JPH0610254Y2 - 渦検出器 - Google Patents
渦検出器Info
- Publication number
- JPH0610254Y2 JPH0610254Y2 JP1987070607U JP7060787U JPH0610254Y2 JP H0610254 Y2 JPH0610254 Y2 JP H0610254Y2 JP 1987070607 U JP1987070607 U JP 1987070607U JP 7060787 U JP7060787 U JP 7060787U JP H0610254 Y2 JPH0610254 Y2 JP H0610254Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- electrode
- vortex
- center electrode
- metal foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、渦変動圧力を受けて発生する圧電信号により
渦を検出する渦流量計における渦検出器の構成に関す
る。
渦を検出する渦流量計における渦検出器の構成に関す
る。
従来技術 渦流量計は周知の通りカルマン渦の発生周波数が流速に
比例することを利用したものであり、渦の検出方法も多
様である。この中で、渦発生体に作用する変動力または
変動圧力を検出する方式は、検出器が直接被測定流体に
接触することがなく、簡易である特徴をもっている。こ
のような変動力を検出する検出手段にはひずみゲージ、
圧電素子があるが、圧電素子は検出感度が高く、高低温
の広い温度範囲に適用できる等の長所をもっている。
比例することを利用したものであり、渦の検出方法も多
様である。この中で、渦発生体に作用する変動力または
変動圧力を検出する方式は、検出器が直接被測定流体に
接触することがなく、簡易である特徴をもっている。こ
のような変動力を検出する検出手段にはひずみゲージ、
圧電素子があるが、圧電素子は検出感度が高く、高低温
の広い温度範囲に適用できる等の長所をもっている。
第４図は本出願人が特願昭５７−１７３２５０号公報に
おいて開示した渦流量計用の圧電センサの斜視図であ
り、該圧電センサは表面をセラミックス等で絶縁処理し
た後、渦発生体（図示せず）と同軸に、該渦発生体内に
穿設された中空室内に挿入し圧電センサ挿入後の中空室
空間部にガラス等の絶縁材を注入して埋設される。動作
時の圧電センサに作用する変動力は矢視ＰＰ′の方向で
ある。而して、第４図の圧電センサは、厚さ方向に分極
した圧電素子２，３の一方の面を中心電極１の両側面に
並列接続して、圧電素子２，３の他方の面に、出力取出
口４′，５′を突出させた電極４，５を接続して、出力
取出口４′，５′において電極取付金具６を共通電極と
して接続し、該電極取付金具６と中心電極１に各々埋設
された電極棒８および７とから圧電素子一枚当りの出力
電圧の２倍の電圧として出力している。ここで、電極
４，５および中心電極１はステンレス鋼又はニッケル等
の不銹金属である。これら不銹金属の電極と圧電素子と
の接着は金ペーストを塗布して圧着し８００℃で加圧す
ることにより金ペーストに含まれるバインダを介して行
われる。
おいて開示した渦流量計用の圧電センサの斜視図であ
り、該圧電センサは表面をセラミックス等で絶縁処理し
た後、渦発生体（図示せず）と同軸に、該渦発生体内に
穿設された中空室内に挿入し圧電センサ挿入後の中空室
空間部にガラス等の絶縁材を注入して埋設される。動作
時の圧電センサに作用する変動力は矢視ＰＰ′の方向で
ある。而して、第４図の圧電センサは、厚さ方向に分極
した圧電素子２，３の一方の面を中心電極１の両側面に
並列接続して、圧電素子２，３の他方の面に、出力取出
口４′，５′を突出させた電極４，５を接続して、出力
取出口４′，５′において電極取付金具６を共通電極と
して接続し、該電極取付金具６と中心電極１に各々埋設
された電極棒８および７とから圧電素子一枚当りの出力
電圧の２倍の電圧として出力している。ここで、電極
４，５および中心電極１はステンレス鋼又はニッケル等
の不銹金属である。これら不銹金属の電極と圧電素子と
の接着は金ペーストを塗布して圧着し８００℃で加圧す
