JPH0458111A

JPH0458111A - 流量測定装置

Info

Publication number: JPH0458111A
Application number: JP16819990A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Aoshima; 滋青島; Tetsuo Hisanaga; 哲生久永; Mitsuhiko Osada; 光彦長田; Shoji Jounten; 昭司上運天; Takashi Gunji; 郡司　貴司; Setsuo Kubodera; 久保寺　節男
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-25
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH07119635B2

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、気体の流量測定に適用される流量測定装置に
間するものである。

し従来の技術］第９図は例えば特開昭６２−３０９１７号公報もしくは
特開昭６３−３１３０８号公報などに開示されている従
来のフルイディック壁流量測定装置の構成を示す断面図
である。同図において、１はフルイディック流量計、２
はフルイディック流量計１の胴体、３は気体が流入する
入口、４はその出口、５はノズル、６はターゲット、７
Ａ、７Ｂは側壁、８Ａ、８Ｂは気体圧力の増減が相反的
に変動する流路部分に開設された圧力導入孔であり、こ
れらの圧力導入孔８Ａ、８Ｂには圧力センサ９が接続管
１０Ａ、ＩＯＢを介して接続されている。なお、Ｆは気
体の流れる方向を示す矢印である。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来のフルイディック壁流量測定装置は
、フルイディック流量計１におけるフルイディック発振
の検出を圧力センサ９を用いて行っているので、この圧
力センサ９はフルイディック流量計１に加わる外部から
の振動を拾い易く、それが疑似信号となって検出されて
しまい、流層の計測が不正確となるという問題があった
。

また、フルイディック発振で生じる圧力差は、極微小で
あるため、それを検出するために必要な圧力センサ９の
圧力検出ダイアフラムは薄くかつ大きいので、外部から
の小さな加速度でも変位してしまう。このため、振動を
疑似信号として検出してしまうという問題があった。

［課題を解決するための手段］このような課題を解決するために本発明の第１の発明は
、フルイディック流星計と、このフルイディック流量計
の発振にともなって生じる流速の異なる位置に設けられ
た一対の開孔と、この一対の開孔間に連通された流路と
、この流路内に設置されかつこの流路内の流速を測定す
るフローセンサとを設けたものである。

また、本発明の第２の発明は、第１の発明において、一
対の開孔、流路およびフローセンサを２組み以上設けた
ものである。

さらに本発明の第３の発明は、フルイディック流量計と
、このフルイディック流量計内の発振にともなって生じ
る流速の異なる位置に設置されかつ該位置の流速を測定
する一対のフローセンサとを設けたものである。

［作用］本発明による流量測定装置においては、フローセンサを
検出器として用いることでフルイディック流量計の振動
などが検出されにくくなる。

［実施例］以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明による流量測定装置の一実施例による構
成の概略を示す断面図であり、前述の図と同一部分には
同一符号を付しである。同図において、フルイディック
流量計１を構成する胴体２内の圧力増減が相反的に変動
する流路部分には、圧力導入孔８Ａ、８Ｂが開設されて
おり、これらの圧力導入孔８Ａ、８Ｂ間を結合する流路
１０内には、流路１０内に流れる気体の流速を測定する
フローセンサとして例えばマイクロフローセンサ１１が
設置されている。

第２図はフローセンサとして例えばマイクロフローセン
サ１１の構成を示す平面図である。同図（ａ）において
、例えばシリコンなどからなる半導体基板２１の中央部
には、この半導体基板２１に対して空隙部２２を介して
熱的に絶縁された薄膜状のダイアフラム部２３が形成さ
れており、このダイアフラム部２３上の表面中央部分に
は、ヒータエレメント２４が形成され、さらにこのヒー
タエレメント２４の両側にはそれぞれ独立した測温抵抗
エレメント２５．２６が形成されている。また、この半
導体基板２１の表面には、この半導体基板２１のエツチ
ングのための多数のスリット２７が開設され、ヒータエ
レメント２４および測温抵抗エレメント２５．２６の周
辺部を、その半導体基板２１の表面に開数された多数の
細かいスリット２７を介して例えば異方性エツチングを
行うことにより、内側に逆台形状の空気スペースを有す
る空隙部２２が形成されている。これによってこの空隙
部２２の上部には、半導体基板２１からダイアフラム状
に空間的に隔離され、この半導体基板２１からヒータエ
レメント２４および両側の測温抵抗エレメント２５．２
６が熱的に絶縁されて支持されたダイアフラム部２３が
形成される構造となっている。なお、２７□、２７ｚ　
、２７３．２７４はダイアフラム部２３において、風上
側から風下に向かってそれぞれ測温抵抗エレメント２５
．ヒータエレメント２４．測温抵抗エレメント２６の前
後に空隙部２２と連通して連続的に開設されたスリット
部である。なお、２８は半導体基板２１上の角部に形成
された周囲測温抵抗エレメントである。

