JP2000028628A - 流量計 - Google Patents
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- JP2000028628A JP2000028628A JP11137086A JP13708699A JP2000028628A JP 2000028628 A JP2000028628 A JP 2000028628A JP 11137086 A JP11137086 A JP 11137086A JP 13708699 A JP13708699 A JP 13708699A JP 2000028628 A JP2000028628 A JP 2000028628A
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- flow
- flowmeter
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/28—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
- G01P5/04—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using deflection of baffle-plates
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 流量計は、半導体基板と複数のフレキシ
ブルなフォーク歯状部を有しており、フォーク歯状部
は、基板内のアパーチャに交差するように配向されてい
て、流体流の向きの振れの量は、流体流に依存する。ピ
エゾ抵抗領域は、各フォーク歯状部上に含まれていて、
各フォーク歯状部に、振れの程度に依存して可変の電気
特性が形成される。オブストラクション構成体の領域と
作動接続されたモニタにより、電気特性が変わり、この
電気特性から流量を計算するモニタが設けられる。 【効果】 応答時間が速くて、振動流の測定に一層良好
に適合した流量計を構成することができる。
ブルなフォーク歯状部を有しており、フォーク歯状部
は、基板内のアパーチャに交差するように配向されてい
て、流体流の向きの振れの量は、流体流に依存する。ピ
エゾ抵抗領域は、各フォーク歯状部上に含まれていて、
各フォーク歯状部に、振れの程度に依存して可変の電気
特性が形成される。オブストラクション構成体の領域と
作動接続されたモニタにより、電気特性が変わり、この
電気特性から流量を計算するモニタが設けられる。 【効果】 応答時間が速くて、振動流の測定に一層良好
に適合した流量計を構成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オブストラクショ
ン構成体とモニタを有しており、前記オブストラクショ
ン構成体は、流体流に応動して偏向可能であって、前記
偏向の程度に依存して変化する電気特性を有するように
構成されており、前記モニタは、前記オブストラクショ
ン構成体に作動接続されていて、前記電気特性をモニタ
して、該電気特性から流れを計算するように構成された
流量計に関する。
ン構成体とモニタを有しており、前記オブストラクショ
ン構成体は、流体流に応動して偏向可能であって、前記
偏向の程度に依存して変化する電気特性を有するように
構成されており、前記モニタは、前記オブストラクショ
ン構成体に作動接続されていて、前記電気特性をモニタ
して、該電気特性から流れを計算するように構成された
流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】その種の流量計は、ピエゾ抵抗ロッドが
取り付けられた堅いパドル状体の形状のオブストラクシ
ョン構成体を有している。このオブストラクション構成
体の捻れにより、ロッドの電気抵抗が変化する。その
際、ロッドを含む電気回路の電気特性（例えば、抵抗）
の変化が測定されて、流体の流量の計算に使用される。
取り付けられた堅いパドル状体の形状のオブストラクシ
ョン構成体を有している。このオブストラクション構成
