JPH07198503A - 配管内流体温度測定装置 - Google Patents
配管内流体温度測定装置Info
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- JPH07198503A JPH07198503A JP5348952A JP34895293A JPH07198503A JP H07198503 A JPH07198503 A JP H07198503A JP 5348952 A JP5348952 A JP 5348952A JP 34895293 A JP34895293 A JP 34895293A JP H07198503 A JPH07198503 A JP H07198503A
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- Japan
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- pipe
- temperature
- fluid
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- piping
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
- G01K7/427—Temperature calculation based on spatial modeling, e.g. spatial inter- or extrapolation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】配管内の流体温度を配管外部から簡単かつ迅速
に測定する。 【構成】内部に流体５が流れている配管６の表面温度と
配管から離れた点の外気温度を表面温度センサ１と外気
温度センサ２とで測定する。測定した表面温度と外気温
度と配管内外の熱特性から配管内に流れる流体の温度を
演算手段３で演算し、流体５の温度を検出して表示す
る。
に測定する。 【構成】内部に流体５が流れている配管６の表面温度と
配管から離れた点の外気温度を表面温度センサ１と外気
温度センサ２とで測定する。測定した表面温度と外気温
度と配管内外の熱特性から配管内に流れる流体の温度を
演算手段３で演算し、流体５の温度を検出して表示す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は各種流体が流れる配管
内の流体温度を外部から検出する配管内流体温度測定装
置に関するものである。
内の流体温度を外部から検出する配管内流体温度測定装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】配管内に流れる流体、例えば加熱，溶融
した合成樹脂や過熱水蒸気の温度を正確に測定すること
は合成樹脂の射出成型工程で正確な製品を作ったり、ボ
イラ等の熱管理を効率良く行うために必要である。この
ような配管内の流体の温度を外部から測定する方法とし
て熱流補償型管、槽内流体温度測定装置が例えば特開昭
53−62583号公報に開示されている。この温度計測装置
は対象となる流体が流れている配管の外表面と配管を覆
う断熱材の外表面を測定し、断熱材の内外面の温度が一
致したときに配管内部の温度と外部の温度が一致するか
らこのときの温度を配管内を流れる流体の温度として検
出するものである。
した合成樹脂や過熱水蒸気の温度を正確に測定すること
は合成樹脂の射出成型工程で正確な製品を作ったり、ボ
イラ等の熱管理を効率良く行うために必要である。この
ような配管内の流体の温度を外部から測定する方法とし
て熱流補償型管、槽内流体温度測定装置が例えば特開昭
53−62583号公報に開示されている。この温度計測装置
は対象となる流体が流れている配管の外表面と配管を覆
う断熱材の外表面を測定し、断熱材の内外面の温度が一
致したときに配管内部の温度と外部の温度が一致するか
らこのときの温度を配管内を流れる流体の温度として検
出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように配管を覆
う断熱材の内外面の温度を測定し、内外面の温度が一致
したことを検出してから、そのときの温度を配管内の流
体温度として検出していると、配管内を流れる流体の温
度が急激に変化した場合に、発熱体の温度を制御して断
熱材の内外面の温度を一致させるために時間を要し、配
管内の流体温度を迅速かつ正確に測定することは困難で
あった。
う断熱材の内外面の温度を測定し、内外面の温度が一致
したことを検出してから、そのときの温度を配管内の流
体温度として検出していると、配管内を流れる流体の温
度が急激に変化した場合に、発熱体の温度を制御して断
