【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体検出器に関する。更に詳しくは、特定周波数帯の電磁波の吸収特性を有する物質を流体中に放出し、該物質により減衰される電磁波量を検出し、流体の流れや方向を電気的或いは光学的に計測し、例えば低速流体の風圧計や風速計等として特に好適に用いられる流体検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、風速や風圧、差圧などの検出、すなわち流体検出においては、圧力の比較的高い流体については金属製ダイヤフラムを用い、圧力の低い流体については、前記金属製ダイヤフラムにおいても薄いものが用いられている。また、圧力の低い流体については、前記のほか、シリコンを用いて圧力による変形をストレインゲージや、半導体センサーで検出する方法が知られている。
また、風速や風向の検知においてはプロペラ式や熱線式の装置が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来提案されている装置はいずれも微風、微差圧では十分にその精度を確保する事が出来ていない。すなわち、上記従来のダイヤフラム式風圧センサー又はプロペラ式風向・風速計、熱線式風速計等では、微風圧、微差圧或いは微風速・風量を検出するには精度が不足しており、プラントやビルの空調システム、化学反応での微妙な気体の流れ状況を正確に測定する事は事実上困難である。
【０００４】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低速流体の速度、方向、圧力等を高精度かつ工業的安価に再現性よく測定することができ、且つ、流体の速度や向きの一次元的、二次元的或いは三次元的な分布の測定及びそれらの経時的な計測ができる流体検出器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討した。その結果、特定波長の電磁波を吸収・遮蔽する物質で、毒性や反応性の少ない物質を、流体中に放出（例えば噴霧）し、その量を特定の波長を有する電磁波の減衰箇所を検知し、上記物質の空間的、経時的変化のパターンを検出することで流体を検出し上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、請求項１記載の流体検出器は、上記の課題を解決するために、特定波長の電磁波に対し吸収能を有する検出用物質を流体中に放出する放出手段と、前記検出用物質に対し照射される前記特定波長の電磁波が該検出用物質により減衰される減衰箇所を検出することにより、流体に同伴して移動する前記検出用物質を感知する電磁波検知手段と、を具備したことを特徴としている。
【０００６】
上記の構成によれば、電磁波検知手段が、前記検出用物質により減衰される電磁波の減衰箇所を検知することで、前記検出用物質の空間的、経時的変化を求めることができるので、前記検出用物質として流体に同伴して移動する物質を適宜選択することで微風、微風圧の場合でも高感度に流体を検知することができる。これにより、低速流体の速度、方向、圧力等を高精度かつ工業的安価に再現性よく測定することができる流体検出器を提供できる。
【０００７】
請求項２の流体検出器は、上記の課題を解決するために、電磁波が紫外線、可視光線又は赤外線であることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、電磁波として紫外線、可視光線又は赤外線を用いることで安全かつ安価に測定できるとともに、より高精度でしかもコンパクトで持ち運びが容易である流体検出器を得ることができる。
【０００９】
請求項３の流体検出器は、上記の課題を解決するために、前記検出用物質が、気体であることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の流体検出器は、上記の課題を解決するために、前記検出用物質が、固体或いは液体の微粒子であることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、検出用物質がより確実に低速流体に同伴して移動することで、より高精度に風速、風圧等を測定することができる。
【００１２】
請求項５の流体検出器は、上記の課題を解決するために、電磁波検知手段が一次元的、二次元的又は三次元的に配置されてなることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、電磁波検知手段が一次元的に配置されていることで、所望する一方向のみの低速流体の風速、風圧を測定することができる。また、二次元的、三次元的に配置されてなることで、複数方向での減衰箇所の変位と時間経過とから減衰箇所の移動度、すなわち流体速度を測定することができるので、より高精度に風速等を測定することが可能となる。
請求項６の流体検出器は、上記の課題を解決するために、電磁波検知手段で得られた情報を処理する信号処理手段、及び／又は、流体の速度、向き、若しくは圧力を表示、又はそれらの経時的変化を記録若しくは表示する表示手段を備えたことを特徴としている。
上記の構成によれば、信号処理手段、表示手段を備えることで、低速流体の挙動についてより複雑な解析、表示、記録等を行うことが可能となる。
本発明の、流体としては気体、液体又は気体と液体との混合物、気体と固体との混合物、又は液体と固体との混合物のいずれでもよい。本発明の流体検出器は、気体、気体と固体との混合物、又は気体と液体との混合物の検出に特に好適に用いられる。これら液体や固体が混ざった気体の速度や向きの測定は、従来の手段では機器の破損や機器への汚れ等の付着による測定誤差が発生する等の不都合が生じるが、本発明の流体検出器では、このような破損や測定誤差を最小限に抑えることができる。
【００１４】
流体の速度については、特に制限されるものではないが、従来の測定法で困難な微速領域、例えば秒速１ｍ以上は勿論、０．５ｍ以上、或いは０．１ｍ以上でも十分に精度良く測定できる事が特徴である。特に条件を選べば０．００１ｍ以上でも精度良く測定することが可能である。
【００１５】
本発明に使用する電磁波としては、目的・用途により適宜選択する事が出来るが、通常、Ｘ線、γ線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、サブミリ波、ミリ波、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ）、等が使用可能である。上記例示の電磁波のうち、安全性、価格、測定精度或いは持ち運び性、寸法等の点で、赤外線、紫外線、或いは可視光線等が好ましい。特に、赤外線分光分析（ＩＲ）、近赤外線分光分析（ＮＩＲ）、可視領域での分光分析、或いは紫外線分光分析（ＵＶ）法が精密で外乱因子が少なく好ましい。小型装置が必要な場合は半導体レーザーや光ファイバーで導光できる近赤外線や赤外線を使用することができる。
【００１６】
上記手奥低波長の電磁波に対し吸収能を有する検出用物質としては、被検体となる流体とは異なった周波数に吸収を有するものであれば特に限定されない。本発明で使用する検出用物質は、気体或いは液体や固体の微粒子が使用できるが、安全で機器や周囲の装置に悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されない。
【００１７】
