JPH04268415A - 流体を同定し流量を測定する方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を同定し、流体の
流量を測定する方法および装置に関するものであり、更
に詳細には、熱線風速計を使用して気体の流量を測定す
る方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】調節された流体の流れに頼
る計測器は、試料精製、化学分析、臨床診断、および工
業処理のような広範多様な用途で普通に使用されている
。高圧液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）、ガスクロマト
グラフ（ＧＣ）、臨床アナライザ、および流れ注入アナ
ライザのような多くの計測器には流れが精密に調節され
ていることが必要である。

【０００３】当業者には流量を熱線風速計を用いて気体
の流量を測定することが知られている。熱線風速計では
、気体を１本の加熱ワイヤ上を通してワイヤの温度を下
げるのが一般的である。加熱ワイヤの抵抗の変化を測定
し、気体の流量と関係づける。更に進んだ方法は、一定
の、熱源から等距離に設置された二つの感温素子を使用
している。気体は装置を通過して上流のセンサの温度を
下げ、下流のセンサの温度を上げる。こうして温度差を
出力信号として記録する。

【０００４】熱線風速計の大きな欠点の一つは、流体の
流れに対する応答が非線形で且つ流体によって変わるこ
とである。従って、出力信号がそれ自体で役に立つのは
稀であり、典型的には他のデータによって増強しなけれ
ばならない。複数の気体を使用する用途では、気体の形
式の情報と異なる気体の各々に対応する校正曲線とが共
に流量の測定に必要である。校正曲線から流れを直線化
しまたは計算するのにコンピュータを使用することがで
きるが、気体の形式の情報は、そのようにするためには
最初にコンピュータに入れておかなければならない。こ
の方法によるデータ処理では最初に気体を同定し、時間
のかかるデータ入力段階を行わなければならない。

【０００５】装置を通過する流体の形式を自動的に同定
することができる流れ装置を設けることは、従って流体
の流れを測定するに際して非常に有利である。また一つ
の直線化した応答曲線から異なる流体の流量を測定する
ことができる装置を設けることも非常に有利である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体の正体を
確認する方法および装置、流体の流量を測定する方法お
よび装置、および流れ測定装置から供給される出力信号
を直線化する方法および装置を提供する。

【０００７】流体の正体を確認する方法は、加熱手段お
よび加熱手段に結合されてこれに入力電圧を供給するこ
とができる電圧源から成るコンジットを使用して好適に
行われる。好適な同定方法は、試験流体をコンジットを
通過させ、加熱手段を試験流体が入っているコンジット
の温度より高い温度に維持し、加熱手段を該温度に維持
するのに必要な入力電圧を発生し、処理手段に試験入力
電圧から成るデータセットを供給し、試験入力電圧を少
なくとも一つの基準入力電圧と比較して試験流体の正体
を確認することから構成される。

【０００８】流体の流量を測定する方法は、コンジット
、出力手段および電圧源から成る装置を使用して好適に
行われる。コンジットは望ましくは、第１のセンサ、第
１のセンサから第１の所定距離にある第２のセンサ、お
よび第１および第２の両センサから第２の所定距離にあ
る加熱手段から構成される。出力手段は好適に第１のセ
ンサおよび第２のセンサに結合され、それらの間の温度
差を表す出力信号を発生することができる。電圧源は好
適に加熱手段と結合され、これに入力電圧を供給するこ
とができる。

【０００９】流体の流量を測定する好適な方法は、流体
の正体を確認し、流体をコンジットを通過させ、加熱手
段をコンジットの温度より高い温度に維持し、出力信号
を発生し、処理手段に出力信号から成るデータセットを
供給することから構成される。この方法は更に、処理手
段を経由して、流れ関数をデータセットに加えることを
含んでいる。一好適実施例では、流れ関数は、　　　　
ｕ＝（ρＣｐＬ／ｋ）−１＊〔Ｌｏｇｅ（Ψ）−Ｌｏｇ
ｅ（Ψ−ΔＴ）〕に従ってデータセットに加えられる。 ただしｕは流量であり、ρは流体の密度であり、Ｃｐは
流体の熱容量であり、Ｌは第２の所定距離であり、ｋは
流体の熱伝導度であり、ψはコンジットの幾何学により
決まる常数であり、ΔＴは第１のセンサと第２のセンサ
との間の温度差である。

