(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流れる管の外部から、加熱手段により前記管内の流体に高温部を形成させる加熱部と、該加熱部よりも下流側に設置され、該加熱部により形成された前記管内の流体の高温部を検出する検出部とを備え、前記加熱部と前記検出部との距離及び前記管内の流体の高温部が前記加熱部によって形成されてから前記検出部で検出されるまでの時間並びに前記管内の断面積を基に前記管内の流体の流量を測定する方法において、
前記加熱部が、内部に前記管を貫通させる誘電体と、前記管の長手方向を横切るように前記誘電体の表面に配置されたマイクロストリップ線路とを備え、マイクロ波加熱方式により、前記マイクロストリップ線路から前記誘電体を介して前記管内の流体にマイクロ波を照射して該流体を加熱する流量測定方法。
【請求項２】
内部に流体が流れる管の外部から、加熱手段により前記管内の流体に高温部を形成させる加熱部と、該加熱部よりも下流側に設置され、該加熱部により形成された前記管内の流体の高温部を検出する検出部とを備え、前記加熱部と前記検出部との距離及び前記管内の流体の高温部が前記加熱部によって形成されてから前記検出部で検出されるまでの時間並びに前記管内の断面積を基に前記管内の流体の流量を測定する方法において、
前記加熱部がマイクロ波加熱方式でありかつ流体へのマイクロ波印加形態が同軸線路を用いてなる流量測定方法。
【請求項３】
前記検出部が、流体の温度変化に対する所定波長の検出光の吸光度変化に基づく方式による請求項１または請求項２記載の流量測定方法。
【請求項４】
前記検出部での前記管の流体の厚さが、所定の波長の検出光が透過する部分ではその上流部分よりも薄くなるように前記管の形状が一部変化したものを用いてなる請求項３に記載の流量測定方法。
【請求項５】
前記検出部の所定波長の検出光の光源に半導体レーザダイオードからのレーザ光を用い、かつ、前記レーザ光の光強度を検出するフォトダイオードを備えた請求項３または請求項４に記載の流量測定方法。
【請求項６】
内部に流体が流れる管の外部から、加熱手段により前記管内の流体に高温部を形成させる加熱部と、該加熱部よりも下流側に配置され、該加熱部により形成された前記管内の流体の高温部を検出する検出部とを備え、前記加熱部と前記検出部との間の距離及び前記管内の流体の高温部が前記加熱部によって形成されてから前記検出部で検出されるまでの時間並びに前記管内の断面積を基に前記管内の流体の流量を測定する流量測定装置において、
前記加熱部が、内部に前記管を貫通させる誘電体と、前記管の長手方向を横切るように前記誘電体の表面に配置されたマイクロストリップ線路とを備え、マイクロ波加熱方式により、前記マイクロストリップ線路から前記誘電体を介して前記管内の流体にマイクロ波を照射して該流体を加熱する流量測定装置。
【請求項７】
内部に流体が流れる管の外部から、加熱手段により前記管内の流体に高温部を形成させる加熱部と、該加熱部よりも下流側に配置され、該加熱部により形成された前記管内の流体の高温部を検出する検出部とを備え、前記加熱部と前記検出部との間の距離及び前記管内の流体の高温部が前記加熱部によって形成されてから前記検出部で検出されるまでの時間並びに前記管内の断面積を基に前記管内の流体の流量を測定する流量測定装置において、
前記加熱部がマイクロ波加熱方式でありかつ流体へのマイクロ波印加形態が同軸線路を用いてなる流体の流量測定装置。
【請求項８】
前記検出部が、流体の温度変化に対する所定波長の検出光の吸光度変化に基づく方式による請求項６または請求項７記載の流量測定装置。
【請求項９】
前記検出部での前記管の流体の厚さが、所定の波長の検出光が透過する部分ではその上流部分よりも薄くなるように前記管の形状が一部変化したものを用いてなる請求項８に記載の流量測定装置。
【請求項１０】
