(57)【要約】【課題】圧力波や乱流等が生じているといった非定常状態の流れの流速および圧力（静圧）を精確に計測することが可能であって、かつ簡易な構成の、流速・圧力計測器および流速・圧力計測装置を提供する。【解決手段】双圧管１によって流体の流速値を計測することで、一般的なピトー管によって計測可能な最低流速域よりもさらに低い流速域に亘って精確な流速計測が可能となる。しかも、双圧管１によれば、正方向と逆方向との両方の向きの流れの流速を対称的に計測することができるので、計測対象の流体に逆流が生じても、その逆流も精確に計測することが可能となる。そして流速値を計測すると共に、静圧センサ４からの出力に基づいて流体の静圧計測値を得ることで、そのときの流速計測値と静圧計測値との両方がリアルタイムに計測される。【選択図】　　　図１
2004085354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、
前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、
前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と負圧との各々に対応して別個の出力を行う圧力センサと、
前記流体の静圧を計測する静圧管と、
前記静圧管によって計測される静圧に対応した出力を行う静圧センサと
を備えたことを特徴とする流速・圧力計測器。
【請求項２】
前記圧力センサを、前記孔が前記流体の流れに正対する向きにのみ全圧孔として設けられていると仮定した場合に想定される計測可能な最小流速値よりも低い微少流速値から前記最小流速値以上の所定の流速値までに対応した出力が可能なものとし、
前記静圧センサを、計測対象の流体の圧力変動量および時間よりも高度な量的計測分解能および時間的計測分解能を有するものとした
ことを特徴とする流速・圧力計測器。
【請求項３】
前記負圧管および前記正圧管が、互いに背中合せに配置されて１本の管に作り込まれたものであり、前記計測対象の流体の流れの正方向と逆方向との、両方の向きの流れの流速を、前記負圧管および前記正圧管によって対称的に計測可能とした
ことを特徴とする請求項１または２記載の流速・圧力計測器。
【請求項４】
計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、
前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、
前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と前記負圧との各々に対応した出力を行う圧力センサと、
前記流体の静圧を計測する静圧管と、
前記静圧管によって計測される静圧に対応した出力を行う静圧センサと、
前記圧力センサからの出力に基づいて、前記正圧と前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を出力する流速計測値出力手段と、
を備えたことを特徴とする流速・圧力計測装置。
【請求項５】
前記圧力センサを、前記孔が前記流体の流れに正対する向きにのみ全圧孔として設けられていると仮定した場合に想定される計測可能な最小流速値よりも低い微少流速値から前記最小流速値以上の所定の流速値までに対応した出力が可能なものとし、
前記静圧センサを、計測対象の流体の圧力変動量および時間よりも高度な量的計測分解能および時間的計測分解能を有するものとした
ことを特徴とする請求項４記載の流速・圧力計測装置。
【請求項６】
前記負圧管および前記正圧管が、互いに背中合せに配置されて１本の管に作り込まれたものであり、前記計測対象の流体の流れの正方向と逆方向との、両方の向きの流れの流速を、前記負圧管および前記正圧管によって対称的に計測可能とした
ことを特徴とする請求項４または５記載の流速・圧力計測装置。
【請求項７】
前記流速計測値出力手段から出力された流速計測値と前記静圧計測値出力手段から出力された静圧計測値とに基づいて、前記計測対象の流体に非定常流が発生しているか否かを判定する非定常流発生判定手段と、
前記計測対象の流体に非定常流が発生していることが前記非定常流発生判定手段によって判定されると、そのときの流速計測値と静圧計測値とを時間的に対応付けて表示出力または印刷出力または信号出力する非定常流計測値出力手段と、を備えた
ことを特徴とする請求項６記載の流速・圧力計測装置。
【請求項８】
計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、
前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、
前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と前記負圧との各々に対応した出力を行う圧力センサと、
前記流体の静圧を計測する静圧管と、
前記静圧管によって計測される静圧に対応した出力を行う静圧センサと、
前記圧力センサからの出力に基づいて、前記正圧と前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を出力する流速計測値出力手段と、
前記静圧センサからの出力に基づいて、前記流体の静圧計測値を出力する静圧計測値出力手段と
を備えた流速・圧力計測装置が、配管網における複数の異なった箇所のそれぞれに少なくとも１つずつ配置されている
ことを特徴とする配管網監視システム。
【請求項９】
前記流速・圧力計測装置が、前記配管網における主供給管と、前記主供給管から分岐してなる複数の各支管のそれぞれごととに、各々少なくとも１つずつ配置されている
ことを特徴とする請求項８記載の配管網監視システム。
【請求項１０】
複数箇所に設けられた前記流速・圧力計測装置の各々から出力される流速計測値および静圧計測値を、そのそれぞれが、どの箇所で計測されたものであるのかを判別可能に収集する計測値収集手段と、
前記計測値収集手段によって各箇所から収集された流速計測値および静圧計測値を、それぞれどの箇所で計測されたかを判別可能とする情報と共に出力する収集情報出力手段とを、さらに備えた
ことを特徴とする請求項９記載の配管網監視システム。
【請求項１１】
前記計測値収集手段によって異なった箇所から収集された流速計測値または静圧計測値のうち少なくともいずれか１種類どうしを比較して、前記配管網に漏洩が発生しているか否かを判定する漏洩判定手段を、さらに備えた
ことを特徴とする請求項１０記載の配管網監視システム。
【請求項１２】
前記漏洩判定手段は、前記配管網に漏洩が発生していると判定した場合、その漏洩がどの箇所で発生しているかについての情報を出力する漏洩情報出力手段を、さらに備えている
ことを特徴とする請求項１１記載の配管網監視システム。
【請求項１３】
複数の異なった種類の流体ごとにそれぞれ供給元管があり、それら異なった種類の流体を混合して下流側へと供給する配管網における、前記異なった種類の流体ごとの供給元管と、それらを混合してなる混合流体を流す混合流配管とに、それぞれ少なくとも１つずつ前記流速・圧力計測装置を配設して、供給元管ごとにそれぞれ異なった種類の流体の流速および静圧を個々に計測すると共に、その下流側の混合流配管での混合流体の流速および静圧を計測する
ことを特徴とする請求項８記載の配管網監視システム。
【請求項１４】
前記異なった種類の流体の供給元管ごとに配設された流速・圧力計測装置の各々から出力される流速計測値および静圧計測値と、前記混合流配管に設けられた流速・圧力計測装置から出力される流速計測値および静圧計測値とを、そのそれぞれが、どの箇所で計測されたものであるのかを判別可能に収集する計測値収集手段と、
前記計測値収集手段によって各箇所から収集された流速計測値および静圧計測値を、それぞれどの箇所で計測されたかを判別可能とする情報と共に出力する収集情報出力手段とを、さらに備えた
ことを特徴とする請求項１３記載の配管網監視システム。
【請求項１５】
前記計測値収集手段によって収集された各箇所の流速計測値および静圧計測値どうしを比較して、前記配管網に漏洩が発生しているか否かを判定する漏洩判定手段と、
前記配管網に漏洩が発生していると判定した場合、その漏洩がどの箇所で発生しているかについての情報を出力する漏洩情報出力手段とを、さらに備えた
ことを特徴とする請求項１４記載の配管網監視システム。
【請求項１６】
計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、
前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、
前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と前記負圧との各々に対応した出力を行う圧力センサと、
前記圧力センサからの出力に基づいて、前記正圧と前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を出力する流速計測値出力手段と、
を備えたことを特徴とする流速計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流速・圧力計測器および流速・圧力計測装置ならびに配管網監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、気体や液体の流れでは、圧力や温度等の測定条件が一定の状態のままになっていることは殆どなく、実際には、脈動のような圧力波や、流速の緩慢なうねり、あるいは複雑な渦や乱流など、各種の外乱を含んだ状態が、計測対象の流れの中に発生することが多い。
【０００３】
特に、吸気／排気をサイクリックに繰り返す動作を行う流体機械である圧縮機やポンプあるいはガソリンエンジンやディーゼルエンジンのような内燃機関などでは、シリンダ中を往復動作するピストンの往復周波数や容積等に対応した圧力の周期的な変動が生じて、吸気管や排気管での流れの様相が、上記の脈動のような外乱を多く含んだものとなる。そのような外乱に起因して、吸気管や排気管での流速の計測結果が誤差を多く含んだものとなる確率が高くなる。
【０００４】
また、送水システムや水循環ラインには、一般に、昇圧用や循環用のポンプが使用されるが、このポンプが例えば停電等で急停止した場合や、配管網中に配置されている弁が急開閉された場合、それに起因して衝撃波状の圧力変動やそれに伴った非定常流れの状態が発生する。このようないわゆるウォーターハンマー現象が生じると、そのときの急峻で衝撃的な圧力上昇に起因して、配管網内に取り付けられている各種部品が損傷したり故障を引き起したりするといった不都合が生じる虞がある。
【０００５】
また、配管網中のどこか１か所に、例えば亀裂や破損が生じるなどして、その位置でガスや液体の漏洩が生じた場合、その漏洩を自動的に確実に検知することが必要である。特に、その漏洩したガスや液体が可燃性のものである場合や人体に対する危険性の高いものである場合には、大事に至る前に、その漏洩を確実に検知することが強く要請される。そこで従来の技術では、例えば可燃性のガスを流す配管網の場合、配管網の要所ごとに、特定のガス種に反応してガス漏れを検知するガス漏れ警報装置を設置している。また、例えば都市ガスの配管網では、例えば３０日間のような長期間に亘って微少流速が検出され続けた場合に、そのガスメータの下流側で漏洩が発生しているものと判定してその旨の警報を発するという機能を、各ユーザの住居や店舗ごとに配置された個々のガスメータに付与している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の流速計測装置では一般に、流速値の正確な計測を行うためには、脈動のような圧力波は流速の計測誤差の要因となるものであるため、むしろ脈動等に起因した流速変動を均して流速値を計測することができるように設定している。このため、従来の一般的な流速計測装置では、脈動のような圧力波やそれに起因した非定常な流れの流速変動を正確に計測することは困難あるいは不可能であった。
【０００７】
例えば、従来の一般的なピトー管は、流体の全圧と静圧との差圧から動圧を測定し、その動圧に基づいてそのときの流体の流速値を計測するという、極めて簡易な構造のものであるが、このような従来のピトー管では、特にレイノルズ数が大幅に異なった領域での正確な流速計測が困難なものとなるという不都合があり、このために、レイノルズ数が所定の範囲内にある流体の流速値の計測しか行うことができず、これが従来のピトー管の利用上（応用上）の大きな制約となっていた。このような制約のため、圧力波等を伴った非定常流れが発生しているときの流体の流速や圧力（静圧）を精確に従来のピトー管で計測することは困難性が高いという問題があった。
【０００８】
また、従来の技術による一般的なピトー管では、予め正方向と規定した１方向の流れについては流速値を精確に計測可能であるが、それとは逆方向の流れである、いわゆる逆流については、流速値を精確に計測することが困難あるいは不可能である。しかし実際には、脈動や圧力波や渦を伴う乱流のような非定常流は逆流を伴うことが多い。このため、従来の一般的なピトー管では、逆流を伴った非定常流を精確に計測することが困難あるいは不可能であった。
【０００９】
また、従来の技術では、例えば吸入／排気をサイクリックに繰り返す動作を行う流体機械の吸気管や排気管における非定常な流れの様相（流速および静圧）を精確に計測することが可能で、かつ簡易な構成の計測装置は、提案ないし実用化されていなかった。
【００１０】
また、配管網中に生じた漏洩を自動的に確実に検知することが可能であって、かつ簡易な構成の漏洩検知システムが提案ないし実用化されていなかった。
【００１１】
但し、配管網の要所ごとに、特定のガス種に反応してガス漏れを検知するガス漏れ警報装置を設置することで、ガス漏れが生じた場合に、その漏れたガスを配管網の近くに設けられたガスセンサなどで検知することや、ガスメータの下流側で生じた微少流速漏洩などについては確実に検知することは可能となっているが、そのとき漏洩がどこの位置に発生しているのかについてを特定することができる簡易な構成の漏洩検知装置または配管網監視システムは、提案ないし実用化されていなかった。
【００１２】
例えばガスメータによる漏洩検知の場合には、ガスメータよりも下流側で発生した漏洩については確実に検知することができるが、例えばガスメータよりもさらに上流で供給元管寄りの導管などに発生した漏洩については、ガスメータとは全く別系統の漏洩検知装置または配管網監視システムによる監視または検知が必要となっており、その装置またはシステムの構成が繁雑なものとなっていた。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、圧力波や乱流等が生じているといった非定常状態の流れの流速および圧力（静圧）を精確に計測することが可能であって、かつ簡易な構成の、流速・圧力計測器および流速・圧力計測装置を提供することにある。また、そのような流速・圧力計測装置を用いて、配管網中のどの位置に、どのような流れの様相が生じているのか、あるいは配管網中のどの位置に、どのような漏洩が発生しているのかを、精確に把握する事が可能で、かつその構成が簡易である、配管網監視システムを提供することにある。また、脈動のような周波数の高い圧力変動が生じても、それが誤差要因となることを解消して常に正確な流速計測を行うことが可能である流速計測装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による流速・圧力計測器は、計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と負圧との各々に対応して別個の出力を行う圧力センサと、前記流体の静圧を計測する静圧管と、前記静圧管によって計測される静圧に対応した出力を行う静圧センサとを備えている。
【００１５】
また、本発明による流速・圧力計測装置は、計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と前記負圧との各々に対応した出力を行う圧力センサと、前記流体の静圧を計測する静圧管と、前記静圧管によって計測される静圧に対応した出力を行う静圧センサと、前記圧力センサからの出力に基づいて、前記正圧と前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を出力する流速計測値出力手段と、前記静圧センサからの出力に基づいて、前記流体の静圧計測値を出力する静圧計測値出力手段とを備えている。
【００１６】
本発明による流速・圧力計測器または流速・圧力計測装置では、前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を得ることで、一般的なピトー管によって計測可能な最低流速域よりもさらに低い流速域に亘って精確な流速計測が可能となる。しかも、正圧管と負圧管との両方で、前記計測対象の流体の流れの正方向と逆方向との両方の向きの流れの流速を対称的に計測することができるので、計測対象の流体に逆流が生じても、その逆流も精確に計測することが可能となる。そして、そのようにして流速値を計測すると共に、静圧センサからの出力に基づいて、前記流体の静圧計測値を得ることで、そのときの流速計測値と静圧計測値との両方をタイムラグなくリアルタイムに計測することができ、延いてはその流速計測値と静圧計測値との両方に基づいて、ユーザはそのときの計測対象の流れの様相を確実かつ精確に把握あるいは解析することが可能となる。
【００１７】
なお、上記の「正圧」、「負圧」とは、流体の静圧を基準圧力値＝０と仮定すると、流れに対して正対する正圧管の孔で計測される圧力（いわゆる全圧）は、静圧に正の動圧が加算されたものであるから、静圧を基準圧力値＝０とすると「正圧」となり、流れに対して背面側に位置する負圧管の孔で計測される圧力は、流れによる「吸い出し圧力」つまり負の圧力が静圧に加算されたものであるから、例えば翼理論などで慣用的に呼ばれる「負圧」（換言すれば流体の静圧＝０を基準として考えたときにそれよりも低い「負の」圧力）となる。従って、このような観点から、正圧管の孔で計測される圧力を正圧と呼び、負圧管の孔で計測される圧力を負圧と呼ぶものとする（以下同様）。
【００１８】