熱材の内外面の温度を一致させるために時間を要し、配
管内の流体温度を迅速かつ正確に測定することは困難で
あった。
【０００４】また外気温度の影響を受けなくするために
は、断熱材や発熱体を温度測定点に対して十分に長く巻
回す必要があり、その取付けが容易でなかった
は、断熱材や発熱体を温度測定点に対して十分に長く巻
回す必要があり、その取付けが容易でなかった
【０００５】この発明はかかる短所を改善するためにな
されたものであり、配管内の流体温度を簡単かつ迅速に
測定できる配管内流体温度測定装置を得ることを目的と
するものである。
されたものであり、配管内の流体温度を簡単かつ迅速に
測定できる配管内流体温度測定装置を得ることを目的と
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る配管内流
体温度測定装置は、配管の外表面側面に水平に取り付け
られ配管表面温度を測定する表面温度センサと、配管か
ら離れた点の外気温度を測定する外気温度センサと、上
記表面温度センサと外気温度センサで測定した温度と配
管内に流れる流体と外気の熱伝達率と配管材料の熱伝導
率とから配管内の流体温度を演算する演算手段とを備え
たことを特徴とする。この流体温度を測定するときに配
管表面の外気を配管に沿って強制的に対流させると良
い。
体温度測定装置は、配管の外表面側面に水平に取り付け
られ配管表面温度を測定する表面温度センサと、配管か
ら離れた点の外気温度を測定する外気温度センサと、上
記表面温度センサと外気温度センサで測定した温度と配
管内に流れる流体と外気の熱伝達率と配管材料の熱伝導
率とから配管内の流体温度を演算する演算手段とを備え
たことを特徴とする。この流体温度を測定するときに配
管表面の外気を配管に沿って強制的に対流させると良
い。
【０００７】上記演算手段は配管表面温度と外気温度の
変化に対して配管内を流れる流体と外気の熱伝達率の変
化を演算し、配管内の流体温度を演算することが望まし
い。
変化に対して配管内を流れる流体と外気の熱伝達率の変
化を演算し、配管内の流体温度を演算することが望まし
い。
【０００８】また、記憶手段に配管表面温度と外気温度
の変化に対する流体と外気の熱伝達率の変化特性と配管
の熱物性値をあらかじめ記憶しておき、演算手段で記憶
した特性に基づき配管内の流体温度を演算しても良い。
の変化に対する流体と外気の熱伝達率の変化特性と配管
の熱物性値をあらかじめ記憶しておき、演算手段で記憶
した特性に基づき配管内の流体温度を演算しても良い。
【０００９】
【作用】この発明においては、内部に流体が流れている
配管の表面温度と配管から離れた点の外気温度を表面温
度センサと外気温度センサとで測定する。この配管の表
面温度を測定する表面温度センサを外表面側面に水平に
取り付け、配管の半径方向に対して一様な熱流の温度を
測定する。演算手段はこの測定した表面温度と外気温度
と配管内外の熱特性から配管内に流れる流体の温度を演
算し、流体温度を検出する。
配管の表面温度と配管から離れた点の外気温度を表面温
度センサと外気温度センサとで測定する。この配管の表
面温度を測定する表面温度センサを外表面側面に水平に
取り付け、配管の半径方向に対して一様な熱流の温度を
測定する。演算手段はこの測定した表面温度と外気温度
と配管内外の熱特性から配管内に流れる流体の温度を演
算し、流体温度を検出する。
【００１０】この流体温度を測定するときに配管表面の
外気を配管に沿って強制的に対流させて、外乱の影響を
除去する。
外気を配管に沿って強制的に対流させて、外乱の影響を
除去する。
【００１１】また、演算手段で流体の温度を演算すると
きに、配管表面温度と外気温度の変化に対して配管内を
流れる流体と外気の熱伝達率の変化を演算したり、あら
かじめ記憶した配管表面温度と外気温度の変化に対する
流体と外気の熱伝達率の変化特性等に基づき配管内の流
体温度を演算し、リアルタイムで流体温度を演算する。
きに、配管表面温度と外気温度の変化に対して配管内を
流れる流体と外気の熱伝達率の変化を演算したり、あら
かじめ記憶した配管表面温度と外気温度の変化に対する
流体と外気の熱伝達率の変化特性等に基づき配管内の流
体温度を演算し、リアルタイムで流体温度を演算する。
【００１２】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図に示すように、配管内流体温度測定装
置は、例えば熱電対やサ−ミスタを使用した表面温度セ
ンサ１と、同じく熱電対やサ−ミスタを使用した外気温
度センサ２と、演算手段３と表示手段４とを有する。表
面温度センサ１は内部に流体５が流れる配管６の外表面
を測定するものであり、先端の温度検出部が配管６の外
表面側面に接し、図２の断面図に示すように配管６の半
径方向の沿って水平に取り付けられている。このように
