(57)【要約】【課題】流体の温度が上昇する現象を発生しない、簡単な構成で広いダイナミックレンジを有する流体に非接触で流速を検知する流速検知装置。【解決手段】内部に流体Ｒが流れる管１の外側に接して加熱／冷却手段２を設け、管１の下流に管の外部から温度を検出する温度検出手段３とを備え、加熱／冷却手段２がペルチェ素子から構成され一方の伝熱面が管１に接して設けられたサーモモジュールであり、温度検出手段３が発振器３２を構成する一方の電極が管１に近接して配置されたコンデンサ３１とから構成され、加熱／冷却手段２に加熱方向の電圧と冷却方向の電圧を交互に供給する電源４と、加熱／冷却手段２に供給される電圧の位相と温度検出手段３が検出した温度の位相とを比較して時間差ｔを出力する位相検出手段５と、時間差ｔに基づいて流速を演算する演算手段６とを備えた流速検知装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流れる管の外側に接して加熱／冷却手段を設け、前記管において前記加熱／冷却手段の下流側に前記流体の温度を検出する温度検出手段とを備えた流速検知装置において、
前記加熱／冷却手段がペルチェ素子から構成されたサーモモジュールであり該サーモモジュールの一方の伝熱面が前記管に接して設けられ、
前記加熱／冷却手段に加熱方向の電圧と冷却方向の電圧を交互に供給する電源と、
前記温度検出手段の出力から流速を算出する流速演算手段とを備えたことを特徴とする流速検知装置。
【請求項２】
前記温度検出手段が、発振器を構成するコンデンサで構成されるとともに、該コンデンサの一方の電極が前記管に近接して設置されることを特徴とする請求項１に記載の流速検知装置。
【請求項３】
前記流速演算手段が前記電源から前記加熱／冷却手段に供給される電圧の位相と温度検出手段が検出した温度の位相とを比較して時間差を出力する位相検出手段と、該位相検出手段が出力した時間差に基づいて流速を演算する演算手段とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流速検知装置。
【請求項４】
内部に流体が流れる管の外側に接して２個の加熱／冷却手段を上流側と下流側に所定の距離離して設け、前記管の下流側の加熱／冷却手段のさらに下流側に前記流体の温度を検出する温度検出手段とを備えた流速検知装置において、
前記加熱／冷却手段がペルチェ素子から構成されたサーモモジュールであり該２個のサーモモジュールのそれぞれいずれか一方の伝熱面がそれぞれ前記管に接して設けられ、
前記２個の加熱／冷却手段に加熱方向の電圧と冷却方向の電圧を交互に、かつ一方のサーモモジュールを加熱または冷却するときには他方のサーモモジュールを冷却または加熱するように電圧を供給する電源と、
前記温度検出手段が検出する流体の温度揺らぎが最小となるように上流側の加熱冷却手段の加熱または冷却より下流側の加熱冷却手段の冷却または加熱を所定の時間遅れるように前記電源の動作を制御する制御装置と、
該制御装置からの時間遅れ量を用いて速度を算出する流速演算手段とを備えたことを特徴とする流速検知装置。
【請求項５】
前記温度検出手段が、発振器を構成するコンデンサで構成されるとともに、該コンデンサの一方の電極が前記管に近接して設置されることを特徴とする請求項４に記載の流速検知装置。
【請求項６】
内部に流体が流れる管の外側に接して加熱／冷却手段を設け、前記管において前記加熱／冷却手段の下流側に前記流体の温度を検出する温度検出手段とを備えた流速検知装置において、
前記加熱／冷却手段がペルチェ素子から構成されたサーモモジュールであり該サーモモジュールの一方の伝熱面が前記管に接して設けられ、
前記加熱／冷却手段に加熱方向の電圧と冷却方向の電圧を交互に供給する電源と、
前記温度検出手段の出力から前記電源の周波数を制御するＰＬＬ回路と、