通常、気体としては、常温で気体或いは加熱下で気化する物質例えば、炭酸ガス、水、化学的に安定なフッ素化合物、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等の希ガス類、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、プロピン、ブタン、ブテン、ブチレン、ヘプタン、ヘキサン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロブテン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、フルベン、フルバン、トルエン、キシレン、ボルナン、ノルボルネン、ナフタレン、デカリン、等の飽和或いは不飽和の低級炭化水素類及びその誘導体、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘプタノール等の低級アルコール類及びその誘導体、ケトン、アセトン、メチルエチルケトン等の低級炭化水素のケトン類及びその誘導体、メチルエーテル、エチルエーテル、メチルエチルエーテル、プロピルエーテル、オキシラン、オキタセン、テトラヒドロフラン、ヂオキサン、等の低級炭化水素のエーテル類及びその誘導体、メチルチオール、エチルチオール、プロパンチオール、チイラン、チエタン、チオフェン、テトラヒドロチオフェン等含硫黄化合物及びその誘導体、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、アジリジン、アゼチジン、ピロール、等のアミノ基を有する化合物およびその誘導体、蟻酸、酢酸、蓚酸、マレイン酸等低級炭化水素の酸類及びその誘導体、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等の低級炭化水素のアルデヒド類及びその誘導体、の或いは易蒸発金属の気化物、或いは炭素微粒子、硫黄微粒子等が好ましく使用できる。例えば、タバコの煙や線香の煙等も使用可能である。
【００１８】
本発明の流体検出器において使用する電磁波は、使用する物質が吸収或いは遮蔽される波長に相当する特定波長を有する電磁波を適宜選定して用いればよい。
【００１９】
本発明の流体検出器において、検出用物質を放出する機構としては特に限定されないが、微量の物質を効率的に放出するために、微量ポンプ、例えばピストン式ポンプ、回転式ポンプ、ダイヤフラム式ポンプ、回転シャッターを有する気体ポンプ、チューブ式ポンプやインクジェットプリンターに使用されているヒーター過熱式ジェット、圧電式ジェット等が使用可能である。
特に現在はインクジェットプリンターの噴出装置が極微量物質を極めて定量性高く、噴出する事や、パルス的に噴出する事や、小型化、低コスト化等に有利であり、本発明に好ましく利用可能である。又、微細加工による小型化や特定の配列にも極めて有利である。放出する量としては、目的や検出器の大きさにより最適の量を選定することができるが、例えば放出１滴当たり、通常１０マイクロリットル以下、好ましくは１マイクロリットル以下、更に好ましくは１００ピコリットル以下であり、更に１０ピコリットル以下の極微量も必要であれば可能である。放出周期は連続的にも又間欠的にも可能であるが、本提案では間欠的に物質を一定量放出し、その広がりを電磁波で一定間隔毎に測定することで、流体の速度を一次元的、二次元的或いは三次元的に計測可能となる。
【００２０】
検出用物質の放出口の位置は、放出される検出用物質が効率良く放出され、電磁波の照射を受け、その強度変化をセンサーで捉えることが出来れば、どの位置に設置してもよいが、好ましくはセンサーのある面のなるべく中央にある方が放出した物質の検出がより容易であり、更に好ましくはセンサーの設置された面から幾分垂直に離れている方がよい。
しかし、検出目的によっては、別の場合も考えられる。例えば、一定方向からの流体の流速を測定する場合は、センサーのある位置から離れて上流側に設置する場合も可能である。
【００２１】
流体中に放出された物質を感知する電磁波検知手段（電磁波センサー）としては、例えば半導体赤外線センサーやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等が挙げられる。半導体赤外線センサーは、小型高感度で、装置の小型化が可能であるが、吸収能を有する物質の波長帯によってはセンサーの特性を考慮しなければならない。
また、より高精度の検出のためには、検出感度が高く、位置分解能が高いことが望ましい。なかでもビデオカメラ等に用いられるＣＣＤは、数百万画素などと非常に分解能が大きく、波長に関しては、基本的に１０００ｎｍを越える領域まで感度特性を有している。ＣＣＤは、ＮＴＳＣ方式の信号処理を行う場合は、１秒間に３０フレーム程度の画像取り込みであるが、このようなセンサー応用に関しては、スキャニング方式を変えることでより高速なサンプリングが可能である。
【００２２】
電磁波検知手段は、後述する図２等に示すように、ＣＣＤのように面状に配置したり、図１０に示すように線状に一次元的に配列したり、あるいは図示しないが円筒形状の筐体の場合、リング状に配列したり、ＣＣＤとは別に箱状に三次元的に配列したり、必要に応じて対応すればよい。
電磁波検知手段の配列密度は精度とコストのバランスを考慮して定めればよい。例えば、一辺が１０ｍｍの検出器の場合、センサーの間隔は通常３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下、特に好ましくは０．１ｍｍ以下である。センサーの配置される間隔が短い程、空間分解能は高くなり精度は向上する。但し、０．１ｍｍの間隔で配置するには通常のセンサーでは物理的に困難であるばかりか、コストも高くなりメリットはすくない。しかし、例えばデジタルカメラやデジタルビデオ等に使用されているＣＣＤ素子を使用すれば、はるかに高い集積度のセンサーを配置することが出来，且つコストも安くてすむ。
【００２３】
電磁波検知手段で得られた情報は、例えば１次元的な配列の電磁波センサーにあっては、出力変化がどちらの方向に時間的に移動するかを、所定のクロック周波数に対して処理することで、放出された物質の移動速度を演算することができる。
また、二次元的なセンサー、ＣＣＤを利用する場合にあっては、画像処理システムによって、例えば放出された物質の重心を演算し、その移動速度を求めることができる。また、エッジ処理を行い物質の概略の面積を演算し、その変化を積算すれば二次元的に移動量を推測することもできる。さらに二次元的なセンサーやＣＣＤを、直交配列して、模擬的に三次元センサーとすれば、より正確に、放出された物質の体積とその重心の移動速度を求めることができる。以上、速度と移動量（風量）についての例を述べたが、これらはマイクロプロセッサーによって容易に演算が可能であり、さらに、開放され放出された物質の濃度を空間的、経時的に計測したり演算を行うことで、そのデータから速度や量のみならず方向や圧力を解析する事ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を用いて具体的に説明する。但し、これらの実施形態はあくまでも本発明の一つの態様を開示するものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
本発明の流体検出器は、目的に応じて形状や大きさを適宜決定することができる。図１は、本実施の形態の流体検出器３０の概略構成を示すものであり、機能ブロックで表示した説明図である。同図に示すように、本実施の形態の流体検出器３０は、検出用物質を流体中に噴霧等により放出するための検出用物質放出機構（放出手段）と、各種光源等により電磁波を発生し、前記検出用物質に照射するための電磁波発生器と、検出用物質により電磁波が減衰された減衰箇所を検知するための電磁波センサーとを備える検出部１を備えている。
【００２６】
