JPH09257822A - Current meter - Google Patents
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- JPH09257822A JPH09257822A JP9463996A JP9463996A JPH09257822A JP H09257822 A JPH09257822 A JP H09257822A JP 9463996 A JP9463996 A JP 9463996A JP 9463996 A JP9463996 A JP 9463996A JP H09257822 A JPH09257822 A JP H09257822A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、気体、液体等の流
体の流速を計測するための流速計に係り、特に、流体通
路に設けられ、小型化可能な流速計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a velocity meter for measuring the velocity of a fluid such as gas or liquid, and more particularly to a velocity meter provided in a fluid passage and capable of being miniaturized.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、自動車や空調装置等において、
非常に小さな断面を有する流体通路や、通常、計測器を
容易に近づけることができないような場所における流体
の速度検出が必要とされることがある。例えば、具体的
には、自動車の燃料噴射系における燃料の流量計測、空
調ダクトにおける気体の流速、風洞実験装置における極
めて高い時間分解能での流速等の計測である。2. Description of the Related Art For example, in automobiles and air conditioners,
Fluid passages with very small cross-sections, and usually velocity sensing of fluids in locations where the instrument is not easily accessible, may be required. For example, specifically, the measurement of the flow rate of fuel in the fuel injection system of an automobile, the flow velocity of gas in an air-conditioning duct, the flow velocity with an extremely high time resolution in a wind tunnel experimental apparatus, and the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような流速計とし
ては、様々なものが提案されているが、小型で、信頼性
が高く、かつ、廉価で、しかも、いわゆるマイクロマシ
ニング技術による大量生産可能という条件を満足するも
のはなく、そのような流速計が望まれている。Various types of velocity meters have been proposed, but they are small, highly reliable, inexpensive, and can be mass-produced by so-called micromachining technology. There is no one that satisfies the above condition, and such a velocity meter is desired.
【0004】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、小型で、信頼性が高く、かつ、廉価で、しかも、い
わゆるマイクロマシニング技術による大量生産可能な流
速計を提供するものである。また、本発明の他の目的
は、流速計の製造過程や取付の際に生ずることのある種
々のいわゆるストレスや、流体の粘性による測定感度へ
の影響が小さく、信頼性のある流速計を提供することに
ある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a small-sized, highly reliable, low-priced velocity meter capable of mass production by so-called micromachining technology. Further, another object of the present invention is to provide a reliable current velocity meter, in which various so-called stresses that may occur during the manufacturing process or mounting of the velocity meter and the influence of fluid viscosity on measurement sensitivity are small. To do.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る流速計は、
絶縁性部材からなる平板状の第1の基板と、半導体部材
からなる平板状の第2の基板とが接合され、前記第1及
び第2の基板の間には、平板コンデンサを構成する第1
及び第2の電極が間隙を介して対向配置され、前記第1
及び第2の電極の周囲には、薄膜状の底部を有する空洞
が環状に形成され、前記空洞は、第1及び第2の基板の
間に形成された流体連通路を介して外部に連通されてな
り、前記空洞における圧力と外部の圧力との差圧に応じ
て前記平板コンデンサの容量変化が検出可能に構成され
てなるものである。特に、空洞は、第2の基板におい
て、第2の電極の周囲に凹設されてなるものが好適であ
る。A velocity meter according to the present invention comprises:
A flat plate-shaped first substrate made of an insulating member and a flat plate-shaped second substrate made of a semiconductor member are bonded to each other, and a first flat plate capacitor is formed between the first and second substrates.
And a second electrode are arranged to face each other with a gap, and the first electrode
A cavity having a thin-film bottom is formed in an annular shape around the second electrode, and the cavity is communicated to the outside through a fluid communication path formed between the first and second substrates. The capacitance change of the flat plate capacitor can be detected according to the pressure difference between the pressure in the cavity and the external pressure. In particular, it is preferable that the cavity be provided in a recess around the second electrode on the second substrate.
