(57)【要約】【課題】配管内の流体の流量を正確に測定する。【解決手段】本発明に係る熱式流量計１０は、配管１１の表面に設けられ、配管１１内を流通する流体の温度を測定する第１の感温部を有する第１の温度センサ１２と、第１の温度センサ１２の第１の感温部より流体の流通方向下流側に配置され、配管１１の表面に設けられる面状ヒータ１３と、面状ヒータ１３の中心部に向かって形成される切り欠き部１９に配置され、面状ヒータ１３に囲まれるように配管１１の表面に設けられ、配管１１の表面温度を測定する第２の感温部２１を有する第２の温度センサ１４と、前記第１の感温部により測定された第１の温度と第２感温部２１により測定された第２の温度との温度差に基づいて配管１１を流通する流体の流量を算出する制御装置１５と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の表面に設けられ、該配管内を流通する流体の温度を測定する第１の感温部を有する第１の温度センサと、
該第１の温度センサの第１の感温部より流体の流通方向下流側に配置され、前記配管の表面に設けられる面状ヒータと、
該面状ヒータの中心部に向かって形成される切り欠き部に配置され、該面状ヒータに囲まれるように前記配管の表面に設けられ、前記配管の表面温度を測定する第２の感温部を有する第２の温度センサと、
前記第１の感温部により測定された第１の温度と前記第２感温部により測定された第２の温度との温度差に基づいて前記配管を流通する流体の流量を算出する制御装置と、
を備えることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
前記第２の感温部の外面に接着されるスペーサを備え、該スペーサは該面状ヒータの前記切り欠き部に嵌合可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
【請求項３】
前記第２の感温部と前記スペーサとを合計した厚みは、前記面状ヒータの厚みより大きく、前記スペーサと前記面状ヒータは同一のホースバンドで固定されることを特徴とする請求項２に記載の熱式流量計。
【請求項４】
前記制御装置は、流体の流速に基づいて流体の流量を算出し、流体の流速を算出する際にヌセルト数に一つの定数を乗じて補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の熱式流量計。
【請求項５】
前記一つの定数は、前記配管の材料及び外径に基づき異なる数値に設定されることを特徴とする請求項４に記載の熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内を流通する流体に生じる温度差に基づき流体の流量を測定する熱式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、既存の配管に流量計を設置する場合、該配管の切断等の作業を必要としないことから、非破壊型の熱式流量計が採用されることがある。
【０００３】
この種の熱式流量計は、配管内の流体を加熱するヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置された温度センサが測定した温度差に基づき流体の流量を測定するものであり、従来、特許文献１や２に記載されているものが公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０７０９３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０５３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の熱式流量計では、ヒータ下流側近傍において加熱後の境界層の温度を測定しようとしても、配管（鋼管）の肉厚が厚いため、管壁へ熱が散逸してしまい、温度を正確に測定することができないという問題がある。また、熱の散逸によってヒータ下流側近傍の管表面温度はヒータから僅かでも離れると急激に低下するため、測定結果の再現性を得るためには温度センサの正確な位置決めが必要となり、その作業に手間が掛かるという問題もある。
【０００６】
また、上記した特許文献２に記載の技術では、面状ヒータと管壁との間に温度センサを挿入し、ヒータ設置範囲内で加熱中の境界層の温度を測定しようとしても、正確な温度を測定することができないという問題がある。また、温度センサが面状ヒータと配管との間に挿入されているため、配管に密着される面状ヒータによってこの温度センサが過剰に圧縮されてしまい、測定精度が低下するという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、配管に容易且つ確実に設置することができると共に配管内の流体の流量を正確に測定することのできる熱式流量計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】
