JPH04140626A - 圧力分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体の圧力分布の測定装置に係わり、特に複
数位置の圧力の絶対値又は相対値を一度に測定及び表示
する事が可能な装置に関する。

〔発明の概要〕

測定面と、測定面に配した静圧孔と、静圧孔に連通ずる
圧力室とを備えた平板状外筐と、平板状外筐の圧力室の
静圧孔と逆側を密閉したフィルムと、フィルム上に設け
られ、前記圧力室に対応した位置に突出状電極を有する
機械−電気変換素子とにより構成され、測定面から静圧
孔を介して圧力室に流入した流体の圧力を機械〜電気変
換素子によって電圧に変換し、この変換によって、複数
位置の流体の圧力の絶対値又は相対値を一度に測定及び
表示する事が可能な圧力分布測定装置を提供する。

〔従来の技術〕

従来、圧力を測定する装置の圧力センサとして、半導体
センサや圧電体圧力センサ等が知られている。これらの
圧力センサは測定する場所に配置するか、又は管路系を
通して接続するのが一般的であった。

管路系を通して接続する例としてマノメータを利用して
圧力を測定する圧力測定装置の例を第６図に示す。

この第６図の従来の圧力測定装置を説明する前に、まず
、第５図を使い従来のパウダービームエツチング装置を
説明する。この装置は本発明の発明者が特願平２−１１
９７９１号にて既に出願したものである。第５図におい
て、この装置はパウダーと高圧気体の固気２相ビーム（
流体）５１をノズル５２がら被加工物５３に噴射して被
加工物５３を加工する装置である。

このようなパウダービームエツチング装置の性能を向上
しようと思うと、この装置のノズル５２から被加工物５
３に噴射される流体５１の圧力分布（複数位置の圧力の
絶対値又は相対値）を知って、流体５１の圧力や流速、
そしてノズル５２の形状を決定する必要がある。

従来の圧力測定装置は、第６図に示すように、流体５１
がノズル５２から噴射され、第５図に示した被加工物５
３に相当する位置に平板状外筐６３の測定面６３ａがあ
り、ノズル５２から噴射された流体５１が平板状外筐６
３の測定面６３ａに噴射される。測定面６３ａには、ノ
ズル５２に対向して静圧孔６３ｂが穿設されている。６
４はジヨイント、６５はチューブ、そして６６はマノメ
ータである。

マノメータ６６は、第１の流体（第６図では、流体５１
がチューブ６Ｓを通って、流体５１ａの圧力Ｐｂと図示
）と、第２の流体（大気圧であり、第６図では、Ｐ、と
図示）の２つの場所における流体の圧力の差を測定する
ためのもので、液体６６ａが入っているＵ字状の２本の
足からなる計器で、液体６６ａ面の差Δｉが流体５１ａ
の圧力Ｐｂと大気圧Ｐ１との圧力差となる。この圧力差
の事を差圧と称している。

即ち、絶対真空を基準にして測った圧力を絶対圧力と呼
び、大気圧を基準にして測った圧力をゲージ圧力と言う
。この圧力をそのまま表示した値を絶対値と言い、ある
圧力との比較した比を相対値と言う。

第６図を使って説明した従来のマノメータ６６を利用し
た圧力測定装置では、次のような問題点があった。

■平均流速しか求める事が出来ない。

■測定個所を複数化するためには、第６図矢印の方向に
、平板状外筺６３の測定面を移動するか、ノズル５２を
移動するかしかないが、ノズル５２は固定されたもので
あると、平板状外筺６３の測定面を移動する必要がある
。即ち、複数化するためには、圧力測定装置そのものを
を小型化する必要があり、マノメータ６６を利用する装
置であっては、小型化は不可能であった。

■流体５１の動的挙動が把握できなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためにな
されたものであって、 測定面と、測定面に配した静圧孔と、静圧孔に連通する
圧力室とを備えた平板状外筐と、この平板状外筺の圧力
室の静圧孔と逆側を密閉したフィルムと、このフィルム
上に設けられ、前記圧力室に対応した位置に突出状電極
を有する機械−電気変換素子とにより構成され、 測定面から静圧孔を介して圧力室に流入した流体の圧力
を機械−電気変換素子によって電圧に変換し、これらの
電圧を更に計器に表示する事により、圧力分布、即ち複
数位置の圧力の絶対値又は相対値を一度に測定及び表示
する事が可能な圧力分布測定装置を提供する事により、 圧力分布測定装置の小型化と、流体の動的挙動を把握し
、よってノズルの形状や配置を最適化する事を課題とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の圧力分布測定装置は、 圧力を測定しようとする流体が噴射される測定面と、こ
の測定面に配した複数の静圧孔と、静圧孔に連通する圧
力室とを備えた平板状外筐と、この平板状外筺の圧力室
の静圧孔と逆側を密封したフィルムと、 このフィルム上に設けられ、前記圧力室に対応した位置
に突出状電極を有する機械−電気変換素子とにより構成
される。

