JPH09113325A - 半導体流量計 - Google Patents
半導体流量計Info
- Publication number
- JPH09113325A JPH09113325A JP7268393A JP26839395A JPH09113325A JP H09113325 A JPH09113325 A JP H09113325A JP 7268393 A JP7268393 A JP 7268393A JP 26839395 A JP26839395 A JP 26839395A JP H09113325 A JPH09113325 A JP H09113325A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- semiconductor
- silicon semiconductor
- flowmeter
- detecting element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡潔な構成により小流量が容易に測定でき、
且つ、安価な半導体流量計を提供する。 【解決手段】 測定管路の管壁に、流量検出器が設けら
れた半導体流量計において、前記測定管路の管壁に設け
られた切り欠き部と、該切り欠き部を覆って設けられた
受圧ダイアフラムと、該受圧ダイアフラムに対向して前
記測定管路外側に設けられた基板と、該基板に設けられ
たシリコン半導体圧力検出素子と、該シリコン半導体圧
力検出素子を覆って設けられた弾性を有する被覆体と、
該被覆体と前記受圧ダイアフラムとを連結する伝達棒
と、前記シリコン半導体圧力検出素子の圧力変化に対応
した電気信号から流量を演算する演算回路とを具備した
ことを特徴とする半導体流量計である。
且つ、安価な半導体流量計を提供する。 【解決手段】 測定管路の管壁に、流量検出器が設けら
れた半導体流量計において、前記測定管路の管壁に設け
られた切り欠き部と、該切り欠き部を覆って設けられた
受圧ダイアフラムと、該受圧ダイアフラムに対向して前
記測定管路外側に設けられた基板と、該基板に設けられ
たシリコン半導体圧力検出素子と、該シリコン半導体圧
力検出素子を覆って設けられた弾性を有する被覆体と、
該被覆体と前記受圧ダイアフラムとを連結する伝達棒
と、前記シリコン半導体圧力検出素子の圧力変化に対応
した電気信号から流量を演算する演算回路とを具備した
ことを特徴とする半導体流量計である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、簡潔な構成により
小流量が容易に測定でき、且つ、安価な半導体流量計に
関するものである。
小流量が容易に測定でき、且つ、安価な半導体流量計に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、小流量の測定には、例えば、書名
「計装システムの基礎と応用」 千本資、花淵 太編
オーム社発行 Ｐ９５に示される容積流量計、Ｐ９８に
示されるタービン流量計、Ｐ９３に示されるフロート形
面積式流量計が使用されて来た。
「計装システムの基礎と応用」 千本資、花淵 太編
オーム社発行 Ｐ９５に示される容積流量計、Ｐ９８に
示されるタービン流量計、Ｐ９３に示されるフロート形
面積式流量計が使用されて来た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置において、前二者は工業用が主なもので、高精度
だが、構造が複雑で、高価という欠点がある。フロート
形面積式流量計は安価だが、垂直に使用しなければなら
ず、取付姿勢に制限があるという欠点がある。本発明
は、この問題点を、解決するものである。
な装置において、前二者は工業用が主なもので、高精度
だが、構造が複雑で、高価という欠点がある。フロート
形面積式流量計は安価だが、垂直に使用しなければなら
ず、取付姿勢に制限があるという欠点がある。本発明
は、この問題点を、解決するものである。
【０００４】本発明の目的は、簡潔な構成により小流量
が容易に測定でき、且つ、安価な半導体流量計を提供す
るにある。
が容易に測定でき、且つ、安価な半導体流量計を提供す
るにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）測定管路の管壁に、流量検出器が設けられた半導
体流量計において、前記測定管路の管壁に設けられた切
り欠き部と、該切り欠き部を覆って設けられた受圧ダイ
アフラムと、該受圧ダイアフラムに対向して前記測定管