また、本発明による流速・圧力計測器または流速・圧力計測装置では正圧管および負圧管によって流体の「流速」を計測する、としているが、一般に計測対象の流体の「流速」にその流体の流管の所定の断面積を乗じたものが「流量」であるから、計測対象の「流速」が計測できれば、それに前記の所定の断面積を乗じることで、極めて容易に「流量」を得ることが可能である。よって、この観点から、ここで「流速」と呼ぶ計測値としては、単に「流速」というディメンジョンのみならず、実質的にそれに所定の断面積を乗じてなる「流量」というディメンジョンについても含むものとする。換言すれば、上記の「流速」とは、さらに詳細に述べると、「流速またはそれに計測対象の流体の流管断面積を乗じてなる流量」ということであるが、そのような表現では冗長になるので、それらを簡略化して一言で「流速」と呼んでいるのである。なお、後述する本発明による配管網監視システムでは、配管網における所定の断面積を有する配管中の流体が計測対象となっているのであるから、この場合には、正圧管および負圧管によって流体の「流速」を計測する、と言うよりも、流体の「流量」を計測する、と言う方が、より正確であると言える。しかし、この場合にも、正圧管および負圧管によって計測された差圧に基づいて、一旦、流体の流速を測定し、その流速測定値に配管の断面積を乗じて流量の計測値を得る、という計測手法を採用する場合と、正圧管および負圧管によって計測された差圧から直接的に流体の流量値を得る、という計測手法を採用する場合とがあり得るので、それら両者を含めて一言で「流速」を計測する、と表現するものとする。
【００１９】
ここで、上記のような作用を確実に実現するために、前記圧力センサを、前記孔が前記流体の流れに正対する向きにのみ全圧孔として設けられていると仮定した場合に想定される計測可能な最小流速値よりも低い微少流速値から前記最小流速値以上の所定の流速値までに対応した出力が可能なものとし、前記静圧センサを、計測対象の流体の圧力変動量および時間よりも高度な量的計測分解能および時間的計測分解能を有するものとすることが望ましい。
【００２０】
また、前記負圧管および前記正圧管は、互いに背中合せに配置されて１本の管に作り込まれたものとし、前記計測対象の流体の流れの正方向と逆方向との両方の向きの流れの流速を前記負圧管および前記正圧管によって対称的に計測可能とすることが望ましい。しかも、このように負圧管と正圧管とを互いに背中合せに配置して１本の管状にまとめることで、その構成がさらに簡易なものとなる。
【００２１】
上記のような本発明による流速・圧力計測器は、前記負圧管および前記正圧管ならびに前記静圧管が、圧縮機の吸気管または排気管、ポンプの吸気管または排気管、内燃機関の吸気管または排気管、流体実験用風洞のうち、少なくともいずれか一つの用途に用いられるように設定されたものとすることが望ましい。すなわち、本発明による流速・圧力計測器は、圧縮機、ポンプ、内燃機関のような吸気／排気をサイクリックに繰り返す動作を行う流体機械、あるいは流体実験用風洞などに適用して、それらの吸気管や排気管あるいは風洞内の各所における流れの様相を把握したり解析したりするといった用途などに、特に好適なものである。但し、本発明による流速・圧力計測器の用途は、上記のような流体機械や風洞のみには限定されないことは言うまでもない。
【００２２】
また、上記の流速・圧力計測装置は、さらに、前記流速計測値出力手段から出力された流速計測値と前記静圧計測値出力手段から出力された静圧計測値とに基づいて、前記計測対象の流体に非定常流が発生しているか否かを判定する非定常流発生判定手段を備えるようにしてもよい。
【００２３】
このようにすることにより、例えば脈動やウォーターハンマー現象のような圧力波の発生に伴う非定常流が発生した場合に、それを自動的に確実かつ正確に検知することが可能となる。
【００２４】
またさらには、前記計測対象の流体に非定常流が発生していることが前記非定常流発生判定手段によって判定されると、そのときの流速計測値と静圧計測値とを時間的に対応付けて表示出力または印刷出力または信号出力する非定常流計測値出力手段を備えるようにしてもよい。
【００２５】
このようにすることにより、非定常流が発生した場合に、そのときの流れの様相を、例えば同時間軸上で流速計測値の変動と静圧計測値の変動とを比較するなどして精確に把握あるいは解析することが可能となる。
【００２６】
このような非定常流の様相（流速および静圧）を計測するための流速・圧力計測装置についても、前記負圧管および前記正圧管ならびに前記圧力センサならびに前記静圧管ならびに前記静圧センサが、圧縮機の吸気管または排気管、ポンプの吸気管または排気管、内燃機関の吸気管または排気管、流体実験用風洞のうち、少なくともいずれか一つの用途に用いられて前記流速計測値および静圧計測値を計測するように設定されたものであるようにすることが望ましい。すなわち、上記のような本発明による流速・圧力計測装置は、圧縮機、ポンプ、内燃機関のような吸気／排気をサイクリックに繰り返す動作を行う流体機械、あるいは流体実験用風洞などに適用して、それらの吸気管や排気管あるいは風洞内の各所における非定常流の様相を把握したり解析したりするといった用途などに、特に好適なものである。但し、本発明による流速・圧力計測装置の用途は、上記のような流体機械や風洞のみには限定されないことは言うまでもない。
【００２７】
本発明による配管網監視システムは、計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と前記負圧との各々に対応した出力を行う圧力センサと、前記流体の静圧を計測する静圧管と、前記静圧管によって計測される静圧に対応した出力を行う静圧センサと、前記圧力センサからの出力に基づいて、前記正圧と前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を出力する流速計測値出力手段と、前記静圧センサからの出力に基づいて、前記流体の静圧計測値を出力する静圧計測値出力手段とを備えた流速・圧力計測装置が、配管網における複数の異なった箇所のそれぞれに少なくとも１つずつ配置されている。
【００２８】
より詳細には、前記流速・圧力計測装置が、前記配管網における主供給管と、前記主供給管から分岐してなる複数の各支管のそれぞれごととに、各々少なくとも１つずつ配置されているようにすることが望ましい。
【００２９】
さらには、複数箇所に設けられた前記流速・圧力計測装置の各々から出力される流速計測値および静圧計測値を、そのそれぞれが、どの箇所で計測されたものであるのかを判別可能に収集する計測値収集手段を備えるようにしてもよい。
【００３０】
このようにすることにより、各流速・圧力計測装置が正方向および逆方向の両方向共に精確に流速値を計測可能であることとあいまって、配管網中のどの箇所（位置）で、どのような流速が正・逆どちらの方向に流れているのか、またその各々の箇所ごとでどのような静圧となっているのかという情報を、計測値収集手段で一纏めにして確実かつ精確に収集することが可能となる。しかも、それら各箇所に設けられた個々の流速・圧力計測装置は、全て同様に簡易な構成のものであるから、システム全体としても簡易な構成とすることができる。
【００３１】
またさらには、前記計測値収集手段によって各箇所から収集された流速計測値および静圧計測値を、それぞれどの箇所で計測されたかを判別可能とする情報と共に、出力する収集情報出力手段を、さらに備えるようにしてもよい。
【００３２】
このようにすることにより、どの箇所でどのような流速および静圧が計測されているのかを、ユーザに例えば表示画面上で表示または印刷用紙上に印刷またはデータとして記録媒体などに記録することが可能となる。
【００３３】
あるいは、前記計測値収集手段によって異なった箇所から収集された流速計測値または静圧計測値のうち少なくともいずれか１種類どうしを比較して、前記配管網に漏洩が発生しているか否かを判定する漏洩判定手段を、さらに備えるようにしてもよい。
【００３４】
このようにすることにより、配管網に漏洩が発生した場合に、それを自動的に確実に検知することが可能となる。このとき、漏洩判定手段は、配管網中の流体の流速計測値や静圧計測値に基づいて、漏洩が発生しているか否かを判定するので、例えばガス漏洩検知器のような配管網から漏れた流体を検知するといった場合よりもさらに確実な漏洩判定が可能となる。
【００３５】
また、前記漏洩判定手段は、前記配管網に漏洩が発生していると判定した場合、その漏洩がどの箇所で発生しているかについての情報を、例えば表示出力または印刷出力または信号出力などのような出力形態で出力する漏洩情報出力手段を、さらに備えたものとしてもよい。
【００３６】
このようにすることにより、配管網に漏洩が発生していると判定された場合（換言すれば、極めて高い確率で実際に配管網に漏洩が発生している場合）、その漏洩が、配管網中のどの箇所で発生しているかを自動的に検出することができ、かつ計測値収集手段によって収集された流速計測値や静圧計測値を参照することで、そのとき発生している漏洩がどの程度の流速および圧力低下を生じさせているものであるのか、その規模等を、ユーザが把握または解析することが可能となる。