前記検出部の所定波長の検出光の光源に半導体レーザダイオードからのレーザ光を用い、かつ、前記レーザ光の光強度を検出するフォトダイオードを備えた請求項８または請求項９に記載の流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を測定する方法及び流量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体の流量を測定する方法として、流体の一部分にその周囲との温度差を意図的に形成させた領域（以下、「熱マーカ」という。）を形成し、その熱マーカが移動する様子を熱マーカ検出部によってモニタすることにより、その流体の流量を測定する方法がある（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２の方法は、ヒータやレーザ光などの熱源を用いて、流体が流れる管の外側から熱マーカの形成が可能であるため、熱源を直接に流体に触れさせることがない。また、熱マーカ検出部においても、流体の特定波長の光の吸光度の変化を検出する際にレーザ光などをその検出光に用いると、熱マーカ検出部を流体に直接触れさせることなく流量を測定することができる。したがって、流量を測定するに際して、流体を望ましくない材質のものに触れさせて汚染させることがないという利点を持っている。
【０００４】
一方で、特許文献１及び特許文献２に開示されている方法では、流体の温度変化に対する特定波長の光の吸光度の変化に対する感度は良いが、熱マーカの形成に対しては、熱源としてその特性が十分ではないという問題点がある。なぜなら、流体が流れる管の外側に外部ヒータなどの熱源を直接に接触させる方法では、流体が流れている管に外部ヒータからの熱が伝わってから流体自体が加熱されるため、熱の伝わりに遅れが生じるとともに、加熱範囲が広くなるため熱マーカのパターンが熱源よりも大きく広がってしまい、流量測定誤差が拡大してしまうからである。
【０００５】
この問題を解決できる方法としては、微小領域を照射できるレーザ光による加熱も提案されている。この場合には、レーザ光の波長を選択することにより、流体が流れている管にレーザ光を透過させて、流体のレーザ光照射領域に加熱部分を制限させて直接に加熱することが可能であるため、熱マーカ部が不必要に広がって、流量測定精度を劣化させることがない。
【特許文献１】特開２００２−１４８０８９号公報
【特許文献２】特開２００４−２７１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、現在、この種の使用目的に適するレーザには安価な高出力レーザがないため、現実には出力の小さなレーザしか用いることができない。そのため、流体の温度変化が小さく制限されてしまい、測定流量範囲が制限されたものになってしまっている。そのため、測定流量域は１０ｍｌ／ｍｉｎ以下に留まるとともに、その測定範囲の上限と下限との差も１０倍程度に制限されてしまっているという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、従来のものよりも、より測定範囲が広くて使い易い流量測定方法及び流量測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の流量測定方法及び流量測定装置は以下の手段を採用する。
本発明は、内部に流体が流れる管の外部から、加熱手段により前記管内の流体に熱マーカとなる高温部を形成させる加熱部と、該加熱部よりも下流側に設置され、該加熱部により形成された前記管内の流体の高温部を検出する検出部とを備え、前記加熱部と前記検出部との間の距離及び前記管内の流体の高温部が前記加熱部によって形成されてから前記検出部で検出されるまでの時間並びに前記管内の断面積を基に前記管内の流体の流量を測定する方法において、前記加熱部が、内部に前記管を貫通させる誘電体と、前記管の長手方向を横切るように前記誘電体の表面に配置されたマイクロストリップ線路とを備え、マイクロ波加熱方式により、前記マイクロストリップ線路から前記誘電体を介して前記管内の流体にマイクロ波を照射して該流体を加熱する流量測定方法を提供する。
本発明は、内部に流体が流れる管の外部から、加熱手段により前記管内の流体に高温部を形成させる加熱部と、該加熱部よりも下流側に設置され、該加熱部により形成された前記管内の流体の高温部を検出する検出部とを備え、前記加熱部と前記検出部との距離及び前記管内の流体の高温部が前記加熱部によって形成されてから前記検出部で検出されるまでの時間並びに前記管内の断面積を基に前記管内の流体の流量を測定する方法において、前記加熱部がマイクロ波加熱方式でありかつ流体へのマイクロ波印加形態が同軸線路を用いてなる流量測定方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、加熱部により、管内を流れる流体をマイクロ波によって集中加熱するので、レーザ光を用いた場合と同様に管の外部から加熱することができるとともに、レーザ光のように流体の表面近傍で熱吸収されることなく内部まで加熱することができる。したがって、これまでのレーザ光よりも大きな出力によって、流体の温度変化が大きな熱マーカを形成させることができる。
