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気体の濃度及び速度の同時測定法、及び測定用プローブ コモンズ

国内特許コード P03A000642
整理番号 U2000P017
掲載日 2003年11月18日
出願番号 特願2000-250832
公開番号 特開2002-062272
登録番号 特許第3353069号
出願日 平成12年8月22日(2000.8.22)
公開日 平成14年2月28日(2002.2.28)
登録日 平成14年9月27日(2002.9.27)
発明者
  • 酒井 康彦
  • 渡辺 貴勇
  • 蒲原 覚
  • 櫛田 武広
出願人
  • 学校法人名古屋大学
発明の名称 気体の濃度及び速度の同時測定法、及び測定用プローブ コモンズ
発明の概要 加熱比の微妙な調整が不要で、簡易に気体の濃度及び速度を同時に測定する方法を提供することである。本発明の気体の濃度及び速度の同時測定用プローブは、熱線の濃度感度がなくなる加熱比より大きい加熱比の熱線と、熱線の濃度感度がなくなる加熱比より小さい加熱比の熱線と、からなることを特徴とする。本発明の気体の濃度及び速度を測定する同時測定方法は、前記プローブを用いて、被測定気体の種々の速度での前記小さい加熱比の熱線の既知の熱線出力電圧E1及び前記大きい加熱比の熱線の既知の熱線出力電圧E2と、被測定気体の濃度Γ及び速度Uとの関係を示した較正マップを作成し、前記較正マップにより、気体の濃度及び速度を測定することを特徴とする。
従来技術、競合技術の概要 従来において、濃度及び速度の同時測定のための優れた研究がいくらか報告されている。例えば、熱的に干渉した熱線及び熱フィルムセンサーからなる複合プローブを開発し、ヘリウム-空気混合ガスの濃度及び速度を、熱線及び熱フィルムセンサーの2つの出力電圧から決定することができることが知られている(Way&Libby)。一方、炭酸ガス(相対的に小さい伝導性を有する)に対しては、異なる加熱比を有する2つの平行熱線センサーからなる別の複合プローブが知られている(Chassaing等)。この方法では、二酸化炭素濃度に対して感度のなくなる熱線を使用することによって二酸化炭素濃度と無関係に速度を測定できることを利用するものである。この方法の原理は、以下のようである。Tm=400,500,600K(Tm=(To+Tw)/2、ここで、Toは気流の温度、Twは熱線の温度である。)での二酸化炭素と空気の物理的性質(λ、Pr、ここで、λは、気体の熱伝導率、Prは、プラントル数である。)を変えて、E2とUとの関係を計算によって求める。Toを288Kと仮定するなら、Tmの上記値に対してそれぞれ、Twは、512、712、912Kである。そして、εT=(Tw-To)/To (1)によって定義される温度加熱比は、それぞれ0.77、1.47、2.17に相当する。図15は、これらの条件における計算結果を示す。図15から、εTが小さい場合、二酸化炭素ガス気流における熱線出力電圧は、空気流でのものより小さいことが分かる。しかしながら、加熱比εTがより大きくなるにつれて、2つの出力間の違いは、小さくなり、その後、2つの出力電圧の関係は逆転する。加熱比εT=1.47の場合は、電圧の差がほとんどなく、熱線の濃度に対する感度がかなり小さくなると思われる。この熱線の濃度に対する感度がかなり小さいか、ほぼゼロの場合の加熱比を、熱線の濃度がなくなる加熱比という。仮に、加熱比εTをうまく調整することにより、この電圧差を完全にゼロにすることができたとするなら、この熱線は、濃度変化には反応せず、いかなる濃度においても速度と電圧が一対一に対応する熱線となる。つまり、この熱線で速度を測定することができるというのがこの方法の原理である。この方法によれば、1本の熱線加熱比を調節することにより、熱線濃度感度をなくし、それにより速度を求め、そして、もう一方のより低い加熱比の熱線により濃度を決定するものである。
産業上の利用分野 気体の濃度及び速度の同時測定用プローブ、及び同時測定方法、特に、2本の熱線を用いた気体の濃度及び速度の同時測定方法
特許請求の範囲 【請求項1】 熱線の濃度感度がなくなる加熱比より大きい加熱比の熱線と、熱線の濃度感度がなくなる加熱比より小さい加熱比の熱線と、からなる気体の濃度及び速度の同時測定用プローブ。
【請求項2】 前記大きい加熱比の熱線が、タングステン、白金、白金イリジウム、白金ロジウムからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のプローブ。
【請求項3】 前記小さい加熱比の熱線が、タングステン、白金、白金イリジウム、白金ロジウムからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のプローブ。
【請求項4】 次式、
【数1】(但し、式中、E1は、被測定気体の種々の速度での小さい加熱比の熱線の出力電圧、E2は、被測定気体の種々の速度での大きい加熱比の熱線の出力電圧、Uは、被測定気体の速度、Γは、被測定気体の濃度であり、Jは、(U、Γ)平面から(E12、E22)平面への変換のヤコビアンである。)で示されるdaの値が、da>0を満足する大小異なる加熱比の熱線からなることを特徴とする気体の濃度及び速度の同時測定用プローブ。
【請求項5】 請求項1~4に記載のプローブを用いて、被測定気体の種々の速度での前記小さい加熱比の熱線の既知の熱線出力電圧E1及び前記大きい加熱比の熱線の既知の熱線出力電圧E2と、被測定気体の濃度Γ及び速度Uとの関係を示した較正マップを作成し、前記較正マップにより、気体の濃度及び速度を測定する同時測定方法。
【請求項6】 前記較正マップが、前記小さい加熱比の熱線の熱線出力電圧E12を横軸、前記大きい加熱比の熱線の熱線出力電圧E22を縦軸とし、前記E1及びE2に対応する被測定気体の濃度及び速度がプロットされていることを特徴とする請求項5記載の方法。
【請求項7】 被測定気体が、二酸化炭素、C2H6、Ar、Ne、COからなる群から選択されることを特徴とする請求項5又は6項記載の方法。
産業区分
  • 試験、検査
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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