【００３７】
あるいは、本発明による配管網監視システムは、複数の異なった種類の流体ごとにそれぞれ供給元管があり、それら異なった複数種類の流体を混合して下流側へと供給する配管網における、前記異なった種類の流体ごとの供給元管と、それらを混合してなる混合流体を流す混合流配管とに、それぞれ少なくとも１つずつ前記流速・圧力計測装置を配設して、供給元管ごとにそれぞれ異なった種類の流体の流速および静圧を個々に計測すると共に、その下流側の混合流配管での混合流体の流速および静圧を計測するようにしてもよい。
【００３８】
すなわち、本発明による配管網監視システムは、異なった供給元管からそれぞれ供給される複数種類の流体を混合して混合流体を作り、それをその下流側の混合流配管に流す、という機能を具現化するための配管網の場合にも、適用可能である。
【００３９】
なお、この場合、前記異なった種類の流体の供給元管ごとに配設された流速・圧力計測装置の各々から出力される流速計測値および静圧計測値と、前記混合流配管に設けられた流速・圧力計測装置から出力される流速計測値および静圧計測値とを、そのそれぞれが、どの箇所で計測されたものであるのかを判別可能に収集する計測値収集手段を備えるようにすることが望ましい。
【００４０】
また、前記計測値収集手段によって各箇所から収集された流速計測値および静圧計測値を、それぞれどの箇所で計測されたかを判別可能とする情報と共に、例えば表示出力または印刷出力または信号出力のような出力形態で出力する収集情報出力手段を、さらに備えるようにしてもよい。また、前記計測値収集手段によって収集された各箇所の流速計測値および静圧計測値どうしを比較して、前記配管網に漏洩が発生しているか否かを判定する漏洩判定手段を備えるようにしてもよい。また、前記漏洩判定手段は、前記配管網に漏洩が発生していると判定した場合、その漏洩がどの箇所で発生しているかについての情報を出力する機能を、さらに備えるようにしてもよい。
【００４１】
このような計測値収集手段や収集情報出力手段や漏洩判定手段を備えることにより、例えば従来のガス漏洩検知器のような複数の異なった流体の種類を判別するための、例えばガス種判別センサのような煩雑な構成の漏洩検知器や漏洩警報器などを用いなくとも、供給元管ごとでの流速や静圧を計測すると共に、それらを混合してなる混合流体の流速や静圧を計測し、それらの計測値を比較するという、簡易な手法によって、どの箇所で、どの種類の流体が、どのような様相（漏洩流速および圧力）で流れているか、または漏洩しているか、といった情報を、自動的に確実かつ精確に収集することが可能となり、またその収集された情報をユーザに自動的に提示することが可能となる。
【００４２】
本発明による流速計測装置は、計測対象の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる正圧を計測する正圧管と、前記流体の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられており、前記流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管と、前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応した出力または前記正圧と前記負圧との各々に対応した出力を行う圧力センサと、前記圧力センサからの出力に基づいて、前記正圧と前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を出力する流速計測値出力手段とを備えている。
【００４３】
本発明による流速計測装置では、脈動のような圧力変動が計測対象の流体中に生じた場合でも、正圧管と負圧管とでその圧力変動が相殺し合うので、計測計測に圧力変動に起因した誤差が生じることが解消される。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の一実施の形態に係る流速・圧力計測装置の概要構成を表したものである。なお、本発明の実施の形態に係る流速・圧力計測器または流速計測装置は、実質的にこの流速・圧力計測装置に用いられて具現化されるものであるから、以下、それらを併せて説明する。
【００４６】
この流速・圧力計測装置は、双圧管１と、圧力センサ２と、静圧管３と、静圧センサ４と、流速計測値出力部５と、静圧計測値出力部６と、非定常流発生判定部７と、非定常流計測値出力部８とを、その主要部として備えている。
【００４７】
これらの構成要素のうち、双圧管１、圧力センサ２、静圧管３、静圧センサ４とから、本実施の形態に係る流速・圧力計測器の主要部が構成される。また、流速計測値出力部５、静圧計測値出力部６、非定常流発生判定部７、非定常流計測値出力部８については、例えばパソコンのような汎用コンピュータなどを用いた電子回路によって構成することが可能である。あるいは専用回路として専用のプリント配線基板上に電子回路部品や専用ＬＳＩなどを実装するなどしてディスクリートな電子回路として構成するようにしてもよい。
【００４８】
双圧管１は、図２に示したように、負圧管１１および正圧管１２が、隔壁１５を隔てて互いに背中合せに配置されて１本の管に作り込まれたもので、正圧管１２に設けられた計測用の孔１４が、計測対象の流体の流れに正対すると共に、負圧管１１に設けられた計測用の孔１３が、計測対象の流体の流れに正対する向きとは全く逆向きに正圧管１２の背面側で、計測対象の流体の流れが正圧管１２に正対する向きの場合にはその流れによって生じる「吸い出しの圧力（負圧）」を計測するように、設けられている。
【００４９】
なお、計測対称の流れが逆向きになった場合には、負圧管１１の孔１３が流れに正対し、正圧管１２の孔１４がその背面側に位置することとなる。すなわち、正圧管１２と負圧管１１とは、互いに対称的に設定されていて、正圧管１２と負圧管１１との両方で、計測対象の流体の流れの正方向と逆方向との両方の向きの流れの流速を対称的に計測することができるように設定されている。
【００５０】
従って、この双圧管１によれば、計測対象の流体に逆流が生じても、その逆流も正常方向の流れの場合と同様に精確に計測することが可能となっている。また、このように負圧管１１と正圧管１２とを互いに背中合せに配置して１本の管状にまとめているので、その構成が極めて簡易なものとなっている。
【００５１】
ここで、上記の「吸い出しの圧力（負圧）」、とは、図３に模式的に示したように、双圧管１の流れに対して正対する正圧管１２の背面側となる負圧管１１の孔１３には、流体の静圧を基準として、流れによる吸い出しの効果によって、静圧よりも低い圧力（すなわち静圧未満である「負圧」）が生じるので、負圧管１１に設けられた計測用の孔１３は、計測対称の流体の静圧よりも低い圧力（負圧）を計測することとなる、という意味である。このような観点から、流れの方向を基準として、それに正対する側に配置される管を正圧管１２と呼び、その背面側の管を負圧管１１と呼ぶものとしている。
【００５２】
圧力センサ２は、正圧管１２によって計測される圧力（正圧管１２が流れに対して正対する場合には上記の定義に従って正圧）と負圧管１１によって計測される圧力（負圧管１１が流れに対して背面側に位置する場合には上記の基準圧力値＝０で負圧）との差圧に対応した出力、または正圧管１２によって計測される圧力と、負圧管１１によって計測される圧力との、各々に対応した出力をそれぞれ行うものである。なお、正圧管１２によって計測される圧力に対応した出力と負圧管１１によって計測される圧力に対応した出力とをそれぞれ別個に出力する場合には、その両者の出力に基づいて差圧を演算することが、例えばその後段の流速計測値出力部５などで必要となり、それが若干煩雑である。しかし、この場合には、正圧管１２と負圧管１１との差圧を計測するだけでなく、正圧管１２によって計測される圧力の絶対値（正対側の全圧）と、負圧管１１によって計測される圧力の絶対値（背面側の全圧）とを、それぞれ個別に計測することができる、という利点がある。従って、そのような圧力の絶対値を計測することが要請される場合などには、正圧管１２によって計測される圧力に対応した出力と負圧管１１によって計測される圧力に対応した出力とをそれぞれ別個に出力すればよい。
【００５３】
この圧力センサ２としては、例えば、差動変圧器による圧力／信号変換器、機械的歪ゲージによる圧力／信号変換器、半導体歪ゲージによる圧力／信号変換器などを用いることができる。但し、この圧力センサ２は、正圧管１２の圧力と負圧管１１の圧力とのどちらの方が大きいか、換言すれば、差圧に関して正・負を判別可能であるような出力を行うことが可能であることが望ましい。これは、正圧管１２の圧力（これをＰｆとする）と負圧管１１の圧力（これをＰｒとする）との差圧（Ｐｆ−Ｐｒ）の正・負の情報（Ｐｆ−Ｐｒ＜０　ｏｒ　Ｐｆ−Ｐｒ＞０）に基づいて、そのとき計測されている流体の流れが正・逆どちらの方向を向いているのかを判別することができるからである。逆に、正圧管１２の圧力と負圧管１１の圧力との差圧の絶対値に対応した出力を行うことしかできない場合には、そのとき計測されている流体の流れが正・逆どちらの方向を向いているのかを、判別することができない。従って、例えば圧力センサ２として差動変圧器による圧力／信号変換器を用いる場合には、Ｐｆ＞Ｐｒの場合には正の圧力値（Ｐｆ−Ｐｒ＞０）の情報を有する信号を出力し、Ｐｆ＜Ｐｒの場合には負正の圧力値（Ｐｆ−Ｐｒ＜０）の情報を有する信号を出力する、というように、その差動変圧器における圧力／信号変換器の出力の正・負の符号が流体の流れの正・逆方向に対応して変化するように設定すればよい。