路外側に設けられた基板と、該基板に設けられたシリコ
ン半導体圧力検出素子と、該シリコン半導体圧力検出素
子を覆って設けられた弾性を有する被覆体と、該被覆体
と前記受圧ダイアフラムとを連結する伝達棒と、前記シ
リコン半導体圧力検出素子の圧力変化に対応した電気信
号から流量を演算する演算回路とを具備したことを特徴
とする半導体流量計。 （２）前記シリコン半導体圧力検出素子に形成されたピ
エゾ抵抗素子が剪断形ゲージであることを特徴とする請
求項１記載の半導体流量計。を構成したものである。
に、本発明は、 （１）測定管路の管壁に、流量検出器が設けられた半導
体流量計において、前記測定管路の管壁に設けられた切
り欠き部と、該切り欠き部を覆って設けられた受圧ダイ
アフラムと、該受圧ダイアフラムに対向して前記測定管
路外側に設けられた基板と、該基板に設けられたシリコ
ン半導体圧力検出素子と、該シリコン半導体圧力検出素
子を覆って設けられた弾性を有する被覆体と、該被覆体
と前記受圧ダイアフラムとを連結する伝達棒と、前記シ
リコン半導体圧力検出素子の圧力変化に対応した電気信
号から流量を演算する演算回路とを具備したことを特徴
とする半導体流量計。 （２）前記シリコン半導体圧力検出素子に形成されたピ
エゾ抵抗素子が剪断形ゲージであることを特徴とする請
求項１記載の半導体流量計。を構成したものである。
【０００６】
【作用】以上の構成において、測定流体の流量変化によ
る圧力変化により、受圧ダイアフラムが変位する。受圧
ダイアフラムの変位に基づき伝達棒が変位して、被覆体
を介して、シリコン半導体圧力検出素子に圧力変化を伝
達する。この圧力変化はシリコン半導体圧力検出素子に
より電気信号に変換され、演算回路により測定流体の流
量が演算される。以下、実施例に基づき詳細に説明す
る。
る圧力変化により、受圧ダイアフラムが変位する。受圧
ダイアフラムの変位に基づき伝達棒が変位して、被覆体
を介して、シリコン半導体圧力検出素子に圧力変化を伝
達する。この圧力変化はシリコン半導体圧力検出素子に
より電気信号に変換され、演算回路により測定流体の流
量が演算される。以下、実施例に基づき詳細に説明す
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明装置の使用例の構成
説明図、図２は本発明の一実施例の要部構成説明図、図
３は図２の動作説明図、図４は図１の平面図である。
説明図、図２は本発明の一実施例の要部構成説明図、図
３は図２の動作説明図、図４は図１の平面図である。
【０００８】図２において、１１は測定管路、１２は測
定管路１１の管壁に設けられた本発明の半導体流量計で
ある。流量検出器部分１２が取付られる、測定管路１１
の管壁部分は、この場合は、管路１１が絞られており、
その前後の測定管路１１の断面積より小さく構成されて
いる。
定管路１１の管壁に設けられた本発明の半導体流量計で
ある。流量検出器部分１２が取付られる、測定管路１１
の管壁部分は、この場合は、管路１１が絞られており、
その前後の測定管路１１の断面積より小さく構成されて
いる。
【０００９】１３は測定流体である。測定流体１３は気
体でも液体でも良い。図１において、２１は測定管路１
１の管壁に設けられた切り欠き部である。２２は、切り
欠き部２１を覆って設けられた受圧ダイアフラムであ
る。受圧ダイアフラム２２は、ゴム等の弾性体、又は、
金属が使用され、測定流体の種類により選択される。
体でも液体でも良い。図１において、２１は測定管路１
１の管壁に設けられた切り欠き部である。２２は、切り
欠き部２１を覆って設けられた受圧ダイアフラムであ
る。受圧ダイアフラム２２は、ゴム等の弾性体、又は、
金属が使用され、測定流体の種類により選択される。
【００１０】２３は、受圧ダイアフラム２２に対向して
測定管路外側に設けられた基板である。基板２３は、こ
の場合は、蓋２４により、測定管路１１の管壁に、ねじ
２５止めされている。２６は、基板２３と測定管路１１
の管壁との隙間をシールするシール体である。
測定管路外側に設けられた基板である。基板２３は、こ
の場合は、蓋２４により、測定管路１１の管壁に、ねじ
２５止めされている。２６は、基板２３と測定管路１１
の管壁との隙間をシールするシール体である。
【００１１】２７は、基板２３に設けられたシリコン半
導体圧力検出素子である。シリコン半導体圧力検出素子
２７は、半導体よりなるセンサチップ２７１と、センサ
チップ２７１にダイアフラム２７２を形成する凹部２７
３と、ダイアフラム２７２に設けられた歪検出センサ２
７４とよりなる。この場合は、剪断型ゲージが使用され
