(57)【要約】【課題】  例えば既存の空調設備の冷温水配管のような配管内を流れる液体の流量の測定を煩雑な作業を伴うことなく容易に行うことのできる流量測定方法および流量測定システム。【解決手段】  既存の配管（１１：１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）内を流れる液体の流量を測定する流量測定システム。配管には、その内部へ突出する形態の器具を着脱自在に取り付けるための取付口（１２：１２ａ，１２ｂ）が設けられている。流量測定システムは、取付口を利用して取り付け可能なピトー管方式の流速計（１：１ａ，１ｂ，１ｃ）と、ピトー管方式の流速計により測定した液体の速度を用いて液体の流量を求める処理部（２）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の配管内を流れる液体の流量を測定する流量測定方法であって、
前記配管には、その内部へ突出する形態の器具を着脱自在に取り付けるための取付口が設けられており、
前記取付口を利用してピトー管方式の流速計を取り付けることと、
前記ピトー管方式の流速計により測定した前記液体の速度を用いて前記液体の流量を求めることとを含むことを特徴とする流量測定方法。
【請求項２】
前記流速計のピトー管の先端が前記液体の流れに正対するように、前記ピトー管方式の流速計を取り付けることを特徴とする請求項１に記載の流量測定方法。
【請求項３】
前記取付口を利用して取り付けられた温度センサを取り外した後に、前記取付口を利用して前記ピトー管方式の流速計を取り付けることを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の流量測定方法。
【請求項４】
前記ピトー管方式の流速計により測定した前記液体の速度と、前記配管の横断面に沿った速度分布性状と、前記配管の横断面積とを用いて、前記液体の流量を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項５】
既存の配管内を流れる液体の流量を測定する流量測定システムであって、
前記配管には、その内部へ突出する形態の器具を着脱自在に取り付けるための取付口が設けられており、
前記取付口を利用して取り付け可能なピトー管方式の流速計と、
前記ピトー管方式の流速計により測定した前記液体の速度を用いて前記液体の流量を求める処理部とを備えていることを特徴とする流量測定システム。
【請求項６】
前記配管は、空調用の冷温水配管であることを特徴とする請求項５に記載の流量測定システム。
【請求項７】
前記器具は、前記液体の温度を測定するための温度センサであることを特徴とする請求項５または６に記載の流量測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量測定方法および流量測定システムに関する。さらに詳細には、本発明は、例えば既存の空調設備の冷温水配管のような配管内を流れる液体の流量の測定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管内を流れる液体の流量を測定する計測器として、電磁流量計や超音波流量計が用いられる。電磁流量計では、電磁誘導に関するファラデーの法則を利用して、導電性の液体の流量を測定する。具体的に、液体が流れている配管に対して垂直に磁界を加えると、配管内の液体が磁界を横切るので、液体の平均流速と磁界の磁束密度との積に比例した電圧が発生する。この電圧値を配管の側面に設置した電極によって取り出し、液体の平均流速を、ひいては液体の流量を求める。
【０００３】
超音波流量計には、大別して、伝播時間差式とドップラー式とがある。超音波が流体の流れに乗って進むように発射されるとその伝播速度は速くなり、流れに逆らって超音波が進むとその伝播速度は遅くなる。伝播時間差式では、伝播速度の差が流体の流速に比例することを利用し、これにより液体の流量を求める。流れの中にある気泡や固形物から反射される超音波は、ドップラー効果により周波数がシフトする。送信波の周波数と受信波の周波数との差は流速に関係するので、ドップラー式ではこれにより液体の流量を求める。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば既存の空調設備において空調用に生産（または消費）された生産熱量（または消費熱量）を算定し、ひいては空調の効率を評価するには、断熱材により覆われた既存の冷温水配管内を流れる水の流量を測定することが求められる。電磁流量計は高価であり、しかも既存の配管への取り付けは困難である。超音波流量計も高価であり、既存の配管への取り付けに際して断熱材の撤去および復旧のための煩雑な作業が必要になる。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば既存の空調設備の冷温水配管のような配管内を流れる液体の流量の測定を、煩雑な作業を伴うことなく容易に行うことのできる流量測定方法および流量測定システム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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、既存の配管内を流れる液体の流量を測定する流量測定方法であって、
