(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの機械的振動可能部（１００）及び少なくとも１つの駆動／受け部（１０１）を有する少なくとも１つの媒質の物理的パラメータを測定及び／又は監視するための装置に関する。駆動／受け部（１０１）は、振動可能部（１００）に振動を励起し、又は場合によって振動可能部（１００）の振動を受ける。本発明は、駆動／受け部（１０１）に、少なくとも１つの外面（１０２）を有する少なくとも１つのピエゾドライブ（１６，３７）を備えることを盛り込む。外面（１０２）は、分極の方向が原則として互いに反対に方向づけられる異なる分極の少なくとも２つの弓形（２，３）から構成される。機械的振動可能部（１００）は、機械的振動可能部（１００）が運動を励起されるように、又は機械的振動可能部（１００）の運動が受けられるように、直接的に又は間接的に外面（１０２）に接続される。上記運動は、少なくとも２つの分力を常に有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの機械的振動可能部（１００）と少なくとも１つの駆動／受け部（１０１）とを有し、前記駆動／受け部（１０１）が前記機械的振動可能部（１００）に振動を励起し、又は前記駆動／受け部（１０１）が前記振動可能部（１００）の振動を受ける、媒質の少なくとも１つの物理的パラメータを測定及び／又は監視するための装置において、
前記駆動／受け部（１０１）は、分極方向が本質的に互いに反対に方向づけられる異なる分極を有する少なくとも２つの弓形（２，３）から構成される少なくとも１つの外面（１０２）を有する少なくとも１つのピエゾドライブ（１６，３７）を備え、
前記機械的振動可能部（１００）は、前記機械的振動可能部（１００）が少なくとも２つの異なる分力から構成される運動を励起されるように、又は前記機械的振動可能部（１００）の少なくとも２つの異なる分力から構成される運動を受けるように、前記外面（１０２）に直接的に又は間接的に接続されることを特徴とする装置。
【請求項２】
少なくとも１つの機械的振動可能部（１００）と少なくとも１つの駆動／受け部（１０１）とを有し、前記駆動／受け部（１０１）が前記機械的振動可能部（１００）に振動を励起し、又は前記駆動／受け部（１０１）が前記振動可能部（１００）の振動を受ける、媒質の少なくとも１つの物理的パラメータを測定及び／又は監視するための装置において、
前記駆動／受け部（１０１）は少なくとも１つのピエゾドライブ（１６，３７）を備え、該ピエゾドライブは、前記機械的振動可能部（１００）が直接的に又は間接的に前記ピエゾドライブ（１６，３７）に接続されるように少なくとも１つの外面（１０２）を有し、及び、前記ピエゾドライブ（１６，３７）への電気信号の印加により共に前記機械的振動可能部（１００）の運動を導く前記機械的振動可能部（１００）上の少なくとも２つの異なる分力を及ぼし又は少なくとも２つの分力から構成される前記機械的振動可能部（１００）の運動を通して前記ピエゾドライブ（１６，３７）に電気信号を引き起こす少なくとも２つの弓形（２，３）から構成されることを特徴とする装置。
【請求項３】
前記運動の前記分力は、本質的に互いに反対であることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記分力は押す力と引く力であり、前記運動は揺動運動又は回転運動であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記弓形（２，３）は、互いに対称的に具現化されることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項６】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、少なくとも１つの圧電素子（１，３２）又は圧電素子（１，３２）から構成される少なくとも１つのスタック（５）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項７】
前記スタック（５）は、力の増幅が生じるように配置される少なくとも２つの圧電素子（１，３２）を備えることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記スタック（５）内の前記圧電素子（１，３２）は、同一の分極の少なくとも２つの弓形（２，３，３３，３４，３５，３６）が互いに反対に位置し本質的に双方で互いを補うように配置され、少なくとも１つの外面（１０２）は、異なる分極の少なくとも２つの弓形（２，３）から構成されてなることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記スタック（５）内の前記圧電素子（１，３２）は、いずれの場合も同一の分力を及ぼし又は受ける、少なくとも２つの弓形（２，３，３３，３４，３５，３６）が互いに反対に位置し、本質的に双方で互いを補うように配置され、少なくとも１つの外面（１０２）は、いずれも異なる分力を及ぼし又は受ける少なくとも２つの弓形（２，３）から構成されてなることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記スタック（５）内の前記圧電素子（１，３２）は、機械的に直列に、電気的に並列に接続されるように配置されることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記スタック（５）内の圧電素子（１，３２）の間に少なくとも１つの導電要素（９）を備えることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記スタック（５）内で前記圧電素子（１，３２）の前記外面の前記弓形が互いに短絡し、及び／又は前記スタック（５）内で互いに反対に位置する前記圧電素子（１，３２）の前記外面が互いに短絡することを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１３】
前記スタック（５）内の前記圧電素子（１，３２）が圧縮状態に保持されるように接続手段（１７）を備えることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１４】
前記スタック（５）内の前記圧電素子（１，３２）の間に少なくとも１つの接着層、半田層又は溶接層、及び／又はネジ接続部（１０，１７）を備えることを特徴とする請求項７又は１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）が円盤状又は輪状であることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの電気的要素の固定及び／又は通過のために前記ピエゾドライブ（１６，３７）に少なくとも１つの孔を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの電極（８）は、前記ピエゾドライブ（１６，３７）の前記外面（１０２）に備えられ、異なる分極の少なくとも２つの弓形（２，３，３３，３４，３５，３６）に導電的に接続され又は異なる分力を及ぼし受ける少なくとも２つの弓形（２，３，３３，３４，３５，３６）に導電的に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項１８】
前記電極（８）と前記ピエゾドライブ（１６，３７）との間に少なくとも１つの接着層、半田層、及び又は溶接層（１０）、及び／又はネジ接続部（１７）を備えることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、少なくとも２つの圧電素子（１，３２）、圧電素子（１，３２）から構成される少なくとも２つのスタック（５）、又は、少なくとも１つの圧電素子（１，３２）と少なくとも１つのスタック（５）を備え、
１つの圧電素子（１，３２）又は１つのスタック（５）は、前記機械的振動可能部（１００）に振動を励起する役目をし、別の圧電素子（１，３２）又は別のスタック（５）は前記機械的振動可能部（１００）の振動を受けることを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）と前記機械的振動可能部（１００）との間に少なくとも１つの接着層、半田層、及び／又は溶接層（１０）、及び／又はネジ接続部（１７）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項２１】
前記機械的振動可能部（１００）は、ベース部（７）に固定される、振動フォーク（１０３）又はシングルロッド（６）を備えることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
前記機械的振動可能部（１００）は、外側管（１２）の内部に内側振動ロッド（１１）を備え、
ベース部（７）には、固定要素（１４）が備えられ、
該固定要素には、前記内側ロッド（１１）の一端が固定端（１３）として固定され、
前記内側ロッド（１１）のもう一端は、自由端（２０）として具現化されることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記ベース部（７）内に固定され、
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記内側ロッド（１１）、前記外側管（１２）、又は、前記内側ロッド（１１）と前記外側管（１２）に振動を励起するように、又は場合によって振動を受けるように配置されることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記内側ロッド（１１）の前記固定要素（１４）で前記内側ロッド（１１）に接続され、
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記内側ロッド（１１）の前記自由端（１５）に面する又はそれとは反対側に面する前記固定要素（１４）の側部に取付けられることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２５】