ることにより金ペーストに含まれるバインダを介して行
われる。
従来技術の問題点 上述した従来技術において、圧電素子２，３は、中心電
極１を挟み、かつ電極４，５に挟持されている。電極
４，５および中心電極１と圧電素子２，３との接着は、
各々の接着面に金ペースト塗布後、重ね合せ、加圧した
状態で加熱することによって行われるが、この方法によ
り接着した圧電センサの接着層の厚さにはバラツキがあ
り、接着面の一辺側が厚い場合は反対側の辺近傍で薄く
なるため、接着強度にムラが生ずる等、品質の面で問題
が多く、更に金ペーストの塗布層が加圧される結果、金
ペーストは圧電素子２，３の外側面にハミ出し、これが
加熱により固化し、この金ペースト層が圧電素子を分極
方向に導通して圧電気の発生がなくなる。この現像は通
常起り得るので、金ペースト層の有無にかかわらず、研
磨を施こしている。この作業は、工数を要するだけでな
く、電極を圧電素子２，３から剥離させるという問題点
があった。
極１を挟み、かつ電極４，５に挟持されている。電極
４，５および中心電極１と圧電素子２，３との接着は、
各々の接着面に金ペースト塗布後、重ね合せ、加圧した
状態で加熱することによって行われるが、この方法によ
り接着した圧電センサの接着層の厚さにはバラツキがあ
り、接着面の一辺側が厚い場合は反対側の辺近傍で薄く
なるため、接着強度にムラが生ずる等、品質の面で問題
が多く、更に金ペーストの塗布層が加圧される結果、金
ペーストは圧電素子２，３の外側面にハミ出し、これが
加熱により固化し、この金ペースト層が圧電素子を分極
方向に導通して圧電気の発生がなくなる。この現像は通
常起り得るので、金ペースト層の有無にかかわらず、研
磨を施こしている。この作業は、工数を要するだけでな
く、電極を圧電素子２，３から剥離させるという問題点
があった。
問題解決のための手段 本考案は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので圧電素子と電極との電気的な導通が規定値以内で行
われるように、金ペーストの代替として金箔等の金属箔
を用い、該金属箔にコパールガラス等のガラス粉を散布
し、金属箔に挟持されたガラス粉を、圧電素子と電極と
を介して加圧して、ガラス粉が金属箔を貫通させ、その
後加熱し、コパールガラスを接着剤として、金属箔を電
導体として一体化するものである。
ので圧電素子と電極との電気的な導通が規定値以内で行
われるように、金ペーストの代替として金箔等の金属箔
を用い、該金属箔にコパールガラス等のガラス粉を散布
し、金属箔に挟持されたガラス粉を、圧電素子と電極と
を介して加圧して、ガラス粉が金属箔を貫通させ、その
後加熱し、コパールガラスを接着剤として、金属箔を電
導体として一体化するものである。
実施例 第１図は、本考案の渦検出器の構成において、第４図の
渦検出器における２個の圧電素子に対する電極を並列接
続した２組の検出要の１組を取り出し展開したものであ
る。図において、第４図と共通する構成要素は第４図の
場合と同一の符号を付す。第１図について説明すると、
まず、電極５の一面に金箔等の金属箔１１を載置する。
金属箔１１の大きさは電極５の面積よりも、わずかに小
さく選んであり、金属箔が圧電素子３の出力を短絡する
ことがないようにしている。該金属箔１１の上にコパー
ルガラスか低融点の鉛ガラス等の数１０ミクロン程度の
粉１５を、金属箔の面積に対して３０％〜５０％程度の
面積比に相当する程度に単相で散布し、その上に更に金
属箔１２を載置する。この金属箔１２の大きさは前記金
属箔１１と同じ大きさをもっていて、金属箔１１と１２
とが重なるように載置される。金属箔１２の上には圧電
素子３が載置される。圧電素子３は従来技術と同様厚さ
方向に分極されている。該圧電素子３の上には、前記同
様に金属箔１３、金属箔１３上にコパールガラスまたは
鉛ガラス粉１５が散布され、該ガラス粉１５の上に金属
箔１４、中心電極１を載置して積重ねる。終了後、電極
５を最下層にして中心電極１を最上層にして中心電極１
を加圧する。この結果、ガラス粉１５は金属箔１１〜１
４を破断して電極５と圧電素子３および圧電素子３と中
心電極１とを第２図に示すごとくガラス粉１５により短