【００１０】出力信号を直線化する方法は、本発明の流
れ測定装置により好適に行われ、試験流体を複数の流量
でコンジットを通過させること、加熱手段をコンジット
の温度より高い温度に維持すること、複数の各流量で複
数の試験出力信号を発生すること、処理手段に複数の試
験出力信号から成るデータセットを供給すること、およ
び処理手段を経由して、直線化関数をデータセットに加
えることから構成される。好適には、直線化関数は、　
　　　ｆ＝＋βｔｅｓｔ＊〔Ｌｏｇｅ（αｔｅｓｔ）−
Ｌｏｇｅ（αｔｅｓｔ−Ｖｏ）〕に従ってデータセット
に加えられる。但しｆは直線化出力信号であり、αｔｅ
ｓｔおよびβｔｅｓｔはコンジットおよび試験流体によ
って決まる実験的に得られた常数であり、Ｖ０　は試験
出力信号である。

【００１１】

【実施例】本発明の方法および装置は、広く多様な流体
を同定し、流量を測定するのに使用することができる。 流体には気体類、液体類、超臨界液体類、塑性固体類、
多成分気体および液体、および流動することができる固
体と気体との混合物が含まれる。気体は本発明による好
ましい流体である。

【００１２】流体同定法は、コンジットから構成される
広範多様な装置で実施することができる。コンジットと
いう用語には管、パイプ、または他の、それを通過する
流体の流れを実質的に含み、これを導く能力を有する容
器を包含すると認められる。好適なコンジットは、少な
くとも最小限の熱伝導率を有する広範多様な材料から作
られる。本発明によるコンジットは、実質上コンジット
に入っている加熱手段を備えている。加熱手段は、当業
者に既知のどんなものでもよい。好適な加熱手段は、電
気的に抵抗性の材料から構成される。

【００１３】電圧源は加熱手段と好適に結合している。 当業者に既知の広範多様な電圧源のどれでも加熱手段を
所定温度に維持するために加熱手段に入力電圧を供給す
ることができる限り、本発明に利用するのに適している
。所定の温度は、コンジットの温度より高いことが望ま
しく、更に望ましくはコンジットの内壁の温度より高い
。好ましい電圧源は、可変電圧を加熱手段に供給して所
定温度を維持する。

【００１４】好適な流体同定装置は更に、電圧源と出力
手段との両者に結合された処理手段を備えている。本発
明の実施に伴う処理手段は、マイクロプロセッサ、マイ
クロコントローラ、コンデンサ、スイッチ、論理ゲート
、または他の同等な、指令をコンパイルし実行すること
ができる論理装置のような計算装置から構成されている
。処理手段は好適に、キーボードのようなデータ入力手
段およびビデオ表示装置またはプリンタのようなデータ
出力手段に結合されている。好適な処理手段は更に、磁
気ディスクまたはテープのような、データを格納する装
置を一つ以上備えている。処理手段はまた、原始コード
を適切なプログラム言語で発生する動作装置またはプロ
グラム環境を、このような原始コードを実行プログラム
に変換するコンパイラまたは他の手段と共に備えている
。

【００１５】一つの好適な流体同定装置を図１に示す。 この装置は、流体の流量を増減する計量手段（１２）を
備えた流体源（１０）を備えている。計量手段は、弁、
ノズル、および針のような、当業者に既知のどんなもの
でもよい。好適な流体源は、加圧気体から成る缶状小容
器である。流体源は、流体をコンジットに輸送する管系
、配管、または他のある適切な手段（１４）にコンジッ
ト（２０）と流通して設置されている。本発明による好
適なコンジットを図２および図３に示す。図３のコンジ
ットは、イリノイ州フリーポートのマイクロスイッチ社
から市販されている。流体同定に有用なコンジットは、
加熱手段（２４ａ，２４ｂ）を備えている。好適な流体
同定装置は更に、加熱手段、およびデータ出力手段（４
４）とデータ入力手段（４６）とに結合されている処理
手段（４０）に結合された電圧源（３２）を備えている
。

