(57)【要約】【課題】従来よりも測定精度を向上したピトー管式流量計及びそれを用いた測定方法を提供する。【解決手段】第１圧力管２及び第２圧力管３を、排気管１の軸方向に離間して排気管１内に径方向から挿入するとともに、それらの第１圧力管２及び第２圧力管３の測定孔８、９が排ガスの流れ方向にそれぞれ正対及び反対するようにしたピトー管式流量計において、第１圧力管２と第２圧力管３との中間に、排気管１の管壁１２に開口する静圧管４を設置して、排ガスが順流１０のときは第１差圧計５の測定値を静圧として採用し、逆流１１のときは第２差圧計６の測定値を静圧として採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に測定孔が形成された第１圧力管及び第２圧力管を、配管の軸方向に離間して前記配管内に径方向から挿入するとともに、前記第１圧力管及び第２圧力管の測定孔が該配管内を流れる流体の流れ方向に、それぞれ正対及び反対するようにしたピトー管式流量計において、
前記第１圧力管と前記第２圧力管との中間に、前記配管の管壁に開口する静圧管を設置したことを特徴とするピトー管式流量計。
【請求項２】
前記配管の軸方向に関して前記第１圧力管又は前記第２圧力管の外側に、温度計及び圧力計を設置した請求項１に記載のピトー管式流量計。
【請求項３】
前記配管が車両エンジンの排ガスが流れる排気管である請求項１又は２に記載のピトー管式流量計。
【請求項４】
表面に測定孔が形成された第１圧力管及び第２圧力管を、配管の軸方向に離間して前記配管内に径方向から挿入するとともに、前記第１圧力管及び第２圧力管の測定孔が該配管内を流れる流体の流れ方向に、それぞれ正対及び反対するようにし、かつ前記第１圧力管と前記第２圧力管の中間に前記配管の管壁に開口する静圧管を設置したピトー管式流量計を用いた流量測定方法であって、
前記配管内を流れる流体の流れ方向が前記第１圧力管から前記第２圧力管へ向かう場合には、該第１圧力管の圧力を全圧とし、かつ前記静圧管の圧力を静圧として、それらの差圧を用いて前記流体の流量を算出し、
前記流体の流れ方向が前記第２圧力管から前記第１圧力管へ向かう場合には、該第２圧力管の圧力を全圧とし、かつ前記静圧管の圧力を静圧として、それらの差圧を用いて前記流体の流量を算出することを特徴とするピトー管式流量計を用いた流量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピトー管式流量計及びそれを用いた流量測定方法に関し、更に詳しくは従来よりも測定精度を向上したピトー管式流量計及びそのピトー管式流量計を用いた流量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、内燃機関を使用する車両エンジンや産業エンジンなどにおける排ガス規制は年々厳しくなっており、各事業者においては様々なシステムの開発が進められている。それらのシステムの開発や制御においては、エンジンから発生する排ガスの流量を正確に把握することが重要である。
【０００３】
排気管内を流れる排ガスの流量測定手段としては、コスト及び測定精度の観点からピトー管式流量計が一般に広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。このピトー管式流量計は、図２に示すように、排気管２０内を流れる排ガスの流れ方向２１に正対する測定孔２２が複数形成された全圧圧力管２３と、その全圧圧力管２３の下流側に設置され、排ガスの流れ方向に反対する測定孔２４が複数形成された静圧圧力管２５と、それらの全圧圧力管２３及び静圧圧力管２５に接続する差圧計２６とから主に構成されている。排ガスの流量は、全圧圧力管２３が測定した全圧から静圧圧力管２５が測定した静圧を差し引いた動圧を差圧計２６から求めた後に、ベルヌーイの式から排ガスの速度を算出し、それに排気管２０の断面積を乗じることにより求めることができる。
【０００４】
しかしながら、上記のピトー管式流量計では、静圧圧力管２５の周囲の排ガスの流れは、いわゆる円柱周りの後流となるので、レイノルズ数の値によっては流れの剥離点が揺動したり、渦の放出などが生じたりするため、静圧を正確に測定することが困難であり、流量の測定精度が劣るという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１７２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来よりも測定精度を向上したピトー管式流量計及びそれを用いた測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のピトー管式流量計は、表面に測定孔が形成された第１圧力管及び第２圧力管を、配管の軸方向に離間して前記配管内に径方向から挿入するとともに、前記第１圧力管及び第２圧力管の測定孔が該配管内を流れる流体の流れ方向に、それぞれ正対及び反対するようにしたピトー管式流量計において、前記第１圧力管と前記第２圧力管との中間に、前記配管の管壁に開口する静圧管を設置したことを特徴とするものである。
【０００８】
上記のピトー管式流量計においては、流体の物性を求めるために、配管の軸方向に関して第１圧力管又は第２圧力管の外側に、温度計及び圧力計を設置することが望ましい。
【０００９】