該ＰＬＬ回路の出力から流速を算出する流速演算手段とを備えたことを特徴とする流速検知装置。
【請求項７】
前記温度検出手段が、発振器を構成するコンデンサで構成されるとともに、該コンデンサの一方の電極が前記管に近接して設置されることを特徴とする請求項６に記載の流速検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流速検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流路を流れる流体をスポット的に加熱し、その暖められた流体部分の移動速度を基に流体の速度を検出する熱式流速検出装置が知られている。例えば、管内を流れる流体の流量を求めるために、流体をスポット的に温度上昇させるヒータを管の上流に設けその下流に２つのサーミスタを間隔をおいて設置して流量検出装置を構成することが提案されている。この流量検出装置では、管内を通常の流速で流体が流れる場合は、上流および下流のサーミスタの検出波形からヒータでスポット温度上昇された流体の通過時間を求め、通過時間と上流サーミスタと下流サーミスタ間の距離と管の断面積から単位時間あたりの流量を求め、管内の流体の流速が低下した場合には、サーミスタによる検出信号の波形が著しくなだらかになって精度が低下するため、ヒータの駆動時間から上流側サーミスタをスポット温度上昇した流体が通過するまでの時間と、ヒータと上流側サーミスタとの距離および管の断面積から単位時間あたりの流量を求めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、管の上流側と下流側にそれぞれ温度センサを設け、管の上流側温度センサより上流部分に第１の冷却機構、管の下流側温度センサより下流部分に第２の冷却機構を設け、流量が少ない場合にも過度の温度の上昇を防止することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、第１および第２の冷却機構を動作させることによって、上流側センサおよび下流側センサ間の管が両側から冷却されて管および流体の温度上昇が抑制され、管および流体の温度が一定値以下に維持されるので、流体として液体を用いる場合にも、流体の沸騰を防止して安全性を向上でき、さらに気泡の発生を防止して測定精度の向上を図ることができる。
【０００４】
また、本発明の出願人は、「温度揺らぎを利用した静電容量式流速検出装置」の発明を平成１４年２月２７日に出願している（特許文献３参照）。この流速検出装置は、流体が流れる管に近接して２個のコンデンサを設け、コンデンサの漏れ電場によって流体に自然に生じた温度揺らぎによる比誘電率の変化を検出して温度変化を検出し、この温度変化によって流体の流速を算出する方法である。この方法は、流体内に検出器を挿入することなく流体に非接触方式で流速を検出できるという特徴を有している。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の流量検出装置では、加熱をスポット的に行うものの流量が微小な場合流体への熱の移行が問題となることが考えられる。また、流量計のダイナミックレンジを大きく取るために温度検知部が複数必要なことと、どちらの温度検知部で得られた流速を採用するかを選択する手段が必要となるという問題を有している。
【０００６】
特許文献２では、冷却機構を持つことで流体の加熱は防止できるものの、冷却部と加熱部とを別に持つなど、構成が複雑となるという問題を有している。
【０００７】
特許文献３では、実験室内の微小薬液流のような流体の場合には流体の温度揺らぎがほとんどないので、計測が困難になるという問題を有している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−０４６６１０号公報
【特許文献２】
特開平５−０７９８７５号公報
【特許文献３】
