JPH061185B2

JPH061185B2 - 流体管内の付着物状況検知方法および装置

Info

Publication number: JPH061185B2
Application number: JP14738884A
Authority: JP
Inventors: 哲藤井; 繁小山; 美明荒川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-07-16
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS6126809A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は流体が流れる管内に付着する付着物の厚さ等の
付着状況を容易かつ確実に検知する方法および装置に関
する。

従来技術管内を冷却水或いは水蒸気等が流れる熱交換器の管、ス
ラリー、海水等が流れる輸送管等には付着物が付着し、
それによって熱交換性能或いは流体の輸送効率が低下す
る。

熱交換器を例にとれば、火力発電で象徴されるように、
その発電効率を高めるためには、発電（ランキン）サイ
クルの高温熱源と低温熱源との温度差を大きくとること
が必要である。低温熱源の温度をより低く保持するため
に熱交換器が使用され、その多数の管（パイプ）内を冷
却水（例えば海水）が一定流量で流されている。しか
し、冷却水中には微生物、菌が存在し、それらがパイプ
内に付着するため、伝熱効率が悪くなる現象を生ずる。
フジツボや菌が管内壁に付着したものをスライムと称す
るが、現状ではこのスライムあるいは鉱物質のスケール
等が管内壁に数１０μｍ〜数mm厚さ、付着することを前
提として、数日〜１０数日おきに定期的にプラスチック
製のスポンジボール等の固形体を熱交換器等のパイプ内
へ流し、上記管内壁付着物を取除く作業を行なってい
る。従来、この付着物の付着状況を検知するには、多数
の管の一部の管内に圧力センサーを配設し、付着層が厚
くなると水圧が変化することによって付着状況を調べて
いる。

従来技術の問題点ところで、上記管内壁にスライム或いはスケールが付着
することにより圧力損失が増大するが、これによる水圧
変化を検知し、付着物の付着状況を確実に把握すること
は難かしく、また装置も高価となる不都合があった。

本発明の目的および構成本発明は上記の事情に鑑み、管内に付着する付着物の状
況を容易かつ確実に検知する方法および装置を提供する
ことを目的とするもので、その検知方法の１つとしての
要旨は、流体の流れる管の外周に単位時間に一定の熱量
を与え、管内に付着する付着物によって生ずる管外壁の
温度変化、又は熱流の変化を測定することにある。

更に、その検知方法の他の１つとしての要旨は、流体の
流れる管の外周に可変の熱量を与え、管内付着物によっ
て生ずる管外壁の温度変化を変化させないように、管の
温度をモニタして上記可変の熱量を供給し、その熱量又
は熱流を測定することにある。

一方、検知装置の１つとしての要旨は、流体の流れる管
の外周の所定範囲に設けられて上記管の外周に単位時間
に一定の熱量を与えるヒータと、少なくとも上記ヒータ
が設けられた管の外周部分に設けられて上記管の外壁温
度変化を測定する１個以上の温度計とを具備してなるこ
とにある。

また、検知装置の他の１つとしての要旨は、流体の流れ
る管の外周の所定範囲に設けられて上記管の外周に単位
時間に一定の熱量を与えるヒータと、少なくとも上記ヒ
ータが設けられた管の外周側に設けられて上記管の外壁
の熱流変化を測定する１個以上の熱流計とを具備してな
ることにある。

更に、検知装置の別の１つとしての要旨は、流体の流れ
る管の外周の所定範囲に設けられて上記管の外周に可変
の熱量を与えるヒータと、少なくとも上記ヒータが設け
られた管の外周に設けられて上記管の外壁温度を測定す
る１個以上の温度計と、管内付着物によって生じようと
する管外壁の温度変化を生じさせないように、管の外壁
温度モニタの結果に応じて上記管へのヒータによる可変
の熱量の増減を行なう電源と、上記ヒータへの投入電力
量を測定する計測装置とを具備してなることである。

本発明の具体的説明第１図(a)(b)は、本発明を説明するためのモデルの一例
を示すもので、図中符号１は、パイプ２の長さ：ｌ部分
の全周に沿って配設されたヒータで、このヒータ１と後
述する温度計、熱流計によってセンサＡが構成されてい
る。とりあえず、ヒータからパイプ２壁内への熱伝導は
一次元的であるとする。