他の手段として、このフィルム上に設けられ、前記圧力
室に対応した位置で、切欠部を有し、しかも片持ち支持
された機械−電気変換素子とにより構成される。

更に他の手段として、このフィルム上に設けられ、前記
圧力室に対応した位置で、切欠部を有し、且つ突出状電
極を有する機械−電気変換素子とにより構成される。

［作用〕 このように、圧力分布測定装置を構成する事により、 測定面から静圧孔を介して圧力室に流入した流体の圧力
を機械−電気変換素子によって電圧に変換し、これらの
電圧を計器に表示する事により、圧力分布、即ち複数位
置の圧力の絶対値又は相対値を一度に測定及び表示する
事が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の圧力分布測定装置の一実施例を第１図乃
至第４図を参照して説明する。

第１図は本発明の圧力分布測定装置の一実施例であり、
同図（＾）は正面断面図、同図（Ｂ）は下面平面図であ
る。

本発明の圧力分布測定装置は、第１図に示すように、圧
力を測定しようとする流体１（例えば、固気２相ビーム
）をノズル２から平板状外筺３の測定面３ａに噴射して
、流体１の圧力分布、即ち複数位置の圧力の絶対値又は
相対値を一度に測定及び表示する事が出来る。

平板状外筺３は、圧力を測定しようとする流体１が噴射
される測定面３ａと、この測定面３ａに配した複数の静
圧孔３ｂと、静圧孔３ｂに連通ずる圧力室３ｃとを備え
ている。

この平板状外筺３の圧力室３ｃの静圧孔３ｂと逆側に、
この圧力室３ｃの静圧孔３ｂと逆側を密閉するフィルム
４が配されている。このフィルム４はポリエチレンテレ
フタレートとかポリイミド樹脂より成る厚さ２０μｍ〜
１５０μｍ程度のシートに張力を加えて、前記平板状外
筐３の圧力室３ｃの静圧孔３ｂと逆側に貼り付けたちの
でる。

このフィルム４上（第１図（Ａ）の図示ではフィルム４
の下面）に例えばバイモルフ圧電素子から成る機械−電
気変換素子５が設けられている。機械−電気変換素子５
であるバイモルフ素子は、２枚の圧電板５ａ、５ｂを貼
り合わせたもので、圧電板５ａと５ｂの間には、共通の
電極４ｃが配されていると共に、圧電板５ａと５ｂの共
通電極４ｃとの逆側の板面には、それぞれの電極４ａ、
４ｂが配されている。

本発明の一実施例の特徴は、少なくとも前記電極４ａが
突出状である事にある。この電極４ａは、前記フィルム
４上に設けられていて、しかも、前記圧力室３ｃに対応
した位置にある。

機械−電気変換素子５であるバイモルフ素子は、電圧が
印加され、この印加電圧が圧電板５ａ、　５ｂの一方を
引き延ばし、他方の圧電板５ａ、５ｂを圧縮するように
する事により、印加電圧に比例してバイモルフ素子が曲
がるようになるが、逆にバイモルフ素子が曲がるように
圧力を加える事によって、−枚の圧電板５ａ又は５ｂの
２倍の電圧を発生する事が出来る。

前記圧力室３ｃに対応した位置の電極４ａを突出状にす
る事により、測定面３ａから静圧孔３ｂを介して圧力室
３ｃに流入した流体の圧力をバイモルフ素子等の機械−
電気変換素子５によって、電圧に変換し、これらの電圧
を計器に表示する事によって、圧力分布、即ち複数位置
の圧力の絶対値と相対値を一度に測定及び表示する事が
可能である。

