JPH0933555A

JPH0933555A - 流体計測方法および流体計測装置

Info

Publication number: JPH0933555A
Application number: JP7189091A
Authority: JP
Inventors: Akira Kobayashi; 彬小林; Shoji Jounten; 昭司上運天
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、流体におけるトレーサの分布の
状態を正確に検出することができないという問題点を解
消するためになされたものであり、流れている流体にお
ける状態変化部分（トレーサ）の位置を正確に検出でき
るようにすることを目的とする。【解決手段】この発明では、流体の流れにのって移動
してくるトレーサ４を、状態検出手段１ａ，１ｂ，１ｃ
で検出し、それぞれの出力を差動増幅器３ａ，３ｂで差
動増幅し、この結果得られた２つの信号を差動増幅器３
ｃで差動増幅することで、３つの位置で検出した状態の
２次差分を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体の状態変化
を検出することで、その流体の流速あるいは流量を求め
る流体計測方法および流体計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体の流量を測定する方法として、サー
マルトレーサ法がある。これは、流れている流体に熱パ
ルスを与え、流れにのって移動してきた熱分布の最大温
度を所定の位置で検出する。そして、その熱パルスを与
えた時点から、最大温度を検出した時点までの時間を用
いて、流体の流量を求めるようにしたものである。例え
ば、特開昭６０−１８６７１４号公報に記載されている
ように、流体を通流する配管の内部に、所定の熱パルス
を発生して流体に与えるヒータを設け、そのヒータより
所定距離離れた下流位置に温度検出部を設けた流量測定
装置がある。

【０００３】図１２は、この流量測定の概略的な構成を
示す断面図である。同図において、１２１は配管、１２
２はヒータ、１２３は温度検出部である。この流量測定
では、配管１２１内を流れている流体は、ヒータ１２２
により熱パルス（サーマルトレーサ）を与えられ、その
温度変化が流れにより移動していき、下流の温度検出部
１２３で検出される。ヒータ１２２と温度検出部１２２
との距離Ｌは既知であり、ヒータ１２２が熱パルスを出
力した時点から温度検出部１２３が温度変化のピークを
検出した時点までの時間が求められれば、配管１２１内
を流れている流体の流速がわかり、この流速により流量
を求めることができる。

【０００４】以上示したように、サーマルトレーサ法で
は、流体にその流れの状態を捉えるためのある変化を与
え、この変化を与えた時点より、所定の距離離れた位置
でその変化を検出した時点までの時間により、流体の流
量を求めるようにしたものである。流体に与える変化と
しては、上述した熱パルスのほかに、流体が水などの場
合、食塩を添加したり、また、加熱あるいは冷却した同
一の流体を加えたりするものもある。また、放射性同位
元素，二酸化炭素，酸化窒素，染料などを与える変化
（トレーサ）として用いるようにしても良い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した流量
測定では、検出したトレーサの変化の状態が、正確に流
体の流れている状態を示していないという問題があっ
た。上述したように、例えばヒータにより熱パルスを流
体に与える場合、そのヒータの位置を通過する全ての流
体に熱パルスを与えることはできない。ヒータは、その
位置を通過する流体の中で、ヒータに接している近傍の
流体に熱パルスを与えていることになる。そして、ヒー
タにパルス電圧などを印加することにより流体に与えら
れる熱の分布は、流れの進行方向より急峻に立ち上がっ
てピークとなり、電圧が途絶えた後はピークの位置より
途中までは急峻に下降していく。

【０００６】しかし、あるところより緩い傾斜の分布と
なっていく。すなわち、この熱の分布は、ピーク位置よ
り流れの進行方向側の分布状態と、流れの進行方向と逆
側の分布状態が異なっている。そして、より急峻な分布
変化の部分が、より早く熱拡散していくため、この熱分
布の中におけるピークの位置は、流体が流れていくとと
もに変化してしまう。流速は、流体に与えられた熱分布
の移動速度に等しいので、流れによって移動していく中
で分布の中におけるピークの位置が変動してる状態で
は、ピーク検出による流速測定が正確に行えない。