ヒータ１の発熱による熱流束が経時的に一様の場合はパ
イプ２内の壁面付着物３の表面温度は、パイプ２内の流
体４の流れる方向に沿って変化する筈であるが、ここで
は付着物３の検知に対する基本特性を把握することが目
的であるので、ヒータ１の中心（ｌ／２位置）Ｐで一次
元伝熱的に扱えるとし、付着物３は一様な厚さδでパイ
プ内壁に付着しているとして解析する。

ヒータ１の発熱による全熱量Ｑのうちパイプ２側へ流れ
る熱流をＱ_ｉとすると、パイプ２における熱伝導は次式
で与えられる。

但しＴ_ｏ：パイプ外壁の温度Ｔ_ｉ：パイプ内壁の温度 λ ：パイプ材料の熱伝導率 γ_ｏ：パイプの外半径 γ_ｉ：パイプの内半径また、付着物３における熱伝導は次式となる。

但し、Ｔ_ｓ：付着物の流体側表面の温度 λ_ｓ：付着物の熱伝導率 γ_ｓ：付着物の内面までの半径さらに、付着物表面から流体への伝熱状態は次式で示さ
れる。

但し、Ｔ_ｆ：パイプ中央を流れる流体の温度 α ：熱伝達率 (1)，(2)，(3)式から他方、パイプ２の外周を断熱材５で覆った場合、断熱材
５を通して外界へ逃げる熱量Ｑ_ｏは次式となる。

但し、Ｔ_∝：外界の温度ｈ：断熱材表面からの熱伝達率 λ_ａ：断熱材の熱伝導率 γ_ａ：断熱材の外面半径ヒータ１からの発熱量（熱流）ＱはＱ＝Ｑ_ｉ＋Ｑ_ｏ ……… (6) (4)式、(5)式の対応において、断熱材５の断熱性能をよ
くすれば、Ｑ_ｏの値は極めて小となり、しかも、ほぼ一
定とみなせるようにすることが出来るから、ヒータ１の
発熱量Ｑとパイプ２内へ流れる熱流Ｑ_ｉは比例関係にあ
るものとみなすことが出来る。また、断熱材５の外側か
らの熱伝達率：ｈがほとんど変化しない状況であれば、
断熱材５を用いない状況にしておいても、Ｑ：一定とし
ておけば、パイプ２内へ流れる熱流Ｑ_ｉの変化はＱ_ｏ＝
Ｑ−Ｑ_ｉによって外界へ流れるＱ_ｏの変化として検知す
ることが可能となる。

また、付着物３が付着していない時のパイプ２外周温度
をＴ_ｏ′とすると、(4)式で、γ_ｓ＝γ_ｉとおくことに
よって (4)式、(7)式とからが得られる。

付着物３の厚さδがγ_ｉに比し充分に小さい状況で付着
物３の存在を検知することを考えると、 γ_ｓ＝γ_ｉ−δ ……… (9) とおいて(8)式に代入し、良い近似式として次式を得
る。

(10)式、(11)式によれば、ヒータからの発熱量を単位時
間に一定としておけば温度差（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）は付着物
３の厚さδに比例して大となる。あるいは、付着物３の
厚さδが徐々に増加するにつれてパイプ２内の流体４の
流速が低下してくるようであれば、熱伝導率αは小とな
り、従って（1／λ_s＋1/αγ_i）は増加する値となるの
で、（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）の値も大となる。すなわち、付着
物３の厚さδが増加する程、温度差（Ｔ_０−Ｔ_ｏ′）の
値もそれにつれて増加が加速される傾向となるので、や
はり付着物の付着状況、付着厚さの検知を（Ｔ_ｏ−
Ｔ_ｏ′）から知ることは伝熱効率を評価する上で極めて
有効となる。