前記検出部１は、検出部１において検出された減衰箇所等、一方向または複数方向における変位を経時的に測定するための信号・画像処理装置、測定制御装置、及び演算装置を備える信号処理部２に接続されている。また、信号処理部２は、測定データを表示する表示装置、さらに複雑なデータ処理を行うためのデータ処理装置を備えた表示部３と接続されている。表示部３は、必要に応じ外部ＣＰＵ等に接続されている。
【００２７】
図２（ａ）は、本実施の形態に係る流体検出器３０の表示部１を構成する筐体４の概略構成を示した説明図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´線矢視断面図である。同図（ａ）に示すように、筐体４は、Ａ−Ａ´線矢視断面形状が矩形である箱型であるが、必要に応じ、円筒状等他の形状等で構成されていてもよい。
【００２８】
図２（ａ）に示す筐体４は、流体の一方向のみの変位について検出する構成となっている。同図に示すように、筐体４は、検出用物質を流体中に放出するために、ノズル口を筐体中空内部に向け配置された物質放出ノズル５（図中実線矢印は、検出用物質の導入経路を示す）と、検出用物質に対し二方向における減衰箇所の変位を検知するための電磁波センサー７ａ・７ｂ（本実施の形態ではＣＣＤセンサーを用いている）と、流体に同伴して移動する検出用物質に対し電磁波を照射するための電磁波発生器８ａ・８ｂとを備えている。電磁波発生器８ａ・８ｂには、光線を拡散する特性を有する発光素子（例えばＬＥＤ）を用いている。
【００２９】
同図（ｂ）に示すように、電磁波発生器８ａ・８ｂ及び電磁波センサー７ａ・７ｂは、二方向における検出用物質の変位を検出するように、二次元的に、各々筐体４の内壁面に配置されている。
【００３０】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、筐体４の内壁面のひとつに設けられた電磁波センサー７ａを、電磁波発生器８ａ側から見た説明図である。同図において、（９）は、放出された物体の移動状態、（１７）は、（９）を画像処理した場合の、物質放出ノズル５から噴霧等により放出された検出用物質の最大減衰箇所（以下「重心」という）を示す。同図（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、重心の変位を時間的な経過とともに検知することにより、検出用物質の平均移動速度、すなわち、流体の平均速度を測定することができる。また、画像処理によって検出用物質９の形状の移動を演算すれば、速度分布を測定することができる。
【００３１】
本実施の形態の流体検出器３０は、特に、放出する検出用物質の物質放出ノズル５、電磁波発生器８ａ・８ｂ及び電磁波センサー７ａ・７ｂを前記筐体４内にアセンブリすることで、密閉されたひとつの圧力環境と、もう一方の圧力環境とを筐体４で接続することができる。これにより、圧力差により流れが生じることを利用して、放出された検出用物質の流れを、電磁波の光量の減衰パターンを検知することによって、流体の速度、流量、方向を高精度に検出することができる。
【００３２】
上述したように、筐体４の形状としては、上述の構成があれば特に限定されないが、通常箱型、筒型、棒状型、平板型、等が可能である。特に、パイプ状に結合した２種類の圧力差環境により、流体の速度を検出する構成も可能である。
【００３３】
次に、電磁波発生器８ａ・８ｂに用いられる光学系について説明する。電磁波発生器８ａ・８ｂには、対象となる流体、検出用物質の種類等に応じて、図５〜図９に示すような種々の光学系を用いることができる。図５は、該光学系に一般的に用いられ得るレーザーダイオードのビーム特性の模式図である。
【００３４】
図７は、光源８からの光をビームスキャニングミラー１２を用いてビームスキャン面１１に一次元的にスキャニングする形態を示した説明図であり、図８は、ＸＹ構造ミラーによるレーザダイオードビームの二次元スキャンの模式図を示す。 電磁波検知手段を一次元的に配置する場合、このように、一次元的にスキャニングする機構を用いればよく、また、電磁波検知手段を二次元的、三次元的に配置する場合は、二次元的なスキャニング、またはこれらを組み合わせた三次元的なスキャニングを用いることができる。
【００３５】
このように、電磁波検知手段が一次元的に配置されていることで、所望する一方向のみの低速流体の風速、風圧を測定することができる。また、二次元的、三次元的に配置されてなることで、複数方向での減衰箇所の変位と時間経過とから減衰箇所の移動度、すなわち流体速度及び流量を測定することができるので、より高精度に風速等を測定することが可能となる。
【００３６】
図６は、光源８からの光の光路上に、直進性のあるレーザダイオードの光源レンズ等のビーム拡散用光学系１０を挿入した構成を示す説明図である。図４は、図６に示す光学系を備えた流体検出器４０の説明図である。ビーム拡散用光学系１０を備えていることで、流体の移動に合わせてスキャンニングする必要がなく、１フラッシュで広範囲の照射が行えるので、電磁波発生機構をより単純化することが可能である。
【００３７】
また、本実施の形態では、電磁波発生器８ａ・８ｂを検出部１内に内蔵する構成としたが、電磁波発生器は、流体検出器３０の外部に外付けする構成としてもよい。図９はそのような外付けされる電磁波発生器１３ａ・１３ｂ（光ファイバ）の構成を備えた流体検出器５０の説明図である。同図に示すように電磁波発生器１３ａ・１３ｂは外部より取り付けられた光ファイバによりなる。電磁波発生器を外付けすることで、流体検出器自体の構造を単純かつコンパクトにすることが可能となる。特に、長波長の光源を用いる場合は、発光源が大型化するため、このような構成とすることにより、発光源を別置することが容易となる。
【００３８】
本実施の形態では、図２に示すように、物質放出ノズル５を筐体４の上部内壁端部より、導入し、筐体４中心部に検出用物質が放出される構成であったが、これに限定されず、図１０、図１２（図１２は、図１０のＡ−Ａ´線矢視断面図である。）に示すように、放出物質放出口位置の異なる物質放出ノズル５´を有する構成としてもよい。物質放出ノズル５´は、電磁波センサー７ｂの上方の放出口位置が来るように配置されている。これにより、流体の流れ方向６で示される一方向のみならず双方向の風速をより正確に測定することができる。
【００３９】
本実施の形態では、電磁波センサー７ａ・７ｂは、筐体４の内壁面に嵌設された内壁面と平行な平面を有する平板状であり、二次元的な構成としたが、これに限定されず、電磁波センサー７ａ・７ｂを長手方向が流体の流れ方向６と平行となるように設置した柱状としてもよい。このように，電磁波検知手段を一次元的に配置することにより、検知用物質を一次元的に検知することが可能となる。図１１は、そのような構成を示す説明図であり、図１２は、図１１のＡ−Ａ´矢視断面図である。
【００４０】
また、電磁波センサー７ａ・７ｂを放出口位置付近、すなわち筐体４内部に設ける構成としてもよい。これにより、電磁波センサーを検出用物質により近づけることができるので、さらに高感度の検出が可能となる。
次に、本発明の物質放出ノズルの放出口（ノズル口１４）の種々の形態について以下に説明する。図１５は、一般的な物質放出ノズル５の形態を示す説明図である。ノズル口１４より液状又は気体状の検出用物質９が放出され、流体の流れ方向６に伴って移動していく。
【００４１】
図１３は、シャッター機構１５を備える物質放出ノズル５の構成を表した説明図である。シャッター機構１５のシャッターを開閉させることで検出用物質の放出を制御できるので、常温常圧でガス状態の検出用物質を用いる場合や、定量ごとの放出を行う場合に好適に用いられる。
【００４２】