【0006】かかる構成においては、流体連通路を介し
て流体が空洞内にも導かれるようになっており、定常流
の流れの中にこの流速計を配置すると、空洞内の圧力と
外部における圧力との間に差が生じ、空洞の底部が薄膜
状になっていることから、第2の電極が配された部位が
この圧力差に応じて変位することとなる。圧力差は流速
に応じて生ずるものであるため、第1及び第2の電極に
より構成される平板コンデンサの容量値の変化として流
速の検出が可能となるものである。特に、第1及び第2
の基板への第1及び第2の電極の形成や、空洞の形成等
は、いわゆるマイクロマシニング技術により容易に、効
率良く、かつ的確に行えるものなので、小型化容易で、
大量生産可能な流速計の提供が可能となるものである。In such a structure, the fluid is also introduced into the cavity through the fluid communication passage, and when the velocity meter is arranged in the flow of a steady flow, the pressure inside the cavity and the pressure outside the cavity are increased. And a bottom portion of the cavity has a thin film shape, the portion where the second electrode is arranged is displaced according to this pressure difference. Since the pressure difference occurs according to the flow velocity, it is possible to detect the flow velocity as a change in the capacitance value of the flat plate capacitor composed of the first and second electrodes. In particular, the first and second
Since the formation of the first and second electrodes and the formation of cavities on the substrate can be performed easily, efficiently and accurately by so-called micromachining technology, it is easy to miniaturize,
It is possible to provide a velocity meter that can be mass-produced.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1乃至図5を参照しつつ説明する。なお、以下に
説明する部材、配置等は本発明を限定するものではな
く、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる
ものである。この流速計は、平板状の二枚の基板1,2
が接合され、この二枚の基板1,2の間に流体で満たさ
れる計測空洞3が形成されると共に、平板コンデンサC
vを構成する二枚の電極4,5が設けられ、流速が平板
コンデンサCvの容量値として検出できるように構成さ
れてなるものである(図1参照)。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. The members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention. This anemometer is composed of two flat plates 1, 2
Is bonded to form a measurement cavity 3 filled with a fluid between the two substrates 1 and 2, and a flat plate capacitor C
Two electrodes 4 and 5 forming v are provided, and the flow velocity can be detected as the capacitance value of the plate capacitor Cv (see FIG. 1).
【0008】すなわち、第1の基板1は、例えば、耐熱
ガラス材等の絶縁性部材からなる平板状のもので、その
平面形状は矩形状に形成されてなるものである(図1及
び図2参照)。この第1の基板1の一方の面、すなわ
ち、第2の基板2と対向する面側には、例えば、アルミ
ニウム等の導電性部材により形成された矩形状の第1の
電極4が設けられている(図1及び図2参照)。なお、
以下の説明においては便宜上、図2に表されたように流
速計の表面が現れる面をXY平面とし、X軸は同図にお
いて紙面左右方向、Y軸は同図において紙面上下方向と
する。また、図3に示されたように、Z軸は第1及び第
2の基板1,2の厚み方向である紙面上下方向、Y軸は
紙面左右方向であるとする。That is, the first substrate 1 is, for example, a flat plate made of an insulating member such as a heat-resistant glass material, and has a rectangular planar shape (FIGS. 1 and 2). reference). On one surface of the first substrate 1, that is, on the surface side facing the second substrate 2, a rectangular first electrode 4 formed of a conductive member such as aluminum is provided. (See FIGS. 1 and 2). In addition,
In the following description, for convenience, the surface on which the surface of the anemometer appears as shown in FIG. 2 is the XY plane, the X axis is the horizontal direction in the drawing and the Y axis is the vertical direction in the drawing. Further, as shown in FIG. 3, it is assumed that the Z axis is the vertical direction of the paper surface which is the thickness direction of the first and second substrates 1 and 2, and the Y axis is the horizontal direction of the paper surface.