【００１６】上述のような装置で試験流体の正体を確認
する方法は、試験流体をコンジットを通過させることか
ら構成される。これはコンジットに接続された気体ボン
ベの弁を開くことにより一般的に行われる。次に、加熱
手段を試験流体の存在下でコンジットの温度より高い温
度に維持するために試験入力電圧を加熱手段に加える。

【００１７】次に試験入力電圧から成るデータセットを
処理手段に供給する。望ましくは、処理手段は、少なく
とも一つの基準入力電圧を備えている。基準入力電圧は
、加熱手段を流速０の基準流体の存在下でコンジットの
温度より高い温度に維持するのに必要な入力電圧である
。基準入力電圧は、基準流体をコンジットを通過させ、
基準流体の通路を終端し、基準入力電圧を加熱手段に加
え、基準入力電圧を記録することにより好適にコンパイ
ルされる。

【００１８】次に試験入力電圧を処理手段を介して少な
くとも一つの基準入力電圧と比較して試験流体の正体を
確定する。流体の存在下で加熱手段の温度を維持するに
必要な入力電圧は、流体の独特な特性であると信ぜられ
ている。従って、処理手段に供給される基準入力電圧が
水素、窒素、および酸素ガスに対応し、試験入力電圧が
水素ガスに対する基準入力電圧と同一であるときは、基
準流体は水素ガスから成ると合理的に結論することがで
きる。

【００１９】しかし、流体に対する入力電圧はある程度
流体の流量によって変わる。従って、未知気体はその流
量が既知であるかまたは少なくとも近似されている場合
には一層大きな確度で同定することができる。異なる出
力信号の種々の既知気体のリストを処理手段に格納する
ことができる。既知気体に対する入力電圧および流量を
リストと比較して未知気体の正体を確定することができ
る。

【００２０】本発明は、流体の流量を測定する方法をも
提供する。この方法は広範多様な装置で実用することが
できる。望ましくは、装置は流体を同定する手段を備え
ている。好適な流れ測定装置は更にコンジットおよび計
量手段を備えていて流体を一定の速さでコンジットを通
過させる。コンジットは、第１のセンサと、第１のセン
サから第１の所定距離にある第２のセンサとを備えてい
る。センサは、当業者に既知の温度センサのいずれかか
ら選択するのが望ましい。好適な温度センサは、温度依
存性の抵抗器、ダイオード、またはトランジスタである
。コンジットは更に、第１および第２の両センサから第
２の所定距離に設置された加熱手段を備えている。

【００２１】流れ測定装置は更に、第１および第２のセ
ンサと結合して第１のセンサと第２のセンサとの間の温
度差を表す出力信号を発生することができる出力手段を
備えている。流れ測定装置は好ましくは更に、加熱手段
に結合されてこれに入力電圧を供給する電圧源を備えて
いることが望ましい。

【００２２】好適な流れ測定装置を図４に示す。この装
置は、流体の流量を増減する計量手段（１２）を有する
流体源（１０）を備えている。好ましい流体源は、加圧
気体が入っている缶状小容器である。流体源は、流体を
コンジットに輸送する管系、配管、またはある適切な手
段（１４）によりコンジット（２０）に流通するように
結合されている。 流体決定に好適なコンジットを図２および図３に示して
あるが、これは加熱手段（２４ａまたは２４ｂ）、第１
のセンサ（２６ａまたは２６ｂ）、および第２のセンサ
（２８ａおよび２８ｂ）から構成されている。

