JP3024364B2 - カルマン渦流量計 - Google Patents
カルマン渦流量計Info
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- JP3024364B2 JP3024364B2 JP4169362A JP16936292A JP3024364B2 JP 3024364 B2 JP3024364 B2 JP 3024364B2 JP 4169362 A JP4169362 A JP 4169362A JP 16936292 A JP16936292 A JP 16936292A JP 3024364 B2 JP3024364 B2 JP 3024364B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、流体の流れの中に挿
入された柱状物体の下流側側面に発生するカルマン渦を
検出して、流体の流量を検出するカルマン渦流量計に関
するものである。
入された柱状物体の下流側側面に発生するカルマン渦を
検出して、流体の流量を検出するカルマン渦流量計に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は、例えば特開昭６０―２２０８１
９号公報に示された従来のカルマン渦流量計を示す断面
図である。図において、２は流路、４は柱状体、６は導
圧管、８はシリコンチップ、９はピエゾ抵抗ゲージであ
る。
９号公報に示された従来のカルマン渦流量計を示す断面
図である。図において、２は流路、４は柱状体、６は導
圧管、８はシリコンチップ、９はピエゾ抵抗ゲージであ
る。
【０００３】従来のカルマン渦流量計は上記のように構
成され、柱状体４によって発生したカルマン渦による圧
力変化を導圧管６を用いてシリコンチップ８の薄肉部に
導き、この圧力差による薄肉部の振動をピエゾ抵抗ゲー
ジ９の抵抗値変化によって検出し、この抵抗値の変動周
波数から流速または流量を測定していた。このようなカ
ルマン渦流量計は比較的測定精度が高いという特徴を持
つ。
成され、柱状体４によって発生したカルマン渦による圧
力変化を導圧管６を用いてシリコンチップ８の薄肉部に
導き、この圧力差による薄肉部の振動をピエゾ抵抗ゲー
ジ９の抵抗値変化によって検出し、この抵抗値の変動周
波数から流速または流量を測定していた。このようなカ
ルマン渦流量計は比較的測定精度が高いという特徴を持
つ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、渦による圧力変化を板状部材をたわませて歪を検出
する方式のカルマン渦流量計では原理的に以下の問題点
があった。圧力の変化が流速の２乗に比例するため感度
とレンジアビリティの両立が困難である。すなわち、低
速流量域においてはカルマン渦列が非常に弱くなるの
で、この領域での感度を上げるためには板上部材を薄く
する必要があるが、この場合高速流量域において渦によ
る圧力が大きくなると過大な変位や力が加わり精度よく
渦が検出できなくなる。逆に、板上部材を厚くすると高
速流量域での耐振性が向上するが、低速流量域での感度
が低くなる。また、いわゆる容積型であるため、気体流
量の測定においては温度や圧力による密度変化を補正す
るための温度検出素子を、渦の発生に影響を与えずしか
も流体温度を正確に測定できる位置に挿入する必要があ
った。そこで、低速流量域において高感度であり、高速
流量域でも充分な応答性をもつ渦検出器として、例えば
熱線が冷却されることを用いた方式のものがあるが、流
体中の混入物の接触や付着の影響を受けやすいという問
題点があった。上記のように従来のカルマン渦流量計に
おいては、渦の検出方法や測定素子に依存して充分な測
定精度を得るためには、測定対象や測定領域が限定され
たり、測定素子の出力に異常が発生したときの機能の保
障に問題があった。また、一般に流体計測においては種
々の流体物理量のうち、ひとつだけを必要とすることは
少なく、流量、絶対圧、温度など複数の物理量の同時測
定が要求されることが多い。ところが、従来の渦流量計
ではこのような測定は不可能であった。
に、渦による圧力変化を板状部材をたわませて歪を検出
する方式のカルマン渦流量計では原理的に以下の問題点
があった。圧力の変化が流速の２乗に比例するため感度
とレンジアビリティの両立が困難である。すなわち、低
速流量域においてはカルマン渦列が非常に弱くなるの
で、この領域での感度を上げるためには板上部材を薄く
