JP3424974B2 - Flow sensor - Google Patents

Flow sensor

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JP3424974B2
JP3424974B2 JP05819994A JP5819994A JP3424974B2 JP 3424974 B2 JP3424974 B2 JP 3424974B2 JP 05819994 A JP05819994 A JP 05819994A JP 5819994 A JP5819994 A JP 5819994A JP 3424974 B2 JP3424974 B2 JP 3424974B2
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敬 戸田
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、ガス流量を測定する
ためのマスフローメータまたはガス流量を測定しガス流
量を制御するマスフローコントローラに用いられる流量
センサに関する。 【0002】 【従来の技術】例えばマスフローコントローラに用いら
れる従来の流量センサは、内径が0.3〜1mmのキャ
ピラリの外周にポリイミド樹脂などで被覆絶縁した数1
0μm程度の線材を上流側および下流側にヒータとして
巻設している。そして、キャピラリ内部にガスが流れる
ことによって、上流側のヒータは、ガス流によって熱を
奪われ、下流側のヒータは、ガス流によって運ばれる熱
によって温められる。この熱バランスによって流量を検
知することができる。 【0003】この場合、前記構成の流量センサにおいて
は、巻線はヒータとしての機能のほかに、温度センサと
しての機能を有している。温度のバランスの変化を調べ
るために、上流側および下流側の温度センサをブリッジ
回路に組み込み、微妙な抵抗変化を出力としていた。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記巻
線においては、抵抗値が数100Ω程度と小さい上に、
図4中のグラフIIに示すように、温度によって変化する
割合(TCR)が1℃当たり0.004と非常に小さ
い。したがって、前記ブリッジ回路のアンプの増幅率が
大きく、アンプ自身の温度影響に大きく左右される。ま
た、経時変化による巻線の溶接箇所の微妙な接触抵抗の
変化によってもセンサ出力が大きく変化するといった不
都合があった。 【0005】さらに、前記ブリッジ回路がガスの温度や
環境温度を変化させても成り立つためには、前記2個の
巻線における抵抗値と抵抗温度係数が全く一致していな
ければならない。そして、巻線の製作時、抵抗温度係数
は、その測定の困難さから測定されることはないが、抵
抗値は測定し、±0.5Ωの範囲というような厳しい規
格範囲内に納めなければならず、このため、製作にかな
りの注意を払う必要があるところから、製造コストが高
くならざるを得なかった。 【0006】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、製造が容易でしかも調整をほとんど要するこ
とがない広い流量範囲にわたって安定に測定を行うこと
ができる流量センサを得ることを目的としている。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の流量センサは、内部にガスが流れる管路
の表面にヒータを設けるとともに、このヒータの上流
側、下流側の管路の表面にそれぞれ第1温度センサ、第
2温度センサを設け、さらに、第1温度センサの上流側
に第3温度センサを設け、第1温度センサにおける温度
と第2温度センサにおける温度との平均値が第3温度セ
ンサの温度より常に一定温度だけ高くなるようにヒータ
を加熱し、ガス流量がゼロのときの第1温度センサ、第
2温度センサの抵抗値をそれぞれRu0 、Rd0 とし、
ガスが流れているときの第1温度センサ、第2温度セン
サの抵抗値をそれぞれRu、Rdとするとき、 {(Ru−Rd)−(Ru0 −Rd0 )}×f(Ru−Rd) なる式に基づいて、前記管路中のガスの質量流量を求め
るようにしている。 【0008】 【作用】前記流量センサにおいては、まず、調整時にガ
ス流量ゼロの状態でヒータに通電し、このときの第1サ
ーミスタおよび第2サーミスタの出力をマイクロコンピ
ュータに記憶しておき、これらサーミスタの温度との検
量線を得る。次に、ガスが流れている状態において、ヒ
ータの上下両側にそれぞれ設けられた第1、第2のサー
ミスタにおける温度の平均値が、第3サーミスタによっ
て検出されるガス温度より一定温度だけ高くなるよう
に、ヒータに電力を供給する。このときの第1サーミス
タおよび第2サーミスタの出力差と前記検量線とを用い
ることによって、ガス流量を得ることができる。 【0009】 【実施例】図1〜図3は、この発明に係る流量センサの
一例を示すものである。まず、図1および図2は、流量
センサのセンサ部10の構成を示しており、11は内部
にガスGが流れる管路で、断面形状が角形のキャピラリ
からなり、その表面には例えば小型のセラミックヒータ
12が貼り付けられている。13はキャピラリ11を水
平に保持するとともに、ヒータ12からキャピラリ11
への放熱を良好にするためのほぼU字状の放熱板で、キ
ャピラリ11は適宜の間隔をおいて立設された垂直部1
3a,13bを挿通し、垂直部13a,13bの間にヒ
ータ12が位置するように保持される。 【0010】14,15はヒータ12のそれぞれ上流
側、下流側で、かつ、前記垂直部13a,13bの間に
おけるキャピラリ11の表面に貼り付けられる温度セン
サで、例えばチップタイプのサーミスタ(以下、第1サ
