JPS6341494B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、管内を流れる流体の流量を流体に
接触することなく、簡単に測定できる流量測定方
法に関する。

従来より、流量計としては、測定対象、使用環
境、使用目的などによつて多種多様のものがある
が、多くのものは測定素子を流体の流れている場
に挿入あるいは接触させ、その応答に基づいて流
量を求めるものである。しかし、この種の流量計
は、測定流体が酸、アルカリを含む腐食性液体や
亜硫酸ガス、硫化水素ガスなどの腐食性気体の場
合には使用できないことがあつた。また、電磁流
量計や超音波流速計などの流体に非接触で測定で
きるものもあるが測定装置が複雑であり、価格も
高いなどの欠点があつた。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
流体に非接触で測定でき、しかも測定装置が簡単
で安価に提供できる流量測定方法を提供すること
を目的とし、流体の流れる管の外側から間欠的に
一定の熱量を加え、管の温度変化から管内を流れ
る流体の流量を求めることを特徴とするものであ
る。

以下図面を参照して、この発明を詳しく説明す
る。

第１図はこの発明の流量測定方法に用いられる
測定装置の一例を示すものである。図中符号１は
液体、気体、粉体などの流体が流れる管で、この
管１内を流体は図中矢印方向に流れる。管１に
は、直径50μm程度の絶縁被覆が施されたコンス
タンタン線が管１に密着して、巻幅2.5mmで巻き
付けられ、接着剤などで固められて、管１を囲繞
するヒータ２が形成されている。このヒータ２
は、安定化電源３に接続され、通電、発熱される
ようになつている。ヒータ２の近傍の管１外周面
には、２個の銅―コンスタンタン熱電対の測温接
点４，４がヒータ２を挾んでほぼ対称に接着剤な
どを用いて取り付けられている。これらの測温接
点４，４の内、管１の上流側に設けられたものを
Ａとし、下流側に設けられたものをＢとする。測
温接点Ａ，Ｂはそれぞれ温度指示計５，５に接続
され、その温度を知ることができるようになつて
いる。そして、管１、ヒータ２および測温接点
Ａ，Ｂを取り囲むようにアスベスト，ガラスウー
ル、プラスチツクフオームなどの断熱材６が設け
られ、ヒータ２の熱が外部に逃げないようになつ
ているとともに、ヒータ２および測温接点Ａ，Ｂ
に外乱が入らないようになつている。

つぎに、このように構成された流量測定装置を
用いて流量を測定する方法を説明する。

管１に水などの流体を矢印方向に流し、安定化
電源３からヒータ２に間欠的に電流を供給し、間
欠的に発熱させる。この間欠的に発熱における各
回の発熱量は常に一定とされ、一定の熱が間欠的
に管１に加えられるようにされる。このために
は、ヒータ２に供給される電流、電圧を一定と
し、通電時間を一定とすればよい。この時のヒー
タ２の発熱量は、管１の材質、流体の流量、断熱
材６の断熱効率などによつて決められるが、流量
１ml／分〜30ml／分では1W以下で十分である。
そして、この時の管１の温度を測温接点Ａ，Ｂで
測温し、温度指示計５，５でその温度変化を経時
的に記録する。第２図に示したグラフは、この温
度変化の一例を示したもので、曲線Ａは測温接点
Ａの、曲線Ｂは測温接点Ｂの温度変化を示す。な
お、グラフの読み取りの便を考慮して、曲線Ｂは
時間軸に対して少しずらして記録してある。

第２図から明らかなように、ヒータ２に電流を
供給しはじめると同時に管１の温度が上昇し、や
がて定常状態に達して一定温度を保つ。ヒータ２
の電流の供給を停止すると、温度は低下し、加熱
前の温度に達し、定常状態となる。この温度変化
において、二つの定常状態の温度の温度差（Δt）
は、管１内を流れる流体の流量(G)に関係する。す
なわち、流量が大きければ流体による熱の放散が
大きくなり温度上昇（Δt）は小さくなり、逆に
流量が小さければ熱の放散が小さくなり温度上昇
は大きくなる。したがつて、温度差（Δt）を求
めれば、流量(G)を求めることができる。第２図の
グラフは、流体に水を用い、管１に内径1.25mmの
ステンレス管を用い、ヒータ２の電力0.33W、水
の流量28.0ml／分とし、ヒータ２の通電時間40
秒、非通電時間50秒とした時のものであり、温度
差（Δt）は、測温接点Ａで4.19℃、測温接点Ｂで
4.94℃で、ヒータ２の下流側で測温すれば温度差
（Δt）を大きくとれ、高感度となることがわか
る。また、この例では加熱時間40秒、冷却時間50
秒の合計90秒で、流量(G)を測定できることにな
る。しかし、定常状態に達するまでの加熱時間お
よび冷却時間は、ヒータ２の発熱量、管１の径、
流体の流量などによつて変化し、90秒以下で測定
することも可能である。

