JPH0399273A - 劣化防止装置付熱線風速計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は劣化防止装置付熱線風速計に関し、特に、測
定すべき気流中に風温センサと風速センサとを配置し、
風温センサと風速センサとの間に温度差を与えるように
制御することによって気流の流速、風速を測定するよう
な熱線風速計において、風速センサの劣化を防止するよ
うな装置を備えた劣化防止装置付熱線風速計に関する。

［従来の技術］ ボイラ、熱処理炉、焼却炉などにおいては、燃焼管理お
よび排ガス管理などを行なうために、炉内、煙道内など
において、気流の温度と流速の測定が行なわれる。この
測定には、熱線風速計が用いられる。熱線風速計は細い
白金合金からなる抵抗線が用いられ、気流の温度を測定
するための風温センサと、加熱されることによって気流
の温度よりも高い温度に保たれた風速センサとを含む。

そして、風温センサと風速センサとの間に温度差を与え
るように制御することによって、気流の温度と流速とが
３１定される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、熱線風速計で、たとえば１０００℃に近い高
温の炉内の気流の流速および温度を測定する場合、高温
劣化に強い白金合金を使用しても抵抗係数劣化が避は難
く、長時間の使用においては風速の指示に狂いを生じる
。また、燃焼排ガスの流速測定の場合は、ガス中の煤塵
がセンサに付着し、熱伝導を阻害し、風速の指示が変化
してしまうという欠点があった。

それゆえに、この発明は上述の障害を排除し得て、長時
間にわたって正確な風速の指示を得ることができるよう
な劣化防止装置付熱線風速計を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 第１請求項に係る発明は、ｎ１定すべき気流中に置かれ
、気流の温度を測定する風温センサと、加熱されること
によってその気流の温度より高い温度に保たれた風速セ
ンサとを配置し、風温センサと風速センサとの間に温度
差を与えるように制御することによって気流の流速、風
温を測定するものにおいて、風温センサと風速センサの
劣化を防止する劣化防止装置付熱線風速計であって、気
流の風速測定の必要時以外に風速センサの加熱電流を遮
断するモードに切換えるための手段を備えて構成される
。

第２請求項に係る発明は、風速センサに微小電流を流し
、風速センサの抵抗変化を検知するモードに切換えるた
めの手段を備えて構成される。

第３請求項に係る発明は、風速センサを不要物を燃焼し
得る高い温度に加熱して、風速センサの表面に付着した
不要物を燃焼させるモードに切換えるための手段を備え
て構成される。

第４請求項に係る発明は、気流の風速および風温を測定
する第１のモードと、気流の風速測定の必要時以外に風
速センサの加熱電流を遮断する第２のモードと、風速セ
ンサに微小電流を流し、風速センサの抵抗変化を検知す
る第３のモードと、風速センサを不要物を燃焼し得る高
い温度に加熱して風速センサの表面に付着した不要物を
燃焼させる第４のモードのうちの少なくとも２以上のモ
ードに切換えるための手段を備えて構成される。

［作用］ 第１請求項に係る発明は、気流の風速測定の必要時以外
に風速センサの加熱電流を遮断するようにしたもので、
風速センサの温度を気流の温度と同程度に下げることが
でき、風速センサの劣化を防止できる。

第２請求項に係る発明は、風速センサに微小電流を流す
ことによって、長時間の使用中に時々抵抗の変化を検知
することができ、風速センサの取替時期の決定に役立て
ることができる。

第３請求項に係る発明は、風速センサを不要物を燃焼し
得る高い温度に加熱して付着した不要物を燃焼させるこ
とにより、風速センサの感度を回復し、長く精度を維持
することができる。

第４請求項に係る発明は、気流の風速の測定の必要時以
外に風速センサの加熱電流を遮断することによって、風
速センサを風温センサの温度と同程度まで下げることが
でき、風速センサに微小電流を施して抵抗変化を検知し
、風速センサを不要物を燃焼し得る高い温度で加熱する
ことによって、表面に付着した不要物を燃焼させること
ができ、風速センサの劣化を防止できる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の風速計計器部の概略ブロ
ック図である。第２図はこの発明の一実施例に用いられ
る風速センサの断面図である。