体の捻れにより、ロッドの電気抵抗が変化する。その
際、ロッドを含む電気回路の電気特性（例えば、抵抗）
の変化が測定されて、流体の流量の計算に使用される。
【０００３】公知装置の欠点は、特に、少ない流量を測
定するのに使用する場合、十分な感応力のある流量計を
構成するためには、このパドルを比較的大きく作る必要
がある。この結果、流量流体に対してかなりの不所望な
抵抗が加わる。付加的に、パドルの大きさが増大するに
つれて、パドルの共振周波数が低減する。この結果、共
振周波数近く又は共振周波数より上の周波数の、センサ
の振動流として振動流を測定する際に、センサの有効性
が低減し、この周波数は、その種のパドルを用いては、
容易に、乃至、正確に測定することができない。
定するのに使用する場合、十分な感応力のある流量計を
構成するためには、このパドルを比較的大きく作る必要
がある。この結果、流量流体に対してかなりの不所望な
抵抗が加わる。付加的に、パドルの大きさが増大するに
つれて、パドルの共振周波数が低減する。この結果、共
振周波数近く又は共振周波数より上の周波数の、センサ
の振動流として振動流を測定する際に、センサの有効性
が低減し、この周波数は、その種のパドルを用いては、
容易に、乃至、正確に測定することができない。
【０００４】しかも、パドルは、流れの上流に面する表
面全体に亘っての「平均」流量を測定する。この結果、
特に、この表面の一部が激流領域内に位置している場合
には、測定値が不正確になることがある。
面全体に亘っての「平均」流量を測定する。この結果、
特に、この表面の一部が激流領域内に位置している場合
には、測定値が不正確になることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、公知
流量計に関連した問題点の少なくともいくつかを解消す
ることにある。
流量計に関連した問題点の少なくともいくつかを解消す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、オブストラクション構成体は、流体流の方向に偏
向するように配向された、複数のフレキシブルなフォー
ク歯状部を有しているようにして達成される。
ると、オブストラクション構成体は、流体流の方向に偏
向するように配向された、複数のフレキシブルなフォー
ク歯状部を有しているようにして達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】パドルを幾つかのフォーク歯状部
に置き換えることにより、偏向可能な各部材の大きさを
かなり小さくすることができ、それにより、応答時間が
速くて、振動流の測定に一層良好に適合した流量計を構
成することができる。しかも、フォーク歯状部は、流体
流の向きを偏向するので、流れが増大するにつれて、セ
ンサが流量流体に及ぼす抵抗が減少し、比較的速い流れ
で生じる激流の作用が小さくなる。
に置き換えることにより、偏向可能な各部材の大きさを
かなり小さくすることができ、それにより、応答時間が
速くて、振動流の測定に一層良好に適合した流量計を構
成することができる。しかも、フォーク歯状部は、流体
流の向きを偏向するので、流れが増大するにつれて、セ
ンサが流量流体に及ぼす抵抗が減少し、比較的速い流れ
で生じる激流の作用が小さくなる。
【０００８】有利には、流量流体内の各フォーク歯状部
の振れの程度は、別個に決めることができ、各フォーク
歯状部の全てを用いて、又は、選択された１つ以上のフ
ォーク歯状部を用いて「平均」流量値を得るのに使用さ
れ、つまり、例えば、決められた振れの変化により、こ
のフォーク歯状部が激流の外側の領域に位置しているこ
とが示され、又は、フォーク歯状部により、振れの程度
が異なり、現存の流量速度に最も相応するフォーク歯状
部が選択されるからである。
の振れの程度は、別個に決めることができ、各フォーク
歯状部の全てを用いて、又は、選択された１つ以上のフ
ォーク歯状部を用いて「平均」流量値を得るのに使用さ
れ、つまり、例えば、決められた振れの変化により、こ
のフォーク歯状部が激流の外側の領域に位置しているこ