特願２００２−５２１９０号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑み、流体に非接触で流速を検知する熱式の流速検知装置において、低流速時や流れがない場合でも流体の温度が上昇する現象を発生しない、簡単な構成で広いダイナミックレンジを有する流速検知装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、流体が流れる管に接して加熱／冷却手段を、該加熱／冷却手段の下流側に流体の温度を検出する温度検出手段を設け、加熱／冷却手段に印加した加熱／冷却信号と、温度検出手段が検出した信号の位相を比較して流速を検知する。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、内部に流体が流れる管の外側に接して加熱／冷却手段を設け、前記管において前記加熱／冷却手段の下流側に前記流体の温度を検出する温度検出手段とを備えた流速検知装置において、前記加熱／冷却手段がペルチェ素子から構成されたサーモモジュールであり該サーモモジュールの一方の伝熱面が前記管に接して設けられ、前記加熱／冷却手段に加熱方向の電圧と冷却方向の電圧を交互に供給する電源と、前記温度検出手段の出力から流速を算出する流速演算手段とを備えた。また、前記温度検出手段が、発振器を構成するコンデンサで構成されるとともに、該コンデンサの一方の電極を前記管に近接して設置した。さらに、前記流速演算手段を前記電源から前記加熱／冷却手段に供給される電圧の位相と温度検出手段が検出した温度の位相とを比較して時間差を出力する位相検出手段と、該位相検出手段が出力した時間差に基づいて流速を演算する演算手段とから構成した。
【００１２】
また、本発明は、内部に流体が流れる管の外側に接して２個の加熱／冷却手段を上流側と下流側に所定の距離離して設け、前記管の下流側の加熱／冷却手段のさらに下流側に前記流体の温度を検出する温度検出手段とを備えた流速検知装置において、前記加熱／冷却手段がペルチェ素子から構成されたサーモモジュールであり該２個のサーモモジュールのそれぞれいずれか一方の伝熱面がそれぞれ前記管に接して設けられ、前記２個の加熱／冷却手段に加熱方向の電圧と冷却方向の電圧を交互に、かつ一方のサーモモジュールを加熱または冷却するときには他方のサーモモジュールを冷却または加熱するように電圧を供給する電源と、前記温度検出手段が検出する流体の温度揺らぎが最小となるように上流側の加熱冷却手段の加熱または冷却より下流側の加熱冷却手段の冷却または加熱を所定の時間遅れるように前記電源の動作を制御する制御装置と、該制御装置からの時間遅れ量を用いて速度を算出する流速演算手段とを備えた。さらに、前記温度検出手段が、発振器を構成するコンデンサで構成されるとともに、該コンデンサの一方の電極を前記管に近接して設置した。
【００１３】
さらに、本発明は、内部に流体が流れる管の外側に接して加熱／冷却手段を設け、前記管において前記加熱／冷却手段の下流側に前記流体の温度を検出する温度検出手段とを備えた流速検知装置において、前記加熱／冷却手段がペルチェ素子から構成されたサーモモジュールであり該サーモモジュールの一方の伝熱面が前記管に接して設けられ、前記加熱／冷却手段に加熱方向の電圧と冷却方向の電圧を交互に供給する電源と、前記温度検出手段の出力から電源の周波数を制御するＰＬＬ回路と、該ＰＬＬ回路の出力から流速を算出する流速演算手段とを備えた。また、前記温度検出手段が、発振器を構成するコンデンサで構成されるとともに、該コンデンサの一方の電極を前記管に近接して設置した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態にかかる、流速検知装置の構成と測定原理を、図を用いて説明する。図１は、本発明にかかる流速検知装置の構成の概要を説明する図である。