熱線風速計の風速センサおよび風温センサの温度差の保
持については、定電圧法や定電流法など種々あるが、こ
の実施例では定抵抗法（定温度差法）について説明する
。

まず、第２図を参照して、風速センサの構成について説
明する。プローブ２は煙道内の気流１の風速および風温
を測定するものであり、煙道を構成する煙道側壁１４お
よび断熱９１５に挿入口を設けることによって煙道の内
部に挿入される。まり、プローブ２は煙道側壁１４に対
してフランジ１２および煙道側フランジ１３を介して固
定される。プローブ２は保護管６を含み、この保護管６
には気流１が入り込む入口窓７ａと出口窓７ｂが形成さ
れている。また、保護管６内には風速センサ３と風温セ
ンサ４が耐熱セメント５によって装着されている。

風速センサ３はその内部に加熱用抵抗線を設けた細管か
らなる。この抵抗線に加熱用電流を流すことによって、
風速センサ３の温度がΔ−１定される気流１の温度より
高く保たれる。風温センサ４は気流１の温度を測定する
ために設けられている。

そして、風速センサ３と風温センサ４とは保護管６内に
設けられたリード線８を介して端子箱９に接続されてい
る。端子箱９の内部においては、リード線８が接続端子
１０のそれぞれに接続されていて、接続端子１０には端
子箱５から延びるリード線１１が接続されている。

次に、第１図に示した風速計計器部の回路構成について
説明する。風温センサ４には定電流７１１９ｆ４４から
リレー接点４３を介して、たとえば５ｍＡの微小電流が
供給され、この風温センサ４の両端電圧が風温センサ電
圧検出回路２５によって検出される。風温センサ電圧検
出回路２５の出力は電圧加算器２７とＡ／Ｄコンバータ
２０とに与えられる。電圧加算器２７には、電源電圧を
分圧する抵抗からなる加算電圧発生器２６からリレー接
点４８を介して加算電圧が与えられる。この加算電圧発
生器２６は風速センサ３の温度を風温センサ４の温度よ
りも１００℃程度高く保つために加算電圧を発生する。

この加算電圧はＡ／Ｄコンバータ２０にも与えられる。

電圧加算器２７は風温センサ電圧検出回路２５の出力電
圧に加算電圧発生器２６から発生された電圧を加算し、
リレー接点４５を介して比例安定増幅器２８の一方入力
端に与える。

一方、風速センサ３には定電圧源４９からトランジスタ
２９．リレー接点４２および検出抵抗２２を介して電流
が供給され、この風速センサ３の両端電圧が風速センサ
電圧検出回路２４によって検出され、その検出電圧がＡ
／Ｄコンバータ２０と割算器５０とに与えられる。検出
抵抗２２の両端電圧は加熱電流検出回路２３によって検
出され、その検出電圧はＡ／Ｄコンバータ２０と割算器
５０とに与えられる。割算器５０は風速センサ電圧検出
回路２４から出力された検出電圧を加熱電流検出回路２
３から与えられた検出電圧で割算し、風速センサ３の抵
抗値に相当する電圧を比例安定増幅器２８の他方入力端
に与える。

比例安定増幅器２８の出力はＰＮＰ　）ランジスタ２９
のベースに与えられ、このトランジスタ２９のエミッタ
に定電圧源４９から定電圧が与えられ、コレクタはリレ
ー接点４２を介して検出抵抗２２に接続される。

前述の比例安定増幅器２８の一方入力端には、リレー接
点４６を介してバーン電圧発生器４７からバーン電圧が
与えられる。このバーン電圧は風速センサ３を７００℃
に加熱するために設定され、風速センサ３が７００℃に
加熱される程度の抵抗に相当する電圧に選ばれる。