第３図はフルイディック流量計１にマイクロ７０−セン
サ１１が設置された具体的な構成を示す図で同図（ａ）
は全体の展開図、同図（ｂ）はそのセンサハウジングの
斜視図、同図（Ｃ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線の断面図
であり、前述の図と同一部分には同一符号を付しである
。同図において、マイクロフローセンサ１１は、まず、
同図（ｂ）に示すように表面に導体配線パターンが形成
された例えばセラミックなどからなる基台３１上に接着
配置されるとともにこのマイクロフローセンサ１１を接
着した基台３１の背面側には外部回路接続用ビン３２が
植設されて例えばワイヤボンドなどにより電気的に接続
されてセンサハウジング３３が構成されている。一方、
フルイディック流量計１は、同図（ａ）、（ｂ）に示す
ようにフルイディック流量計１の胴体２にはその開口部
にパツキン３４を挟んで蓋２Ａが設けられており、この
ｉ２Ａのフルイディック部分を覆う上面部には溝部が設
けられ、さらにこの溝部内の両端側にはフルイディック
部分と連通ずる圧力導入孔８Ａ、８Ｂが開設されている
。また、この蓋２Ａの上面にはその溝部と連通ずる開口
３５Ａを有する流路形成用蓋３５がパツキン３７を挟ん
で設置されて流路１０が形成されている。そして流路形
成用蓋３５に開設された開口３５Ａにはマイクロフロー
センサ１１がその検出部側を流路１０内に向けてパツキ
ン３６により固定配置されている。

このような構成において、フルイディック流量計１のノ
ズル５から矢印Ｆ方向に噴射された気体は、ターゲット
６および側壁７Ａ、７Ｂにより、図示したように矢印し
方向に片寄ったときには圧力導入孔８Ａの流速が圧力導
入孔８Ｂの流速よりも速くなるので、それぞれの位置に
おける圧力Ｐ８＾、ｐ８Ｂの関係はベルヌーイの法則に
より、Ｐ８Ａ＜　Ｐ　８Ｂとなる。これに応じて流路１
０の内部には圧力導入孔８Ｂから圧力導入孔８Ａの方向
に向かって気体の流れが生じることになる。なお、ノズ
ル５からの噴流の片寄りが圧力導入孔８Ｂの方向（矢印
Ｒ方向）となった場合には流路１０内の流れはその逆向
きとなる。

一方、流路１０内に設置されたマイクロフローセンサ１
１は、第２［ｍ（ａ）に示す矢印りの方向から気体が移
動すると、上流側の測温抵抗エレメント２５が冷却され
て降温する。下流側の測温抵抗エレメント２６は気体の
流れを媒体としてヒータエレメント２４からの熱伝導が
促進され、温度が昇温するために温度差が生じる。そこ
で測温抵抗エレメント２５．２６をホイートストンブリ
ッジ回路に組み込むことにより、温度差を電圧に変換で
き、流速に応じた電圧出力が得られ、第２図（ｂ）に示
すように気体の流速を検出することができる。

このように構成された流量測定装置において、フルイデ
ィック流量計１の圧力導入孔８Ａの圧力Ｐ８＾と圧力導
入孔８Ｂの圧力Ｐ８Ｂとの圧力差（Ｐ８Ａ　　ＰａＢ）
が第４図（ａ）に示すように変化したとき、マイクロフ
ローセンサ１１の測温抵抗エレメント２５．２６の各出
力差は第４図（ｂ）に示すように周期がフルイディック
の発振周期と一致し、また、マイクロフローセンサ１１
のし−タエレメント２４を一定温度差に維持するために
必要な電圧出力は第４図（Ｃ）に示すようにフルイディ
ックの発振周期の２倍となる。なお、圧力導入孔８Ａ、
８Ｂの開口面積を流路１０の断面積に対して相対的に小
さくすると、ダンピング効果により、圧力変動の高周波
ノイズ成分を減衰させることができる。

