溫度計(jì)量儀、流量計(jì)及溫度計(jì)量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠廉價(jià)地計(jì)量流體的平均溫度的溫度計(jì)量儀、具備該溫度計(jì)量儀的流量計(jì)及溫度計(jì)量方法。本發(fā)明的流量計(jì)(10)具備連接在管(80)的途中的圓筒狀的計(jì)量管(11)，通過流量計(jì)量部(14)對(duì)計(jì)量管(11)內(nèi)的流體的流量進(jìn)行計(jì)量，通過溫度傳感器(20)及壓力傳感器(32)對(duì)計(jì)量管(11)內(nèi)的流體的溫度及壓力進(jìn)行計(jì)量。該溫度傳感器(20)配置成，在計(jì)量管(11)的內(nèi)徑為2r時(shí)，對(duì)距計(jì)量管(11)的中心軸相隔的位置的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量。
【專利說明】溫度計(jì)量儀、流量計(jì)及溫度計(jì)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)在管內(nèi)流動(dòng)的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量的溫度計(jì)量儀、具備該溫度計(jì)量儀的流量計(jì)及溫度計(jì)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有的流量計(jì)，已知有將在管內(nèi)流動(dòng)的流體的實(shí)測(cè)流量換算成規(guī)定溫度、規(guī)定壓力下的流量的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)I)。在這種流量計(jì)中，通過溫度傳感器對(duì)管內(nèi)的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量，并基于其計(jì)量結(jié)果進(jìn)行流量的換算。 [0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-187506號(hào)公報(bào)(段落[0003])
[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]另一方面，在暴露于外部空氣的配管被導(dǎo)入到使用了空調(diào)的房間等的情況下，若在管內(nèi)流動(dòng)的流體和管的管壁之間產(chǎn)生溫度差，則在管的徑向上流體溫度會(huì)產(chǎn)生分布。在這種情況下進(jìn)行上述換算時(shí)，需要流體的平均溫度，但若為了在管內(nèi)的多個(gè)部位計(jì)量溫度而設(shè)置多個(gè)溫度傳感器，則會(huì)產(chǎn)生成本增加的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明鑒于上述情況而提出，其目的在于提供能夠廉價(jià)地計(jì)量流體的平均溫度的溫度計(jì)量儀、具備該溫度計(jì)量儀的流量計(jì)及溫度計(jì)量方法。
[0009]本申請(qǐng)的發(fā)明人著眼于在圓筒形的管內(nèi)流動(dòng)的流體與管的管壁之間存在溫度差時(shí)，該管內(nèi)的流體的徑向的溫度相對(duì)于距管的中心軸的距離以二次曲線的方式變化的情況，獲得了管的內(nèi)徑為2r時(shí)，距管的中心軸相隔r/舊的位置的流體的溫度與管內(nèi)的流體的徑向上的平均溫度，即面平均溫度恰好一致的見解。因此，本申請(qǐng)的發(fā)明人完成了以下的發(fā)明。
[0010]即，本申請(qǐng)的技術(shù)方案I的發(fā)明的溫度計(jì)量儀的特征在于，所述溫度計(jì)量儀具有:計(jì)量管，其連接在內(nèi)部流通流體的管的途中，內(nèi)側(cè)截面形狀呈圓形；溫度傳感器，其對(duì)計(jì)量管的內(nèi)徑為2r時(shí)距計(jì)量管的中心軸相Kr/λ/?的位置的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量來作為流體的平均溫度。
[0011]技術(shù)方案2的發(fā)明的流量計(jì)的特征在于，所述流量計(jì)具備技術(shù)方案I所述的溫度計(jì)量儀。
[0012]技術(shù)方案3的發(fā)明在技術(shù)方案2所述的流量計(jì)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述流量計(jì)具備:壓力傳感器，其對(duì)計(jì)量管內(nèi)的流體的壓力進(jìn)行計(jì)量；換算處理部，其基于溫度傳感器的計(jì)量結(jié)果和壓力傳感器的計(jì)量結(jié)果，將實(shí)測(cè)流量換算成預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)溫度、基準(zhǔn)壓力下的流體的流量。