第２図はこのような本発明の圧力分布測定装置により測
定された圧力の分布図を示す。図示は一次元的な表示で
あるが、ノズル２の噴射穴が円形で、このノズル２から
噴射された流体１が円状に広がるとすれば、この−次元
的表示（測定を含む）から二次元的測定及び表示が可能
となる。また、−次元的な圧力分布測定装置を並列に二
次元的に配置する事により、二次元的測定及び表示がノ
ズル２の噴射穴の形状に関係なく可能である。

第３図は本発明の圧力分布測定装置の他の実施例であり
、同図（Ａ）は正面断面図、同図（Ｂ）は下面平面図で
ある。

第１図で説明した本発明の圧力分布測定装置の一実施例
と同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。

第３図に示す本発明の圧力分布測定装置の他の実施例は
、この図面に示すように、ｌは流体、２はノズル２．３
ａは平板状外Ｎ３の測定面であり、流体１の圧力分布、
即ち複数位置の圧力の絶対値又は相対値を一度に測定及
び表示する事が出来る。

平板状外筐３は、圧力を測定しようとする流体工が噴射
される測定面３ａと、この測定面３ａに配した複数の静
圧孔３ｂと、静圧孔３ｂに連通ずる圧力室３ｃとを備え
ている。

この平板状外筺３の圧力室３Ｃの静圧孔３ｂと逆側に、
この圧力室３ｃの静圧孔３ｂと逆側を密閉するフィルム
４が配されている。

このフィルム４上（第３図（Ａ）の図示ではフィルム４
の下面）に例えばバイモルフ圧電素子から成る機械−電
気変換素子５が設けられている。機械−電気変換素子５
であるバイモルフ素子は、２枚の圧電板５ａ、５ｂを貼
り合わせたもので、圧電板５ａと５ｂの間には、共通の
電極４ｃが配されていると共に、圧電板５ａと５ｂの共
通電極４ｃとの逆側の板面には、それぞれの電極４ａ、
４ｂが配されている。

本発明の他の実施例の特徴は、機械−電気変換素子５で
あるバイモルフ素子は、前記フィルム４上に設けられて
いて、しかも、前記圧力室３Ｃに対応した位置で、切欠
部６を有し、しかも片持ち支持されている点にある。

機械−電気変換素子５であるバイモルフ素子に圧力を加
える事によって、−枚の圧電板５ａ又は５ｂの２倍の電
圧を発生する事が出来る。流体の圧力をバイモルフ素子
等の機械−電気変換素子５によって、電圧に変換し、こ
れらの電圧を計器に表示する事によって、圧力分布、即
ち複数位置の圧力の絶対値と相対値を一度に測定及び表
示する事が可能である。

第４図は本発明の圧力分布測定装置の更に他の実施例で
あり、同図（Ａ）は正面断面図、同図（Ｂ）は下面平面
図である。同様に、同一部材には同一符号を付しその説
明を省略する。

第４図に示す本発明の圧力分布測定装置の更に他の実施
例は、この図面に示すように、Ｉは流体、２はノズル２
．３ａは平板状外筐３の測定面であり、流体１の圧力分
布を一度に測定及び表示する事が出来る。

平板状外筺３は、圧力を測定しようとする流体１が噴射
される測定面３ａと、この測定面３ａに配した複数の静
圧孔３ｂと、静圧孔３ｂに連通ずる圧力室３ｃとを備え
ている。

この平板状外筺３の圧力室３Ｃの静圧孔３ｂと逆側に、
この圧力室３Ｃの静圧孔３ｂと逆側を密閉するフィルム
４が配されている。

このフィルム４上（第４図（Ａ）の図示ではフィルム４
の下面）に例えばバイモルフ圧電素子から成る機械−電
気変換素子５が設けられている。機械−電気変換素子５
であるバイモルフ素子は、２枚の圧電板５ａ、５ｂを貼
り合わせたもので、圧電板５ａと５ｂの間には、共通の
電極４Ｃが配されていると共に、圧電板５ａと５ｂの共
通電極４Ｃとの逆側の板面には、それぞれの電極４ａ、
４ｂが配されている。

本発明の更に他の実施例の特徴は、機械−電気変換素子
５であるバイモルフ素子は、前記フィルム４上に設けら
れていて、しかも、前記圧力室３Ｃに対応した位置で、
第３図で説明した切欠部６に相当する部分に通し溝でな
い部分的な溝７８．７ｂを設け、且つ突出状電極４ａ、
４ｂを有している点にある。