とが示され、又は、フォーク歯状部により、振れの程度
が異なり、現存の流量速度に最も相応するフォーク歯状
部が選択されるからである。
【０００９】有利には、フォーク歯状部は、半導体基
板、例えば、シリコンと統合するとよく、この基板上に
他のセンサ及び回路を統合して、流量計を構成してもよ
く、その際、この流量計は、集積チップ技術の分野で形
成された、標準的なエッチング及びドーピング技術を用
いて正確且つ再構成可能に製造することができる。
板、例えば、シリコンと統合するとよく、この基板上に
他のセンサ及び回路を統合して、流量計を構成してもよ
く、その際、この流量計は、集積チップ技術の分野で形
成された、標準的なエッチング及びドーピング技術を用
いて正確且つ再構成可能に製造することができる。
【００１０】最も有用には、フォーク歯状部は、基板内
のアパーチャに亘る可変領域のオブストラクション構成
体を形成し、差圧センサを基板に統合して、フォーク歯
状部の上流と下流で測定された圧力差から流体速度を、
例えば、米国特許明細書第４００６６３４号公報に記載
されたのと共通のやり方（その内容は、ここに参照して
組み入れられている）で計算するように配設するとよ
い。この装置構成により、２つの流量計（両者ともフォ
ーク歯状部の振れに依存する）は、実際的に付加的なス
ペースなしに、同一の装置内に組み込まれる。その種の
装置構成では、一方の流量計が、他方の流量計の安全バ
ックアップ装置として用いることができる。
のアパーチャに亘る可変領域のオブストラクション構成
体を形成し、差圧センサを基板に統合して、フォーク歯
状部の上流と下流で測定された圧力差から流体速度を、
例えば、米国特許明細書第４００６６３４号公報に記載
されたのと共通のやり方（その内容は、ここに参照して
組み入れられている）で計算するように配設するとよ
い。この装置構成により、２つの流量計（両者ともフォ
ーク歯状部の振れに依存する）は、実際的に付加的なス
ペースなしに、同一の装置内に組み込まれる。その種の
装置構成では、一方の流量計が、他方の流量計の安全バ
ックアップ装置として用いることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の流量計について、図示の実施
例を用いて説明する。
例を用いて説明する。
【００１２】図１には、本発明の流量計の略図が示され
ている。流量センサ１は、シリコン基板２を有してお
り、シリコン基板は、アパーチャ３が設けられるように
エッチングされており、アパーチャ３には、幾つかのフ
レキシブルなフォーク歯状部４ａ．．ｎが延在してい
て、それにより、流体流に対する可変領域オブストラク
ション構成体を形成する。基板２は、シリコンのバー
が、アパーチャ３の同一面の対向し合った側面間に延在
しているようにエッチングしてもよい。その際、これら
のバーは、基板に一端だけで結合されたフレキシブルな
フォーク歯状部４ａ．．ｎを形成するようにエッチング
されており、例えば、フォーク歯状部４ａ．．ｎは、図
１に示されているように異なった長さにされている。個
別のフォーク歯状部４ａ．．ｎの長さは、流速の変化に
個別に応動して変わる曲げの程度に作用を及ぼすように
選定されており、従って、流量計の全体の感度とダイナ
ミックな領域が増大する。フォーク歯状部４ａ．．ｎ
は、ピエゾ抵抗領域５ａ．．ｎを達成するようにドーピ
ングされており、その結果、その電気特性は、その曲げ
に応じて変化する。関連の導体路６ａ．．ｎは、それぞ
れのピエゾ抵抗領域５ａ．．ｎを基板２の主要部に接続
する。
ている。流量センサ１は、シリコン基板２を有してお
り、シリコン基板は、アパーチャ３が設けられるように
エッチングされており、アパーチャ３には、幾つかのフ
レキシブルなフォーク歯状部４ａ．．ｎが延在してい
て、それにより、流体流に対する可変領域オブストラク
ション構成体を形成する。基板２は、シリコンのバー
が、アパーチャ３の同一面の対向し合った側面間に延在
しているようにエッチングしてもよい。その際、これら
のバーは、基板に一端だけで結合されたフレキシブルな
フォーク歯状部４ａ．．ｎを形成するようにエッチング