前記ベース部（７）に、前記外側管（１２）が固定される第２固定要素（１８）を備えることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２６】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記内側ロッド（１１）の前記固定要素（１４）と、前記外側管（１２）の前記第２固定要素（１８）との間に固定されることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記機械的振動可能部（１００）は、外側管（１２）の内部に内側振動ロッド（１１）を備え、
前記外側管（１２）は、前記ベース部（７）に一端（１９）を固定され、もう一端（２０）にキャップ（２１）を備え、
前記内側振動ロッド（１１）は、前記キャップ（２１）に固定されることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２８】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記内側ロッド（１１）と前記キャップ（２１）との間に固定されることを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記機械的振動可能部（１００）は、補正錘（２３）及び２つの支持点（２４）を有するシングルロッド（２２）を備え、
前記ロッド（２２）の一端（２５）は、ベース部（７）内に位置することを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項３０】
前記ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記補正錘（２３）の後に前記ベース部（７）の内部の前記シングルロッド（２２）に固定されることを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記機械的振動可能部（１００）は、前記ベース部（７）に固定される第１及び第２突起（２７）を有する振動フォーク（１０３）を備えることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項３２】
前記第１及び第２突起（２７）は、前記ベース部（７）に別々に固定されることを特徴とする請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
前記第１及び第２突起（２７）は、共有ディスク（２９）を介して前記ベース部（７）内に固定されることを特徴とする請求項３１記載の装置。
【請求項３４】
前記第１及び第２突起（２７）は、共有のＵ字型接続要素（３０）に前記ベース部（７）内で固定されることを特徴とする請求項３１記載の装置。
【請求項３５】
少なくとも第１及び第２ピエゾドライブ（１６，３７）を備え、
前記第１ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記第１突起（２７）に前記ベース部（７）内で固定され、前記第２ピエゾドライブ（１６，３７）は、前記第２突起（２７）に前記ベース部（７）内で固定されることを特徴とする請求項３１から請求項３４のいずれか１項記載の装置。
【請求項３６】
前記第１及び第２突起（２７）は、共有のＴ字型接続要素（３１）の横棒を介して前記ベース部（７）内に固定されることを特徴とする請求項３１記載の装置。
【請求項３７】
前記第１及び第２突起（２７）の間で前記Ｔ字型接続要素（３１）の脚部内に固定される少なくとも１つのピエゾドライブ（１６，３７）を備えることを特徴とする請求項３６記載の装置。
【請求項３８】
少なくとも１つの外面（１０２）を有するピエゾドライブ（３７）を備え、前記外面は、隣接する弓形（３３，３４，３５，３６）の分極が常に異なる２つの異なる分極の４つの弓形（３３，３４，３５，３６）を有し、又は隣接する弓形（３３，３４，３５，３６）の前記分力が常に異なる２つの異なる分力を及ぼし受ける４つの弓形（３３，３４，３５，３６）を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３９】
前記ピエゾドライブ（３７）は、いずれの場合も同一の分極の又は同一の分力を有する前記弓形（３３，３４，３５，３６）が前記突起（２７）の上に位置するように、前記ベース部（７）内で前記２つの突起（２７）に接続されることを特徴とする請求項３１又３８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒質の少なくとも一つの物理的パラメータを測定及び／又は監視し、駆動／受け部が振動可能部に振動を励起し、又は場合によって振動可能部の振動を受ける、少なくとも一つの機械的振動可能部及び少なくとも一つの駆動／受け部を有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外側管と内側振動ロッドとを有し、振動を生じる共振器が米国特許第４７４０７２６号明細書（特許文献１）及び米国特許第５２４７８３２号明細書（特許文献２）に記載されている。圧電素子は、内側振動ロッドの凹部内にいずれの場合も固定される。このロッドは、細長い直方体状である。圧電素子は、このロッドが具現化される手法の詳細が明らかにされる揺動運動を導くロッドの曲げモーメントを及ぼす。
