同一の素線が接続されているため、図5の楕円で囲った部分は感熱部として働かなくなり、感熱部の1点が抜け落ちる形となる。   Strictly speaking, the outer peripheral length of each pipe diameter listed in Table 1 is not a multiple of 20 mm. Therefore, when the length per one pole portion is unified at 20 mm, a surplus portion is generated. Moreover, since the same strand as the pole part of the end part of the heat sensitive gathering band 13 is connected to the both ends of the heat sensitive gathering band 13 of the temperature sensor concerning Embodiment, the part enclosed by the ellipse of FIG. As a result, one point of the heat sensitive part falls off.

しかしながら発明者らが検証したところ、感熱部の1点が抜け落ちても、実際の測定結果には、殆ど影響がないことが判った。以下、検証結果について説明する。   However, as a result of verification by the inventors, it has been found that even if one point of the heat sensitive part falls off, there is almost no influence on the actual measurement result. Hereinafter, the verification result will be described.

図6は、配管断面方向に対して8方向に表面温度センサを設置し、配管表面温度を計測した結果である。計測を行った配管は冷却水配管で、口径は150Aである。なお計測方向は、図の手前から奥側に水が流れる方向でみた時の断面方向である。   FIG. 6 shows the result of measuring the surface temperature of the pipe by installing surface temperature sensors in eight directions with respect to the pipe cross-sectional direction. The piping which measured was a cooling water piping, and a diameter is 150A. Note that the measurement direction is a cross-sectional direction when viewed in the direction in which water flows from the near side to the far side in the figure.

たとえば、先に出願人が提案した特開2005−291766号を用いて流量計測を行う場合、上流側と下流側に設置した温度センサが捕らえる温度変化の時間差から流量を算出することになるが、かかる場合、特に温度変化が発生した瞬間の配管断面方向の平均温度に近い温度を計測できることが、この種の温度センサに求められる条件となる。なおここでいう温度変化とは、ある一定温度から温度が上昇(低下)すること、または、上昇(低下)している温度が低下(上昇)に転じることをいい、温度が上昇し続ける、または低下し続けている状態では、器差等の影響を受けるため時間差の特定には不適当である。   For example, when performing flow rate measurement using Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-291766 previously proposed by the applicant, the flow rate is calculated from the time difference between the temperature changes captured by the upstream and downstream temperature sensors. In such a case, a condition required for this type of temperature sensor is that a temperature close to the average temperature in the pipe cross-sectional direction at the moment when the temperature change occurs can be measured. The temperature change here means that the temperature rises (decreases) from a certain temperature, or that the temperature that has risen (decreased) starts to fall (rise), and the temperature continues to rise, or In the state where it continues to decrease, it is unsuitable for specifying the time difference because it is affected by instrumental errors and the like.

そして図6のデータをもとに、温度変化がいずれかの計測方向で発生したと思われる時間(12秒〜18秒)のうち、「12秒」、「15秒」、「18秒」の断面方向別の計測値とその平均値を、表2に示した。   Based on the data in FIG. 6, among the times (12 to 18 seconds) in which the temperature change seems to have occurred in any measurement direction, “12 seconds”, “15 seconds”, and “18 seconds” Table 2 shows the measured values for each cross-sectional direction and the average values.

Figure 0005513208
Figure 0005513208

実施の形態にかかる配管表面多点温度センサ11を用いて配管外周の多点温度を計測する場合、既述したように、ある計測方向1点分が抜け落ちる形となるが、この抜け落ちる方向は、配管表面多点温度センサ11を取り付ける姿勢によって変化する。すなわち配管表面多点温度センサ11の配管20への巻き始め、巻き終わりの位置によって変わる。したがって抜け落ちる方向がどの方向であっても、表2に示した8点の平均温度と比較してほとんど変わりない値であることが重要となる。   When measuring the multipoint temperature on the outer periphery of the pipe using the pipe surface multipoint temperature sensor 11 according to the embodiment, as described above, one measurement direction for one point falls out. It changes with the attitude | position which attaches the piping surface multipoint temperature sensor 11. FIG. That is, it changes depending on the position at which the pipe surface multipoint temperature sensor 11 is wound around the pipe 20 and the end of the winding. Therefore, it is important that the value is almost the same as the average temperature of 8 points shown in Table 2 regardless of the direction in which the dropout occurs.