上記した目的を達成するため、本発明に係る熱式流量計は、配管の表面に設けられ、該配管内を流通する流体の温度を測定する第１の感温部を有する第１の温度センサと、該第１の温度センサの第１の感温部より流体の流通方向下流側に配置され、前記配管の表面に設けられる面状ヒータと、該面状ヒータの中心部に向かって形成される切り欠き部に配置され、該面状ヒータに囲まれるように前記配管の表面に設けられ、前記配管の表面温度を測定する第２の感温部を有する第２の温度センサと、前記第１の感温部により測定された第１の温度と前記第２感温部により測定された第２の温度との温度差に基づいて前記配管を流通する流体の流量を算出する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る熱式流量計は、前記第２の感温部の外面に接着されるスペーサを備え、該スペーサは該面状ヒータの前記切り欠き部に嵌合可能に形成されていても良い。
【００１０】
本発明に係る熱式流量計において、前記第２の感温部と前記スペーサとを合計した厚みは、前記面状ヒータの厚みより大きく、前記スペーサと前記面状ヒータは同一のホースバンドで固定されても良い。
【００１１】
本発明に係る熱式流量計において、前記制御装置は、流体の流速に基づいて流体の流量を算出し、流体の流速を算出する際にヌセルト数に一つの定数を乗じて補正しても良い。
本発明に係る熱式流量計において、前記一つの定数は、前記配管の材料及び外径に基づき異なる数値に設定されても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配管に容易且つ確実に設置することができ、配管内の流体の流量を正確に測定することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る熱式流量計の第２の温度センサを示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU200の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU200の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU200の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径SU200の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径５０ＡのＳＧＰ（配管用炭素鋼管）製の配管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径５０ＡのＳＧＰ（配管用炭素鋼管）製の配管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径５０ＡのＳＧＰ（配管用炭素鋼管）製の配管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る熱式流量計を、呼び径５０ＡのＳＧＰ（配管用炭素鋼管）製の配管に設置した場合において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１７】比較例１において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【図１８】比較例２において、基準流量計により計測した流速と一致するようにヌセルト数に一つの定数を乗じて補正した流速を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、図１〜図４を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る熱式流量計１０の構成について説明する。ここで、図１は熱式流量計１０を示す斜視図、図２は熱式流量計１０を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は熱式流量計１０の第２の温度センサを示す側面図である。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る熱式流量計１０は、例えば呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管１１に設けられ、配管１１内を流通する流体の流量を測定するために使用される。熱式流量計１０は、配管１１の表面に設けられる第１の温度センサ１２と、第１の温度センサ１２より流体の流通方向下流側において配管１１の表面に設けられる面状ヒータ１３及び第２の温度センサ１４と、流体の流量を算出する処理を行う制御装置１５と、を備えて構成されている。
【００１７】
第１の温度センサ１２は、白金測温抵抗体（Ｐｔ１００）から成る細長い形状のフィルム型温度センサにより構成されている。第１の温度センサ１２は、一方の端部１２ａに第１の感温部（図示省略）を備え、この第１の感温部は、５ｍｍの長さ、３ｍｍの幅、及び０．２ｍｍの厚みを有している。第１の温度センサ１２は、他方の端部１２ｂから延出する配線１７を介して制御装置１５に接続されている。第１の温度センサ１２は、流体の流通方向上流側に他方の端部１２ｂが配置され、流体の流通方向下流側に前記第１の感温部が配置される向きで、配管１１の長手方向に沿って配管１１の表面に取り付けられる。前記第１の感温部上には、保護用のアルミテープ１８が貼付される。
【００１８】