【００１０】
この場合に、マイクロ波が伝送線路を通じて照射されるので、流体を局部的に集中加熱することができ、熱マーカを明瞭に形成させることが可能となる。これにより、加熱部より下流側の検出部に設置された検出器によって流体の熱マーカが検出し易くなり、加熱部と検出部との距離を広げることができる。したがって、測定流量範囲を拡大させることが可能となる。
【００１１】
上記発明においては、検出部での熱マーカ検出方式が所定波長の検出光の吸光度変化に基づく方式によることとしてもよい。
【００１２】
また、上記発明においては、前記伝送線路が、マイクロストリップ線路である。
このように構成することで、例えば、内径が１ｍｍの管に対して約２ｍｍ〜６ｍｍの線幅のマイクロストリップ線路を採用して、電子レンジやマイクロ波加熱装置に用いられている２．４５ＧＨｚのマイクロ波を流体に照射することができる。したがって、加熱部の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記伝送線路が、同軸線路である。
【００１４】
マイクロ波加熱方式では、流体の内部まで加熱することができる。したがって、流体が流れる管の内径を大きくすることによっても、測定流量範囲の拡大を図ることができる。しかしながら、管の内径を大きくすると流体層の厚みが増すため、熱マーカの検出部においては、検出光が流体の内部で減衰してしまい十分な強度の検出光が流体を透過しない可能性がある。
そこで、上記発明においては、前記検出部が設置される部分の前記管の流体の厚さが、所定の波長の検出光が透過する部分ではその上流部分よりも薄くなるように前記管の形状が一部変化したものを用いてなることとしてもよい。
【００１５】
さらに、熱マーカの検出部が設置される管部分を平面にすることによって、検出光を管部に垂直に入射させることが可能になるため、通常の丸い管のままの場合と比較して、検出光の管表面での反射を抑制することが可能になるという利点もある。
このように構成することで、検出光が透過する透過位置では十分な強度の検出光を透過させるだけの流体層の薄さに制限しつつ、より管径の太いものを用いることで、測定流量範囲を効果的に拡大させることができる。
【００１６】
また、上記発明の熱マーカの検出部においては、検出部の所定波長の検出光の光源に半導体レーザダイオードからのレーザ光を用い、かつ、前記レーザ光の光強度を検出するフォトダイオードを備えたこととしてもよい。
このように構成することで、レーザ光は指向性が高いので、流体の流体層を薄くする範囲を極力小さくすることができる。したがって、より管の内径を大きして、測定流量範囲の拡大を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、測定流量範囲が広くて使い易いという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る流量測定方法及び流量測定装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る流量測定装置１は、図１に示すように、管１０内を流れる流体の一部に周囲との温度差を形成させる熱マーカ形成器１３を備えた熱マーカ形成部３と、この熱マーカ形成器１３によって形成された熱マーカを検出する熱マーカ検出器５を備えた熱マーカ検出部６と、熱マーカ形成部３及び熱マーカ検出部６をコントロールするマイクロプロセッサ等を備えた制御システム７とを備えている。
【００１９】
この流量測定装置１は、熱マーカ形成器１３と熱マーカ検出器５との間の距離、より具体的には、熱マーカを形成する位置から熱マーカを検出する位置までの距離、熱マーカ形成器１３によって形成された熱マーカが熱マーカ検出器５に到達するまでに掛かる時間、及び管１０の断面積に基づいて、管１０内を流れる流体の流量を測定するものである。
【００２０】
熱マーカ形成部３は、マイクロ波をパルス的に発するマイクロ波発振器９と、マイクロ波発振器９から発せられたマイクロ波を増幅するパワーアンプ１１と、パワーアンプ１１によって増幅されたマイクロ波を効率的に熱マーカ形成器１３に伝えるためのインピーダンス整合器２３と、流体にマイクロ波を管１０の外部から照射して加熱し、熱マーカを形成させる熱マーカ形成器１３と、これらを繋ぐ同軸ケーブル１５とを備えている。
