JPH05333037A - フローセンサ - Google Patents
フローセンサInfo
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- JPH05333037A JPH05333037A JP4135023A JP13502392A JPH05333037A JP H05333037 A JPH05333037 A JP H05333037A JP 4135023 A JP4135023 A JP 4135023A JP 13502392 A JP13502392 A JP 13502392A JP H05333037 A JPH05333037 A JP H05333037A
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- flow sensor
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Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池駆動、低消費電力で、極微小流速を計測
する。 【構成】 バイモルフ振動体２は電池８から給電される
駆動回路４により共振周波数で振動する。流路１を矢印
Ａ方向に流れる流体は、その流速が速い程振動体２の周
波数を高める。周波数検出手段６がこの周波数変化を検
出して流速を計測する。
する。 【構成】 バイモルフ振動体２は電池８から給電される
駆動回路４により共振周波数で振動する。流路１を矢印
Ａ方向に流れる流体は、その流速が速い程振動体２の周
波数を高める。周波数検出手段６がこの周波数変化を検
出して流速を計測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスメータなどで流体の
流速を検出するフローセンサに関する。
流速を検出するフローセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】１〜１０ｃｍ／ｓの極微小流速域のフロ
ーセンサとして、従来は熱式フローセンサしかなかっ
た。
ーセンサとして、従来は熱式フローセンサしかなかっ
た。
【０００３】この熱式フローセンサは、ヒータを電気で
加熱して熱を発生し、流体の移動による熱の移動を温度
センサで検出することで、流速を知る方式のセンサであ
る。
加熱して熱を発生し、流体の移動による熱の移動を温度
センサで検出することで、流速を知る方式のセンサであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近時、メカ式計測器・
計量器のエレクトロニクス化の要求が強く、電池作動
で、１０年以上の電池寿命で極微小流量域を計測できる
フローセンサの実現が望まれている。
計量器のエレクトロニクス化の要求が強く、電池作動
で、１０年以上の電池寿命で極微小流量域を計測できる
フローセンサの実現が望まれている。
【０００５】ところが、前記従来技術では、発熱のため
の消費電力が大きく、電池で１０年以上動作させるフロ
ーセンサとしては不向きであった。そこで、本発明は、
電池作動で、１０年以上の電池寿命が期待できる新しい
原理の極微小流量域用のフローセンサとそれを用いたガ
スメータを提供することを目的とする。
の消費電力が大きく、電池で１０年以上動作させるフロ
ーセンサとしては不向きであった。そこで、本発明は、
電池作動で、１０年以上の電池寿命が期待できる新しい
原理の極微小流量域用のフローセンサとそれを用いたガ
スメータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のフローセンサは、流路内に配設され、振動
の中心面を流体の流れ方向と平行にかつ振動の中心にお
いてその基部から先端に向う方向が流れと平行になるよ
うに設けた振動体と、この振動体をその共振周波数で振
動させる駆動回路と、振動体の共振周波を検出する周波
数検出手段とを具備した。
に、本発明のフローセンサは、流路内に配設され、振動
の中心面を流体の流れ方向と平行にかつ振動の中心にお
いてその基部から先端に向う方向が流れと平行になるよ
うに設けた振動体と、この振動体をその共振周波数で振
動させる駆動回路と、振動体の共振周波を検出する周波
数検出手段とを具備した。
【０００７】振動体としては、片持ち梁型バイモルフ振
動体、回転振動する軸に取付けた板状の振動体又は音叉
などを用いることができる。また、フルイディックガス
メータにおいて、微小流量域における計測を従来の熱式
フローセンサの代りに、上記振動体を用いた本発明のフ
ローセンサを用いると、正確、小形化が特に要求される
ガスメータとして有効である。
動体、回転振動する軸に取付けた板状の振動体又は音叉
などを用いることができる。また、フルイディックガス