【0009】この第1の電極4からは、さらに引き出し
配線6が延設されている。すなわち、引き出し配線6
は、第1の電極4の一つの角から、第1の基板1の長手
軸方向(図1において紙面左右方向)に沿って第1の基
板1の短手軸方向の一側辺まで延設され、さらに、ここ
から第1の基板1の一つの角部に設けられた読み出し電
極7まで側辺部分に沿って延設されている(図1参
照)。なお、この引き出し配線6及び読み出し電極7共
に、第1の電極4が製作される際に同時に製作されるも
ので、その製作方法としては、いわゆるマイクロマシン
グ技術の一つである蒸着、エッチング処理等を用いるの
が好適である。A lead wire 6 is further extended from the first electrode 4. That is, the lead wire 6
Is extended from one corner of the first electrode 4 to one side of the first substrate 1 in the short axis direction along the longitudinal axis direction of the first substrate 1 (horizontal direction in FIG. 1). Further, it extends from here to the readout electrode 7 provided at one corner of the first substrate 1 along the side portion (see FIG. 1). It should be noted that both the extraction wiring 6 and the readout electrode 7 are manufactured at the same time when the first electrode 4 is manufactured, and the manufacturing method thereof is vapor deposition, etching treatment, etc., which is one of so-called micromachining techniques. Is preferably used.
【0010】一方、半導体部材、例えば、シリコンウェ
ハーを用いてなる第2の基板2は、第1の基板1と接合
された状態において、その外観形状・寸法は、先に述べ
た第1の基板1に設けられた読み出し電極7と対向する
部位に切欠き8が形成されている点を除けば第1の基板
1と略同一のものであるが、第1の基板1との対向面側
は、次述するように形成されている点が異なるものであ
る。On the other hand, the second substrate 2 made of a semiconductor member, for example, a silicon wafer, has an external shape and dimensions in the state of being bonded to the first substrate 1 as described above. 1 is substantially the same as the first substrate 1 except that a notch 8 is formed in a portion facing the read electrode 7 provided on the first substrate 1. However, the surface facing the first substrate 1 is The difference is that they are formed as described below.
【0011】すなわち、第2の基板2において、第1の
基板1との対向面側には、その平面形状が略枠状の計測
空洞3が形成されている(図1及び図2参照)。この計
測空洞3は、シリコンウェハーからなる第2の基板2の
厚み方向(図3において紙面上下方向)を、例えばエッ
チング処理により凹状に除去することで形成されるもの
で、その底部3aの厚み(図3において上下方向の厚
み)は、後述するようにこの計測空洞3内の圧力と、外
部の圧力との圧力差に応じて変位可能な程度の薄膜状に
形成されたものとなっている。That is, in the second substrate 2, a measurement cavity 3 having a substantially frame-like planar shape is formed on the side facing the first substrate 1 (see FIGS. 1 and 2). The measurement cavity 3 is formed by removing the thickness direction of the second substrate 2 made of a silicon wafer (vertical direction of the paper surface in FIG. 3) in a concave shape by, for example, an etching process, and the thickness of the bottom portion 3a ( The thickness in the vertical direction in FIG. 3) is formed in a thin film shape that can be displaced according to the pressure difference between the pressure inside the measurement cavity 3 and the external pressure, as will be described later.
【0012】なお、計測空洞3の周辺部分は、第1の基
板1と接合される接合面となっているが、この発明の実
施の形態においては、短手軸方向の一方の側辺側の接合
面に、後述するように流体連通路10a,10bを凹設
する都合から、この流体連通路10a,10bが設けら
れる側辺側の接合面が他方の側辺側のそれよりも大とな
るように、計測空洞3は、長手軸方向(図2において紙
面左右方向)において、一方の側辺側に偏位して設けら
れている(図1参照)。The peripheral portion of the measurement cavity 3 is a joint surface to be joined to the first substrate 1. However, in the embodiment of the present invention, one side edge in the lateral axis direction. Since the fluid communication passages 10a and 10b are recessed in the joint surface as described later, the joint surface on the side where the fluid communication passages 10a and 10b are provided is larger than that on the other side. As described above, the measurement cavity 3 is provided so as to be deviated to one side in the longitudinal axis direction (the left-right direction on the paper surface in FIG. 2) (see FIG. 1).