する必要があるが、この場合高速流量域において渦によ
る圧力が大きくなると過大な変位や力が加わり精度よく
渦が検出できなくなる。逆に、板上部材を厚くすると高
速流量域での耐振性が向上するが、低速流量域での感度
が低くなる。また、いわゆる容積型であるため、気体流
量の測定においては温度や圧力による密度変化を補正す
るための温度検出素子を、渦の発生に影響を与えずしか
も流体温度を正確に測定できる位置に挿入する必要があ
った。そこで、低速流量域において高感度であり、高速
流量域でも充分な応答性をもつ渦検出器として、例えば
熱線が冷却されることを用いた方式のものがあるが、流
体中の混入物の接触や付着の影響を受けやすいという問
題点があった。上記のように従来のカルマン渦流量計に
おいては、渦の検出方法や測定素子に依存して充分な測
定精度を得るためには、測定対象や測定領域が限定され
たり、測定素子の出力に異常が発生したときの機能の保
障に問題があった。また、一般に流体計測においては種
々の流体物理量のうち、ひとつだけを必要とすることは
少なく、流量、絶対圧、温度など複数の物理量の同時測
定が要求されることが多い。ところが、従来の渦流量計
ではこのような測定は不可能であった。
【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、測定対象を限定せずに広い流量
範囲にわたって高精度な流量測定を行うことができるカ
ルマン渦流量計を得ることを目的としている。
ためになされたもので、測定対象を限定せずに広い流量
範囲にわたって高精度な流量測定を行うことができるカ
ルマン渦流量計を得ることを目的としている。
【０００６】また、流路内における流体の絶対圧と流量
を同時に測定することができる複合カルマン渦流量計を
得ることを目的としている。
を同時に測定することができる複合カルマン渦流量計を
得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係るカルマン
渦流量計は、カルマン渦による圧力変動の検出に圧力測
定素子と発熱素子を併用し、これら２つの検出信号から
流量を測定するようにしたものである。
渦流量計は、カルマン渦による圧力変動の検出に圧力測
定素子と発熱素子を併用し、これら２つの検出信号から
流量を測定するようにしたものである。
【０００８】また、上記カルマン渦流量計は、ひとつの
半導体チップ上にエッチングによって形成された薄肉部
と貫通孔とを設け、前記薄肉部上に圧力測定素子を形成
し、前記貫通孔内に両端支持された発熱素子を、前記貫
通孔近傍の半導体チップ表面上に温度測定素子を形成す
るとよい。
半導体チップ上にエッチングによって形成された薄肉部
と貫通孔とを設け、前記薄肉部上に圧力測定素子を形成
し、前記貫通孔内に両端支持された発熱素子を、前記貫
通孔近傍の半導体チップ表面上に温度測定素子を形成す
るとよい。
【０００９】また、上記カルマン渦流量計は圧力測定素
子と、発熱素子及び温度測定素子とが圧力的に分離され
た導圧室、上記導圧室と流路を結ぶ導圧管、並びに薄肉
部を気密に保つ基準圧室を備えた構成としてもよい。
子と、発熱素子及び温度測定素子とが圧力的に分離され
た導圧室、上記導圧室と流路を結ぶ導圧管、並びに薄肉
部を気密に保つ基準圧室を備えた構成としてもよい。
【００１０】
【作用】流路に測定流体が流されると、柱状体によりカ
ルマン渦が生じる。カルマン渦によって生じる圧力変動
による差圧を薄肉部に形成された圧力測定素子で検出
し、測定流体の流量を測定する。一方、温度検出素子に
よって測定した流体温度より一定温度高く発熱するよう
に制御された発熱体が、カルマン渦による圧力変動のた
め生じる流体の流れによって冷却されたときに、発熱体
に流れる加熱電流の大きさ、または変動周波数から測定
流体の流量を測定する。そして流量域に応じて、あるい
は出力の異常を検知し、上記各測定結果を選択して取り
出す。これにより、それぞれの素子の長所を活かした高
精度で広範囲な測定が可能となり、一方の測定素子に異
常が発生しても流量計としての機能が麻痺することが避
けられる。
ルマン渦が生じる。カルマン渦によって生じる圧力変動
による差圧を薄肉部に形成された圧力測定素子で検出
し、測定流体の流量を測定する。一方、温度検出素子に
よって測定した流体温度より一定温度高く発熱するよう
に制御された発熱体が、カルマン渦による圧力変動のた
め生じる流体の流れによって冷却されたときに、発熱体
に流れる加熱電流の大きさ、または変動周波数から測定