【００２１】
マイクロ波発振器９としては、例えば、ソリッドステート型の５０Ｗ級以下の出力のものが用いられるようになっている。マイクロ波としては、好ましくは、３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの範囲、特に好ましくは２．４５ＧＨｚの周波数のものを採用することとしてもよい。
【００２２】
熱マーカ形成器１３に伝送線路の一形態であるマイクロストリップ線路１７を用いたものを図２に示す。
熱マーカ形成器１３は、管１０内を流れる流体をマイクロ波加熱方式で局部的に集中加熱するものであり、図２に示すように、マイクロ波を伝搬する伝送線路の一形態であるマイクロストリップ線路１７と、グランド導体２１と、略直方体形状に形成され、内部を管１０が貫通するように設けられた誘電体１９とを備えている。なお、管１０は、例えば、直径が１ｍｍ〜４ｍｍであり、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素樹脂によって形成されていることが望ましい。耐酸性及び耐アルカリ性のあるフッ素樹脂を用いることで、強酸から強アルカリ性までの様々な薬液を用いることが可能になる利点がある。
【００２３】
マイクロストリップ線路１７は、例えば、線幅が２ｍｍ〜６ｍｍで厚さが数十μｍ程度の板状に形成されたＣｕ又はＡｕからなる。また、マイクロストリップ線路１７は、管１０を上方で横断するように誘電体１９の上端面に設置され、マイクロストリップ線路１７の一端には同軸ケーブル１５が接続され、他端にはターミネータ（図示せず）が取り付けられている。このマイクロストリップ線路１７は、同軸ケーブル１５によって伝搬されてきたＧＨｚ帯のマイクロ波をマイクロストリップ線路１７直下の管１０内の流体に照射し、ターミネータによって終端でのマイクロ波の反射を防ぐようになっている。
【００２４】
ここで、マイクロストリップ線路１７のインピーダンスは、主に誘電体１９の誘電率と、誘電体１９の厚さと、マイクロストリップ線路１７の線幅とによって決まるので、同軸ケーブル１５の特性インピーダンスに適合するように設定される。通常、この特性インピーダンスは５０Ωが用いられる。例えば、管１０の内径が直径１ｍｍの場合には、誘電体１９にフッ素樹脂部材を採用すると、マイクロストリップ線路１７を６ｍｍ程度の線幅に形成することができ、また、誘電体１９にアルミナセラミックスやサファイヤ部材を採用すると、マイクロストリップ線路１７を２ｍｍ程度の線幅に形成することができる。
誘電体１９は、フッ素樹脂やセラミックス及びサファイア部材だけでなく、絶縁体であればよい。また、誘電体１９の下端面全体にＣｕ又はＡｕからなるグランド導体２１が設けられている。
【００２５】
熱マーカ検出器５は、図３に示すように、赤外レーザ光（レーザ光。以下、単に「レーザ光」という。）を管１０内を流れる流体に向けて発する半導体レーザダイオード２５と、半導体レーザダイオード２５から発せられて流体を透過したレーザ光を受光するフォトダイオード２７とを備えている。
【００２６】
この熱マーカ検出器５は、熱マーカ形成器１３から所定の間隔をあけて管１０の下流側に配置され、流体を透過させたレーザ光の吸光度変化を検出するものである。具体的には、熱マーカ検出器５は、熱マーカ形成器１３より約１０ｃｍ下流側の管１０上に配置され、半導体レーザダイオード２５から発せられてフォトダイオード２７によって検出された特定波長のレーザ光の吸光度の変化に基づいて、熱マーカの到達時点を検出するようになっている。
【００２７】
ここで、管１０の熱マーカ検出器５が設けられた部分は、半導体レーザダイオード２５とフォトダイオード２７とが対向する方向に対して、管１０内を流れる流体層の最大厚みが薄くなるように管形状を部分的に変化させ、かつ、レーザ光の入射、出射方向に対して、管部分が垂直平面になるようにして、十分な強度のレーザ光をフォトダイオード２７まで透過させるようにすることが好ましい。これにより、半導体レーザダイオード２５から発せられたレーザ光を、必要以上に流体の内部で減衰させることなくフォトダイオード２７に受光させることができる。
【００２８】
