(57)【要約】【課題】  大風量が流れる風道に多量のトレーサガスを安定注入し、流路内のトレーサガス濃度を計測することで、風量計測を行う。【解決手段】  風量を計測したい風道１００内にスプレーノズル１３を取り付けたヘッダー１２を設置し、トレーサガス１をスプレーノズル１３から液化状態で噴霧注入することで多量なトレーサガスを風道１００内に注入できるようにするとともに、スプレーノズル１３設置数とノズル孔径の両方でトレーサガスの注入量を調整し、トレーサガスの安定注入を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風道の風上でトレーサガスを注入し、風道の風下においてトレーサガスの濃度を計測して風道内の風量を計測する混合希釈法により計測するに当り、トレーサガスを液化状態で風道内に注入することを特徴とする風量計測方法。
【請求項２】
請求項１において、風道内へのトレーサガス注入量と、注入口として風道内に設けたヘッダーに配設するスプレーノズルのノズル孔径とノズル設置数とを次式（１）の関係にすることを特徴とする風量計測方法。
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ここに、Ｉｑはトレーサガス注入量（ｋｇ／ｓ）、Ｄはノズル孔径（ｍ）、ρはトレーサガス液化状態での密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｐはヘッダーの内圧（Ｐａ）、Ｎはノズル設置数、ｋは比例定数とし取り得る範囲は次の通りとする。０．１＜ｋ＜０．９
【請求項３】
トレーサガスを注入するに当たり、ガスボンベを倒立させた状態で、液化状態のままノズル領域に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載した風量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、風道内を流れる気体の速度や流量を計測する風量計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の風道内の風量計測手段として、様々な測定方法が提案されている。なかでも、混合希釈法は、複雑に組み合わされた風道内の風量を計測する場合、ピトー管やオリフィスなどを用いた他の測定方法と異なり、風道内を整流する必要がなく精度良く測定できる方法である。【０００３】  例えば特許文献１には、混合希釈法を用いて一時的に測定対象風道の風量を計測しながら、別途その風道上に設けた流体圧力検知装置からの検出差圧を調べることで、両者の関係を一旦明確にし、以降の風量計測を流体圧力検知装置の検出差圧で行う工夫がされている。【０００４】  しかしながら、このような混合希釈法の活用においても、次のような問題点を抱えていることから実際に風量計測が必要なフィールドでも採用されていないのが実情である。【０００５】  まず、トレーサガスはガスボンベ内で液化状態からガス化して、風道内に注入するため、ボンベ内のガス温度が気化熱により急激に低下しボンベ内の圧力が低下する。この現象によって、風道内へのガス注入圧が変動し、安定してガスを風道内に注入できない状態となる。これを防ぐ目的で、ヒータをボンベに巻き付けるなどしてボンベ内の内圧を一定に保っている。風量が多くなるとトレーサガスの注入量も多くなるため、大容量のヒータが必要になり、装置そのものが大型化し、実際に風量計測が必要なフィールドでは使い辛い問題が発生する。
【特許文献１】特開２００８−１８５５１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上記従来の混合希釈法を用いた風道内風量計測方法の問題点から、大風量を計測する際にトレーサガスを簡単な装置で多量に風道内に注入する方法、またトレーサガスを液状で風道内に注入する際に、その注入量が調整でき、しかも簡便な機構で安定した注入状態が得られる方法が望まれていた。【０００７】  本発明は、この点に鑑み、大風量を計測する際に簡単な装置でトレーサガスを風道内に多量に注入する方法、及びトレーサガスを液状で風道内に注入する際に一定量を安定して注入できる方法、更に実用上負担となる計測フィールドへのトレーサガスボンベの持ち込み数量を軽減する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】