【００５４】
この圧力センサ２は、計測用の孔が流体の流れに正対する向きにのみ全圧孔として設けられていると仮定した場合（換言すれば一般的なピトー管を仮定した場合）に想定される計測可能な最小流速値よりも低い微少流速値から、所定の最大流速値までに対応した、幅広い領域に亘っての出力が可能なものであることが望ましい。これは、後述するように、本実施の形態に係る双圧管１によれば、一般的なピトー管で想定される計測可能な最小流速値よりも低い微少流速値での精確な流速計測が可能であることから、そのような双圧管１の特性を十分に生かすようにするためである。
【００５５】
静圧管３は、計測対象の流体の静圧を計測するもので、双圧管１とは異なり、流れの動圧の影響を受けることを回避して、実質的に静圧のみを計測することができるように設定されるものである。そのような静圧管３としては、例えば、直径が計測対象の流れの断面積などに対して十分に小さく、かつ長さが直径の１．５倍以上の圧力孔３１を、計測対象の流れの配管１６などに対して直交方向に分岐させるようにして設けたものなどが好適である。例えばこのような構成の静圧管３によれば、計測対象の流れを乱すことなく、かつ流れの動圧の影響を実質的に受けることなく、精確な静圧の計測が可能となる。
【００５６】
静圧センサ４は、上記のような静圧管３の圧力孔３１の底部に配置され、静圧管３によって計測される静圧に対応した信号を出力するものである。この静圧センサ４としては、計測対象の流体の圧力変動量および時間（変動周期など）よりも高度な量的（圧力値の）計測分解能および時間的（変動周期などの）計測分解能を有するものであることが望ましい。これは、従来の一般的な流速を計測するためのピトー管の場合には、流速の脈動や圧力波などを静圧管３で計測（あるいは静圧を電子回路的に検出する場合には、静圧センサ４で検出）してしまうと、それが流速計測にとっては外乱となって誤差要因となる虞があるので、そのような脈動や圧力波などは計測時に均してしまったほうがむしろ望ましかった。しかし、本実施の形態に係る静圧センサ４では、逆に、計測対象の流体の圧力変動量および変動時間等を精確に計測するために、静圧管３および静圧センサ４を用いるので、従来の一般的な流速を計測するためのピトー管等とは全く異なり、静圧センサ４としては、計測対象の流体の圧力変動量および変動周期などよりも高度な量的計測分解能および時間的計測分解能を有するものを用いる。
【００５７】
流速計測値出力部５は、圧力センサ２から出力された信号に基づいて、正圧管１２によって計測された圧力と負圧管１１によって計測された圧力との差圧に対応した流速計測値のアナログ信号またはデジタルデータを出力するものである。そしてこの流速計測値出力部５から出力された流速計測値のアナログ信号またはデジタルデータに基づいて、例えばＣＲＴを用いた表示出力装置５１の画面に、計測結果の流速計測値を表示出力する。または、プリンタ装置５２によって、計測結果の流速計測値を数値またはグラフなどとして印刷出力する。あるいは、ＨＤＤのような磁気記録装置５３に、計測結果の流速計測値をデータまたは信号として記録する。
【００５８】
静圧計測値出力部６は、静圧センサ４から出力された信号に基づいて、静圧計測値のアナログ信号またはデジタルデータを出力するものである。この静圧計測値出力部６から出力された静圧計測値のアナログ信号またはデジタルデータについても、流速計測値と同様に、例えばＣＲＴを用いた表示出力装置５１の画面に、計測結果の流速計測値を表示出力する。または、プリンタ装置５２によって、計測結果の流速計測値を数値またはグラフなどとして印刷出力する。あるいは、ＨＤＤのような磁気記録装置５３に、計測結果の流速計測値をデータまたは信号として記録する。
【００５９】
なお、同一時間に計測された流速計測値と静圧計測値とを一組にして表示出力または印刷出力または記録すること、または流速計測値と静圧計測値とを時間軸上で対応付けて表示出力または印刷出力または記録することが望ましい。このようにすることで、流速計測値と静圧計測値とを、同一時間軸上で対照すること可能となる。延いては、ユーザは、例えば圧力波が発生した場合に、そのときの圧力変動の時間的な推移と流速変動の時間的な推移とを対照させることで、流れの様相を実験流体力学的に解析することなどが可能となる。あるいは、実測結果から、同一時刻での流速値と圧力値との組み合わせを複数組抽出して、それらの実測結果の値に基づいて流れの微分方程式等を作り、それを近似的に解くなどして、そのときの流れの様相を数学的に解析することなどが可能となる。
【００６０】
非定常流発生判定部７は、流速計測値出力部５から出力された流速計測値と静圧計測値出力部６から出力された静圧計測値とに基づいて、計測対象の流体に非定常流が発生しているか否かを判定するものである。さらに詳細には、この非定常流発生判定部７では、例えば予め定められた最小変動量以上の大きさの変動および予め定められた最小変動時間以下の急峻な変動時間の、流速変動または圧力変動が発生したことが、流速計測値出力部５から出力された流速計測値と静圧計測値出力部６から出力された静圧計測値とに基づいて検知された場合に、計測対象の流体に非定常流が発生したものと判定する。そして非定常流が発生したことが判定された場合には、例えば図示しない警報装置などによって、非定常流が発生した旨の警報を発する。
【００６１】
非定常流計測値出力部８は、計測対象の流体に非定常流が発生していることが非定常流発生判定部７によって判定されると、そのときの流速計測値と静圧計測値とを時間的に対応付けて表示出力または印刷出力または信号出力する。
【００６２】
この非定常流計測値出力部８によれば、非定常流が発生したことが判定された場合には、その非定常流の発生が継続している状態で計測される流速値および静圧値を、非定常流発生時の流れの様相を示す計測値として、その時間的な推移に沿って表示出力または印刷出力または記録することができ、延いては、ユーザにとって、非定常流が発生した場合、そのときの流れの様相を、例えば同時間軸上で流速計測値の変動と静圧計測値の変動とを比較するなどして、精確に把握あるいは解析することが可能となる。
【００６３】
次に、この第１の実施の形態に係る流速・圧力計測装置における、特に流速を計測する作用について説明する。
【００６４】
双圧管１は、正・逆両方向の流れに対して対称的な構造に設けて、その正・逆の双方向（両方向）の流れの流量値を対称的に計測することができるようにしたもので、正方向の流体の流れに正対する向きの位置に孔が設けられて流体の正方向の流れによって生じる正圧を計測する正圧管１２と、計測対象の流体の正方向の流れに正対する向きとは逆向きの位置に孔が設けられて流体の流れによって生じる負圧を計測する負圧管１１とを、互いに背中合せに配置して１本の管に作り込んだものとし、かつ計測対象の流体の流れが逆方向となった場合には、上記の正方向での負圧管１１２が正圧管１２として機能すると共に圧正管が上記の正方向での負圧管１１として機能するように、正圧管１２と負圧管１１とにそれぞれ設けられる圧力センサとしては、計測対象の流体の圧力の符号（正・負）が逆転してもその両極での圧力計測が可能である同じ性能の圧力センサを用いたものである。このような概要構成とすることで、この双圧管１によれば、図４および図５に模式的に示したように、負圧管１１で計測される圧力（基準圧力値＝０を基準として負圧）と正圧管１２で計測される圧力（正圧）との差圧（換言すれば圧力の絶対値の和に、正圧管１２の圧力と負圧管１１の圧力との大小関係に対応した正・負の符号を付した数値）ΔＰを取り、その差圧ΔＰに基づいて、計測対象の流体の正方向と逆方向との両方向の流れの流量を、対称的にどちらも精確に計測することが可能としている。
【００６５】
すなわち、この双圧管１によれば、正方向の流れの場合には、そのときの流れによって生じる負圧を負圧管１１が計測すると共に正圧を正圧管１２が計測して、図４に示したように、その正圧と負圧との差圧ΔＰに基づいて、流体の流速値が計測される。また、それとは逆向きの（逆方向の）流れの場合には、そのときの流れによって生じる負圧を正圧管１２が計測すると共に正圧を負圧管１１が計測して、図５に示したように（この図５は図４と左右対称（正負対称）となっている）、その正圧と負圧との差圧ΔＰに基づいて、流体の流速値が計測される。このようにして、正逆両方向の流れの流速を、対称的に双方向とも高精度に計測することが可能となる。
【００６６】
以上のような本実施の形態に係る流速・圧力計測装置によれば、正圧管１２によって計測される圧力と負圧管１１によって計測される圧力との差圧に対応して流体の流速計測値を得ることで、一般的なピトー管によって計測可能な最低流速域よりもさらに低い流速域に亘って精確な流速計測が可能となる。
【００６７】