ーミスタ14、第2サーミスタ15と言う)よりなり、
ガス流によって温度が最も変化する部分に配置されてい
る。16は第1サーミスタ14の上流側のキャピラリ1
1の表面に、より詳しくは、上流側の垂直部13aより
もやや上流側のキャピラリ11の表面に貼り付けられる
温度センサで、例えばチップタイプのサーミスタ(以
下、第3サーミスタという)で、キャピラリ11内のガ
スGの温度を測定するものである。なお、以下、各サー
ミスタ14〜16の抵抗値をそれぞれRu、Rd、Rg
と表す。 【0011】そして、前記ヒータ12、サーミスタ14
〜16は、キャピラリ11の近傍に配置されたセラッミ
ク基板17に金線18を介してワイヤーボンディングさ
れている。19はセラッミク基板17に設けられた複数
のリード取り出し用ピンである。 【0012】ところで、一般に市販されているサーミス
タは、80℃以上の高温で酸化されてしまい抵抗値が変
化するのをふせぐため、サーミスタ本体はガラス封入さ
れている。したがって、これをその状態でキャピラリ1
1の表面に貼る付けることはできない。そこで、この実
施例においては、前記サーミスタ14〜16として、裸
のチップサーミスタをハーメチックシールを施してシー
ルし、その内部に窒素ガスなどの不活性ガスを封入した
り、内部を真空状態にしたものを用いている。 【0013】図4は、従来の巻線に用いられてきた金属
抵抗体とこの発明で用いるサーミスタとの温度による抵
抗変化を示す図で、曲線Iは金属抵抗体(TCR400
0ppm)の抵抗変化を、曲線IIはサーミスタ(B定数
3800)の抵抗変化を、それぞれ示し、80℃におけ
る各抵抗値を1として表している。なお、各抵抗体の抵
抗値と温度との関数は、以下の通りである。 金属抵抗体: R=R0 {1+α(T−T0 )} サーミスタ: R=R0 exp{B(1/T−1/T0 )} ここに、R:抵抗値、R0 :基準温度での抵抗値、T:
温度(K)、T0 :基準温度、α:抵抗温度係数、B:
B定数 【0014】上記図4に示されるように、数度の温度変
化では金属抵抗体の抵抗値はほとんど変化しない(約
0.004/℃)。これに対し、サーミスタは、1℃当
たり数%も変化する。しかも、狭い温度範囲においては
ほぼリニアに変化し、そのリニアリティは約2〜3%と
非常に優れている(B定数は通常3800程度)。な
お、前記リニアリティが仮に悪いとしても、後述するよ
うに、マイクロコンピュータ21内で検量線を作成する
ので、問題はない。 【0015】図3は、前記センサ部10におけるヒータ
12を駆動したり、センサ信号の処理を行うセンサ駆動
部20の一例を示し、この図において、21はマイクロ
コンピュータで、例えばEEPROM22が接続されて
いる。そして、マイクロコンピュータ21は、前記サー
ミスタ14〜16の抵抗変化を表す信号a,b,cが入
力され、また、ヒータ12への制御信号dが増幅回路2
3を介して出力される。サーミスタ14〜16の抵抗変
化を電気信号a,b,cに変換するには、マイクロコン
ピュータ21に定電流を流して電圧信号を得るようにし
てもよく、また、温度係数の小さいコンデンサを用い、
CRの発振回路を構成し、周波数信号としてもよい。 【0016】前記EEPROM22には、検量線データ
や調整段階において得られるデータなどが記憶され、ま
た、電源を切ってもこれらが保存されるように構成され
ている。まず、検量線データについて説明すると、図5
は、第3サーミスタ16の抵抗値Rgと、第1サーミス
タ14および第2サーミスタ15の抵抗値の和(Ru+
Rd)との関係を表す検量線で、ガス温度を測定するた
めに第3サーミスタ16の抵抗値Rgのデータを取り込
み、次いで、前記(Ru+Rd)がこの検量線にしたが
った値になるように、ヒータ12に電力を供給する。こ
れによって、ヒータ12の加熱を(ガス温度+一定温度
差)に制御することができる。 【0017】そして、調整段階において、ガス流量ゼロ
の状態でヒータ12に電圧を供給すると、第1サーミス
タ14および第2サーミスタ15が温められて、それぞ
れ抵抗値に変化が生ずる。このときの第1サーミスタ1
4、第2サーミスタ15の抵抗値Ru0 、Rd0 を測定
する。このときのヒータ電圧と、第1サーミスタ14お
よび第2サーミスタ15の抵抗値の変化を示したものが
で、図中の曲線Iは第1サーミスタ14の抵抗値R
0 を、曲線IIは第2サーミスタ15の抵抗値Rd
0 を、曲線III は(Ru0 +Rd0 )をそれぞれ示す。
また、(Ru0 +Rd0 )と(Ru0 −Rd0 )との関
係は、図において実線で示すように表される。 【0018】以上のように調整した後、次のようにして
ガス流量を測定する。すなわち、ヒータ12の上下両側
にそれぞれ設けられた第1、第2のサーミスタ14,1
5における温度の平均値が、第3サーミスタ16によっ
て検出されるガス温度より一定温度だけ高くなるよう
に、ヒータ12に電力を供給し、このときの第1、第2
のサーミスタ14,15の出力Ru、Rdをマイクロコ
ンピュータ21に入力し、これらの和(Ru+Rd)を
求める。そして、このときの(Ru+Rd)に対応する
(Ru0 −Rd0 )の値を差し引いたものに、(Ru−
Rd)の関数、すなわち、f(Ru−Rd)を乗ずるこ
とによって、ガス流量Xが得られる。これを式で表すと
次のようになる。 X={(Ru−Rd)−(Ru0 −Rd0 )}×f(Ru−Rd) (1) 【0019】そして、この発明の流量センサにおけるゼ
ロ点は、上記(1)式における(Ru−Rd)−(Ru
0 −Rd0 )の項で補正されている。したがって、従来
のように、抵抗値のバランスによってゼロ点が変動する
ことはほとんどない。また、スパンの方も上記f(Ru