されており、例えば、フォーク歯状部４ａ．．ｎは、図
１に示されているように異なった長さにされている。個
別のフォーク歯状部４ａ．．ｎの長さは、流速の変化に
個別に応動して変わる曲げの程度に作用を及ぼすように
選定されており、従って、流量計の全体の感度とダイナ
ミックな領域が増大する。フォーク歯状部４ａ．．ｎ
は、ピエゾ抵抗領域５ａ．．ｎを達成するようにドーピ
ングされており、その結果、その電気特性は、その曲げ
に応じて変化する。関連の導体路６ａ．．ｎは、それぞ
れのピエゾ抵抗領域５ａ．．ｎを基板２の主要部に接続
する。
【００１３】図２に示されているように、１つのフォー
ク歯状部４ａに対して、ピエゾ抵抗領域５は、各フォー
ク歯状部４ａの対向面に沿って相互に対向する要素５
ａ，５ａ′として形成してもよい。フォーク歯状部４ａ
が曲げられる際、一方のピエゾ抵抗領域、例えば、５ａ
は伸び、他方のピエゾ抵抗領域、例えば、５ａ′は縮
む。ピエゾ抵抗素子５ａ，５ａ′は、温度にほぼ等しく
変化するピエゾ抵抗特性を有しているので、センサ１に
より、温度安定の程度が提供される。各領域５ａ，５
ａ′は、シリコン基板２の主要部に電気導体６ａ，６
ａ′を介して接続されており、それぞれの接続個所か
ら、電気導体は、適切に構成されたパーソナルコンピュ
ータ７（又は、択一選択的に特定用途用のマイクロコン
ピュータ）に電気的に接続されている（図１では、集積
回路技術の領域では通常のように、コネクタ８によって
図示されている）。
ク歯状部４ａに対して、ピエゾ抵抗領域５は、各フォー
ク歯状部４ａの対向面に沿って相互に対向する要素５
ａ，５ａ′として形成してもよい。フォーク歯状部４ａ
が曲げられる際、一方のピエゾ抵抗領域、例えば、５ａ
は伸び、他方のピエゾ抵抗領域、例えば、５ａ′は縮
む。ピエゾ抵抗素子５ａ，５ａ′は、温度にほぼ等しく
変化するピエゾ抵抗特性を有しているので、センサ１に
より、温度安定の程度が提供される。各領域５ａ，５
ａ′は、シリコン基板２の主要部に電気導体６ａ，６
ａ′を介して接続されており、それぞれの接続個所か
ら、電気導体は、適切に構成されたパーソナルコンピュ
ータ７（又は、択一選択的に特定用途用のマイクロコン
ピュータ）に電気的に接続されている（図１では、集積
回路技術の領域では通常のように、コネクタ８によって
図示されている）。
【００１４】素子５ａ，５ａ′は、電気回路で、それぞ
れ、図３の可変抵抗Ｒ１，Ｒ２として作動するように構
成されている。この回路は、適当な回路基板（図示して
いない）上に構成されており、この回路基板は、コンピ
ュータ７のマザーボード上の通常の「カードスロット」
（ＩＳＡ又はＰＣＩスロットのような）内に配置すると
好都合である。可変抵抗Ｒ１，Ｒ２は、公知抵抗の抵抗
Ｒ３，Ｒ４及び電圧源Ｖと一緒に、図３に略示されてい
るように、通常のホイートストーンブリッジ回路９を構
成する。この種の回路で公知であるように、抵抗Ｒ３，
Ｒ４は、フォーク歯状部４ａが偏向されていない場合、
平衡ブリッジ回路９となるように選定されている。その
際、コンピュータ７は、フォーク歯状部４ａが曲げられ
て、ブリッジ回路９が非平衡状態となった場合、ホイー
トストーンブリッジ９内の点Ｐ１，Ｐ２間に流れる電流
を測定し始めるように適合化される。択一選択的に、ホ
イートストーンブリッジ回路９を、コンピュータ７とは
別個にハウジングし、測定電流値をコンピュータ７に伝
送するようにしてもよい。
れ、図３の可変抵抗Ｒ１，Ｒ２として作動するように構
成されている。この回路は、適当な回路基板（図示して
いない）上に構成されており、この回路基板は、コンピ
ュータ７のマザーボード上の通常の「カードスロット」
（ＩＳＡ又はＰＣＩスロットのような）内に配置すると
好都合である。可変抵抗Ｒ１，Ｒ２は、公知抵抗の抵抗
Ｒ３，Ｒ４及び電圧源Ｖと一緒に、図３に略示されてい
るように、通常のホイートストーンブリッジ回路９を構
成する。この種の回路で公知であるように、抵抗Ｒ３，
Ｒ４は、フォーク歯状部４ａが偏向されていない場合、
平衡ブリッジ回路９となるように選定されている。その
際、コンピュータ７は、フォーク歯状部４ａが曲げられ
