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METHOD AND PROBE FOR MEASURING CONCENTRATION AND VELOCITY OF GAS CONCURRENTLY commons

Patent code P03A000642
File No. U2000P017
Posted date Nov 18, 2003
Application number P2000-250832
Publication number P2002-062272A
Patent number P3353069
Date of filing Aug 22, 2000
Date of publication of application Feb 28, 2002
Date of registration Sep 27, 2002
Inventor
  • (In Japanese)酒井 康彦
  • (In Japanese)渡辺 貴勇
  • (In Japanese)蒲原 覚
  • (In Japanese)櫛田 武広
Applicant
  • (In Japanese)学校法人名古屋大学
Title METHOD AND PROBE FOR MEASURING CONCENTRATION AND VELOCITY OF GAS CONCURRENTLY commons
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate delicate adjustment for a heating ratio, and to easily measure a concentration and velocity of gas at the same time.

SOLUTION: This probe of the present invention comprises a heat ray of a heating ratio higher than a heating ratio in which density sensitivity of the heat ray is eliminated, and a heat ray of a heating ratio lower than the heating ratio in which the density sensitivity of the heat ray is eliminated. In this method of the present invention, a callibration map showing a relation between a known heat ray output voltage E1 in the heat ray of the lower heating ratio and a known heat ray output voltage E2 in the heat ray of the higher heating ratio in various velocities of the measured gas, and the concentration Γ and the velocity U of the measured gas is prepared using the above probe, and the concentration and the velocity are measured based on the calibration map.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)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。
Field of industrial application (In Japanese)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
Scope of claims (In Japanese)
【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。
Industrial division
  • (In Japanese)試験、検査
  • Measurement
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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State of application right Right is in force
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