ている。
導体圧力検出素子である。シリコン半導体圧力検出素子
２７は、半導体よりなるセンサチップ２７１と、センサ
チップ２７１にダイアフラム２７２を形成する凹部２７
３と、ダイアフラム２７２に設けられた歪検出センサ２
７４とよりなる。この場合は、剪断型ゲージが使用され
ている。
【００１２】２８は、シリコン半導体圧力検出素子２７
を覆って設けられた弾性を有する被覆体である。この場
合は、シリコン樹脂が使用されている。２９は、被覆体
２８と受圧ダイアフラム２２とを連結する伝達棒であ
る。
を覆って設けられた弾性を有する被覆体である。この場
合は、シリコン樹脂が使用されている。２９は、被覆体
２８と受圧ダイアフラム２２とを連結する伝達棒であ
る。
【００１３】３１は、シリコン半導体圧力検出素子２７
の圧力変化に対応した電気信号から、流量を演算する演
算回路である。４１は基板２３に設けられた導圧孔、４
２は蓋２４に設けられた導圧孔である。
の圧力変化に対応した電気信号から、流量を演算する演
算回路である。４１は基板２３に設けられた導圧孔、４
２は蓋２４に設けられた導圧孔である。
【００１４】以上の構成において、測定流体１３の流量
変化による圧力変化により、受圧ダイアフラム２２が変
位する。受圧ダイアフラム２２の変位に基づき伝達棒２
９が変位して、被覆体２８を介して、シリコン半導体圧
力検出素子２７に圧力変化を伝達する。
変化による圧力変化により、受圧ダイアフラム２２が変
位する。受圧ダイアフラム２２の変位に基づき伝達棒２
９が変位して、被覆体２８を介して、シリコン半導体圧
力検出素子２７に圧力変化を伝達する。
【００１５】この圧力変化はシリコン半導体圧力検出素
子２７により電気信号に変換され、演算回路３１により
測定流体の流量が演算される。
子２７により電気信号に変換され、演算回路３１により
測定流体の流量が演算される。
【００１６】即ち、図３，図４において、流量検出器部
分１２が取付られている個所の、測定流体１３の圧力を
Ｐ、流量をＱ、流速をＶ、流体密度をρ、断面積をＳと
すれば、ベルヌーイの定理より、
分１２が取付られている個所の、測定流体１３の圧力を
Ｐ、流量をＱ、流速をＶ、流体密度をρ、断面積をＳと
すれば、ベルヌーイの定理より、
【００１７】Ｐ＋Ｋ1（１／２）ρＶ2＝Ｃ1 Ｋ1、Ｃ：定数 ∴Ｐ＝Ｃ1−Ｋ1（１／２）ρＶ2 故に、流量検出器部分１２の個所の圧力（静圧）Ｐは、
流速Ｖの２乗に比例して低下する。
流速Ｖの２乗に比例して低下する。
【００１８】流量Ｑ＝ＶＳより ∴Ｑ＝Ｓ（Ｃ2−（（２Ｐ）／（Ｋ1ρ）））1/2 したがって、流量Ｑが求められる。
【００１９】測定流体１３の圧力Ｐの変化は、流速Ｖが
大きい程、大きくなるので、この場合は、図４に示す如
く、流量検出器部分１２の個所の断面積Ｓは絞られてい
る。
大きい程、大きくなるので、この場合は、図４に示す如
く、流量検出器部分１２の個所の断面積Ｓは絞られてい
る。
【００２０】次に、具体例に就いての検討結果を以下に
示す。測定流体１３が水で、流速１ｍ／ｓの場合。０ｍ
／ｓからの圧力変化ΔＰはρ＝１０２ｋｇ・ｓ2／ｍ4な
ので、 ΔＰ≒１／２ρＶ2≒（1/2）×１０２×１2 ＝５１×１０-4ｋｇｆ／ｃｍ2＝５１ｍｍＨ2Ｏ
示す。測定流体１３が水で、流速１ｍ／ｓの場合。０ｍ
／ｓからの圧力変化ΔＰはρ＝１０２ｋｇ・ｓ2／ｍ4な
ので、 ΔＰ≒１／２ρＶ2≒（1/2）×１０２×１2 ＝５１×１０-4ｋｇｆ／ｃｍ2＝５１ｍｍＨ2Ｏ
【００２１】受圧ダイアフラム２２の面積をＡ1、伝達
棒２９の断面積をＡ2とすれば、シリコン半導体圧力検
出素子２７に加わる圧力Ｐ1は次式となる。 Ｐ1＝（Ａ1／Ａ2）Ｐ
棒２９の断面積をＡ2とすれば、シリコン半導体圧力検
出素子２７に加わる圧力Ｐ1は次式となる。 Ｐ1＝（Ａ1／Ａ2）Ｐ
【００２２】今、受圧ダイアフラム２２の直径Ｄ1＝１
０ｍｍ、伝達棒２９の直径Ｄ2＝２ｍｍとすれば、Ａ1／
Ａ2＝２５ Ｐ1≒２５×５０＝１２５０ｍｍＨ2Ｏ このＰ1は、シリコン半導体圧力検出素子２７で実際に
十分検出できる。
０ｍｍ、伝達棒２９の直径Ｄ2＝２ｍｍとすれば、Ａ1／
Ａ2＝２５ Ｐ1≒２５×５０＝１２５０ｍｍＨ2Ｏ このＰ1は、シリコン半導体圧力検出素子２７で実際に
十分検出できる。
【００２３】この結果、 （１）主要部は切り欠き部２１と、受圧ダイアフラム２
２と、シリコン半導体圧力検出素子２７と、被覆体２８
と、伝達棒２９とで構成されたので、装置が小型化で
き、安価な半導体流量計が得られる。
２と、シリコン半導体圧力検出素子２７と、被覆体２８