また、このように、レーザ光の透過位置（以下、「レーザ光透過位置２６」とする。）での管１０の外側の面を平行平面とすることで、通常の丸い中空管を用いる場合と比較して、管１０の中心からレーザ光の透過軸が少しずれた場合でも、受光側のフォトダイオード２７の受光強度が一定に保たれるため、位置合わせ精度に余裕を持たせることが可能になるという利点がある。
【００２９】
このように構成された本実施形態に係る流量測定装置１の作用について説明する。
まず、流体が流れる管１０に流量測定装置１を設置し、熱マーカ形成部３のマイクロ波発振器９から、例えば、電子レンジ等に用いられている２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波をパルス的に発生させる。マイクロ波発振器９から発せられたマイクロ波は、パワーアンプ１１で増幅されてインピーダンス整合器２３でインピーダンスマッチングされた後、同軸ケーブル１５によって伝搬されて熱マーカ形成器１３に印加される。
【００３０】
この場合に、同軸ケーブルは２００Ｗ程度までの電力を伝達可能なので、従来のマイクロ波加熱装置に用いられている導波管を用いることなく、通常の同軸ケーブル１５を用いることにより、熱マーカの形成が可能になるため、熱マーカ形成部３を小型化できるとともに、ソリッドステート型のマイクロ波発振器９を用いることで、マイクロ波をパルス状のものも含めて任意のパターンで印加することができるようになり、種々のパターンの熱マーカを形成することが可能になる。
【００３１】
続いて、熱マーカ形成器１３においては、同軸ケーブル１５によって伝送されたマイクロ波が、マイクロストリップ線路１７から管１０内の流体に照射される。これにより、流体の一部が局部的に集中加熱され、熱マーカが形成される。例えば、１０Ｗのマイクロ波が印加されると、流体が水の場合には、１秒以内のマイクロ波のパルス照射によって１０℃程度の温度上昇が可能になる。この場合、熱マーカ形成器１３と熱マーカ検出器５との距離を１０ｃｍ程度まで広げても、熱マーカ検出器５において十分に熱マーカを検出することが可能となる。したがって、流量測定装置１の測定流量範囲を拡大させることができる。
【００３２】
また、マイクロ波加熱方式を用いているので、レーザ光による熱マーカの形成のように流体の表面でほとんど熱吸収されることがなく、流体の断面積が大きくても内部まで加熱することができる。したがって、太い管を用いることができ、この面でも測定流量範囲の拡大を図ることができる。
【００３３】
ここで、用いる流体を輸送する管１０については、通常の丸管にとどまるものではなく、方形管を用いてもよい。特に、熱マーカ形成器１３に挿入する管１０の形状は、偏平方形管を用いて、マイクロストリップ線路１７とグランド導体２１との間に偏平方形管の短辺を用いて、偏平方形管をマイクロストリップ線路１７とグランド導体２１で挟むような形状にすることで、太い丸管を用いるのと同様な流体の輸送能力拡大と、マイクロストリップ線幅を抑制できるため、管径の拡大と明瞭な熱マーカ形成との両立を図ることが可能となる。
【００３４】
なお、一般に電子レンジやマイクロ波加熱装置に用いられているような導波管でマイクロ波を伝達したり、流体に照射したりする方法では、大きなパワーを伝達することはできるが、導波管のサイズはその信号の周波数で決まるために導波管の大きさが制限されてしまうため、熱マーカ形成部を小さくすることができない。
【００３５】
具体的には、電子レンジの２．４５ＧＨｚのマイクロ波信号を使用する場合には、一般的な導波管のサイズは内寸法で１０９．２２ｍｍ×５４．６１ｍｍ（ＪＩＳ形式ＷＲＪ−２）となる。そのため、そのままその短辺を用いて熱マーカの形成を行うとしても、サイズが大きすぎて明瞭な熱マーカの形成には不向きである。また、導波管の規格にはＷＲＴ−２というものもあるが、これを用いても、そのサイズは２７ｍｍ×９６ｍｍである。
【００３６】
ただし、偏平導波管を用いることで、熱マーカ形成は、通常の導波管を用いた場合よりも改善できる。例えば、ＥＩＡＪ規格のＷＦＩ−２６規格の偏平導波管のサイズは、内径寸法が８６．３６ｍｍ×１０．４ｍｍなので、その短辺を用いれば１０．４ｍｍまでマイクロ波照射領域を小さくできるが、第１の実施形態で示したマイクロストリップ線路１７を用いた方が熱マーカ形成器１３の小型化と熱マーカの明瞭化に有利である。
【００３７】