【０００３】
これらの特許文献は、振動ロッドの形態及び圧電素子の取付けに関連して存在する特別な要件が不都合である。さらに、振動ロッドは、直接揺動運動を励起するのではなく、むしろ、ロッドの形状及び圧電素子の取付けの結果として揺動振動を導く曲げ振動を励起するのである。
【０００４】
これらの特許文献の振動励起の原理は次の通りである。圧電素子は、例えば接着剤を用いて振動可能部又は好適な隔壁に取り付けられる。電圧が圧電素子に加えられると、長さの変化を受ける。圧電素子は振動可能部に結合され、振動可能部は長さの増加が起こらないので、結果として圧電素子及び振動可能部は曲がる。交流電圧の利用では、曲げ振動はこのようにして生ずる。論理的根拠では、それは、振動の優先的な方向がある振動可能部の特別な細部により確保されなくてはならない。さらに、圧電素子は、長さの変化が原則として曲げ運動に変化するように振動可能部に取付けられなければならない。加えて、接続部は曲げ状態のときでも保持されるように構成されなければならない。接続の好適な手法は、接着剤を用いることである。しかしながら、たいていの接着剤の使用は、特定の温度でのみ可能である。
【０００５】
一般的に、曲げ振動の迂回を特徴とする手法は、上述のように大変複雑である。圧電素子の接続手法に関する、及び振動可能要素の形状に関する特別な対策を必要とする。さらに、接着剤を用いる取付けの好適な手法は、接着剤が特定の温度でのみ適用できるという問題点がある。さらにまた、振動可能部の揺動運動が曲げ振動の中間段階を介してのみ実現できるという原理上不十分な手法である。
【特許文献１】米国特許第４７４０７２６号明細書
【特許文献２】米国特許第５２４７８３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、機械的振動可能部に振動を励起し、又は場合によって振動可能部の振動を検出するための装置を提供することである。この装置は、可能な限り簡易でありコスト効率の良いものとする。取付けや利用に必要なその他の要素の開発に関連する場合もある。さらに、場合によっては運動の別の形式を介する迂回を必要としないように、直接に形成される又は直接に受ける振動を、この装置は可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記本発明の課題は、分極方向が基本的に互いに反対に方向づけられる異なる分極の少なくとも２つの弓形から構成される少なくとも１つの外面を有し、機械的振動可能部が場合によってはいずれの場合も少なくとも２つの異なる分力からなる運動を励起されるように、又は機械的振動可能部の上記運動を受けるように、機械的振動可能部が直接的に又は間接的に上記外面に接続される、少なくとも１つのピエゾドライブを駆動／受け部に備える手法で達成される。
【０００８】
上記課題は、機械的振動可能部が直接的に又は間接的にピエゾドライブに接続される少なくとも１つの外面を有し、上記ピエゾドライブへの電気信号の印加により上記機械的振動可能部上の少なくとも２つの異なる分力を及ぼし共に上記機械的振動可能部の運動を導く、又は、少なくとも２つの分力からなる前記機械的振動可能部の運動を通して上記ピエゾドライブに電気信号を作る、少なくとも２つの弓形からなる少なくとも１つの上記ピエゾドライブを駆動／受け部に備える手法で本発明によれば同様に達成される。
【０００９】
好都合で最も技術的に簡易なのは、上記運動の分力が互いに反対に方向づけられる、又は上記分力が押し引きのものであり上記運動が揺動運動又は回転運動である本発明の実施形態である。
【００１０】
本発明のより有利な点は、揺動運動が引き起こされることである。それは、揺動運動への変換が特別に形成されたロッド上への上記ピエゾドライブの特別な取付けを通して実現される曲げ運動の問題ではない。
【００１１】
これは、機械的振動可能部はほとんどどんな形状を呈することが可能で、上記ドライブはスペース効率が良く簡単に取り付けられることができることを意味する。さらに、高価な組み立てや準備のコストが削減される。
【００１２】
上記測定又は監視される物理的パラメータは、上記媒質の例えば量の水準、粘性、密度、又は温度であり得る。
有利な実施形態は、上記弓形が互いに対称的に具現化されることを盛り込む。それは、例えばシリンダの２つの半分に関連し得る。その発想は、例えばピエゾドライブの側部に作用する力の効果が取り消されるように、弓形が外見上共に短絡することである。加えて、ドライブが爆発の危険のある領域でも使用可能なように、焦電効果も防止される。
