各種エネルギー表、冷量表の構造特徴

◆製品説明
冷量表は流量計、対温度センサ、積分計の3つの部分から構成され、この3つの部分の中で対温度センサ及び積分計の技術は比較的に成熟し、安定性が高いため、現在の冷量表の技術重点は主に流量計に集中しており、冷量表の精度等級の分類、冷量表のタイプの区分はすべて流量計を基礎としている。次に、主に各種構造の流量計の冷量表への応用を紹介する。（声明：本文で関連する製品の画像と構造はすべて当社独自の製品を採用し、他社の製品とは関係ありません。）
一、機械式冷量計
機械式冷量計の基本原理は水流が羽根車の回転を推進し、羽根車の回転の回転数は流量に比例し、積分計は羽根車の回転の回転数を収集することによって流量を計算し、羽根車の回転には機械的摩耗が存在するため、羽根車軸及びブッシュの材質の選択は冷量計の使用寿命を決定し、羽根車軸の材質は主に3種類の形式がある：1.純ステンレス鋼、主に水量計に応用し、価格が安く、耐摩耗性が非常に悪い、2.硬質合金、主に単流或いは多流冷量表に応用し、耐摩耗性が良い、3.ステンレス鋼+硬質合金ヘッド、主に多流冷量表に応用され、頂部の耐摩耗性はとても良い。
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上部に硬質合金を埋め込んだステンレスシャフト
1.単流束冷量表
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構造:

特徴：
単流束流量計の冷量計は、流量計の入、出水ポートから奥の羽根車が見える。流量計におけるインペラ回転数を測定することによって入戸水量を計算する。流量計の水流は単一方向から直接羽根車に衝突し、羽根車の一方向受力を形成するため、計量精度と耐久性を保証するには硬質合金軸と宝石ブッシュ全体を採用しなければならず、ムーブメントのコストは多流束冷却量表よりも高くなければならない。同じ体積を通過する水羽根車の回転輪数は多流束計よりはるかに少ないため、機械摩耗量は多流束計と同等である。多流束冷量表よりも技術的難易度が高い。
利点：
1）メンテナンスが容易：本体の進水、出水ポートには羽根車が見えるため、詰まった後は不動産管理者が現場で時計を外した後、水が羽根車に衝突し、ドライバーが羽根車を押すなどして不純物を排出することができる。
2）購入コストが低い：原材料コストは多流束熱量計と同等であり、超音波冷量計よりも低い。
短所：
1）総合使用コストが高い：羽根車の回転により機械的摩耗が発生し、冷計の計量が不正確になり、それによってユーザーの周期的な時計交換或いは修理をもたらし、冷計使用時には常に汚染を排出し、後期使用、メンテナンスコストが高い、
2）計量信頼性が悪い：冷量計の先端フィルターを通過する微細不純物は、インペラが詰まり、冷量計が計量されず、現在の給冷水質ではこの現象の発生を避けることができない、
3）計量紛糾が多い：機械式冷量計の使用時、異なる段階では、羽根車が水量の大きさに従って断続的に詰まり、一部が完全に詰まり、一部が詰まらない可能性があり、それによって同じ戸型間の冷量の差を増大させ、ユーザーに理解し難く不満を生じさせ、計量料金徴収の仕事の難度を増加させる。
2・多流束冷量計
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構造:

特徴：
多流束流量計冷計は、流量計中のインペラ回転数を測定して戸水量を計算する。作業時に水は複数のストランドに分割されて周囲から均等にインペラを回転させるため、インペラシャフトの摩耗は主にインペラシャフトの頂部に集中し、合金ヘッドを象眼したステンレスシャフト及びプラスチックブッシュを使用することができ、相対的にコストを下げることができる。
利点：
購入コストが低い：原材料コストは単流ビーム熱量計と同等であり、超音波冷量計よりも低い。
短所：
1）総合使用コストが高い：羽根車の回転により機械的摩耗が発生し、冷計の計量が不正確になり、それによってユーザーの周期的な時計交換或いは修理をもたらし、冷計使用時には常に汚染を排出し、後期使用、メンテナンスコストが高い、
2）計量信頼性が悪い：冷量計の先端フィルターを通過する微細不純物は、インペラが詰まり、冷量計が計量されず、現在の給冷水質ではこの現象の発生を避けることができない、
3）計量紛糾が多い：機械式冷量計の使用時、異なる段階では、羽根車が水量の大きさに従って断続的に詰まり、一部が完全に詰まり、一部が詰まらない可能性があり、それによって同じ戸型間の冷量の差を増大させ、ユーザーに理解しにくく不満を生じさせ、計量料金徴収の仕事の難度を増加させる、
4）メンテナンスが不便：上記のシングルビームフローテーブルを備える欠点に加えて、シングルフローテーブルの閉塞に対するマルチビームフローの実用上の割合が高い。また、表体の入出水端には羽根車が見えないため、詰まった後に表体を分解しなければ汚染を排出できない（この作業は多くの場合工場に戻って修理する必要がある）ため、使用上のトラブルが大きくなっている。
実際の使用と実験のデータは、適切な軸とブッシュを選択すれば、単流表は多流表と同じ寿命を持つことができることを示している。

スクリュー翼式冷量計
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特徴：大口径冷量表に適用し、計量性能は塞ぎ止め式冷量表より優れ、塞ぎ止め性能は比較的に悪い。この構造は現在の大口径冷量表に一般的に応用されている。

ブロッキング防止式熱量計
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特徴：大口径冷量表に適用し、機械式冷量表の中で渋滞防止性能が最も良いが、計量性能が比較的に悪く、起動流量が高く、流量範囲が小さく、一般的には1：25にしか達成できない
機械式冷量計の共通性：
1）購入コストが低い、2）総合使用コストが高い、3）計量信頼性が悪い、4）計量紛争が多い、5）メンテナンスが不便

二、超音波式熱量計
超音波冷量計（Ultrasonic Heat meter）は、超音波流量計に温度測定を加え、流体の冷量と給水温度差からユーザーに提供される冷量を算出する。ここで、流量測定部は、図1に示すように、一対の超音波トランスデューサを用いて互いに交互に（または同時に）超音波を送受信し、媒体中の超音波の順流と逆流伝播時間差を観測することによって流体の流速を間接的に測定し、流速によって流量を計算する間接的な測定方法である。

図1：超音波時差法の原理概略図
図1では、2つのトランスデューサ、順流トランスデューサと逆流トランスデューサが見られ、2つのトランスデューサはそれぞれ流体ラインの両側に設置され、一定距離離れており、ラインの内径はD、超音波走行の経路長はL、超音波順流時間はT上流、逆流時間はT下流、超音波の伝播方向と流体の流れ方向との角度付けはθ、流体の流れ速度はVである。流体の流れの原因により、超音波順流伝播L長の距離を逆流伝播させるための時間は、

*ここで、Cは水中を音が伝播する速度です。
順流時間と逆流時間の時間差は、

計算を簡略化するために、音波が流体中を伝播する速度に対して流体の速度が非常に微小であると仮定することができ、それでは上式を以下のように簡略化することができる：

流体の速度と伝播時間の差の線形公式を得るには、次のようにします。

特に強調したい点は、Vは管の中心線に沿った流体の線速度であり、管の直径に沿った液体流速の不均一な分布を考慮して、流速（分布）補正係数Kを追加する必要があることである。それでは、瞬時流量の式は、

瞬時流量を求めた後、超音波冷量計において、冷量の積分計算はヨーロッパで流行しているK係数法を採用する：測定した給水管の水温をT 1、出水管の水温をT 2とすると、入水の温度差は△T、流量センサを利用して給水管の瞬時冷水流量Qを計量し、一定時間の積算を経て、ユーザーが消費した冷量値を得て、その数学式は：

式中、Eは冷交換システムの出力冷量、単位J、tは流量蓄積時間、単位h、Kは冷ベーク補正係数、単位J/m 3、Qは瞬時冷水流量、単位m 3/h、△Tは入出水の温度差、単位℃である。これにより、超音波伝播の時間差によって瞬時流量を先に求め、消費される冷却量を得ることができます。

