JPH05203473A - 流体振動検出装置 - Google Patents

流体振動検出装置

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JPH05203473A
JPH05203473A JP10711292A JP10711292A JPH05203473A JP H05203473 A JPH05203473 A JP H05203473A JP 10711292 A JP10711292 A JP 10711292A JP 10711292 A JP10711292 A JP 10711292A JP H05203473 A JPH05203473 A JP H05203473A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric film
film
housing
pressure chamber
fluid vibration
Prior art date
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Pending
Application number
JP10711292A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Yanagawa
克彦 柳川
Noriyuki Hirayama
則行 平山
Naohiro Konosu
直広 鴻巣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH05203473A publication Critical patent/JPH05203473A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】出力の温度特性に優れる流体振動検出装置を得
る。 【構成】第一のハウジング1と、第二のハウジング2
と、接合部4と、圧電膜3と、第一の圧力室7と、第二
の圧力室8とからなっている。この際、第一のハウジン
グは第一の圧力室7を形成する凹部とこの凹部に外部と
繋がる連通孔5を備えており、第二のハウジングは第二
の圧力室8を形成する凹部とこの凹部に外部と繋がる連
通孔6を備えており、接合部4は第一と第二のハウジン
グを前記第一と第二の凹部を相対向せしめて、しかし前
記両凹部は除いて相互に接着するとともに、前記相対向
する凹部により形成された空間部において圧電膜3を支
持しており、圧電膜3は第一および第二のハウジングと
その熱膨張率が整合するとともにその周縁部において前
記接合部に支持固定されるものであり、ここに第一の圧
力室7は第一のハウジング1と圧電膜3と接合部4によ
り囲まれた領域であり、第二の圧力室8は第二のハウジ
ング8と圧電膜3と接合部4により囲まれた領域であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は流体中に圧力振動を発
生させその周波数により流体の速度や流量を計測するフ
ルイディク流量計等の流体振動検出装置の差圧検出端に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の流体振動検出装置としては特開昭
62−30917号公報に開示されたフルイディク流量
計が知られている。図4は従来のフルイディク流量計を
示す原理図である。フルイディク流量計はコアンダ効果
によって流体内に圧力振動を発生する。流路41、42
を流れる流体はノズル44より噴出する。ノズル44よ
り噴出した主噴流はターゲット45により流れの方向を
曲げられ、側壁46に沿って流れ次いでフィードバック
流路47により還流し主噴流と衝突する。衝突によって
流体はその流れ方向を曲げられ側壁46Aに沿って流れ
るようになる。側壁46Aを流れる流体は次にフィード
バック流路47Aを還流し再度、主噴流と衝突する。こ
のようにして主噴流の流路が二値的に切り換えられフィ
ードバック流路内には変動周期が等しく且つ逆位相の関
係にある二つの振動圧力P1,2 が発生する。このよう
なフルイディック素子の二つの振動圧力を圧力室49、
49Aを有する差圧検出端50に導いてその内部の圧電
膜により差圧を電圧に変換して増幅装置51で増幅し、
流量算定装置52で所要の流体物性を算出する。
【0003】図5は従来の流体検出装置30を示す断面
図である。従来の差圧検出端30は圧電膜21の周辺部
の表裏対抗する部分を同一寸法の鉄製リングワッシャ2
