(57)【要約】【課題】配管の壁部の外側表面にヒータを設置する必要なく、配管内を流れる流体の速度を得ることができる流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法を提供する。【解決手段】流量計測装置は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える。【選択図】図１
2020126014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、
前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。
【請求項２】
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出する、
請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、
前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。
【請求項４】
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出する、
請求項３に記載の流量計測装置。
【請求項５】
前記配管の前記壁部の前記外側表面は、断熱材によって覆われており、
前記断熱材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記配管の前記壁部の前記外側表面は、遮風部材によって覆われており、
前記遮風部材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流量計測装置。
【請求項７】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、
前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。
【請求項８】
前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備える、
請求項７に記載の流量計測装置。
【請求項９】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、
前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測装置。
【請求項１０】
前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備える、
請求項９に記載の流量計測装置。
【請求項１１】
配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、
前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。
【請求項１２】
前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出する、
請求項１１に記載の流量計測システム。
【請求項１３】
配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、
前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。
【請求項１４】
前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、
前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出する、
請求項１３に記載の流量計測システム。
【請求項１５】
配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、
前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。
【請求項１６】
前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備える、
請求項１５に記載の流量計測システム。
【請求項１７】
配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、
前記流量計測装置は、
前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、
前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、
前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、
流量計測システム。
【請求項１８】
前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備える、
請求項１７に記載の流量計測システム。
【請求項１９】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、
前記温度分布算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。
【請求項２０】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、
前記温度経時変化算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。
【請求項２１】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、
前記温度分布検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。
【請求項２２】
流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、
前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出ステップと、
前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、
前記温度経時変化検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、
流量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、配管の内部を流れる流体の流速と配管の表面の温度分布との関係を示す関係情報を求める関係情報設定システムが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
また従来から、配管内を流れる蒸気の流速を計測する流量計測システムが知られている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５に記載された関係情報設定システムでは、
また従来から、配管の外部から配管内を流れる蒸気の流速および流量の少なくとも一方を計測する計測システムが知られている（例えば、特許文献６参照）。
ところで、特許文献１〜６に記載された技術では、リング状のヒータから構成される加熱部が備えられている。そのため、特許文献１〜６に記載された技術では、配管の内部を流れる流体の流速と配管の表面の温度分布との関係などを得るために、ヒータを配管の壁部の外側表面に巻回して設置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１８／１４２４７５号
【特許文献２】国際公開第２０１８／１４２４５６号
【特許文献３】特開２０１７−０５３７５８号公報
【特許文献４】特開２０１７−０５３７５７号公報
【特許文献５】国際公開第２０１５／１１９１３９号
【特許文献６】特開２０１６−２１２０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した問題点に鑑み、本発明は、配管の壁部の外側表面にヒータを設置する必要なく、配管内を流れる流体の速度を得ることができる流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
【０００６】
本発明の一態様の流量計測装置では、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出してもよい。
【０００７】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
【０００８】
本発明の一態様の流量計測装置では、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出してもよい。
【０００９】
本発明の一態様の流量計測装置では、前記配管の前記壁部の前記外側表面は、断熱材によって覆われており、前記断熱材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備えてもよい。
【００１０】
本発明の一態様の流量計測装置では、前記配管の前記壁部の前記外側表面は、遮風部材によって覆われており、前記遮風部材は、前記レーザー光照射部によって照射されたレーザー光を透過する透過部を備えてもよい。
【００１１】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
【００１２】
本発明の一態様の流量計測装置では、前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備えてもよい。
【００１３】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部と、前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測装置である。
【００１４】
本発明の一態様の流量計測装置では、前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備えてもよい。
【００１５】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出部と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度分布算出部によって算出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
【００１６】
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度分布算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されたサーモ画像に基づいて、前記外側表面の温度分布を算出してもよい。