次に、熱マーカ検出器５においては、半導体レーザダイオード２５からレーザ光が発せられ、管１０内の流体を透過したレーザ光がフォトダイオード２７によって受光される。そして、フォトダイオード２７により、特定波長のレーザ光の吸光度変化が検出される。レーザ光の吸光度は流体温度の変化に伴って変化するので、吸光度変化ポイントを検出することにより、熱マーカの到達時点が分かる。
【００３８】
この場合に、レーザ光の流体による吸収量は透過する流体の流体層の厚さに大きく影響されるが、レーザ光の透過位置２６の管部分がレーザ光透過方向に薄くなるように形成されて流体の流体層の厚さが薄く制限されているので、フォトダイオード２７によって十分な強度のレーザ光を受光することができる。したがって、熱マーカ検出器５においては、熱マーカ形成器１３側の管１０の径を太くしても影響がなく、測定流量範囲の拡大を効果的に図ることができる。
【００３９】
制御システム７においては、熱マーカ形成器１３と熱マーカ検出器５との距離及び管１０の断面積が分かっているので、熱マーカ検出器５によって検出された熱マーカの到達時間に基づいて演算処理され、管１０内を流れる流体の流量が測定される。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る流量測定方法及び流量測定装置１によれば、管１０内を流れる流体をマイクロ波によって集中加熱して熱マーカを形成するので、レーザ光を用いた場合と同様に管１０の外部から加熱することができるとともに、レーザ光のように流体の表面近傍で熱吸収されることなく内部まで加熱することができる。したがって、これまで用いられているレーザ光よりも大きなマイクロ波出力によって、流体の温度変化が大きい熱マーカを形成させることができる。
【００４１】
この場合に、マイクロ波がマイクロストリップ線路１７によって照射されるので、流体を局部的に集中加熱することができ、熱マーカを明瞭に形成させることが可能となる。これにより、レーザ光の吸光度変化の計測がより容易となるために、測定流量範囲をより拡大させることができる。また、マイクロ波を通常のマイクロ波加熱で用いられる導波管によって照射する場合に比べて、熱マーカ形成器１３の小型化を図ることができる。また、従来は、熱マーカ形成器と熱マーカ検出器との距離が１０ｍｍ程度で、測定流量範囲も１０ｍｌ／ｍｉｎ程度に留まっていたが、流量測定装置１によれば、熱マーカ形成器１３と熱マーカ検出器５との距離を１０ｃｍ程度まで離すことができ、測定流量範囲も１００ｍｌ／ｍｉｎ程度まで拡げることができる。
【００４２】
なお、本実施形態に係る流量測定方法及び流量測定装置１は、以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、図３に示したように、管１０のレーザ光通過位置２６で全管断面が一様に薄くなるように形成されていることとしたが、これに代えて、図４（ａ)及び図４（ｂ）に示すように、レーザ光が透過するだけの極微小領域のみ、すなわち、レーザ光の口径より若干大きい円形状の領域のみ管１０の厚さが薄くなるように、レーザ光透過位置２６を形成することとしてもよい。このようにすることで、より広範囲にわたり管１０の内径を大きして、測定流量範囲の拡大を図ることができる。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る流量測定方法及び流量測定装置について図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態に係る流量測定装置１０１は、熱マーカ形成器１１３として、マイクロストリップ線路１７に代えて同軸線路１０７を用いる点で第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る流量測定装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図５（ａ）及び図５（ｂ）の例では、同軸線路１０７の一部を開口し、フッ素樹脂の管２１０を挿入した例を示している。図５（ａ）に熱マーカ形成器１１３の全体を示し、図５（ｂ）にフッ素樹脂の管２１０が挿入されている部分での同軸線路１０７の断面を示す。同軸線路１０７の構成は通常の同軸ケーブルのものと同様であり、マイクロ波を伝搬する中心導体１１０と、この中心導体１１０を同心的に囲む円筒形の外部導体１１２と、中心導体１１０と外部導体１１２との間に設けられる同軸線路誘電体１１４と、外部導体１１２の外周を覆う外部保護皮膜１１６とを備えている。なお、同軸線路１０７には、マイクロ波の伝搬方向の終端にターミネータ（図示せず）が取り付けられている。