リレー接点４１は、抵抗比較モードのときに閉じられ、
定電流源４０からこのリレー接点４１および抵抗２２を
介して風速センサ３に定電流が供給される。

Ａ／Ｄコンバータ２０は加熱電流検出回路２３の検出電
圧と風速センサ電圧検出回路２４の検出電圧と風温セン
サ電圧検出回路２５の検出電圧と加算電圧発生器２６か
らの電圧をそれぞれディジタル信号に変換してデータバ
ス５１に与える。データバス５１には、プログラムＲＯ
Ｍ５２とＭＰＵ５３と特性ＲＯＭ５４と表示器５５とが
接続される。ＭＰＵ５３はプログラムＲＯＭ５２に予め
記憶されているプログラムに従って、各検出信号に基づ
いて風速信号を演算して表示器５５に表示させる。

第３図は第１図に示した各リレー接点の動作を表で示し
た図である。

次に、この発明の一実施例の具体的な動作について説明
する。まず、風速センサ３による風速を測定する風速測
定モードにおいては、リレー接点４２．４３．４５およ
び４８がそれぞれ閉じられ、リレー接点４１．４６が開
かれる。リレー接点４３が閉じられていることにより、
定電流源４４からリレー接点４３を介して風温センサ４
に定電流が供給され、風温センサ４の両端電圧が風温セ
ンサ電圧検出回路２５によって検出され、その検出電圧
がＡ／Ｄコンバータ２０によってディジタル信号に変換
されてデータバス５１に与えられる。

また、風温センサ電圧検出回路２５の検出電圧は電圧加
算器２７に与えられる。加算電圧発生器２６は風速セン
サ３の温度を風温センサ４の温度よりも１００℃程度高
く保つために、その温度差に相当する電圧を発生する。

この電圧はリレー接点４８が閉じられていることにより
、Ａ／Ｄコンバータ２０によってディジタル信号に変換
されてデータバス５１に与えられるとともに、電圧加算
器２７に与えられる。電圧加算器２７は風温センサ電圧
検出回路２５の検出電圧に加算電圧発生器２６からの電
圧を加算し、リレー接点４５が閉じられていることによ
り、加算した電圧を比例安定増幅器２８に与える。また
、リレー接点４２が閉じられているため、定電圧源４９
から定電圧がトランジスタ２９．リレー接点４２および
抵抗２２を介して風速センサ３に与えられる。

風速センサ３の両端電圧は風速センサ電圧検出回路２４
によって検出され、その検出電圧がＡ／Ｄコンバータ２
０によってディジタル信号に変換されてデータバス５１
に与えられるとともに、割算器５０に与えられる。また
、検出抵抗２２の両端電圧が加熱電流検出回路２３によ
って検出され、その検出電圧が割算器５０に与えられる
とともに、Ａ／Ｄコンバータ２０によってディジタル信
号に変換され、データバス５１に出力される。割算器５
０は風速センサ電圧検出回路２４の検出電圧を加算電流
検出回路２３の検出電圧で割算して比例安定増幅器２８
に与える。比例安定増幅器２８は電圧加算器２７からの
電圧と割算器５０からの電圧とがバランスするような信
号をトランジスタ２９に与え、定電圧源４９から風速セ
ンサ３に流れる電流を制御する。

上述のごとくして、風速に応じた電流が風速センサ３に
流れ、風温か変化したときは、そのときの風温センサ４
の抵抗変化に応じて風温センサ電圧検出回路２５の検出
電圧に加算電圧発生器２６からの一定の電圧が加算され
るため、風速センサ３と風温センサ４との間で常に一定
の温度差が保持される。また、ＭＰＵ５３はデータバス
５１に出力された各信号に基づいて、風速信号を演算し
、表示器５５に表示する。

次に、非測定モードについて説明する。非測定モードに
おいては、リレー接点４１，４２．４３゜４５．４６お
よび４８のそれぞれが開かれる。それによって、風速セ
ンサ３および風温センサ４に供給される電流が遮断され
、風温と同じ温度に低下する。ｐｔ系センサ電気抵抗特
性は１０００℃付近でも一応安定であるが、長時間の使
用では徐々に劣化して特性が変化するおそれがあり、高
温になるほど変化が激しくなる。特に、風速センサ３は
風温センサ４より１００℃程度高温に保持されるため、
変化が大きい、そこで、これを風温まで下げることによ
り変化を可及的に抑えることができる。