【０００７】図１３（ａ）〜１３（ｄ）に示すように、
ヒータ１３１により熱パルスが与えれた流体の基準点Ａ
は、流体が流れていくとともに移動していき、検出部１
３２の位置を通過していく。なお、ここでの点Ａはヒー
タ電圧をオフした地点である。ここで、熱パルスが与え
られたことによる熱の分布（点線で示す）は、図１３
（ａ）に示すように、十字で示すピーク位置より流体の
流れの進行方向側が急峻な変化の状態となっている。そ
して、この熱分布は流体が流れていく中で拡散していく
が、変化の急峻な部分ほど早く熱拡散していく。また、
ピーク高さも低くなっていく。このため、図１３（ｂ）
〜１３（ｄ）に示すように、この分布はピークを中心に
だんだんと均等なものとなっていく。

【０００８】一方、分布全体は、流体の流れのとおりに
移動していく。言い換えると、分布の中心と点Ａとの位
置関係は変化しない。したがって、ピーク位置は、分布
（トレーサ）の移動状態を正確に反映していない。検出
部ではこのピーク位置を検出するので、ピークを単純に
検出するのでは、正確な流速を求めることができない。

【０００９】また、上述したように、時間とともに温度
分布が拡散するに従って、そのピークは低下していく。
このため、ピークを中心に対称な温度分布の熱トレーサ
を流体に与えることができたとしても、ピークより手前
で検出部が検出した温度より、検出部にピークが到達し
た時点で検出される温度の方が低くなっている。この結
果、検出部が検出する最大値は、トレーサのピークから
ずれてしまう。つまり、検出部が検出する最大値は、ピ
ーク位置より早い段階となる。

【００１０】また、温度分布（トレーサ）のピークより
進行方向側では、熱拡散の方向と進行方向が同一方向で
あるため、検出部を通過する時間は短くなる。これに対
してピークより進行方向の逆側では、検出器を通過する
時間は長くなる。このため、検出部が検出して出力する
その波形は、最大値を中心に非対称なものとなる。

【００１１】そして、サーマルトレーサ法による超小型
の流量測定装置を用いる場合、ヒータと検出部の間の距
離が非常に短いため、これが上述したずれと同レベルと
なり計測にならない。ここで、このずれ分を補正すれ
ば、流体の正確な流量を測定することができる。しか
し、流体に与えるトレーサの拡散状態は、流体の種類，
トレーサの種類および流体の流れている環境によりまち
まちである。このため、その補正は、測定対象および環
境それぞれに対応してその都度設定しなくてはならな
い。

【００１２】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、流れている流体における
状態変化部分（トレーサ）の位置を正確に検出できるよ
うにすることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明では、流体の流
れの方向に沿った第１の位置における第１の状態検出手
段によって検出された流体の状態と、第２の位置におけ
る第２の状態検出手段によって検出された流体の状態と
の差をとることで第１の値を求める。同様に、流体の流
れの方向に沿った少なくとも第１および第２の位置とは
異なる第３の位置における流体の状態変化と、第４の位
置における流体の状態変化との差をとることで第２の値
を求める。そして、第１の値と第２の値との差をとるこ
とで第３の値を求め、第３の値により流体の状態変化を
計測するようにした。このことにより、状態変化部分
（トレーサ）の検出における誤差が解消された状態とす
ることができる。また、この発明では、上述のことに加
え、第１の位置における流体の状態変化に所望とする第
１の重み付けをし、第３の位置における流体の状態変化
に所望とする第２の重み付けを行い、これらを用いるよ
うにした。このことにより、流体の流速が変化しても、
検出の誤差が変化しない状態とすることができる。そし
て、第１〜第３の位置より前記流体の流れの上流の所定
距離離れた位置で、変化供与手段による状態変化を流体
に与え、この状態変化を与えた時点より、第３の値の最
大値が得られる時点までの時間とその距離とから、流体
の流速あるいは流量を計測するようにした。このことに
より、流体の流速の変化によらず、得られる結果の誤差
が少なくその変化のない状態とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下この発明の１実施形態を図を
参照して説明する。実施形態１．図１は、この発明の実施形態１におけ流体
計測装置の構成を示す構成図である。同図において、１
ａ，１ｂ，１ｃは流体の流れの中（第１の位置、第２，
４の位置、第３の位置）に配置された状態検出手段、２
ａおよび２ｂはそれぞれ状態検出手段１ａ，１ｃの出力
に重み付けをするための重み付け手段、３ａ，３ｂ，３
ｃは差動増幅器、４は流れている流体に与えられたトレ
ーサ（状態変化）である。