表面温度センサ１を配管６の半径方向の沿って水平に取
り付けることにより、配管６の半径方向に対して一様な
熱流の温度を測定することができ、配管６の管軸方向の
沿って変化する温度変化の影響を除去することができ
る。
ック図である。図に示すように、配管内流体温度測定装
置は、例えば熱電対やサ−ミスタを使用した表面温度セ
ンサ１と、同じく熱電対やサ−ミスタを使用した外気温
度センサ２と、演算手段３と表示手段４とを有する。表
面温度センサ１は内部に流体５が流れる配管６の外表面
を測定するものであり、先端の温度検出部が配管６の外
表面側面に接し、図２の断面図に示すように配管６の半
径方向の沿って水平に取り付けられている。このように
表面温度センサ１を配管６の半径方向の沿って水平に取
り付けることにより、配管６の半径方向に対して一様な
熱流の温度を測定することができ、配管６の管軸方向の
沿って変化する温度変化の影響を除去することができ
る。
【００１３】外気温度センサ２は外気温度を測定するも
のであり、配管６から距離ｘだけ離れた位置に配置され
ている。演算手段３にはあらかじめ配管６内に流れる流
体５と外気の熱伝達率及び配管６を形成する材料の熱伝
導率が格納され、この熱伝達率等と表面温度センサ１で
検出した配管表面温度と外気温度センサ２で検出した外
気温度から配管６内部の流体温度を演算する。表示手段
４は演算手段３で演算した流体温度を表示する。
のであり、配管６から距離ｘだけ離れた位置に配置され
ている。演算手段３にはあらかじめ配管６内に流れる流
体５と外気の熱伝達率及び配管６を形成する材料の熱伝
導率が格納され、この熱伝達率等と表面温度センサ１で
検出した配管表面温度と外気温度センサ２で検出した外
気温度から配管６内部の流体温度を演算する。表示手段
４は演算手段３で演算した流体温度を表示する。
【００１４】上記のように構成された配管内流体温度測
定装置で配管６内を流れる流体５の温度を測定するとき
の動作を説明する。
定装置で配管６内を流れる流体５の温度を測定するとき
の動作を説明する。
【００１５】いま配管６の内半径をａ、外半径をｒと
し、流体５の中心部の温度をｔa、配管６の内表面の温
度をｔb、外表面の温度をｔs、外気温の温度をｔoと
し、流体５の熱伝達率をｈa、外気の熱伝達率をｈo、配
管６の熱伝導率をｋとすると、配管６の単位面積を通し
て単位時間に流れる熱量ｑは定常状態においては下記数
１で示される。
し、流体５の中心部の温度をｔa、配管６の内表面の温
度をｔb、外表面の温度をｔs、外気温の温度をｔoと
し、流体５の熱伝達率をｈa、外気の熱伝達率をｈo、配
管６の熱伝導率をｋとすると、配管６の単位面積を通し
て単位時間に流れる熱量ｑは定常状態においては下記数
１で示される。
【００１６】
【数１】
【００１７】したがって配管６の外表面の温度ｔsと外
気温の温度ｔoを測定することにより、流体５の熱伝達
率ｈa、外気の熱伝達率ｈo、配管６の熱伝導率ｋを使用
して定常状態に配管６の内部を流れる流体５の中心温度
とｔaと温度分布を検出することができる。
気温の温度ｔoを測定することにより、流体５の熱伝達
率ｈa、外気の熱伝達率ｈo、配管６の熱伝導率ｋを使用
して定常状態に配管６の内部を流れる流体５の中心温度
とｔaと温度分布を検出することができる。
【００１８】そこで表面温度センサ１で配管６の外表面
温度ｔsを検出し、外気温度センサ２で外気温の温度ｔo
を測定し、測定した配管６の外表面温度ｔsと外気温度
ｔoを演算手段３に入力する。演算手段３入力した配管
６の外表面温度ｔsと外気温度ｔo及びあらかじめ設定さ
れた流体５の熱伝達率ｈaと外気の熱伝達率ｈoと配管６
の熱伝導率ｋにより演算処理を行い、流体５の温度ｔ
a，ｔbを算出し、表示手段４に表示する。したがって測
定点における流体５の温度ｔaと流体内部における温度
分布を正確に測定することができる。
温度ｔsを検出し、外気温度センサ２で外気温の温度ｔo
を測定し、測定した配管６の外表面温度ｔsと外気温度
ｔoを演算手段３に入力する。演算手段３入力した配管
６の外表面温度ｔsと外気温度ｔo及びあらかじめ設定さ
れた流体５の熱伝達率ｈaと外気の熱伝達率ｈoと配管６
の熱伝導率ｋにより演算処理を行い、流体５の温度ｔ
a，ｔbを算出し、表示手段４に表示する。したがって測
定点における流体５の温度ｔaと流体内部における温度
分布を正確に測定することができる。
【００１９】なお、上記実施例は定常状態における配管
６内部の流体５の温度を測定する場合について説明した
が、流体５の温度ｔaや外気温度ｔoが変化している場合
も上記実施例と同様に流体５の温度をリアルタイムで測
定することができる。
６内部の流体５の温度を測定する場合について説明した
が、流体５の温度ｔaや外気温度ｔoが変化している場合
も上記実施例と同様に流体５の温度をリアルタイムで測