図１４は、放出物質の放出口のさらに異なる形態を示す説明図である。同図に示す物質放出ノズルは、バブルジェット（登録商標）式の放出機構を有している。バブル（気泡）１６となっている検出用物質をヒータ１８で加熱蒸発させた状態で、霧状の微小な液滴として検出用物質９を噴霧する。このような構成は、検出用物質が液体、または液体に担持された物質である場合に特に好適に用いられる。
【００４３】
本実施の形態のほか、筐体４の内部には、図１６に示すような、オリフィス１９を設ける構成としてもよい。すなわち、検出用物質の放出部分に、例えばオリフィス構造で流体を絞ることで、流速を向上させ電磁波センサーの演算性を向上しようとするものである。筐体中空内の風速が遅い場合であっても、オリフィス１９を流体の流れ方向６に沿って設けることで、流体を筐体４の中空中心部分に集約し、極微量の風圧、風速等をより高感度に検知することが可能となる。
【００４４】
本実施の形態では、上述のように、流体が通過するよう少なくとも二端が開放された筐体４が用いられたが、これに限定されず、例えば、図１７に示すように、筐体４の一端を封止ゴム２０等の蓋体で開閉する構成としてもよい。
【００４５】
図１７に記載の流体検出器は、一方の圧力室から他方の圧力室へ流れが漏れてはならない場合を想定したもので、静圧の測定は不可能であるが、圧力の変動すなわち微分値を測定することができる。尚、蓋体を設けることで、測定時以外の流体の通過により内壁面がゴミ等により汚染されることを防止できる効果も奏する。
【００４６】
以上のように、本発明の流体検出器は、気体や液体或いは気体に液体や固体が混合している系の速度や向きを非常に精度良く測定でき且つ速度や向きの経時変化やイメージでの表示が可能という従来にない精度と機能を有する極めて工業的に特徴ある製品を提供する。又、使用する電磁波を選定することによって、空中に極微量浮遊する塵灰や微粒子や香料、有機物、無機物を定量的に測定する事が出来るなどと応用範囲が極めて広く、人類生活の向上や産業の発展に寄与することが出来る。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の流体検出器は、特定波長の電磁波に吸収能を有する物質を流体中に放出する機構、放出された物質を一次元的、二次元的或いは三次元的に感知するセンサーを含む構成であり、従来の流体検出器（例えば、プロペラ式風速計、隔膜式圧力計）に比べて格段に優れた精度を有し、特に従来の計器で測定不可能であった微速領域、微差圧等を小型の装置で且つ再現性良く、且つ容易に安価に測定することができる。それにより、プラント内部の差圧の微妙な制御やビル内部や温室内部の気流を精密に且つ効率良く計測・制御する事が可能となり、温調エネルギーや使用する香料や殺虫剤等の散布の低減が可能となる。又、従来提案されている風速計や風量計は混入した液体の付着による誤差や固体の衝撃による機器の破損等が心配されるが本発明では原理的にそういった誤差や破損は殆どなく極めて優れた流体検出器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流体検出器の概略構成を機能ブロック図で示した説明図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の検出部の一実施の形態を示す説明図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、筐体４の内壁面のひとつに設けられた電磁波センサー７ａを、電磁波発生器８ａ側から見た平面図である。
【図４】本発明に係る検出部の異なる実施の形態を示す説明図である。
【図５】一般的なレーザダイオードのビーム特性の模式図である。
【図６】レーザダイオードのビームを成形した場合の模式図である。
【図７】ミラーによるレーザビームのスキャニングの模式図である。
【図８】ＸＹ構造ミラーによるレーザダイオードビームの２次元スキャンの模式図である。
【図９】本発明に係る検出部の異なる実施の形態を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る検出部の異なる実施の形態を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る検出部の異なる実施の形態を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る検出部の異なる実施の形態を示す説明図である。
【図１３】検出用物質の放出口（ノズル口）の異なる構成を示す説明図である。
【図１４】検出用物質の放出口のさらに異なる構成を示す説明図である
【図１５】検出用物質の放出口の一般的な構成を示す説明図である。
【図１６】本発明に係る検出部の異なる実施の形態を示す説明図である。
【図１７】本発明に係る検出部の異なる実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 検出部
２ 信号処理部
３ 表示部
４ 筐体
５ ，５´ 物質放出ノズル
６ 流体の流れ方向
７ａ、７ｂ 電磁波センサー
８ 光源
８ａ、８ｂ 電磁波発生器
９ 検出用物質
１０ ビーム拡散用光学系
１１ ビームスキャン面
１２ ビームスキャニングミラー
１３ａ、１３ｂ 電磁波発生器
１４ ノズル口
１５ シャッター機構
１６ バブル（気泡）
１７ 重心
１８ ヒータ
１９ オリフィス
２０ 封止ゴム
３０，４０．５０ 流体検出器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid detector. More specifically, a substance having a characteristic of absorbing electromagnetic waves in a specific frequency band is emitted into a fluid, the amount of electromagnetic waves attenuated by the substance is detected, and the flow or direction of the fluid is measured electrically or optically. The present invention relates to a fluid detector particularly preferably used as a low-speed fluid anemometer or anemometer.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the detection of wind speed, wind pressure, differential pressure, and the like, that is, in fluid detection, a metal diaphragm is used for a relatively high-pressure fluid, and a thin diaphragm is used for a low-pressure fluid. ing. In addition, for a fluid having a low pressure, in addition to the method described above, a method of detecting deformation due to pressure using silicon with a strain gauge or a semiconductor sensor is known.