【００１３】
上記ピエゾドライブが少なくとも１つの圧電素子又は圧電素子から構成される少なくとも１つのスタックを備える実施形態は有利である。スタックの圧電素子の配置に関して、例えば独国特許第１９８４１５９７号明細書に見られる。薄い上記圧電素子は、例えば高いシリンダよりも、よりコスト効率が良いという利点を有する。力の増加を可能にするために、これら素子はスタックに適当に結合され得る。上記圧電素子は、同一の分極の少なくとも２つの弓形が反対に位置し本質的に双方で互いを補うように、少なくとも１つの外面が異なる分極の少なくとも２つの弓形から構成されてなるように上記スタックに配置される。この点については、同一の分力を及ぼし受ける弓形が基本的に互いを補うようにスタックの圧電素子が互いに反対に位置するとき、及び異なる分力を及ぼし受ける、少なくとも２つの弓形と共にある少なくとも１つの外面があるときについても同様である。これは、スタックの圧電素子が機械的に直列に電気的に並列に接続される配置にいずれの場合も一致する。スタックの圧電素子の効果的利用のために、スタックの圧電素子の外面の弓形が互いに短絡し、及び／又は、スタック内で互いに反対に位置する圧電素子の外面が互いに短絡するように、少なくとも１つの導電要素を圧電素子間に備える。このうち、スタックの圧電素子が圧縮状態に保持されるように接続手段を備えうる。他の固定の可能性は、素子間の接着層、半田層及び／又は溶接層、及び／又はネジ接続部である。
【００１４】
ピエゾドライブの幾何学構造は、条件をほとんど制限されない。それは、円盤状、輪状、円形状又は角張った形状があり得る。ただ、外面が異なる分極の少なくとも２つの弓形と共になる、又は少なくとも２つの分力を作り出すことができる外面となることが重要である。ピエゾドライブのコスト効率及びスペース省略の設置のためには、電気的要素、例えばワイヤーの固定及び／又は通過のためにピエゾドライブに孔を備えることもあり得る。
【００１５】
電気信号と共に揺動運動を引き起こすため、又は場合によって揺動運動を電気信号に変換するために、少なくとも１つの電極をピエゾドライブの外面に備える。この電極は、異なる電極の少なくとも２つの弓形に導電的に接続されるか、機械的振動可能部に異なる分力を及ぼす又は場合によって機械的振動可能部から異なる分力を受ける２つの弓形に接続される。別の可能性は、第１の分力を及ぼし受ける少なくとも第１弓形と導電的に接続され、第２分力を及ぼし受ける少なくとも第２弓形と導電的に接続され、第１弓形の第１分力は第２弓形の第２分力と異なり、第１及び第２電極は互いに電気的に接続されることである。そのため、異なる分力と一体の機械的振動可能部上の信号によってその結果反応する弓形と一体の同一の信号を、又は逆に適切に離れて導電しなければならない異なる分力を引き起こす信号を、ピエゾドライブの異なる弓形が実現することを可能にする必要性はある。電極とピエゾドライブとの間の接続部には、少なくとも１つの接着層、半田層及び／又は溶接層、及び／又はネジ接続部備えることが好ましい。
【００１６】
実用的な実施形態は、ピエゾドライブが少なくとも２つの圧電素子、圧電素子から構成される少なくとも２つのスタック、又は少なくとも１つの圧電素子と少なくとも１つのスタックを有し、１つの圧電素子又は１つのスタックは機械的振動可能部に振動を励起する役目をし、別の圧電素子又は別のスタックは機械的振動可能部の振動を受ける。このように、ピエゾドライブの一部分は振動を励起する役目をし、別の部分は振動を受ける役目をする。機械的分離のためのこれら２つの機能部間の隔壁を設置することもあり得る。
【００１７】
さらに、発展形態では、ピエゾドライブと機械的振動可能部との間に少なくとも１つの接着層、半田層又は溶接層、及び／又はネジ接続部を備える。この接続部は、ドライブに機械的振動可能部を固定するために加えて力の移動を保証するためである。
【００１８】
公知の確かな特徴を伴う実用的な実施形態は、機械的振動可能部がベース部に固定されている振動フォーク又はシングルロッドであることを盛り込む。これは、例えば機械的振動可能部が隔壁に固定されるようになされる。このベース部は通常、物理的パラメータが測定され、及び／又は監視される媒質が位置する容器に固定されるハウジングユニットである。
【００１９】
まず、シングルロッドの場合のピエゾドライブの用途を説明する。１つの実施形態は、外側管の内部の内側振動ロッドから構成される。内側ロッドは、ベース部の固定部に一端を固定される。これは、内側ロッドの固定端である。内側ロッドのもう一端は、自由端である。
【００２０】
ピエゾドライブは、有利にはベース部内に固定され、よって内側ロッド、外側管、又は内側ロッドと外側管に振動を励起し、あるいは、場合によって対応する振動を受ける。このため、１つの実施形態は、ピエゾドライブが内側ロッドの自由端に面する又は外側に面する固定要素の側部に取付けられ、内側ロッドの固定要素で内側ロッドに接続されるピエゾドライブを備える。