【００１７】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出部と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度経時変化算出部によって算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
【００１８】
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記流量計測装置は、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面のサーモ画像を撮影するサーモ画像撮影部を更に備え、前記温度経時変化算出部は、前記サーモ画像撮影部によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、前記外側表面の温度経時変化を算出してもよい。
【００１９】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出部と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度分布検出部によって検出された前記外側表面の温度分布と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
【００２０】
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記温度分布検出部は、前記配管の管軸方向に配列された複数の熱電対を備えてもよい。
【００２１】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の速度を測定する流量計測装置と、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記配管の壁部の外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部とを備える流量計測システムであって、前記流量計測装置は、前記外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部によってレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出部と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部によって予め出力された前記関係を記憶するデータベース部と、前記温度経時変化検出部によって検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記データベース部に記憶されている前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出部とを備える、流量計測システムである。
【００２２】
本発明の一態様の流量計測システムでは、前記温度経時変化検出部は、前記レーザー光照射点の近傍に配置された熱電対を備えてもよい。
【００２３】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を算出する温度分布算出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、前記温度分布算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
【００２４】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を算出する温度経時変化算出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、前記温度経時変化算出ステップにおいて算出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
【００２５】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度分布を検出する温度分布検出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度分布との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、前記温度分布検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度分布と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
【００２６】
本発明の一態様は、流体が流れる配管の壁部の外側表面上の１点であるレーザー光照射点にレーザー光を照射するレーザー光照射ステップと、前記レーザー光照射ステップにおいてレーザー光が照射された前記外側表面の温度経時変化を検出する温度経時変化検出ステップと、前記配管の情報に基づいて、少なくとも前記配管内を流れる流体の速度と前記外側表面の温度経時変化との関係を出力する伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップと、前記温度経時変化検出ステップにおいて検出された前記外側表面の温度経時変化と、前記伝熱数値解析・ＣＦＤ解析ステップにおいて出力された前記関係とに基づいて、前記配管内を流れる流体の速度を算出する流体速度算出ステップとを備える、流量計測方法である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、配管の壁部の外側表面にヒータを設置する必要なく、配管内を流れる流体の速度を得ることができる流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の流量計測装置の第１例を示す図である。
【図２】配管内を流れる流体の速度と配管の壁部の外側表面の温度分布との関係の一例を説明するための図である。
【図３】伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部および流体速度算出部における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図４】第１実施形態の流量計測装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】第１実施形態の流量計測装置の第２例を示す図である。
【図６】第１実施形態の流量計測装置の第３例を示す図である。
【図７】第２実施形態の流量計測装置の第１例を示す図である。
【図８】温度経時変化算出部によって算出される配管の壁部の外側表面の温度経時変化の一例を説明するための図である。
【図９】第２実施形態の流量計測装置の伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部および流体速度算出部における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第２実施形態の流量計測装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第３実施形態の流量計測装置の第１例を示す図である。
【図１２】第３実施形態の流量計測装置の伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部および流体速度算出部における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第３実施形態の流量計測装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１４】第４実施形態の流量計測装置の第１例を示す図である。
【図１５】第４実施形態の流量計測装置の伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部および流体速度算出部における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１６】第４実施形態の流量計測装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１７】第５実施形態の流量計測システムの第１例を示す図である。
【図１８】第５実施形態の流量計測システムにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１９】第６実施形態の流量計測システムの第１例を示す図である。
【図２０】第６実施形態の流量計測システムにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２１】第７実施形態の流量計測システムの第１例を示す図である。
【図２２】第７実施形態の流量計測システムにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２３】第８実施形態の流量計測システムの第１例を示す図である。
【図２４】第８実施形態の流量計測システムにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照し、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の実施形態について説明する。
【００３０】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態の流量計測装置１の第１例を示す図である。
図１に示す例では、流量計測装置１が、配管Ａ内を流れる流体（例えば蒸気、気体など）の速度を測定する。流量計測装置１は、例えばレーザー光照射部１１と、サーモ画像撮影部１２と、温度分布算出部１３Ａと、伝熱数値解析・ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）解析部１４と、流体速度算出部１５とを備えている。
レーザー光照射部１１は、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射し、配管Ａ内の流体を加熱する。
サーモ画像撮影部１２は、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
図１に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。他の例では、レーザー光照射部１１によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影してもよい。
【００３１】