と、伝達棒２９とで構成されたので、装置が小型化で
き、安価な半導体流量計が得られる。
【００２４】（２）検出部分は、測定管路１１外に設け
られるので、圧力損失が極めて少ない半導体流量計が得
られる。 （３）測定流体は、液体でも気体でも測定可能であり、
測定対象範囲が広い半導体流量計が得られる。
られるので、圧力損失が極めて少ない半導体流量計が得
られる。 （３）測定流体は、液体でも気体でも測定可能であり、
測定対象範囲が広い半導体流量計が得られる。
【００２５】（４）シリコン半導体圧力検出素子２７
は、被覆体２８により直接覆われているので、耐汚染雰
囲気特性が良好な半導体流量計が得られる。 （５）受圧ダイアフラム２２の変位に基づき伝達棒２９
が変位して、被覆体２８を介して、シリコン半導体圧力
検出素子２７に圧力変化が伝達されるので、被覆体２８
では力は分散されると共に、全体としてシリコン半導体
圧力検出素子２７に加わるので、圧力変化が確実にシリ
コン半導体圧力検出素子２７に伝達される。
は、被覆体２８により直接覆われているので、耐汚染雰
囲気特性が良好な半導体流量計が得られる。 （５）受圧ダイアフラム２２の変位に基づき伝達棒２９
が変位して、被覆体２８を介して、シリコン半導体圧力
検出素子２７に圧力変化が伝達されるので、被覆体２８
では力は分散されると共に、全体としてシリコン半導体
圧力検出素子２７に加わるので、圧力変化が確実にシリ
コン半導体圧力検出素子２７に伝達される。
【００２６】（６）シリコン半導体圧力検出素子２７に
形成されたピエゾ抵抗素子が剪断形ゲージであれば、よ
り感度が向上された半導体流量計が得られる。 なお、前述の実施例においては、被覆体２８はシリコン
よりなると説明したが、これに限ることはない。要する
に、弾力性があり、力を伝達出来るものであれば良い。
また、被覆体２８は数種類の樹脂を多層に重ねたもので
あっても良いことは勿論である。
形成されたピエゾ抵抗素子が剪断形ゲージであれば、よ
り感度が向上された半導体流量計が得られる。 なお、前述の実施例においては、被覆体２８はシリコン
よりなると説明したが、これに限ることはない。要する
に、弾力性があり、力を伝達出来るものであれば良い。
また、被覆体２８は数種類の樹脂を多層に重ねたもので
あっても良いことは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明は、
請求項１によれば、 （１）主要部は切り欠き部と、受圧ダイアフラムと、シ
リコン半導体圧力検出素子と、被覆体と、伝達棒とで構
成されたので、装置が小型化でき、安価な半導体流量計
が得られる。
請求項１によれば、 （１）主要部は切り欠き部と、受圧ダイアフラムと、シ
リコン半導体圧力検出素子と、被覆体と、伝達棒とで構
成されたので、装置が小型化でき、安価な半導体流量計
が得られる。
【００２８】（２）検出部分は、測定管路外に設けられ
るので、圧力損失が極めて少ない半導体流量計が得られ
る。 （３）測定流体は、液体でも気体でも測定可能であり、
測定対象範囲が広い半導体流量計が得られる。
るので、圧力損失が極めて少ない半導体流量計が得られ
る。 （３）測定流体は、液体でも気体でも測定可能であり、
測定対象範囲が広い半導体流量計が得られる。
【００２９】（４）シリコン半導体圧力検出素子は、被
覆体により直接覆われているので、耐汚染雰囲気特性が
良好な半導体流量計が得られる。 （５）受圧ダイアフラムの変位に基づき、伝達棒が変位
して、被覆体を介して、シリコン半導体圧力検出素子に
圧力変化が伝達されるので、被覆体では力は分散される
と共に、全体としてシリコン半導体圧力検出素子に加わ
るので、圧力変化が確実にシリコン半導体圧力検出素子
に伝達される。
覆体により直接覆われているので、耐汚染雰囲気特性が
良好な半導体流量計が得られる。 （５）受圧ダイアフラムの変位に基づき、伝達棒が変位
して、被覆体を介して、シリコン半導体圧力検出素子に
圧力変化が伝達されるので、被覆体では力は分散される
と共に、全体としてシリコン半導体圧力検出素子に加わ
るので、圧力変化が確実にシリコン半導体圧力検出素子
に伝達される。
【００３０】請求項２によれば、より感度が向上された
半導体流量計が得られる。
半導体流量計が得られる。
【００３１】従って、本発明によれば、簡潔な構成によ
り小流量が容易に測定でき、且つ、安価な半導体流量計
が得られる。
り小流量が容易に測定でき、且つ、安価な半導体流量計
が得られる。
【図１】本発明装置の使用例の構成説明図である。