【0013】また、第2の基板2には、上述の計測空洞
3に囲まれるようにしていわゆる島状に形成された電極
配設部9が設けられている(図1及び図3参照)。この
電極配設部9は、その上面に、導電性部材が例えば蒸着
されてなる第2の電極5が形成されており、この第2の
電極5を含む厚みは、第1の基板1に形成された第1の
電極4と第2の電極5との間に、微小間隙が生ずるよう
に設定されたものとなっている(図3参照)。そして、
第1の電極4と第2の電極5との対向配置により、いわ
ゆる平板コンデンサCvが構成されるようになってい
る。Further, the second substrate 2 is provided with an electrode arrangement portion 9 formed in a so-called island shape so as to be surrounded by the measurement cavity 3 described above (see FIGS. 1 and 3). A second electrode 5 formed by, for example, vapor deposition of a conductive member is formed on the upper surface of the electrode placement portion 9, and the thickness including the second electrode 5 is formed on the first substrate 1. A minute gap is formed between the formed first electrode 4 and second electrode 5 (see FIG. 3). And
A so-called flat plate capacitor Cv is configured by the opposing arrangement of the first electrode 4 and the second electrode 5.
【0014】さらに、第2の基板2には、その短手軸方
向(図2において紙面上下方向)の一方の側辺側の接合
面に、2つの流体連通路10a,10bが適宜な間隔を
隔てて、第2の基板2の長手軸方向(図2において紙面
左右方向)に沿って凹設されている(図1及び図2参
照)。この2つの流体連通路10a,10bは、第1及
び第2の基板1,2の接合状態において、計測空洞3と
外部とを連通状態とするもので、一方の流体連通路10
bは、第1の基板1に形成された引き出し配線6の一部
が、流体連通路10bの幅方向(図2において紙面上下
方向)の略中央に位置するように設けられている。Further, in the second substrate 2, two fluid communication passages 10a and 10b are provided with appropriate intervals on the joint surface on one side of the second substrate 2 in the short axis direction (vertical direction of the paper in FIG. 2). The second substrate 2 is recessed along the longitudinal axis direction of the second substrate 2 (the left-right direction of the paper surface in FIG. 2) (see FIGS. 1 and 2). The two fluid communication passages 10a and 10b are for establishing communication between the measurement cavity 3 and the outside when the first and second substrates 1 and 2 are joined to each other.
b is provided such that a part of the lead-out wiring 6 formed on the first substrate 1 is located substantially at the center of the fluid communication path 10b in the width direction (vertical direction in the drawing of FIG. 2).
【0015】またさらに、この一方の流体連通路10b
の第2の基板2の端面近傍においては、流体連通路10
bと切欠き8との間に、引出し配線用切り欠き11が、
第2の基板2の短手軸方向に沿って形成されている(図
1参照)。そして、第1及び第2の基板1,2が相互に
接合された状態において、第1の基板1に配設された引
き出し配線6の内、第1の基板1の短手軸方向に配設さ
れた部分は、この引出し線用切り欠き11により、第2
の基板2に対して離間状態とされ、非接触状態が確保さ
れるようになっている。Furthermore, the one fluid communication passage 10b.
Near the end surface of the second substrate 2 of the fluid communication passage 10
Between the b and the notch 8, a lead wiring notch 11 is formed.
It is formed along the short axis direction of the second substrate 2 (see FIG. 1). Then, in a state where the first and second substrates 1 and 2 are joined to each other, among the lead wirings 6 arranged on the first substrate 1, the first wirings are arranged in the short axis direction of the first substrate 1. The part that has been cut is the second by the notch 11 for the lead wire.
The substrate 2 is separated from the substrate 2 to ensure a non-contact state.
【0016】なお、平板コンデンサCvの容量値の検出
は図示されない外部回路により行われるが、このための
外部回路との配線接続は、外部回路からの2つの配線
(図示せず)の一方が、読み出し電極6に、他方が、第
2の基板2の適宜な箇所に、それぞれ接続されるように
なされる。The detection of the capacitance value of the plate capacitor Cv is performed by an external circuit (not shown). For this purpose, the wiring connection with the external circuit is performed by one of two wirings (not shown) from the external circuit. The other is connected to the readout electrode 6 at an appropriate position on the second substrate 2, respectively.