また、パイプ２内を流れる流体４の温度Ｔ_ｆはヒータ１
から充分離れた、ヒータ１の加熱による温度上昇の影響
を受けない地点のパイプ２外壁温度（特に流れに対して
上流側では割合とヒータ１から近い距離の地点となり、
下流側ではヒータ１による加熱の影響が無くなるやゝヒ
ータ１から遠く離れた地点）Ｔ_ｆ′とよい近似が得ら
れ、Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｆ′となりこの地点の温度Ｔ_ｆ′とヒータ
１から一定発熱させた時のヒータ１の下面にあるパイプ
２外壁温度Ｔ_ｏとの温度差を経時的に求めることによっ
ても付着物の付着状況は検知できる（以下Ｔ_ｆ′をＴ_ｆ
と記す）。

他方、付着物３がある一定厚さになったところを検知し
ようとすれば、(10)式、(11)式の温度差（Ｔ_ｏ−
Ｔ_ｏ′）あるいは(4)式の（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｆ）の値を一定値
に固定して考え、その値となるべき単位時間の熱流Ｑ_ｉ
の値を熱流計やヒータ１への単位時間の投入電力量から
求めることによって、付着物３が一定厚さ付着したこと
を知ることが出来る。すなわち、Ｑ_ｉの値は付着物３の
厚さδが増加するに従って、徐々に減じてきて、ある値
になったとき付着物３が許容の厚さまで付着してしまっ
たとして検知するものである。

上述したように、付着物３の厚さはヒータ１の発熱量Ｑ
の一定のときは温度差（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）、温度差（Ｔ_ｏ
−Ｔ_ｆ）および熱流Ｑ_ｉ、熱流Ｑ_ｏとの関係において、
また、温度差（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）あるいは（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｆ）
を一定値とする検知を考え、管の温度をモニタして、そ
の一定値となるヒータ投入熱量の値又は熱流を検知する
か、いずれによっても付着物の付着状況を知ることが出
来る。

上記の説明は、パイプ２の全周を取巻くヒータ１が配設
されたセンサＡについて行なったが、ヒータ１が第２図
に断面図を示すように、パイプ２の全周にはなくて、そ
の一部に存在するようにして発熱させるセンサＡにおい
ても、同様の解析によって容易に上述した２つの検知方
式が可能であることが知られる。

上記センサの電源、検出回路を含めた装置を、例えば熱
交換器に取付ける場合には、第３図に示すようになる。
すなわち、パイプ２は１ケの熱交換器で数１００本〜２
００００本程度と極めて多く、これらのパイプ内を冷却
水がほぼ一定流速で流れている。この冷却水に含まれる
微生物や鉱物質成分が各々のパイプの内壁に付着し、伝
熱効率を低下させる。上記パイプに、「ヒータと１本又
は複数本の温度計および断熱材」、「ヒータと１本又は
複数本の温度計」、「ヒータと熱流計と温度計と断熱
材」さらには「ヒータと熱流計」などからなるセンサを
熱交換器の適宜選択した数本〜数１０本のパイプに取付
ける。図中センサ１１はパイプ２に直接取付けたもの、
センサ１２は、パイプ２と同材料、同寸法で長さが数cm
〜数１０cmのダミーパイプ１３を冷却用パイプに継ぎ足
し、そのダミーパイプ１３にセンサを配設したものであ
る。センサ１１，１２のリード線１４はハッチ１５を通
して外へ取出される。上記センサ１１，１２は、第１図
に示すヒータが全周に存在するもの、或いは第２図に示
すように、パイプ外周の一部に取付けられたものいずれ
でもよい。

本発明に係る装置の具体的構成、作用次に、全周形のヒータを有するセンサを例として、その
構成を第４図(a)(b)〜第１３図に示す。これらセンサは
いずれもダミーパイプをセンサの構成体として有するも
のと、実際のパイプへ取付けるために、上記ダミーパイ
プを有さない構成からなるものとの２種類がある。また
これらに使用する温度計は、熱電対、サーミスタ、或い
は薄型の測温抵抗素子など通常の温度計測に使用される
温度計が用いられる。薄型やシート状の測温抵抗素子で
は、平均的外壁温度が得られ、熱電対やサーミスタでは
１点の温度が得られるが、いずれのタイプの温度計にお
いても、複数個使用して平均的な外壁温度を測定しても
よいことは云うまでもない。また、ヒータの外側を覆う
断熱材は、外界側の熱的変動の影響を受けないように配
設してあるものであるが、温度変化や熱伝達率の変化な
どに起因する外界側の熱的変動が殆んど生じないときは
使用しなくてもよい。また、熱流計を用いる場合には、
その出力信号を大きくするため、断熱材に代えて構造材
（熱抵抗の小さい材料）を使用することもある。