【００１５】
本発明は、内部を流体Ｒが流れる管１に接触して設けた加熱／冷却手段２と、該加熱／冷却手段の下流側に設けた温度検出手段３と、加熱／冷却手段２に加熱電力と冷却電力を供給する電源４と、加熱／冷却手段２に供給する加熱／冷却電力の位相と温度検出手段２が検出した温度の変化の位相を比較して時間差を算出する位相比較手段５と、位相比較手段の出力により流速を算出する速度演算手段６から構成される。加熱／冷却手段２と温度検出手段３は、所定の間隔Ｌ１を保持して管１に配置されている。
【００１６】
管１は、内部に液体などの流体Ｒが流れる管路である。管１は、加熱／冷却手段２が接する部分では熱伝導率の大きな材料を用いることが望ましい。
【００１７】
加熱／冷却手段２は、ペルチェ素子からなるサーモモジュールから構成され、直流電圧を所定の方向から印加することによって、前記一方の電極に接した伝熱面から発熱して熱電発熱し、一方の電極に接した伝熱面から吸熱して熱電冷却する。印加する直流電圧の方向を変えることによって吸熱と発熱の方向を変えることができる。この吸熱または発熱は、管１内の流体Ｒに伝えられる。印加する電圧の方向を周期的に変化させることによって、加熱と冷却が繰り返えされ、流体Ｒ全体の温度上昇を抑えることができる。なお、加熱方向の電圧とは、管１に接する伝熱面が発熱する方向の電圧をいい、冷却方向の電圧とは管１に接する伝熱面が吸熱する方向の電圧を言う。
【００１８】
電源４は、加熱／冷却手段２に直流電力を供給する手段であり、所定の周期Ｔで加熱方向と冷却方向の直流電圧を出力する。
【００１９】
位相比較手段５は、加熱／冷却手段２に印加される直流電圧Ｅの位相と温度検出手段３が検出した温度の変化Ｓの位相との差を比較して時間差ｔを得る手段である。
【００２０】
速度演算手段６は、位相比較手段４が検出した時間差ｔと加熱／冷却手段２と温度検出手段３の距離Ｌ１を用いて流速ｖを算出する手段である。
【００２１】
温度検出手段３は、熱電対など周知の温度測定手段を用いることができ、熱電対などを管１の外壁部分や、可能であれば流体Ｒに直接接するように適宜設置して流体Ｒの温度を検出する。特に、前記特許文献３に開示された「温度揺らぎを利用した静電容量式流速検出装置」に用いた温度検出手段を用いれば、流体Ｒに非接触で温度を検出することができるため温度検出手段の設置の自由度が増すなど都合がよい。その際管１の該静電容量式流速検出装置に用いた温度検出手段が配置される部分は管やその周辺材料において誘電率の低い材料を用いることが望ましい。さらに、温度検出手段３は、検出した温度変化を矩形波に整形して位相比較手段５の一方の入力へ出力する働きを有している。
【００２２】
この非接触方式の温度検出手段の構成例および温度を検出する原理を、図２、図３を用いて説明する。図２に示すように、温度検出手段３は、平板状の誘電体３１３の両表面に設けた静電電極板３１１，３１２からなるコンデンサ３１を管１に近接して配置して構成される。さらに、コンデンサ３１の静電電極３１１，３１２には発振回路３２が接続され静電容量検出手段として構成される。コンデンサの一方の電極３１１と他方の電極３１２に高周波電圧を印加すると、誘電体３１３に高周波の電場が生じるが、実際には、さらに電極の縁を廻り込む電場も生じる。この外部に漏れる電場がコンデンサ３１の近傍に設けた管１を流れる流体Ｒを通過するときには、管１に流れる流体Ｒの比誘電率がコンデンサ１の静電容量に影響を与える。流体Ｒの比誘電率は温度に依存するので流体Ｒの温度が変化すればコンデンサ３１の静電容量に変化が生じる。
【００２３】