風温センサ４には微弱な電流しか流れていないので、も
ともと風温と同温度であるが、回路のバランス上遮断す
るのが好ましい。

また、燃焼ガス中に溶融性の灰分を含む煤塵がある場合
は、高温になるほど溶融性となり、風速センサ３に付着
しやすくなる。煤塵が付着すると、風速センサ３の外径
、すなわち表面積が増加するため、風速センサ３からの
伝熱量が変化する。したがって、風速検出の電気出力が
変化し、風速の指示値にも誤差が生じる。そこで、風速
センサ３の温度を風温まで下げることにより、この弊害
も減少し、風速センサ３の精度を可及的に長く維持する
ことができる。

次に、抵抗比較モードについて説明する。抵抗比較モー
ドにおいては、リレー接点４１．４３のみが閉じられ、
その他のリレー接点４２．４５゜４６および４８が開か
れる。リレー接点４１．４３が閉じられていることによ
り、風温センサ４には定電流源４４から定電流が供給さ
れ、風速センサ３には定電流源４０から微弱電流が供給
される。

風速センサ３に微弱電流が流れると、その両端電圧が風
速センサ電圧検出回路２４によって検出され、風温セン
サ４の両端電圧が風温センサ電圧検出回路によって検出
され、それぞれＡ／Ｄコンバータ２０によってディジタ
ル信号に変換され、データバス５１に出力される。

ＭＰＵ５Ｂはデータバス５１に出力された信号を取込み
、熱線風速計を長時間使用している間に、時々風速セン
サ３の抵抗特性の変化を知ることができ、測定風速の補
正や風速センサ３の取替時期の決定に役立てることがで
きる。また、プログラムＲＯＭ５２に補正計算式のプロ
グラムを予め記憶しておき、ＭＰＵ５３によって補正計
算を自動的に行なわせ、これにより抵抗値の若干の変化
に対しては風速センサ３を取替えることなく、使用し続
けることも可能となる。

次に、焼却モードについて説明する。焼却モードにおい
ては、リレー接点４２および４６が閉じられ、その他の
リレー接点４１．４３．４５および４８が開かれる。リ
レー接点４６が閉じられたことにより、バーン電圧発生
器４７から風速センサ３が７００℃程度に加熱するのに
必要な抵抗に相当する電圧が比較安定増幅器２８に与え
られる。

比較安定増幅器２８はバーン電圧発生器４７から与えら
れた電圧に応じてトランジスタ２９に信号を与える。応
じて、トランジスタ２つは定電圧源４９からリレー接点
４２および抵抗２２を介して風速センサ３に電流を流し
、風速センサ３を約７００℃程度に加熱する。燃焼ガス
が数１００℃程度でカーボン性の煤を含む場合、付着し
た煤の焼却に適当な温度、たとえば７００℃の温度にし
加熱することにより、燃焼して除去される。この操作を
適時に繰返すことによって、風速センサ３の感度を回復
し、長く精度を維持することができる。

なお、上述のリレー接点４１，４２．４３，４５．４６
および４８は手動的なリレーコイルを駆動してそれぞれ
の接点を閉じるようにしてもよく、あるいはシーケンサ
を設けて各リレー接点を各モードに応じて切換えるよう
にしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、第１請求項に係る発明は、気流の風速測
定の必要時以外に風速センサの加熱電流を遮断するよう
にしたので、風速センサの温度を気流の温度と同程度に
保つことができ、風速センサに煤塵の付着する度合を少
なくでき、風速センサの精度を可及的に長く維持するこ
とができる。

第２請求項に係る発明によれば、風速センサに微小電流
を流し、風速センサの抵抗変化を検知するようにしたの
で、測定風速の補正や風速センサの取替時期の決定に役
立てることができる。