【００１５】以下、図１に示した、流体計測装置でトレ
ーサ４を検出するときの動作について説明する。まず、
重み付け手段２ａ，２ｂどちらにも１が設定されている
場合について説明する。流体の流れにのってトレーサ４
が状態検出手段１ａ，１ｂ，１ｃを通過するとき、例え
ば、状態検出手段１ａでは、図２（ａ）に示すように、
トレーサ４（図１）が検出される。同様に、状態検出手
段１ｂ，１ｃにおいてもトレーサ４が検出され、それぞ
れの出力が差動増幅器３ａ，３ｂで差動増幅され、図２
（ｂ）に示す信号（１次差分）として得られる。そし
て、これら差動増幅された２つの信号が、差動増幅器３
ｃにより差動増幅され、図２（ｃ）に示すような信号
（２次差分）が得られる。

【００１６】ここで、差動増幅器３ｃの出力として得ら
れた結果、言い換えると、３つの状態検出手段より得ら
れた状態の２次差分をとることでは、得られたピークの
位置が、流体の正確な流れの状態を反映しているもので
はない。ここで、この実施形態１では、重み付け手段２
ａ，２ｂの重み付けの状態を変えることで、得られるピ
ークの位置より流体の正確な流れの状態を計測できるよ
うになる。図３は、重み付け手段２ａ，２ｂ（図１）の
重み付けの状態を変えることで得られた、トレーサ４の
検出状態を示す分布図である。図３（ｂ）に示すよう
に、重み付けをすることで、検出されたピークの位置を
トレーサ４の分布の中心などの代表位置と一致させるこ
とができる。

【００１７】なお、上述では、差動増幅器を用いるよう
にしたが、これに限るものではなく、状態検出手段より
得られる信号を、コンピュータなどを用いてソフト的に
処理することで、２次差分を求めるようにしても良いこ
とはいうまでもない。また、トレーサが熱の場合は、状
態検出手段として、測温抵抗体，サーミスタ，熱伝対な
どの温度センサを用いれば良い。また、トレーサとして
は、食塩，放射性同位元素，二酸化炭素あるいは酸化窒
素，染料（蛍光）などを用いることができるが、この場
合の状態検出手段としては、電気伝導度測定器，ガイガ
ーカウンタ，赤外センスペクトロメータ，蛍光検出器な
どを用いれば良い。また、重み付けの方法としては、差
分をとる前の信号に重み付けをするようにしたが、これ
に限るものではなく、１次差分の信号に重み付けをする
ようにしても良い。

【００１８】実施形態２．ところで、上記実施形態で
は、状態検出手段を３つ用いるようにしたが、これに限
るものではない。図４は、この発明の第２の実施形態に
おける流体計測装置の構成を示す構成図である。同図に
おいて、４１ａ〜４１ｅは流体の流れに沿って並べて配
置した状態検出手段、４２ａ〜４２ｃは状態検出手段４
１ａ〜４１ｅと差動増幅器３ａ，３ｂとの接続を切り替
えるスイッチであり、他は図１と同様である。図４に示
すように、状態検出手段を３つ以上配置し、これらの中
で３つの状態検出手段からの信号を用いて測定を行うよ
うにすれば、流体の流速やトレーサの拡散率などの状況
に合わせて、最適な状態検出手段の組み合わせを選択で
きる。