【００２３】流れ測定装置は更に、第１のセンサおよび
第２のセンサに結合された出力手段（３４）を備えてい
る。 好適な出力手段を図５に示すが、これでは第１のセンサ
（２６ｂ）　および第２のセンサ（２８ｂ）　が抵抗器
素子と共にホィートストーンブリッジ構成に配列されて
差動増幅器（３５）を経由して出力信号（Ｖ０）を発生
する。好適な出力手段は更に、信号加算手段（３６）お
よびオフセット電圧発生手段（３７）を備えている。第
１のセンサおよび第２のセンサは、二つの定電流源に交
互に結合することができて温度の変化による抵抗の変化
により出力信号が変化し、出力手段が電圧出力を増幅す
るようになっている。

【００２４】図４に示す流れ測定装置は更に、加熱手段
におよび処理手段（４０）に結合された電圧源（３２）
を備えている。処理手段はデータ出力手段（４４）およ
びデータ入力手段（４６）に好適に結合されている。

【００２５】前述の装置で流体の流量を測定する好適な
方法は、流体の正体を確認することを含んでいる。流体
の正体は、本発明の方法によりまたは幾つかの代わりの
手段により確認することができる。好適な流れ測定方法
は更に、試験流体を一定流量でコンジットを通過させ、
加熱手段を試験流体の存在下でコンジットの温度より高
い温度に維持し、第１のセンサと第２のセンサとの間の
温度差を表す出力信号を発生することを含んでいる。次
に出力信号から成るデータセットを処理手段に供給し、
流れ関数を処理手段を介してデータセットに適用して流
量を計算する。所定の流量を維持することにより流体の
流れを制御したい場合には、計算した（実際の）流量を
所定の流量と比較する。流量の計算値が所定の流量より
大きければ、流量を、例えばタンクの弁を段階的に閉め
ることによって小さくする。流量の計算値が所定の流量
より小さければ、タンクの弁を段階的に開くことにより
、流量を増やす。

【００２６】多数の流れ関数を、本発明に利用可能であ
り、図２に示すようなコンジットを分析することにより
得られる。当業者は、図２に示すようなコンジットに対
する気体の流れのエネルギ方程式の簡略形を

【００２７
】

【数１】

【００２８】と表すことができることを認めるであろう
。ここで、ρ、ｋ、Ｃｐ　およびｕは、気体の、密度、
熱伝導度、熱容量、およびｘ方向の流れの速度である。 粘度、圧力変動、およびｘおよびｙ方向の流速を無視で
きれば、式（１）を並べ替えることにより

【００２９】

【数２】

【００３０】が得られる。恒等式Ｔ（ｘ，ｙ）＝Ｇ（ｘ
）　Ｆ（ｙ）を式（２）に代入すると式（３）および式
（４）が得られる。

【００３１】

【数３】

【００３２】方程式（３）の解は固有関数の和により与
えられる。

【００３３】

【数４】

【００３４】ここで、λｎ　は２（ｎ＋１）π／４Ｈで
与えられる固有値であり、ＡｎおよびＢｎは境界条件で
決まる係数である。方程式（４）はλｎに関して解くこ
とができる。方式式（４）の各λｎに対する特性根は　
　ｍ１，２　＝（ρＣｐｕ／２ｋ）±〔（ρＣｐｕ／２
ｋ）２＋λｎ２〕０．５　　　　（６）である。従って
、Ｇ（ｘ）　は式（７）　に従って展開することができ
る。

【００３５】 　　Ｇ（ｘ）＝ＣｎＥＸＰ−｛（ρＣｐｕ／２ｋ）＋〔
（ρＣｐｕ／２ｋ）２＋λｎ２〕０．５｝ｘ　　　　＋
ＤｎＥＸＰ−｛（ρＣｐｕ／２ｋ）＋〔（ρＣｐｕ／２
ｋ）２＋λｎ２〕０．５｝ｘ　　　（７）ｘ＞０に対し
て、第２の指数関数は無限大になる傾向にあり、受け入
れられない。すなわち、Ｄｎ＝０。同様に、ｘ＜０の場
合の解に対してＣｎ＝０。従って、方程式（８）及び（
９）が得られる。