絡する。次に、全体を加熱しガラスを溶融する。この結
果、ガラスは各々の電極５，１と圧電素子３との間を強
力気密に接合して一体化する。しかし、各々の金属箔１
１〜１４はガラス粉１５の溶融により電極５，１と圧電
素子３が完全に被覆され絶縁されることがない程度の量
に選んであるから圧電素子３に発生した圧電気は各々の
電極５，１から出力される。以上においては、ガラス粉
１５は、金属箔１１，１２および１３，１４により挟持
される形になっているが、第３図に示すように、金属箔
を１枚とし、図において、電極５上に載置された１１の
上にガラス粉１５を散布し、この上に圧電素子３、金属
箔１３、ガラス粉１５、中心電極１と順次積重ねて加圧
してガラス粉１５が金属箔１３を破断貫通し、加熱溶融
するようにしてもよく、更にこの際、金属電極接合面に
アモルファスシリコン膜１６をＣＶＤ法等により形成
し、ガラスと共晶することにより部分的なガラス接着層
を形成すれば、より効果的に接着することができる。な
お、上述した本考案の構成による圧電素子と電極とを導
電可能に接着する方法は、圧電素子と電極とに限るもの
ではなく、金属とガラスとを導電可能に接着することも
含むものである。
渦検出器における２個の圧電素子に対する電極を並列接
続した２組の検出要の１組を取り出し展開したものであ
る。図において、第４図と共通する構成要素は第４図の
場合と同一の符号を付す。第１図について説明すると、
まず、電極５の一面に金箔等の金属箔１１を載置する。
金属箔１１の大きさは電極５の面積よりも、わずかに小
さく選んであり、金属箔が圧電素子３の出力を短絡する
ことがないようにしている。該金属箔１１の上にコパー
ルガラスか低融点の鉛ガラス等の数１０ミクロン程度の
粉１５を、金属箔の面積に対して３０％〜５０％程度の
面積比に相当する程度に単相で散布し、その上に更に金
属箔１２を載置する。この金属箔１２の大きさは前記金
属箔１１と同じ大きさをもっていて、金属箔１１と１２
とが重なるように載置される。金属箔１２の上には圧電
素子３が載置される。圧電素子３は従来技術と同様厚さ
方向に分極されている。該圧電素子３の上には、前記同
様に金属箔１３、金属箔１３上にコパールガラスまたは
鉛ガラス粉１５が散布され、該ガラス粉１５の上に金属
箔１４、中心電極１を載置して積重ねる。終了後、電極
５を最下層にして中心電極１を最上層にして中心電極１
を加圧する。この結果、ガラス粉１５は金属箔１１〜１
４を破断して電極５と圧電素子３および圧電素子３と中
心電極１とを第２図に示すごとくガラス粉１５により短
絡する。次に、全体を加熱しガラスを溶融する。この結
果、ガラスは各々の電極５，１と圧電素子３との間を強
力気密に接合して一体化する。しかし、各々の金属箔１
１〜１４はガラス粉１５の溶融により電極５，１と圧電
素子３が完全に被覆され絶縁されることがない程度の量
に選んであるから圧電素子３に発生した圧電気は各々の
電極５，１から出力される。以上においては、ガラス粉
１５は、金属箔１１，１２および１３，１４により挟持
される形になっているが、第３図に示すように、金属箔
を１枚とし、図において、電極５上に載置された１１の
上にガラス粉１５を散布し、この上に圧電素子３、金属
箔１３、ガラス粉１５、中心電極１と順次積重ねて加圧
してガラス粉１５が金属箔１３を破断貫通し、加熱溶融
するようにしてもよく、更にこの際、金属電極接合面に
アモルファスシリコン膜１６をＣＶＤ法等により形成
し、ガラスと共晶することにより部分的なガラス接着層
を形成すれば、より効果的に接着することができる。な
お、上述した本考案の構成による圧電素子と電極とを導
電可能に接着する方法は、圧電素子と電極とに限るもの
ではなく、金属とガラスとを導電可能に接着することも
含むものである。
効 果 上述した本考案の渦検出器によれば、金属箔の厚さと大
きさとは規格により予め定められるが、ガラス粉も加熱
溶融され加圧され、接着面積も限られているので均一な
仕上り厚さとなり、金属箔外周近傍のガラス粉がはみ出
したとしても、圧電素子側面を絶縁しているので、従来
の金ペーストの固化部をグライディングすることもな
く、更にアモルファスシリコン膜を電極接合面に形成す
れば電極接着も強固となり安定した一体構造の渦検出器