[0013]技術(shù)方案4的發(fā)明在技術(shù)方案3所述的流量計(jì)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述流量計(jì)具備:外側(cè)套筒，其從外側(cè)包圍計(jì)量管，在與計(jì)量管之間形成壓力計(jì)量室；孔口，其設(shè)置在計(jì)量管的管壁上，將計(jì)量管的內(nèi)側(cè)的流體向壓力計(jì)量室導(dǎo)入，壓力傳感器被配置成對(duì)壓力計(jì)量室內(nèi)的流體的壓力進(jìn)行計(jì)量。
[0014]技術(shù)方案5的發(fā)明在技術(shù)方案4所述的流量計(jì)的基礎(chǔ)上，其特征在于，溫度傳感器呈棒狀，穿過在計(jì)量管的管壁上貫通形成的傳感器插通孔，溫度傳感器與傳感器插通孔的內(nèi)側(cè)面之間的間隙作為孔口。
[0015]技術(shù)方案6的發(fā)明在技術(shù)方案2~5中任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的流量計(jì)的基礎(chǔ)上，其特征在于，流量計(jì)對(duì)計(jì)量管中的比溫度傳感器靠上游側(cè)的流量進(jìn)行計(jì)量。
[0016]技術(shù)方案7的發(fā)明的流量計(jì)在技術(shù)方案2~6中任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的流量計(jì)的基礎(chǔ)上，其特征在于，流量計(jì)為超聲波流量計(jì)。
[0017]技術(shù)方案8的發(fā)明的溫度計(jì)量方法，使用該溫度計(jì)量方法對(duì)在內(nèi)側(cè)截面形狀為圓形的管內(nèi)流動(dòng)的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量，其特征在于，對(duì)管的內(nèi)徑為2r時(shí)距管的中心軸相隔r/七的位置的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量來作為流體的平均溫度。
[0018]發(fā)明效果
[0019][技術(shù)方案1、8的發(fā)明 ]
[0020]在技術(shù)方案I的溫度計(jì)量儀中，在與管連接的計(jì)量管的內(nèi)徑為2r時(shí)，對(duì)距計(jì)量管的中心軸相Kr/7?的位置的溫度進(jìn)行計(jì)量。另外，在技術(shù)方案8的溫度計(jì)量方法中，在管的內(nèi)徑為2r時(shí)，對(duì)距管的中心軸相隔r/.^的位置的溫度進(jìn)行計(jì)量。根據(jù)技術(shù)方案1、8的發(fā)明，僅通過一個(gè)溫度傳感器就能夠?qū)τ?jì)量管內(nèi)或管內(nèi)的流體的平均溫度進(jìn)行計(jì)量，由此，能夠廉價(jià)地對(duì)流體的平均溫度進(jìn)行計(jì)量。
[0021][技術(shù)方案2、3、7的發(fā)明]
[0022]在此，在如技術(shù)方案2的發(fā)明那樣將溫度計(jì)量儀用作流量計(jì)的一部分時(shí)，可以使用溫度傳感器的計(jì)量結(jié)果對(duì)流量計(jì)量部的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行修正或進(jìn)行流量計(jì)量部的校正，也可以如技術(shù)方案3的發(fā)明那樣，采用如下的結(jié)構(gòu):所述流量計(jì)具備:對(duì)計(jì)量管內(nèi)的所述流體的壓力進(jìn)行計(jì)量的壓力傳感器；以及基于溫度傳感器的計(jì)量結(jié)果和所述壓力傳感器的計(jì)量結(jié)果將流量計(jì)量部的計(jì)量結(jié)果換算成預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)溫度、基準(zhǔn)壓力下的流體的流量的換算處理部。根據(jù)前者的結(jié)構(gòu)，提高了流量計(jì)的計(jì)量精度，根據(jù)后者的結(jié)構(gòu)(技術(shù)方案3的發(fā)明)，提高了流量換算的精度。需要說明的是，流量計(jì)既可以應(yīng)用差壓式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦流流量計(jì)、容積式流量計(jì)，也可以如技術(shù)方案7的發(fā)明那樣采用超聲波流量計(jì)。
[0023][技術(shù)方案4的發(fā)明]
[0024]在技術(shù)方案4的發(fā)明中，由于壓力傳感器對(duì)導(dǎo)入計(jì)量管的外側(cè)的壓力計(jì)量室的流體的壓力進(jìn)行計(jì)量，所以能夠抑制壓力計(jì)量受到動(dòng)壓力的影響的情況。