第４図(a)(b)はパイプ２を取巻くヒータ１と、このヒー
タ１の存在する範囲のパイプ外壁温度、を検知するため
の温度計１６とヒータ１を取巻く断熱材５とからなるセ
ンサである。この場合上述したように、温度計を複数と
して平均的温度を測定し、また、外界側の熱的変動が小
さい時には断熱材５を設けなくてもよい。さらに、ヒー
タ１として例えば白金の測温抵抗素子を用いて発熱させ
る作用と、その時のヒータ１の抵抗値から温度を測定す
るようにすることも出来る。すなわち、測温素子兼用の
ヒータである。白金の場合、その抵抗値の温度係数は１
℃当り約３８００ppmであって、温度が約１０℃上昇し
ても抵抗値は４％弱しか変化しないから、白金抵抗素子
に一定電流を流して又は一定電圧を与えて加熱する場
合、その発熱量はほぼ一定とみなすことができる。他
方、４％弱の抵抗値の変化は温度計測技術の分野では、
容易に検知可能であり、これを用いればセンサの構造が
簡単化される。

第５図(a)(b)は、ダミーパイプ１３を用いないで実際の
パイプ２に取付けるセンサの構造例を示すもので、２つ
割りとし、パイプ２の外周に取付けられるようにしたも
のである。この場合ヒータ１は第５図(b)に示すように
ヘヤピン状に配設する。当然のことながら以下に述べる
センサも必要に応じて２つ割り構造とすることが出来
る。

第６図は、第４図に対して、ヒータ１から離れた地点の
パイプ２の外周温度Ｔ_ｆ′（Ｔ_ｆ）を測定するための温
度計１６′が追加された構成のセンサであって、(4)式
に従って、ヒータの存在する範囲でのパイプの外壁温度
とヒータから離れた地点の温度をそれぞれ計測して両者
の差をとるか、或いは差動結線回路（例えば熱電対では
差動熱電対結線又は差動熱電対群結線）によって同時に
温度差を得るものである。

第７図は、第４図のセンサの温度計１６に替えて熱流計
１７を用いたセンサで、ヒータ１とパイプ２の間に熱流
計１７を配置しても、ヒータ１の外側に熱流計１７′を
配置してもよい。このセンサにおいては、前記したよう
に外側を覆う断熱材５を用いることは、特に熱流計を外
側に配置した場合、熱流計１７′の出力信号の変化応答
量が小さくなり望ましくない。したがって、センサの構
造を支え、かつ熱抵抗の小さい材料から成る構造材１８
を断熱材５の代りに用いる。

以上のセンサは、ヒータの発熱量を単位時間に一定とし
て、温度差、熱流を検知するセンサの構成について述べ
たが、次に温度差、熱流を一定として発熱量の増減を検
知するセンサの構成を示す。これらのセンサは、(10)
式、(11)式の（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）を一定値とし、その温度
差となるように発熱量を変えたとき、その量を熱流計や
投入電力量から検知しようとするものである。

第８図は、ヒータ１とヒータの存在する範囲のパイプ２
の外壁温度を測定する温度計１６とヒータの外側に配置
された熱流計１７′とからなるセンサである。外側を覆
う材料は、前記した理由で断熱材でなく、構造材１８の
方が望ましい。

第９図は第８図における熱流計をヒータ１の内側に設け
たものである。この場合、外側は構造材１８で覆っても
よいが、外界側に熱的変動を生ずる可能性がある場合
は、断熱材５を用いた方がよい。

第１０図は、第４図における発熱量の変化をヒータ１に
投入される電力量、又は電圧、電流をメータ１９によっ
て検知するものである。

また、第１１図、第１２図、第１３図のセンサは、第６
図のセンサが第４図のセンサに温度計１６′を追加した
ものであるように、それぞれ、第８図第９図、第１０図
のセンサーに対してヒータから離れた地点のパイプ外壁
温度を計測する温度計１６′が追加されたものである。