2,23、鉄製スプリングワッシャ24,25、鉄製ス
ペーサリング26,27、表面アルマイト処理したアル
ミニウム製絶縁体ケース28,29により順次挟持して
構成される。差圧検出端30は第一の連通孔31に繋が
る第一の圧力室33、第二の連通孔32に繋がる第二の
圧力室34に区画される。
【0004】鉄製スペーサリング26,27には図示し
ないがリード線がろう付けされ圧電膜21の両面に形成
された電極(図示せず)と組み立てられた状態で導通状
態となる。圧電膜の信号は差圧検出端外部の増幅装置に
導かれる。発生した電圧の周波数は流体の流速Vや流量
Qと所定の範囲内で比例関係にあり、差圧検出端の周波
数を検出することで流速や流量を測定することができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな従来の差圧検出端にあっては環境の温度変化による
使用部材の熱膨張、熱収縮により次に述べるような問題
を発生する。即ち常温より高温度の領域においてはアル
マイト処理をしたアルミニウムからなる絶縁体ケース2
8,29と鉄製リングワッシャ22,23、鉄製スプリ
ングワッシャ24,25、鉄製スペーサリング26,2
7の熱膨張率の差により上記各部材の接合部に緩みが発
生する。アルミニウムの方が鉄よりも熱膨張が大きいか
らである。この緩みを防止するために鉄製スプリングワ
ッシャが用いられており、スプリング圧を高くすること
により熱膨張率の差を吸収することができるがこの場合
は圧電膜がつぶれることとなるのでスプリング圧力は大
きくすることができず、従って上記のような熱膨張率の
差を吸収することができない。
【0006】上述のような緩みが発生すると第一の圧力
室と第二の圧力室に導入された流体に漏れが発生して流
体圧力P1,2 に変化を生じ、出力レベルが変動して正
確な差圧を検出することが不可能となる。
【0007】また室温より低い温度領域に変化する場合
は鉄の収縮よりもアルミニウムの収縮のほうが大きくな
るため圧電膜21に対する圧縮力が増加して圧電膜が潰
れる等の損傷が生ずる。圧電膜が潰れると圧電膜が本来
持っている振動変位における圧電機能が不能になり、流
体振動検出装置として動作しなくなる。
【0008】環境の温度変化による使用部材の熱膨張、
熱収縮により発生する他の問題は圧電膜の弛みである。
この弛みは圧電膜の熱膨張が鉄製リングワッシャ22,
23の熱膨張より大きいため起こる。圧電膜21に弛み
が発生すると圧電特性が変化する。図6は従来の流体振
動検出装置の出力につきその温度特性を示す線図であ
る。Y軸は出力レベル比、X軸は環境温度を示す。流体
振動検出装置の室温20℃における出力レベルを1.0
とした場合、室温より低い温度領域、室温より高い温度
領域のいずれにおいても出力レベルが低下する。特に高
温度領域における出力レベルの低下が大きい。
【0009】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、圧電膜支持の緩み、圧電膜の潰れ,弛みを防止し
て温度特性に優れる差圧検出端を備える流体振動検出装
置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、第一のハウジングと、第二のハウジングと、接
合部と、圧電膜と、第一の圧力室と、第二の圧力室とを
有し、第一のハウジングは第一の圧力室を形成する凹部
とこの凹部に外部と繋がる連通孔を備え、第二のハウジ
ングは第二の圧力室を形成する凹部とこの凹部に外部と
繋がる連通孔を備え、接合部は第一と第二のハウジング
を前記第一と第二の凹部が相対向する関係位置において
且つ前記両凹部を除いて相互に接着するとともに、前記
相対向する凹部により形成された空間部において圧電膜
を支持し、圧電膜はその主面と並行な面内において圧電
特性を生ずる方向における熱膨張率が第一および第二の
ハウジングの熱膨張率と整合するとともにその周縁部に
おいて前記接合部に支持固定されるものであり、第一の
圧力室は第一のハウジングと圧電膜と接合部により囲ま
れた領域であり、第二の圧力室は第二のハウジングと圧
電膜と接合部により囲まれた領域であるとすることによ
り達成される。
【0011】圧電膜としてはポリフッ化ビニリデンの
他、フッ化ビニリデン・テトラフロロエチレン共重合体
やビニリデンシアナイド・ビニルアセテート共重合体等
が用いられる。接着剤としてはエポキシ系、アクリル系
のものが用いられる。
【0012】
【作用】第一のハウジング、圧電膜を含む接合部、第二
のハウジングの積層方向においては各部材の熱膨張、熱