For detecting the wind speed and direction, propeller type and hot wire type devices have been developed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, none of these conventionally proposed apparatuses can sufficiently secure the accuracy with a slight wind or a slight differential pressure. That is, the above-mentioned conventional diaphragm-type wind pressure sensor, propeller-type wind direction and anemometer, hot-wire anemometer, and the like have insufficient accuracy to detect the micro wind pressure, the micro differential pressure, or the micro wind speed / air volume, and the plant or building It is practically difficult to accurately measure the delicate gas flow conditions in air conditioning systems and chemical reactions.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to measure the speed, direction, pressure, etc. of a low-speed fluid with high precision, industrially at low cost, and with good reproducibility. It is an object of the present invention to provide a fluid detector capable of measuring one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional distribution of the velocity and direction of the fluid and measuring them over time.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have studied diligently to achieve the above object. As a result, a substance that absorbs or shields electromagnetic waves of a specific wavelength, emits a substance with low toxicity or reactivity into the fluid (for example, spraying), and detects the amount of attenuation of the electromagnetic wave having the specific wavelength, The inventors have found that the fluid can be detected by detecting the spatial and temporal change patterns of the above substances to achieve the above object, and have completed the present invention.
That is, in order to solve the above-described problem, the fluid detector according to claim 1 is configured to emit a substance for detection having an absorption ability to an electromagnetic wave of a specific wavelength into a fluid; Electromagnetic wave detecting means for detecting the attenuated portion where the emitted electromagnetic wave of the specific wavelength is attenuated by the detection substance, thereby detecting the detection substance moving along with the fluid. And
[0006]
According to the above configuration, the electromagnetic wave detecting means detects the attenuation point of the electromagnetic wave attenuated by the detection substance, so that the spatial and temporal change of the detection substance can be obtained. By appropriately selecting a substance that moves along with the fluid as a substance for use, the fluid can be detected with high sensitivity even in the case of a breeze or a breeze pressure. Thus, it is possible to provide a fluid detector capable of measuring the speed, direction, pressure, and the like of a low-speed fluid with high accuracy, low cost, and high reproducibility.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, the fluid detector according to claim 2 is characterized in that the electromagnetic wave is ultraviolet light, visible light, or infrared light.
[0008]
According to the above configuration, it is possible to obtain a fluid detector that can be measured safely and inexpensively by using ultraviolet rays, visible light rays, or infrared rays as electromagnetic waves, and that is more accurate, compact, and easy to carry.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the detection substance is a gas.
[0010]
In order to solve the above problem, the fluid detector according to claim 4 is characterized in that the detection substance is solid or liquid fine particles.
[0011]
According to the above configuration, the detection substance moves more reliably along with the low-speed fluid, so that the wind speed, the wind pressure, and the like can be measured with higher accuracy.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the electromagnetic wave detecting means is arranged one-dimensionally, two-dimensionally or three-dimensionally.
[0013]
According to the above configuration, since the electromagnetic wave detecting means is arranged one-dimensionally, it is possible to measure the wind speed and the wind pressure of the low-speed fluid in only one desired direction. Also, by being arranged two-dimensionally and three-dimensionally, it is possible to measure the mobility of the damping point, that is, the fluid velocity, from the displacement and the passage of time of the damping point in a plurality of directions, so that higher accuracy is achieved. It becomes possible to measure the wind speed and the like.
In order to solve the above problem, the fluid detector according to claim 6 displays signal processing means for processing information obtained by the electromagnetic wave detecting means, and / or displays speed, direction, or pressure of the fluid, or And a display means for recording or displaying a change with time of the display device.
According to the above configuration, by providing the signal processing unit and the display unit, it is possible to perform more complicated analysis, display, recording, and the like on the behavior of the low-speed fluid.
In the present invention, the fluid may be a gas, a liquid, a mixture of a gas and a liquid, a mixture of a gas and a solid, or a mixture of a liquid and a solid. The fluid detector of the present invention is particularly suitably used for detecting a gas, a mixture of a gas and a solid, or a mixture of a gas and a liquid. In the measurement of the velocity and direction of the gas in which these liquids and solids are mixed, inconveniences such as the occurrence of measurement errors due to breakage of equipment or adhesion of dirt to equipment occur with conventional means, but the fluid detector of the present invention Thus, such breakage and measurement error can be minimized.
[0014]
The velocity of the fluid is not particularly limited, but it must be able to measure with sufficiently high accuracy even in a very slow speed region, which is difficult with the conventional measuring method, for example, 1 m or more per second, or 0.5 m or more, or 0.1 m or more. Is the feature. In particular, if conditions are selected, it is possible to accurately measure even at 0.001 m or more.
[0015]
The electromagnetic wave used in the present invention can be appropriately selected depending on the purpose and application. Usually, X-ray, γ-ray, electron beam, ultraviolet ray, visible light, infrared ray, microwave, submillimeter wave, millimeter wave, synchrotron Synchrotron radiation (SOR), etc. can be used. Of the above-described electromagnetic waves, infrared, ultraviolet, visible light, and the like are preferable in terms of safety, price, measurement accuracy, portability, dimensions, and the like. In particular, infrared spectroscopy (IR), near-infrared spectroscopy (NIR), spectroscopy in the visible region, or ultraviolet spectroscopy (UV) is preferable because it is precise and has few disturbance factors. If a small device is required, a near infrared ray or an infrared ray that can be guided by a semiconductor laser or an optical fiber can be used.
[0016]
There is no particular limitation on the detection substance having an absorption capability for the electromagnetic wave having a low wavelength in the inside as long as it has absorption at a frequency different from that of the fluid to be tested. The detection substance used in the present invention may be gaseous, liquid or solid fine particles, but is not particularly limited as long as it is safe and does not adversely affect equipment and peripheral devices.