しかも、正圧管１２と負圧管１１との両方で、計測対象の流体の流れの正方向と逆方向との両方の向きの流れの流速を対称的に計測することができるので、計測対象の流体に逆流が生じた場合でも、その逆流についても精確に計測することが可能となる。またさらには、例えば脈動のような高い周波数の圧力変動等が生じても、そのときの圧力変動は正圧管１２と負圧管１１とで相殺されるので、流速の計測値には脈動のような圧力変動に起因した誤差が発生（混入）することが解消されて、常に正確な流速計測が可能となる。
【００６８】
そして、そのようにして流速値を計測すると共に、静圧センサ４からの出力に基づいて、計測対象の流体の静圧計測値を得ることで、そのときの流速計測値と静圧計測値との両方をタイムラグなくリアルタイムに時間同一性または時間的対応関係を明らかにしながら計測することができる。延いては、ユーザが、その流速計測値と静圧計測値との両方に基づいて、そのときの計測対象の流れの様相を確実かつ精確に把握あるいは解析することが可能となる。
【００６９】
また、流速計測値出力部５から出力された流速計測値と静圧計測値出力部６から出力された静圧計測値とに基づいて、計測対象の流体に非定常流が発生しているか否かを判定する非定常流発生判定部７を備えるようにしたので、例えば脈動やウォーターハンマー現象のような圧力波の発生に伴う非定常流が発生した場合に、それを自動的に確実かつ正確に検知することが可能となる。
【００７０】
またさらには、計測対象の流体に非定常流が発生していることが非定常流発生判定手段によって判定されると、そのときの流速計測値と静圧計測値とを時間的に対応付けて表示出力または印刷出力または信号出力する非定常流計測値出力部８を備えるようにしたので、ユーザは、非定常流が発生した場合に、そのときの流れの様相を、例えば同時間軸上で流速計測値の変動と静圧計測値の変動とを比較するなどして精確に把握あるいは解析することが可能となる。
【００７１】
なお、このような非定常流の様相（流速および静圧）を計測するための流速・圧力計測装置は、圧縮機、ポンプ、内燃機関のような、吸気／排気をサイクリックに繰り返す動作を行う流体機械、あるいは流体実験用風洞などに適用して、それらの吸気管や排気管あるいは風洞内の各所における非定常流の様相を把握したり解析したりするといった用途などに、特に好適なものである。但し、本実施の形態に係る流速・圧力計測装置の用途は、上記のような流体機械や風洞のみには限定されないことは言うまでもない。その他にも、後述するように（第２の実施の形態または第３の実施の形態）、本実施の形態に係る流速・圧力計測装置を複数個用意し、それを配管網の要所ごとに配置して、配管網監視システムを構築することなども可能である。あるいはその他にも、例えば内燃機関のような発動機に噴霧化された燃料を供給するキャブレターなどの自動制御を行うための流速および圧力の計測を行うといった用途などにも適用可能である。
【００７２】
ここで、吸気管や排気管の場合のように、計測対象の流体の流管の断面積が予め定まっている場合には、その断面積および流量係数を流速計測値に乗算することで流量計測値を得ることができるのであるから、そのような場合には、実質的には流量値が、この流速・圧力計測装置の計測対象のディメンジョンとなる。他方、この流速・圧力計測装置が流体実験用風洞などに用いられて、例えば実験対象の模型の表面など局所的な流れの様相を計測することが要請される場合などには、実質的には流速値が、計測対象のディメンジョンとなる。
【００７３】
［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態に係る配管網監視システムの概要構成を表したものである。
【００７４】
この第２の実施の形態では、上記の第１の実施の形態で説明したような流速・圧力計測装置１００，１０１，１０２，１０３，１１１，１１２，１１３を、例えば所定の種類（成分）のガスを建築物内に張り巡らされた配管網２００中の要所ごとに各１台ずつ配設して、その各流速・圧力計測装置１００，１０１，１０２，１０３，１１１，１１２，１１３が配設された箇所ごとに計測対称のガスの流量および圧力を計測し、それらの全体的な情報を管理センター（図示省略）などで収集して一括管理することで、配管網２００のどの位置に、どのような様相の流れが生じているのか、あるいはどの位置に、どのような規模や様相の漏洩が発生しているのかなどを把握することを可能とする配管網監視システムについて説明する。
【００７５】
この配管網監視システムは、配管網２００における供給元管２０１の逆止弁２０２の直後の位置と、その供給元管２０１から各階ごとに分岐するように設けられている各分岐管２１１，２１２，２１３の、分岐直後の位置とユーザ側へとガスが供給される直前の位置とに、それぞれ第１の実施の形態で説明したような流速・圧力計測装置１０１，１０２…１１３が１台（１ユニット）ずつ配設されている。
【００７６】
配管網２００は、ガスの供給元であるガスボンベ２０３から噴出されるガスが減圧弁２０４および逆止弁２０２を経て供給元管２０１を流れて行き、各分岐点ごとでそれぞれこの配管網２００が設けられている建築物の各階の各分岐管２１１，２１２，２１３へと分岐して流れて行くように設定されている。そしてこの建築物の各階では、その階ごとの分岐管２１１，２１２，２１３の出口側に設けられた調節弁２２１，２２２，２２３によって供給量を調節されながら、それぞれの階のユーザに対してガスが各々供給されるように設定されている。
【００７７】
各箇所（位置）の流速・圧力計測装置から出力された、流量計測値の信号および静圧計測値の信号は、そのそれぞれがどの位置の計測値であるかを判別するための信号（情報）と共に、通信バスライン４００を介して、計測値収集装置６１へと収集されるように設定されている。
【００７８】
計測値収集装置６１は、各箇所の流速・圧力計測装置１０１，１０２，…１１１３から時々刻々と出力されて来る流量計測値の信号および静圧計測値の信号を、それらが各々、どの箇所で計測されたものであるのかを判別可能とする情報と共に収集する。
【００７９】
収集情報出力装置６２は、計測値収集装置６１によって各箇所から収集された流量計測値および静圧計測値を、それぞれどの箇所で計測されたかを判別可能とする情報と共に、例えば表示出力、または印刷出力、またはデータとして記録する。
【００８０】
このようにして、各流速・圧力計測装置が正方向および逆方向の両方向共に精確に流速値を計測可能であることとあいまって、配管網２００中のどの箇所（位置）で、どのような流速が正・逆どちらの方向に流れているのか、またその各々の箇所ごとでどのような静圧となっているのかという情報を、計測値収集装置６１で一纏めにして確実かつ精確に収集することが可能となる。またさらには、収集情報出力装置６２によって、どの箇所でどのような流速および静圧が計測されているのかを、ユーザに例えば表示画面上で表示または印刷用紙上に印刷またはデータとして記録媒体などに記録することが可能となる。しかも、各箇所に設けられている個々の流速・圧力計測装置１０１，１０２，…１１３は、全て第１の実施の形態で説明したように、簡易な構成のものであるから、システム全体としても簡易な構成とすることができる。
【００８１】
次に、この第２の実施の形態に係る配管網監視システムの主要な作用（動作）について説明する。
【００８２】
ここでは一例として、１階へとガスを供給するための第１分岐管２１１と２階へとガスを供給するための第２分岐管２１２との間の位置の供給元管に突然に亀裂が生じるなどして漏洩が発生した場合についてを想定し、その場合での第２の実施の形態に係る配管網監視システムの主要な作用を説明する。
【００８３】
第１分岐管２１１と第２分岐管２１２との間の位置の供給元管２０１に、突然に亀裂が生じるなどして漏洩が発生すると、まず第２分岐管２１２の分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０２および第１分岐管２１１の分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０１において、漏洩に起因した圧力低下が圧力波として最も早く検出される。続いて、その漏洩に起因した流量低下が、まず第２分岐管２１２の分岐直後に設けられた流速・圧力計測装置１０２で、続いてその第２分岐管２１２のユーザ側に設けられた流速・圧力計測装置１１２で、というように、相次いで検出される。また、漏洩の影響が次第に下流側へと波及して行き、第３分岐管２１３に設けられた流速・圧力計測装置１０３や第４の分岐管（図示省略）の分岐直後に設けられた流速・圧力計測装置などでも、それぞれ漏洩に起因した圧力低下や流量低下が検出される。
【００８４】
あるいは、漏洩流量が大きい場合には、第２分岐管２１２の分岐直後に設けられた流速・圧力計測装置１０２などで、逆流が計測される場合もある。
【００８５】