【0017】上記構成の流速計は、いわゆるマイクロマ
シング技術を用いて製造するのが好適であり、例えば、
第1及び第2の基板1,2の平面寸法(XY平面におけ
る寸法)は、2×2mm前後程度のものである。The anemometer having the above structure is preferably manufactured by using a so-called micromachining technique.
The plane dimensions (dimensions in the XY plane) of the first and second substrates 1 and 2 are about 2 × 2 mm.
【0018】次に、上記構成における本発明の実施の形
態の流速計による流速測定の原理について、図4及び図
5を参照しつつ説明する。まず、流速計を、気体、液体
等の被測定体としての流体が満たされている通路12の
径方向の略中央に、流体連通路10a,10bが流体の
流れの上流側に位置するように配置する。図4は、流体
が移動する通路12内に、流速計を配置した状態を模式
的に示したもので、しかも流体速度が零の状態である。
なお、同図には、XZ平面における流速計の断面図であ
って、図2のB−B線断面図が示されている。Next, the principle of flow velocity measurement by the flow velocity meter according to the embodiment of the present invention having the above-mentioned configuration will be described with reference to FIGS. 4 and 5. First, the anemometer is positioned so that the fluid communication passages 10a and 10b are located on the upstream side of the fluid flow, in the approximate center in the radial direction of the passage 12 filled with a fluid as a measured object such as gas or liquid. Deploy. FIG. 4 schematically shows a state in which a velocity meter is arranged in the passage 12 through which the fluid moves, and in which the fluid velocity is zero.
It should be noted that the drawing is a cross-sectional view of the anemometer on the XZ plane, and is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2.
【0019】かかる前提の下で、計測空洞3内も、流速
零の流体により満たされることとなり、流速計の外側に
おける圧力と、計測空洞3内における圧力との間には差
がない状態となる。このため、第1及び第2の基板1,
2の間隔はある一定の間隔に維持されることとなり、ま
た、計測空洞3の底部3aも、略空気中にある場合と比
較してとりわけ湾曲するようなことがない状態に保たれ
る(図4参照)。Under such a premise, the measurement cavity 3 is also filled with a fluid having a zero flow velocity, and there is no difference between the pressure outside the velocity meter and the pressure inside the measurement cavity 3. . Therefore, the first and second substrates 1,
The distance of 2 is maintained at a certain distance, and the bottom portion 3a of the measurement cavity 3 is also kept in a state where it does not particularly curve as compared with the case where it is substantially in the air (Fig. 4).
【0020】一方、ある流速の定常流が生じたとし、こ
の定常流の中に流速計が、上述の場合と同様に、流体連
通路10a,10bの入口側が定常流の上流側に位置す
るように配置されたとする(図5参照)。かかる状態に
おいて、この流速計の流体連通路10a,10bの入口
近傍のよどみ点(図5において○印が付された点参照)
における圧力が仮に、Ptotであるとすると、このよど
み点圧力Ptotは、計測空洞3内にも伝達されることと
なる。また、第1及び第2の基板1,2の外面において
は、定常流による静圧Pstatが生ずる(図5参照)。な
お、図5において示された流速計の断面は、図4と同様
に図2のB−B線断面である。On the other hand, suppose that a steady flow having a certain flow velocity is generated, and in this steady flow, the velocity meter is arranged so that the inlet sides of the fluid communication passages 10a and 10b are located on the upstream side of the steady flow, as in the case described above. (See FIG. 5). In such a state, a stagnation point near the inlets of the fluid communication passages 10a and 10b of the anemometer (see a point marked with a circle in FIG. 5)
Assuming that the pressure at Ptot is Ptot, this stagnation point pressure Ptot will also be transmitted to the measurement cavity 3. On the outer surfaces of the first and second substrates 1 and 2, static pressure Pstat due to a steady flow is generated (see FIG. 5). The cross section of the anemometer shown in FIG. 5 is taken along the line BB of FIG. 2 as in FIG.