一方、表3には、仮に実施の形態にかかる配管表面多点温度センサ11を用いた場合、温度データが抜け落ちた方向ごとに指示されると思われる値を示す。なお算出方法は以下の通りである。すなわち、たとえば12秒の時に、上方向が抜け落ちた場合には、次のようになる。
31.54+(−31.53)+31.55+(−31.54)+31.52+(−31.53)+31.52=31.53(℃)
On the other hand, Table 3 shows values that are supposed to be instructed for each direction in which the temperature data is dropped if the pipe surface multipoint temperature sensor 11 according to the embodiment is used. The calculation method is as follows. That is, for example, when the upward direction falls off at 12 seconds, the following occurs.
31.54 + (− 31.53) +31.55 + (− 31.54) +31.52 + (− 31.53) + 31.52 = 31.53 (° C.)

Figure 0005513208
Figure 0005513208

次に、表3に示された(算出された)値と、表2に示された測定結果との差異を表4に示した。   Next, Table 4 shows the difference between the values shown in Table 3 (calculated) and the measurement results shown in Table 2.

Figure 0005513208
Figure 0005513208

これによれば、実際に計測した8点の平均温度との最大の差異は0.02℃である。ここで、表4の結果は、150Aの配管断面8方向に対して1点抜け落ちた7点で計測を行ったと仮定した場合である。それに対し、各極部1つ当たりの長さを20mmに設定した配管表面多点温度センサ11を用いた場合、150Aの配管仕様では、計測点数は25点(表5参照)となる。従って、上記の差異はさらに小さくなると思われる。なお表5は、各極部1つ当たりの長さを20mmに設定したときの感熱集合帯の長さと、感熱部の数を口径の異なる配管ごとに示したものである。   According to this, the maximum difference from the eight average temperatures actually measured is 0.02 ° C. Here, the results in Table 4 are based on the assumption that the measurement was performed at seven points that were dropped by one point in the direction of the pipe cross section of 150A. On the other hand, when the pipe surface multipoint temperature sensor 11 in which the length per each pole portion is set to 20 mm is used, the number of measurement points is 25 points (see Table 5) in the 150 A pipe specification. Therefore, the above difference will be even smaller. Table 5 shows the length of the heat-sensitive assembly band when the length per one pole portion is set to 20 mm and the number of heat-sensitive portions for each pipe having a different diameter.

Figure 0005513208
Figure 0005513208

現在、市販されている熱電対を利用した温度記録計の分解能は、一般的に1/10℃、最高で1/100℃であり、それと比較しても前記した差異は、無視しても実用上問題がないものである。   Currently, the resolution of temperature recorders using commercially available thermocouples is generally 1/10 ° C, and the maximum is 1/100 ° C. There is no problem above.

また別な観点から考察すれば、配管断面方向に対して発生する最大の温度差は、例えば図10に示した測定結果に基づくと、0.2℃前後となる。ここで、前出表5に記載されている配管口径のうち、最も感熱部の数が少ない50Aを例にとって説明すると、たとえば図7に示したように、20℃から20.2℃まで均等な温度分布を有する配管断面が存在したと仮定すれば、このときの平均温度は20.1℃となる。この場合、実施の形態にかかる配管表面多点温度センサ11によれば、配管口径50Aの場合には、1点分が欠落した状態であるから、感熱部2の数は9ヶ所となる(表5参照)。   From another point of view, the maximum temperature difference generated with respect to the pipe cross-sectional direction is, for example, about 0.2 ° C. based on the measurement result shown in FIG. Here, of the pipe diameters described in Table 5 above, 50A having the smallest number of heat sensitive parts will be described as an example. For example, as shown in FIG. If it is assumed that a pipe cross section having a temperature distribution exists, the average temperature at this time is 20.1 ° C. In this case, according to the pipe surface multipoint temperature sensor 11 according to the embodiment, in the case of the pipe diameter 50A, since one point is missing, the number of the heat sensitive parts 2 is nine (Table 5).