[0017]
Usually, as the gas, a substance that evaporates under heating or a gas at normal temperature, for example, carbon dioxide, water, a chemically stable fluorine compound, helium, neon, argon, krypton, xenon, rare gases such as radon, methane, ethane, Ethylene, acetylene, propane, propylene, propyne, butane, butene, butylene, heptane, hexane, cyclopropane, cyclobutane, cyclobutene, cyclopentane, cyclopentene, cycloheptane, cyclohexane, benzene, fulvene, fulbane, toluene, xylene, bornane, norbornene , Naphthalene, decalin, etc., saturated or unsaturated lower hydrocarbons and derivatives thereof, methanol, ethanol, propanol, butanol, heptanol, etc. lower alcohols and derivatives thereof, ketone, acetone, methyl Lower hydrocarbon ketones such as ethyl ketone and derivatives thereof, methyl ether, ethyl ether, methyl ethyl ether, propyl ether, oxirane, octacene, tetrahydrofuran, dioxane, etc. lower hydrocarbon ethers and derivatives thereof, methyl thiol, ethyl Thiol, propanethiol, thiirane, thiethane, thiophene, sulfur-containing compounds such as tetrahydrothiophene and derivatives thereof, ammonia, methylamine, dimethylamine, triethylamine, ethylamine, propylamine, aziridine, azetidine, a compound having an amino group such as pyrrole and the like; Derivatives, acids of lower hydrocarbons such as formic acid, acetic acid, oxalic acid, and maleic acid and derivatives thereof, aldehydes of lower hydrocarbons such as formaldehyde, acetaldehyde and the like. Derivatives, the or vaporization of the readily evaporated metal, or carbon fine particles, sulfur fine particles can be preferably used. For example, cigarette smoke, incense smoke and the like can be used.
[0018]
As the electromagnetic wave used in the fluid detector of the present invention, an electromagnetic wave having a specific wavelength corresponding to a wavelength at which a substance to be used is absorbed or shielded may be appropriately selected and used.
[0019]
In the fluid detector of the present invention, the mechanism for releasing the substance for detection is not particularly limited, but in order to efficiently release a small amount of substance, a minute pump, for example, a piston pump, a rotary pump, a diaphragm pump, A gas pump having a rotary shutter, a tube-type pump, a heater superheated jet used for an ink jet printer, a piezoelectric jet, or the like can be used.
In particular, at present, the jetting device of an ink jet printer is extremely quantitative, and is advantageous for jetting, pulsating jetting, miniaturization, cost reduction, etc., which can be preferably used in the present invention. is there. It is also very advantageous for miniaturization by microfabrication and specific arrangement. As the amount to be released, an optimal amount can be selected depending on the purpose and the size of the detector. For example, usually, 10 μl or less, preferably 1 μl or less, more preferably 100 picoliters per drop of release Or less, and even a trace amount of 10 picoliters or less is possible if necessary. The emission cycle can be continuous or intermittent, but in this proposal, a certain amount of substance is intermittently emitted, and its spread is measured at regular intervals by electromagnetic waves, so that the velocity of the fluid can be one-dimensionally measured. It becomes possible to measure the target, two-dimensionally or three-dimensionally.
[0020]
The position of the discharge port of the detection substance may be set at any position as long as the detection substance to be released is efficiently released, irradiated with electromagnetic waves, and the intensity change can be captured by the sensor, Preferably, it is easier to detect the released substance when the surface of the sensor is located as centrally as possible, and more preferably, it is somewhat perpendicular to the surface on which the sensor is installed.
However, other cases may be considered depending on the purpose of detection. For example, when measuring the flow velocity of a fluid from a certain direction, it is also possible to install the sensor at an upstream side away from a certain position of the sensor.
[0021]
Examples of the electromagnetic wave detecting means (electromagnetic wave sensor) for detecting a substance released into a fluid include a semiconductor infrared sensor and a CCD (Charge Coupled Device). Semiconductor infrared sensors are small and highly sensitive, and can be downsized. However, depending on the wavelength band of a substance having an absorbing ability, the characteristics of the sensor must be considered.
Further, for more accurate detection, it is desirable that the detection sensitivity is high and the position resolution is high. Above all, CCDs used in video cameras and the like have very high resolution of several million pixels and the like, and basically have sensitivity characteristics up to a region exceeding 1000 nm in wavelength. The CCD captures an image of about 30 frames per second when performing the signal processing of the NTSC system, but for such a sensor application, higher-speed sampling is possible by changing the scanning system.
[0022]
The electromagnetic wave detecting means may be arranged in a plane like a CCD as shown in FIG. 2 or the like to be described later, may be linearly arranged one-dimensionally as shown in FIG. In the case of a housing, it may be arranged in a ring shape, three-dimensionally arranged in a box shape separately from the CCD, or may be arranged as necessary.
The arrangement density of the electromagnetic wave detecting means may be determined in consideration of the balance between accuracy and cost. For example, in the case of a detector having one side of 10 mm, the interval between the sensors is usually 3 mm or less, preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, particularly preferably 0.1 mm or less. The shorter the interval between the sensors, the higher the spatial resolution and the higher the accuracy. However, arranging at intervals of 0.1 mm is not only physically difficult with a normal sensor, but also increases the cost and has little merit. However, if a CCD device used in a digital camera, digital video, or the like is used, a sensor with a much higher degree of integration can be arranged, and the cost can be reduced.
[0023]
The information obtained by the electromagnetic wave detecting means is, for example, in a one-dimensionally arranged electromagnetic wave sensor, by processing which direction the output change moves temporally with respect to a predetermined clock frequency. , The movement speed of the released substance can be calculated.
When a two-dimensional sensor or CCD is used, the image processing system can calculate, for example, the center of gravity of the released substance, and determine the moving speed. In addition, by performing edge processing, calculating the approximate area of the substance, and integrating the changes, the amount of movement can be estimated two-dimensionally. Furthermore, if two-dimensional sensors or CCDs are arranged orthogonally to form a simulated three-dimensional sensor, the volume of the released substance and the moving speed of its center of gravity can be obtained more accurately. The examples of the speed and the movement amount (air flow) have been described above. These can be easily calculated by the microprocessor, and further, the concentration of the released and released substances can be measured spatially and temporally. By performing the calculation, it is possible to analyze not only the speed and the amount but also the direction and the pressure from the data.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, these embodiments disclose only one aspect of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
[0025]
The shape and size of the fluid detector of the present invention can be appropriately determined according to the purpose. FIG. 1 shows a schematic configuration of a fluid detector 30 according to the present embodiment, and is an explanatory diagram represented by functional blocks. As shown in the figure, the fluid detector 30 of the present embodiment generates an electromagnetic wave by a detection substance release mechanism (release means) for releasing a detection substance into a fluid by spraying or the like, and various light sources. The detection unit 1 includes an electromagnetic wave generator for irradiating the detection substance, and an electromagnetic wave sensor for detecting an attenuation point where the electromagnetic wave is attenuated by the detection substance.