【0021】そして、計測空洞3内の圧力Ptotと第1
及び第2の基板1,2の外面に作用する静圧Pstatとの
差圧Pdynが電極配設部9に作用することとなる。換言
すれば、よどみ点圧力Ptotと、静圧Pstatと、差圧Pd
ynとの間には、Ptot=Pstat+Pdyn(以下「式1」と
言う)が成立する。電極配設部9の周囲の底部3aは、
先に説明したように薄膜状となっているため、電極配設
部9は、この電極配設部9に作用する力に応じて、第1
及び第2の基板1,2の厚み方向、すなわち、Z軸方向
に変位可能となっていることから、上述した差圧Pdyn
の発生により、電極配設部9は、第1の電極4と離間す
る方向へ変位することとなる(図5参照)。このため、
第1及び第2の電極4,5間の静電容量が、この電極配
設部9の変位量すなわち差圧Pdynの大きさに応じて変
化するものとなる。The pressure Ptot in the measurement cavity 3 and the first
The differential pressure Pdyn from the static pressure Pstat that acts on the outer surfaces of the second substrates 1 and 2 acts on the electrode placement portion 9. In other words, the stagnation pressure Ptot, the static pressure Pstat, and the differential pressure Pd.
Ptot = Pstat + Pdyn (hereinafter referred to as “Equation 1”) is established with yn. The bottom portion 3a around the electrode arrangement portion 9 is
As described above, since it has a thin film shape, the electrode disposing portion 9 has the first structure depending on the force acting on the electrode disposing portion 9.
Since the second substrate 1 and the second substrate 2 can be displaced in the thickness direction, that is, the Z-axis direction, the above-mentioned differential pressure Pdyn
Due to the occurrence of the above, the electrode arrangement portion 9 is displaced in the direction away from the first electrode 4 (see FIG. 5). For this reason,
The electrostatic capacitance between the first and second electrodes 4 and 5 changes according to the amount of displacement of the electrode arrangement portion 9, that is, the magnitude of the differential pressure Pdyn.
【0022】ところで、定常流に置かれた流速計の中と
外側とにおいては、ベルヌーイの定理が成立する。した
がって、流速計の計測空洞3内の圧力Ptotと、流速計
の外の定常流の箇所における静圧Pstatとに関してベル
ヌーイの定理に基づいて成立する式から、流速を仮にV
fとすれば、Vf=α×(Ptot−Pstat)という関係式
が導かれるが、(Ptot−Pstat)は、式1から差圧Pd
ynであることから、Vf=α×Pdyn(以下「式2」と言
う)となる。なお、ここで、αは定数である。By the way, the Bernoulli's theorem holds in the inside and outside of the velocity meter placed in the steady flow. Therefore, regarding the pressure Ptot in the measurement cavity 3 of the anemometer and the static pressure Pstat at the location of the steady flow outside the anemometer based on Bernoulli's theorem, the velocity is assumed to be V
If f, the relational expression of Vf = α × (Ptot−Pstat) is derived.
Since it is yn, Vf = α × Pdyn (hereinafter referred to as “equation 2”). Here, α is a constant.
【0023】したがって、差圧Pdynは、先に説明した
ように第1及び第2の電極4,5による平板コンデンサ
Cvの容量値として求められるものであるから、予め容
量値と差圧Pdynとの関係を調べておけば、得られた容
量値から差圧Pdynを求めることができ、さらに式2に
基づいて計算により流速Vfを知ることができることと
なる。また、通路12の直径又は径方向の断面積が解れ
ば、流速Vfとの積を計算することにより、単位時間当
たりの通路12内の流体流量を求めることができる。Therefore, since the differential pressure Pdyn is obtained as the capacitance value of the flat plate capacitor Cv formed by the first and second electrodes 4 and 5, as described above, the capacitance value and the differential pressure Pdyn are previously calculated. If the relationship is investigated, the differential pressure Pdyn can be obtained from the obtained capacity value, and the flow velocity Vf can be known by calculation based on the equation 2. Further, if the diameter or the cross-sectional area of the passage 12 in the radial direction is known, the fluid flow rate in the passage 12 per unit time can be obtained by calculating the product with the flow velocity Vf.