図１に示す例では、温度分布算出部１３Ａが、サーモ画像撮影部１２によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を算出する。詳細には、温度分布算出部１３Ａは、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のうちのサーモ画像撮影部１２によって撮影された撮影領域Ａ１１Ａ内の温度分布を算出する。
図１に示す例では、レーザー光照射点Ａ１１Ｂが撮影領域Ａ１１Ａ内に位置するが、他の例では、レーザー光照射点Ａ１１Ｂが撮影領域Ａ１１Ａ外に位置してもよい。
【００３２】
図１に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を複数出力する。つまり、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、例えば配管Ａ内を流れる流体の速度が第１速度である場合の流体の速度と温度分布との関係（第１の関係）、配管Ａ内を流れる流体の速度が第２速度である場合の流体の速度と温度分布との関係（第２の関係）、配管Ａ内を流れる流体の速度が第３速度である場合の流体の速度と温度分布との関係（第３の関係）などを出力する。
図１に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たらない場合における配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たる場合に、風によって配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を出力する。
【００３３】
図２は配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係の一例を説明するための図である。詳細には、図２（Ａ）は配管Ａ内の流速が第１速度である場合におけるレーザー光照射点Ａ１１Ｂから配管Ａ内の流体への熱の流れなどを示す図である。図２（Ｂ）は配管Ａ内の流速が第１速度である場合における配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を示す図である。図２（Ｃ）は配管Ａ内の流速が第２速度（＜第１速度）である場合におけるレーザー光照射点Ａ１１Ｂから配管Ａ内の流体への熱の流れなどを示す図である。図２（Ｄ）は配管Ａ内の流速が第２速度である場合における配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を示す図である。
図２（Ｂ）および図２（Ｄ）の横軸は、配管Ａの管軸方向の位置を示している。つまり、図２（Ａ）の左右方向の位置と、図２（Ｂ）の横軸上の位置とが対応している。また、図２（Ｃ）の左右方向の位置と、図２（Ｄ）の横軸上の位置とが対応している。すなわち、図２（Ｂ）の極大値は、配管Ａ内の流速が第１速度である場合のレーザー光照射点Ａ１１Ｂの温度を示している。図２（Ｄ）の極大値は、配管Ａ内の流速が第２速度である場合のレーザー光照射点Ａ１１Ｂの温度を示している。
図２（Ａ）に示すように、配管Ａ内の流速が大きい場合、管内熱伝達が増加し、配管Ａの壁部Ａ１の管軸方向へ伝導する熱量が減少する。一方、図２（Ｃ）に示すように、配管Ａ内の流速が小さい場合、管内熱伝達が減少し、配管Ａの壁部Ａ１の管軸方向へ伝導する熱量が増加する。そのため、図２（Ｂ）および図２（Ｄ）に示すように、配管Ａ内の流速が大きい場合のレーザー光照射点Ａ１１Ｂの温度（図２（Ｂ）の極大値）は、配管Ａ内の流速が小さい場合のレーザー光照射点Ａ１１Ｂの温度（図２（Ｄ）の極大値）よりも低くなる。詳細には、配管Ａ内の流速が大きい場合、図２（Ｂ）に示すように、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に極大値温度が低く、幅が小さい温度分布が生じる。一方、配管Ａ内の流速が小さい場合、図２（Ｄ）に示すように、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に極大値温度が高く、幅が大きい温度分布が生じる。
【００３４】
図１に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、例えば流体の運動に関する方程式（例えばオイラー方程式など）をコンピュータで解くことによって、配管Ａ内の流体の流れを観察する数値解析を実行する。
伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、例えば前処理、解析、後処理の手順によって数値解析を実行する。前処理では、例えば配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａの形状を再現した３次元モデルまたは２次元モデルが作成される。数値流体力学（ＣＦＤ）では、空間が離散的に扱われるため、物体形状および周りの空間を離散化する必要がある。そのため、前処理では、配管Ａおよび周りの空間を離散化して表現するための格子（グリッド、メッシュ）が生成される。
解析では、コンピュータが反復計算を実行することによって、格子毎の流れ方程式の近似解が計算される。計算結果として、格子毎の流速、温度などが得られる。後処理では、例えば配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係などが、数値として出力される。
【００３５】
図１に示す例では、流体速度算出部１５が、温度分布算出部１３Ａによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係（詳細には、複数の関係）とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部１３Ａによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【００３６】
図３は伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４および流体速度算出部１５における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図３に示す例では、ステップＳ１１において、例えば流量計測装置１の使用者が、温度分布算出部１３Ａによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を流体速度算出部１５に入力する。他の例では、温度分布算出部１３Ａが、算出した温度分布を流体速度算出部１５に入力してもよい。
【００３７】
図３に示す例では、次いで、ステップＳ１２において、例えば流量計測装置１の使用者が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料、レーザー光照射部１１の出力、配管Ａ内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップＳ１３では、例えば流量計測装置１の使用者が、配管Ａ内の初期流速（例えば２０［ｍ／ｓ］）を入力する。
次いで、ステップＳ１４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との複数の関係を出力する。流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係が示す温度分布を得る。
次いで、ステップＳ１５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ１１において入力された温度分布（温度分布算出部１３Ａによって算出された温度分布）と、ステップＳ１４において得られた温度分布（伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が出力した関係が示す温度分布）とを比較する。ステップＳ１１において入力された温度分布（入力温度分布）がステップＳ１４において得られた温度分布（出力温度分布）よりも高い場合には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１１において入力された温度分布（入力温度分布）がステップＳ１４において得られた温度分布（出力温度分布）よりも低い場合には、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１１において入力された温度分布（入力温度分布）とステップＳ１４において得られた温度分布（出力温度分布）とが一致する場合には、ステップＳ１８に進む。
【００３８】
ステップＳ１６では、流体速度算出部１５が、ステップＳ１４において選択された１つの関係が示す配管Ａ内の流速を減少させたものを、配管Ａ内を流れる流体の速度として算出する。
ステップＳ１７では、流体速度算出部１５が、ステップＳ１４において選択された１つの関係が示す配管Ａ内の流速を増加させたものを、配管Ａ内を流れる流体の速度として算出する。
ステップＳ１８では、流体速度算出部１５が、ステップＳ１４において選択された１つの関係が示す配管Ａ内の流速を、配管Ａ内を流れる流体の速度として算出する。
【００３９】
図４は図３に示す処理を含む、第１実施形態の流量計測装置１において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図４に示す例では、ステップＳ１０１において、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ１０２では、サーモ画像撮影部１２が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップＳ１０３では、温度分布算出部１３Ａが、ステップＳ１０２において撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を算出する。
次いで、ステップＳ１０４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ１０５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ１０４において出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ１０３において算出された温度分布とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【００４０】
第１実施形態の流量計測装置１の第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【００４１】
図５は第１実施形態の流量計測装置１の第２例を示す図である。