第３請求項に係る発明によれば、風速センサを不要物を
燃焼し得る高い温度にして表面に付着した不要物を燃焼
させるようにしたので、風速センサの感度を回復し、長
く精度を維持することができる。

第４請求項に係る発明によれば、気流の風速測定の必要
時以外に風速センサの加熱電流を遮断し、あるいは風速
センサに微小電流を流して風速センサの抵抗変化を検知
し、あるいは風速センサを加熱して表面に付着した不要
物を燃焼させることにより、風速センサの感度を回復し
、長く精度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。 第２図は熱線風速計に含まれるプローブの断面図である
。第３図は各モードにおけるリレー接点の開閉状態を表
に示した図である。 図において、１は気流、２はプローブ、３は風速センサ
、４は風温センサ、２２は検出抵抗、２３は加熱電流検
出回路、２４は風速センサ電圧検出回路、２５は風温セ
ンサ電圧検出回路、２６は加算電圧発生器、２７は電圧
加算器、２８は比例安定増幅器、２９はトランジスタ、
４０．４４は定電流源、４１，４２．４３，４５，４６
．４８はリレー接点、４７はバーン電圧発生器、４つは
定電圧源、５０は割算器を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定すべき気流中に置かれ、気流の温度を測定す
   る風温センサと、加熱されることによってその気流の温
   度より高い温度に保たれた風速センサとを配置し、前記
   測温センサと前記風速センサとの間に温度差を与えるよ
   うに制御することによって気流の流速、風温を測定する
   ものにおいて、前記風温センサと風速センサの劣化を防
   止する劣化防止装置付熱線風速計であって、 前記気流の風速測定の必要時以外に前記風速センサの加
   熱電流を遮断するモードに切換えるための手段を備えた
   、劣化防止装置付熱線風速計。
2. （２）測定すべき気流の温度を測定する風温センサと、
   加熱されることによってその気流の温度より高い温度に
   保たれた風速センサとを配置し、前記風温センサと前記
   風速センサとの間に温度差を与えるように制御すること
   によって気流の流速、風温を測定するものにおいて、前
   記風温センサと前記風速センサの劣化を防止する劣化防
   止装置付熱線風速計であって、 前記風速センサに微小電流を流し、該風速センサの抵抗
   変化を検知するモードに切換えるための手段を備えた、
   劣化防止装置付熱線風速計。
3. （３）測定すべき気流中に置かれ、気流の温度を測定す
   る風温センサと、加熱されることによってその気流の温
   度より高い温度に保たれた風速センサとを配置し、前記
   風温センサと前記風速センサとの間に温度差を与えるよ
   うに制御することによって気流の流速、風温を測定する
   ものにおいて、前記風速センサの劣化を防止する劣化防
   止装置付熱線風速計であって、 前記風速センサを不要物を燃焼し得る高い温度にして、
   該風速センサの表面に付着した不要物を燃焼させるモー
   ドに切換えるための手段を備えた、劣化防止装置付熱線
   風速計。
4. （４）測定すべき気流中に置かれ、気流の温度を測定す
   る風温センサと、加熱されることによってその気流の温
   度より高い温度に保たれた風速センサとを配置し、前記
   風温センサと前記風速センサとの間に温度差を与えるよ
   うに制御することによって気流の流速、風温を測定する
   ものにおいて、前記風温センサと前記風速センサの劣化
   を防止する劣化防止装置付熱線風速計であって、前記気
   流の風速および風温を測定する第１のモードと、前記気
   流の風速測定の必要時以外に前記風速センサの加熱電流
   を遮断する第２のモードと、前記風速センサに微小電流
   を流し、該風速センサの抵抗変化を検知する第３のモー
   ドと、前記風速センサを不要物を燃焼し得る高い温度に
   して該風速センサの表面に付着した不要物を燃焼させる
   第４のモードのうちの少なくとも２以上のモードに切換
   えるための手段を備えた、劣化防止装置付熱線風速計。