【０００８】  そして、本発明は上記目的を達成するために、請求項１の発明は、風道内の風量計測方法である混合希釈法において、計測対象の風道内へのトレーサガス注入を液化状態で行うことを特徴とする風量計測方法である。【０００９】  請求項２の発明は、請求項１において、風道内への注入量をスプレーノズルの孔径とノズルの設置数で調整することを特徴とする風量計測方法である。【００１０】  請求項３の発明は、請求項１の液状でトレーサガスを注入する方法において、一般的なガスボンベを倒立使用することで、液化状態での注入が可能となる風量計測方法である。【００１１】  なお、この発明方法において、風道とはダクト状のものだけでなく、クリーンルームなどのものも含むものである。
【発明の効果】
【００１２】  上述したように本発明の風量計測方法は、トレーサガスを液化状態で注入することにより、簡単な装置で多量のトレーサガスを風道内に送ることができる。【００１３】  また、液化状態でトレーサガスを注入するに当たり、その注入量をスプレーノズルの孔径とノズルの設置数を請求項２に記載の関係式を基に調整することで安定した注入状態を保つことができる。【００１４】  更に、トレーサガスのボンベを倒立状態で使用することで、より簡単にトレーサガスを液体状態で注入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。【００１６】  図１は、風道１００内へのトレーサガス注入を液化状態で行っている様子を示している。液化状態にあるトレーサガスは、注入用チューブ１１からヘッダー１２を経由してスプレーノズル１３から風道１００内に噴霧注入している。【００１７】  また、トレーサガスを注入する地点の上流側に一次側サンプリング管１４を設置している。一次側サンプリング管１４には、風道内の空気を吸引するための一次側空気吸引孔１４ａが適切な間隔で複数開けられている。【００１８】  この一次側空気吸引孔１４ａを利用して少量の空気をサンプリングする。このサンプリング空気はガス濃度分析計に送られ、被測定流体の空気中に存在するトレーサガス１と同じガス成分の濃度を計測する。【００１９】  一方、トレーサガス１を注入する地点の下流側にも二次側空気サンプリング管１５を設置している。一次側空気サンプリング管１４同様、二次側空気吸引孔１５ａが設けられており、少量の空気をサンプリングする。このサンプリング空気もガス濃度分析計に送られ、被測定流体である空気で混合希釈されたトレーサガス１の濃度を計測する。【００２０】  このようにして計測した一次側空気と二次側空気のトレーサガス濃度の相違、及び風道内へのトレーサガス注入量が分かると風道内の風量を求めることができる。【００２１】  図１のようにトレーサガスを液化状態で注入することで、多量のトレーサガス１を風道内に安定して注入でき、風量の多い大きな風道の風量計測も容易に行うことが可能となる。【００２２】  例えば、トレーサガスとして二酸化炭素を用いた場合、スプレーノズル１３から噴霧注入された直後に液化二酸化炭素の大部分は急激な圧力の降下と温度低下により、ドライアイスに変化する。更に、このドライアイスは被測定流体である空気との間で直ちに熱交換をし、二酸化炭素ガスに変化する。このような一連の相変化がスプレーノズル１３を用い噴霧注入することで、スムースに促進される。【００２３】  図１において、液化状態で供給したトレーサガスを風道１００内に安定して注入するために、トレーサガスの注入量とヘッダー１２に配設したスプレーノズル１３の孔径とノズル配設数とを次式の関係式で調整する。
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ガス液化状態の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｐはヘッダーの内圧（Ｐａ）、Ｎはノズル設置数、ｋは比例定数とし取り得る範囲は次の通りとする。０．１＜ｋ＜０．９【００２４】  液化状態で注入されるトレーサガスの流量を、仮に、噴霧口とボンベ間の注入用チューブ１１上にバルブやオリフィスなどを取付け調整しようとしても、これらの存在が局所的な圧力降下を招き、気化現象を起こすことになる。この気化現象により気化熱を奪われるため、トレーサガスは液化状態から固体状態に相変化し、注入用チューブ１１を閉塞させ、安定したトレーサガスの注入ができない問題を引き起こすこともある。【００２５】  また、トレーサガス注入量調整の必要性として、次のようなことがあげられる。