【００１９】実施形態３．また、上記実施形態１，２で
は、３つの状態検出手段からの検出結果を用いるように
したが、これに限るものではない。図５は、この発明の
第３の実施形態における流体計測装置の構成を示す構成
図である。同図において、５１ａ〜５１ｄは流体の流れ
に沿って並べて、第１の位置，第２の位置，第３の位
置，第４の位置にそれぞれ配置した状態検出手段であ
り、状態検出手段５１ａ，５１ｂが差動増幅器３ａに接
続し、状態検出手段５１ｃ，５１ｄが差動増幅器３ｂに
接続している。なお、他は図１と同様である。図５に示
すように、差動増幅器３ａ，３ｂに接続する状態検出手
段を、それぞれ異なるようにしても良く、上記実施形態
と同様の効果を奏するものである。

【００２０】実施形態４．また、図６に示すように、図
１に示した流体計測装置を流体の流れの中に２つ配置す
るようにしてもよい。この場合、上流側の流体計測装置
がトレーサのピークを検出した時点と、下流側の流体計
測装置がトレーサのピークを検出した時点までの時間
と、上流側と下流側の流体計測装置間の距離とにより流
速あるいは流量が求められる。同様に、３つ以上の流体
計測装置を用い、それぞれの間隔を変えて配置し、流速
や流体の種類に応じて使い分けるようにしても良い。ま
た、ランダムに発生しているトレーサを２つの流体計測
装置で検出して、それらの相関をとったり、位相差（時
間差）をとることで、流体の流速あるいは流量を検出す
るようにしても良い。

【００２１】実施形態５．図７は、この発明の第５の実
施形態における流体計測装置の構成を示す構成図であ
る。同図において、７１は熱パルスを与える、例えば、
電熱線，測温抵抗体，サーミスタなどのヒータ、７２ａ
〜７２ｃは温度検出部（状態検出手段）、７３ａ，７３
ｂはそれぞれ温度検出部７２ａ，７２ｃの出力に重み付
けをするための重み付け手段、７４ａ〜７４ｃは差動増
幅器、７５はヒータ７１の動作を制御するヒータ駆動
部、７６は差動増幅器７４ｃから得られた信号よりピー
クを検出するピーク検出部、７７はピーク検出部７６が
ピークを検出したときヒータ駆動手段７５を動作させる
制御部である。

【００２２】ここで、この実施形態５の流体計測装置に
おいては、ピーク検出部７６がピークを検出したらヒー
タ７１を駆動させてサーマルトレーサを発生させるとい
う一連の繰り返しの周期で検出することで、連続的な出
力値を得るようにしたものである。すなわち、シングア
ラウンド方式による連続的な周波数出力である。このよ
うにすることで、連続的なデジタル出力が得られるとと
もに、不規則なノイズに対して、信号の分離が容易にで
きるという利点がある。

【００２３】なお、熱パルスは、ヒータに電圧パルスを
印加して発生させる方法が一般に用いられている。この
方法は、流速や流体の種類によって、発生する熱パルス
のピークの高さが変化してしまうものである。ここで、
温度検出機能も備えた測温抵抗体やサーミスタなどを用
い、熱パルスを与えるときのヒータの温度が所定の温度
となるように制御するようにすれば、流速や流体の種類
が変化しても発生する熱パルスのピークの高さを一定に
保つことができる。なお、熱パルスを与える方法として
加熱するようにしているが、ペルチェクーラなどを用い
て冷却することにより熱パルスを与えるようにしても良
いことはいうまでもない。