図３に示すように、静電容量検出手段を構成する発振回路３２は、例えばＲＣ発振回路として構成され、直列に接続された２個の排他的論理和素子３２１．３２２と、直列に接続された２個の抵抗３２３，３２４を互いに並列に接続し、排他的論理和素子３２１，３２２の接続点および抵抗３２３，３２４の接続点間にコンデンサ３１を接続して構成される。排他的論理和素子３２１の一方の入力は接地され、他方は抵抗３２３に接続される。排他的論理和素子３２２の一方の入力は電源Ｖｃｃに接続され、他方は排他的論理和素子３２１の出力とコンデンサ３１に接続される。コンデンサ３１の容量Ｃが変化すると発振回路３２の発振周波数ｆが変化して、容量が変化したことすなわち管１内を流れる流体Ｒの温度が変化したことを知ることができる。
【００２４】
図１において、電源４からの直流電圧Ｅの印加方向を周期Ｔで変えることにより加熱／冷却手段２が周期Ｔで管１内の流体Ｒの加熱と冷却を繰り返す。温度揺らぎを与えられた流体Ｒの温度変化を温度検出手段３が検出する。温度検出手段３は、検出した温度変化を矩形波に整形して位相比較手段５の一方の入力へ出力する。位相比較手段５は印加電圧Ｅと検出した温度変化を比較して時間差ｔを出力する。速度演算手段６は、時間差ｔと距離Ｌ１を用いて流速を算出する。
【００２５】
この図１の流速検知手段を用いて管１内を流れる流体Ｒの流速ｖを検出した結果を、図４、図５を用いて説明する。図１において管１は外径が６ｍｍ、内径が４ｍｍであり、加熱／冷却手段２の伝熱面は４ｃｍ×４ｃｍである。コンデンサ（電極の大きさ；５ｃｍ×５ｃｍ）と発振器からなる温度検出手段３を加熱冷却手段２の下流側２５ｃｍのところに配置した。また、比較に供するために温度測定手段３のさらに下流側１７ｃｍのところに熱電対を管１内に挿入して直接流体Ｒの温度を測定した。
【００２６】
加熱／冷却手段２に印加する電圧８Ｖ、電流１．８Ａとして、加熱を２０秒行った後に２０秒間加熱停止しその後２０秒間加熱することを繰り返した。温度測定手段３および管内に挿入した熱電対から得られた信号を図４に示す。図４において、熱電対の検出温度変化をＡ、温度検出手段３が検出した信号の変化をＢで示している。図示のとおり、温度検出手段３の信号の変化は熱電対が検出した温度変化の波形とほぼ同様で、温度検出手段３は加熱／冷却手段２で発生させた温度変化を非接触方式によって確実に検出していることが解る。
【００２７】
前述の条件において、加熱／冷却手段２が発生した温度変化に対して温度検出手段３が計測した検出周波数の変化の位相差（時間的なずれ）は１．９７秒であった。これにより流体Ｒの流速は１２．６９ｃｍ／ｓｅｃと算出される。また、加熱／冷却手段２が発生した温度変化に対して熱電対が計測した温度変化の位相差（時間的なずれ）は３，３秒であった。これにより流体Ｒの流速は１２．７ｃｍ／ｓｅｃと算出される。ここで、別途計測した流体Ｒの流量が１．６ｃｍ３／ｓｅｃであることから、管１の断面積より流速は１２．７３ｃｍ／ｓｅｃとなり前述の変化の位相差から算出されたものと良い一致となっており、本発明で、流体の流速が測定できることが示された。
【００２８】
しかし、図４より明らかなように、加熱／冷却手段２の動作が加熱２０秒と加熱停止２０秒の繰り返しでは、本条件下において流体Ｒの温度が徐々に上昇していくことが解る。これは、加熱／冷却手段２で発生した熱が流体Ｒに１００％移行するのではなく、加熱／冷却手段２自体やその周辺の部材に蓄熱していき、その後徐々に流体Ｒに熱が拡散していくためと考えられる。流体Ｒの温度があまり問題にならない場合はこのままでも測定可能であるが、温度上昇が問題となるような流体の場合都合が悪い。
【００２９】
前述した図１の条件下で加熱／冷却を２０秒毎に繰り返した場合の流体Ｒの温度変化を熱電対を用いて検出した結果を図５に示す。図示のとおり、検出温度に多少のばらつきがあるものの、流体Ｒの温度はほぼ一定の温度域に保たれている。このことより、図４に示した間隔をおいて加熱を繰り返す場合に比較して、図４に示した加熱／冷却を繰り返す方法は流体Ｒの不必要な温度上昇を阻止できる点で都合がよい。なお、加熱／冷却手段２が発生した温度変化と図５に示した温度変化の位相差より流速が検出できるのは前述のとおりである。