メータにおいて、微小流量域における計測を従来の熱式
フローセンサの代りに、上記振動体を用いた本発明のフ
ローセンサを用いると、正確、小形化が特に要求される
ガスメータとして有効である。
【０００８】
【作用】振動体の共振周波数が振動体に沿って流れる流
体の速さ及び方向によって変化するため、この共振周波
数の変化から流速とその方向を検出できる。
体の速さ及び方向によって変化するため、この共振周波
数の変化から流速とその方向を検出できる。
【０００９】
【実施例】図１〜図４の第１実施例において、１は円筒
形の管状流路で、矢印Ａ方向に流体が流れている。２は
片持ち梁型バイモルフ振動体で、その基部は流路１の管
壁から立ち下げられた支持柱３に固定され、先端（図示
右端）は矢印Ａの流れ方向を向いて流路断面の中央に配
設されている。
形の管状流路で、矢印Ａ方向に流体が流れている。２は
片持ち梁型バイモルフ振動体で、その基部は流路１の管
壁から立ち下げられた支持柱３に固定され、先端（図示
右端）は矢印Ａの流れ方向を向いて流路断面の中央に配
設されている。
【００１０】又、振動体２の振動の中心面（板状振動体
の中心面）は図示のように流体の流れ方向と平行に配設
されている。４は振動体２をその共振周波数で共振させ
る駆動回路、５は振動体２の電極と駆動回路４を接続す
るリード、６は振動体の共振周波数を検出する周波数検
出手段で、駆動回路４の電気信号から周波数を検出する
電子回路で構成されている。７は駆動回路４と周波数検
出回路に給電する電池である。
の中心面）は図示のように流体の流れ方向と平行に配設
されている。４は振動体２をその共振周波数で共振させ
る駆動回路、５は振動体２の電極と駆動回路４を接続す
るリード、６は振動体の共振周波数を検出する周波数検
出手段で、駆動回路４の電気信号から周波数を検出する
電子回路で構成されている。７は駆動回路４と周波数検
出回路に給電する電池である。
【００１１】振動体２を構成するバイモルフは図２のよ
うに構成されているが、この図は、細部を見易くするた
めに図示上下方向の厚みを拡大誇張して画いてある。図
２において、２ａと２ｂは両面に薄膜電極２ｃを形成し
たＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）の圧電膜（シー
ト）で、これら２枚の圧電膜シートを接着剤層２ｄで貼
り合わせてバイモルフを構成している。
うに構成されているが、この図は、細部を見易くするた
めに図示上下方向の厚みを拡大誇張して画いてある。図
２において、２ａと２ｂは両面に薄膜電極２ｃを形成し
たＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）の圧電膜（シー
ト）で、これら２枚の圧電膜シートを接着剤層２ｄで貼
り合わせてバイモルフを構成している。
【００１２】このバイモルフに交流電源８を接続すると
ＰＶＤＦの逆圧電効果でバイモルフが屈曲振動するよう
に、圧電膜シート２ａと２ｂは特性が逆になるように貼
り合わせてある。
ＰＶＤＦの逆圧電効果でバイモルフが屈曲振動するよう
に、圧電膜シート２ａと２ｂは特性が逆になるように貼
り合わせてある。
【００１３】図２のバイモルフからなる振動体２を図３
のようにＯＰアンプＡ，抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 及びコンデンサ
Ｃからなる駆動回路４に接続すると、回路は振動体２の
共振周波数で自励発振する。従ってその出力を図１の周
波数検出回路６に入力して、周波数を検出し、流速を知
る。
のようにＯＰアンプＡ，抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 及びコンデンサ
Ｃからなる駆動回路４に接続すると、回路は振動体２の
共振周波数で自励発振する。従ってその出力を図１の周
波数検出回路６に入力して、周波数を検出し、流速を知
る。
【００１４】図４にこの第１実施例の流速（空気）に対
する周波数の変化を示す。流速のプラス側は図１の矢印
Ａの流れ方向を、マイナス側は矢印Ａと逆の流れ方向を
あらわす。
する周波数の変化を示す。流速のプラス側は図１の矢印
Ａの流れ方向を、マイナス側は矢印Ａと逆の流れ方向を
あらわす。
【００１５】この第１実施例で、７ｍｍ×２０ｍｍの寸
法で厚み２８μｍのＰＶＤＦ膜２枚を貼り合わせたバイ
モルフ振動体を用い、駆動電圧±１０Ｖ、４５Ｈｚのと
き、振動体の消費電力は約７μＷとなり、電池駆動で長
寿命を期待できる値を得た。
法で厚み２８μｍのＰＶＤＦ膜２枚を貼り合わせたバイ
モルフ振動体を用い、駆動電圧±１０Ｖ、４５Ｈｚのと
き、振動体の消費電力は約７μＷとなり、電池駆動で長
寿命を期待できる値を得た。
【００１６】図５は本発明の第２実施例で、９は回転振
動する軸で、軸受１０、１１に支承され、ひげ全舞１２
及び天輪１３、天輪１３の外周近くに取付けられたマグ