【００２４】実施形態６．ところで、上記実施形態１〜
５においては、流体の流速（流量）を測定するようにし
ているが、これに限るものではない。例えば、ガスクロ
マトグラフの検出部に、この発明の流体計測装置を用い
るようにしても良い。ガスクロマトグラフの検出部とし
ては、電流の印加によって発熱し温度検出機能も兼ね備
えた測温抵抗体や、サーミスタや、熱伝対などからなる
発熱体（ヒータ）などが用いられる。例えば、定電流を
印加した発熱体では、熱放散の割合がそれぞれのガスの
熱伝導率に比例しているため、通過するガスの種類によ
り発熱体の温度が変化し、それに応じた出力を得られる
ものである。

【００２５】クロマトグラフは、複数の成分から構成さ
れた試料をそれぞれの成分毎に分離し、そして、それぞ
れの成分毎のその分量を上述した検出部で計測するよう
にしたものである。このなかで、ガスクロマトグラフ
は、試料としてガス状のものを用いる形態であり、移動
相（キャリア）により運ばれている試料が、吸着剤など
からなる固定相を通過することで、試料を構成する各成
分に分離される。そして、カラム以降に配置されている
ＴＣＤ（Termal Conductivity Detector）などの検出部
により、分離されたそれぞれの成分の濃度が検出されて
いく。

【００２６】ここで、この検出部では、キャリア中の分
離された各成分の分布状態が検出されていくことにな
り、この分布のピーク出現位置がその成分固有のもので
あり、このことにより成分の定性を行うことが可能とな
る。すなわち、ガスクロマトグラフに試料を導入した時
点より、それぞれに分離され検出部で検出された分布の
ピーク出現時点までの時間（リテンションタイム）によ
り、成分の定性分析が可能となる。

【００２７】しかしここで、カラムで分離されたキャリ
ア中の成分の濃度分布は、そのピークを中心に均一に広
がっているとは限らない場合がある。すなわち、分離さ
れた各成分の分布の中心位置と、その濃度分布中の最大
濃度を示す部分とが一致しない場合がある。この場合、
得られるクロマトグラムの形状は歪んだものとなり、正
確なピーク位置を検出できなくなる。

【００２８】ここで、上記実施形態１でも示したよう
に、キャリアの流れる方向にＴＣＤ等の検出部からなる
状態検出手段を３つ配置し、それらから得られる濃度信
号をれぞれ重み付けして、１次差分，２次差分ととって
いくことにより、正確なピーク位置を検出できるように
なる。

【００２９】また、ガスクロマトグラフにおいては、キ
ャリア圧の変動などにより、得られるクロマトグラムの
ベースラインが徐々に上がって行くなど、ベースライン
が変動していくこともある。このような場合において
も、キャリアの流れる方向に検出部を３つ配置し、それ
らから得られる値の１次差分および２次差分をとってい
くことにより、ベースラインの変動を無視できるように
なる。

【００３０】すなわち、１次差分をとることで、ベース
ラインの右上がりや右下がりの状態が取り除かれる。そ
して、２次差分をとることで、正規のベースライン高さ
からのずれ分が取り除かれる。このことにより、この発
明によれば、ガスクロマトグラフにおいて、検出部をキ
ャリアの流れる方向に３つ配置し、それら検出部から得
られる信号の２次差分をとることにより、ベースライン
の変動を取り除き、正確なピーク位置を検出できるよう
になる。

【００３１】

【実施例】以下、流体を空気とし、熱をトレーサとして
与え、これを温度センサで検出することで空気の流量を
測定する場合について説明する。なお、ここでの熱トレ
ーサはピークを中心に対称形状をした理想的なものとす
る。この場合の出力は、Ａ（ｘ，ｔ，ｖ）＝２θ（ｘ，
ｔ，ｖ）−Ｃ１θ（ｘ−ｐ，ｔ，ｖ）−Ｃ２θ（ｘ＋
ｐ，ｔ，ｖ）に比例する。ここで、θは温度分布を示す
ものであり、θ（ｘ，ｔ，ｖ）＝１／（πκｖｔ）^1/2・
ｅ^-aで示される。なお、ａ＝（ｘ−ｖｔ）²/（４κｖ
ｔ）である。