図５に示す例では、流量計測装置１が、図１に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、図５に示す例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、断熱材Ｂによって覆われている。断熱材Ｂは、レーザー光照射部１１によって照射されたレーザー光を透過する透過部Ｂ１を備えている。
詳細には、図５に示す例では、透過部Ｂ１が、断熱材Ｂに形成された開口によって構成されている。つまり、透過部Ｂ１は空気層である。
他の例では、断熱材Ｂの透過部Ｂ１として、例えば空気が９８％を占める透明断熱材を用いてもよい。
【００４２】
図６は第１実施形態の流量計測装置１の第３例を示す図である。
図６に示す例では、流量計測装置１が、図１に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、図６に示す例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、遮風部材Ｃによって覆われている。遮風部材Ｃは、レーザー光照射部１１によって照射されたレーザー光を透過する透過部Ｃ１を備えている。透過部Ｃ１は、遮風部材Ｃに形成された開口によって構成されている。
【００４３】
［第２実施形態］
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の流量計測装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の流量計測装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
図７は第２実施形態の流量計測装置１の第１例を示す図である。
図１に示す例では、流量計測装置１が温度分布算出部１３Ａを備えているが、図７に示す例では、流量計測装置１が、温度分布算出部１３Ａの代わりに、温度経時変化算出部１３Ｂを備えている。
上述したように、図１に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
一方、図７に示す例では、レーザー光照射部１１によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。詳細には、サーモ画像撮影部１２が、外側表面Ａ１１のサーモ画像の経時変化を得るために、複数の時刻における外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
図７に示す例では、温度経時変化算出部１３Ｂが、サーモ画像撮影部１２によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化を算出する。
【００４５】
図８は温度経時変化算出部１３Ｂによって算出される配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化の一例を説明するための図である。
図８に示す例では、時刻ｔ１に、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のレーザー光照射点Ａ１１Ｂに対するレーザー光の照射を開始する。
次いで、時刻ｔ２に、レーザー光照射部１１が、レーザー光照射点Ａ１１Ｂに対するレーザー光の照射を終了し、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度が減少し始める。
次いで、時刻ｔ３に、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度が平衡状態になる。
温度経時変化算出部１３Ｂは、例えば外側表面Ａ１１の温度が減少し始める時刻ｔ２から外側表面Ａ１１の温度が平衡状態になる時刻ｔ３までの時間である時定数を、外側表面Ａ１１の温度経時変化として算出する。
配管Ａ内の流速が図８に示す例より大きい場合、温度経時変化算出部１３Ｂによって算出される時定数は、図８に示す例より小さくなる。つまり、配管Ａ内の流速が大きくなるに従って、温度経時変化算出部１３Ｂによって算出される時定数は小さくなる。
【００４６】
図７に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を複数出力する。つまり、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、例えば配管Ａ内を流れる流体の速度が第１速度である場合の流体の速度と温度経時変化との関係（第１の関係）、配管Ａ内を流れる流体の速度が第２速度である場合の流体の速度と温度経時変化との関係（第２の関係）、配管Ａ内を流れる流体の速度が第３速度である場合の流体の速度と温度経時変化との関係（第３の関係）などを出力する。
図７に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たらない場合における配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を出力する。
他の例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たる場合に、風によって配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を出力する。
【００４７】
図７に示す例では、流体速度算出部１５が、温度経時変化算出部１３Ｂによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係（詳細には、複数の関係）とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度経時変化算出部１３Ｂによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【００４８】
図９は第２実施形態の流量計測装置１の伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４および流体速度算出部１５における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図９に示す例では、ステップＳ２１において、例えば流量計測装置１の使用者が、温度経時変化算出部１３Ｂによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化（時定数）を流体速度算出部１５に入力する。他の例では、温度経時変化算出部１３Ｂが、算出した温度経時変化（時定数）を流体速度算出部１５に入力してもよい。
【００４９】
図９に示す例では、次いで、ステップＳ２２において、例えば流量計測装置１の使用者が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料、レーザー光照射部１１の出力、配管Ａ内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップＳ２３では、例えば流量計測装置１の使用者が、配管Ａ内の初期流速（例えば２０［ｍ／ｓ］）を入力する。
次いで、ステップＳ２４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化（時定数）との複数の関係を出力する。流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係が示す温度経時変化（時定数）を得る。
次いで、ステップＳ２５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ２１において入力された温度経時変化（温度経時変化算出部１３Ｂによって算出された温度経時変化（時定数））と、ステップＳ２４において得られた温度経時変化（伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が出力した関係が示す温度経時変化（時定数））とを比較する。ステップＳ２１において入力された温度経時変化（入力時定数）がステップＳ２４において得られた温度経時変化（出力時定数）よりも大きい場合には、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２１において入力された温度経時変化（入力時定数）がステップＳ２４において得られた温度経時変化（出力時定数）よりも小さい場合には、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２１において入力された温度経時変化（入力時定数）とステップＳ２４において得られた温度経時変化（出力時定数）とが一致する場合には、ステップＳ２８に進む。
【００５０】
ステップＳ２６では、流体速度算出部１５が、ステップＳ２４において選択された１つの関係が示す配管Ａ内の流速を減少させたものを、配管Ａ内を流れる流体の速度として算出する。
ステップＳ２７では、流体速度算出部１５が、ステップＳ２４において選択された１つの関係が示す配管Ａ内の流速を増加させたものを、配管Ａ内を流れる流体の速度として算出する。
ステップＳ２８では、流体速度算出部１５が、ステップＳ２４において選択された１つの関係が示す配管Ａ内の流速を、配管Ａ内を流れる流体の速度として算出する。
【００５１】
図１０は図９に示す処理を含む、第２実施形態の流量計測装置１において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１０に示す例では、ステップＳ２０１において、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ２０２では、サーモ画像撮影部１２が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップＳ２０３では、温度経時変化算出部１３Ｂが、ステップＳ２０２において撮影されたサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化（時定数）を算出する。
次いで、ステップＳ２０４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化（時定数）との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ２０５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ２０４において出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ２０３において算出された温度経時変化（時定数）とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【００５２】
第２実施形態の流量計測装置１の第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【００５３】