他方、その漏洩が発生している箇所よりも上流側に位置している第１分岐管２１１の分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０１においては、漏洩流量が小さい場合には、計測される流量計測値がそれほど大幅に低下することはない。また、供給元管２０１の逆止弁２０２の直後に設けられた流速・圧力計測装置１００では、よほど大きな漏洩や、ガスに引火してその火炎が供給元管をバックドラフトして来るといった異常事態でも生じない限りは、ガスボンベ２０３から定常的にガスが供給されているのであれば、流量計測値が大幅に低下することは殆どあり得ない。
【００８６】
従って、ユーザは、このような配管網２００全体から収集される情報に基づいて、配管網２００中の、どの位置に、どのような様相（漏洩流量および圧力低下）の漏洩が生じているかを、精確に把握することができる。あるいは、漏洩の検知およびその漏洩流量の計測の他にも、各流速・圧力計測装置１００，１０１０，…１１３が配置された箇所ごとでの、流量値および静圧値の定点観測的な計測を行うことができる。
【００８７】
例えば、上記の配管網２００の一例で、供給元管２０１の逆止弁２０２の直後に設けられている流速・圧力計測装置１００で計測された流量値がＱ０　、第１分岐管２１１の分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０１で計測された流量値がＱ１　、第２分岐管２１２の分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０２で計測された流量値がＱ２　で、Ｑ０　＞Ｑ１　＞Ｑ２　であり、かつ第２分岐管２１２のユーザ側直前に設けられている流速・圧力計測装置１１２で計測された流量値および静圧値が分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０２とほぼ同じ値であり（つまり第２分岐管２１２での流量値や静圧値の低下がなく）、かつ第２分岐管２１２の分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０２で計測された静圧値Ｐ２　が急峻に低下している場合には、このときの漏洩は第１分岐管２１１の分岐位置と第２分岐管２１２の分岐位置との間で発生しており、その漏洩流量ΔＱは、ΔＱ≦Ｑ０　−（Ｑ１　＋Ｑ２　）であると判定することができる。なお、漏洩流量ΔＱの値は、より詳細には、ΔＱ＝Ｑ０　−ΣＱｎ　（ここにΣＱｎ　は全ての分岐管で計測される流量値の総和）によって算出することができる。
【００８８】
あるいは、配管網２００中に逆流が生じた場合には、その逆流が生じている箇所の近くで大きな流量の漏洩が発生しているものと判定することができる。
【００８９】
あるいは、例えば第１分岐管２１１の途中で漏洩が発生した場合を想定すると、この場合には、第１分岐管２１１の分岐直後に設けられている流速・圧力計測装置１０１で計測される流量値（これをＱ１ｆとする）よりも、第１分岐管２１１のユーザ側直前に設けられている流速・圧力計測装置１１１で計測される流量値（これをＱ１ｒとする）の方が低い流量となる（Ｑ１ｆ＞Ｑ１ｒ）。あるいはさらに漏洩流量が大きい場合には、第１分岐管２１１のユーザ側直前に設けられている流速・圧力計測装置１１１で計測される流量値Ｑ１ｒが、負の流量すなわち逆流となる（Ｑ１ｒ＜０）。このような現象は、漏洩が発生していない場合には起こり得ないものである。従って、このような現象が計測（検出）された場合には、第１分岐管２１１の途中のどこかで漏洩が発生したものと判定することができる。また、このときの漏洩流量ΔＱの計測値は、ΔＱ＝Ｑ１ｆ−Ｑ１ｒという簡易な演算によって得ることができる。
【００９０】
なお、このような漏洩発生位置の判定や漏洩流量の値の判定は、ユーザが人的に操作および計算ならびに考察等によって行うようにしてもよく、あるいはそれを例えばパソコンなどで各種ユーティリティソフトウェアを用いるなどして自動的に行うことができるような漏洩判定装置（図６では図示省略）を構築してもよいことは言うまでもない。
【００９１】
［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態に係る配管網監視システムの概要構成を表したものである。
【００９２】
この第３の実施の形態では、上記の第１の実施の形態で説明したような流速・圧力計測装置１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を複数個用意し、それを例えば所定の種類（成分）のガスをそれぞれガスボンベ２６１，２６２，２６３から供給する供給元管２３１，２３２，２３３に、各々配置すると共に、それらのガスを混合器２４０によって混合してなる混合ガスをユーザ側へと導く混合流配管２４１にも配置して、その各流速・圧力計測装置が配設された箇所ごとに計測対称のガスの流量および圧力を計測し、それらの全体的な情報を管理センタなどで収集して一括管理することで、配管網２００のどの位置に、どのような様相の流れが生じているのか、あるいはどの位置に、どのような規模や様相の漏洩が発生しているのかなどを把握することを可能とする配管網監視システムについて説明する。
【００９３】
この配管網監視システムは、ガス種ごとに設けられた供給元管２３１，２３２，２３３のそれぞれにおける減圧弁２７１，２７２，２７３と逆止弁２５１，２５２，２５３との直列配置の直後の位置と、その供給元管２３１，２３２，２３３によってそれぞれ供給される複数種類のガスを混合器２４０で混合して混合ガスを作り、それをユーザ側へと導く混合流配管２４１における、混合器２４０の直後の位置とユーザ側直前の位置とに、それぞれ第１の実施の形態で説明したような流速・圧力計測装置１２１，１２２，１２３，１２４，１２５が１台（１ユニット）ずつ配設されている。
【００９４】
各箇所（位置）の流速・圧力計測装置１２１，１２２，１２３，１２４，１２５から出力された、流量計測値の信号および静圧計測値の信号は、それぞれどの位置の計測値であるかを判別するための信号（情報）と共に、計測値収集装置６１へと収集されるように設定されている。
【００９５】
計測値収集装置６１は、各箇所の流速・圧力計測装置１２１，１２２，１２３，１２４，１２５から時々刻々と出力されて来る流量計測値の信号および静圧計測値の信号を、それらが各々、どの箇所で計測されたものであるのかを判別可能とする情報と共に収集する。
【００９６】
収集情報出力装置６２は、計測値収集装置６１によって各箇所から収集された流量計測値および静圧計測値を、それぞれどの箇所で計測されたかを判別可能とする情報と共に、例えば表示出力、または印刷出力、またはデータとして記録する。
【００９７】
漏洩判定装置６３は、計測値収集装置６１によって異なった箇所から収集された流速計測値または静圧計測値のうち少なくともいずれか１種類どうしを比較して、配管網２００に漏洩が発生しているか否かを自動的に判定するものである。この漏洩判定装置６３によって、配管網２００に漏洩が発生した場合にそれを自動的に確実に検知することが可能となる。このとき、漏洩判定装置６３は、配管網２００中の流体の流速計測値や静圧計測値に基づいて、漏洩が発生しているか否かを判定するので、例えばガス漏洩検知器のような配管網２００から漏れた流体を検知するといった場合よりもさらに確実な漏洩判定が可能となる。
【００９８】
漏洩情報出力装置６４は、配管網２００に漏洩が発生していることが漏洩判定装置６３によって判定された場合、その漏洩がどの箇所で発生しているかについての情報を、例えば表示出力装置３５１によって表示出力、またはプリンタ装置３５２によって印刷出力、または記録装置３５３にデータまたは信号として記録させるための信号出力するといった出力形態で出力するものである。この漏洩情報出力装置６４によって、配管網２００に漏洩が発生していると判定された場合、その漏洩が配管網２００中のどの箇所で発生しているかを自動的に検出することができ、かつ計測値収集装置６１によって収集された流速計測値や静圧計測値を参照することで、そのとき発生している漏洩がどの程度の流速および圧力低下を生じさせているものであるのか、その規模等を、ユーザが把握または解析することが可能となる。
【００９９】
次に、この第３の実施の形態に係る配管網監視システムの主要な作用について説明する。
【０１００】
ここでは一例として、第１の種類のガスを供給するための、第１供給元管２３１に、突然に亀裂が生じるなどして漏洩が発生した場合について想定し、その場合での第３の実施の形態に係る配管網監視システムの主要な作用を説明する。
【０１０１】
第１供給元管２３１に漏洩が突然に発生すると、まずその第１供給元管２３１の逆止弁２５１の直後に設けられている流速・圧力計測装置１２１で、そのときの漏洩に起因した圧力低下が圧力波として最も早く検出（計測）される。続いて、その漏洩に起因した流量低下が検出される。このとき、第１供給元管２３１における混合器２４０の直前の位置には逆止弁２８１が配置されているので、第２供給元管２３２３に配置された流速・圧力計測装置１２２や第３供給元管２３３に配置された流速・圧力計測装置１２３では、第１供給元管２３１における漏洩発生とはほぼ無関係に、通常の定常的な流量値および静圧値が継続的に計測される。
【０１０２】
従って、配管網監視システム全体でこのような現象が検出（計測）された場合には、第１供給元管のみに漏洩が発生しているものと判定することができる。
【０１０３】