【００３２】また、ｘはヒータと温度センサ群中心位置
との距離（ｃｍ）、ｔは時間（ｓ），ｖは流速（ｃｍ／
ｓ）、ｐは温度センサ間隔（ｃｍ）である。そして、Ｃ
１は上流側の温度センサの出力の重み付け係数、Ｃ２は
下流側の温度センサの出力の重み付け係数である。な
お、κｖは流速ｖの空気中における温度伝達率を示すも
のであり、近似的にκｖ＝０．１９８８９＋０．０１９
０９ｖ（ｃｍ²/ｓ）で示される。

【００３３】流速ｖと距離ｘから逆算したトレーサの理
想的な移動時間τ０（＝ｘ／ｖ）と、温度センサが実際
にピークを検出する時間から求めたトレーサの移動時間
τとのずれを、ｘ，ｐ，ｖおよびＣ１，Ｃ２を変化させ
て、上記出力の式により計算する。このことにより、図
８に示すように、τ／τ０が流速ｖに関係なく一致する
温度センサ間隔ｐの値が存在することがわかる。

【００３４】また、図９は、距離ｘを０．０４（ｃｍ）
としたときの、流速ｖに対するトレーサ検出の誤差、つ
まりτ０とτの差の比率を示す説明図である。同図にお
いて、黒四角は従来通り１つの温度センサを用いた場合
を示し、白四角は、この発明の実施形態で説明したよう
に３つの温度センサを用い、重み付けＣ１＝Ｃ２＝１と
し、ｐ＝０．００６（ｃｍ）とした場合である。また、
三角は、この発明の実施形態で説明したように３つの温
度センサを用い、重み付けをＣ１＝０．８，Ｃ２＝１．
２とし、また、ｐ＝０．０１とした場合を示している。
そして、白丸は、この発明の実施形態で説明したように
３つの温度センサを用い、重み付けをＣ１＝０．７，Ｃ
２＝１．３とし、また、ｐ＝０．０１６とした場合を示
している。

【００３５】図９から明らかなように、従来の方法で
は、誤差が大きく、またこれが流速によって大きく変化
している。このように誤差が流速によって大きく変化し
ている状態では、単一の温度センサより得られる値を単
純に補正しただけでは、その誤差を解消できない。すな
わち、従来の方法では、検出がほぼ不可能な状態となっ
ている。

【００３６】これに対して、本願発明の方法において
は、重み付けをしていない白四角で示す状態は、従来の
方法より少しは改善されているが、誤差が大きく、流速
によって変化している。しかし、重み付けを適切にする
ことで、すなわち、白丸で示すように、誤差がほとんど
なく、流速によってその誤差が変化することもなくな
る。そして、上述した図９に示す傾向は、距離ｘが小さ
いほど顕著になり、従来の単一の温度センサを用いる場
合に対して、本願発明の優位性がより明らかになる。

【００３７】図１０は、この発明による流体計測装置を
流量計に適用した場合の構成の１例を示す断面図であ
る。同図において、１０１は所定の位置に空洞部１０１
ａを有するシリコン基板、１０２は窒化シリコンや酸化
シリコンからなるメンブレン、１０３は空洞部１０１上
に位置するメンブレン１０２上に形成されたヒータ部、
１０４ａ〜１０４ｃは空洞部１０１上に位置するメンブ
レン１０２上に形成された温度検出部である。ヒータ部
１０３および温度検出部１０４ａ〜１０４ｃは、白金膜
などで形成されている。この流体計測装置は、対象とす
る流体の流れの中に配置して用いるものであり、ヒータ
部１０３から発せられる熱パルスが、シリコン基板１０
１にとられることなく、高効率で流体に与えることがで
きる。また、熱絶縁のため、ヒータ部１０３と温度検出
部１０４ａ〜１０４ｃの間、および、それらの周囲のメ
ンブレン１０２にスリット状の孔を形成するのが好まし
い。