1・直射式超音波冷量計
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大口径構造：

小口径構造：

特徴：超音波順水と逆水伝播の時間差で水量を測定する。大口径冷量計に適用する。
短所：
1）圧損が大きい：直射式超音波冷量表は、小口径超音波冷量表の応用において、反射式超音波冷量表に対して圧損が大きい、
2）滞留しやすい不純物：小口径直射式超音波冷量計機構の特殊性は、不純物が流量計に保存されやすく、圧損の増大とメーターの正常な計量に影響を与える、
3）使用寿命が低い：構造の原因で1つのトランスデューサが水流方向に面しており、特殊な場合にはハンマー現象によりトランスデューサの寿命が縮む可能性がある、
4）購入コストが高い：原材料コストは機械式冷量表より高い。
利点：
1）総合使用コストが低い：機械羽根車の回転がなく、機械摩耗が発生せず、後期使用、メンテナンスコストが低く、使用寿命は機械式冷量表よりはるかに長い、
2）計量信頼性が良い：冷量計先端フィルターを通過する微細不純物は、超音波冷量計の正確な計量に影響を与えない、
3）計量紛争が少ない：超音波冷量計を使用する場合、詰まらず、摩耗せず、計量が正確で、冷房計量作業の順調な進行に有利である、
4）メンテナンスが便利：超音波冷量計は基本的にメンテナンスフリー製品である。

2・反射式超音波冷量計
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原理構造：

特徴：超音波順水と逆水伝播の時間差によって水量を測定する。小口径冷量計に適している。現在の小口径冷量計の主流構造であり、圧損が低い。
短所：
購入コストが高い：原材料コストは機械式冷量表より高い、
利点：
1）総合使用コストが低い：機械羽根車の回転がなく、機械摩耗が発生せず、後期使用、メンテナンスコストが低く、使用寿命は機械式冷量表よりはるかに長い、
2）計量信頼性が良い：冷量計先端フィルターを通過する微細不純物は、超音波冷量計の正確な計量に影響を与えない、
3）計量紛争が少ない：超音波冷量計を使用する場合、詰まらず、摩耗せず、計量が正確で、冷房計量作業の順調な進行に有利である、
4）メンテナンスが便利：超音波冷量計は基本的にメンテナンスフリー製品に属する：
5）圧損が小さい：反射式超音波冷量計は、小口径超音波冷量計の応用において、直射式超音波冷量計に対して圧損が小さい。

三、超音波冷量計のスケール化に関する説の評価
スケールが積もっているという説で最も懸念されるのは、ミラーのスケール問題です。実際には良好な設計により、スケールがミラーに与える影響を完全に回避することができます。
1.超音波自体に洗浄機能（高周波発振信号は、超音波トランスデューサを介して高周波機械発振(超音波)に変換する媒質(水)中に伝播し、超音波の水中放射は、液体を振動する数万の微小気泡を発生させ、これらの気泡は超音波の縦方向伝播によって形成する負圧領域で発生、成長し、正圧領域で急速に閉じる、このようなキャビテーション効果と呼ばれる過程で、微小気泡が閉じると1000気圧を超える瞬間高圧を発生することができる.連続的に発生する瞬間高圧は、一連の小爆発のように物体の表面に衝撃を与え続け、物体の表面と隙間の汚れが急速にはがれ、物体を洗浄する目的を達成する。）；
2.特殊な構造設計により、水の流れをトランスデューサ表面を随時洗浄させる、
3.トランスデューサ送信回路の電力を増大させ、受信回路の感度を高めることにより、超音波信号の受信振幅を実際に必要な振幅よりもはるかに大きくする（少なくとも3倍以上を保証する）、
4.計量科学院は実験中に超音波反射鏡にテープを貼り付け、実験結果は測定精度に影響を与えなかった、当社では、実際の試験でスケール化された反射鏡（通常のスケール化しやすい材質で作られた）を使用しても、超音波の受容振幅に影響はありません。

四、冷エネルギー表冷量値の計算式
総消費冷却kwh=（入水温度℃−復水温度℃）×瞬時流量m 3/h×K係数
上の式から、冷量値の計算には3つの数値が必要であることがわかります。
1、K係数とは、水が異なる温度で持ち込める冷量能力の関数値であり、規則的な定量である。
2、戸水出入りの温度差℃（温度センサーによる測定）、
3、瞬時流量（流量計による測定）：機械式流量計、超音波式流量計に分けることができる。