面状ヒータ１３は、配管１１の長手方向に沿って横長の矩形状を有し、面状ヒータ１３には、一方の側部１３ａの中央から面状ヒータ１３の中心部に向かって細長矩形状の切り欠き部１９が直線状に形成されている。面状ヒータ１３は、シリコンラバーヒータであり、ガラスクロスで補強したシリコンゴムでニッケル−クロム系金属発熱体を絶縁保護した構造を有しており、単位面積当たりの発熱量が８０００Ｗ／ｍ２、消費電力が４１Ｗの仕様を備えている。面状ヒータ１３は、１００ｍｍの長さ、５３ｍｍの幅、及び１．５ｍｍの厚みの外形寸法を有し、切り欠き部１９は、５０ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有している。面状ヒータ１３は、他方の側部１３ｂから延出する配線２０を介して制御装置１５に接続されている。面状ヒータ１３は、流体の流通方向上流側に他方の側部１３ｂが配置されると共に、流体の流通方向下流側に一方の側部１３ａが配置される向きで、配管１１の表面に取り付けられる。また、第１の温度センサ１２が面状ヒータ１３による加熱の影響を受けないように、面状ヒータ１３の他方の端部１３ｂは、第１の温度センサ１２の一方の端部１２ａより流体の流通方向下流側に１００ｍｍ以上離れた位置に配置されている。
【００１９】
第２の温度センサ１４は、第１の温度センサ１２と同様に、白金測温抵抗体（Ｐｔ１００）から成る細長い形状のフィルム型温度センサにより構成されている。第２の温度センサ１４は、一方の端部１４ａに第２の感温部２１を備え、この第２の感温部２１は、５ｍｍの長さ、３ｍｍの幅、及び０．２ｍｍの厚みを有している。第２の温度センサ１４の第２の感温部２１は、一方の端部１４ａの先端から僅かに中央寄りに配置されており、第２の感温部２１より先端側には非感温部２２が形成されている。第２の温度センサ１４は、他方の端部１４ｂから延出する配線１６を介して制御装置１５に接続されている。第２の温度センサ１４は、第１の温度センサ１２とは反対に、流体の流通方向上流側に第２の感温部２１が配置されると共に、流体の流通方向下流側に他方の端部１４ｂが配置される向きで、配管１１の長手方向に沿って配管１１の表面に取り付けられる。
【００２０】
第２の温度センサ１４の第２の感温部２１の外面及び該第２の感温部２１より中央寄りには、第２の温度センサ１４の幅に対応してスペーサ２３が接着されている。スペーサ２３は、例えば、所定の弾性を有するシリコンゴム製であり、１０ｍｍの長さ、３ｍｍの幅、及び１．５ｍｍの厚みを有しており、面状ヒータ１３の切り欠き部１９に嵌合可能に形成されている。すなわち、スペーサ２３の先端面２３ａを切り欠き部１９の内端面１９ａに当接させると、第２の温度センサ１４の先端の非感温部２１が配管１１と面状ヒータ１３との間に挿入され、第２の温度センサ１４の第２の感温部２１側の略半分の部分２４が切り欠き部１９に嵌合することで、第２の温度センサ１４が所定位置に位置決めされる。これにより、第２の温度センサ１４の第２の感温部２１は、面状ヒータ１３にできるだけ近接した位置において、面状ヒータ１３に囲まれるように配設される。
【００２１】
上記したようにスペーサ２３の厚みは面状ヒータ１３の厚みと同一のため、第２の温度センサ１４にスペーサ２３を取り付けた時の厚みは、面状ヒータ１３より第２の温度センサ１４の厚み分、厚くなる。これにより、第２の温度センサ１４の第２の感温部２１側の略半分の部分２４を切り欠き部１９に嵌合させると、スペーサ２３の上部は面状ヒータ１３より僅かに上方に突出する。そして、スペーサ２３は適度な厚みと弾性を有しているため、この嵌合状態において面状ヒータ１３とスペーサ２３の上部をホースバンド２８で一緒に締め付けると、第２の温度センサ１４は適度な力で配管１１の表面に押し付けられて密着する。
【００２２】
また、第１の温度センサ１２の前記第１の感温部側の部分と面状ヒータ１３及び第２の温度センサ１４の外側には、耐熱性の断熱材２５が設けられる。断熱材２５は、略円筒形状を有し、例えばシリコンスポンジにより構成されている。
【００２３】
制御装置１５は、第１の温度センサ１２及び第２の温度センサ１４により測定された温度や面状ヒータ１３の消費電力等のデータや、流体の流速を算出するために必要な各種パラメータ等を格納する記憶部２６と、記憶部２６に格納されたデータや各種パラメータに基づいて配管１１内の流体の流量を算出する演算部２７と、を備え、電源に接続されている。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態に係る熱式流量計１０により配管１１内を流通する流体の流量を測定する方法について説明する。
【００２５】
まず、第１の温度センサ１２の前記第１の感温部により配管１１内を流通する流体の温度Ｔｗが測定されると共に、第２の温度センサ１４の第２の感温部２１により面状ヒータ１３の近傍の配管１１の表面温度Ｔｈが測定され、流体の温度Ｔｗ及び配管１１の表面温度Ｔｈはそれぞれ制御装置１５の記憶部２６に格納される。
【００２６】
次に、制御装置１５の演算部２７は、記憶部２６に格納された流体の温度Ｔｗと配管１１の表面温度Ｔｈの温度差を算出し、公知な次式（１）により面状ヒータ１３から流体への通過熱量Ｑから配管１１の単位長さあたりの熱抵抗を算出する。
【００２７】
Ｑ＝（Ｔh−Ｔw）／Ｒ      （１）
Ｔh：配管１１の表面温度［℃］
Ｔw：流体の温度［℃］
Ｒ：配管１１の単位長さあたりの熱抵抗［m・K／W］
【００２８】