第５図は本発明による流量測定装置の他の実施例による
構成を説明する断面図であり、前述の図と同一部分には
同一符号を付しである。同図において、第１図と異なる
点は、マイクロフローセンサ１１を、ターゲット６の上
部（場所（ａ））、ターゲット６と側壁７Ａとの間（場
所（ｂ））、側壁７Ａの上部（場所（Ｃ））、胴体２の
内面側（場所（ｄ））もしくは胴体２の内面と側壁７Ａ
との間（場所（ｅ））のいずれの場所に設置しても良い
。この場合、ノズル５からの気体の噴流による第６図（
ａ）に示すようなフルイディック発振に伴うマイクロフ
ローセンサ１１の出力は、第６図（ｂ）に示すようにフ
ルイディック発振の周期と一致することになる。

第７図は本発明による流量測定装置のさらに他の実施例
による構成を説明する断面図であり、前述の図と同一部
分には同一符号を付しである。同図において、第５図と
異なる点は、マイクロフローセンサ１１を、ノズル５の
中心軸に対して対称な位置、すなわち場所（ａ”）、場
所（ｂ’　）　、場所（ｃ’　）　、場所（ｄ’　”）
　、場所（ｅ′）にそれぞれ−対で設置させても良い、
この場合もノズル５の噴流による第８図（ａ）に示すよ
うなフルイディック発振に伴う２つのマイクロフローセ
ンサ１１の出力差は、第８図（ｂ）に示すようにフルイ
ディック発振の周期と一致することになる。

なお、前述した実施例においては、フルイディック流量
計に対して１組みの一対の圧力導入孔、流路およびマイ
クロフローセンサを設置した場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、複数組み設置
しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

［発明の効果］以上、説明したように本発明によれば、フルイディック
流量計のフルイディック発振をフローセンサにより検出
するようにしたので、外部からの振動などに影響される
ことなく、精度の高い流量計測が実現可能となるという
極めて優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流量測定装置の一実施例による構
成を示す断面図、第２図は本発明に係わるマイクロフロ
ーセンサの構成を示す図、第３図は本発明による流量測
定装置の具体的な構成を示す図、第４図は本発明による
流量測定装置の動作を説明するタイミング図、第５図は
本発明による流量測定装置の他の実施例による構成を示
す断面図、第６図はその動作を説明するタイミング図、
第７図は本発明による流量測定装置のさらに他の実施例
による構成を示す断面図、第８図はその動作を説明する
タイミング図、第９図は従来の流量測定装置の構成を示
す断面図である。１・・・・フルイディック流量計、２・・胴体、２Ａ・
・・・蓋、３・・・・入口、４・・・・出０．５・・・
・ノズル、６−・・・ターゲット、７Ａ、７Ｂ・・・・
側壁、８Ａ、８Ｂ・・・・圧力導入孔、１０・・・・流
路、１１・・・・マイクロフローセンサ、２１・・・・
半導体基板、２２・・・・空隙部、２３・・・・ダイア
フラム部、２４・・・・ヒータエレメント、２５．２６
・・・・測温抵抗エレメント、２７・・・・スリット、
２７１．２７２．２７３．２７４・−・・スリット部、
２８・・・・周囲測温抵抗エレメント、３１・・・・基
台、３２・・−・外部回路接続用ビン、３３・・・・ハ
ウジング、３４・・・・パツキン、３５・・−・流路形
成用蓋、３５Ａ・・・・開口、３６・・・・パツキン。特　許　出　願　人　　山武ハネウェル株式会社代　理
　人　山川数構第１図第２図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フルイディック流量計と、前記フルイディック流
量計の発振にともなって生じる流速の異なる位置に設け
られた一対の開孔と、前記一対の開孔間に連通された流
路と、前記流路内に設置されかつ該流路内の流速を測定
するフローセンサとを設けたことを特徴とする流量測定
装置。
（２）請求項１において、前記一対の開孔、流路および
フローセンサを少なくとも２組み設けたことを特徴とす
る流量測定装置。
（３）フルイディック流量計と、前記フルイディック流
量計内の発振にともなって生じる流速の異なる位置に設
置されかつ該位置の流速を測定する一対のフローセンサ
とを設けたことを特徴とする流量測定装置。