前記配管には、その内部へ突出する形態の器具を着脱自在に取り付けるための取付口が設けられており、
前記取付口を利用してピトー管方式の流速計を取り付けることと、
前記ピトー管方式の流速計により測定した前記液体の速度を用いて前記液体の流量を求めることとを含むことを特徴とする流量測定方法を提供する。
【０００７】
本発明の第２形態では、既存の配管内を流れる液体の流量を測定する流量測定システムであって、
前記配管には、その内部へ突出する形態の器具を着脱自在に取り付けるための取付口が設けられており、
前記取付口を利用して取り付け可能なピトー管方式の流速計と、
前記ピトー管方式の流速計により測定した前記液体の速度を用いて前記液体の流量を求める処理部とを備えていることを特徴とする流量測定システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
例えば既存の空調設備の冷温水配管では、その内部を流れる水（液体）の温度測定のための温度センサを着脱自在に取り付けるための取付口が設けられている。本発明では、この点に着目し、温度センサのように配管の内部へ突出する形態の器具を着脱自在に取り付けるための取付口を利用してピトー管方式の流速計を取り付け、ピトー管方式の流速計により測定した液体の速度を用いて液体の流量を求める。その結果、本発明では、例えば既存の空調設備の冷温水配管のような配管内を流れる液体の流量の測定を、例えば断熱材の撤去および復旧のための煩雑な作業などを伴うことなく容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態にかかる流量測定システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して示す詳細図である。
【図３】図１のＢ部を拡大して示す詳細図である。
【図４】変形例にかかるピトー管の要部を拡大して示す詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる流量測定システムの構成を概略的に示す図である。図２は図１のＡ部を拡大して示す詳細図であり、図３は図１のＢ部を拡大して示す詳細図である。本実施形態では、一例として、既存の空調設備の冷温水配管１１内を流れる水（液体）の流量の測定に対して本発明を適用している。
【００１１】
図１を参照すると、配管１１には、その内部を流れる水の温度測定のための温度センサ（不図示）を着脱自在に取り付けるための取付口１２が設けられている。配管１１は、図１中水平方向に延びる水平部１１ａと、図１中鉛直方向に延びる鉛直部１１ｂと、水平部１１ａの一端と鉛直部１１ｂの一端とを結ぶ円弧状の湾曲部１１ｃとを有する。配管１１内の水は、図１中矢印で示すように、水平部１１ａから湾曲部１１ｃを経て鉛直部１１ｂへ流れている。
【００１２】
取付口１２は、配管１１の湾曲部１１ｃから図１中水平方向に沿って外側へ突出した円筒状の本体部１２ａと、本体部１２ａの端部に設けられたフランジ部１２ｂとを有する。配管１１の外周面および取付口１２の本体部１２ａの外周面は、断熱材により覆われている。説明の理解を容易にするために、円筒状の本体部１２ａの軸線と円筒状の水平部１１ａの軸線とが一致しているものとする。また、フランジ部１２ｂは、例えば円形状の外形形状を有し、本体部１２ａの軸線と直交する平面に沿った円環状の形態を有するものとする。
【００１３】
本実施形態の流量測定システムは、温度センサ用の取付口１２を利用して取り付けられたピトー管方式の流速計１と、ピトー管方式の流速計１の出力情報が供給される処理部２とを備えている。ピトー管方式の流速計１は、配管１１の内部へ突出するピトー管１ａと、ピトー管１ａの先端とは反対側に設けられた基底部１ｂと、取付口１２のフランジ部１２ｂに対応するようにピトー管１ａの周囲に設けられたフランジ部１ｃとを有する。すなわち、フランジ部１ｃは、フランジ部１２ｂと同様に、例えば円形状の外形形状を有し、ピトー管１ａの軸線と直交する平面に沿った円環状の形態を有する。
【００１４】
ピトー管方式の流速計１は、そのフランジ部１ｃと取付口１２のフランジ部１２ｂとを、例えばボルト・ナット（不図示）を用いてねじ締結することにより、温度センサ用の取付口１２に着脱自在に取り付けられ、ひいては配管１１に着脱自在に取り付けられている。通常、フランジ部１ｃとフランジ部１２ｂとの間には、パッキンのような円環状の止水部材（不図示）が配設される。このように、ピトー管方式の流速計１は、配管１１内を流れる水の温度測定のための温度センサと類似の形態を有し、温度センサと同じような姿勢で且つ温度センサと同じようなやり方で取付口１２に取り付けられている。
【００１５】
こうして、取付口１２を利用して取り付けられたピトー管方式の流速計１のピトー管１ａの軸線は、取付口１２の本体部１２ａの軸線と一致し、ひいては配管１１の水平部１１ａの軸線と一致している。その結果、ピトー管１ａの先端は、配管１１の水平部１１ａの軸線上に位置し、ひいては水平部１１ａの円形状の横断面の中心に位置する。
【００１６】