定することができる。
【００２０】すなわち、配管６の熱伝導率ｋは配管６を
形成する材料に固有の定数であるが、流体５の熱伝達率
と外気の熱伝達率は流体５の性質だけでなく、流体５の
運動状態や配管６の流体５と接触する内表面の状態によ
っても左右される。そして、流体５の熱伝達率と外気の
熱伝達率は配管６との接触面における温度勾配に比例す
る。そこで、演算手段３は測定した配管６の外表面温度
と外気温度が入力したときに、入力した配管６の外表面
温度と外気温度と外気の流体と配管６内の流体５の熱伝
導率及び配管６の熱物性値とから配管６の内部を流れる
流体５の温度を有限要素法による近似計算で演算して表
示手段４に表示する。
形成する材料に固有の定数であるが、流体５の熱伝達率
と外気の熱伝達率は流体５の性質だけでなく、流体５の
運動状態や配管６の流体５と接触する内表面の状態によ
っても左右される。そして、流体５の熱伝達率と外気の
熱伝達率は配管６との接触面における温度勾配に比例す
る。そこで、演算手段３は測定した配管６の外表面温度
と外気温度が入力したときに、入力した配管６の外表面
温度と外気温度と外気の流体と配管６内の流体５の熱伝
導率及び配管６の熱物性値とから配管６の内部を流れる
流体５の温度を有限要素法による近似計算で演算して表
示手段４に表示する。
【００２１】また、図３のブロック図に示すように記憶
手段７にあらかじめ配管の表面温度と外気温度の変化に
応じた流体５と外気の熱伝達率の変化特性や配管６の熱
物性値をデ−タベ−スとして記憶しておき、測定した配
管６の外表面温度と外気温度が演算手段３に入力したと
きに、入力した配管６の外表面温度と外気温度に対応す
るデ−タベ−スの各種デ−タを記憶手段７から抽出し
て、流体５の温度を演算しても、流体５の温度を迅速か
つ正確に検出することができる。
手段７にあらかじめ配管の表面温度と外気温度の変化に
応じた流体５と外気の熱伝達率の変化特性や配管６の熱
物性値をデ−タベ−スとして記憶しておき、測定した配
管６の外表面温度と外気温度が演算手段３に入力したと
きに、入力した配管６の外表面温度と外気温度に対応す
るデ−タベ−スの各種デ−タを記憶手段７から抽出し
て、流体５の温度を演算しても、流体５の温度を迅速か
つ正確に検出することができる。
【００２２】さらに、上記各実施例において、配管６の
温度測定部の表面の外気を、例えばファンにより配管６
に沿って一定風量で強制的に対流させるようにしても良
い。このように配管６に沿って一定風量で外気を強制的
に対流させることにより、外気に流れ等が生じても、そ
れによる外乱の影響を小さくすることができ、配管６内
の流体５の温度をより精度良く測定することができる。
温度測定部の表面の外気を、例えばファンにより配管６
に沿って一定風量で強制的に対流させるようにしても良
い。このように配管６に沿って一定風量で外気を強制的
に対流させることにより、外気に流れ等が生じても、そ
れによる外乱の影響を小さくすることができ、配管６内
の流体５の温度をより精度良く測定することができる。
【００２３】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、内部に
流体が流れている配管の表面温度と配管から離れた点の
外気温度を測定し、測定した表面温度と外気温度と配管
内外の熱特性から配管内に流れる流体の温度を演算する
から、配管内の流体温度を迅速かつ精度良く検出するこ
とができる。
流体が流れている配管の表面温度と配管から離れた点の
外気温度を測定し、測定した表面温度と外気温度と配管
内外の熱特性から配管内に流れる流体の温度を演算する
から、配管内の流体温度を迅速かつ精度良く検出するこ
とができる。
【００２４】また、配管の表面温度を測定する表面温度
センサを配管の半径方向の沿って水平に取り付けること
により、配管の半径方向に対して一様な熱流の温度を測
定することができ、配管の管軸方向の沿って変化する温
度変化の影響を除去することができるから、測定点にお
ける流体の温度を正確に検出することができる。
センサを配管の半径方向の沿って水平に取り付けること
により、配管の半径方向に対して一様な熱流の温度を測
定することができ、配管の管軸方向の沿って変化する温
度変化の影響を除去することができるから、測定点にお
ける流体の温度を正確に検出することができる。
【００２５】さらに、流体温度を測定するときに配管表
面の外気を配管に沿って強制的に対流させることによ
り、外乱の影響を除去することができ、流体の温度をよ
り正確に測定することができる。
面の外気を配管に沿って強制的に対流させることによ
り、外乱の影響を除去することができ、流体の温度をよ
り正確に測定することができる。
【００２６】また、流体の温度を演算するときに、配管
表面温度と外気温度の変化に対して配管内を流れる流体