を安価に提供することができる。
きさとは規格により予め定められるが、ガラス粉も加熱
溶融され加圧され、接着面積も限られているので均一な
仕上り厚さとなり、金属箔外周近傍のガラス粉がはみ出
したとしても、圧電素子側面を絶縁しているので、従来
の金ペーストの固化部をグライディングすることもな
く、更にアモルファスシリコン膜を電極接合面に形成す
れば電極接着も強固となり安定した一体構造の渦検出器
を安価に提供することができる。
第１図は、本考案の渦検出器を構成する分解図を示し、
第２図は、第１図を積重ね加圧した過程の説明図、第３
図は、他の実施例を示す図、第４図は、従来の渦検出器
の構成を示す図である。 １……中心電極，２，３……圧電素子，４，５……電
極，１１，１２，１３，１４……金属箔，１５……ガラ
ス粉，６……電極取付金具，７，８……電極棒。
第２図は、第１図を積重ね加圧した過程の説明図、第３
図は、他の実施例を示す図、第４図は、従来の渦検出器
の構成を示す図である。 １……中心電極，２，３……圧電素子，４，５……電
極，１１，１２，１３，１４……金属箔，１５……ガラ
ス粉，６……電極取付金具，７，８……電極棒。
Claims (2)
- 【請求項１】流路内に流体の流れに面して配設された渦
発生体内に穿設された中空室内に挿入し、該渦発生体か
ら発生し、流体の流速に比例した周波数のカルマン渦
を、該カルマン渦による変動圧力に応動した電圧信号と
して検知する渦検出器において、矩形板状の中心電極
と、一方の面が前記中心電極に対向した矩形板状体で厚
さ方向に分極された圧電素子と、該圧電素子の各々の他
方の面に対向した電極板とからなり、前記中心電極と圧
電素子および電極板とを該中心電極と、圧電素子および
電極板の各々の間に配設された面積が前記圧電素子より
僅かに小さい２枚の金属箔と、該２枚の金属箔間に散布
されたガラス粉とを介して加圧加熱して固着し、一体に
構成したことを特徴とする渦検出器。 - 【請求項２】圧電素子に対向する電極面に非晶質金属等
の接合補助膜を形成したことを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第（１）項に記載の渦検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987070607U JPH0610254Y2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 渦検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987070607U JPH0610254Y2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 渦検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63181821U JPS63181821U (ja) | 1988-11-24 |
| JPH0610254Y2 true JPH0610254Y2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=30912398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987070607U Expired - Lifetime JPH0610254Y2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 渦検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610254Y2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP1987070607U patent/JPH0610254Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63181821U (ja) | 1988-11-24 |
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