ピトー管１ａは、図２に示すように、二重になった管（１ａａ，１ａｂ）により構成されている。内側の管１ａａの先端部分は開口しており、外側の管１ａｂの側面には開口部１ａｃが形成されている。ピトー管１ａは、その先端が水の流れ（図２中互いに平行な複数の矢印で示す）に対向し、且つピトー管１ａの軸線と水の流れ方向とが平行になるように設置される。換言すると、ピトー管方式の流速計１は、ピトー管１ａの先端が配管１１の水平部１１ａ内の水の流れに正対するように、取付口１２に取り付けられる。
【００１７】
内側の管１ａａの先端部分の開口はよどみ点であり、例えば参照符号２１で示す先端位置には全圧（総圧）がかかる。一方、外側の管１ａｂの側面に形成された開口部１ａの直ぐ内側の位置、例えば参照符号２２で示す開口部１ａｃの近傍の位置では水の流れの影響を受けないため、この開口部位置２２には静圧がかかる。したがって、ピトー管方式の流速計１では、例えばピトー管１ａの先端位置２１において全圧を計測し、例えば開口部位置２２において静圧を計測する。
【００１８】
ピトー管方式の流速計１の基底部１ｂでは、ピトー管１ａの先端位置２１において計測された全圧から開口部位置２２において計測された静圧を差し引いた動圧（差圧）を求め、ベルヌーイの式を適用することによりＡ部近傍の水の速度を求める。ピトー管方式の流速計１により測定されたＡ部近傍の水の速度に関する情報は、処理部２に供給される。
【００１９】
あるいは、ピトー管方式の流速計１で検出された全圧に関する情報および静圧に関する情報、またはピトー管方式の流速計１で検出された動圧に関する情報が、処理部２に供給される。処理部２では、ピトー管方式の流速計１から供給された圧力情報を用いて、Ａ部近傍の水の速度を求める。
【００２０】
処理部２では、ピトー管方式の流速計１から供給されたＡ部近傍の水の速度に関する情報（あるいはピトー管方式の流速計１から供給された圧力情報を用いて処理部２の内部で求めたＡ部近傍の水の速度に関する情報）と、配管１１の水平部１１ａのＡ部近傍の横断面に沿った速度分布性状と、配管１１の水平部１１ａのＡ部近傍の横断面積とを用いて、配管１１内を流れる水の流量を求める。ちなみに、配管１１の横断面に沿った速度分布性状（横断面の中心において速度が最も大きく、配管の内周面に向かって径方向に速度が単調減少する傾向）および配管１１の横断面積は、処理部２の内部に記憶された既知情報である。
【００２１】
本実施形態では、配管１１内を流れる水の流量の測定に際して、取付口１２を利用して取り付けられた温度センサを取り外した後に、取付口１２を利用してピトー管方式の流速計１を取り付ける。このとき、ピトー管１ａの先端が配管１１内を流れる水の流れに正対するように、ピトー管方式の流速計１を取り付けることが好ましい。そして、ピトー管方式の流速計１により測定した水の速度に関する情報を用いて、配管１１内を流れる水の流量を求める。
【００２２】
このように、本実施形態では、温度センサを着脱自在に取り付けるための取付口１２を利用してピトー管方式の流速計１を取り付け、ピトー管方式の流速計１により測定した水の速度を用いて、配管１１内を流れる水の流量を求める。その結果、本実施形態では、既存の空調設備の冷温水配管１１内を流れる水の流量の測定を、例えば断熱材の撤去および復旧のための煩雑な作業を伴うことなく容易に行うことができる。また、ピトー管方式の流速計１を用いる本実施形態の流量測定システムは、電磁流量計や超音波流量計を用いる従来の流量測定システムに比して安価である。
【００２３】
なお、上述の実施形態では、温度センサ用の取付口１２を利用してピトー管方式の流速計１を取り付けている。しかしながら、温度センサ用の取付口に限定されることなく、既存の配管の内部へ突出する形態の器具（例えばストレーナなど）を着脱自在に取り付けるための取付口を利用してピトー管方式の流速計を取り付けても良い。
【００２４】
また、上述の実施形態では、既存の空調設備の冷温水配管１１内を流れる水の流量の測定に対して本発明を適用している。しかしながら、空調設備の冷温水配管内を流れる水に限定されることなく、既存の配管内を流れる液体の流量の測定に対しても同様に、本発明を適用することができる。
【００２５】
また、上述の実施形態では、図２に示すように、二重になった管（１ａａ，１ａｂ）により構成されたピトー管１ａを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、ピトー管の具体的な構成、とりわけその内部構造については様々な変形例が可能である。一例として、図４に示すように、内側の管を省略した単管構成も可能である。この場合、例えばピトー管の先端位置４１において全圧を計測し、例えば開口部位置４２において静圧を計測する。
【符号の説明】
【００２６】
１  ピトー管方式の流速計
１ａ  流速計のピトー管
１ｂ  流速計の基底部
１ｃ  流速計のフランジ部
２  処理部
１１  配管
１１ａ  配管の水平部
１１ｂ  配管の鉛直部
１１ｃ  配管の湾曲部
１２  取付口
１２ａ  取付口の本体部
１２ｂ  取付口のフランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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