機械−電気変換素子５であるバイモルフ素子に圧力を加
える事によって、−枚の圧電板５ａ又は５ｂの２倍の電
圧を発生する事が出来る。流体の圧力をバイモルフ素子
等の機械−電気変換素子５によって、電圧に変換し、こ
れらの電圧を計器に表示する事によって、圧力分布、即
ち複数位置の圧力の絶対値と相対値を一度に測定及び表
示する事が可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の圧力分布測定装置は、圧力を測
定しようとする流体が噴射される測定面と、この測定面
に配した複数の静圧孔と、静圧孔に連通する圧力室とを
備えた平板状外筺と、この平板状外筺の圧力室の静圧孔
と逆側を密封したフィルムと、このフィルム上に設けら
れ、前記圧力室に対応した位置に突出状電極を有する機
械−電気変換素子とにより構成し、 測定面から静圧孔を介して圧力室に流入した流体の圧力
を機械−電気変換素子によって電圧に変換し、これらの
電圧を計器に表示する事によって、圧力分布、即ち複数
位置の圧力の絶対値と相対値を一度に測定及び表示する
を可能にする事により、圧力分布測定装置の小型化と、
流体と圧力との相関を明白にする事によって、流体の動
的挙動を把握し、よってノズルの形状や配置を最適化す
る事を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧力分布測定装置の一実施例であり、
同図（Ａ）は正面断面図、同図（Ｂ）は下面平面図であ
る。第２図は本発明の装置により測定された圧力の分布
図である。第３図は本発明の圧力分布測定装置の他の実
施例であり、同図（Ａ）は正面断面図、同図（Ｂ）は下
面平面図ある。第４図は本発明の圧力分布測定装置の更
に他の実施例であり、同図（Ａ）は正面断面図、同図（
Ｂ）は下面平面図ある。 第５図は従来のパウダービームエツチング装置の説明図
、そして、第６図は従来の圧力測定装置の説明図である
。 １−−−−一・−・・・−流体 ２−・−−ｍ−−・・・・−ノズル ３・・−・・・−−一−−・・平板状外筺３ａ−・・−
・・・・・・・・−測定面３　ｂ−−−−−・−一−−
−−−・−静圧孔３ｃ・−・−−−−−−−・−圧力室 ４−・−・−・・・・・・−フィルム ４ａ、４ｂ、４　ｃ−−−−−−一電極５−・・・・・
・−・−・・機械−電気変換素子５ａ、５ｂ・−−−−
−・・−・−・・−圧電板６・・・−・−・・〜・−切
欠部 ７　ａ　％ 　ｂ　−− ・・・・・溝 （Ａ）正面断面図 （Ｂ）下面平面図 第１図 本尼明の圧／Ｊ令市測定茨装の一大飽例分布図 （Ａ）正面ｌＩｎ面図 （Ｂ）下面平面図 第３図本究明の圧力弁ル測定装置の４１１Ｊ、のす′地
側（Ａ）正面曲面図 （Ｂ）下面平面図 第４図 本発明のｒｆ力分そ５測定枝置の更に他の実嬰例

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力を測定しようとする流体が噴射される測定面と
   、該測定面に配した複数の静圧孔と、静圧孔に連通する
   圧力室とを備えた平板状外筺と、該平板状外筺の圧力室
   の静圧孔と逆側を密閉したフィルムと、 該フィルム上に設けられ、前記圧力室に対応した位置に
   突出状電極を有する機械−電気変換素子とにより構成さ
   れる事を特徴とする圧力分布測定装置。 ２、圧力を測定しようとする流体が噴射される測定面と
   、該測定面に配した複数の静圧孔と、静圧孔に連通する
   圧力室とを備えた平板状外筺と、該平板状外筺の圧力室
   の静圧孔と逆側を密閉したフィルムと、 該フィルム上に設けられ、前記圧力室に対応した位置で
   、切欠部を有し、しかも片持ち支持された機械−電気変
   換素子とにより構成される事を特徴とする圧力分布測定
   装置。 ３、圧力を測定しようとする流体が噴射される測定面と
   、該測定面に配した複数の静圧孔と、静圧孔に連通する
   圧力室とを備えた平板状外筐と、該平板状外筺の圧力室
   の静圧孔と逆側を密閉したフィルムと、 該フィルム上に設けられ、前記圧力室に対応した位置で
   、切欠部を有し、且つ突出状電極を有する機械−電気変
   換素子とにより構成される事を特徴とする圧力分布測定
   装置。