このとき仮に最も温度の高い20.2℃(図では下方向の測定点)が欠落したと考えると、この場合の平均をとったときの温度は20.089℃となり、前記平均温度の20.1℃とは、0.011℃の誤差が発生する。しかしながら前記したように、この種の熱電対を利用した温度記録計の最大の分解能は1/100℃が一般的であるから、それと比較すると、この誤差は無視できる程度である。そして配管口径が50Aより大きい場合には、さらに計測点数が増えるため(表5参照)、1点当たりの「重み」が少なくなり、影響はさらに小さくなって、誤差は少なくなる。したがってかかる点からしても、感熱部が1点欠落していても、実用上は全く問題がない。   At this time, assuming that the highest temperature of 20.2 ° C. (measurement point in the downward direction in the figure) is missing, the average temperature in this case is 20.089 ° C., which is 20. An error of 0.011 ° C. occurs with 1 ° C. However, as described above, since the maximum resolution of a temperature recorder using this type of thermocouple is generally 1/100 ° C., this error is negligible compared to that. When the pipe diameter is larger than 50 A, the number of measurement points further increases (see Table 5), so that the “weight” per point is reduced, the influence is further reduced, and the error is reduced. Therefore, even from this point, even if one heat sensitive part is missing, there is no problem in practical use.

なお、上記以上の精度を得たい場合は、計測対象の配管外周長さの2倍の長さの感熱集合帯を有する配管表面多点温度センサを用いて、計測対象の配管に2周巻き付けたり、あるいは、2本の配管表面多点温度センサを、例えば配管の軸方向に沿って、例えば10mmずつずらして当該配管に巻くことで、計測点数を増やすことができ、より高精度な計測が可能となる。   In order to obtain the above accuracy, a pipe surface multipoint temperature sensor having a heat-sensitive aggregate zone twice as long as the outer circumference of the pipe to be measured may be used to wrap the pipe to be measured twice. Or, by wrapping two pipe surface multipoint temperature sensors around the pipe, for example, by shifting by 10 mm along the axial direction of the pipe, the number of measurement points can be increased, and more accurate measurement is possible. It becomes.

次に、特開2005−291766(特許文献1)において、測定の差異の重要な時間差に影響を与える要因である配管内の流速の影響についても発明者らは検証したところ、流速が変化しても温度変化が発生する方向の順番は変わらないことが分かった。すなわち、流速と計測方向により発生する温度変化のズレには、多少の関係性は見られるものの、流速が変化することによりそのズレが大幅に伸びたり、または短縮されることはないことが判明した。一般的な空調用の配管内の流速は1.5m/s〜2.5m/s、最大でも3.5m/sであることを合わせて考えると、流速が計測方向により発生する温度変化のズレに与える影響は小さいと考えることができる。したがって、配管内流速の変化に対しても、本発明はその影響を殆ど受けずに、好適な配管表面温度の計測を行なうことができるものである。   Next, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-291766 (Patent Document 1), the inventors also examined the influence of the flow velocity in the pipe, which is a factor that affects the important time difference of the measurement difference. It was also found that the order in which the temperature changes occurred did not change. In other words, it was found that although there is some relationship between the deviation of the temperature change caused by the flow velocity and the measurement direction, the deviation is not greatly increased or shortened by the change of the flow velocity. . Considering that the flow velocity in general air-conditioning pipes is 1.5 m / s to 2.5 m / s, and at most 3.5 m / s, the flow rate varies depending on the measurement direction. It can be considered that the impact on Therefore, the present invention can measure a suitable pipe surface temperature without being substantially affected by changes in the pipe flow velocity.

ところで、当然のことであるが配管口径が変われば配管外周長も変化する。この配管外周長の変化に対応するため、各配管外周長に対応する長さを有する感熱集合帯13を持った配管表面多点温度センサ11を、口径が異なった配管ごとに用意するのは、経済上改善の余地がある。さらに、計測したい配管口径を事前調査し、必要な長さを有する感熱集合帯13を有する配管表面多点温度センサを用意するのでは、前準備に時間がかかりすぎ、即応性にも欠ける。   As a matter of course, if the pipe diameter changes, the pipe outer peripheral length also changes. In order to cope with the change in the pipe outer peripheral length, the pipe surface multi-point temperature sensor 11 having the heat-sensitive aggregate band 13 having a length corresponding to each pipe outer peripheral length is prepared for each pipe having a different diameter. There is room for economic improvement. Furthermore, if a pipe surface diameter to be measured is preliminarily investigated and a pipe surface multipoint temperature sensor having a heat-sensitive assembly zone 13 having a necessary length is prepared, it takes too much time for preparation and lacks responsiveness.