【００３８】以下、この流量計の製造方法を簡単に説明
する。まず、主表面が（１１１）面のシリコン基板上に
メンブレンを形成し、このメンブレン上にヒータ部およ
び温度検出部を形成する。次いで、メンブレンのヒータ
部および温度検出部形成領域以外の所定の領域に穴を開
ける。そして、アルカリ溶液等を用いたの異方性エッチ
ング液によるウエットエッチングにより、シリコン基板
の所定領域をメンブレンをマスクとして選択エッチング
する。このことにより、ヒータ部および温度検出部下の
シリコン基板がエッチングされ、メンブレン下に空洞が
形成される。ここで、シリコン基板は主表面が（１１
１）面であるので、シリコン基板に開けられた穴の側面
は、約５４．７°の角度をなしている。

【００３９】また、図１１はこの発明による流体計測装
置を流量計に適用した、他の例を示す断面図である。同
図において、１１１はシリコンからなる筒であり、メン
ブレン１１２が筒１１１内に、筒１１１内を２分するよ
うに形成されている。そして、このメンブレン１１２上
にヒータ部１１３および温度検出部１１４ａ〜１１４ｃ
が形成されている。なお、この筒１１１は、それぞれ流
路として溝が形成された２つのシリコン基板を合わせて
構成されている。また、その片方のシリコン基板の流路
上にメンブレンを形成してある。

【００４０】この流体計測装置は、やはり、対象とする
流体の流れの中に配置して用いるものである。また、配
管の一部に設置するようにして、配管内の流体の流量測
定に用いるようにしても良い。この流量計側装置におい
ても、ヒータ部１１３および温度検出部１１４ａ〜１１
４ｃは、筒１１１とは離れて配置されているので、例え
ばヒータ部１１３から発する熱パルスは、筒１１１に伝
導することで消費されることなく、効率よく流体に与え
ることができる。

【００４１】なお、図１０および図１１においては、ヒ
ータ部と温度検出部とを同一ユニット内に配置するよう
にしたが、これに限るものではない。温度検出部とヒー
タ部を別のユニットとして独立にもうけるようにしても
よい。また、例えば、薄膜測温抵抗体からなるＴＣＤ
（熱伝導度検出器）をメンブレン上に３つ配置すれば、
前述の実施形態６で述べたガスクロマトグラフの検出部
として用いることもできる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第１と第２の位置で得られた状態変化の差と、第３
と第４の位置で得られた状態変化の差との差を用いて流
体の状態を計測するようにした。このため、状態の検出
結果に対して補正をかけやすく、流体の種類や状態など
に左右されずに、流体の状態を性格に反映するように補
正をした計測結果を得ることができるという効果があ
る。

【００４３】また、上述のことに加え、第１の位置にお
ける流体の状態変化に所望とする第１の重み付けをし、
第３の位置における流体の状態変化に所望とする第２の
重み付けを行い、これらを用いるようにした。以上のこ
とにより、流体の流速の変化によらず、状態変化の検出
誤差が少なくその変化のない状態とすることができ、流
れている流体における状態変化部分（トレーサ）の位置
を正確に検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態１におけ流体計測装置の
構成を示す構成図である。