【００４５】
このようにすることで、用いる同軸線路１０７の同軸線路誘電体１１４の中心導体１１０と外部導体１１２との間の厚み以内の外径の管に対して本発明を適用することができ、特に外径１ｍｍ以下の管を用いるような微小流量計に対して特に有効になる。
【００４６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る流量測定方法及び流量測定装置について説明する。
本実施形態に係る流量測定装置２０１は、図６に示すように、第１の熱マーカ検出器２０５と第２の熱マーカ検出器２０６とを備える点で、第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る流量測定装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施形態に係る流量測定装置２０１は、第１の熱マーカ検出器２０５が、熱マーカ形成器１３によって形成された直後の熱マーカの形状をチェックし、その形状が第２の熱マーカ検出器２０６に届く時間で流量を計測するようになっている。具体的には、第１の熱マーカ検出器２０５が、熱マーカ形成器１３の下流側近傍に配置され、熱マーカ形状をあらかじめ測定するようになっている。また、第２の熱マーカ検出器２０６が、第１の熱マーカ検出器２０５の下流側に配置され、第１の熱マーカ検出器２０５によって測定された熱マーカのピークポイントを正確に検出するようになっている。
【００４８】
この場合、第１の熱マーカ検出器２０５と第２の熱マーカ検出器２０６との間の距離、第１の熱マーカ検出器２０５によって熱マーカのピークポイントが計測されてから第２の熱マーカ検出器２０６によってピークポイントが検出されるまでの時間、及び管１０の断面積に基づいて流体の流量を測定することとすればよい。このようにすることで、マイクロストリップ線路１７の線幅が測定誤差に与える影響を極力小さくすることができ、より正確に流量を測定することができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る流量測定装置を示す概略図である。
【図２】図１の流量測定装置の熱マーカ形成器を示す該略図である。
【図３】図１の流量測定装置の熱マーカ検出器の該略を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係る管のレーザ光透過位置を示す図であり、（ｂ）は、その管のレーザ光透過位置での断面の該略図である。
【図５】（ａ）は本発明の第２の実施形態の流量測定装置の熱マーカ形成器の全体を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の熱マーカ形成器の同軸線路にフッ素樹脂の管が挿入されている部分の断面を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る流量測定装置の熱マーカ検出器の該略を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１０１，２０１  流量測定装置
３  熱マーカ形成部（加熱部）
５  熱マーカ検出器
６  熱マーカ検出部（検出部）
７  制御システム
９  マイクロ波発振器
１０，２１０  管
１１  パワーアンプ
１３，１１３  熱マーカ形成器
１５  同軸ケーブル
１７  マイクロストリップ線路（伝送線路）
１９，１１４  誘電体
２１  グランド導体
２３  インピーダンス整合器
２５  半導体レーザダイオード
２６  レーザ光透過位置
２７  フォトダイオード
１０７  同軸線路（伝送線路）
１１０  中心導体
１１２  外部導体
１１６  外部保護皮膜
２０５  第１の熱マーカ検出器
２０６  第２の熱マーカ検出器
【図１】
0005199692.tif 000002
【図２】
0005199692.tif 000003
【図３】
0005199692.tif 000004
【図４】
0005199692.tif 000005
【図５】
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【図６】
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