て、ブリッジ回路９が非平衡状態となった場合、ホイー
トストーンブリッジ９内の点Ｐ１，Ｐ２間に流れる電流
を測定し始めるように適合化される。択一選択的に、ホ
イートストーンブリッジ回路９を、コンピュータ７とは
別個にハウジングし、測定電流値をコンピュータ７に伝
送するようにしてもよい。
【００１５】この電流は、流体流としてのフォーク歯状
部４ａの偏向量を示し、コンピュータ７での流速の計算
に使用され、コンピュータは、例えば、測定電流と残存
の流体流との間の経験的に決定された数学的関係を使用
して計算を実行するようにプログラミングされている。
部４ａの偏向量を示し、コンピュータ７での流速の計算
に使用され、コンピュータは、例えば、測定電流と残存
の流体流との間の経験的に決定された数学的関係を使用
して計算を実行するようにプログラミングされている。
【００１６】残りのフォーク歯状部４ｂ．．ｎのそれぞ
れは、相応のピエゾ抵抗領域５ｂ．．ｎ，５ｂ′．．
ｎ′及び導体６ｂ．．ｎ，６ｂ′．．．ｎ′と同様に構
成されており、フォーク歯状部４ａとの関係で上述した
ように作動する。従って、回路基板に、別のホイートス
トーンブリッジ回路を設けるとよく、その際、各フォー
ク歯状部４ｂ．．ｎの１つは、上述のブリッジ回路９と
同じである。その際、コンピュータ７は、個別フォーク
歯状部４ｂ．．ｎからの測定値を選択的に利用して、残
存の流体流を示す検知可能な出力信号を供給するように
プログラミングされている。当業者には明らかである
が、その種の選択は、センサ１の提供される用途及び経
験上予期される物理的条件に極めて依存している。例え
ば、幾つかのフォーク歯状部４ｂ．．ｎからの示数を使
用するために選択することは、特定流に対する個別フォ
ーク歯状部４ａ．．ｎの応答に基づいているか、又は、
個別のフォーク歯状部４ａ．．ｎの示数によって指示さ
れるような流れの条件に基づいていて、激流領域内のフ
ォーク歯状部からのリーディングを排除するようにな
る。択一選択的に、全フォーク歯状部４ａ．．ｎからの
リーディングを使用するように選択してもよい。
れは、相応のピエゾ抵抗領域５ｂ．．ｎ，５ｂ′．．
ｎ′及び導体６ｂ．．ｎ，６ｂ′．．．ｎ′と同様に構
成されており、フォーク歯状部４ａとの関係で上述した
ように作動する。従って、回路基板に、別のホイートス
トーンブリッジ回路を設けるとよく、その際、各フォー
ク歯状部４ｂ．．ｎの１つは、上述のブリッジ回路９と
同じである。その際、コンピュータ７は、個別フォーク
歯状部４ｂ．．ｎからの測定値を選択的に利用して、残
存の流体流を示す検知可能な出力信号を供給するように
プログラミングされている。当業者には明らかである
が、その種の選択は、センサ１の提供される用途及び経
験上予期される物理的条件に極めて依存している。例え
ば、幾つかのフォーク歯状部４ｂ．．ｎからの示数を使
用するために選択することは、特定流に対する個別フォ
ーク歯状部４ａ．．ｎの応答に基づいているか、又は、
個別のフォーク歯状部４ａ．．ｎの示数によって指示さ
れるような流れの条件に基づいていて、激流領域内のフ
ォーク歯状部からのリーディングを排除するようにな
る。択一選択的に、全フォーク歯状部４ａ．．ｎからの
リーディングを使用するように選択してもよい。
【００１７】センサ１の基板２として半導体材料を用い
る利点は、図１に示されており、つまり、他の環境セン
サ、例えば、湿度センサ１０；温度センサ１１；基板２
の対向面上の圧力センサ１２，１２′が示されており、
十分に確立された技術を使用して同一基板２上に統合さ
れている。特に有用には、２つの圧力センサ１２，１
２′を異なった流量計の装置構成に使用するとよい（米
国特許明細書第４００６６３４号公報に記載されてい
る）。
る利点は、図１に示されており、つまり、他の環境セン
サ、例えば、湿度センサ１０；温度センサ１１；基板２
の対向面上の圧力センサ１２，１２′が示されており、
十分に確立された技術を使用して同一基板２上に統合さ
れている。特に有用には、２つの圧力センサ１２，１
２′を異なった流量計の装置構成に使用するとよい（米
国特許明細書第４００６６３４号公報に記載されてい
る）。