次に上記センサを用いて付着物３の厚さを求める方法、
装置について説明する。

第４図(a)，(b)の温度計を用いるセンサＡに対しては、
第１４図(a)に示すように電源２１からセンサＡのヒー
タ１へ一定の電流又は電圧２２を数10秒〜数分間のパル
ス、或いは連続的に与え発熱させる。パルス加熱の時間
は、加熱による温度上昇が一定値に達するまでの時間で
よく、パイプ２の材料、大きさ寸法などによってきま
る。冷却水、被冷却水の温度が変動しないときは、パル
ス加熱、連続加熱いずれでもよい。しかし、変動する場
合はパルス加熱とする。こうすることによって、加熱に
よる温度上昇のみが温度計で検出され、信頼性の高いデ
ータが得られる。

温度差（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）を求めるには、単位時間に一定
の発熱量をヒータ１から発熱させ、付着物３のない初期
状態における温度Ｔ_ｏ′を求めておく。そして、その
後、継時的に上昇する温度Ｔ_ｏを第１４図(a)に示す温
度計測装置１９で計測すれば（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）が得られ
る。また、第６図に示すように流体の中心温度（ヒータ
１より充分離れたパイプ１の外壁温度Ｔ_ｆ′と同じ）Ｔ
_ｆを測定すれば（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｆ）が得られる。

この一定発熱方式は第７図に示す熱流計１７、又は１
７′を用いるセンサも同様で、付着物が付着することに
より、一定加熱によってパイプ２側へ流れる熱流は減少
し、その分だけ外側に流れる熱流が増加するので、第７
図に示すようにこの熱流を熱流計１７、或いは１７′で
検出し、第１４図(b)に示すように熱流計測装置２０で
計測する。

また、第８図、第９図、第１０図のセンサにおいては、
ヒータ１からパルス的、或いは連続的に発熱させること
は同様であるが、（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）の温度差を、例えば
５℃と想定し、第１４図(c)に示すように差が５℃とな
るヒータ１への投入電力量を計測装置２３、或いは、熱
流値を計測装置２０によって計測して付着物の付着状況
を知るものである。

さらに、第１１図、第１２図、第１３図では同様にして
温度差（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｆ）を一定値とするように管の温度を
モニタしてヒータへの投入電力を変えるものである。こ
の場合、いずれのセンサも熱流計測素子又は温度計が一
定発熱方式に対して多く、コストアップとなるほか、付
着物が付いていない状態では、ヒータへの投入電力量は
極めて大となるので、検知における加熱の調整は面倒で
あるが、若干付着した状態から徐々に付着が増加すると
きには有効に使える。

次にパイプ２内に付着物３が付着した場合の例として、
温度差（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）と付着物３の厚さδとがどのよ
うな関係にあるかを数値計算によって求めた結果、およ
び実際の付着物に対する適用法を説明する。

伝熱管は、外直径：２５．４mm、内径２２．９１mm、ア
ルミブラス製で、熱伝導率：１００Ｗ／（ｍ・ｋ）と
し、管内を水が平均速流：２ｍ／secで流れており、そ
の水温：１５℃とした。また、ヒータ１の長さｌ：２０
mm、でパイプ２の全周を取り巻き、Ｑ_ｉ：５３．４Ｗと
した。ヒータ１の外側には、熱伝導率：０．０６Ｗ／
（m.ｋ）の断熱材５が厚さ：１０mm、で配設されてお
り、外界への熱伝達率ｈ：２０Ｗ／（m.ｋ）、Ｔ∝：１
５℃とした。

付着物３の熱伝導率は求めることが極めて困難であるの
で、断熱材：０．０８Ｗ／（m.ｋ）と同等のとき、セラ
ミックスに近い状態のとき：２３Ｗ／（ｍ・ｋ）および
その中間値：０．５８７Ｗ／（ｍ・ｋ）の３つの熱伝導
率を想定して計算した。付着物３の熱伝導率は、少なく
とも、０．０８〜２．３Ｗ／（ｍ・ｋ）の範囲に存在す
るものと考えられる。計算結果を第１５図(a)に示す。

λ_ｓ：０．０８Ｗ／（m・k）では、付着物３の厚さが２
０μｍのとき（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）：９℃となり充分検知可
能である。また、λ_ｓ：２３Ｗ／（m・k）とした場合で
もδ：５０μｍの時、（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）：０．８℃とな
り充分に検知出来る。温度差が小さい時には、さらに発
熱量を大きくした値で一定として測定する。