ネット１４と共に天府１５を構成している。２Ａは板状
の振動体でアーム１６により軸９に取り付けてある。
動する軸で、軸受１０、１１に支承され、ひげ全舞１２
及び天輪１３、天輪１３の外周近くに取付けられたマグ
ネット１４と共に天府１５を構成している。２Ａは板状
の振動体でアーム１６により軸９に取り付けてある。
【００１７】４は駆動回路で、鉄心１７に巻いた検出コ
イル１８で天輪１３のマグネット１４の動きを検出し、
駆動コイル１９に駆動電流を間欠的に流して天府１５を
振動させることで板状の振動体２Ａを天府１５の共振周
波数で振動させる。
イル１８で天輪１３のマグネット１４の動きを検出し、
駆動コイル１９に駆動電流を間欠的に流して天府１５を
振動させることで板状の振動体２Ａを天府１５の共振周
波数で振動させる。
【００１８】周波数検出手段６と７は前記第１実施例と
同様に作用する。図６は本発明の第３実施例で振動体が
弾性材料で形成した音叉２Ｂで、この音叉２Ｂの両脚の
基部近くに接着したＰＺＴなどの圧電体２０、２１を介
して駆動回路で振動させる。２ｂは音叉２Ｂの支持部
で、この支持部２ｂで音叉を流路１に固定している。
同様に作用する。図６は本発明の第３実施例で振動体が
弾性材料で形成した音叉２Ｂで、この音叉２Ｂの両脚の
基部近くに接着したＰＺＴなどの圧電体２０、２１を介
して駆動回路で振動させる。２ｂは音叉２Ｂの支持部
で、この支持部２ｂで音叉を流路１に固定している。
【００１９】周波数検出手段６と７は前記第１、第２実
施例と同様に作用する。上述の第１〜第３実施例では、
振動体２，２Ｂおよびひげ全舞１２の形状寸法、材料の
弾性定数等を選択することで、極微小流量域の流速を感
度良く計測できる。
施例と同様に作用する。上述の第１〜第３実施例では、
振動体２，２Ｂおよびひげ全舞１２の形状寸法、材料の
弾性定数等を選択することで、極微小流量域の流速を感
度良く計測できる。
【００２０】振動体としては音叉２Ｂの代りにいわゆる
平板振動子や、片持ち梁でもよく、駆動方法も圧電体に
よらずに、振動体の材料を強磁性体にして、磁気的に駆
動してもよい。
平板振動子や、片持ち梁でもよく、駆動方法も圧電体に
よらずに、振動体の材料を強磁性体にして、磁気的に駆
動してもよい。
【００２１】また、これらの音叉振動体や振動子などに
音叉型その他の水晶振動子を使用して、より高精なフロ
ーセンサを構成できる。更に、シリコン微細加工技術に
よって微小サイズのフローセンサをつくることもでき
る。
音叉型その他の水晶振動子を使用して、より高精なフロ
ーセンサを構成できる。更に、シリコン微細加工技術に
よって微小サイズのフローセンサをつくることもでき
る。
【００２２】
【発明の効果】本発明のフローセンサは上述のように構
成されていて、従来技術のような加熱電力を要しないた
め、電池駆動で長寿命が期待できる。
成されていて、従来技術のような加熱電力を要しないた
め、電池駆動で長寿命が期待できる。
【００２３】又、たわみ易い形状・材料の振動体を作る
ことで、流体の影響を受けて周波数が変り易い高感度の
フローセンサを安いコストで制作でき、極微小流速域の
フローセンサとして好適である。
ことで、流体の影響を受けて周波数が変り易い高感度の
フローセンサを安いコストで制作でき、極微小流速域の
フローセンサとして好適である。
【００２４】更に又、これを微小流量域の計測に用いた
フルイディックガスメータは、正確、小形化が要求され
るガスメータとして特に有効である。
フルイディックガスメータは、正確、小形化が要求され
るガスメータとして特に有効である。
【図１】 本発明の第１実施例で、（ａ）は流路の縦断
面図と電気回路のブロック図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ
−Ｂ断面図。
面図と電気回路のブロック図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ
−Ｂ断面図。
【図２】 バイモルフを説明する縦断面図。
【図３】 バイモルフの発振回路
【図４】 流速に応じた周波数変化の線図。
【図５】 本発明の第２実施例の要部縦断面とブロック
図。
図。
【図６】 本発明の第３実施例の要部縦断面とブロック
図。
図。
１ 流路 ２ 振動体 ２Ａ 回転振動する軸に取付けた板状の振動体 ２Ｂ 音叉 ４ 駆動回路 ６ 周波数検出手段
Claims (1)
- 【請求項１】 流路内に配設され、振動の中心面を流体
の流れ方向と平行にかつ振動の中心においてその基部か
ら先端に向う方向が流れと平行になるように設けた振動
体と、この振動体をその共振周波数で振動させる駆動回
路と、振動体の共振周波を検出する周波数検出手段とを