【００３０】
以上のように、この流速検知装置によれば、管内を流れる流体Ｒの速度を非接触で検知することができ、間隔をおいて繰り返し流体Ｒを加熱する場合に比べ、加熱と冷却を繰り返すので、流体Ｒの系の温度上昇を防ぐことができるとともに、加熱時と冷却時の温度差を大きく取れるので、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
図６および図７を用いて、本発明第２の実施の形態を説明する。この実施の形態は、加熱／冷却手段２を管１に接して所定の間隔Ｌ２を置いて２個設けるとともに、２個の加熱冷却手段２−１，２−２の加熱／冷却を制御する制御装置７を設けている。制御装置７は、第１の加熱／冷却手段２−１における加熱または冷却と第２の加熱／冷却手段２−２における加熱または冷却をそれぞれ逆に行ない、温度検出手段３において流体の温度の揺らぎを検出しないように、第２の加熱／冷却手段２−２における加熱／冷却を第１の加熱冷却手段２−１の加熱／冷却より所定の時間ｔだけ遅らせて行うように制御する。温度検出手段３が検出した温度揺らぎが最小となる時間差ｔと２個の加熱／冷却手段２−１．２−２間の距離Ｌ２を用いて流速を算出する。第１の加熱冷却手段２−１と第２の加熱冷却手段２−２は同一構造のペルチェ素子で構成することができ、第１の加熱／冷却手段の第１の伝熱面と第２の加熱／冷却手段の第１の伝熱面を管に接触させるときには、第１の加熱／冷却手段と第２の加熱／冷却手段に印加する電圧の方向を逆とすることによって、それぞれ異なる状態に加熱または冷却することができる。また、第１の加熱／冷却手段の第１の伝熱面と第２の加熱／冷却手段の第２の伝熱面を管に接触させるときには、第１の加熱／冷却手段と第２の加熱／冷却手段に印加する電圧の方向を同じとすることによって、それぞれ異なる状態に加熱または冷却することができる。いずれの場合も下流側の加熱／冷却手段２−２は、第１の加熱／冷却手段２−１よりも時間ｔだけ遅れて逆の加熱冷却を行えば、温度検出手段３での温度揺らぎの検出を最小とすることができる。ここで、温度検出手段３は、熱電対など周知の手段が利用可能だが、図示したコンデンサと発振器から構成される温度検出手段によれば流体に非接触で検出が可能であるという利点がある。
【００３２】
すなわち、この実施の形態になる流速検知手段では、加熱／冷却手段２−１で熱が授受されて温度揺らぎを与えられた流体Ｒが、加熱／冷却手段２−２で温度揺らぎを打ち消す方向に熱が授受され、温度検出手段３に到達した時点では温度揺らぎを持っていないように制御するので、流体系の温度変動を小さくすることができる。
【００３３】
図６は、第２の実施の形態にかかる流速検知装置の構成の概要を示すブロック図であり、図７は加熱／冷却手段に与えられる電力および流体の温度と温度検出手段で検出した温度変化を、横軸を時間軸として説明する図である。第１の加熱／冷却手段２−１に印加されるエネルギーを破線Ｅ１で流体Ｒの温度を実線Ｐ１で、第２の加熱／冷却手段２−２に印加されるエネルギーを破線Ｅ２で流体Ｒの温度を実線Ｐ２で示し、Ｓは温度検出手段３における検出温度を示している。加熱／冷却手段２−１と加熱／冷却手段２−２に互いに逆位相となる電力Ｅ１，Ｅ２を供給したときに、流速が無限大の場合には、図７（Ｆ）に示すように加熱／冷却手段２−１の加熱（冷却）と加熱／冷却手段２−２の冷却（加熱）と冷却が打ち消しあい温度検出手段３が検出した流体Ｒの検出温度の揺らぎは最小となる。
【００３４】