【００３６】 　　Ｇ（ｘ＞０）＝ＣｎＥＸＰ 　　　　　　　　　　−｛（ρＣｐｕ／２ｋ）＋〔（ρ
Ｃｐｕ／２ｋ）２＋λｎ２〕０．５　｝ｘ　　（８）　
　　Ｇ（ｘ＜０）＝ＤｎＥＸＰ 　　　　　　　　　　−｛（ρＣｐｕ／２ｋ）−〔（ρ
Ｃｐｕ／２ｋ）２＋λｎ２〕０．５｝ｘ　　（９）　　
　この二つの方程式はｘ＝０のとき等しい。従って、Ｃ
ｎ＝Ｄｎ・Ｆ（ｙ）とＧ（ｘ）とを組み合わせ、且つｘ
＝Ｌおよびｘ＝−Ｌのときの温度差を取れば、方程式（
１０）を得る。

【００３７】

【数５】

【００３８】このようにして、加熱手段から等距離にあ
る２点間の温度差が流れの速度ｕと熱拡散度との関数に
なる。λｎ《ρＣｐｕ／２ｋを仮定すれば方程式（１１
）に更に簡単にすることができる。

【００３９】 　　ΔＴ＝Ψ（１−ＥＸＰ〔−ρＣｐｕＬ／ｋ〕）　　
　　　　　　　　　　　　　（１１）ただし

【００４０】

【数６】

【００４１】温度として表される項Ψは、使用するコン
ジットの幾何学的形状寸法およびその中のセンサおよび
加熱手段の位置によって決まる。当業者はΨの計算が極
めて正確であり得ることを認めるであろう。Ψに対する
実験的代入値は、例えば、既知の気体を複数の既知の流
量でコンジットを通過させることにより一層容易に求め
ることができる。次にセンサ間の温度差（ΔＴ）を各流
量に対して求め、適切な回路により出力信号（Ｖ０）に
変換する。次に出力信号を既知流量と比較する。典型的
には、出力信号は、その対応する既知の流量とは同じ電
圧量Ｇｓ　だけ異なる。Ψと同様、Ｇｓはコンジットに
より変わる。従って、ＧｓおよびΨは、一定の用途では
、本発明による流れ関数を適用する際に、ΔＴおよびＶ
０の場合のように互いに変換することができる。

【００４２】方程式（１１）は、流れ速度を第１のセン
サと第２のセンサとの間の温度差の関数として得るのに
方程式（１３）に示すように反転することができる。

【００４３】 　　ｕ＝（ρＣｐＬ／ｋ）−１＊〔Ｌｏｇｅ（Ψ）−Ｌ
ｏｇｅ（Ψ−ΔＴ）〕　　　（１３）ｕが体積流れまた
は質量流れに比例すると仮定することにより、流量と検
知素子間の温度差との関係が得られる。従って、体積流
れまたは質量流れは第１のセンサと第２のセンサとの間
の温度差を測定することにより求めることができる。

【００４４】本発明について今度はその以下の例を参照
することにより更に説明することにする。これは限定し
ようとするつもりはない。

【００４５】〔実施例１〕図４、図３および図５に示す
ものと同様の装置を設置した。但しカリフォルニア州カ
ーメル・バリー所在ののシエラ・インストルメント社（
Ｓｉｅｒｒａ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｃｏ．）製の８
２１型「Ｔｏｐ＝Ｔｒａｋ（登録商標）」流れモニタを
気体用容器（１０）とコンジット（２０）との間に設置
して流体の流量を正確に測定した。 第１のセンサ（２６ｂ）および第２のセンサ（２８ｂ）
は、温度依存抵抗器である。処理手段（４０）は、ヒュ
ーレット・パッカード社製の「Ｖｅｃｔｒａ（登録商標
）」コンピュータである。