またこのときの漏洩流量ΔＱは、漏洩が発生している状態で第１ガスボンベ２６１から供給されて第１供給元管２３１に配置された流速・圧力計測装置１２１で計測されるガスの流量をＱｇ１、第２ガスボンベ２６２から供給されて第２供給元管２３２に配置された流速・圧力計測装置１２２で計測されるガスの流量をＱｇ２、第３ガスボンベ２６３から供給されて第３供給元管２３３に配置された流速・圧力計測装置１２３で計測されるガスの流量をＱｇ３とし、漏洩が発生する以前に（漏洩が発生していない正常の状態で）混合されて混合流配管２４１に配置された流速・圧力計測装置１２４または１２５で計測される混合ガスの流量をＱｇ−ｍｉｘｔとすると、ΔＱ＝Ｑｇ−ｍｉｘｔ−（Ｑｇ１＋Ｑｇ２＋Ｑｇ３）という計算によって算出することができる。あるいは、急峻な圧力低下の発生によって漏洩発生を検知し、その漏洩発生の前後での流量値の変位量を計測することによっても、漏洩流量ΔＱの値を得る（検出する）ことが可能である。
【０１０４】
あるいは、混合器２４０で混合された混合ガスの漏洩が混合流配管２４１の途中で発生した場合を想定すると、この場合には、混合器２４０の直後の位置の混合流配管２４１に設けられている流速・圧力計測装置１２４で計測される流量値（これをＱｍｉｘｔ−ｆとする）よりも、ユーザ側直前の位置の配管に設けられている流速・圧力計測装置１２５で計測される流量値（これをＱｍｉｘｔ−ｒとする）の方が低い流量となる（Ｑｍｉｘｔ−ｆ＞Ｑｍｉｘｔ−ｒ）。あるいはさらに漏洩流量が大きい場合には、ユーザ側直前に設けられている流速・圧力計測装置１２５で計測される流量値Ｑｍｉｘｔ−ｒが、負の流量すなわち逆流となる（Ｑｍｉｘｔ−ｒ＜０）。このような現象は、漏洩が発生していない場合には起こり得ないものである（その場合には常にＱｍｉｘｔ−ｒ≧０である）。従って、このような現象が計測された場合には、混合後の混合流配管２４１の途中のどこかで漏洩が発生したものと判定することができる。また、このときの漏洩流量ΔＱの計測値は、ΔＱ＝Ｑｍｉｘｔ−ｆ−Ｑｍｉｘｔ−ｒという簡易な演算によって得ることができる。
【０１０５】
このような漏洩発生の検知は漏洩判定装置６３によって行われる。また、それによって漏洩発生が検知された場合には、その漏洩が配管網２００中のどの箇所で発生しているか、またそれがどの程度の漏洩流量のものであるのかについての情報を、漏洩情報出力装置６４が信号またはデータとして出力し、さらにそれに基づいて、例えば表示出力装置３５１によって表示出力、またはプリンタ装置３５２によって印刷出力、または記録装置３５３に記録させるための信号出力などのように、各種の出力形態でユーザに提示することができる。
【０１０６】
あるいは、漏洩の検知およびその漏洩流量の計測の他にも、各流速・圧力計測装置が配置された箇所ごとでの流量値および静圧値の定点観測的な計測を行うことができる。
【０１０７】
なお、第２の実施の形態で説明したような分岐管構造を備えた配管網と第３の実施の形態で説明したような集合管（混合管）構造を備えた配管網とを組み合わせてなる、さらに複雑な構造の配管網などにも、本発明による配管網監視システムを適用することが可能であることは言うまでもない。
【０１０８】
また、図示は省略したが、正方向での微少流速の計測をさらに正確に行うために、双圧管の前後に整流板や整流メッシュなどを配置することなども効果的である。
【０１０９】
また、第１の実施の形態で説明した流速・圧力計測装置のうち、双圧管１、圧力センサ２、流速計測値出力部５のみを用いて（静圧管３および静圧計測部６は省略して）、流速計測装置のみを独立した計測装置として構成することなども可能であることは言うまでもない。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４のいずれかに記載の流速・圧力計測器または請求項５ないし７のいずれかに記載の流速・圧力計測装置によれば、前記正圧管によって計測される前記正圧と前記負圧管によって計測される前記負圧との差圧に対応して前記流体の流速計測値を得ることで、一般的なピトー管によって計測可能な最低流速域よりもさらに低い流速域にまで亘っての流速計測を精確に行うことができる。しかも、極めて簡易な構成である正圧管と負圧管との両方で、前記計測対象の流体の流れの正方向と逆方向との両方の向きの流れの流速を対称的に計測することができるので、計測対象の流体に逆流が生じても、その逆流についても精確に計測することができる。そして、そのようにして正・逆両方向の流速値を計測すると共に、静圧センサからの出力に基づいて、前記流体の静圧計測値を得ることで、そのときの流速計測値と静圧計測値との両方をタイムラグなくリアルタイムに計測することができ、延いてはその流速計測値と静圧計測値との両方に基づいて、ユーザはそのときの計測対象の流れの様相を確実かつ精確に把握あるいは解析することができるという効果を奏する。
【０１１１】
また、請求項８ないし１０のいずれかに記載の流速・圧力計測装置によれば、前記流速計測値出力手段から出力された流速計測値と前記静圧センサから出力された静圧計測値とに基づいて、前記計測対象の流体に非定常流が発生しているか否かを判定する非定常流発生判定手段を備えるようにしたので、例えば脈動やウォーターハンマー現象のような圧力波の発生に伴う非定常流が発生した場合に、それを自動的に確実かつ正確に検知することができるという効果を奏する。
【０１１２】
また、請求項１１ないし１６のいずれかに記載の配管網監視システムによれば、前記流速・圧力計測装置が、前記配管網における主供給管と、前記主供給管から分岐してなる複数の各支管のそれぞれごととに、各々少なくとも１つずつ配置されているようにしたので、各流速・圧力計測装置が正方向および逆方向の両方向共に精確に流速値を計測可能であることとあいまって、配管網中のどの箇所（位置）で、どのような流速が正・逆どちらの方向に流れているのか、またその各々の箇所ごとでどのような静圧となっているのかという情報を、計測値収集手段で一纏めにして確実かつ精確に収集することができるという効果を奏する。しかも、それら各箇所に設けられた個々の流速・圧力計測装置は、全て同様に簡易な構成のものであるから、システム全体としても簡易な構成とすることができるという効果も併せて奏せられる。
【０１１３】
また、請求項１７ないし２１のいずれかに記載の配管網監視システムによれば、複数の異なった種類の流体ごとにそれぞれ供給元管があり、それら異なった複数種類の流体を混合して下流側へと供給する配管網における、前記異なった種類の流体ごとの供給元管と、それらを混合してなる混合流体を流す混合流配管とに、それぞれ少なくとも１つずつ前記流速・圧力計測装置を配設して、供給元管ごとにそれぞれ異なった種類の流体の流速および静圧を個々に計測すると共に、その下流側の混合流配管での混合流体の流速および静圧を計測するようにしたので、供給元管ごとでの流速や静圧を計測すると共に、それらを混合してなる混合流体の流速や静圧を計測し、それらの計測値を比較するという、簡易な手法によって、どの箇所で、どの種類の流体が、どのような流速および圧力で、流れているか、または漏洩しているか、といった情報を、自動的に確実かつ精確に収集することが可能となり、またその収集された情報をユーザに自動的に提示することができるという効果を奏する。
【０１１４】
また、請求項２２記載の流速計測装置によれば、脈動のような圧力変動が計測対象の流体中に生じた場合でも、正圧管と負圧管とでその圧力変動が相殺し合うので、圧力変動に起因した誤差が計測計測に生じることを解消することができ、その結果、常に正確な流速計測が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流速・圧力計測装置の概要構成を表した図である。
【図２】図１に示した流速・圧力計測装置双圧管の主要部の構成を表した図である。
【図３】正方向から流体が流れている場合の、双圧管の周囲の圧力の分布の一例を模式的に表した図である。
【図４】正方向の流れの場合に負圧管で計測される圧力と正圧管１２で計測される圧力との差圧を模式的に表した図である。
【図５】逆方向の流れの場合に負圧管で計測される圧力と正圧管１２で計測される圧力との差圧を模式的に表した図である。
【図６】第２の実施の形態に係る配管網監視システムの概要構成を表した図である。
【図７】第３の実施の形態に係る配管網監視システムの概要構成を表した図である。
【符号の説明】
１…双圧管、２…圧力センサ、３…静圧管、４…静圧センサ、５…流速計測値出力部、６…静圧計測値出力部、７…非定常流発生判定部、８…非定常流計測値出力部、１００…流速・圧力計測装置、２００…配管網、４００…通信バスライン
【図１】
2004085354.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004085354.tif 000005
【図４】
2004085354.tif 000006
【図５】
2004085354.tif 000007
【図６】
2004085354.tif 000008
【図７】
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