しかながら、流体Ｒの速度がある値ｖであるときには、加熱／冷却手段２−１で加熱（冷却）してから時間ｔ＝Ｌ２／ｖ後に加熱／冷却手段２−２の到達する流体の温度変化は図７（Ｃ）に示すように図７（Ａ）に比較して時間ｔだけ遅れている。これに対し、第２の加熱／冷却手段２−２において、図７（Ｂ）のタイミングで冷却（加熱）すると、温度検出手段３では図７（Ｄ）に示すように温度の揺らぎを検出する。この結果、第２の加熱／冷却手段２−２において、第１の加熱／冷却手段２−１での加熱（冷却）開始から検出した温度が変化する時間差ｔだけ位相をずらした図７（Ｅ）に示すように時間差ｔ分遅延して第１の加熱／冷却手段２−１における加熱（冷却）と逆位相で冷却（加熱）することにより、図７（Ｆ）に示すように、流体Ｒの熱の揺らぎをなくすことができる。
【００３５】
第２の加熱／冷却手段２−２で時間差ｔだけ遅延させて冷却（加熱）することにより温度検出手段３での検出温度に揺らぎがなくなった場合、速度演算手段６において、時間差ｔと予め決まっている距離Ｌ２とを、流速ｖ＝ｔ／Ｌ２に代入することによって流速ｖを演算して、流体Ｒの流速を検知することができる。
【００３６】
本発明第３の実施の形態にかかる流速検知装置の構成とその動作を、図８を用いて説明する。第３の実施の形態にかかる流速検知装置は、ＰＬＬ（フェイズロックループ）回路８を用いて流速を検知するものであり、第１の実施の形態にかかる流速検知装置が位相比較器５の結果を用いて速度演算手段６において流速を検出するのに対して、ＰＬＬ回路８の出力ｆによって流速ｖを検出する点で異なっている。ＰＬＬ回路８は、位相比較器８１と、ＬＰＦ８２と、ＶＣＯ８３を図示のように接続して構成され、ＬＰＦ８２からＶＣＯ８３に入力される信号が最小になるようにＶＣＯ８３の出力ｆを制御する。この回路では、ＶＣＯ８３の出力ｆと温度検出手段３の出力Ｓの位相差がπ／２のときＰＬＬ回路８の出力が最小となる。したがって、加熱／冷却手段２の駆動は周波数ｆでなされ、そのときの周波数ｆと位相差ｔとの関係は、ｔ＝１／４ｆで示され、流速ｖ＝ｔ／Ｌ１となる。
【００３７】
この実施の形態によれば、周波数が連続的に自動的に調整されるので、流速計測範囲が連続したものとなり、ダイナミックレンジを広く取ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、簡単な構成で、流体系の温度上昇を防止しながら流速検知が可能で、また、温度検知手段に静電容量式の手段を用いれば、流体に非接触で流速検知が可能であるという優れた効果をもつ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる流速検知装置の構成の概要を説明するブロック図。
【図２】本発明に用いる温度検出手段の構成を説明する概念図。
【図３】本発明に用いる発振器の構成の概要を説明する図。
【図４】従来の技術による温度検出の状態を説明する図。
【図５】本発明による温度検出の状態を説明する図。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる流速検知装置の構成の概要を説明するブロック図。
【図７】第２の実施の形態における温度検出の状態を説明するタイムチャート。
【図８】本発明の第３の実施の形態にかかる流速検知装置の構成の概要を説明するブロック図。
【符号の説明】
１  管
２  加熱／冷却手段
３  温度検出手段
３１  コンデンサ
３２  発振器
４  電源
５  位相差検出手段
６  速度演算手段
７  制御装置
８  ＰＬＬ回路
８１  位相差検出手段
８２  ＬＰＦ
８３  ＶＣＯ
【図１】
2004279377.tif 000003
【図２】
2004279377.tif 000004
【図３】
2004279377.tif 000005
【図４】
2004279377.tif 000006
【図５】
2004279377.tif 000007
【図６】
2004279377.tif 000008
【図７】
2004279377.tif 000009
【図８】
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