【００４６】缶状小容器に入っている、空気、水素ガス
、およびヘリウムガスを個々にコンジットを通過させた
。缶状小容器の弁（１２）を調節することにより種々の
体積流量を与えた。これら流量を流れモニタで測定し、
記録した。加熱手段をコンジットの温度より　１６０℃
上に維持するのに十分な入力電圧を供給した。これら基
準入力電圧を、種々の流量に対応する出力信号と共に記
録した。

【００４７】図６は、信号出力レベルを変えるとき必要
な入力電圧を示す。わかるとおり、入力電圧は、ガスの
形式の強い関数であり、ガスの流量によっては僅かに変
わるだけである。

【００４８】図７は、出力信号対体積流量の関係を示す
。データの同じ組み合わせを体積流量を基準流体、この
場合には空気、と方程式（１４）に従って比較すること
により正規化して図８に示した。ここで気体の性質はす
べて２０℃で取ってある。どんな気体をも基準流体とし
て選定することができる。同様に、どんな流体も試験流
体が液体の場合基準流体として使用することができる。

【００４９】

【数７】

【００５０】図８の応答曲線間の僅かな食い違いは、正
規化流量に、水素、ヘリウム、二酸化炭素、およびアル
ゴンに対して０．８から１．１までの範囲にあることが
わかっている実験的に決まる係数を掛けることにより除
去することができる。

【００５１】実験的データも、処理手段を経由して、　
　　　ｆ＝β＊〔Ｌｏｇｅ（α）−Ｌｏｇｅ（α−｛Ｖ
０−Ｖｏｆｆｓｅｔ｝）〕　　（１５）の形の方程式に
合わせた。ここでｆは体積流量であり、αおよびβは実
験曲線に合う最小二乗平均誤差で決まる常数であり、Ｖ
ｏは出力信号であり、Ｖｏｆｆｓｅｔはゼロ流量での出
力信号であって現在の例では　１．０ボルトである。当
業者は、αは気体の性質とコンジットの幾何学的形状寸
法に関係しているがβは気体の性質とコンジットの断面
積に関係していることを認めるであろう。当業者は、最
小二乗平均誤差を気体に対する応答曲線のようなデータ
に合わせるのに数字プログラムが市販されていることも
認めるであろう。好適なプログラムは、イリノイ州シャ
ンペン所在のウルフラン・リサーチ社（Ｗｏｌｆｒａｎ
　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｃ．）から出されている「Ｍ
ａｔｈｅｍａｔｉｃａ（登録商標）」である。

【００５２】図９には、種々の気体についてｆを既知の
体積流量に対して非線形的にプロットしてある。従って
、方程式（１５）を適用することにより試験気体に対す
る出力信号を線形化する方法が得られる。各気体に対す
るαおよびβの値が図９のグラフの凡例に示してある。 実験的に得られたものおよびコンパイルされたもののよ
うなこのような値は本発明による基準常数の一例を示す
ことが認められよう。基準入力電圧および基準出力信号
は、同様に基準常数である。

【００５３】〔実施例２〕未知の試験気体を、一体の、
やはり未知の流量で、図４に示す装置を通過させた。試
験気体を５００ｓｃｃｍの流量で装置を通過させたい。 加熱手段を周囲大気より１５０℃高くに維持するのに必
要な入力電力を６．３ボルトと記録する。出力信号をも
記録する。

【００５４】入力電圧および出力信号をデータセットと
して処理手段に供給する。入力電圧を例１で発生した基
準入力電圧と比較して試験気体の正体をヘリウムである
と判定する。

【００５５】次に流れ関数を処理手段を介して　　　　
ｆ＝βｔｅｓｔ＊〔Ｌｏｇｅ（Ｇｓ）−Ｌｏｇｅ（Ｇｓ
−Ｖｏ）〕　　　　　　（１６）に従ってデータセット
に適用する。ここでｆは一定流量であり、βｔｅｓｔは
ヘリウムに対して例１で決定された常数であり、Ｇｓは
コンジットにより変わる実験的に得られる定電圧であり
、Ｖｏは出力信号である。