流体の流量を測定する。そして流量域に応じて、あるい
は出力の異常を検知し、上記各測定結果を選択して取り
出す。これにより、それぞれの素子の長所を活かした高
精度で広範囲な測定が可能となり、一方の測定素子に異
常が発生しても流量計としての機能が麻痺することが避
けられる。
【００１１】また、ひとつの半導体チップ上にエッチン
グによって形成された薄肉部と貫通孔とを設け、前記薄
肉部上に圧力測定素子を形成し、前記貫通孔内に両端支
持された発熱素子を、前記貫通孔近傍の半導体チップ表
面上に温度測定素子を形成してカルマン渦流量計を構成
すると、高精度でかつ小形に構成することができ、しか
も、圧力測定素子、温度検出素子、発熱素子等を半導体
製造技術により一体形成できるので大量生産が可能で、
このため安価にできる。
グによって形成された薄肉部と貫通孔とを設け、前記薄
肉部上に圧力測定素子を形成し、前記貫通孔内に両端支
持された発熱素子を、前記貫通孔近傍の半導体チップ表
面上に温度測定素子を形成してカルマン渦流量計を構成
すると、高精度でかつ小形に構成することができ、しか
も、圧力測定素子、温度検出素子、発熱素子等を半導体
製造技術により一体形成できるので大量生産が可能で、
このため安価にできる。
【００１２】さらに、圧力測定素子と、発熱素子及び温
度測定素子とが圧力的に分離された導圧室、上記導圧室
と流路を結ぶ導圧管、並びに薄肉部を気密に保つ基準圧
室を備えた構成とすることにより、流路内における流体
の絶対圧も同時に測定でき、個々の物理量の測定だけで
は得られない流体の質量流量、エネルギーなどを得るこ
とができる。
度測定素子とが圧力的に分離された導圧室、上記導圧室
と流路を結ぶ導圧管、並びに薄肉部を気密に保つ基準圧
室を備えた構成とすることにより、流路内における流体
の絶対圧も同時に測定でき、個々の物理量の測定だけで
は得られない流体の質量流量、エネルギーなどを得るこ
とができる。
【００１３】
実施例１．以下、この発明の実施例について図面に基づ
き、詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例を表す
全体構成図で、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図で
ある。各図において、２は流路で、その上流側には整流
格子１が設けられる。また、３、４で一対の渦発生体を
構成しており、図２に示すように断面二等辺三角形状に
形成された上流側柱状体３と、断面等脚台形状に形成さ
れた下流側柱状体４が一定間隙を隔てて流れに対して垂
直に挿入され、固定されている。上流側柱状体３によっ
て発生したカルマン渦Ｂの圧力変動は、下流側柱状体４
に設けられた導圧孔５から導圧管６ａ、６ｂを通ってそ
の内部に導入される。７はパイレックスガラスなどでで
きた台座である。この台座７上にシリコンチップ８が陽
極接合などにより接合されている。シリコンチップ８は
（100 ）面の単結晶シリコンで形成され、薄肉部１４、
貫通孔１５が並んで形成されている。導圧管６ａは途中
で２本に分岐し、この薄肉部１４、貫通孔１５に連通し
た後、再度１本に集束し、導圧管６ｂとなって下流側柱
状体４の反対側側面に導出される。
き、詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例を表す
全体構成図で、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図で
ある。各図において、２は流路で、その上流側には整流
格子１が設けられる。また、３、４で一対の渦発生体を
構成しており、図２に示すように断面二等辺三角形状に
形成された上流側柱状体３と、断面等脚台形状に形成さ
れた下流側柱状体４が一定間隙を隔てて流れに対して垂
直に挿入され、固定されている。上流側柱状体３によっ
て発生したカルマン渦Ｂの圧力変動は、下流側柱状体４
に設けられた導圧孔５から導圧管６ａ、６ｂを通ってそ
の内部に導入される。７はパイレックスガラスなどでで
きた台座である。この台座７上にシリコンチップ８が陽
極接合などにより接合されている。シリコンチップ８は
（100 ）面の単結晶シリコンで形成され、薄肉部１４、
貫通孔１５が並んで形成されている。導圧管６ａは途中
で２本に分岐し、この薄肉部１４、貫通孔１５に連通し
た後、再度１本に集束し、導圧管６ｂとなって下流側柱
状体４の反対側側面に導出される。
【００１４】次に、図３は図２のシリコンチップ８を表