【0024】なお、平板コンデンサCvの容量値と流速
Vfとの関係を調べ、容量値から流速Vfが即座に求めら
れるように、例えば、換算表や換算グラフのようなもの
を予め作成しておけば、式2に基づいて毎回計算により
流速Vfを求める必要はない。また、得られた容量値を
基に、流速Vfを表示するような外部回路を設ければ、
流速Vfを直接知ることができる。It should be noted that the relationship between the capacitance value of the flat plate capacitor Cv and the flow velocity Vf is investigated, and, for example, a conversion table or a conversion graph should be prepared in advance so that the flow velocity Vf can be immediately obtained from the capacitance value. For example, it is not necessary to calculate the flow velocity Vf each time based on the equation (2). Further, if an external circuit for displaying the flow velocity Vf is provided based on the obtained capacitance value,
The flow velocity Vf can be known directly.
【0025】上述した構成の流速計においては、圧力に
よる電極配設部9の変位量は、底部3aの膜厚に応じて
変わり得るものである。したがって、底部3aの膜厚を
変えることは、この流速計のいわゆる測定感度を変える
ことを意味し、底部3aの膜厚の設定により、所望する
使用条件に適合した流速計を得ることができる。In the anemometer having the above-mentioned structure, the amount of displacement of the electrode mounting portion 9 due to the pressure can change depending on the film thickness of the bottom portion 3a. Therefore, changing the film thickness of the bottom portion 3a means changing the so-called measurement sensitivity of this flowmeter, and by setting the film thickness of the bottom portion 3a, it is possible to obtain a flowmeter suitable for the desired use condition.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
半導体部材からなる平板状の基板と絶縁部材からなる平
板状の基板との間に、流体が流入する空間を設けると共
に、流体の圧力により間隔の変化する平板コンデンサが
2つの基板の間に形成されるような構成とすることによ
り、いわゆるマイクロマシング技術による製造が可能で
あるため、大量生産が容易で、廉価なしかも小型の流速
計が提供できるものである。また、動作原理に起因し
て、この流速計の製造過程や取付の際に生ずることのあ
る種々のいわゆるストレスや、流体の粘性の測定感度に
及ぼす影響が極めて小さいので、信頼性のある流速計が
提供される。As described above, according to the present invention,
A space into which a fluid flows is provided between a flat plate-shaped substrate made of a semiconductor member and a flat plate-shaped substrate made of an insulating member, and a flat plate capacitor whose interval is changed by the pressure of the fluid is formed between the two substrates. With such a configuration, it is possible to manufacture by so-called micromachining technology, so that it is possible to provide a low-cost and small-sized current meter that is easy to mass-produce. Also, due to the principle of operation, various so-called stresses that may occur during the manufacturing process and installation of this velocity meter and the influence on the measurement sensitivity of the viscosity of the fluid are extremely small, so a reliable velocity meter Will be provided.
【0027】さらに。本発明に係る流速計は、連続的な
又は間欠的な摩擦が生ずるような動きを有する部分がな
いので、信頼性が高く、長寿命である。さらにまた、本
発明に係る流速計は、従来に比して、可動部品が少なく
て済み、かつ、内部に流れ込む流体の量が少なくて済む
構成であるので、特に、流速の変動周期が早い場合にお
ける測定に適するものである。Further. The anemometer according to the present invention is highly reliable and has a long life because there are no moving parts that cause continuous or intermittent friction. Furthermore, since the velocity meter according to the present invention has a configuration in which the number of moving parts is smaller and the amount of fluid flowing into the interior is smaller than that of the conventional one, particularly when the fluctuation period of the flow velocity is fast. It is suitable for measurement in.
【図1】本発明の実施の形態における流速計の分解斜視
図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a velocity meter according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態における流速計の平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of the velocity meter according to the embodiment of the present invention.