【００５６】流れ関数をｆ、流量、について解き、４０
０ｓｃｃｍであることが判明する。この値は５００ｓｃ
ｃｍより低いから、一定流量を大きくする。流量を再計
算し、流量計算値が５００ｓｃｃｍに等しくなるまで一
定流量を調節する。

【００５７】〔実施例３〕図２の手順を繰り返す。ただ
し処理手段は、電圧Ｇｓを供給する手段（９２）、信号
加算手段（９３または９４）、対数関数を加える手段（
９５または９６）、およびβｔｅｓｔの利得を有する増
幅手段（９７）を備えている、図１０に示すような回路
である。

【００５８】〔実施例４〕未知の試験気体を一定の、や
はり未知の、流量で図４に示す装置を通過させる。試験
気体を５００ｓｃｃｍの流量で装置を通過させたい。

【００５９】短時間の後、流体の通過を停止する。加熱
手段を周囲温度より１６０℃上に維持するのに必要な入
力電圧を６．３ボルトと記録する。出力信号を１．０ボ
ルトと記録する。こうして流体の通過を再開する。

【００６０】入力電圧および出力信号をデータセットと
して処理手段に供給する。入力電圧を例１で発生した基
準入力電圧と比較し、試験気体の正体をヘリウムである
と判定する。

【００６１】次に流れ関数を処理手段を介して　　ｆ＝
βｔｅｓｔ＊〔Ｌｏｇｅ（Ｇｓ）−Ｌｏｇｅ（Ｇｓ｛Ｖ
Ｏ−Ｖｏｆｆｓｅｔ｝）〕　　（１７）に従ってデータ
セットに適用する。ただしｆは一定流量であり、βｔｅ
ｓｔはヘリウムに対して例１で求めた常数であり、Ｇｓ
　はコンジットによって決まる実験的に得られる常数で
あり、ＶＯ　は出力信号であり、Ｖｏｆｆｓｅｔはゼロ
流量での出力信号であって現在の場合１．０ボルトであ
る。

【００６２】流れ関数をｆ、流量、について解き、４０
０ｓｃｃｍであることを見出す。この値は５００ｓｃｃ
ｍより低いから、一定流量を大きくする。流量を再計算
し、流量の計算値が５００ｓｃｃｍに等しくなるまで一
定流量を調節する。

【００６３】〔実施例５〕未知の試験気体を一定の、や
はり未知の、流量で図４に示す装置を通過させる。試験
気体を５００ｓｃｃｍの流量で装置を通過させたい。

【００６４】加熱手段を周囲温度より１６０℃高い温度
に維持するのに必要な入力電圧を６．６ボルトと記録す
る。 入力電圧および出力信号をデータセットとして処理手段
に供給する。

【００６５】入力電圧を例１で発生した基準入力信号と
比較する。試験気体の正体は、その基準入力電圧がヘリ
ウムに対する基準入力電圧（６．３ボルト）と水素に対
する基準入力電圧（６．９ボルト）との間にあるので、
このような比較では決定的に求めることはできない。そ
れ故、出力信号が　０．２ボルトのときの試験気体の入
力電圧を出力信号が　０．２ボルトのときのヘリウムお
よび水素に対する入力電圧と比較し、試験気体をヘリウ
ムであると同定する。試験気体と比較する基準流体とし
て空気を選択する。

【００６６】次に流れ関数を処理手段を介して　　ｆ＝
βｔｅｓｔ｛〔（ρＣｐ／ｋ）ｒｅｆ〕／〔（ρＣｐ／
ｋ）ｔｅｓｔ〕｝＊　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　〔Ｌｏｇｅ（Ｇｓ）　−Ｌｏｇｅ（Ｇｓ−
Ｖｏ）〕　　　　（１８）に従ってデータセットに適用
する。ここでｆは一定流量であり、βｔｅｓｔはヘリウ
ムに対して例１で決まった常数であり、（ρＣｐ／ｋ）
ｒｅｆは空気に関係しており、（ρＣｐ／ｋ）ｔｅｓｔ
は試験気体に関係しており、ρは気体の密度であり、Ｃ
Ｐは気体の熱容量であり、ｋは気体の熱伝導度であり、
Ｇｓはコンジットによって決まる実験的に得られた一定
電圧であり、ＶＯは出力信号である。