具備したフローセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4135023A JPH05333037A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | フローセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4135023A JPH05333037A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | フローセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05333037A true JPH05333037A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15142130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4135023A Pending JPH05333037A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | フローセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05333037A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007101284A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Oval Corp | 振動型カルマン渦流量計 |
| US20100071477A1 (en) * | 2007-02-15 | 2010-03-25 | Georg Haehner | Flow Velocity and Pressure Measurement Using a Vibrating Cantilever Device |
| JP2011529574A (ja) * | 2008-07-30 | 2011-12-08 | エアバス オペレーションズ リミテッド | 境界層遷移１を検出するための発振素子センサ |
| DE102012011417A1 (de) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | SIKA Dr. Siebert & Kühn GmbH & Co. KG | Durchflussmesser |
| WO2014016985A1 (ja) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | パナソニック株式会社 | フローセンサおよびそれを用いた空調管理システム |
| CN107561308A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-09 | 浙江师范大学 | 一种压电风向风速测量装置 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP4135023A patent/JPH05333037A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007101284A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Oval Corp | 振動型カルマン渦流量計 |
| US20100071477A1 (en) * | 2007-02-15 | 2010-03-25 | Georg Haehner | Flow Velocity and Pressure Measurement Using a Vibrating Cantilever Device |
| US8371184B2 (en) * | 2007-02-15 | 2013-02-12 | The University Court Of The University Of St. Andrews | Flow velocity and pressure measurement using a vibrating cantilever device |
| JP2011529574A (ja) * | 2008-07-30 | 2011-12-08 | エアバス オペレーションズ リミテッド | 境界層遷移１を検出するための発振素子センサ |
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| CN107561308A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-09 | 浙江师范大学 | 一种压电风向风速测量装置 |
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