[0025][技術(shù)方案5的發(fā)明]
[0026]根據(jù)技術(shù)方案5的發(fā)明，利用將溫度傳感器導(dǎo)入計(jì)量管內(nèi)的傳感器插通孔，能夠?qū)⒂?jì)量管內(nèi)的流體導(dǎo)入壓力計(jì)量室。
[0027][技術(shù)方案6的發(fā)明]
[0028]根據(jù)技術(shù)方案6的發(fā)明，即使因溫度傳感器而在計(jì)量管內(nèi)引發(fā)紊流，也能夠防止該紊流的影響波及到流量計(jì)量。【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的流量計(jì)的主要部分的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0030]圖2是流量計(jì)的框圖。
[0031]圖3是用于對(duì)溫度分布的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明的圖。
[0032]圖4是表示溫度分布的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖表。
[0033]圖5是相對(duì)于距計(jì)量管的中心軸的距離對(duì)在計(jì)量管內(nèi)流動(dòng)的空氣的溫度進(jìn)行標(biāo)繪的標(biāo)會(huì)圖。
[0034]圖6是表示根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果求出的平均溫度測(cè)定點(diǎn)的圖表。
[0035]圖7是表示變形例的溫度計(jì)量儀的主要部分的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0036]附圖標(biāo)記說明如下:
[0037]10流量計(jì)
[0038]11計(jì)量管
[0039]13傳感器插通孔
[0040]14流量計(jì)量部
[0041]20溫度傳感器
[0042]21溫度計(jì)量儀
[0043]30外側(cè)套筒
[0044]32壓力傳感器
[0045]33換算處理部
[0046]80 管
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下，使用圖1?圖5對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1中示出本實(shí)施方式的流量計(jì)10。流量計(jì)10具備連接在供流體(例如，空氣或民用燃?xì)?流動(dòng)的管80的途中的計(jì)量管11，該計(jì)量管11的內(nèi)側(cè)作為用于使計(jì)量對(duì)象的流體流過的計(jì)量流路12。另外，計(jì)量管11呈圓筒狀，其內(nèi)徑為2r。
[0048]在計(jì)量管11的中間部設(shè)有對(duì)在計(jì)量流路12中流動(dòng)的流體的流量進(jìn)行計(jì)量的流量計(jì)量部14。流量計(jì)量部14既可以是對(duì)在計(jì)量流路12中流動(dòng)的流體的速度(流速)進(jìn)行計(jì)量的部件，也可以是對(duì)流量直接進(jìn)行計(jì)量的部件。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，流量計(jì)量部14的結(jié)構(gòu)為，具備在與計(jì)量管11的中心軸傾斜的方向上對(duì)置而夾著計(jì)量流路12的一對(duì)超聲波收發(fā)波器(未圖示)，通過在這一對(duì)超聲波收發(fā)波器之間收發(fā)超聲波來對(duì)流體的流速進(jìn)行計(jì)量。
[0049]流量計(jì)10設(shè)有從外側(cè)包圍計(jì)量管11的外側(cè)套筒30，由計(jì)量管11和外側(cè)套筒30圍成的環(huán)狀空間作為壓力計(jì)量室31。另外，在計(jì)量管11的管壁IlH上設(shè)有未圖示的孔口，經(jīng)由該孔口將計(jì)量流路12內(nèi)的流體導(dǎo)入壓力計(jì)量室31，由此計(jì)量流路12的壓力與壓力計(jì)量室31的壓力相同。并且，在外側(cè)套筒30上安裝有對(duì)壓力計(jì)量室31內(nèi)的流體的壓力進(jìn)行計(jì)量的壓力傳感器32。
[0050]另外，在外側(cè)套筒30的管壁30H上安裝有本發(fā)明的溫度傳感器20。該溫度傳感器20的結(jié)構(gòu)為，呈朝向計(jì)量管11側(cè)延伸的棒狀，且在前端具有溫度檢測(cè)部20A。并且，溫度傳感器20穿過在計(jì)量管11的管壁IlH上貫通形成的傳感器插通孔13而突入到計(jì)量流路12內(nèi)。需要說明的是，計(jì)量流路12內(nèi)的流體還會(huì)通過傳感器插通孔13而導(dǎo)入到壓力計(jì)量室31中。