【００１８】本発明の流量計の別の実施例は、図４に示
されている。センサ１は、図１に示されているように、
図２に示されているようなフォーク歯状部４ａ．．ｎを
有しており、従って、図１及び図４の２つの実施例で異
なっている点のみが、詳細に示されている。
されている。センサ１は、図１に示されているように、
図２に示されているようなフォーク歯状部４ａ．．ｎを
有しており、従って、図１及び図４の２つの実施例で異
なっている点のみが、詳細に示されている。
【００１９】図４には、センサ１とコンピュータ７との
間に接続された制御可能な電源１３が示されている。こ
こでも、ホイートストーンブリッジ回路９は、可変抵抗
の１つ、例えば、Ｒ１が既知の値の抵抗と置き換えられ
ている点を除いて、図３に示された回路と同様に用いら
れている。ピエゾ抵抗素子５ａ（Ｒ１と関連している）
は、図４の実施例では、導体６ａを介して制御可能な電
力源１３に接続されている。使用中、フォーク歯状部
が、そのゼロ流れ位置から曲げられる際に、ブリッジ回
路９内の点Ｐ１及びＰ２間に流れる電流が、ここでもコ
ンピュータ７によってモニタされる。制御信号は、コン
ピュータから電源１３に供給されて、接続されたピエゾ
抵抗素子５ａへの電力出力を変化させ、その際、要素５
ａは、そのゼロの流れ位置に戻るように動く傾向がある
フォーク歯状部４ａ上に力が加わるように応動する。こ
の位置では、点Ｐ１，Ｐ２間に流れる電流は、流れがな
い（例えば、ゼロ電流）場合の現存値に戻り、コンピュ
ータ７は、電源１３に、その出力を一定に維持するよう
に指示する。フォーク歯状部４ａを、そのゼロ流れ位置
にホールドする必要がある素子５ａに給電される電力の
値は、流体流の測定値であり、この値を示す信号は、コ
ンピュータ７に供給され、コンピュータ７は、この信号
から流体流を計算するようにプログラミングされてい
る。
間に接続された制御可能な電源１３が示されている。こ
こでも、ホイートストーンブリッジ回路９は、可変抵抗
の１つ、例えば、Ｒ１が既知の値の抵抗と置き換えられ
ている点を除いて、図３に示された回路と同様に用いら
れている。ピエゾ抵抗素子５ａ（Ｒ１と関連している）
は、図４の実施例では、導体６ａを介して制御可能な電
力源１３に接続されている。使用中、フォーク歯状部
が、そのゼロ流れ位置から曲げられる際に、ブリッジ回
路９内の点Ｐ１及びＰ２間に流れる電流が、ここでもコ
ンピュータ７によってモニタされる。制御信号は、コン
ピュータから電源１３に供給されて、接続されたピエゾ
抵抗素子５ａへの電力出力を変化させ、その際、要素５
ａは、そのゼロの流れ位置に戻るように動く傾向がある
フォーク歯状部４ａ上に力が加わるように応動する。こ
の位置では、点Ｐ１，Ｐ２間に流れる電流は、流れがな
い（例えば、ゼロ電流）場合の現存値に戻り、コンピュ
ータ７は、電源１３に、その出力を一定に維持するよう
に指示する。フォーク歯状部４ａを、そのゼロ流れ位置
にホールドする必要がある素子５ａに給電される電力の
値は、流体流の測定値であり、この値を示す信号は、コ
ンピュータ７に供給され、コンピュータ７は、この信号
から流体流を計算するようにプログラミングされてい
る。
【００２０】上述の実施例では、ピエゾ抵抗材料が使用
されている流量計が記載されているけれども、ピエゾ電
気材料を択一選択的に使用してもよい（但し、請求項１
記載の発明の技術思想から外れない限りで）。例えば、
シリコン基板２及びセンサ１の統合されたフォーク歯状
部４ａ．．ｎは、ピエゾ電気材料、例えば、水晶又は適
切なセラミック又はプラスチックから形成されている。
されている流量計が記載されているけれども、ピエゾ電
気材料を択一選択的に使用してもよい（但し、請求項１
記載の発明の技術思想から外れない限りで）。例えば、
シリコン基板２及びセンサ１の統合されたフォーク歯状
部４ａ．．ｎは、ピエゾ電気材料、例えば、水晶又は適
切なセラミック又はプラスチックから形成されている。
【００２１】要するに、流量計は、半導体基板２と複数
のフレキシブルなフォーク歯状部４ａ．．ｎを有してお
り、フォーク歯状部は、基板２内のアパーチャ３に交差