し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ
線に沿った断面図である。シリコンチップ８は裏面より
エッチングを施した薄肉部１４をもつ。この薄肉部１４
の表面には圧力検出素子９があり、この実施例ではピエ
ゾ抵抗ゲージが用いられており、例えば不純物拡散など
の半導体技術によって（110 ）方向に形成されている。
この４個のピエゾ抵抗ゲージはホイートストンブリッジ
を形成している。１０は配線取り出し用のアルミニウム
ボンディングパッドである。１１は温度検出素子であっ
て、この実施例では白金薄膜抵抗を用いている。１２は
アルミニウム配線である。１３は発熱素子であって、こ
の実施例では白金薄膜抵抗を用いており、その周囲はエ
ッチングによって打ち抜かれ、矩形状の貫通孔１５を構
成している。
し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ
線に沿った断面図である。シリコンチップ８は裏面より
エッチングを施した薄肉部１４をもつ。この薄肉部１４
の表面には圧力検出素子９があり、この実施例ではピエ
ゾ抵抗ゲージが用いられており、例えば不純物拡散など
の半導体技術によって（110 ）方向に形成されている。
この４個のピエゾ抵抗ゲージはホイートストンブリッジ
を形成している。１０は配線取り出し用のアルミニウム
ボンディングパッドである。１１は温度検出素子であっ
て、この実施例では白金薄膜抵抗を用いている。１２は
アルミニウム配線である。１３は発熱素子であって、こ
の実施例では白金薄膜抵抗を用いており、その周囲はエ
ッチングによって打ち抜かれ、矩形状の貫通孔１５を構
成している。
【００１５】次に、上記のような構造をもつカルマン渦
流量計の動作について図２、図３を基に説明する。測定
流体Ｑが流路に流入すると、上流側柱状体３によってカ
ルマン渦が発生する。今、渦が図中Ｂの位置にあるとす
ると導圧管６ａ、６ｂの開口部付近にそれぞれ正圧、負
圧が生じる。その結果、導圧管６ａから流入して導圧管
６ｂを通って流出する流体の流れＲが発生する。この圧
力変動、流れＲはシリコンチップ上の薄肉部１４、貫通
孔１５に導かれる。薄肉部１４は、カルマン渦による圧
力変動のため振動を起こす。この振動による応力変動の
ため薄肉部表面に形成されたピエゾ抵抗ゲージ９の抵抗
値が変化する。この抵抗値変化をブリッジを構成して検
出するが、その変動周波数は流速に比例しているので、
この周波数から流速あるいは流量を測定することができ
る。一方、貫通孔１５内に突出した発熱用白金薄膜抵抗
１３は温度検出用白金薄膜抵抗１１によって測定した流
体温度より一定温度高く発熱するように制御されてい
る。そこに流れＲが流入すると発熱用白金薄膜抵抗１３
は冷却される。このとき白金薄膜抵抗１３に流れる加熱
電流の変動周波数を検出することにより流速あるいは流
量を測定することができる。上記のように出力信号はピ
エゾ抵抗ゲージ９、白金薄膜抵抗１３の双方から得られ
るが、外部制御回路によって出力信号の切り換えを行
う。すなわち、微小流量域で高い感度が求められるとき
や、白金薄膜抵抗１３に流体中の混入物が付着してその
出力に異常が検知されるときはピエゾ抵抗ゲージ９から
の出力信号を取り出し、大流量域で高速応答性が求めら
れるときや、薄肉部に過大な圧力が加わりピエゾ抵抗ゲ
ージの出力に異常が検知されるときは発熱用白金薄膜抵
抗１３の出力信号を取り出す。これにより、それぞれの
素子の長所を活かした高精度で広範囲な測定が可能とな
り、一方の測定素子に異常が発生しても流量計としての
機能が麻痺することが避けられる。
流量計の動作について図２、図３を基に説明する。測定
流体Ｑが流路に流入すると、上流側柱状体３によってカ
ルマン渦が発生する。今、渦が図中Ｂの位置にあるとす
ると導圧管６ａ、６ｂの開口部付近にそれぞれ正圧、負
圧が生じる。その結果、導圧管６ａから流入して導圧管
６ｂを通って流出する流体の流れＲが発生する。この圧
力変動、流れＲはシリコンチップ上の薄肉部１４、貫通
孔１５に導かれる。薄肉部１４は、カルマン渦による圧
力変動のため振動を起こす。この振動による応力変動の
ため薄肉部表面に形成されたピエゾ抵抗ゲージ９の抵抗
値が変化する。この抵抗値変化をブリッジを構成して検
出するが、その変動周波数は流速に比例しているので、
この周波数から流速あるいは流量を測定することができ
る。一方、貫通孔１５内に突出した発熱用白金薄膜抵抗
１３は温度検出用白金薄膜抵抗１１によって測定した流