収縮は自由であり圧電膜の支持の緩みや圧電膜の潰れは
発生しない。また圧電膜の主面と並行な面内おける熱膨
張、熱収縮は第一、第二のハウジングと圧電膜が熱膨張
率を整合させているので圧電膜に緩みは発生しない。
【0013】
【実施例】
実施例1 次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1
はこの発明の実施例に係る流体振動検出装置を示す平面
図である。図2はこの発明の実施例に係る流体振動検出
装置を示す図1のA−A断面図である。 流体振動検出
装置は第一の圧力室が圧電膜を介して第二の圧力室と区
画された構造である。第一の圧力室には連通孔5を介し
て流体の圧力P1 が加えられる。第二の圧力室には連通
孔6を介して圧力P2 が加えられる。
【0014】流体振動検出装置は取り付け穴9によりフ
ルイディク素子に固定される。本発明の流体振動検出装
置10は黄銅を切削加工した第一のハウジング1と、同
様な方法で製作した第二のハウジング2と、厚さ9μm
のポリフッ化ビニリデン(PVDF,商品名カイナー圧
電フィルム)に極薄の電極を付けた圧電膜(ATOCH
EM社製)3とを反応型接着剤を用いて接着して製造さ
れる。接着は所定量の接着剤を機械塗りすることにより
行う。
【0015】反応型接着剤としてはエポキシ系接着剤が
用いられる。エポキシ系接着剤としては商品名アラルダ
イトAV−138(チバガイギー社)の100重量部と
商品名アラルダイトHV−998(チバガイギー社)の
40重量部とを混合して使用する。接着後室温で24時
間放置して硬化させる。
【0016】圧電膜に使用されるポリフッ化ビニリデン
は膜状に成形したあと、一軸延伸状態でポーリング処理
を行い、圧電特性を付与する。圧電膜は一軸延伸した方
向とその垂直方向とでは物性を異にして異方性を示す。
流体振動検出装置で重要な圧電特性については圧電膜の
延伸方向での張力が重要であり圧電膜の延伸方向での弛
みを防止することが必要である。
【0017】圧電膜の延伸方向での熱膨張率は1.9×
10-5(1/℃)(−30ないし+7℃)であって高分
子としては非常に小さい熱膨張率を示す。このため構成
材料としては熱膨張率が1.9×10-5(1/℃)であ
る黄銅を使用して圧電膜の弛みを防止することができ
る。図3はこの発明の実施例に係る流体検出装置につき
その出力温度特性を示す線図である。出力は温度に対し
て安定であることがわかる。
【0018】実施例2 反応型接着剤としてエポキシ系接着剤(商品名、アラル
ダイトXNR3101の100重量部と商品名アラルダ
イトXNH3101の33重量部を混合したもの)を用
いる他は実施例1と同様にして流体振動検出装置を調製
した。本接着剤は70℃で2hの硬化を行う。実施例1
と同様な出力温度特性が得られた。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば第一のハウジングと、
第二のハウジングと、接合部と、圧電膜と、第一の圧力
室と、第二の圧力室とを有し、第一のハウジングは第一
の圧力室を形成する凹部とこの凹部に外部と繋がる連通
孔を備え、第二のハウジングは第二の圧力室を形成する
凹部とこの凹部に外部と繋がる連通孔を備え、接合部は
第一と第二のハウジングを前記第一と第二の凹部が相対
向する関係位置において且つ前記両凹部を除いて相互に
接着するとともに、前記相対向する凹部により形成され
た空間部において圧電膜を支持し、圧電膜は第一および
第二のハウジングとその熱膨張率が整合するとともにそ
の周縁部において前記接合部に支持固定されるものであ
り、第一の圧力室は第一のハウジングと圧電膜と接合部
により囲まれた領域であり、第二の圧力室は第二のハウ
ジングと圧電膜と接合部により囲まれた領域であるの
で、第一のハウジングと、圧電膜を含む接合部と、第二
のハウジングはその積層方向において各部材の熱膨張、
熱収縮は自由であり圧電膜の支持の緩みや圧電膜の潰れ
は発生しない。また圧電膜の主面と並行な面内おける熱
膨張、熱収縮については第一、第二のハウジングと圧電
膜が熱膨張率を整合させているので圧電膜の緩みが防止
される。このようにして温度特性に優れる差圧検出端を
備えた流量振動検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る流体振動検出装置を示
す平面図
【図2】この発明の実施例に係る流体振動検出装置を示
すA−A断面図
【図3】この発明の実施例に係る流体検出装置につきそ
の出力温度特性を示す線図