第２実施形態の流量計測装置１の第２例では、流量計測装置１が、図７に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、第２実施形態の流量計測装置１の第２例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図５に示す断熱材Ｂと同様に構成された断熱材Ｂによって、覆われている。
【００５４】
第２実施形態の流量計測装置１の第３例では、流量計測装置１が、図７に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、第２実施形態の流量計測装置１の第３例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図６に示す遮風部材Ｃと同様に構成された遮風部材Ｃによって、覆われている。
【００５５】
［第３実施形態］
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の流量計測装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様に構成されている。従って、第３実施形態の流量計測装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
図１１は第３実施形態の流量計測装置１の第１例を示す図である。
図１に示す例では、流量計測装置１がサーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａを備えているが、図１１に示す例では、流量計測装置１が、サーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａの代わりに、温度分布検出部１６Ａを備えている。温度分布検出部１６Ａは、配管Ａの管軸方向に配列された複数の熱電対１６Ａ１〜１６Ａ４を備えている。
上述したように、図１に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に照射されている期間中に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影し、温度分布算出部１３Ａが、サーモ画像撮影部１２によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を算出する。
一方、図１１に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に照射されている期間中に、温度分布検出部１６Ａが配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を検出する。
他の例では、レーザー光照射部１１によるレーザー光の照射が終了した後に、温度分布検出部１６Ａが配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を検出してもよい。
【００５７】
図１１に示す例では、図１に示す例と同様に、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を複数出力する。
図１１に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たらない場合における配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たる場合に、風によって配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を出力する。
【００５８】
図１１に示す例では、流体速度算出部１５が、温度分布検出部１６Ａによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係（詳細には、複数の関係）とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度分布検出部１６Ａによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【００５９】
図１２は第３実施形態の流量計測装置１の伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４および流体速度算出部１５における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１２に示す例では、ステップＳ３１において、例えば流量計測装置１の使用者が、温度分布検出部１６Ａによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を流体速度算出部１５に入力する。他の例では、温度分布検出部１６Ａが、検出した温度分布を流体速度算出部１５に入力してもよい。
【００６０】
図１２に示す例では、次いで、ステップＳ３２において、例えば流量計測装置１の使用者が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料、レーザー光照射部１１の出力、配管Ａ内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップＳ３３では、例えば流量計測装置１の使用者が、配管Ａ内の初期流速（例えば２０［ｍ／ｓ］）を入力する。
次いで、ステップＳ３４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との複数の関係を出力する。流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係が示す温度分布を得る。
次いで、ステップＳ３５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ３１において入力された温度分布（温度分布検出部１６Ａによって検出された温度分布）と、ステップＳ３４において得られた温度分布（伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が出力した関係が示す温度分布）とを比較する。ステップＳ３１において入力された温度分布（入力温度分布）がステップＳ３４において得られた温度分布（出力温度分布）よりも高い場合には、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３１において入力された温度分布（入力温度分布）がステップＳ３４において得られた温度分布（出力温度分布）よりも低い場合には、ステップＳ３７に進む。ステップＳ３１において入力された温度分布（入力温度分布）とステップＳ３４において得られた温度分布（出力温度分布）とが一致する場合には、ステップＳ３８に進む。
【００６１】
ステップＳ３６〜Ｓ３８では、図３に示すステップＳ１６〜Ｓ１８と同様の処理が実行される。
【００６２】
図１３は図１２に示す処理を含む、第３実施形態の流量計測装置１において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１３に示す例では、ステップＳ３０１において、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ３０３では、温度分布検出部１６Ａが、ステップＳ３０１においてレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を検出する。
次いで、ステップＳ３０４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ３０５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ３０４において出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ３０３において検出された温度分布とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【００６３】
第３実施形態の流量計測装置１の第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【００６４】
第３実施形態の流量計測装置１の第２例では、流量計測装置１が、図１１に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、第３実施形態の流量計測装置１の第２例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図５に示す断熱材Ｂと同様に構成された断熱材Ｂによって、覆われている。
【００６５】
第３実施形態の流量計測装置１の第３例では、流量計測装置１が、図１１に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、第３実施形態の流量計測装置１の第３例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図６に示す遮風部材Ｃと同様に構成された遮風部材Ｃによって、覆われている。
【００６６】
［第４実施形態］
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第４実施形態について説明する。
第４実施形態の流量計測装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様に構成されている。従って、第４実施形態の流量計測装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
図１４は第４実施形態の流量計測装置１の第１例を示す図である。
図１に示す例では、流量計測装置１がサーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａを備えているが、図１４に示す例では、流量計測装置１が、サーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａの代わりに、温度経時変化検出部１６Ｂを備えている。温度経時変化検出部１６Ｂは、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度を検出する例えば１つの熱電対１６Ｂ１を備えている。熱電対１６Ｂ１は、レーザー光照射点Ａ１１Ｂの近傍に配置される。
上述したように、図１に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
一方、図１４に示す例では、レーザー光照射部１１によるレーザー光の照射が終了した後に、温度経時変化検出部１６Ｂは、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化を検出する。