このような問題に対処するため、例えば、図8に示した延長ユニット21を使用し、前記した基本ユニットとなる配管表面多点温度センサ11と組み合わせることで容易に対応しうるものである。   In order to cope with such a problem, for example, the extension unit 21 shown in FIG. 8 can be used and combined with the pipe surface multipoint temperature sensor 11 serving as the basic unit as described above.

この延長ユニット21は、配管表面多点温度センサ11で用いた陽極部Pと同一の大きさ、材料からなる陽極部pと、陰極部Nと同一の大きさ、材料からなる陰極部nを交互に接合した構成を有し、全体として奇数の極部が直列接続されている。図8の例では、2つの陰極部n1、n2と、1つの陽極部p1が接合され、両端には、陰極部n1、n2が位置している。   The extension unit 21 has an anode part p made of the same size and material as the anode part P used in the pipe surface multipoint temperature sensor 11 and a cathode part n made of the same size and material as the cathode part N alternately. The odd-numbered pole portions as a whole are connected in series. In the example of FIG. 8, two cathode parts n1 and n2 and one anode part p1 are joined, and cathode parts n1 and n2 are located at both ends.

そして両端の陰極部n1、n2には、基本ユニットとなる配管表面多点温度センサ11の素線17と同一材料からなる素線22、23が接続され、素線22の端部には、配管表面多点温度センサ11の配線接続端子18と適合する配線接続端子24が接続され、素線23の端部には、配管表面多点温度センサ11における配線接続端子18と同形同大の配線接続端子、すなわち計測機器5に接続される配線接続端子25が接続されている。かかる延長ユニット21においては、2つの陰極部n1、n2と、1つの陽極部p1との2ヶ所接合部が、各々感熱部26、27を構成する。
The cathode portions n1 and n2 at both ends are connected to strands 22 and 23 made of the same material as the strands 17 of the pipe surface multipoint temperature sensor 11 serving as a basic unit. A wiring connection terminal 24 suitable for the wiring connection terminal 18 of the surface multipoint temperature sensor 11 is connected, and the wire 23 having the same shape and size as the wiring connection terminal 18 of the pipe surface multipoint temperature sensor 11 is connected to the end of the strand 23. A connection terminal, that is, a wiring connection terminal 25 connected to the measuring device 5 is connected. In such an extension unit 21, two joint portions of two cathode portions n1 and n2 and one anode portion p1 constitute heat-sensitive portions 26 and 27, respectively.

図8の延長ユニット21は、以上の構成を有しており、基本ユニットとなる配管表面多点温度センサ11とは、図9に示したようにして組み合わせて使用する。すなわち、配管表面多点温度センサ11の端部の素線17の配線接続端子18に、延長ユニット21の端部の素線22の配線接続端子24を接続し、延長ユニット21を配管表面多点温度センサ11と平行にして、延長ユニット21の一端部の陰極部n1と配管表面多点温度センサ11の端部の陰極部Nnとを、各極部が周面方向では同一位置となるように配管表面に沿わしめて配管に取り付ける。   The extension unit 21 in FIG. 8 has the above-described configuration, and is used in combination with the pipe surface multipoint temperature sensor 11 serving as a basic unit as shown in FIG. That is, the wiring connection terminal 24 of the strand 22 at the end of the extension unit 21 is connected to the wiring connection terminal 18 of the strand 17 at the end of the pipe surface multipoint temperature sensor 11, and the extension unit 21 is connected to the piping surface multipoint. In parallel with the temperature sensor 11, the cathode part n1 at one end of the extension unit 21 and the cathode part Nn at the end of the pipe surface multipoint temperature sensor 11 are arranged in the same position in the circumferential direction. Install along the surface of the pipe.

これによって、全体としてあたかも感熱集合帯が、感熱部26、27の分延長されたものとなる。したがって、配管表面多点温度センサ11だけでは配管の全周をカバーしきれない場合に、延長ユニット21を適宜併用することで、当該配管の表面温度を計測することが可能になる。この場合、基本形となる延長ユニット21を複数用意しておくことで、様々な口径の配管に適用することができ、また基本ユニットとなる配管表面多点温度センサ11を、ある程度配管の口径に合わせて、複数種用意することで、全体として最小限のユニットで、市販の配管全てに対応することができる。すなわち市販の配管全てに専用の配管表面多点温度センサ11を用意する必要がなくなる。   As a result, the heat-sensitive collective band is extended as much as the heat-sensitive portions 26 and 27 as a whole. Therefore, when only the pipe surface multipoint temperature sensor 11 cannot cover the entire circumference of the pipe, the surface temperature of the pipe can be measured by appropriately using the extension unit 21 together. In this case, by preparing a plurality of extension units 21 as a basic form, it can be applied to pipes of various diameters, and the pipe surface multipoint temperature sensor 11 as a basic unit is adjusted to a certain degree of the pipe diameter. By preparing a plurality of types, it is possible to handle all commercially available pipes with a minimum number of units as a whole. That is, it is not necessary to prepare a dedicated pipe surface multipoint temperature sensor 11 for all commercially available pipes.