【図4】従来のフルイディク流量計を示す原理図
【図5】従来の差圧検出端を示す断面図
【図6】従来の流体振動検出装置の出力につきその温度
特性を示す線図
【符号の説明】
1 第一のハウジング 2 第二のハウジング 3 圧電膜 4 接合部 5 連通孔 6 連通孔 7 第一の圧力室 8 第二の圧力室 9 取り付け穴10 流体振動検出装置 21 圧電膜 22 リングワッシャ 23 リングワッシャ 24 スプリングワッシャ 25 スプリングワッシャ 26 スペーサーリング 27 スペーサーリング 28 絶縁体ケース 29 絶縁体ケース30 流体振動検出装置 31 第一の連通孔 32 第二の連通孔 33 第一の圧力室 34 第二の圧力室 41 流路 42 流路 44 ノズル 45 ターゲット 46 側壁 46A 側壁 47 フィードバック流路 47A フィードバック流路 48 圧電膜 49 圧力室 49A 圧力室 50 差圧検出端 51 増幅装置 52 流量算定装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一のハウジングと、第二のハウジング
    と、接合部と、圧電膜と、第一の圧力室と、第二の圧力
    室とを有し、 第一のハウジングは第一の圧力室を形成する凹部とこの
    凹部に外部と繋がる連通孔を備え、 第二のハウジングは第二の圧力室を形成する凹部とこの
    凹部に外部と繋がる連通孔を備え、 接合部は第一と第二のハウジングを前記第一と第二の凹
    部が相対向する関係位置において且つ前記両凹部を除い
    て相互に接着するとともに、前記相対向する凹部により
    形成された空間部において圧電膜を支持し、 圧電膜は第一および第二のハウジングとその熱膨張率が
    整合するとともにその周縁部において前記接合部に支持
    固定されるものであり、 第一の圧力室は第一のハウジングと圧電膜と接合部によ
    り囲まれた領域であり、 第二の圧力室は第二のハウジングと圧電膜と接合部によ
    り囲まれた領域であることを特徴とする流体振動検出装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の検出装置において、接合部
    は反応型接着剤からなることを特徴とする流体振動検出
    装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の検出装置において、接合部
    はエポキシ系接着剤からなることを特徴とする流体振動
    検出装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載の検出装置において、圧電膜
    は高分子圧電膜であることを特徴とする流体振動検出装
    置。
  5. 【請求項5】請求項1記載の検出装置において、圧電膜
    は一軸延伸された高分子圧電膜であることを特徴とする
    流体振動検出装置。
  6. 【請求項6】請求項1記載の検出装置において、ハウジ
    ングは黄銅からなることを特徴とする流体振動検出装
    置。
JP10711292A 1991-11-27 1992-04-27 流体振動検出装置 Pending JPH05203473A (ja)

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JP10711292A JPH05203473A (ja) 1991-11-27 1992-04-27 流体振動検出装置

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JP3-312030 1991-11-27
JP31203091 1991-11-27
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007534562A (ja) * 2003-12-19 2007-11-29 バルワー エス.アー.エス. 流体投与装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007534562A (ja) * 2003-12-19 2007-11-29 バルワー エス.アー.エス. 流体投与装置
JP4664310B2 (ja) * 2003-12-19 2011-04-06 バルワー エス.アー.エス. 流体投与装置

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