以上のことから、付着物３の熱伝導率が断熱材と同等の
ものから、ガラス、セラミックスに近い物質であって
も、Ｑ_ｉを数１０Ｗ〜１００Ｗ、全投入電力Ｑでは、数
１０Ｗ〜数１００Ｗ投入すれば、温度差（Ｔ_ｏ−
Ｔ_ｏ′）は現状の温度計測技術で検知可能な量として得
られる。

そして、付着物３の熱伝導率λ_ｓは実際のパイプで１
度、付着物の厚さδと（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）を実測すれば定
まり、その後は一定数値として扱える。

なお、第１５図(a)の結果を付着物３の熱抵抗δ／λ_ｓ
と（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）との関係として目盛れば、第１５図
(b)に示すように、付着物の熱伝導率によらず、ほぼ１
本の直線関係として得られ、伝熱特性の評価からはこの
グラフの方が使い易い。

次に外界への熱伝達率ｈが一定とみなせる時、外界への
熱損失Ｑ_ｏと付着物３の厚さδとの関係を求めて第１６
図に示す。実線は断熱材がない場合、そして点線は、断
熱材が厚さ：１０mm存在する場合である。いずれにおい
ても、付着物の厚さδと熱流Ｑ_ｏとは、一次式の関係と
して求められるので、この関係を用いて熱流Ｑ_ｏから厚
さδが評価出来る。