これを具体的に説明すると、まず前出表5の各配管口径に対応する感熱集合帯13の長さに注目すれば、50Aから100Aまでは、配管口径のサイズが1つ大きくなるごとに40mmずつ長くなる。同様に、100Aから250Aまでは80mmずつ、250Aから300Aまでは160mmずつ長くなっている(但し300A〜350A間を除く)。   This will be described in detail. First, focusing on the length of the heat-sensitive assembly band 13 corresponding to each pipe diameter in Table 5, from 50A to 100A, 40 mm each time the pipe diameter increases by one. It gets longer. Similarly, the length is increased by 80 mm from 100A to 250A, and by 160 mm from 250A to 300A (except between 300A to 350A).

この関係をもとに、例えば仮に基準口径を50A、100A、250Aと設定し、それぞれの配管口径に対応した感熱集合帯の長さを有する配管表面多点温度センサ11を基本ユニットとして用意しておく。そしてこれら基本ユニットとなる3種類の配管表面多点温度センサ11に対して、感熱集合帯を「40mm」、「80mm」、「160mm」延長するために使用する延長ユニット21を各々必要最小限数用意すれば、表5に掲げた全ての配管に適用できる。因みに図8に示した延長ユニット21は、感熱集合帯を40mm延長するタイプ(感熱部を2つ増加させるタイプ:極部数が3)タイプであり、80mm延長タイプは、感熱部を4つ増加させるタイプ(極部数が5)、160mmmm延長タイプは、感熱部を8つ増加させるタイプ(極部数が9)となる。表6にその組み合わせ一覧を示す。   Based on this relationship, for example, the reference caliber is set to 50A, 100A, and 250A, and the pipe surface multipoint temperature sensor 11 having the length of the heat-sensitive gathering zone corresponding to each pipe caliber is prepared as a basic unit. deep. Then, for these three types of pipe surface multipoint temperature sensors 11 serving as basic units, the minimum number of extension units 21 used to extend the heat-sensitive aggregate zone by “40 mm”, “80 mm”, and “160 mm”, respectively. If prepared, it can be applied to all pipes listed in Table 5. Incidentally, the extension unit 21 shown in FIG. 8 is a type that extends the heat-sensitive gathering zone by 40 mm (type that increases the two heat-sensitive parts: the number of pole parts is three), and the 80 mm extension type increases the heat-sensitive part by four. The type (the number of poles is 5) and the 160 mm mm extension type are the types (the number of poles is 9) that increases the number of heat sensitive parts by eight. Table 6 shows a list of combinations.

Figure 0005513208
Figure 0005513208

これによれば、40mm延長するタイプを3本、80mm延長するタイプを5本、160mm延長するタイプを4本用意すれば、50A〜500Aまでの配管口径を有する全ての管に対応できることがわかる。   According to this, it can be seen that if three types extending 40 mm, five types extending 80 mm, and four types extending 160 mm are prepared, all pipes having a pipe diameter of 50 A to 500 A can be handled.

前記のようにして延長ユニット21を併用して計測を行う場合は、例えば極部の長さ(20mm)ごとに印をつけた糸などを予め用意し、その糸をセンサ設置対象の配管に巻き付け、後は、糸につけた印に従ってセンサを配管に配置することで、複数の延長ユニットが直列に接続されていても曲がることなく配管表面に設置することができる。   When measurement is performed using the extension unit 21 as described above, for example, a thread marked for each pole length (20 mm) is prepared in advance, and the thread is wound around the pipe on which the sensor is to be installed. After that, by arranging the sensor on the pipe according to the mark attached to the thread, even if a plurality of extension units are connected in series, they can be installed on the pipe surface without bending.