と外気の熱伝達率の変化を演算したり、あらかじめ記憶
した配管表面温度と外気温度の変化に対する流体と外気
の熱伝達率の変化特性に基づき配管内の流体温度を演算
するから、リアルタイムで流体温度を精度良く測定する
ことができる。
表面温度と外気温度の変化に対して配管内を流れる流体
と外気の熱伝達率の変化を演算したり、あらかじめ記憶
した配管表面温度と外気温度の変化に対する流体と外気
の熱伝達率の変化特性に基づき配管内の流体温度を演算
するから、リアルタイムで流体温度を精度良く測定する
ことができる。
【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】配管に対する表面温度センサの取付け状態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】他の実施例の構成を示すブロック図である。
１ 表面温度センサ ２ 外気温度センサ ３ 演算手段 ４ 表示手段 ５ 流体 ６ 配管 ７ 記憶手段
Claims (4)
- 【請求項１】 配管の外表面側面に水平に取り付けられ
配管表面温度を測定する表面温度センサと、配管から離
れた点の外気温度を測定する外気温度センサと、上記表
面温度センサと外気温度センサで測定した温度と配管内
に流れる流体と外気の熱伝達率と配管材料の熱伝導率と
から配管内の流体温度を演算する演算手段とを備えたこ
とを特徴とする配管内流体温度測定装置。 - 【請求項２】 上記演算手段は配管表面温度と外気温度
の変化に対して配管内を流れる流体と外気の熱伝達率の
変化を演算し、配管内の流体温度を演算する請求項１記
載の配管内流体温度測定装置。 - 【請求項３】 配管表面温度と外気温度の変化に対する
流体と外気の熱伝達率の変化特性と配管の熱物性値をあ
らかじめ記憶手段に記憶し、演算手段は記憶した特性に
基づき配管内の流体温度を演算する請求項１記載の配管
内流体温度測定装置。 - 【請求項４】 配管表面の外気を配管に沿って強制的に
対流させる請求項１，２又は３記載の配管内流体温度測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348952A JPH07198503A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 配管内流体温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348952A JPH07198503A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 配管内流体温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198503A true JPH07198503A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18400499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5348952A Pending JPH07198503A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 配管内流体温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198503A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010473A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Shin Nippon Air Technol Co Ltd | 配管内を流れる流体温度の計測方法及び流体熱量の計測方法 |
| JP2011501123A (ja) * | 2007-10-15 | 2011-01-06 | マイクロ モーション インコーポレイテッド | フロー材料の流体温度を求めるための振動式フローメータおよび方法 |
| JP2011027619A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Toyama Sangyo Kk | 温度測定システム及び温度測定方法、並びに、これらを用いた溶出試験器の温度制御システム及び温度制御方法 |
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-
1993
- 1993-12-28 JP JP5348952A patent/JPH07198503A/ja active Pending
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