するように配向されていて、流体流の向きの振れの量
は、流体流に依存する。ピエゾ抵抗領域５ａ．．ｎは、
各フォーク歯状部４ａ．．ｎ上に含まれていて、各フォ
ーク歯状部に、振れの程度に依存して可変の電気特性が
形成される。オブストラクション構成体４ａ．．ｎの領
域５ａ．．ｎと作動接続されたモニタ７により、電気特
性が変わり、この電気特性から流量を計算するモニタが
設けられる。
のフレキシブルなフォーク歯状部４ａ．．ｎを有してお
り、フォーク歯状部は、基板２内のアパーチャ３に交差
するように配向されていて、流体流の向きの振れの量
は、流体流に依存する。ピエゾ抵抗領域５ａ．．ｎは、
各フォーク歯状部４ａ．．ｎ上に含まれていて、各フォ
ーク歯状部に、振れの程度に依存して可変の電気特性が
形成される。オブストラクション構成体４ａ．．ｎの領
域５ａ．．ｎと作動接続されたモニタ７により、電気特
性が変わり、この電気特性から流量を計算するモニタが
設けられる。
【００２２】
【発明の効果】応答時間が速くて、振動流の測定に一層
良好に適合した流量計を構成することができる。
良好に適合した流量計を構成することができる。
【図１】本発明の流量計の略図
【図２】ピエゾ抵抗部と一緒に図示した図１のフォーク
歯状部の実施例を示す図
歯状部の実施例を示す図
【図３】流れを決定する際に、図１及び２のフォーク歯
状部で使用することができるホイートストーンブリッジ
回路を示す図
状部で使用することができるホイートストーンブリッジ
回路を示す図
【図４】本発明の流量計の別の実施例を示す図
１ 流量センサ ２ シリコン基板 ３ アパーチャ ４ａ．．ｎ フォーク歯状部 ５ａ．．ｎ ピエゾ抵抗領域 ６ａ．．ｎ 導体路 ７ パーソナルコンピュータ ８ コネクタ ９ ブリッジ回路 １０ 湿度センサ １１ 温度センサ １２，１２′ 圧力センサ １３ 電源
Claims (9)
- 【請求項１】 オブストラクション構成体（４ａ．．
ｎ）とモニタ（７，９）を有しており、前記オブストラ
クション構成体（４ａ．．ｎ）は、流体流に応動して偏
向可能であって、前記偏向の程度に依存して変化する電
気特性を有するように構成されており、前記モニタ
（７，９）は、前記オブストラクション構成体（４
ａ．．ｎ）に作動接続されていて、前記電気特性をモニ
タして、該電気特性から流れを計算するように構成され
た流量計において、オブストラクション構成体（４
ａ．．ｎ）は、流体流の方向に偏向するように配向され
た、複数のフレキシブルなフォーク歯状部（４ａ．．
ｎ）を有していることを特徴とする流量計。 - 【請求項２】 モニタは、複数個の別個の電気回路
（９）を有しており、前記電気回路（９）は、それぞれ
当該電気回路内に種々の個別フォーク歯状部（４ａ．．
ｎ）を含む請求項１記載の流量計。 - 【請求項３】 モニタは、各フォーク歯状部（４ａ．．
ｎ）のモニタされる電気特性を比較し、前記比較に依存
して、モニタされる電気特性を選択的に利用して、流体
流量を計算するように適合化されている請求項２記載の
流量計。 - 【請求項４】 更に、各フォーク歯状部に測定可能な力
を加えて、モニタされた電気特性を所定値に維持するよ
うに制御可能な手段（１３，５ａ）が設けられている請
求項１又は２記載の流量計。 - 【請求項５】 フォーク歯状部（４ａ．．ｎ）には、基
板（２）が統合されて設けられており、該基板（２）に
は、アパーチャ（３）が設けられており、該アパーチャ
（３）を通って流体が流れ、前記アパーチャ（３）に対
して横方向に前記フォーク歯状部（４ａ．．ｎ）が、一
端だけで前記基板（２）に取り付けられているように設
けられている請求項１〜４までのいずれか１記載の流量
計。 - 【請求項６】 基板（２）と、統合されたフォーク歯状
部（４ａ．．ｎ）とは、少なくとも、それぞれのフォー
ク歯状部（４ａ．．ｎ）の非取り付け端の近くの領域
（５ａ．．ｎ；５ａ′．．ｎ′）内に、可変の電気特性
を達成するように、適当にドーピングされた前記フォー
ク歯状部（４ａ．．ｎ）を形成する材料と共に半導体材
料から形成されている請求項５記載の流量計。 - 【請求項７】 更に、基板（２）に統合されていて、ア