本発明の効果以上述べたように、本発明に係る方法および装置はセン
サと、加熱用電源と、温度検出器および／又は熱流計測
器を用いることによって、付着物の付着状況、厚さが検
知されるので、伝熱特性を把握することができ、ひいて
は、その付着状況に応じて付着物を除去するためのスポ
ンジボールの投入時期が効果的に決められるので、伝熱
効率の低下をきたさないように制御することが可能とな
り、実用上著しい効果を生ずるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)(b)は、本発明を説明するモデルの一例を示す
もので、第１図(a)は縦断面図、第１図(b)は第１図(a)
のＩ−Ｉ線視断面図、第２図は他のモデルを示す第１図
(b)相当図、第３図は熱交換器にセンサを取付けた状態
を示す縦断面図、第４図(a)(b)ないし第１３図は、パイ
プ全周に加熱ヒータを有するセンサーの図で、第４図
(a)は、ヒータの範囲内に管外壁温度を測定する温度計
を取付けたセンサの縦断面図、第４図(b)は、第４図(a)
のIV−IV線視断面図、第５図(a)は第４図を２つ割りと
したセンサの第４図(b)は相当図、第５図(b)はヒータの
配設状態を示す図、第６図はヒータの範囲、およびヒー
タより離れた管外壁に温度計を有するセンサの縦断面
図、第７図は、ヒータの内側又は外側に熱流計を取付け
たセンサの縦断面図、第８図はヒータの範囲内の管外壁
に温度計を取付け、ヒータ外側に熱流計を取付けたセン
サの縦断面図、第９図はヒータの範囲内の管外壁に温度
計を取付け、ヒータの内側に熱流計を取付けたセンサの
縦断面図、第１０図はヒータの範囲の管外壁に温度計を
取付け、この温度計の温度が一定となるような電力計測
装置を設けたセンサの縦断面図、第１１図、第１２図、
第１３図はそれぞれ、第８図、第９図第１０図のセンサ
にヒータの範囲より離れた管外壁に温度計を取付けたセ
ンサの縦断面図、第１４図(a)(b)(c)は、種々なセンサ
に対する電源、温度計測装置、熱流計測装置の接続状態
を示す図、第１５図(a)は、異なる熱伝導率の付着物の
厚さδと（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）との関係を示す図、第１５図
(b)は、付着物の厚さを付着物の熱伝導率で割った数値
と（Ｔ_ｏ−Ｔ_ｏ′）との関係を示す図、第１６図は、外
界への熱伝達率が一定とみなせる時、付着物の厚さと外
界への熱損失との関係を、断熱材がある場合とない場合
について示した図である。１……ヒータ、２……管（パイプ）、３……付着物、４
……流体、５……断熱材、１１……通常のパイプに取付
けたセンサ、１２……ダミーパイプに取付けたセンサ、
１３……ダミーパイプ、１４……リード線、１５……ハ
ッチ、１６・１６′……温度計、１７・１７′……熱流
計、１８……構造材、１９……温度計測装置、２０……
熱流計測装置、２１……電源、２２……一定電力、２３
……電力計測装置、Ａ……センサ、ｌ……パイプ長さ方
向の部分、Ｐ……ヒータの長さ方向中心、δ……付着物
の厚さ、Ｑ……ヒータの全発熱量、Ｑ_ｉ……内側への熱
流、Ｑ_ｏ……外側への熱流、Ｔ_ｏ……付着物のあるパイ
プ外壁温度、Ｔ_ｏ′……付着物のないパイプ外壁温度、
Ｔ_ｉ……パイプ内壁温度、λ……パイプ材料の熱伝導
率、γ_ｏ……パイプの外半径、γ_ｉ……パイプの内半
径、Ｔ_ｓ……付着物の流体側表面温度、λ_ｓ……付着物
の熱伝導率、γ_ｓ……付着物の内面までの半径、Ｔ_ｆ…
…パイプ中央を流れる流体温度、Ｔ_ｆ′……ヒータから
充分離れたパイプ外壁温度、α……熱伝達率、Ｔ∝……
外界温度、ｈ……断熱材表面からの熱伝達率、λ_ａ……
断熱材の熱伝導率、γ_ａ……断熱材外面までの半径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山繁福岡県春日市大和町１丁目４番２号 (72)発明者荒川美明神奈川県横浜市旭区若葉台４−22―1006 (56)参考文献山内弘「機械工学ポケットブック」３版（昭33−７−31）オーム社Ｐ．620−621 一色尚次「伝熱工学」５版（昭46−１− 10）森北出版Ｐ．16−27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体の流れる管の外周に単位時間に一定の
熱量を与え、管内に付着する付着物によって生ずる管外
壁の温度変化、又は熱流の変化を測定することを特徴と
する流体管内の付着物状況検知方法。
【請求項２】流体の流れる管の外周に可変の熱量を与
え、管内付着物によって生ずる管外壁の温度変化を変化
させないように、管の温度をモニタして上記可変の熱量
を供給し、その熱量又は熱流を測定することを特徴とす
る流体管内の付着物状況検知方法。
【請求項３】流体の流れる管の外周の所定範囲に設けら
れて上記管の外周に単位時間に一定の熱量を与えるヒー
タと、少なくとも上記ヒータが設けられた管の外周部分
に設けられて上記管の外壁温度変化を測定する１個以上
の温度計とを具備してなることを特徴とする流体管内の
付着物状況検知装置。
【請求項４】温度計が、管外周側の上記ヒータの取付部
分と、該ヒータの取付部分から離れた管の外周部分にそ
れぞれ設けられてなることを特徴とする特許請求の範囲
第３項記載の流体管内の付着物状況検知装置。
【請求項５】流体の流れる管の外周の所定範囲に設けら
れて上記管の外周に単位時間に一定の熱量を与えるヒー
タと、少なくとも上記ヒータが設けられた管の外周側に
設けられて上記管の外壁の熱流変化を測定する１個以上
の熱流計とを具備してなることを特徴とする流体管内の
付着物状況検知装置。
【請求項６】流体の流れる管の外周の所定範囲に設けら
れて上記管の外周に可変の熱量を与えるヒータと、少な
くとも上記ヒータが設けられた管の外周に設けられて上
記管の外壁温度を測定する１個以上の温度計と、管内付
着物によって生じようとする管外壁の温度変化を生じさ
せないように、管の外壁温度モニタの結果に応じて上記
管へのヒータによる可変の熱量の増減を行なう電源と、
上記ヒータへの投入電力量を測定する計測装置とを具備
してなることを特徴とする流体管内の付着物状況検知装
置。
【請求項７】温度計が、管外周側の上記ヒータの取付部
分と、該ヒータの取付部分から離れた管の外周部分にそ
れぞれ設けられてなることを特徴とする特許請求の範囲
第６項記載の流体管内の付着物状況検知装置。