ピトー管式流量計は、車両エンジンの排ガスが流れる排気管に好適に適用される。
【００１０】
また、上記の目的を達成する本発明のピトー管式流量計を用いた流量測定方法は、表面に測定孔が形成された第１圧力管及び第２圧力管を、配管の軸方向に離間して前記配管内に径方向から挿入するとともに、前記第１圧力管及び第２圧力管の測定孔が該配管内を流れる流体の流れ方向に、それぞれ正対及び反対するようにし、かつ前記第１圧力管と前記第２圧力管の中間に前記配管の管壁に開口する静圧管を設置したピトー管式流量計を用いた流量測定方法であって、前記配管内を流れる流体の流れ方向が前記第１圧力管から前記第２圧力管へ向かう場合には、該第１圧力管の圧力を全圧とし、かつ前記静圧管の圧力を静圧として、それらの差圧を用いて前記流体の流量を算出し、前記流体の流れ方向が前記第２圧力管から前記第１圧力管へ向かう場合には、該第２圧力管の圧力を全圧とし、かつ前記静圧管の圧力を静圧として、それらの差圧を用いて前記流体の流量を算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のピトー管式流量計によれば、流体の流れ方向に関わりなく全圧及び静圧を正確に測定できるので、測定精度を従来よりも向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態からなるピトー管式流量計の構成図である。
【図２】従来のピトー管式流量計の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態からなるピトー管式流量計の構成を示す。
【００１５】
このピトー管式流量計は、車両に搭載されたエンジンの排気管１内に径方向から挿入された第１圧力管２と、排気管１の軸方向に沿って第１圧力管２から所定の距離をおいて排気管１内に径方向から挿入された第２圧力管３と、それらの第１圧力管２と第２圧力管３との中間に設置された静圧管４とを備えている。また、第１圧力管２及び静圧管４、並びに第２圧力管３及び静圧管４には、それぞれ第１差圧計５及び第２差圧計６の圧力導管７が接続している。なお、第１圧力管２と第２圧力管３との間の排気管１の管径は一定となっている。
【００１６】
第１圧力管２及び第２圧力管３の表面には、排気管１内を流れる排ガスの流れ方向に正対及び反対する向きに開口する測定孔８、９がそれぞれ複数形成されている。例えば、エンジンの排ガスが第１圧力管２から第２圧力管３へ向けて流れる場合（以下、「順流１０」という。）には、第１圧力管２の測定孔８は排ガス流れ方向に正対するとともに、第２圧力管３の測定孔９は排ガスの流れ方向に反対することになる。逆に、排ガスが第２圧力管３から第１圧力管２へ向けて流れる場合（以下、「逆流１１」という。）には、第２圧力管３の測定孔９は排ガス流れ方向に正対するとともに、第１圧力管２の測定孔８は排ガスの流れ方向に反対することになる。なお、第１圧力管２及び第２圧力管３の形状は、円柱形を基本とするが角柱形であってもよい。
【００１７】
静圧管４は、その端部が第１圧力管２と第２圧力管３との中間の管壁１２に開口する圧力管から構成されており、排気管１の壁面の静圧を計測するようになっている。
【００１８】
更に、第２圧力管３の外側（排ガスの流れが順流１０の場合における下流側）には、排ガスの物性を求めるために、温度計１３及び圧力計１４が設置されている。
【００１９】
このようなピトー管式流量計を用いた流体の流量測定方法を以下に説明する。
【００２０】
まず、第１差圧計２及び第２差圧計３を常時起動しておく。排気管１を流れる排ガスの流れが順流１０である場合には、流体力学的見地から、第１差圧計５の測定値（第１圧力管２の圧力−静圧管４の圧力）＞第２差圧計６の測定値（第２圧力管３の圧力−静圧管４の圧力）≒０の関係となる。そのため、第１差圧計５の測定値を動圧として採用する。
【００２１】
一方で、排ガスの流れが逆流１１である場合には、流体力学的見地から、第２差圧計６の測定値＞第１差圧計５の測定値≒０の関係となる。そのため、第２差圧計６の測定値を動圧として採用する。
【００２２】
そして、上記で採用された動圧をベルヌーイの式に代入して排ガスの速度を算出し、それに排気管１の断面積を乗じることにより排ガスの流量（平均流量又は瞬時流量）を求める。
【００２３】
このようにピトー管式流量計を構成したので、排ガスの流れ方向に関わりなく全圧及び静圧を測定できるとともに、静圧の測定においていわゆる円柱周りの後流の影響を排除できるため、排ガスの流量の測定精度を従来よりも向上することができるのである。
【００２４】
本発明のピトー管式流量計の用途は、上述したような車両の排気管１を流れる排ガスの流量測定に限られるものではなく、配管内を流れる種々の作動流体の流量測定を対象とすることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  排気管
２  第１圧力管
３  第２圧力管
４  静圧管
５  第１差圧計
６  第２差圧計
７  圧力導管
８、９  測定孔
１０  順流
１１  逆流
１２  管壁
【図１】
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【図２】
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