【００６８】
図１４に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を複数出力する。
図１４に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たらない場合における配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を出力する。
他の例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たる場合に、風によって配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を出力する。
【００６９】
図１４に示す例では、流体速度算出部１５が、温度経時変化検出部１６Ｂによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係（詳細には、複数の関係）とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度経時変化検出部１６Ｂによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【００７０】
図１５は第４実施形態の流量計測装置１の伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４および流体速度算出部１５における処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１５に示す例では、ステップＳ４１において、例えば流量計測装置１の使用者が、温度経時変化検出部１６Ｂによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化（時定数）を流体速度算出部１５に入力する。他の例では、温度経時変化検出部１６Ｂが、検出した温度経時変化（時定数）を流体速度算出部１５に入力してもよい。
【００７１】
図１５に示す例では、次いで、ステップＳ４２において、例えば流量計測装置１の使用者が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料、レーザー光照射部１１の出力、配管Ａ内を流れる流体の特性などを入力する。
次いで、ステップＳ４３では、例えば流量計測装置１の使用者が、配管Ａ内の初期流速（例えば２０［ｍ／ｓ］）を入力する。
次いで、ステップＳ４４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化（時定数）との複数の関係を出力する。流体速度算出部１５は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４によって出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係が示す温度経時変化（時定数）を得る。
次いで、ステップＳ４５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ４１において入力された温度経時変化（温度経時変化検出部１６Ｂによって検出された温度経時変化（時定数））と、ステップＳ４４において得られた温度経時変化（伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が出力した関係が示す温度経時変化（時定数））とを比較する。ステップＳ４１において入力された温度経時変化（入力時定数）がステップＳ４４において得られた温度経時変化（出力時定数）よりも大きい場合には、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４１において入力された温度経時変化（入力時定数）がステップＳ４４において得られた温度経時変化（出力時定数）よりも小さい場合には、ステップＳ４７に進む。ステップＳ４１において入力された温度経時変化（入力時定数）とステップＳ４４において得られた温度経時変化（出力時定数）とが一致する場合には、ステップＳ４８に進む。
【００７２】
ステップＳ４６〜Ｓ４８では、図３に示すステップＳ１６〜Ｓ１８と同様の処理が実行される。
【００７３】
図１６は図１５に示す処理を含む、第４実施形態の流量計測装置１において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１６に示す例では、ステップＳ４０１において、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ４０３では、温度経時変化検出部１６Ｂが、ステップＳ４０１においてレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化を検出する。
次いで、ステップＳ４０４では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ４０５では、流体速度算出部１５が、ステップＳ４０４において出力された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ４０３において検出された温度経時変化とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【００７４】
第４実施形態の流量計測装置１の第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【００７５】
第４実施形態の流量計測装置１の第２例では、流量計測装置１が、図１４に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、第４実施形態の流量計測装置１の第２例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図５に示す断熱材Ｂと同様に構成された断熱材Ｂによって、覆われている。
【００７６】
第４実施形態の流量計測装置１の第３例では、流量計測装置１が、図１１に示す流量計測装置１と同様に構成されている。
また、第４実施形態の流量計測装置１の第３例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図６に示す遮風部材Ｃと同様に構成された遮風部材Ｃによって、覆われている。
【００７７】
［第５実施形態］
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第５実施形態について説明する。
第５実施形態の流量計測システムＳが備える流量計測装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様に構成されている。従って、第５実施形態の流量計測システムＳによれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流量計測装置１と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
図１７は第５実施形態の流量計測システムＳの第１例を示す図である。
図１７に示す例では、流量計測システムＳが、流量計測装置１と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２とを備えている。流量計測装置１は、配管Ａ内を流れる流体の速度を測定する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２は、図１に示す伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部１４と同様に構成されており、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を複数出力する。
図１７に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２は、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たらない場合における配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を出力する。
他の例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に風が当たる場合に、風によって配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１が失う熱量が、予備実験、解析などによって予め算出される。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２は、予備実験、解析などによって予め算出された熱量を考慮して、配管Ａ内の流速と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を出力する。
【００７９】
図１７に示す例では、流量計測装置１が、例えばレーザー光照射部１１と、サーモ画像撮影部１２と、温度分布算出部１３Ａと、流体速度算出部１５と、データベース部１７とを備えている。
レーザー光照射部１１は、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射し、配管Ａ内の流体を加熱する。
サーモ画像撮影部１２は、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
温度分布算出部１３Ａは、サーモ画像撮影部１２によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を算出する。
データベース部１７は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２によって予め出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係（複数の関係）を記憶する。
流体速度算出部１５は、温度分布算出部１３Ａによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布と、データベース部１７に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部１５は、データベース部１７に記憶されている複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部１３Ａによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【００８０】