【００２１】
さらなる変形は、外側管が固定されるベース部に第２固定要素を備えることを盛り込んでいる。これは、ピエゾドライブが内側ロッドの固定要素と外側管の第２固定要素との間に固定されることを可能にする。その結果、ピエゾドライブも外側管に振動を励起することができ、又は場合によってその振動を受けることができる。これは、例えばばら積みのものとの接触を通して外側管が阻害されるとき、特に重要である。仮にこの場合、内側ロッドのみが振動を励起される設計であるなら、そのとき外側管の阻害をよそに振動励起されることが可能で、測定される結果の誤った解釈を導くことになり得る。この誤った解釈は、外側管も振動を励起されることを回避される。
【００２２】
別の可能性としては、機械的振動可能部は、ベース部で一端を固定されもう一端にキャップを備える外側管内に内側振動ロッドがあるものであり、内側振動ロッドはキャップに接続される。このように、この場合では、外見上振動ロッドが一端で折り返されるシングルロッドの１つである。
【００２３】
他の実施形態は、機械的振動可能部がベース部内に位置するロッドの一端と一体の、補正錘と２つの支持点を伴うシングルロッドである。そのような場合、補正錘の後にベース部内に固定されるピエゾドライブを有することは有益である。
【００２４】
機械的振動可能部の別の形態は、共にベース部に固定される２つの突起を伴う振動フォークである。ベース部は、同様に隔壁であり得る。ベース部への突起の固定のためのいくつかの可能性は、以下に列挙する。双方の突起は、例えば単一のディスクを介して、ベース部に分かれて固定され得る。共有ディスクを介して固定されることもあり得る。別の可能性としては、双方の突起は共有のＵ字型接続要素を用いてベース部内に固定されることである。これら実施形態では、それぞれの突起に接続される２つのピエゾドライブを備える。１つのみのピエゾドライブを有する別の発展形態では、双方の突起が共有のＴ字型の接続要素の横棒を用いてベース部内に固定されるとき生じる。そのとき、ピエゾドライブが第１及び第２の突起の間でＴ字型接続要素の脚部内に固定され、１つのピエゾドライブのみで双方の突起に振動を引き起こすのに十分である。
【００２５】
上述の実施形態は、いずれの場合も異なる分極、又は異なる分力のただ２つの弓形を有するピエゾドライブに常に関連する。発展形態は、場合によっては隣接する弓形でいずれの場合も異なる、２つの異なる分極又は分力を伴う４つの弓形をピエゾドライブの外面に備えるものである。このピエゾドライブは、いずれの場合も同一の分極又は同一の分力を伴う弓形が突起の上に位置するとき、２つの突起と一体の振動フォークと共に同様にとても効果的に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明に係る媒質の物理的パラメータを測定及び／又は監視する装置の構成である機械的振動可能部１００及び駆動／受け部１０１を示している。機械的振動可能部１００としては、例えば振動フォークを用いる。これは、しかしながら、例えば１つのロッドも機械的振動可能部１００として検討できるため、限定されない。
【００２７】
図２及び図３は、圧電素子１の形態の好適な形状の構造を示している。分極が互いに反対に方向づけられる（ここではプラス＋とマイナス−を示す）２つの弓形２，３を示す外面を有する円形ディスクの一例が示されている。部品を通すために又は素子１を固定するために、１つ又はそれ以上の孔４をディスクに備えることもあり得る（図３）。以下、圧電素子１に関するピエゾドライブが円形で示されているが、本発明の一般的な考えを限定することにはならない。圧電素子１及びピエゾドライブの幾何学的形状は、いかなる制限も受けない。そのため、例えば角張ったディスクやそれと同様のものも用いることができる。機械的振動可能部が少なくとも２つの異なる分極２，３又は異なる分力に接続されることだけは確かである。
【００２８】
図４は、いかにして２つの圧電素子１のスタック５がシングルロッド６に直接的に揺動振動を励起するかを例として示す。スタック５は、ベース部７に固定される。３つの導電要素８は、このスタック５上及び内部に位置する。シングルロッド６は、スタック５に接続される。拡大部分（図４ａ）は、スタック５周囲の領域を示す。電圧が導電要素８に加えられると（明快にするため、導電要素は拡大部分に示していない）、そのときスタック５は、一方では収縮し、他方では膨張する。その結果として、押し引きの力がシングルロッド６に作用する。これら２つの分力は、シングルロッド６に直接の傾斜モーメントを受けさせる。この例の結果として生じる揺動運動は、スタック５及びシングルロッド６の接続面に垂直な面に遂行される。交流電圧の印加中、シングルロッド６は幾何学で規定されるようにこの面に振動する。
【００２９】