体温度より一定温度高く発熱するように制御されてい
る。そこに流れＲが流入すると発熱用白金薄膜抵抗１３
は冷却される。このとき白金薄膜抵抗１３に流れる加熱
電流の変動周波数を検出することにより流速あるいは流
量を測定することができる。上記のように出力信号はピ
エゾ抵抗ゲージ９、白金薄膜抵抗１３の双方から得られ
るが、外部制御回路によって出力信号の切り換えを行
う。すなわち、微小流量域で高い感度が求められるとき
や、白金薄膜抵抗１３に流体中の混入物が付着してその
出力に異常が検知されるときはピエゾ抵抗ゲージ９から
の出力信号を取り出し、大流量域で高速応答性が求めら
れるときや、薄肉部に過大な圧力が加わりピエゾ抵抗ゲ
ージの出力に異常が検知されるときは発熱用白金薄膜抵
抗１３の出力信号を取り出す。これにより、それぞれの
素子の長所を活かした高精度で広範囲な測定が可能とな
り、一方の測定素子に異常が発生しても流量計としての
機能が麻痺することが避けられる。
【００１６】実施例２．上記実施例１では（100）面の
シリコン基板に（110）方向にピエゾ抵抗ゲージを４個
配列しているが、その配列、個数は何でもよい。例え
ば、（110 ）面シリコン基板に（110 ）方向にピエゾ抵
抗ゲージを配列しても同様の効果が得られる。また、温
度検出素子として白金薄膜抵抗１１を用いたが、ダイオ
ードを定電流駆動したものを用いても同様の効果が得ら
れる。さらに、発熱素子として白金薄膜抵抗１３を用い
ているが、拡散抵抗、トランジスタなどを用いてもよ
い。
シリコン基板に（110）方向にピエゾ抵抗ゲージを４個
配列しているが、その配列、個数は何でもよい。例え
ば、（110 ）面シリコン基板に（110 ）方向にピエゾ抵
抗ゲージを配列しても同様の効果が得られる。また、温
度検出素子として白金薄膜抵抗１１を用いたが、ダイオ
ードを定電流駆動したものを用いても同様の効果が得ら
れる。さらに、発熱素子として白金薄膜抵抗１３を用い
ているが、拡散抵抗、トランジスタなどを用いてもよ
い。
【００１７】実施例３．上記実施例１、２では、シリコ
ンチップ８は下流側柱状体４の内部に設置されている
が、流路２の外部に置くことで保守、点検を容易にする
こともできる。
ンチップ８は下流側柱状体４の内部に設置されている
が、流路２の外部に置くことで保守、点検を容易にする
こともできる。
【００１８】実施例４．図４は圧力測定素子９で流路の
絶対圧を測定するように構成した実施態様を示す全体構
成図である。１〜１５は上記実施例１〜３と全く同一で
ある。１６は導圧管、１７は渦検出部である。図５は渦
検出部を流れ方向から見た拡大断面図であり、図６は渦
検出部の側面断面図である。この実施例では圧力測定素
子９を温度測定素子１１、発熱素子１３と圧力的に分離
した導圧室１８内に設置し、この導圧室１８と流路２と
を導圧管１６によって連通させている。また、薄肉部１
４の裏面は台座７と陽極接合などにより気密に接合し基
準圧室１９としている。基準圧室１９内部は密閉される
ため湿度の影響を極小にすることができる。このような
実施例によれば圧力測定素子９によって流路２を流れる
流体の絶対圧を測定できるようになる。一方、上記実施
例１〜３と同様に発熱素子によって流速または流量を測
定することができる。すなわち、流路の絶対圧と流量と
いう流体計測において重要な２つの物理量が同時に測定
できる。
絶対圧を測定するように構成した実施態様を示す全体構
成図である。１〜１５は上記実施例１〜３と全く同一で
ある。１６は導圧管、１７は渦検出部である。図５は渦
検出部を流れ方向から見た拡大断面図であり、図６は渦
検出部の側面断面図である。この実施例では圧力測定素
子９を温度測定素子１１、発熱素子１３と圧力的に分離
した導圧室１８内に設置し、この導圧室１８と流路２と
を導圧管１６によって連通させている。また、薄肉部１
４の裏面は台座７と陽極接合などにより気密に接合し基
準圧室１９としている。基準圧室１９内部は密閉される
ため湿度の影響を極小にすることができる。このような
実施例によれば圧力測定素子９によって流路２を流れる
流体の絶対圧を測定できるようになる。一方、上記実施
例１〜３と同様に発熱素子によって流速または流量を測
定することができる。すなわち、流路の絶対圧と流量と
いう流体計測において重要な２つの物理量が同時に測定
できる。
【００１９】実施例５．上記実施例４では圧力検出素子
としてピエゾ抵抗ゲージを用いているが、図７に示すよ
うな方法で圧力検出素子を構成しても所期の目的を達成