[0051]在此，在本實(shí)施方式中，溫度傳感器20貫通計(jì)量管11的傳感器插通孔13，溫度傳感器20的前端部配置在距計(jì)量管11的中心軸(圖1中由單點(diǎn)劃線表示的軸)相隔r/的位置。即，溫度傳感器20對(duì)距計(jì)量管11的中心軸相隔位置的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量。
[0052]需要說明的是，傳感器插通孔13形成在計(jì)量管11中的比流量計(jì)量部14靠下游側(cè)的管壁IlH上，溫度傳感器20配置在比流量計(jì)量部14靠下游側(cè)的位置。由此，即使在因溫度傳感器20而產(chǎn)生紊流的情況下，也能夠防止流量計(jì)量部14受到該紊流的影響。
[0053]如圖2所示，流量計(jì)10設(shè)有將流量計(jì)量部14計(jì)量出的流量(實(shí)測(cè)流量)換算成預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)溫度、基準(zhǔn)壓力(例如，O度、I個(gè)氣壓或27度、I個(gè)氣壓)下的流量的流量換算部33。具體而言，換算處理部33根據(jù)流量計(jì)量部14、壓力傳感器32及溫度傳感器20的計(jì)量結(jié)果，基于波義耳-查理定律進(jìn)行換算。換算處理部33的換算結(jié)果由顯示監(jiān)控器34顯示。需要說明的是，換算處理部33既可以與外側(cè)套筒30—體地設(shè)置，也可以與外側(cè)套筒30分體地設(shè)置。
[0054]以上為關(guān)于本實(shí)施方式的流量計(jì)10的結(jié)構(gòu)的說明。需要說明的是，如上所述，本實(shí)施方式的流量計(jì)10采用的是通過溫度傳感器20對(duì)計(jì)量管11內(nèi)的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量的結(jié)構(gòu)。即，在本實(shí)施方式中，通過溫度傳感器20和計(jì)量管11構(gòu)成本發(fā)明的“溫度計(jì)量儀”，流量計(jì)10采用的是將“溫度計(jì)量儀”作為一部分的結(jié)構(gòu)。
[0055]接著，對(duì)溫度傳感器20及流量計(jì)10的作用效果進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的溫度傳感器20及流量計(jì)10對(duì)距計(jì)量管11的中心軸相隔的位置的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量。在此，如下述[管內(nèi)溫度分布的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)]所示，在計(jì)量管11內(nèi)的流體的溫度于徑向上存在分布時(shí)，配置有溫度傳感器20的位置的流體的面平均溫度與距計(jì)量管11的中心軸相隔r/力的位置的溫度恰好一致。因此，根據(jù)溫度傳感器20及流量計(jì)10，僅通過一個(gè)溫度傳感器就能夠?qū)τ?jì)量管11內(nèi)的流體的平均溫度進(jìn)行計(jì)量，從而能夠廉價(jià)地對(duì)流體的平均溫度進(jìn)行計(jì)量。
[0056][溫度分布的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)]
[0057]如圖3所示，在本實(shí)驗(yàn)中，在輸送作為流體的空氣的輸送管90的下游側(cè)連接有圓筒狀的試驗(yàn)用計(jì)量管70。試驗(yàn)用計(jì)量管70配置在氣溫保持在25度的試驗(yàn)室內(nèi)。另外，在試驗(yàn)用計(jì)量管70的上游側(cè)設(shè)有固定在60度的環(huán)境的恒溫槽91，通過使輸送管90通到該恒溫槽91內(nèi)而將輸送管90內(nèi)的空氣的溫度調(diào)整到60度。輸送管90輸送的空氣的流量可由設(shè)置在恒溫槽91的上游側(cè)的閥92調(diào)整。
[0058]在試驗(yàn)用計(jì)量管70的上游側(cè)，即試驗(yàn)用計(jì)量管70與輸送管90之間的連接部分配置有第一溫度計(jì)93，該第一溫度計(jì)93對(duì)剛剛進(jìn)入試驗(yàn)用計(jì)量管70的空氣的溫度進(jìn)行計(jì)量。需要說明的是，通過將配置在恒溫槽91與第一溫度計(jì)93之間的輸送管90及試驗(yàn)用計(jì)量管70用隔熱材料95進(jìn)行覆蓋，從而第一溫度計(jì)93能夠計(jì)量與穿過恒溫槽91的輸送管90內(nèi)的流體的溫度大致相同的溫度。
[0059]另外，在從第一溫度計(jì)93向下游側(cè)離開800mm的位置配置有第二溫度計(jì)94，由第一溫度計(jì)93和第二溫度計(jì)94計(jì)量的溫度的數(shù)據(jù)保存在記錄器96中，并由計(jì)算機(jī)97進(jìn)行處理。需要說明的是，試驗(yàn)用計(jì)量管70的內(nèi)徑為80mm，若將該內(nèi)徑設(shè)為2r，則從第一溫度計(jì)93到第二溫度計(jì)94的距離為20r。