【００６７】流れ関数をｆ、流量について解き、４００
ｓｃｃｍであることが判明する。この値は５００ｓｃｃ
ｍより低いので、一定流量を大きくする。流量を再計算
し、流量の計算値が５００ｓｃｃｍに等しくなるまで一
定流量を調節する。

【００６８】〔実施例６〕例５の手順を繰り返す。ただ
し流れ関数は処理手段を介して 　　ｆ＝＋βｔｅｓｔ＊｛〔（ρＣｐ／ｋ）ｒｅｆ〕／
〔（ρＣｐ／ｋ）ｔｅｓｔ〕｝×　　　　　　　　　　
　　〔Ｌｏｇｅ（αｔｅｓｔＧｓ）−Ｌｏｇｅ（αｔｅ
ｓｔＧｓ−Ｖｏ）〕　　　　（１９）に従ってデータセ
ットに適用する。ここでｆは一定流量であり、αｔｅｓ
ｔおよびβｔｅｓｔはヘリウムに対して例１で求められ
た常数でり、（ρＣｐ／ｋ）ｒｅｆは空気に関係してお
り、（ρＣｐ／ｋ）ｔｅｓｔは試験気体に関係しており
、ρは気体の密度であり、Ｃｐは気体の熱容量であり、
ｋは気体の熱伝導度であり、Ｇｓはコンジットによって
変わる実験的に得られた一定電圧であり、Ｖｏは出力信
号である。

【００６９】当業者は、本発明の好適実施例に対して多
数の変更および修正を行うことができることおよびこの
ような変更および修正は本発明の精神から逸脱すること
なく行うことができることを認めるであろう。それ故、
「特許請求の範囲」にこのような同等の変型案をすべて
本発明の真の精神および範囲に入るものとして包含させ
るつもりである。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、装置を通
過する流体の形式を自動的に同定することが可能な方法
及び装置が提供される。さらに、本発明によれば、一つ
の直線化した応答曲線から異なる流体の流量を測定する
ことが可能な方法及び装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく流体同定システムである。

【図２】正面部分を取り去った場合の本発明に基づくコ
ンジットの斜視図である。

【図３】本発明に基づくコンジットの断面図である。

【図４】本発明に基づく流量決定システムを示している
。

【図５】本発明に基づく流量決定システムに用いられる
回路図である。

【図６】３種類の気体に関する入出力信号の関係を示す
グラフである。

【図７】３種類の気体に関する体積流量と出力信号の関
係を示すグラフである。

【図８】３種類の気体に関する正規化体積流量と出力信
号の関係を示すグラフである。

【図９】３種類の気体に関する流量と出力信号から計算
された流量との関係を示すグラフである。

【図１０】本発明に基づく処理手段である。

【符号の説明】

１０　　流体源 １２　　計量手段 １４　　管路 ２０　　コンジット ３２　　電圧源 ４０　　処理手段 ４４　　データ出力手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱手段からなるコンジットと；前記加熱
   手段に接続されて、前記加熱手段に入力電圧を印加する
   ことが可能な電圧源と；から成る　　システム内の試験
   流体を同定するための方法であって：前記試験流体を前
   記コンジット内を流通させるステップと；前記試験流体
   が存在するコンジットの温度よりも高い温度に前記加熱
   手段を保持するステップと；前記温度に前記加熱手段を
   保持するために必要な試験入力電圧を発生するステップ
   と；前記試験入力電圧を含むデータセットを処理手段に
   供給するステップと；前記試験入力電圧を前記処理手段
   により少なくとも１つの基準入力電圧と比較して試験流
   体を同定するステップと；から成ることを特徴とする方
   法。