ここで、配管１１の単位長さ当たりの熱抵抗Ｒは、次式（２）によって表されることが公知である。すなわち、熱抵抗Ｒは、配管１１の内面から流体に移動する熱（熱伝達）の抵抗と、面状ヒータ１３から配管１１の内面に移動する熱（熱伝導）の抵抗の合計により表される。
【００２９】
Ｒ＝１／πdiｈ＋１／2πλs×ｌｎ（do／di）      （２）
di：配管内径［m］
ｈ：熱伝達率［W／(m2・K)］
λs：配管の熱伝導率［W／(m・K)］
do：配管外径［m］
【００３０】
また、配管１１内を流体が流れる場合、配管１１と流体との間に強制対流が発生し、その際の熱伝達率（ｈ）は、次式（３）よって表されることが公知である。
【００３１】
ｈ＝Ｎu×λw／di      （３）
Ｎu：ヌセルト数
λw：流体の熱伝導率［Ｗ／(m・K)］
di：配管内径［m］
【００３２】
さらにまた、ヌセルト数が、乱流時においては、次式（４）に示すように、レイノルズ数（Ｒｅ）とプラントル数（Ｐｒ）の関数により表されることと、レイノルズ数（Ｒｅ）が、次式（５）によって表されることはいずれも公知である。
【００３３】
Ｎｕ＝ｆ（Ｒｅ，Ｐｒ）＝０．０２３×Ｒｅ0.8×Ｐｒ0.4      （４）
Ｒｅ＝Ｖ×di／ν      （５）
Ｖ：流速［m／s］
di：配管内径［m］
ν：動粘性係数［m2／s］
【００３４】
以上により、面状ヒータ１３から流体への通過熱量Ｑと流体の温度Ｔｗと配管１１の表面温度Ｔｈの温度差から流体の流速Ｖを算出することができる。
【００３５】
したがって、制御装置１５の演算部１５は、上記した公知な式（１）〜（５）を利用して流体の流速を算出する際に、ヌセルト数に一つの定数Ｃを乗じて補正し、この補正した流速Ｖ’に配管１１の断面積を掛け合わせることで、配管１１を流れる流体の流量を算出する。
【００３６】
図５〜図８は、呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管１１に設置した熱式流量計１０において、基準流量計（超音波流量計）により計測した流速Ｖと一致するようにヌセルト数に一つの定数Ｃを乗じて補正した流速Ｖ’を示している。図中、黒丸の点が補正した流速Ｖ’を示し、実線が基準流量計で計測された流速Ｖを示し、実線の上下の破線が±１０％の計測誤差の範囲を示している。また、図中、黒丸の点を囲う円が、補正する際に基準にした流速Ｖを示しており、図５は、０．９ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．７３を乗じた結果を示し、図６は、１．２ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．７６を乗じた結果を示し、図７は、２．０ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．７７を乗じた結果を示し、図８は、２．５ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．７５を乗じた結果を示している。
【００３７】
図５〜図８によれば、熱式流量計１０を呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管１１に設置した場合の定数Ｃは、基準とした流速Ｖによって１．７３〜１．７７の範囲で僅かに異なっている（下表１の左欄参照）が、この範囲の一つの定数Ｃを使用すれば、０．１ｍ／ｓ〜３．０ｍ／ｓのすべての範囲において、熱式流量計１０による測定誤差を±１０％内に抑えることができることが分かる。
【００３８】
また、図９〜図１２は、呼び径SU200の一般配管用ステンレス鋼管１１に設置した熱式流量計１０において、基準流量計（超音波流量計）により計測した流速Ｖと一致するようにヌセルト数に一つの定数Ｃを乗じて補正した流速Ｖ’を示している。図９は、０．８ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．５０を乗じた結果を示し、図１０は、１．０ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．４９を乗じた結果を示し、図１１は、１．２５ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．５１を乗じた結果を示し、図１２は、１．５ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．５１を乗じた結果を示している。
【００３９】
図９〜図１２によれば、熱式流量計１０を呼び径SU200の一般配管用ステンレス鋼管１１に設置した場合の定数Ｃは、流速Ｖによって１．４９〜１．５１の範囲で僅かに異なっている（下表１の中央欄参照）が、この範囲の定数Ｃを使用すれば、０．１ｍ／ｓ〜１．６ｍ／ｓのすべての範囲において、熱式流量計１０による測定誤差を±１０％内に抑えることができることが分かる。
【００４０】