することができる。すなわち、シリコンチップの薄肉部
１４に不純物拡散層２０を形成し、これを可動電極と
し、基準圧室内１９の台座７の表面にアルミニウム電極
２１を蒸着し、これを固定電極とすることで、薄肉部の
偏位にともなうキャパシタの容量が変化することを利用
した容量型の圧力検出素子を構成できる。
としてピエゾ抵抗ゲージを用いているが、図７に示すよ
うな方法で圧力検出素子を構成しても所期の目的を達成
することができる。すなわち、シリコンチップの薄肉部
１４に不純物拡散層２０を形成し、これを可動電極と
し、基準圧室内１９の台座７の表面にアルミニウム電極
２１を蒸着し、これを固定電極とすることで、薄肉部の
偏位にともなうキャパシタの容量が変化することを利用
した容量型の圧力検出素子を構成できる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、カル
マン渦による圧力変動の検出に圧力測定素子と発熱素子
を併用し、これら２つの検出信号から流量を測定するよ
うにしたので、微小流量域で高い感度が求められるとき
や、発熱素子に流体中の混入物が付着してその出力に異
常が検知されるときは、圧力検出素子から出力信号を取
り出し、大流量域で高速応答性が求められるときや、薄
肉部に過大な圧力が加わり圧力検出素子の出力に異常が
検知されるときは、発熱素子から出力信号を取り出す、
という２つの検出方式を併用でき、それぞれの長所を活
かした高精度で広範囲な測定が可能になるとともに、一
方の検出方式に異常が発生しても他方が動作していれば
機能が完全に麻痺してしまうことも避けられる効果があ
る。
マン渦による圧力変動の検出に圧力測定素子と発熱素子
を併用し、これら２つの検出信号から流量を測定するよ
うにしたので、微小流量域で高い感度が求められるとき
や、発熱素子に流体中の混入物が付着してその出力に異
常が検知されるときは、圧力検出素子から出力信号を取
り出し、大流量域で高速応答性が求められるときや、薄
肉部に過大な圧力が加わり圧力検出素子の出力に異常が
検知されるときは、発熱素子から出力信号を取り出す、
という２つの検出方式を併用でき、それぞれの長所を活
かした高精度で広範囲な測定が可能になるとともに、一
方の検出方式に異常が発生しても他方が動作していれば
機能が完全に麻痺してしまうことも避けられる効果があ
る。
【００２１】また、ひとつの半導体チップ上にエッチン
グによって形成された薄肉部と貫通孔とを設け、前記薄
肉部上に圧力測定素子を形成し、前記貫通孔内に両端支
持された発熱素子を、前記貫通孔近傍の半導体チップ表
面上に温度測定素子を形成してカルマン渦流量計を構成
すれば、高精度でかつ小形に構成することができ、しか
も、圧力測定素子、温度検出素子、発熱素子等を半導体
製造技術により一体形成できるので大量生産が可能で、
安価にできる効果がある。するとよい。
グによって形成された薄肉部と貫通孔とを設け、前記薄
肉部上に圧力測定素子を形成し、前記貫通孔内に両端支
持された発熱素子を、前記貫通孔近傍の半導体チップ表
面上に温度測定素子を形成してカルマン渦流量計を構成
すれば、高精度でかつ小形に構成することができ、しか
も、圧力測定素子、温度検出素子、発熱素子等を半導体
製造技術により一体形成できるので大量生産が可能で、
安価にできる効果がある。するとよい。
【００２２】また、圧力測定素子と、発熱素子及び温度
測定素子とが圧力的に分離された導圧室、上記導圧室と
流路を結ぶ導圧管、並びに薄肉部を気密に保つ基準圧室
を備えた構成とすることにより、流体計測において重要
な物理量である流体の絶対圧、流速、温度を同時に測定
することができ、個々の物理量の測定だけでは得られな
い流体の質量流量、エネルギーなどを得ることができ
る。
測定素子とが圧力的に分離された導圧室、上記導圧室と
流路を結ぶ導圧管、並びに薄肉部を気密に保つ基準圧室
を備えた構成とすることにより、流体計測において重要
な物理量である流体の絶対圧、流速、温度を同時に測定
することができ、個々の物理量の測定だけでは得られな
い流体の質量流量、エネルギーなどを得ることができ
る。
【図１】この発明の実施例１を示す全体構成図である。
【図２】図１のＡ―Ａ線に沿った断面図である。
【図３】この発明の実施例１におけるシリコンチップの
斜視図及び断面図である。
斜視図及び断面図である。
【図４】この発明の実施例４を示す全体構成図である。
【図５】この発明の実施例４における渦検出部を流体の
流れ方向から見た拡大断面図である。
流れ方向から見た拡大断面図である。