まず、被測定流体で混合希釈されたトレーサガスの濃度はガス濃度分析計で計測するが、通常、ガス濃度の測定範囲が限られているため、その範囲内の濃度に収める必要が生じる。【００２６】  更に、例えばトレーサガスとして二酸化炭素を注入する場合、環境への配慮も必要である。人間の二酸化炭素に対する長期安定限界は５０００ｐｐｍと言われているため、空気により混合希釈された状態でこの限界濃度以下に抑えられるようにトレーサガスの注入量を調整するべきである。【００２７】  なお、図１に示すスプレーノズル１３の向きは上流側に向かって噴霧注入するように設置しているが、どのような方向に向かって噴霧注入しても良い。【００２８】  また、一次側サンプリング管１４及び二次側サンプリング管１５はそれぞれ上流と下流に向かって空気吸引孔を設けているがいずれの方向を向いても良い。【００２９】  図２は、トレーサガスを液化状態で風道１００内に注入するためにトレーサガスボンベ２を倒立使用している様子を示している。ボンベは転倒防止の目的でボンベ倒立架台４に立て掛けられ、重量計３に乗っている。ボンベ２を倒立することで容易にトレーサガスを液化状態で取り出すことができる。【００３０】  この液化状態のトレーサガスは開閉用コック１０、注入用チューブ１１を経由して風道１００内に送られる。液化状態でのトレーサガス注入量は、重量計３で計測する重量の変化分として表れる。重量計３を用いることで、注入量の多少によらず精度よく注入量を計測できると共に、時間的な重量の変化を逐次データとしてパソコンなどに容易に取り込めるメリットがある。【００３１】  測定する風量域が小風量から大風量に亘る場合、小風量ではトレーサガスをガス状態で少量注入し、大風量では液体の状態で大量に風道内に注入することが装置を簡素化する上で好ましいが、ガス状での注入と液状での注入ではガスボンベの内部構造が異なり、通常仕様とサイホン式仕様の２種類のボンベを用意する必要がある。しかしながら本発明によると、小風量ではボンベ２を正置使用、大風量では倒立使用するため１種類で対応できる。これにより、計測フィールドへのボンベの持ち込み数量が軽減できる。【００３２】  図３は、クリーンルーム１１４での適用事例を示している。クリーンルーム１１４は、リターンエアーと外気がフィルターや熱交換器などによって、洗浄処理や温湿度調整が適切に行われる循環系の空調設備であり、空気洗浄度の高さや室内が均一な気流であることが重要な要素になっている。【００３３】  一般的に、クリーンルーム１１４に送られる空気は送風機１１１で押し出され、ダクト１１０を通りクリーンルーム天井面に達し、風量調整ダンパー１１２から高性能フィルター１１３を経由して室内に送られている。【００３４】  このような環境で、気流の状態を計測する方法として、まずクリーンルーム１１４内への送風量とクリーンルーム１１４内の風量分布を計測する。【００３５】  計測は、送風機１１１の吐出側に設けた一次側サンプリング管１４で被測定流体中にあるトレーサガスと同じガス成分のガス濃度を計測するための空気をサンプリングしながら、その下流域に設けたヘッダー１２に配設したスプレーノズル１３でトレーサガスを風道１１０内に噴霧注入し、更に下流側の二次側サンプリング管１５でトレーサガスの希釈度合いを計測するため、空気のサンプリングを行い、ガス濃度を計測し風量を求める。【００３６】  また、クリーンルーム１１４内に設置した複数のガス濃度分析器１１５で、トレーサガスの到達時間と、濃度を計測することで風量分布を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明の実施形態を示す正面図である。
【図３】クリーンルームにおける適用事例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】１トレーサガス
２トレーサガスボンベ
３重量計
４ボンベ倒立用架台
１０開閉用コック
１１注入用チューブ
１２ヘッダー
１３スプレーノズル
１４一次側サンプリング管
１４ａ一次側空気吸引孔
１５二次側サンプリング管
１５ａ二次側空気吸引孔
１００風道
１１０ダクト
１１１送風機
１１２風量調整ダンパー
１１３高性能フィルター
１１４クリーンルーム
１１５ガス濃度分析器
１１６排気用風量調整ダンパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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