さらに、図１３〜図１６は、呼び径５０ＡのＳＧＰ（配管用炭素鋼管）製の配管１１に設置した熱式流量計１０において、基準流量計（超音波流量計）により計測した流速Ｖと一致するようにヌセルト数に一つの定数Ｃを乗じて補正した流速Ｖ’を示している。図１３は、１．５ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．２５を乗じた結果を示し、図１４は、２．０ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．２４を乗じた結果を示し、図１５は、２．５ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．２５を乗じた結果を示し、図１６は、３．０ｍ／ｓ付近の流速Ｖを算出する際にヌセルト数に定数Ｃ＝１．２３を乗じた結果を示している。
【００４１】
図１３〜図１６によれば、熱式流量計１０を呼び径５０ＡのＳＧＰ（配管用炭素鋼管）製の配管１１に設置した場合の定数Ｃは、流速Ｖによって１．２３〜１．２５の範囲で僅かに異なっているが（下表１の右欄参照）、この範囲の定数Ｃを使用すれば、０．１ｍ／ｓ〜３．０ｍ／ｓのすべての範囲において、熱式流量計１０による測定誤差を±１０％内に抑えることができることが分かる。
【００４２】
（表１）
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【００４３】
（比較例１）
図１７は、上記した特許文献１（特開平５−１０７０９３号公報）に記載の熱式流量計を、呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、流速０．９ｍ／ｓ付近で基準流量計（超音波流量計）により計測した流速Ｖと一致するようにヌセルト数に定数Ｃ＝１１．８５を乗じて補正した流速Ｖ’を示している。この図１７によれば、流速０．６ｍ／ｓ以下の流速Ｖ’は、基準流量計（超音波流量計）で計測した流速Ｖと大きく異なっており、また、流速０．９ｍ／ｓより大きな流速は、上式（１）における温度差（Ｔh−Ｔw）が小さいため、算出不能となっている。したがって、特許文献１（特開平５−１０７０９３号公報）に記載の熱式流量計では、ヌセルト数に定数Ｃを乗じて補正したとしても、流速及び流量を正確に計測することができないことが分かる。これは、第２の温度センサを設置している面状ヒータ下流近傍の熱の散逸が大きいためであると考えられる。
【００４４】
（比較例２）
図１８は、上記した特許文献２（特開２０１３−２０５３１０号公報）に記載の流量計測装置（熱式流量計）を、呼び径SU100の一般配管用ステンレス鋼管に設置した場合において、流速０．９ｍ／ｓ付近で基準流量計（超音波流量計）により計測した流速Ｖと一致するようにヌセルト数に定数Ｃ＝０．４５を乗じて補正した流速Ｖ’を示している。この図１８によれば、流速０．９ｍ／ｓ以外の流速Ｖ’は、基準流量計（超音波流量計）で計測した流速Ｖと大きく異なっており、特許文献２（特開２０１３−２０５３１０号公報）に記載の熱式流量計では、ヌセルト数に定数Ｃを乗じて補正したとしても、流速及び流量を正確に計測することができないことが分かる。これは、第二温度センサ（第２の温度センサ）が配管の表面温度を正確に測定できないためであると考えられる。
【００４５】
上記したように本発明の実施の形態に係る熱式流量計１０によれば、第２の温度センサ１４の第２の感温部２１を面状ヒータ１３で囲うことにより、熱の散逸を防止することができるため、第２の感温部２１によって加熱後の境界層の温度を正確に測定することができる。また、第２の温度センサ１４の第２の感温部２１によって面状ヒータ１３の設置範囲外の面状ヒータ１３の下流側近傍において配管１１の表面温度を測定することにより、第２の感温部２１によって正確な温度を測定することができる。
【００４６】
また、第２の感温部２１の外面に、面状ヒータ１３の切り欠き部１９に嵌合可能なスペーサ２３を接着することにより、第２の感温部２１を誰でも同じ位置に正確且つ容易に設置することができ、再現性を確保することができる。
【００４７】
また、第２の感温部２１とスペーサ２３とを合計した厚みを、面状ヒータ１３の厚みより大きく設定し、スペーサ２３と面状ヒータ１３を同一のホースバンド２８で固定することにより、ホースバンド２８で締め付けても第２の感温部２１に対する過剰な圧縮を防止することができ、誰でも同じように第２の温度センサ１４を配管１１に適度な圧力で密着させることができる。さらに、ホースバンド２８を取り外さなくても、第２の温度センサ１４を外すことができ、第２の温度センサ１４の校正や交換作業を容易に行うことができる。
【００４８】
また、流体の流速を算出する際にヌセルト数に一つの定数を乗じて補正することにより、簡単な方法で高精度の測定を行うことができる。
【００４９】
なお、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る熱式流量計における好適な実施の形態を説明しているため、材質、寸法、構造等、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５０】
１０    熱式流量計
１１    配管
１２    第１の温度センサ
１３    面状ヒータ
１４    第２の温度センサ
１５    制御装置
１９    切り欠き部
２１    第２の感温部
２３    スペーサ
２８    ホースバンド
【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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