[0060]在本實(shí)驗(yàn)中，通過第二溫度計(jì)94對(duì)試驗(yàn)用計(jì)量管70內(nèi)的溫度分布進(jìn)行測(cè)定。具體而言，將第二溫度計(jì)94的溫度檢測(cè)部距試驗(yàn)用計(jì)量管70的中心軸的距離固定在0mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、以及40mm,按各距離測(cè)定溫度，由此測(cè)定出溫度分布。
[0061][實(shí)驗(yàn)結(jié)果]
[0062]在圖4中，將空氣的流量在5m3/h~90m3/h的范圍內(nèi)變化時(shí)的第一溫度計(jì)93的測(cè)定結(jié)果(該圖的Tl)和第二溫度計(jì)94的測(cè)定結(jié)果(該圖的T2)做成表格來示出。另外，圖5中示出各流量下的試驗(yàn)用計(jì)量管70內(nèi)的溫度分布。根據(jù)圖5可知，試驗(yàn)用計(jì)量管70內(nèi)的流體的溫度分布無論在哪種流量下都以二次曲線的方式變化。
[0063]在此，在將距試驗(yàn)用計(jì)量管70的中心軸的距離設(shè)為X，將系數(shù)設(shè)為A、B，將試驗(yàn)用計(jì)量管70內(nèi)的流體的溫度T用下述式(I)近似表示時(shí)，試驗(yàn)用計(jì)量管70的中心軸周圍的溫度的累計(jì)值Tv用下述式(2)來表示。
[0064]數(shù)I
【權(quán)利要求】
1.一種溫度計(jì)量儀，其特征在于， 所述溫度計(jì)量儀具備: 計(jì)量管，其連接在內(nèi)部流通流體的管的途中，內(nèi)側(cè)截面形狀呈圓形； 溫度傳感器，其對(duì)所述計(jì)量管的內(nèi)徑為2r時(shí)距所述計(jì)量管的中心軸相隔r/士的位置的所述流體的溫度進(jìn)行計(jì)量來作為所述流體的平均溫度。
2.一種流量計(jì)，其特征在于， 所述流量計(jì)具備權(quán)利要求1所述的所述溫度計(jì)量儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其特征在于， 所述流量計(jì)具備: 壓力傳感器，其對(duì)所述計(jì)量管內(nèi)的所述流體的壓力進(jìn)行計(jì)量； 換算處理部，其基于所述溫度傳感器的計(jì)量結(jié)果和所述壓力傳感器的計(jì)量結(jié)果，將實(shí)測(cè)流量換算成預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)溫度、基準(zhǔn)壓力下的所述流體的流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量計(jì)，其特征在于， 所述流量計(jì)具備: 外側(cè)套筒，其從外側(cè)包圍所述計(jì)量管，在與所述計(jì)量管之間形成壓力計(jì)量室； 孔口，其設(shè)置在所述計(jì)量管的管壁上，將所述計(jì)量管的內(nèi)側(cè)的所述流體向所述壓力計(jì)量室導(dǎo)入， 所述壓力傳感器被配置成對(duì)所述壓力計(jì)量室內(nèi)的所述流體的壓力進(jìn)行計(jì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流量計(jì)，其特征在于， 所述溫度傳感器呈棒狀，穿過在所述計(jì)量管的管壁上貫通形成的傳感器插通孔， 所述溫度傳感器與所述傳感器插通孔的內(nèi)側(cè)面之間的間隙作為所述孔口。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的流量計(jì)，其特征在于， 所述流量計(jì)對(duì)所述計(jì)量管中的比所述溫度傳感器靠上游側(cè)的流量進(jìn)行計(jì)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的流量計(jì)，其特征在于， 所述流量計(jì)為超聲波流量計(jì)。
8.—種對(duì)在內(nèi)側(cè)截面形狀為圓形的管內(nèi)流動(dòng)的流體的溫度進(jìn)行計(jì)量的溫度計(jì)量方法，其特征在于， 對(duì)所述管的內(nèi)徑為2r時(shí)距所述管的中心軸相隔r/.^的位置的所述流體的溫度進(jìn)行計(jì)量來作為所述流體的平均溫度。
【文檔編號(hào)】G01K13/02GK103674326SQ201210513703
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】渡邊一樹, 野中勉 申請(qǐng)人:愛知時(shí)計(jì)電機(jī)株式會(huì)社