なお表6に示した例は、一例であり、基本ユニットとなる配管表面多点温度センサ11は、使用頻度の高い配管口径に設定しておいた方が実際の使用に際して有効である。また前記したように、基本ユニットとなる配管表面多点温度センサ11と延長ユニットに分けることにより、センサの利用率を向上させられ、センサのいずれかで断線等の問題が生じた場合、問題が生じたセンサのみを交換することですばやく対応でき、また経済的に有利である。   The example shown in Table 6 is an example, and the pipe surface multipoint temperature sensor 11 serving as a basic unit is more effective in actual use if it is set to a pipe diameter that is frequently used. Further, as described above, by dividing the pipe surface multipoint temperature sensor 11 serving as the basic unit and the extension unit, the utilization factor of the sensor can be improved, and if a problem such as disconnection occurs in any of the sensors, the problem is Replacing only the sensor that occurs can be handled quickly and is economically advantageous.

また本発明にかかる配管表面多点温度センサの取付けを、より簡素化し、かつ、センサ断線などのトラブルを減少させる方法として、例えば以下のものが提案できる。   Further, for example, the following can be proposed as a method for further simplifying the mounting of the pipe surface multipoint temperature sensor according to the present invention and reducing troubles such as sensor disconnection.

たとえば、配管の支持等で用いられる支持金具のように、金具の内面が配管外面の曲率と等しく、一端をネジ等で締め上げることができる金具(たとえば、半円環状に2つに分割された金具など)を用い、当該金具の内側(配管に接する側)に、本発明にかかる配管表面多点温度センサを取付けた一体構造としておけば、配管へのセンサの取付けは、上記の金具を配管に取付けることで、これを完了することができる。したがって極めて簡易迅速にセンサの取り付けが行なえ、しかも誰が取り付け作業を行なっても、同様の取付け状態を実現することができる。   For example, like a support fitting used for supporting a pipe, the inner surface of the fitting is equal to the curvature of the outer surface of the pipe, and one end can be tightened with a screw or the like (for example, divided into two in a semi-annular shape) If the pipe surface multipoint temperature sensor according to the present invention is attached to the inside of the metal fitting (the side in contact with the pipe), the sensor is attached to the pipe using the above metal fitting. You can complete this by installing on. Therefore, the sensor can be attached very simply and quickly, and the same attachment state can be realized no matter who performs the attachment work.

この場合、前記金具と本発明にかかる配管表面多点温度センサとの間にクッション材を配置しておくと、金具のネジを締め上げた際にクッション材の弾力性により、より確実かつ均一にセンサを配管に密着させることができる。またクッション材の断熱性により周囲温度の影響も受けづらくすることができる。   In this case, if a cushioning material is placed between the metal fitting and the pipe surface multipoint temperature sensor according to the present invention, the elasticity of the cushioning material is more reliable and uniform when the metal fitting screw is tightened. The sensor can be brought into close contact with the pipe. Further, the heat insulating property of the cushion material makes it difficult to be influenced by the ambient temperature.

配管に接触するセンサ側については、センサの表面に熱伝導率の高い部材(例えば銅箔テープなど)を貼るなどし、感熱集合帯を補強するとよい。こうすることで、センサ自体の応答性を損なうことなく、感熱集合帯における断線などを防止することが可能である。かかる場合、銅箔テープと感熱集合帯との間には絶縁テープを貼っておく必要がある。   About the sensor side which contacts piping, it is good to stick a member (for example, copper foil tape etc.) with high heat conductivity on the surface of a sensor, etc., and to reinforce a heat-sensitive collective zone. By doing so, it is possible to prevent disconnection in the heat-sensitive collective zone without impairing the responsiveness of the sensor itself. In such a case, it is necessary to paste an insulating tape between the copper foil tape and the heat-sensitive assembly band.

本発明は、流体が流れる配管の表面温度の測定に有用であり、特に配管表面温度の変化から、当該流体の流速を求める際に効果がある。   The present invention is useful for measuring the surface temperature of a pipe through which a fluid flows, and is particularly effective in determining the flow velocity of the fluid from changes in the pipe surface temperature.