【図２】図１の流体計測装置の動作を説明するための
説明図である。

【図３】重み付け手段２ａ，２ｂ（図１）の重み付け
の状態を変えることで得られた、トレーサ４の検出状態
を示す分布図である。

【図４】この発明の第２の実施形態における流体計測
装置の構成を示す構成図である。

【図５】この発明の第３の実施形態における流体計測
装置の構成を示す構成図である。

【図６】この発明の第４の実施形態における流体計測
装置の構成を示す構成図である。

【図７】この発明の第５の実施形態における流体計測
装置の構成を示す構成図である。

【図８】流速ｖを変化させたときの、温度センサ間隔
と誤差τ／τ０との相関を示す相関図である。

【図９】距離ｘを０．０４ｃｍとしたときの、流速ｖ
に対するトレーサ検出におけるτ０とτの差の比率を示
す説明図である。

【図１０】この発明による流体計測装置を流量計に適
用した場合の構成の１例を示す断面図である。

【図１１】この発明による流体計測装置を流量計に適
用した、他の例を示す断面図である。

【図１２】従来の流量測定の概略的な構成を示す断面
図である。

【図１３】熱パルスが与えられたことによる熱の分布
の変化を示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｃ…状態検出手段、２ａ，２ｂ…重み付け手
段、３ａ〜３ｃ…差動増幅器、４…トレーサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体の流れの方向に沿った、第１の位置
における前記流体の状態と第２の位置における前記流体
の状態との差をとることで第１の値を求め、前記流体の流れの方向に沿った、少なくとも前記第１お
よび第２の位置とは異なる第３の位置における前記流体
の状態と、第４の位置における前記流体の状態との差を
とることで第２の値を求め、前記第１の値と第２の値との差をとることで第３の値を
求め、前記第３の値により前記流体の状態変化を計測すること
を特徴とする流体計測方法。
【請求項２】請求項１記載の流体計測方法において、前記第１の位置で得られた状態変化に所望とする第１の
重み付けをし、前記第３の位置で得られた状態変化に所
望とする第２の重み付けを行うことを特徴とする流体計
測方法。
【請求項３】請求項２記載の流体計測方法において、前記第１〜第３の位置より前記流体の流れの上流の所定
距離離れた位置で、前記状態変化を前記流体に与え、この状態変化を与えた時点より、前記第３の値の最大値
が得られる時点までの時間と前記距離とから、前記流体
の流速あるいは流量を計測することを特徴とする流体計
測方法。
【請求項４】請求項３記載の流体計測方法において、前記第３の値の最大値が得られたら前記状態変化を前記
流体に与えることを繰り返し、前記最大値が得られる時間間隔により流速あるいは流量
を計測することを特徴とする流体計測方法。
【請求項５】請求項１〜３いずれか１項記載の流体計
測方法において、前記流体の状態変化は、温度状態変化であることを特徴
とする流体計測方法。
【請求項６】流体の流れの方向に沿って配置された第
１と第２および第３の状態検出手段と、前記第１と第２の状態検出手段の出力の差をとる第１の
処理部と、前記第２と第３の状態検出手段の出力の差をとる第２の
処理部と、前記第１の処理部と第２の処理部の出力の差をとる第３
の処理部とを備えたことを特徴とする流体計測装置。
【請求項７】流体の流れの方向に沿って配置された第
１と第２と第３および第４の状態検出手段と、前記第１と第２の状態検出手段の出力の差をとる第１の
処理部と、前記第３と第４の状態検出手段の出力の差をとる第２の
処理部と、前記第１の処理部と第２の処理部の出力の差をとる第３
の処理部とを備えたことを特徴とする流体計測装置。
【請求項８】請求項６または７記載の流体計測装置に
おいて、前記第１の状態検出手段の出力に所望とする第１の重み
付けを行う第１の重み付け手段と、前記第３の状態検出手段の出力に所望とする第２の重み
付けを行う第２の重み付け手段とを備えたことを特徴と
する流体計測装置。
【請求項９】請求項６〜８いずれか１項記載の流体計
測装置において、前記第１の状態検出手段より所定距離離れた上流側に配
置して通過する流体に状態変化を与える変化供与手段を
備え、前記流体の流速あるいは流量を求めることを特徴
とする流体計測装置。
【請求項１０】請求項９記載の流体計測装置におい
て、前記第３の処理部の出力値の最大値を検出するピーク検
出部と、前記ピーク検出部が最大値を検出したとき、前記変化供
与手段を動作させる制御部とを備えたことを特徴とする
流体計測装置。