パーチャ（３）の対向し合った面間の圧力差を測定する
手段（１２，１２´）が設けられている請求項６記載の
流量計。 - 【請求項８】 フォーク歯状部（４ａ．．ｎ）の幾つか
又は全ては、流れ内での偏向が異なるように異なった寸
法で製造されている請求項１〜７までのいずれか１記載
の流量計。 - 【請求項９】 フォーク歯状部（４ａ．．ｎ）は、ピエ
ゾ抵抗材料（５ａ．．ｎ；５ａ′．．ｎ′）を有してい
る請求項１〜８までのいずれか１記載の流量計。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9801766A SE9801766D0 (sv) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Fluid flow meter |
| SE9801766-8 | 1998-05-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000028628A true JP2000028628A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=20411378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11137086A Pending JP2000028628A (ja) | 1998-05-19 | 1999-05-18 | 流量計 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6345540B1 (ja) |
| EP (1) | EP0964228A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000028628A (ja) |
| SE (1) | SE9801766D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015526695A (ja) * | 2012-05-24 | 2015-09-10 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ガスの流速を測定するための方法および装置 |
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| US4006634A (en) | 1975-09-17 | 1977-02-08 | National Semiconductor Corporation | Flow meter |
| US4790181A (en) * | 1983-12-01 | 1988-12-13 | Aine Harry E | Thermal mass flow meter and method of making same |
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-
1998
- 1998-05-19 SE SE9801766A patent/SE9801766D0/xx unknown
-
1999
- 1999-04-12 EP EP99107108A patent/EP0964228A1/en not_active Withdrawn
- 1999-05-12 US US09/310,126 patent/US6345540B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-18 JP JP11137086A patent/JP2000028628A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9801766D0 (sv) | 1998-05-19 |
| EP0964228A1 (en) | 1999-12-15 |
| US6345540B1 (en) | 2002-02-12 |
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