【図６】この発明の実施例４における渦検出部の側面断
面図である。
面図である。
【図７】この発明の実施例５におけるシリコンチップ及
び台座の断面図である。
び台座の断面図である。
【図８】従来の渦流量計の全体構成図である。
２ 流路 ３ 上流側柱状体 ４ 下流側柱状体 ６ａ 導圧管 ６ｂ 導圧管 ８ シリコンチップ ９ 圧力測定素子 １１ 温度測定素子 １３ 発熱素子 １４ 薄肉部 １５ 貫通孔 １６ 導圧管 １８ 導圧室 １９ 基準圧室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−82121（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−220819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−46966（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−24492（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭50−36990（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/32
Claims (3)
- 【請求項１】 流路に挿入された柱状体の近傍に発生す
るカルマン渦に対応して変化する２点間の圧力差を検出
するととともに、上記圧力差によって生じる流れを熱的
検出手段を用いて検出し、これら２つの検出信号から流
量を測定するようにしたカルマン渦流量計。 - 【請求項２】 薄肉部と、この薄肉部に形成された圧力
測定素子と、上記薄肉部の近傍に形成された貫通孔と、
この貫通孔内に両端支持され、流体温度よりも一定温度
高く発熱する発熱素子と、上記貫通孔近傍に形成された
温度測定素子とをひとつの半導体チップ上に一体形成し
た請求項１記載のカルマン渦流量計。 - 【請求項３】 圧力測定素子と、発熱素子及び温度測定
素子とが圧力的に分離された導圧室、上記導圧室と流路
を結ぶ導圧管、並びに薄肉部を気密に保つ基準圧室を備
えた請求項１または２記載のカルマン渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169362A JP3024364B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | カルマン渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169362A JP3024364B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | カルマン渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0611368A JPH0611368A (ja) | 1994-01-21 |
| JP3024364B2 true JP3024364B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=15885178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4169362A Expired - Fee Related JP3024364B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | カルマン渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024364B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016191655A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | アズビル株式会社 | 渦式流速測定装置 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4169362A patent/JP3024364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0611368A (ja) | 1994-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |