(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化があった場合でも正確に流体の流速が測定可能な流速センサーを提供する。【解決手段】動圧導入口を７４流体の流れる方向に向け、静圧導入口８６、８８を前記流体の流れる方向とほぼ直交した方向に向けてなる流速センサー１０であって、両端を開口部とする中空のベローズ３６、４０と、前記ベローズ内の空間を仕切るとともに、仕切られた２つの空間から受ける力の合力の方向に力を伝達可能な仕切り板と、前記仕切り板から力を受けて共振周波数が変化する圧電振動子５０と、前記圧電振動子を駆動させて発振信号を出力するとともに前記発振信号の温度補償を行う集積回路１００と、を備え、内部空間内には温度測定手段が前記圧電振動子に隣接して配置され、前記集積回路は、前記温度測定手段から得られる温度の情報に基づいて前記温度補償を行う。【選択図】図１
2012194158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の中に晒される筐体と、
前記筐体に設けられた収容空間と、
前記筐体の先端部に設けられた動圧導入口と、
前記筐体の側面部に設けられた静圧導入口と、
を備え、
前記動圧導入口を前記流体の流れる方向に向け、
前記静圧導入口を前記流体の流れる方向とほぼ直交した方向に向けてなる流速センサーであって、
前記収容空間の互いに対向する外壁に形成された第１の圧力導入口、第２の圧力導入口と、
前記第１圧力導入口及び前記第２圧力導入口を両端の開口部とする中空のベローズと、
前記ベローズ内の空間を、前記第１圧力導入口側の第１空間と、前記第２圧力導入口側の第２空間と、に仕切るとともに、前記第１空間及び前記第２空間から受ける力の合力の方向に力を伝達可能な仕切り板と、
前記収容空間の内壁に配置された固定部と、
前記収容空間の内壁と前記ベローズの外壁を境界とする内部空間に配置され、所定の共振周波数で振動する振動部と前記振動部の両端に接続される一対の基部とを有し、前記基部の一方が前記仕切り板に接続され、他方の基部が前記固定部に接続され、前記仕切り板から力を受けて前記共振周波数が変化する圧電振動子と、
前記圧電振動子を駆動させて発振信号を出力するとともに前記発振信号の温度補償を行う集積回路と、を備え、
前記内部空間内には温度測定手段が前記圧電振動子に隣接して配置され、
前記集積回路は、
前記温度測定手段から得られる温度の情報に基づいて前記温度補償を行うことを特徴とする流速センサー。
【請求項２】
前記ベローズを間に挟んで前記圧電振動子と対向する位置において、一端が前記収容空間の内壁側に接続され、他端が前記仕切り板に接続された圧電補強板を備えることを特徴とする請求項１に記載の流速センサー。
【請求項３】
一端が前記収容空間の内壁側に接続され、他端が前記仕切り板に接続された圧電補強板を複数備え、
前記圧電補強板は、前記仕切り板の互いに異なる位置において接続されたことを特徴とする請求項１に記載の流速センサー。
【請求項４】
前記圧電補強板のうち、少なくとも１つ以上は前記圧電振動子であることを特徴とする請求項３に記載の流速センサー。
【請求項５】
前記ベローズの内部は、シリコンオイルにより充填されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流速センサー。
【請求項６】
前記筐体の外壁は、断熱材により覆われたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流速センサー。
【請求項７】
前記筐体の外壁は、ダブルハル構造を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流速センサー。
【請求項８】
前記温度測定手段は、
前記集積回路と一体に形成され、
前記集積回路は、
前記内部空間において前記圧電振動子に隣接して配置されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流速センサー。
【請求項９】
前記温度測定手段は、
前記圧電振動子と一体に形成された音叉型圧電振動子であり、
前記集積回路は、前記音叉型圧電振動子の共振周波数から温度の情報を算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流速センサー。
【請求項１０】
前記内部空間内にはヒーターが設けられたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の流速センサー。
【請求項１１】
前記集積回路は、算出された温度の情報に基づいて前記ヒーターの出力を調整可能とすることを特徴とする請求項１０に記載の流速センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を用いた流速センサーに関し、特に圧電振動子の共振周波数の温度補償を高精度に行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水圧計、気圧計、差圧計などとして圧電振動子を力検出素子として使用した圧力センサーが知られている。前記圧電振動子は、例えば、板状の圧電基板上に電極パターンが形成され、力の検出方向に検出軸を設定しており、前記検出軸の方向に圧力が加わると、前記圧電振動子の共振周波数が変化し、前記共振周波数の変化から圧力を検出する。特許文献１において従来技術に係る圧力センサーが開示されている。
【０００３】
図１２に特許文献１に係る圧力センサーを示す。特許文献１に係る圧力センサー２００は、円筒形の外壁面２０４と、外壁面２０４の内側に配置される円筒形の内壁面により形成されたケース２０２が全体の外形を形成しており、その内壁面が円筒の長手方向に伸縮自在なベローズ２０６となっている。また外壁面２０４とベローズ２０６との間には内部空間２２２が形成されており、真空若しくは不活性な雰囲気となっている。
【０００４】
ベローズ２０６は長手方向（伸縮方向）の中央で仕切り板２１２により仕切られ、ベローズ２０６は、第１のベローズ２０８、第２のベローズ２１０と、に分割される。そして、ケース２０２の両端部には圧力導入口２１４、２１６がそれぞれ形成され、圧力導入口２１４は第１のベローズ２０８に接続され、圧力導入口２１６は第２のベローズ２１０に接続される。
【０００５】
これにより、ケース２０２内には、圧力導入口２１４を開口部とし、第１のベローズ２０８、仕切り板２１２の一方の主面を内壁とする圧力導入空間２１８と、圧力導入口２１６を開口部とし、第２のベローズ２１０、仕切り板２１２の他方の主面を内壁とする圧力導入空間２２０と、が形成される。上記構成において、圧力導入空間２１８、２２０に圧力が印加された場合、仕切り板２１２は圧力の低い圧力導入空間側に変位することになる。
【０００６】
一方、外壁面２０４とベローズ２０６との間の内部空間２２２には、圧電振動子２２４が配置されている。圧電振動子２２４は、第２のベローズ２１０に対向する位置に配置され、その長手方向が仕切り板２１２の変位方向と平行となるように向けられる。また、圧電振動子２２４の長手方向が圧電振動子２２４の力の検出軸となっている。そして、圧電振動子２２４の長手方向の一端は仕切り板２１２に接続され、他端がケース２０２に接続される。圧電振動子２２４は、例えば水晶基板に電極を形成した構成を備えている。一方、ケース２０２の外壁面２０４に形成した隙間２０４ａには、圧電振動子２２４の電極と電気的に接続し、圧電振動子２２４を発振させる発振回路２２８が設けられている。よって圧電振動子２２４は発振回路２２８から交流電圧が印加されると所定の共振周波数で発振する。
【０００７】
また圧電振動子２２４の第２のベローズ２１０を挟んだ反対側には圧電振動子２２４と同一材料で形成された圧電補強板２２６が配置されている。圧電補強板２２６は圧電振動子２２４と平行な方向に長手方向を有し、長手方向の一端が仕切り板２１２に接続され、他端がケース２０２の第２のベローズ２１０側に接続される。
【０００８】
さらに、仕切り板２１２の端面とケース２０２と外壁面２０４との間は補強用板バネ２３０が連結されており、圧力センサー２００の仕切り板２１２の変位方向以外からの衝撃に対する耐久性を高めることができる。
【０００９】
上記構成により、圧電振動子２２４は仕切り板２１２が第１のベローズ２０８側に変位した場合は引張応力を受け、第２のベローズ２１０側に変位した場合は圧縮応力を受ける。この応力により圧電振動子２２４の共振周波数が変化するので、この変化によりＰ１とＰ２の圧力の差分を検知することができ、Ｐ１、Ｐ２のいずれか一方が既知であれば、他方の圧力も算出することができる。
【００１０】
さらに、圧電補強板２２６により、圧電振動子２２４には仕切り板２１２の変位方向からの力だけが加わることになり、圧電振動子２２４の長手方向以外の力が印加されることによる圧力の差分値の誤差を抑制することができる。同様の技術は特許文献２にも開示されている。
【００１１】
ところで、このような圧力センサー２００を用いて、下線、堰、ダム、水路等の流体の流速を測定する場合は、特許文献３乃至６に提示されているように流体中に曝す筐体の中に前記圧力センサー２００を収納する必要がある。
【００１２】
図１３に、特許文献１に係る圧力センサーを用いて流速センサーを構築した場合の模式図を示す。そして前記圧力センサー２００の圧力導入口２１４、２１６に対向する位置に、動圧Ｐａを導入する動圧導入口３０８を有する内部空間３０４、静圧Ｐｂを導入する静圧導入口３１０を有する内部空間３０６を構築可能な筐体３０２を有している。この筐体３０２は、動圧導入口３０８が流体の上流を向くように流体中に配置される。
【００１３】
前述の通り、この圧力センサーは、ベローズが仕切り板２１２により第１のベローズ２０８と第２のベローズ２１０とに仕切られており、この仕切り板２１２が圧電振動子２２４に力を伝達する構成となっている。よってこの仕切り板２１２の一方の主面が動圧Ｐａを受け、他方の主面が静圧Ｐｂを受け、仕切り板２１２は、動圧Ｐａ及び静圧Ｐｂとの差圧に相当する力を圧電振動子２２４に伝達する。この力により圧電振動子２２４の共振周波数が変化するため、この変化量を検出することにより、この変化量に対応する流体の流速を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−５７３９５号公報
【特許文献２】特許第４５８６４４１号公報
【特許文献３】特開平０６−０６６６５６号公報
【特許文献４】特開平０８−０８６７９９号公報
【特許文献５】特開平０８−１４６０２７号公報
【特許文献６】特開２０１０−２４３２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、圧電振動子は温度変化によってもその共振周波数が変化するため、上記構成においては、測定される値がＰａとＰｂとの圧力の差分によるものなのか温度変化によるものかを判断することは困難である。
【００１６】
そこで、本発明は上記問題点に着目し、温度変化があった場合でも流体の流速に正確に測定可能な流速センサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【００１８】
［適用例１］流体の中に晒される筐体と、前記筐体に設けられた収容空間と、前記筐体の先端部に設けられた動圧導入口と、前記筐体の側面部に設けられた静圧導入口と、を備え、前記動圧導入口を前記流体の流れる方向に向け、前記静圧導入口を前記流体の流れる方向とほぼ直交した方向に向けてなる流速センサーであって、前記収容空間の互いに対向する外壁に形成された第１の圧力導入口、第２の圧力導入口と、前記第１圧力導入口及び前記第２圧力導入口を両端の開口部とする中空のベローズと、前記ベローズ内の空間を、前記第１圧力導入口側の第１空間と、前記第２圧力導入口側の第２空間と、に仕切るとともに、前記第１空間及び前記第２空間から受ける力の合力の方向に力を伝達可能な仕切り板と、前記収容空間の内壁に配置された固定部と、前記収容空間の内壁と前記ベローズの外壁を境界とする内部空間に配置され、所定の共振周波数で振動する振動部と前記振動部の両端に接続される一対の基部とを有し、前記基部の一方が前記仕切り板に接続され、他方の基部が前記固定部に接続され、前記仕切り板から力を受けて前記共振周波数が変化する圧電振動子と、前記圧電振動子を駆動させて発振信号を出力するとともに前記発振信号の温度補償を行う集積回路と、を備え、前記内部空間内には温度測定手段が前記圧電振動子に隣接して配置され、前記集積回路は、前記温度測定手段から得られる温度の情報に基づいて前記温度補償を行うことを特徴とする流速センサー。
上記構成により、集積回路は圧電振動子が晒される温度を検知することができるので、圧電振動子の共振周波数の温度補償を高精度に行うことが可能な流速センサーとなる。
【００１９】
［適用例２］前記ベローズを間に挟んで前記圧電振動子と対向する位置において、一端が前記収容空間の内壁側に接続され、他端が前記仕切り板に接続された圧電補強板を備えることを特徴とする適用例１に記載の流速センサー。
上記構成により、仕切り板がベローズの伸縮方向以外の方向に傾斜することを防止して、圧力を高精度に測定することができる。
【００２０】
［適用例３］一端が前記収容空間の内壁側に接続され、他端が前記仕切り板に接続された圧電補強板を複数備え、前記圧電補強板は、前記仕切り板の互いに異なる位置において接続されたことを特徴とする適用例１に記載の流速センサー。
上記構成により、仕切り板を互いに異なる３点で支持することになるので、仕切り板がベローズの伸縮方向以外の方向への傾斜の防止効果を更に高め、高精度な圧力測定を行なうことができる。
【００２１】
［適用例４］前記圧電補強板のうち、少なくとも１つ以上は前記圧電振動子であることを特徴とする適用例３に記載の流速センサー。
上記構成により、圧力を測定する圧電振動子の個数が増えるので、この圧電振動子の信号を足し合わせ、流速センサーの感度を高めることができる。
【００２２】
［適用例５］前記ベローズの内部は、シリコンオイルにより充填されたことを特徴とする適用例１乃至４のいずれか１例に記載の流速センサー。
上記構成により、ベローズの断熱性を高め、圧電振動子が晒される温度の変化を抑制して、高精度な圧力測定を行なうことができる。
【００２３】
［適用例６］前記筐体の外壁は、断熱材により覆われたことを特徴とする適用例１乃至５のいずれか１例に記載の流速センサー。
上記構成により、筐体の断熱性を高め、圧電振動子が晒される温度の変化を抑制して、圧力を高精度に測定することができる。
【００２４】
［適用例７］前記筐体の外壁は、ダブルハル構造を有することを特徴とする適用例１乃至６のいずれか１例に記載の流速センサー。
上記構成により、筐体の断熱性を高め、圧電振動子が晒される温度の変化を抑制して、圧力を高精度に測定することができる。
【００２５】
［適用例８］前記温度測定手段は、前記集積回路と一体に形成され、前記集積回路は、前記内部空間において前記圧電振動子に隣接して配置されたことを特徴とする適用例１乃至７のいずれか１項に記載の流速センサー。
上記構成により、組み立て工程を簡略化してコストを抑制することができる。
【００２６】
［適用例９］前記温度測定手段は、前記圧電振動子と一体に形成された音叉型圧電振動子であり、前記集積回路は、前記音叉型圧電振動子の共振周波数から温度の情報を算出することを特徴とする適用例１乃至７のいずれか１例に記載の流速センサー。
上記構成により、集積回路は、圧電振動子の温度を直接検知することができるので、高精度な圧力測定が可能となる。
【００２７】
［適用例１０］前記内部空間内にはヒーターが設けられたことを特徴とする適用例１乃至９のいずれか１例に記載の流速センサー。
上記構成により、圧電振動子が晒される温度の低下を抑制して、温度低下による圧力測定の誤差を抑制することができる。
【００２８】
［適用例１１］前記集積回路は、算出された温度の情報に基づいて前記ヒーターの出力を調整可能とすることを特徴とする適用例１０に記載の流速センサー。
上記構成により、圧電振動子が晒される温度を、圧電振動子の共振周波数の温度変化が最も少ない温度領域に維持することができるので、高精度な温度補償を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の流速センサーの縦断面図である。
【図２】第１実施形態の流速センサーの縦断面の斜視図である。
【図３】第１実施形態の流速センサーの縦分解断面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】第１実施形態の流速センサーを構成する圧電振動子の模式図であり、図５（ａ）は双音叉型圧電振動子を示し、図５（ｂ）はシングルビーム型圧電振動子を示す。
【図６】第１実施形態の流速センサーの回路ブロック図である。
【図７】第１実施形態の流速センサーの使用形態を示す図であり、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は下面図である。
【図８】第２実施形態の流速センサーを構成し、音叉型圧電振動子と一体に形成された圧電振動子の模式図である。
【図９】第２実施形態の流速センサーの回路ブロック図である。
【図１０】第２実施形態の流速センサーを構成する圧電振動子の変形例の模式図である。
【図１１】第３実施形態の流速センサーの変形例の使用形態を示す図であり、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）は下面図である。
【図１２】特許文献１に係る圧力センサーの模式図である。
【図１３】特許文献１に係る圧力センサーを用いて流速センサーを構築した場合の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。なお、図に示されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は直交座標系を形成しているものとする。
【００３１】
図１に、第１実施形態の流速センサーの縦断面図を示し、図２に第１実施形態の流速センサーの縦断面の斜視図を示し、図３に、第１実施形態の流速センサーの分解縦断面図を示す。本実施形態の流速センサー１０は、Ｙ軸に平行な方向に中心軸Ｏを有する円筒形の外形を有しており、それぞれ円筒形の外形を有する第１外部ケース６６、ケース１２（第１ケース１４、第２ケース２２）、第２外部ケース７８の順にＹ軸方向に接続され、隣り合うケース同士が互いに螺合して接続されることにより、一つの筐体となる構造を有している。この筐体中には、後述のように内部空間１３、内部空間７０、内部空間８２が形成される。そしてケース１２内には、ベローズ（第１のベローズ３６、第２のベローズ４０）、仕切り板４６、圧電振動子５０、圧電補強板５８、ヒーター９８、集積回路１００等が配置されている。
【００３２】
ケース１２（第１ケース１４、第２ケース２２）、第１外部ケース６６、第２外部ケース７８は、ステンレス等の金属により形成され、その壁面はダブルハル構造、すなわち、二重壁構造を有しており、二重の壁面の間の隙間１２ａは真空に保たれている。さらに各ケースの外周は熱伝導率の低い樹脂等の材料で形成された断熱材９２で覆われている。このように、各ケースの壁面をダブルハル構造にすること、または／および、各ケースの外周を断熱材９２で覆うこと、により流速センサー１０の内部と外部との間の熱伝導を抑制して圧電振動子５０の温度変化を抑制することができる。
【００３３】
ケース１２（第１ケース１４、第２ケース２２）は、ベローズや圧電振動子５０等を収容する中空の容器である。第１ケース１４は、−Ｙ軸側の端部に雌ネジ部１８を有し、＋Ｙ軸側の端部に雄ネジ部２０を有する。そして第１ケース１４のＸＺ平面を形成する壁面１４ａには開口部が形成され、これがケース１２の第１圧力導入口１６となる。
【００３４】
第２ケース２２は、−Ｙ軸側の端部に第１ケース１４の雄ネジ部２０と螺合する雌ネジ部２６を有し、＋Ｙ軸側の端部にも雌ネジ部２８を有する。そして第２ケース２２のＸＺ平面を形成する壁面２２ａには開口部が形成され、これがケース１２の第２圧力導入口２４となる。この第１圧力導入口１６と第２圧力導入口２４はＹ軸方向で互いに対向する位置に配置される。
【００３５】
第１外部ケース６６は、＋Ｙ軸方向が開口部となる凹部６８を有する部材である。第１外部ケース６６の＋Ｙ軸方向の端部には第１ケース１４の雌ネジ部１８と螺合する雄ネジ部７２が形成されている。また第１外部ケース６６の−Ｙ軸側の壁面７６（筐体の先端部）には、動圧導入口７４が形成されている。動圧導入口７４は第１外部ケース６６において一箇所のみ形成され、流体の上流側に対向する位置に形成される。ここで、動圧導入口７４は、流体の上流側に対向するのであれば、例えば第１外部ケース６６のＸ軸側に対向する側壁に形成してもよい。第１外部ケース６６には、流体が流れ込むための動圧導入口７４は形成されているが、流体が流れ出るための穴は形成されていない。よって、凹部６８が形成する内部空間７０には、流体の静圧のみならず、流体が内部空間７０に流れ込む力に起因する動圧が印加される。したがって、第１外部ケース６６を取り付けた流速センサー１０を流体（水）中に設置した場合、第１外部ケース６６の内部空間７０及び第１空間３８には、大気圧Ｐ０、動圧Ｐ１、静圧（水圧）Ｐ２、が印加されることになる。
【００３６】
第２外部ケース７８は、−Ｙ軸方向から開口部となる凹部８０を有する部材である。第２外部ケース７８の−Ｙ軸方向の端部には、第２ケース２２の雌ネジ部２８と螺合する雄ネジ部８４が形成されている。また第２外部ケース７８のＸ軸側に対向する側壁面（筐体の側面部）には、静圧導入口８６、静圧導入口８８が形成されている。静圧導入口８６、８８は、中心軸Ｏを通るＸ軸に平行な一直線上に並ぶように第２外部ケース７８の側壁面に形成されている。このように、第２外部ケース７８を取り付けた流速センサー１０を流体（水）中に設置した場合、静圧導入口８６、８８を流通する流体は殆どないが、第２外部ケース７８の凹部８０が形成する内部空間８２及び第２空間４２には、大気圧Ｐ０、静圧（水圧）Ｐ２が印加されることになる。また、たとえ静圧導入口８６、８８のいずれか一方が流体の上流側に向いていても静圧導入口８６、８８の他方から流体が排出され、凹部８０により形成される内部空間８２には上述の動圧Ｐ１は印加されない。よって、静圧導入口８６、８８をＸＺ平面上の任意の角度の直線上に並ぶように配置してもよく、また静圧導入口８６、８８を第２外部ケース７８の＋Ｙ軸側の壁面９０に形成してもよい。
【００３７】
なお、第２ケース２２、第１外部ケース６６、第２外部ケース７８において、それぞれ、動圧導入口７４、静圧導入口８６、８８、挿通孔３４を形成する壁面の位置には隙間１２ａは形成しない。そして、その隙間１２ａを形成しない領域に動圧導入口７４、静圧導入口８６、８８、挿通孔３４を形成し、密閉空間である隙間１２ａが外部に開放しないようにする。
【００３８】
一方、ケース１２（第２ケース２２）の内壁には圧電振動子５０を固定するための固定部３０、圧電補強板５８を固定するための固定部３２が配置される。またケース１２（第２ケース２２）の外壁からケース１２（第２ケース２２）の内壁までを貫通し、後述のハーメチック端子９４を挿通するための挿通孔３４も形成されている。
【００３９】
第１のベローズ３６は、仕切り板４６により仕切られたベローズの−Ｙ軸側の部分である。第１のベローズ３６は第１圧力導入口１６を開口部とし、仕切り板４６を＋Ｙ軸側の端部としてＹ軸方向に伸縮自在な中空の部材である。これにより、第１圧力導入口１６を開口部とし、第１のベローズ３６及び仕切り板４６を内壁とする第１空間３８が形成される。
【００４０】
第２のベローズ４０は、仕切り板４６により仕切られたベローズの＋Ｙ軸側の部分である。第２のベローズ４０は第２圧力導入口２４を開口部とし、仕切り板４６を−Ｙ軸側の端部としてＹ軸方向に伸縮自在な中空の部材である。これにより、第２圧力導入口２４を開口部とし、第２のベローズ４０、仕切り板４６を内壁とする第２空間４２が形成される。なお第１のベローズ３６、第２のベローズ４０はステンレス等の金属で形成されている。
【００４１】
また第１空間３８及び第２空間４２にはシリコンオイル４４が充填されている。シリコンオイル４４の熱伝導率は水の約１／４程度であるので、流体（水）からベローズを経由して圧電振動子５０に到達する熱伝導を抑制することができ、圧電振動子５０の温度変化を抑制することができる。
【００４２】
仕切り板４６はケース内に配置されるとともに、ベローズを第１のベローズ３６、第２のベローズ４０とに分割して仕切るものである。そして仕切り板４６は、第１空間３８から受ける＋Ｙ軸方向の力と、第２空間４２から受ける−Ｙ軸方向の力との合力の方向（±Ｙ軸方向）に力を伝達することができる（変位することとができる）。ここで、第１のベローズ３６、第２のベローズ４０は同一の断面積を有するので、第１のベローズ３６（第１空間３８）から受ける＋Ｙ軸方向の圧力と、第２のベローズ４０（第２空間４２）から受ける−Ｙ軸方向の圧力との合力の方向（±Ｙ軸方向）に力を伝達する。また仕切り板４６の端面４８には圧電振動子５０、圧電補強板５８等が接続される。
【００４３】
図５に第１実施形態の流速センサーを構成する圧電振動子の模式図を示し、図５（ａ）は双音叉型圧電振動子を示し、図５（ｂ）はシングルビーム型圧電振動子を示す。圧電振動子５０は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料により形成され、外部からの力を検出する部分となる振動腕５２と、その両端に形成された第１の基部５４と第２の基部５６を有する。第１の基部５４は、仕切り板４６の端面４８に接続され（図１参照）、第２の基部５６は、ケース１２（第２ケース２２）の内壁に固定された固定部３０に接続される（図１参照）。また、圧電振動子５０は、振動腕５２の長手方向（Ｙ軸方向）、すなわち第１の基部５４と第２の基部５６とが並ぶ方向を、第１のベローズ３６及び第２のベローズ４０の伸縮方向、すなわち仕切り板４６が力の伝達方向と平行となるように配置され、その力の伝達方向（Ｙ軸に平行な方向）が検出軸となっている（図１参照）。
【００４４】
さらに圧電振動子５０の振動腕５２には励振電極（不図示）が形成され、励振電極（不図示）と電気的に接続する電極部（不図示）を有する。圧電振動子５０の電極部（不図示）は、Ａｕ等で形成されたワイヤー９６を介して集積回路１００と電気的に接続され、集積回路１００から供給される交流電圧により、固有の共振周波数で振動する。そして圧電振動子５０は、その長手方向（Ｙ軸方向）から伸長応力または圧縮応力を受けることにより共振周波数が変動する。
【００４５】
本実施形態においては図５（ａ）に示すように、振動腕５２として双音叉型振動子を適用することができる。双音叉型振動子は、振動腕５２である２つの振動ビームに引張り応力（伸長応力）或いは圧縮応力が印加されると、その共振周波数が印加される応力にほぼ比例して変化するという特性がある。そして双音叉型圧電振動子は、厚みすべり振動子などに比べて、伸長・圧縮応力に対する共振周波数の変化が極めて大きく共振周波数の可変幅が大きいので、わずかな圧力差を用いて流速を検出するような分解能力に優れる流速センサーにおいては好適である。双音叉型圧電振動子は、伸長応力を受けると振動腕５２の共振周波数が高くなり、圧縮応力を受けると振動腕５２の共振周波数は低くなる。
【００４６】
また、図５（ｂ）に示すように、本実施形態においては２つの柱状の振動ビームを有する振動腕５２のみならず、一本の振動ビーム（シングルビーム）からなる振動腕５３を適用することができる。振動腕５３をシングルビーム型の振動子として構成すると、長手方向（検出軸方向）から同一の応力を受けた場合、その変位が２倍になるため、双音叉の場合よりさらに高感度な流速センサーとすることができる。
【００４７】
上記構成において、第１空間３８の圧力が第２空間４２の圧力より大きくなる場合、仕切り板４６は、＋Ｙ軸方向に力を伝達し、これにより圧電振動子５０はＹ軸方向に圧縮応力を受けるため共振周波数が低くなる。逆に第１空間３８の圧力が第２空間４２の圧力より小さくなる場合、仕切り板４６は、−Ｙ軸方向に力を伝達し、これにより圧電振動子５０はＹ軸方向に引張り応力を受けるため共振周波数が高くなる。
【００４８】
なお、上述の圧電材料のうち、双音叉型またはシングルビーム型の圧電振動子５０の圧電基板用としては温度特性に優れた水晶が望ましい。また圧電振動子５０を水晶で形成する場合は、フォトリソ・エッチング加工により形成することが好適である。
【００４９】
図１等に示すように、圧電補強板５８は、圧電振動子５０と同一材料で形成され、その長手方向をＹ軸に平行な方向に有する部材である。圧電補強板５８の長手方向の−Ｙ軸側の第１の端部６０は仕切り板４６の端面４８に接続され、＋Ｙ軸側の第２の端部６２はケース１２（第２ケース２２）に固定された固定部３２に接続される。
【００５０】
図４に、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。図４においては、ケース１２内において仕切り板４６を−Ｙ軸方向から見た形状を表している。仕切り板４６は、その両主面において、第１のベローズ３６、第２のベローズ４０にそれぞれ接続されるが、その仕切り板４６の周縁が第１のベローズ３６、第２のベローズ４０からはみ出る寸法を有し、外形が多角形（図４においては六角形）に形成されている。そして仕切り板４６の縁辺を形成する端面４８には圧電振動子５０、圧電補強板５８が接続される。
【００５１】
図１、図４等に示すように、圧電振動子５０、圧電補強板５８は、ベローズ（第２のベローズ４０）を挟んで互いに対向する位置に接続される。圧電補強板５８は、圧電振動子５０と同一材料であるため、硬度及び熱膨張係数が一致する。よって仕切り板４６からＹ軸方向の力を受けても圧電振動子５０と圧電補強板５８のＹ軸方向の変位量の圧縮・伸長の度合いは同程度である。また温度変化があった場合も圧電振動子５０と圧電補強板５８のＹ軸方向の圧縮・伸長の度合いは同程度となる。したがって、仕切り板４６が力を圧電振動子５０等に伝達しても、また温度変化があっても、仕切り板４６の主面の法線が傾くことを防止し、圧電振動子５０に伝達すべき力の損失を抑制することができる。
【００５２】
しかし、上述の接続形態の場合、仕切り板４６を圧電振動子５０と圧電補強板５８の２点で支持することになる。よって仕切り板４６が力を受け、力を圧電振動子５０に伝達する場合に、圧電振動子５０と仕切り板４６との接続位置と、圧電補強板５８と仕切り板４６との接続位置と、を結ぶ線（Ｚ軸に平行な線）を軸として回転する虞もある。この場合も、圧電振動子５０に伝達すべき力の損失が発生し、正確な測定が困難となる。
【００５３】
そこで、本実施形態においては、圧電補強板５８は、仕切り板４６において互いに異なる位置に複数接続してもよい。例えば図４に示すように、圧電振動子５０、圧電補強板５８ａ、圧電補強板５８ａの接続位置の３点で三角形を形成するように接続してもよい。これにより、仕切り板４６は回転せずにＹ軸方向のみに力を伝達することができ、圧電振動子５０の検出軸方向（第１の基部５４と第２の基部５６とを結ぶ方向）に確実に力を伝達することができる。さらに図４に示すように、仕切り板４６の全ての縁辺に圧電補強板５８を取り付けてもよい。
【００５４】
ただし、この場合、仕切り板４６から圧電振動子５０に伝達する力の割合が小さくなるため、圧電振動子５０の感度が低下する。そこで、圧電補強板５８の取り付け位置の少なくとも１つ以上において、圧電補強板５８に替わって圧電振動子５０を接続し、複数の圧電振動子５０の共振周波数の変化を検出するようにしてもよい。よって、複数接続された圧電振動子５０の信号を足し合わせることにより、流速センサー１０の感度を向上させることができる。もちろん、圧電補強板５８を用いずに、仕切り板４６の全ての端面４８に圧電振動子５０を接続してもよい。また圧電振動子５０を複数接続する場合は周波数特性が互いに一致するものを用いることが好適である。なお固定部３２は圧電補強板５８（圧電振動子５０）のケース１２内での配置位置に対応してケース１２（第２ケース２２）の内壁に固定する。
【００５５】
また図４等に示すように、仕切り板４６とケース（第２ケース２２）とを連結するように複数の補強用板バネ６４が配置されている。補強用板バネ６４は、金属その他の弾性部材から形成されている。補強用板バネ６４は、例えば、図４に示すように、仕切り板４６の端面４８おいて９０度の回転間隔で２本ずつ配置されているが、配置や個数は任意に設計することができる。これにより、仕切り板４６のＹ軸方向の変位に対する干渉を最小限に抑制しつつ、流速センサー１０のＸ軸方向、Ｚ軸方向からの衝撃に対する耐久性を高めることができる。
【００５６】
図１等に示すように、ケース１２（第２ケース２２）の内壁にはヒーター９８と集積回路１００が配置されている。ヒーター９８は、セラミック抵抗素子等で形成され、ケース１２の内壁とベローズの外壁とに囲まれた内部空間１３を加熱するものであり、この内部空間１３に上述の圧電振動子５０が配置されている。例えばケース１２外部の温度が圧電振動子５０の基準温度（例えば２５℃）より低い場合には、ヒーター９８を用いてこの内部空間１３（図４参照）を加熱することにより、圧電振動子５０の温度環境を圧電振動子５０の基準温度領域にすることができ、後述のように流速センサー１０の温度補償を精度良く行い、高精度な流速測定を行なうことができる。またヒーター９８は、図１、図４等に示すように、内部空間１３において、圧電振動子５０に隣接して（圧電振動子５０に対向する位置に）配置し、圧電振動子５０を効率よく加熱できるようにすることが望ましい。
【００５７】
集積回路１００は、内部空間１３において、圧電振動子５０に隣接して（圧電振動子５０に対向する位置でもよい）配置され、圧電振動子５０及びヒーター９８にワイヤー９６を介して電気的に接続される。また図１に示すようにケース（第２ケース２２）には、ケース（第２ケース２２）に形成された挿通孔３４を封止するようにハーメチック端子９４が配置されている。集積回路１００は、ワイヤー９６を介してこのハーメチック端子９４にも電気的に接続される。ここで、挿通孔３４及びハーメチック端子９４は、集積回路１００のケース外部と接続する端子の数に応じて配置される。
【００５８】
図６に第１実施形態の流速センサーの回路ブロック図を示す。図６に示すように、流速センサー１０は、圧電振動子５０、ヒーター９８、集積回路１００が電気的に接続された回路網を有している。
集積回路１００は、例えば発振回路１０２、可変容量１０４、温度制御回路１０６、温度補償回路１０８、温度測定手段となる温度センサー１１０が一体に形成されたものである。集積回路１００には、例えば電源端子１１２、グランド端子１１４、出力端子１１６、電圧制御端子１１８が設けられ、これらの端子は個別にワイヤー９６を介してハーメチック端子９４に接続され、ケース外部の機器（不図示）と電気的に接続される。また発振回路１０２、温度制御回路１０６、温度補償回路１０８、温度センサー１１０はそれぞれ電源端子１１２、グランド端子１１４に接続される。
【００５９】
発振回路１０２は、例えばコルピッツ型の発振回路であって、圧電振動子５０に可変容量１０４を介して接続され、圧電振動子５０に交流電圧を印加することにより所定の共振周波数で発振させることができ、出力端子１１６から発振信号を出力することができる。また発振回路１０２には、電圧制御端子１１８から入力される電圧に応じて発振回路１０２から出力される発振信号の発振周波数を調整することができる。ところで圧電振動子５０の共振周波数は温度に依存して変化（周波数温度特性を有する）するため、これに対応して発振回路１０２から出力される発振信号の発振周波数も温度に依存して変化する。
【００６０】
可変容量１０４は、発振回路１０２と圧電振動子５０との間に接続され、温度補償回路１０８から入力される温度補償電圧により容量を変化させ、発振信号の温度補償を行うものである。可変容量１０４としては、例えばバラクタダイオードを用いることができる。
【００６１】
温度測定手段となる温度センサー１１０は、例えばサーミスタにより形成することができる。サーミスタは周囲の温度に応じて抵抗値が変化する特性を有するものである。この抵抗値の情報を温度制御回路１０６、温度補償回路１０８に出力する。上記配置においては、温度センサー１１０は、ケース（第１ケース１４、第２ケース２２）の内壁とベローズ（第１のベローズ３６、第２のベローズ４０）の外壁により囲まれた内部空間１３の温度を測定することになるが、温度センサー１１０は集積回路１００と一体に形成されている。よって、温度センサー１１０も内部空間１３に配置された圧電振動子５０に隣接して配置されることとなり、圧電振動子５０の温度を精度よく測定することができる。また温度センサー１１０を集積回路１００と一体に形成することにより、流速センサー１０の組み立て工程を簡略化してコストを抑制することができる。
【００６２】
温度制御回路１０６は、温度センサー１１０から得られる抵抗値の情報から温度の情報を算出し、その温度の情報に応じてヒーター９８に印加する出力電圧を調整することができる。温度制御回路１０６は、温度の情報が示す温度が圧電振動子５０の基準温度より低くなる場合に、その温度と基準温度との差分に応じて出力電圧を調整する。これにより、圧電振動子５０の温度を基準温度近傍に設定し、後述の温度補償を高精度に行うことができる。
温度補償回路１０８は、温度センサー１１０から抵抗値の情報から温度の情報を算出し、その温度の情報に対応した温度補償電圧を可変容量１０４に出力する。
【００６３】
本実施形態の圧電振動子５０が上述の双音叉型圧電振動子であれば、その共振周波数の温度特性は二次関数的な曲線を描く。よって温度補償回路１０８では、圧電振動子５０の周波数温度特性を近似するための、例えば、０次、１次、２次の温度係数の情報が予め入力されている。そしてこれらの温度係数の情報を用い、圧電振動子５０の周波数温度特性を近似する多項式等による近似曲線の情報を算出する。さらに、この近似曲線の情報において、算出された温度の情報に対応する位置における周波数の情報と基準温度における周波数の情報との差分の情報を算出し、この差分の情報に対応した温度補償電圧を可変容量１０４に出力する。
【００６４】
これにより、可変容量１０４は、発振回路１０２に対して圧電振動子５０とは反対の周波数温度特性を与えることができるので、発振回路１０２において圧電振動子５０の周波数温度特性と可変容量１０４の周波数温度特性とが互いに相殺され、発振信号の発振周波数の温度補償を行うことができる。よって発振回路１０２から出力される発振信号の発振周波数の変化は、専ら圧電振動子５０が受けた応力による共振周波数の変化に起因して発生することになる。したがって、圧電振動子５０の温度の影響を受けることなく圧力（相対圧）を高精度に測定することができる。
【００６５】
このように、本実施形態では圧電振動子５０の温度が変化しても温度補償回路１０８により温度補償を行うことが可能である。一方、基準温度近傍では圧電振動子５０の共振周波数の変動は極めて小さい。このため、ヒーター９８により圧電振動子５０の温度を基準温度近傍にしておくことにより、温度補償電圧の変動幅を極めて小さくすることができ、温度補償電圧の誤差を小さくすることができる。したがって上述のようにヒーター９８を併用することにより、温度補償回路１０８による温度補償をさらに高精度に行うことができる。
【００６６】
本実施形態の流速センサー１０の組み立てについて説明する（図３参照）。まず、第２ケース２２の内壁の圧電振動子５０、圧電補強板５８に対応する位置に固定部３０、固定部３２を接続し、ハーメチック端子９４を挿通孔３４に取り付け、ヒーター９８、集積回路１００を第２ケース２２の内壁に接続する。そして圧電振動子５０の第２の基部５６を固定部３０に接続し、圧電補強板５８の第２の端部６２を固定部３２に接続する。      
そして、集積回路１００とハーメチック端子９４との間、集積回路１００と圧電振動子５０との間、集積回路１００とヒーター９８との間をワイヤー９６より電気的に接続する。
【００６７】
次に、第２のベローズ４０の＋Ｙ軸側の端部を第２ケース２２の開口部（第２圧力導入口２４）に接続し、仕切り板４６を第２ケース２２の−Ｙ軸側から導入して、仕切り板４６の＋Ｙ軸側の主面に第２のベローズ４０の−Ｙ軸側の端部を接続する。そして仕切り板４６の端面４８に圧電振動子５０の第１の基部５４と、圧電補強板５８の第１の端部６０を接続する。さらに仕切り板４６の端面４８と第２ケース２２の内壁とを連結するように補強用板バネ６４を接続する。
【００６８】
次に、仕切り板４６の−Ｙ軸側の主面に第１のベローズ３６の＋Ｙ軸側の端部を接続し、第１ケース１４の雄ネジ部２０と第２ケース２２の雌ネジ部２６とを螺合させるとともに、第１のベローズ３６の−Ｙ軸側の端部を第１ケース１４の開口部（第１圧力導入口１６）に接続する。なおこの工程を真空中、不活性ガス雰囲気で行なうことにより、ケースの内壁とベローズの外壁に囲まれた内部空間１３、すなわち圧電振動子５０が収容された内部空間１３を真空、あるいは不活性ガス雰囲気にすることができる。
【００６９】
最後に、第１空間３８及び第２空間４２にシリコンオイル４４を充填し、第１外部ケース６６の雄ねじ部７２と第１ケース１４の雌ネジ部１８とを螺合し、第２外部ケース７８の雄ネジ部８４と第２ケース２２の雌ネジ部２８とを螺合することにより流速センサー１０が組み立てられる。
【００７０】
図７に、第１実施形態の流速センサーの使用形態を示し、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は下面図を示す。上記構成による流速センサー１０の動作について説明する。まず、流速センサー１０を河川（水）等の流体に導入する。このとき、流体は−Ｙ軸に平行な方向を上流とし、＋Ｙ軸に平行な方向を下流として流れているものとする。そして、第１外部ケース６６に形成された動圧導入口７４が流体の上流（−Ｙ軸方向）に向くように配置する。また第１空間３８側の静圧Ｐ２と第２空間４２側の静圧Ｐ２を一致させるため、流速センサー１０のＹ軸方向の両端部でＺ軸方向の高さ（水深）が一致するように配置する。
【００７１】
上記配置とすることにより、内部空間７０及び第１空間３８には、圧力Ｐａ（大気圧Ｐ０＋動圧Ｐ１＋静圧Ｐ２）が印加され、内部空間８２及び第２空間４２には、圧力Ｐｂ（大気圧Ｐ０＋静圧Ｐ２）が印加される。よって、第１空間３８の圧力は、第２空間４２の圧力より高くなるとともに、その圧力の差分が動圧Ｐ１に起因するものとなっている。このとき、仕切り板４６（図１参照）は＋Ｙ軸方向に変位するため、圧電振動子５０には動圧Ｐ１に起因した圧縮応力が印加される。したがって、その応力に起因した圧電振動子５０の共振周波数の変化により流体の流速を測定することができる。
【００７２】
ここで、流体に大気圧が付加されている場合の流速の算出方法について説明する。まず、
Ｐａ：動圧導入口から導入された流体の圧力
Ｐｂ：静圧導入口から導入された流体の圧力
Ｐ０：大気圧
Ｐ１：動圧
Ｐ２：静圧
Ｖ：流体の速度
ｇ：重力加速度
ｗ：流体の単位重量
とすると、
【数１】
2012194158.tif 000003
【数２】
2012194158.tif 000004
となる。ここで、流体が水であれば、水の密度は１であるから、
ｗ＝１
より、
【数３】
2012194158.tif 000005
【数４】
2012194158.tif 000006
となる。従って
【数５】
2012194158.tif 000007
となる。ここで、動圧導入口７４の形状による補正係数をｋとすると、流速Ｖは、
【数６】
2012194158.tif 000008
により求めることができる。
【００７３】
また、流体に大気圧が付加されていない場合の流速は、
【数７】
2012194158.tif 000009
【数８】
2012194158.tif 000010
ここで、流体が水であれば、水の密度は１であるから、
ｗ＝１
より、
【数９】
2012194158.tif 000011
【数１０】
2012194158.tif 000012
となる。従って
【数１１】
2012194158.tif 000013
となる。ここで、動圧導入口７４の形状による補正係数をｋとすると、
流速Ｖは、
【数１２】
2012194158.tif 000014
により求めることができる。上述の演算は集積回路１００の中で行なって外部に流速Ｖの情報を出力して良いし、圧電振動子５０の共振周波数の情報を外部に出力して、外部機器（不図示）において上述の演算を行っても良い。
【００７４】
以上述べたように、本実施形態の流速センサー１０は差圧型の流速センサーとして利用できる。そして、上述のように流体中に配置することにより、流速センサー１０中の一方のベローズが受ける圧力（流体の動圧＋流体の静圧）と他方のベローズが受ける圧力（流体の静圧）の差分から流体の動圧を算出することにより、この動圧に対応する流体の流速が算出可能となる構成を有したものなっている。
【００７５】
図８に、第２実施形態の流速センサーを構成し、音叉型圧電振動子と一体に形成された圧電振動子を示し、図９に、第２実施形態の流速センサーの回路ブロック図を示す。第２実施形態の流速センサー１２０は、基本的に第１実施形態と同様の構造を有するが、圧電振動子１２２は、音叉型圧電振動子１３０と一体に形成され、集積回路１３４は、温度測定手段となる音叉型圧電振動子１３０の共振周波数から温度の情報を算出する点で相違する。図８に示すように、双音叉型の圧電振動子１２２の第１の基部１２６（第２の基部１２８でもよい）を基部として共有する形で音叉型圧電振動子１３０が形成されている。この圧電振動子１２２と音叉型圧電振動子１３０との一体構造は上述同様に、フォトリソ・エッチング加工により形成することができる。このように一体形成とすることにより、圧電振動子１２２に音叉型圧電振動子１３０が直接接触する形となるので、両者の温度がほぼ一致する。そして圧電振動子１２２と同様に音叉型圧電振動子１３０もその共振周波数が温度とともに二次関数的に変化するので、その共振周波数の変化を利用して圧電振動子１２２の温度をより正確に測定することができる。
【００７６】
図９に示すように、音叉型圧電振動子１３０は圧電振動子１２２とともに発振回路１３６に接続される。発振回路１３６は圧電振動子１２２及び音叉型圧電振動子１３０にそれぞれ交流電圧を印加して、所定の共振周波数で振動させる。そして、発振回路１３６は、音叉型圧電振動子１３０の共振周波数の情報を温度制御回路１３８、温度補償回路１４０に出力する。温度制御回路１３８は入力された共振周波数の情報から音叉型圧電振動子１３０の温度、すなわち圧電振動子１２２の温度を算出し、ヒーター９８に供給する出力電圧を調整することができる。温度補償回路１４０は入力された共振周波数の情報から同様に圧電振動子１２２の温度を算出し、これにより可変容量１０４に出力する温度補償電圧を算出することができる。
【００７７】
上述のように音叉型（双音叉型）圧電振動子の周波数温度特性は二次関数的な形状を有し、その頂点が基準温度となっている。よって音叉型圧電振動子の基準温度と圧電振動子の基準温度が互いに近接する場合がある。このとき、圧電振動子の基準温度付近の温度を測定すると、音叉型圧電振動子の周波数変化が極めて小さくなるので正確な温度を測定することが困難となる。この場合、音叉型圧電振動子の形状や電極配置の変更など、すなわち音叉型圧電振動子に対する定量的な設計変更を行なうことにより音叉型圧電振動子の基準温度（周波数が極値となる温度）を変化させることは可能であるが、その変化量には限界がある。よって、圧電振動子の基準温度において高精度な温度測定が可能な音叉型圧電振動子を有する変形例を以下に示す。
【００７８】
図１０に、第２実施形態の流速センサーを構成する圧電振動子の変形例を示す。変形例においては、図８と同様に、双音叉型の圧電振動子１４２の第１の基部１４６（第２の基部１４８でもよい）を基部として共有する形で音叉型圧電振動子１５０が形成されている。しかし音叉型圧電振動子１５０の振動腕１５２の長手方向（Ｘ軸方向）、圧電振動子１４２の振動腕１４４の長手方向（Ｙ軸方向）が互いに垂直になるように形成されている。
【００７９】
上記配置とすることにより、音叉型圧電振動子１５０の振動腕１５２の長手方向の結晶方位と、圧電振動子１４２の振動腕１４４の長手方向の結晶方位とが互いに異なる。このように、音叉型圧電振動子１５０の結晶方位の変更、すなわち音叉型圧電振動子１５０に対する定性的な設計変更を行なうことにより圧電振動子１４２の基準温度から大きくずらすことができる。よって圧電振動子１４２の基準温度付近で音叉型圧電振動子１５０の温度変化に伴う周波数変化量を大きくして温度の測定を高精度に行なうことができる。なお、音叉型圧電振動子１５０の基準温度（極値の温度）は圧電振動子１４２の基準温度よりも高くなっても良いし、低くなっても良い。また図１０においては振動腕同士が互いに直交する向きとなるように音叉型圧電振動子１５０を形成しているが、圧電振動子１４２の振動腕１４４と音叉型圧電振動子１５０の振動腕１５２の延長線の交差角が直角以外の他の角度となるように形成しても良い。
【００８０】
図１１に第３実施形態の流速センサーの使用形態を示し、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）は下面図である。第３実施形態の流速センサー１６０は、図１１に示すように、流線型の筐体１６２により全体の外形を有している。筐体１６２は第１実施形態の第１ケース１４、第２ケース２２、第１外部ケース６６、第２外部ケース７８が一体となったものに相当する。筐体１６２には、筐体１６２のほぼ重心となる位置に接続され鉛直方向を回転軸として回動可能な状態で筐体１６２を流体中で支持する支軸１６４と、筐体１６２の−Ｙ軸方向の端部に取り付けられ筐体１６２を一定の方向に向ける尾翼１６６が取り付けられている。この尾翼１６６が流体から力を受けることにより筐体１６２は、常に先端部１６２ａが−Ｙ軸側、即ち、流体の上流側に向くように配置される。
【００８１】
また筐体１６２の内部には、収容空間１６８を有している。収容空間１６８は、内部空間７０、内部空間１３、内部空間８２により仕切られる。内部空間７０と内部空間１３とを仕切る壁面（壁面１４ａ、図１参照）には第１圧力導入口１６が配置され、内部空間１３と内部空間８２とを仕切る壁面（壁面２２ａ、図１参照）には第２圧力導入口２４が配置される。そして第１圧力導入口１６と第２圧力導入口２４とを、両端を開口部とするベローズにより接続されている。そして、ベローズの長手方向の中央部において仕切り板４６を配置し、第１圧力導入口１６を開口部とする第１のベローズ３６が形成されるとともに第１のベローズ３６内は内部空間７０に接続する第１空間４２となる。また仕切り板４６により、第２圧力導入口２４を開口部とする第２のベローズ４０が形成されるとともに、第２のベローズ内は内部空間８２に接続する第２空間４２となる。そしてこの内部空間１３において第１実施形態と同様に圧電振動子５０、圧電補強板５８が仕切り板４６に取り付けられ、その他第１実施形態と同様に集積回路（不図示）、ヒーター（不図示）等が取り付けられる。よって仕切り板４６は、内部空間７０及び第１空間３８の圧力Ｐａと、内部空間８２及び第２空間４２の圧力Ｐｂとの差分に起因する合力を受けることになり、これを圧電振動子５０に伝達することができる。なお、その後の流速を求める手順は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００８２】
いずれの実施形態においても、流速センサー１０の第１外部ケース６６と第２外部ケース７８を取り外せば、通常の相対圧センサーとして用いることができる。このとき、第１空間３８側の力（圧力）と第２空間４２側の力（圧力）の大小関係により、圧電振動子５０（１２２、１４２）は圧縮応力のみならず引張応力も受け得るので、共振周波数は高くなる場合も低くなる場合もある。また第１ケース１４、第２ケース２２、第１外部ケース６６、第２外部ケース７８は、螺合することにより接続する構成として説明したが、接着剤或いは溶接により接続してもよい。さらに第１外部ケース６６に動圧導入口７４を形成し、第２外部ケース７８に静圧導入口８６、８８を形成する旨説明したが、第１外部ケース６６に静圧導入口８６、８８を形成し、第２外部ケース７８に動圧導入口７４を形成してもよい。この場合、上述の構成・配置に従えば、第２空間４２に動圧Ｐ２が印加されるので圧電振動子５０（１２２、１４２）には引張応力が印加され、共振周波数が高くなることになる。
【符号の説明】
【００８３】
１０………流速センサー、１２………ケース、１２ａ………隙間、１３………内部空間、１４………第１ケース、１４ａ………壁面、１６………第１圧力導入口、１８………雌ネジ部、２０………雄ネジ部、２２………第２ケース、２２ａ………壁面、２４………第２圧力導入口、２６………雌ネジ部、２８………雌ネジ部、３０………固定部、３２………固定部、３４………挿通孔、３６………第１のベローズ、３８………第１空間、４０………第２のベローズ、４２………第２空間、４４………シリコンオイル、４６………仕切り板、４８………端面、５０………圧電振動子、５２………振動腕、５３………振動腕、５４………第１の基部、５６………第２の基部、５８………圧電補強板、６０………第１の端部、６２………第２の端部、６４………補強用板バネ、６６………第１外部ケース、６８………凹部、７０………内部空間、７２………雄ネジ部、７４………動圧導入口、７６………壁面、７８………第２外部ケース、８０………凹部、８２………内部空間、８４………雄ネジ部、８６………静圧導入口、８８………静圧導入口、９０………壁面、９２………断熱材、９４………ハーメチック端子、９６………ワイヤー、９８………ヒーター、１００………集積回路、１０２………発振回路、１０４………可変容量、１０６………温度制御回路、１０８………温度補償回路、１１０………温度センサー、１１２………電源端子、１１４………グランド端子、１１６………出力端子、１１８………電圧制御端子、１２０………流速センサー、１２２………圧電振動子、１２４………振動腕、１２６………第１の基部、１２８………第２の基部、１３０………音叉型圧電振動子、１３２………振動腕、１３４………集積回路、１３６………発振回路、１３８………温度制御回路、１４０………温度補償回路、１４２………圧電振動子、１４４………振動腕、１４６………第１の基部、１４８………第２の基部、１５０………音叉型圧電振動子、１５２………振動腕、１６０………流速センサー、１６２………筐体、１６４………支軸、１６６………尾翼、１６８………収容空間、２００………圧力センサー、２０２………ケース、２０４………外壁面、２０４ａ………隙間、２０６………ベローズ、２０８………第１のベローズ、２１０………第２のベローズ、２１２………仕切り板、２１４………圧力導入口、２１６………圧力導入口、２１８………圧力導入空間、２２０………圧力導入空間、２２２………内部空間、２２４………圧電振動子、２２６………圧電補強板、２２８………発振回路、２３０………補強用板バネ、３００………流速センサー、３０２………筐体、３０４………内部空間、３０６………内部空間、３０８………動圧導入口、３１０………静圧導入口。
【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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