図５は、スタック５が図４に示すようにピエゾドライブを形成してなるように、いかにして２つの圧電素子１が配置され得るかを明示している。スタック５の利点は、薄い圧電素子を用いるよりも大きい振幅が生み出される力の増加をもたらすことである。また、薄い圧電素子１のスタック５は、一定の高さまでは同一の高さの単独の圧電素子１よりもコスト効率が良い。２つの圧電素子１は、常に同一の分極を有する、即ち同一の分力を有する弓形２，３が互いに反対に位置するよう配置される。これは２つの手を叩くように類推できる。両方の素子１の間で、導電要素９は、スタック５内部の素子１及び外面１０２の弓形２，３を短絡させる役目をするように位置する。導電要素９としてあり得るのは、例えば半田付けされる突起である。
【００３０】
図６は、２つの圧電素子１のスタック５の側面図である。分極、より正確には分力は、ここでは矢印で表示されている。ここではまた、同一の分極又は分力は、互いに反対に位置する。素子１の間で、電極８は、例えば接着剤、半田付けの接合又は溶接のような接続要素１０を介して圧電素子１に接続されるように位置する。代わりとして、圧電素子１が圧縮状態に保持されるという手段の可能性もある。スタックの外面１０２の両側で、２つ以上の電極８は、互いに接続して位置する。ピエゾドライブとしてのスタック５の動作では、電気的な並列接続をもたらすように、電極８に加えられる電圧の符号は常に交互に入れ替わる。
【００３１】
図７は、本発明に係る圧電素子の大きな利点を明示する。示されているのは、両方の電極を有する素子１の一例である。下に、素子上の相違する力（矢印で示される）の働きが説明されている。対称的な力はいずれも互いに作用を打ち消し合い、その結果として、信号を生み出さない。互いに反対の分極である弓形２，３を伴う圧電素子１の外側での揺動運動のみは、信号をもたらす。揺動運動は、例えば押し引き２つの分力に分解される動きである。その信号は、ここでは２・Ｅと表示される。というのは、上下から圧電素子１に作用する力を通して、電位は一側のみの揺動運動の力の２倍の力をもたらすからである。その結果、ピエゾドライブは、大抵の妨害の力に影響を受けない。
【００３２】
図８乃至図１２は、いかにして２つの弓形２，３のピエゾドライブ１６が、いずれも、シングルロッド６の振動励起に用いられるかの例を示している。以下の図すべてにおいて、矢印は作用する力を示している。ピエゾドライブ１６の力は、押し引きであり、関連する機械的振動可能部６においては、押し引きに起因する揺動動作である。一方、ピエゾドライブ１６の弓形２，３の位置もまた矢印により示されている。これらは、しかしながら、ある好適な実施形態を説明するための例でしかない。
【００３３】
図８乃至図１０は、いずれも内側ロッド１１が外側管１２の内側に位置するシングルロッド６を示している。内側ロッド１１の一端は、例えばベース部７内の隔壁１４に固定要素での固定端として固定される。内側ロッド１１のもう一端は、自由端１５である。ピエゾドライブ１６は、ネジ接続部１７を手段とする固定要素１４で内側ロッド１１に接続されている。
【００３４】
図８において、ピエゾドライブ１６は、内側ロッド１１の自由端１５に面する固定要素１４のそばに位置する。図９においては、外側に面する側に位置する。いずれにしても、内側ロッド１１のみがピエゾドライブ１６により振動を励起される。例えば、外側管１２がばら積みのものに阻害されると、これは不都合となり得る。これらの場合、外側管１２はことにより振動できないが、けれども内側ロッド１１は振動励起され、誤った解釈に至る。図１０において、そのため、外側管１２が同様に振動を励起されるように、外側管１２は同様に固定部１８といったようなものでピエゾドライブ１６に接続される。
【００３５】
図１１において、外側管１２は、その一端１９がベース部７に接続され、他端２０がキャップ２１で塞がれる。内側ロッド１１及びピエゾドライブ１６は、ネジ接続部１７といったようなものでこのキャップ２１に固定される。このように、この実施形態は、端が外見上折り返されるシングルロッドがある１つのものである。
【００３６】
図１２は、付加錘２３を有するシングルロッド２２を示しており、シングルロッド２２に対しベース部７内に２つの支持点２４を持たせたものである。この場合、ピエゾドライブ１６は、ベース部７内に位置するシングルロッド２２の端２６に固定されている。
【００３７】
シングルロッド６は、底部でのみ、すなわちベース部７に接続する領域でのみ、傾斜モーメント又はトルクを必要とする。２つの突起２７を有する振動フォーク１０３を駆動させるため、力のより複雑な配分が、要求される。
【００３８】
図１３乃至１６は、機械的振動可能部が２つの突起２７を有する振動フォーク１０３である実施形態を明示している。図１３乃至１５は、２つのピエゾドライブ１６はいずれも要求される。図１６の実施形態は、１つのピエゾドライブ１６のみ必要とする。これら図１３乃至１６は、２つの弓形２，３を有するピエゾドライブ１６は、導入土台を与えられる。より多くの弓形を有するピエゾドライブ１６の適用は、実施形態の簡単な変形を必要とする。
【００３９】