【図3】図2のA−A線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
【図4】本発明の実施の形態における流速計による流速
測定の原理を説明するための模式図であって、流速零の
通路内に流速計を配置した状態における模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle of flow velocity measurement by the flow velocity meter according to the embodiment of the present invention, in a state in which the flow velocity meter is arranged in a passage of zero flow velocity.
【図5】本発明の実施の形態における流速計による流速
測定の原理を説明するための模式図であって、定常流が
生じた通路内に流速計を配置した状態における模式図で
ある。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the principle of flow velocity measurement by the flow velocity meter in the embodiment of the present invention, and is a schematic diagram in a state in which the flow velocity meter is arranged in the passage where a steady flow occurs.
1…第1の基板 2…第2の基板 3…計測空洞 3a…底部 4…第1の電極 5…第2の電極 6…引き出し配線 7…読み出し電極 9…電極配設部 10a,10b…流体連通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st board 2 ... 2nd board 3 ... Measurement cavity 3a ... Bottom part 4 ... 1st electrode 5 ... 2nd electrode 6 ... Lead-out wiring 7 ... Read-out electrode 9 ... Electrode arrangement part 10a, 10b ... Fluid Communication passage
Claims (2)
と、半導体部材からなる平板状の第2の基板とが接合さ
れ、 前記第1及び第2の基板の間には、平板コンデンサを構
成する第1及び第2の電極が間隙を介して対向配置さ
れ、 前記第1及び第2の電極の周囲には、薄膜状の底部を有
する空洞が環状に形成され、 前記空洞は、第1及び第2の基板の間に形成された流体
連通路を介して外部に連通されてなり、 前記空洞における圧力と外部の圧力との差圧に応じて前
記平板コンデンサの容量変化が検出可能に構成されてな
ること特徴とする流速計。1. A flat plate-shaped first substrate made of an insulating member and a flat plate-shaped second substrate made of a semiconductor member are bonded to each other, and a flat plate capacitor is provided between the first and second substrates. A first electrode and a second electrode, which are arranged to face each other with a gap therebetween, and a cavity having a thin film-shaped bottom is formed in an annular shape around the first electrode and the second electrode; The plate is connected to the outside through a fluid communication passage formed between the first and second substrates, and the capacitance change of the plate capacitor can be detected according to the pressure difference between the pressure in the cavity and the outside pressure. A velocity meter characterized by being configured.
極の周囲に凹設されてなることを特徴とする請求項1記
載の流速計。2. The velocity meter according to claim 1, wherein the cavity is formed in a recess around the second electrode on the second substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9463996A JPH09257822A (en) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | Current meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9463996A JPH09257822A (en) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | Current meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09257822A true JPH09257822A (en) | 1997-10-03 |
Family
ID=14115849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9463996A Pending JPH09257822A (en) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | Current meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09257822A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006514278A (en) * | 2003-02-03 | 2006-04-27 | インディアン インスティテュート オブ サイエンス | Methods for gas velocity measurement, methods for energy conversion using a gas stream flowing over a solid material, and devices for these methods |
JP2016502394A (en) * | 2012-11-29 | 2016-01-21 | 電子部品研究院Korea Electronics Technology Institute | Flexible energy conversion device using liquid |
CN111999572A (en) * | 2020-06-22 | 2020-11-27 | 重庆大学 | Interval capacitive sensor-based multi-parameter online monitoring device and method for gas-liquid two-phase fluid of power equipment |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP9463996A patent/JPH09257822A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10050567B2 (en) | 2012-11-29 | 2018-08-14 | Korea Electronics Technology Institute | Flexible energy conversion device using liquid |
CN111999572A (en) * | 2020-06-22 | 2020-11-27 | 重庆大学 | Interval capacitive sensor-based multi-parameter online monitoring device and method for gas-liquid two-phase fluid of power equipment |
CN111999572B (en) * | 2020-06-22 | 2023-03-31 | 重庆大学 | Interval capacitive sensor-based multi-parameter online monitoring device and method for gas-liquid two-phase fluid of power equipment |
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