[0026]
The detection unit 1 is a signal processing unit including a signal / image processing device, a measurement control device, and a calculation device for measuring displacement over time in one direction or a plurality of directions such as an attenuation point detected by the detection unit 1. 2 are connected. In addition, the signal processing unit 2 is connected to a display device that displays measurement data and a display unit 3 that includes a data processing device for performing more complicated data processing. The display unit 3 is connected to an external CPU or the like as necessary.
[0027]
FIG. 2A is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the housing 4 that forms the display unit 1 of the fluid detector 30 according to the present embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2A. As shown in FIG. 1A, the housing 4 is a box shape having a rectangular cross-section taken along the line AA ′, but may be formed in another shape such as a cylindrical shape if necessary. Is also good.
[0028]
The housing 4 shown in FIG. 2A is configured to detect displacement of the fluid in only one direction. As shown in the figure, the housing 4 is provided with a material discharge nozzle 5 having a nozzle opening facing the inside of the housing hollow in order to release the detection substance into the fluid (solid arrows in the figure indicate the detection substance). And electromagnetic wave sensors 7a and 7b (a CCD sensor is used in the present embodiment) for detecting displacement of the attenuating portion in two directions with respect to the detection substance. Electromagnetic wave generators 8a and 8b for irradiating moving detection substances with electromagnetic waves are provided. As the electromagnetic wave generators 8a and 8b, light emitting elements (for example, LEDs) having a characteristic of diffusing light rays are used.
[0029]
As shown in FIG. 3B, the electromagnetic wave generators 8a and 8b and the electromagnetic wave sensors 7a and 7b are two-dimensionally and respectively detect the inner wall surface of the housing 4 so as to detect the displacement of the detection substance in two directions. Are located in
[0030]
3A to 3C are explanatory views of the electromagnetic wave sensor 7a provided on one of the inner wall surfaces of the housing 4 as viewed from the electromagnetic wave generator 8a side. In the same figure, (9) is the moving state of the emitted object, and (17) is the maximum attenuation point of the detection substance emitted by spraying or the like from the substance emission nozzle 5 when the image processing of (9) is performed. (Hereinafter referred to as “center of gravity”). As shown in FIGS. 3A to 3C, by detecting the displacement of the center of gravity over time, the average moving speed of the detection substance, that is, the average speed of the fluid can be measured. If the movement of the shape of the detection substance 9 is calculated by image processing, the velocity distribution can be measured.
[0031]
The fluid detector 30 of the present embodiment is hermetically sealed particularly by assembling the substance discharge nozzle 5, the electromagnetic wave generators 8a and 8b, and the electromagnetic wave sensors 7a and 7b in the housing 4 for the substance to be detected. One pressure environment and the other pressure environment can be connected by the housing 4. By utilizing the fact that a flow occurs due to a pressure difference, the flow of the released detection substance is detected with high accuracy by detecting the attenuation pattern of the amount of electromagnetic wave light, thereby detecting the velocity, flow rate, and direction of the fluid. be able to.
[0032]
As described above, the shape of the housing 4 is not particularly limited as long as it has the above-described configuration, but a normal box shape, a tubular shape, a rod shape, a flat plate shape, and the like are possible. In particular, a configuration in which the velocity of a fluid is detected by two types of pressure difference environments connected in a pipe shape is also possible.
[0033]
Next, an optical system used for the electromagnetic wave generators 8a and 8b will be described. Various optical systems as shown in FIGS. 5 to 9 can be used for the electromagnetic wave generators 8a and 8b, depending on the type of the target fluid, the substance for detection, and the like. FIG. 5 is a schematic diagram of beam characteristics of a laser diode that can be generally used in the optical system.
[0034]
FIG. 7 is an explanatory view showing a mode in which light from the light source 8 is one-dimensionally scanned on the beam scan surface 11 using the beam scanning mirror 12, and FIG. FIG. 2 shows a schematic diagram of a dimensional scan. When the electromagnetic wave detecting means is arranged one-dimensionally, a mechanism for performing one-dimensional scanning may be used, and when the electromagnetic wave detecting means is arranged two-dimensionally and three-dimensionally, two-dimensionally. Scanning or a three-dimensional scanning that combines them can be used.
[0035]
In this way, the electromagnetic wave detecting means is arranged one-dimensionally, so that the wind speed and pressure of the low-speed fluid in only one desired direction can be measured. Also, by being arranged two-dimensionally and three-dimensionally, it is possible to measure the mobility of the damping point, that is, the fluid velocity and the flow rate from the displacement and the passage of time of the damping point in a plurality of directions. It is possible to measure wind speed and the like with high accuracy.
[0036]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration in which a beam diffusion optical system 10 such as a light source lens of a laser diode having a straight traveling property is inserted on the optical path of light from the light source 8. FIG. 4 is an explanatory diagram of the fluid detector 40 including the optical system shown in FIG. Since the beam diffusion optical system 10 is provided, it is not necessary to perform scanning in accordance with the movement of the fluid, and irradiation in a wide range can be performed with one flash, so that the electromagnetic wave generation mechanism can be further simplified.
[0037]
In the present embodiment, the electromagnetic wave generators 8 a and 8 b are configured to be built in the detection unit 1, but the electromagnetic wave generator may be configured to be externally provided outside the fluid detector 30. FIG. 9 is an explanatory diagram of a fluid detector 50 having the configuration of such externally attached electromagnetic wave generators 13a and 13b (optical fibers). As shown in the figure, the electromagnetic wave generators 13a and 13b are composed of optical fibers attached from outside. By externally attaching the electromagnetic wave generator, the structure of the fluid detector itself can be made simple and compact. In particular, when a long-wavelength light source is used, the size of the light-emitting source is increased. Therefore, such a configuration makes it easy to separately install the light-emitting source.