そして、このヒータ２による間欠的な一定発熱
量の加熱を複数回、通常は２〜５回程度繰り返し
て行い、管１の温度変化を複数回の定常状態にわ
たつて計測し、複数の温度差（Δt）を求める。
ついで、このようにして得られた複数の温度差
（Δt）の平均値を上流側および下流側でそれぞれ
求める。

ついで、管１を流れる流量を変化させ、これに
対応する温度差を求めると、第３図に示した温度
差（Δt）と流量(G)との関係、すなわち検定曲線
が得られる。第３図の検定曲線の内、Ａは測温接
点Ａで、Ｂは測温接点Ｂで測温した時の温度差か
らそれぞれ求めた検定曲線である。あらかじめ、
ある測定系についてこの検定曲線を求めておけ
ば、温度差（Δt）よりただちに流量(G)が求めら
れる。そして、温度差（Δt）を±0.25℃以内の精
度で測定できれば、流量(G)を±１％の精度で測定
できる。

ついで、このようにして得られた平均温度差
（Δt）から上記二つの検定曲線Ａ，Ｂに基いて測
温接点ＡおよびＢでの流量(G)をそれぞれ求め、こ
れを平均して最終的な流量測定値とする。

このような流量測定方法によれば、測温接点Ａ
およびＢで、それぞれ複数回の温度差（Δt）を
求め、これの平均値から検定曲線に基いて、測温
接点ＡおよびＢ、すなわち、ヒータ２の上流側お
よび下流側での流量(G)をそれぞれ求め、更にこれ
らの流量(G)を平均しているので、精度の高い流量
測定が行え、信頼性の高い測定結果を得ることが
できる。また、この測定方法によれば、間欠的な
一定の加熱によつて、温度変化を生じせしめ、こ
の温度変化の温度差（Δt）から流量を求めるの
で、流体自体の温度による影響を一切受けること
がなく、流体自体の温度が測定途中において変動
してもこれによる誤差を生ずることがない。この
ような測定方法では、管１内径を十分小さくすれ
ば、約0.3ml／分までの低流量を測定できる。

なお、加熱部としてのヒータ２としては、第４
図に示したような２枚のリボンヒータ７，７を用
い、これで管１をくまなく包み込むようにしても
よい。特に、管１の周囲から環状に均一に加熱す
ることが測定データの精度、再現性の点で好まし
い。

以上説明したように、この発明の流量測定方法
は、流体の流れる管外面に設けられた加熱部によ
り管内を流れる流体に間欠的に一定の熱を与え、
加熱部を挾んで加熱部の上流側および下流側に設
けられた測温素子により管の加熱部の上流側およ
び下流側での温度変化を複数回測定し、この温度
変化における温度差を求めることによつて流量を
求めるものであるので、管内を流れる流体に非接
触で流量を求めることができ、腐食性流体などの
流量をその流れを乱すことなく測定できる。ま
た、比較的低流量を高精度で測定できる。さら
に、間欠的な加熱によつて、複数回の測定を行
い、かつ上流側と下流側で別々に測定できるの
で、測定精度が向上し、誤差が小さくなる。また
さらに、間欠的な加熱によつて生じる温度変化の
温度差を求め、これから流量を求めるようにして
いるので、流体自体の温度変動によつて測定値が
変動することがなく、安定した測定が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の測定装置の一例を示す概略
構成図、第２図はこの発明の測定方法によつて得
られる管の温度変化の例を示すグラフ、第３図は
この測定方法による検定曲線の例を示すグラフ、
第４図はこの測定装置に用いられるヒータの他の
例を示す概略斜視図である。 １……管、１ａ……管口、２……ヒータ、３…
…安定化電源、４……測温接点、Ａ……測温接点
（上流側）、Ｂ……測温接点（下流側）、５……温
度指示計、６……断熱材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 管外面に設けられた加熱部により管内を流れ
   る流体に間欠的に一定の熱を与え、加熱部を挾ん
   で加熱部の上流側および下流側に設けられた測温
   素子により管の加熱部の上流側および下流側での
   温度変化を複数回測定し、この温度変化における
   温度差を求めることによつて流体の流量を測定す
   ることを特徴とする流量測定方法。