図１８は第５実施形態の流量計測システムＳにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１８に示す例では、ステップＳ５０１において、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ５０２では、データベース部１７が、ステップＳ５０１において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップＳ５０３では、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ５０４では、サーモ画像撮影部１２が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップＳ５０５では、温度分布算出部１３Ａが、ステップＳ５０４において撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を算出する。
次いで、ステップＳ５０６では、流体速度算出部１５が、ステップＳ５０２において記憶された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ５０５において算出された温度分布とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【００８１】
第５実施形態の流量計測システムＳの第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【００８２】
第５実施形態の流量計測システムＳの第２例では、流量計測装置１が、図１７に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第５実施形態の流量計測システムＳの第２例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図５に示す断熱材Ｂと同様に構成された断熱材Ｂによって、覆われている。
【００８３】
第５実施形態の流量計測システムＳの第３例では、流量計測装置１が、図１７に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第５実施形態の流量計測システムＳの第３例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図６に示す遮風部材Ｃと同様に構成された遮風部材Ｃによって、覆われている。
【００８４】
［第６実施形態］
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第６実施形態について説明する。
第６実施形態の流量計測システムＳは、後述する点を除き、上述した５実施形態の流量計測システムＳと同様に構成されている。従って、第６実施形態の流量計測システムＳによれば、後述する点を除き、上述した５実施形態の流量計測システムＳと同様の効果を奏することができる。
【００８５】
図１９は第６実施形態の流量計測システムＳの第１例を示す図である。
図１９に示す例では、図１７に示す例と同様に、流量計測システムＳが、流量計測装置１と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２とを備えている。
図１７に示す例では、流量計測装置１が温度分布算出部１３Ａを備えているが、図１９に示す例では、流量計測装置１が、温度分布算出部１３Ａの代わりに、温度経時変化算出部１３Ｂを備えている。
上述したように、図１７に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
一方、図１９に示す例では、レーザー光照射部１１によるレーザー光の照射が終了した後に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。詳細には、サーモ画像撮影部１２が、外側表面Ａ１１のサーモ画像の経時変化を得るために、複数の時刻における外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
図１９に示す例では、温度経時変化算出部１３Ｂが、サーモ画像撮影部１２によって撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化を算出する。
【００８６】
図１９に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を複数出力する。
データベース部１７は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２によって予め出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係（複数の関係）を記憶する。
流体速度算出部１５は、温度経時変化算出部１３Ｂによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化と、データベース部１７に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部１５は、データベース部１７に記憶されている複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度経時変化算出部１３Ｂによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【００８７】
図２０は第６実施形態の流量計測システムＳにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図２０に示す例では、ステップＳ６０１において、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ６０２では、データベース部１７が、ステップＳ６０１において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップＳ６０３では、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ６０４では、サーモ画像撮影部１２が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
次いで、ステップＳ６０５では、温度経時変化算出部１３Ｂが、ステップＳ６０４において撮影されるサーモ画像の経時変化に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化を算出する。
次いで、ステップＳ６０６では、流体速度算出部１５が、ステップＳ６０２において記憶された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ６０５において算出された温度経時変化とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【００８８】
第６実施形態の流量計測システムＳの第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【００８９】
第６実施形態の流量計測システムＳの第２例では、流量計測装置１が、図１９に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第６実施形態の流量計測システムＳの第２例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図５に示す断熱材Ｂと同様に構成された断熱材Ｂによって、覆われている。
【００９０】
第６実施形態の流量計測システムＳの第３例では、流量計測装置１が、図１９に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第６実施形態の流量計測システムＳの第３例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図６に示す遮風部材Ｃと同様に構成された遮風部材Ｃによって、覆われている。
【００９１】
［第７実施形態］
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第７実施形態について説明する。
第７実施形態の流量計測システムＳは、後述する点を除き、上述した５実施形態の流量計測システムＳと同様に構成されている。従って、第７実施形態の流量計測システムＳによれば、後述する点を除き、上述した５実施形態の流量計測システムＳと同様の効果を奏することができる。
【００９２】
図２１は第７実施形態の流量計測システムＳの第１例を示す図である。
図２１に示す例では、図１７に示す例と同様に、流量計測システムＳが、流量計測装置１と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２とを備えている。
図１７に示す例では、流量計測装置１がサーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａを備えているが、図２１に示す例では、流量計測装置１が、サーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａの代わりに、温度分布検出部１６Ａを備えている。温度分布検出部１６Ａは、配管Ａの管軸方向に配列された複数の熱電対１６Ａ１〜１６Ａ４を備えている。
上述したように、図１７に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に照射されている期間中に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影し、温度分布算出部１３Ａが、サーモ画像撮影部１２によって撮影されたサーモ画像に基づいて、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を算出する。
一方、図２１に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１に照射されている期間中に、温度分布検出部１６Ａが配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を検出する。
【００９３】
図２１に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係を複数出力する。
データベース部１７は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２によって予め出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との関係（複数の関係）を記憶する。