[0038]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the substance discharge nozzle 5 is introduced from the end of the upper inner wall of the casing 4, and the detection substance is released to the center of the casing 4. The present invention is not limited to this. As shown in FIGS. 10 and 12 (FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 10), the material discharge nozzles 5 ′ having different discharge material discharge port positions are used. May be provided. The substance discharge nozzle 5 'is arranged so that the position of the discharge port above the electromagnetic wave sensor 7b comes. Thereby, it is possible to more accurately measure not only the one direction indicated by the fluid flow direction 6 but also the bidirectional wind speed.
[0039]
In the present embodiment, the electromagnetic wave sensors 7a and 7b have a flat plate shape having a plane parallel to the inner wall surface fitted to the inner wall surface of the housing 4, and have a two-dimensional configuration. However, the present invention is not limited to this. Instead, the electromagnetic wave sensors 7a and 7b may have a columnar shape in which the longitudinal direction is set to be parallel to the fluid flow direction 6. Thus, by arranging the electromagnetic wave detecting means one-dimensionally, it is possible to detect the substance for detection one-dimensionally. FIG. 11 is an explanatory diagram showing such a configuration, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
[0040]
Further, the electromagnetic wave sensors 7a and 7b may be provided near the position of the emission port, that is, inside the housing 4. Thereby, the electromagnetic wave sensor can be brought closer to the detection substance, so that detection with higher sensitivity is possible.
Next, various forms of the discharge port (nozzle port 14) of the substance discharge nozzle of the present invention will be described below. FIG. 15 is an explanatory view showing a form of a general substance discharge nozzle 5. The liquid or gaseous detection substance 9 is released from the nozzle port 14 and moves in the flow direction 6 of the fluid.
[0041]
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the substance discharge nozzle 5 including the shutter mechanism 15. Since the release of the substance for detection can be controlled by opening and closing the shutter of the shutter mechanism 15, it is suitably used when the substance for detection in a gaseous state is used at normal temperature and normal pressure, or when the substance is released every fixed amount.
[0042]
FIG. 14 is an explanatory view showing still another form of the discharge port of the release substance. The substance discharge nozzle shown in the figure has a bubble jet (registered trademark) type discharge mechanism. The detection substance 9 is sprayed as mist-like fine liquid droplets in a state where the detection substance in the form of bubbles (bubbles) 16 is heated and evaporated by the heater 18. Such a configuration is particularly suitably used when the detection substance is a liquid or a substance carried on a liquid.
[0043]
In addition to the present embodiment, an orifice 19 may be provided inside the housing 4 as shown in FIG. In other words, the flow rate is improved by restricting the fluid to the discharge portion of the detection substance by, for example, an orifice structure, thereby improving the operability of the electromagnetic wave sensor. Even when the wind speed inside the housing hollow is low, the orifice 19 is provided along the flow direction 6 of the fluid, so that the fluid is concentrated at the hollow center portion of the housing 4 and a very small amount of wind pressure, wind speed and the like are reduced. It is possible to detect with higher sensitivity.
[0044]
In the present embodiment, as described above, the housing 4 having at least two open ends so that the fluid can pass through is used. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. May be opened and closed by a lid such as a sealing rubber 20.
[0045]
The fluid detector shown in FIG. 17 is based on the assumption that the flow must not leak from one pressure chamber to the other pressure chamber, and it is impossible to measure the static pressure. Can be measured. Providing the lid also has the effect of preventing the inner wall surface from being contaminated by dust and the like due to the passage of fluid other than during measurement.
[0046]
As described above, the fluid detector of the present invention can very accurately measure the speed and direction of a system in which a gas or a liquid or a mixture of a gas and a liquid or a solid, and can change the speed or the direction over time or an image. An extremely industrially distinctive product having unprecedented accuracy and function of being able to display is provided. In addition, by selecting the electromagnetic waves to be used, it is possible to quantitatively measure dust, fine particles, fragrance, organic substances, and inorganic substances floating in the air in very small amounts. Can contribute to the development of
[0047]
【The invention's effect】
The fluid detector of the present invention has a structure that includes a mechanism for releasing a substance having an absorbing ability to an electromagnetic wave of a specific wavelength into a fluid, and a sensor that senses the released substance one-dimensionally, two-dimensionally, or three-dimensionally. Yes, has much better accuracy than conventional fluid detectors (eg, propeller-type anemometer, diaphragm-type pressure gauge) Can be measured easily and inexpensively with a small device, with good reproducibility. This enables delicate control of the differential pressure inside the plant and accurate and efficient measurement and control of the airflow inside the building and inside the greenhouse, reducing the energy required for temperature control and the spraying of fragrance and pesticides to be used. Becomes possible. In addition, the anemometers and anemometers conventionally proposed are concerned about errors due to adhesion of mixed liquids and damage to equipment due to impact of solids. This has the effect of providing a fluid detector.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fluid detector according to an embodiment of the present invention in a functional block diagram.
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams illustrating an embodiment of a detection unit according to the present invention.
FIGS. 3A to 3C are plan views of the electromagnetic wave sensor 7a provided on one of the inner wall surfaces of the housing 4 as viewed from the electromagnetic wave generator 8a side.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a different embodiment of the detection unit according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of beam characteristics of a general laser diode.
FIG. 6 is a schematic diagram when a laser diode beam is shaped.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating scanning of a laser beam by a mirror.
FIG. 8 is a schematic diagram of a two-dimensional scan of a laser diode beam by an XY structure mirror.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a different embodiment of the detection unit according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a different embodiment of the detection unit according to the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a different embodiment of the detection unit according to the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a different embodiment of the detection unit according to the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a different configuration of a discharge port (nozzle port) of a substance for detection.
FIG. 14 is an explanatory view showing still another configuration of a discharge port of a substance for detection.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a general configuration of a discharge port of a detection substance.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing another embodiment of the detection unit according to the present invention.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a different embodiment of the detection unit according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Detector
2 Signal processing unit
3 Display
4 Case
5, 5 'substance discharge nozzle
6 Flow direction of fluid
7a, 7b Electromagnetic wave sensor
8 light source
8a, 8b electromagnetic wave generator
9 Substances for detection
10. Optical system for beam diffusion
11 Beam scan plane
12 Beam scanning mirror
13a, 13b Electromagnetic wave generator
14 Nozzle port
15 Shutter mechanism
16 Bubbles
17 Center of gravity
18 heater
19 orifice
20 sealing rubber
30,40.50 Fluid detector