【図２】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図３】図２の動作説明図である。
【図４】図１の平面図である。
１１ 測定管路 １２ 流量検出器部分 １３ 測定流体 ２１ 切り欠き部 ２２ 受圧ダイアフラム ２３ 基板 ２４ 蓋 ２５ ねじ ２６ シール体 ２７ シリコン半導体圧力検出素子 ２７１ センサチップ ２７２ ダイアフラム ２７３ 凹部 ２７４ 歪検出センサ ２８ 被覆体 ２９ 伝達棒 ３１ 演算回路 ４１ 導圧孔 ４２ 導圧孔
Claims (2)
- 【請求項１】測定管路の管壁に、流量検出器が設けられ
た半導体流量計において、 前記測定管路の管壁に設けられた切り欠き部と、 該切り欠き部を覆って設けられた受圧ダイアフラムと、 該受圧ダイアフラムに対向して前記測定管路外側に設け
られた基板と、 該基板に設けられたシリコン半導体圧力検出素子と、 該シリコン半導体圧力検出素子を覆って設けられた弾性
を有する被覆体と、 該被覆体と前記受圧ダイアフラムとを連結する伝達棒
と、 前記シリコン半導体圧力検出素子の圧力変化に対応した
電気信号から流量を演算する演算回路とを具備したこと
を特徴とする半導体流量計。 - 【請求項２】前記シリコン半導体圧力検出素子に形成さ
れたピエゾ抵抗素子が剪断形ゲージであることを特徴と
する請求項１記載の半導体流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7268393A JPH09113325A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 半導体流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7268393A JPH09113325A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 半導体流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113325A true JPH09113325A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17457857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7268393A Pending JPH09113325A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 半導体流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09113325A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012505370A (ja) * | 2008-08-28 | 2012-03-01 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | 製品ディスペンシングシステム |
| GB2483776A (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-21 | Hydril Usa Mfg Llc | Riser Annulus Flow Meter and Method |
-
1995
- 1995-10-17 JP JP7268393A patent/JPH09113325A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012505370A (ja) * | 2008-08-28 | 2012-03-01 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | 製品ディスペンシングシステム |
| GB2483776A (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-21 | Hydril Usa Mfg Llc | Riser Annulus Flow Meter and Method |
| US8408074B2 (en) | 2010-09-15 | 2013-04-02 | Hydril Usa Manufacturing Llc | Riser annulus flow meter and method |
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