図１３において、それぞれの突起２７は、ネジ接続部１７及び別個の固定ブロック２８によりベース部７に接続されている。図１４において、両方の突起２７は、共有ディスク２９を用いてベース部７内で互いに接続されている。図１５において、共有接続要素としてのディスク２９の形態は、Ｕ字形の接続要素３０に引き延ばされている。図１６は、いかにして両方の突起２７に１つのピエゾドライブ１６のみを用いることができるかを明示している。このため、突起２７は、その脚部にピエゾドライブ１６が位置し、さらなるネジ接続部１７に固定されるＴ字形の接続要素３１に固定される。
【００４０】
図１７乃至図２０は、４つの弓形３３，３４，３５，３６を有する圧電素子３７の形態にとりわけ向けられている。図１７は、４つの弓形３３，３４，３５，３６を有する圧電素子３２の外面１０２を示している。弓形３３、３４、３５及び３６の分極、又は生み出され受ける分力は、いずれの場合も等しい。弓形に隣接している隣の分極又は分力は、交互に起こる。
【００４１】
スタックのための２つのこのような圧電素子３２がともに適合するとりわけ有効的な形態が図１８に示されている。ここで再び、図４に示すように、同一の分極又は同一の分力は互いに反対に位置する。
【００４２】
図１９は、機械的振動可能部１００のような２つの突起２７と共に振動フォーク１０３の４つの弓形の上記ピエゾドライブ３７の用途を明示する。これら突起２７は、ベース部７の隔壁４０に固定されている。ベース部７の内部で、４つの弓形を有するピエゾドライブ３７は、隔壁４０に固定されている。図２０は、同一の分極（ここではマイナス）、又は同一の分力がいずれも突起２７の上部に位置することを示している。
【００４３】
ピエゾドライブの、及び駆動部を伴う手段の接続の手法の、機械的振動可能部の発展形態は、必要性及び機会に応じて適切に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】装置の一部の基本的な構造。
【図２】２つの弓形を有する圧電素子の構造。
【図３】２つの弓形及び１つの孔を有する圧電素子の構造。
【図４】２つの圧電素子のスタックによる揺動運動の典型的な製造物。
【図４ａ】図４の拡大部。
【図５】スタック内の２つの弓形を有する２つの圧電素子の配置の一例の透視図。
【図６】電極を伴う２つの圧電素子のスタックの側面図。
【図７】圧電素子上に起こり得るいくつかの力及び生じる信号の図。
【図８】内側ロッドが外側管に位置し、及び内側ロッドが外側管の固定端に固定される機械的振動可能部としてのシングルロッド。
【図９】図８と比較して別のピエゾドライブの固定手法。
【図１０】図８と比較してさらなるピエゾドライブの固定手法。
【図１１】内側ロッドが外側管に位置し、外側管の固定キャップに固定される機械的振動可能部としてのシングルロッド。
【図１２】付加錘及び２つの支持点を伴うシングルロッド。
【図１３】２つのピエゾドライブを伴う機械的振動可能部としての２つの突起と一体のフォーク。
【図１４】図１３と比較して別の突起の固定手法。
【図１５】図１３と比較してさらなる突起の固定手法。
【図１６】１つのピエゾドライブを伴う機械的振動可能部としての２つの突起と一体のフォーク。
【図１７】４つの弓形及び１つの孔を有する圧電素子の構造。
【図１８】スタックのための、４つの弓形を有する２つの圧電素子の配置の手法の製造物。
【図１９】４つの弓形を有する２つの圧電素子と一体の機械的振動可能部としての２つの突起を伴うフォーク。
【図２０】図１９の組み立て部を透視した部分。
【符号の説明】
【００４５】
１      ２つの弓形を有する圧電素子
２      弓形
３      弓形
４      孔
５      スタック
６      シングルロッド
７      ベース部
８      電極
９      導電性要素，半田付けされる突起
１０      接続要素
１１      内側ロッド
１２      外側管
１３      固定端
１４      固定要素
１５      自由端
１６      ピエゾドライブ
１７      ネジ接続部
１８      ベース部の固定部
１９      固定端
２０      自由端
２１      キャップ
２２      シングルロッド
２３      補正錘
２４      支持点
２５      ベース部内の端
２６      ベース部外側の端
２７      突起
２８      固定ブロック
２９      ディスク
３０      Ｕ字型の接続要素
３１      Ｔ字型の接続要素
３２      ４つの弓形を有する圧電素子
３３      弓形
３４      弓形
３５      弓形
３６      弓形
３７      ４つの弓形を有するピエゾドライブ
３８      固定ボルト
３９      ナット
４０      隔壁
１００      機械的振動可能部
１０１      駆動／受け部
１０２      外面
１０３      振動フォーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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