流体速度算出部１５は、温度分布検出部１６Ａによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布と、データベース部１７に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部１５は、データベース部１７に記憶されている複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度分布算出部１３Ａによって算出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【００９４】
図２２は第７実施形態の流量計測システムＳにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図２２に示す例では、ステップＳ７０１において、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ７０２では、データベース部１７が、ステップＳ７０１において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップＳ７０３では、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ７０４では、温度分布検出部１６Ａが、ステップＳ７０３においてレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度分布を検出する。
次いで、ステップＳ７０６では、流体速度算出部１５が、ステップＳ７０２において記憶された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ７０４において検出された温度分布とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【００９５】
第７実施形態の流量計測システムＳの第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【００９６】
第７実施形態の流量計測システムＳの第２例では、流量計測装置１が、図２１に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第７実施形態の流量計測システムＳの第２例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図５に示す断熱材Ｂと同様に構成された断熱材Ｂによって、覆われている。
【００９７】
第７実施形態の流量計測システムＳの第３例では、流量計測装置１が、図２１に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第７実施形態の流量計測システムＳの第３例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図６に示す遮風部材Ｃと同様に構成された遮風部材Ｃによって、覆われている。
【００９８】
［第８実施形態］
以下、本発明の流量計測システム、流量計測装置および流量計測方法の第８実施形態について説明する。
第８実施形態の流量計測システムＳは、後述する点を除き、上述した５実施形態の流量計測システムＳと同様に構成されている。従って、第８実施形態の流量計測システムＳによれば、後述する点を除き、上述した５実施形態の流量計測システムＳと同様の効果を奏することができる。
【００９９】
図２３は第８実施形態の流量計測システムＳの第１例を示す図である。
図２３に示す例では、図１７に示す例と同様に、流量計測システムＳが、流量計測装置１と、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２とを備えている。
図１７に示す例では、流量計測装置１がサーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａを備えているが、図２３に示す例では、流量計測装置１が、サーモ画像撮影部１２および温度分布算出部１３Ａの代わりに、温度経時変化検出部１６Ｂを備えている。温度経時変化検出部１６Ｂは、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度を検出する例えば１つの熱電対１６Ｂ１を備えている。熱電対１６Ｂ１は、レーザー光照射点Ａ１１Ｂの近傍に配置される。
上述したように、図１７に示す例では、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射されている期間中に、サーモ画像撮影部１２が配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１のサーモ画像を撮影する。
一方、図２３に示す例では、レーザー光照射部１１によるレーザー光の照射が終了した後に、温度経時変化検出部１６Ｂは、レーザー光照射部１１によってレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化を検出する。
【０１００】
図２３に示す例では、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２が、例えば配管Ａの外径、配管Ａの壁部Ａ１の厚さ、配管Ａの材料などのような配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係などを出力する。伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２は、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係を複数出力する。
データベース部１７は、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２によって予め出力された配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との関係（複数の関係）を記憶する。
流体速度算出部１５は、温度経時変化検出部１６Ｂによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化と、データベース部１７に記憶されている複数の関係とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。詳細には、流体速度算出部１５は、データベース部１７に記憶されている複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係と温度経時変化検出部１６Ｂによって検出された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化とに基づいて配管Ａ内の流速を算出する。
【０１０１】
図２４は第８実施形態の流量計測システムＳにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図２４に示す例では、ステップＳ８０１において、伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部２が、配管Ａに関する情報に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度と配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化との複数の関係を出力する。
次いで、ステップＳ８０２では、データベース部１７が、ステップＳ８０１において出力された複数の複数の関係を記憶する。
次いで、ステップＳ８０３では、レーザー光照射部１１が、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１上の１点であるレーザー光照射点Ａ１１Ｂにレーザー光を照射する。
次いで、ステップＳ８０４では、温度経時変化検出部１６Ｂが、ステップＳ８０３においてレーザー光が照射された配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の温度経時変化を検出する。
次いで、ステップＳ８０６では、流体速度算出部１５が、ステップＳ８０２において記憶された複数の関係の中から配管Ａ内の流速の算出に適した１つの関係を選択し、その関係とステップＳ８０４において検出された温度経時変化とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の速度を算出する。
【０１０２】
第８実施形態の流量計測システムＳの第１例では、レーザー光照射部１１が照射したレーザー光によって配管Ａ内の流体が加熱されるため、配管Ａの壁部Ａの外側表面Ａ１１にヒータを設置する必要なく、配管Ａ内を流れる流体の速度を得ることができる。
【０１０３】
第８実施形態の流量計測システムＳの第２例では、流量計測装置１が、図２３に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第８実施形態の流量計測システムＳの第２例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図５に示す断熱材Ｂと同様に構成された断熱材Ｂによって、覆われている。
【０１０４】
第８実施形態の流量計測システムＳの第３例では、流量計測装置１が、図２３に示す流量計測装置１と同様に構成されている。また、第８実施形態の流量計測システムＳの第３例では、配管Ａの壁部Ａ１の外側表面Ａ１１の大部分が、図６に示す遮風部材Ｃと同様に構成された遮風部材Ｃによって、覆われている。
【０１０５】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態および各例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態および各例に記載の構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｓ…流量計測システム、１…流量計測装置、１１…レーザー光照射部、１２…サーモ画像撮影部、１３Ａ…温度分布算出部、１３Ｂ…温度経時変化算出部、１４…伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部、１５…流体速度算出部、１６Ａ…温度分布検出部、１６Ａ１〜１６Ａ４…熱電対、１６Ｂ…温度経時変化検出部、１６Ｂ１…熱電対、１７…データベース部、２…伝熱数値解析・ＣＦＤ解析部、Ａ…配管、Ａ１…壁部、Ａ１１…外側表面、Ａ１１Ａ…撮影領域、Ａ１１Ｂ…レーザー光照射点、Ｂ…断熱材、Ｂ１…透過部、Ｃ…遮風部材、Ｃ１…透過部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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