1a〜1e 熱電対
2 +脚
3 −脚
4 感熱部
11 配管表面多点温度センサ
12 感熱部
13 感熱集合帯
14、17、22、23 素線
15 計測機器
16、18 配線接続端子
21 延長ユニット
24、25 配線接続端子
26、27 感熱部
P、p 陽極部
N、n 陰極部
1a to 1e Thermocouple 2 + Leg 3 -Leg 4 Thermosensitive part 11 Piping surface multipoint temperature sensor 12 Thermosensitive part 13 Thermally sensitive band 14, 17, 22, 23 Wire 15 Measuring device 16, 18 Wiring connection terminal 21 Extension unit 24 , 25 Wiring connection terminal 26, 27 Heat sensitive part P, p Anode part N, n Cathode part

Claims (4)

配管表面に取り付けて、配管表面の温度を計測する温度センサであって、
熱電対素子において+脚となる性質を有する導電材料からなり、一定長を有する陽極部と、−脚となる性質を有する導電材料からなり一定長を有する陰極部とが交互に接合されて、一端が陽極部、他端が陰極部となるように、全体として偶数の極部が直列接合され、
前記陽極部および陰極部は、配管表面に密着可能なように露出した薄板状であり、
前記陽極部と陰極部の接合部分で感熱部が構成され、前記陽極部と陰極部の連結体は帯状の感熱集合帯を形成し、
両端に位置する陽極部と陰極部には、計測機器に接続される配線接続端子と接続される素線が、各々接続されたことを特徴とする、配管表面多点温度センサ。
A temperature sensor that is attached to the pipe surface and measures the temperature of the pipe surface,
The thermocouple element is made of a conductive material having a property of being a + leg, and an anode portion having a certain length and a cathode portion having a certain length being made of a conductive material having a property of being a-leg are joined alternately. As a whole, even-numbered pole portions are joined in series so that the other end is a cathode portion,
The anode part and the cathode part are in the form of a thin plate exposed so as to be in close contact with the pipe surface ,
A heat-sensitive part is constituted by a joint part of the anode part and the cathode part, and a connection body of the anode part and the cathode part forms a belt-like heat-sensitive aggregate band,
A pipe surface multipoint temperature sensor characterized in that an anode part and a cathode part located at both ends are respectively connected to a wire connecting terminal connected to a measuring instrument.
前記一定長さは、20mmであることを特徴とする、請求項1に記載の配管表面多点温度センサ。 The pipe surface multipoint temperature sensor according to claim 1, wherein the fixed length is 20 mm. 配管表面に取り付けて、配管表面の温度を計測する温度センサであって、
熱電対素子において+脚となる性質を有する導電材料からなり、一定長を有する陽極部と、−脚となる性質を有する導電材料からなり一定長を有する陰極部とが交互に接合されて、一端が陽極部、他端が陰極部となるように、全体として偶数の極部が直列接合され、
両端に位置する陽極部と陰極部には、計測機器に接続される配線接続端子と接続される素線が、各々接続され、
前記温度センサはさらに延長ユニットを備え、
前記延長ユニットは、前記陽極部と陰極部とが交互に接合された、全体として奇数の極部が直列接続され、
前記延長ユニットの一端に位置する極部には、前記素線と接続される接続素線が設けられ、
前記延長ユニットの他端に位置する極部には、前記配線接続端子と接続される素線が設けられたことを特徴とする、配管表面多点温度センサ。
A temperature sensor that is attached to the pipe surface and measures the temperature of the pipe surface,
The thermocouple element is made of a conductive material having a property of being a + leg, and an anode portion having a certain length and a cathode portion having a certain length being made of a conductive material having a property of being a-leg are joined alternately. As a whole, even-numbered pole portions are joined in series so that the other end is a cathode portion,
To the anode part and the cathode part located at both ends, the wire connected to the wiring connection terminal connected to the measuring device is connected respectively.
The temperature sensor further includes an extension unit,
In the extension unit, the anode part and the cathode part are alternately joined, and an odd number of pole parts as a whole are connected in series,
The pole portion located at one end of the extension unit is provided with a connecting strand connected to the strand,
Wherein the pole portion located at the other end of the extension unit, characterized in that the wires to be connected to the wiring connection terminals are provided, the pipe surface multipoint temperature sensor.
請求項1または2のいずれか一項に記載の配管表面多点温度センサが、予め管の周面表面に、管の軸と直角方向に環状に取り付けられたことを特徴とする、流量計測用管。 The pipe surface multipoint temperature sensor according to any one of claims 1 and 2, wherein the pipe surface multipoint temperature sensor is previously attached to the peripheral surface of the pipe in an annular shape in a direction perpendicular to the axis of the pipe. tube.
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