−Rd)によって温度影響がないように補正される。 【0020】この発明の流量センサにおいては、温度測
定に使用しているサーミスタ14〜16は、巻線に比べ
て検出出力の変化が大きいので、アンプのゲインは小さ
くてよい。その結果、アンプの温度影響を考慮する必要
がなくなる。そして、抵抗値が大きく、抵抗変化が大き
いので安定した出力を得ることができる。また、マイク
ロコンピュータ21にガス流量ゼロにおけるサーミスタ
14,15の出力を入力するので、サーミスタ14,1
5の抵抗値やB定数のバラツキを考慮する必要がない。
したがって、容易にセンサを製作することができ、歩留
りも大いに向上する。 【0021】そして、前記サーミスタ14,15の抵抗
値のバランスはマイクロコンピュータ21に記憶されて
いるので、環境温度やガス温度が変化しても、ガス流量
ゼロの状態は、前記記憶内容から割り出すことができ
る。したがって、環境温度が変化しても、流量指示の変
化はほとんどなく、また、センサを恒温槽に収容して温
度調整を行う必要もない。 【0022】この発明は、上述の実施例に限られるもの
ではなく、例えばキャピラリ11として内径0.3〜1
mmの円筒状のものを用いてもよい。そして、ヒータ1
2として巻線タイプのものを用いてもよい。 【0023】また、サーミスタは、大気中の酸素により
酸化され、特性が変化しやすい。そして、シリコン半導
体のPNジャンクションに逆バイアスをかけたときのリ
ーク電流がサーミスタと同様の特性を有するところか
ら、温度センサ14〜16として、サーミスタに代えて
PNダイオードを用いてもよい。 【0024】 【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、内部にガスが流れる管路の表面ににヒータを設け、
このヒータの上流側位置および下流側位置にそれぞれ温
度センサを設け、ヒータに通電したときの温度センサの
出力の変化に基づいてガス流量を測定するようにしてい
るので、温度センサの規格が不要になり、流量センサを
安価に得ることができる。また、調整段階においても、
温度調整のための調整が不要になる。したがって、前記
温度センサ相互のバラツキによって生じる温度影響がな
くなり、広い温度範囲にわたって安定に動作する流量セ
ンサを得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow sensor used for a mass flow meter for measuring a gas flow rate or a mass flow controller for measuring a gas flow rate and controlling the gas flow rate. 2. Description of the Related Art For example, a conventional flow sensor used in a mass flow controller has a capillary having an inner diameter of 0.3 to 1 mm.
A wire of about 0 μm is wound as a heater on the upstream side and the downstream side. When the gas flows inside the capillary, the upstream heater is deprived of heat by the gas flow, and the downstream heater is heated by the heat carried by the gas flow. The flow rate can be detected by this heat balance. In this case, in the flow rate sensor having the above-described structure, the winding has a function as a temperature sensor in addition to a function as a heater. In order to investigate the change in temperature balance, upstream and downstream temperature sensors were incorporated in a bridge circuit, and a delicate resistance change was output. [0004] However, in the above-mentioned winding, the resistance value is as small as about several hundreds Ω, and
As shown in the graph II of FIG. 4, the rate that varies with temperature (TCR) is too small as 0.00 per 1 ° C. 4. Therefore, the amplification factor of the amplifier of the bridge circuit is large, and is greatly affected by the temperature influence of the amplifier itself. In addition, there is a disadvantage that the sensor output greatly changes due to a minute change in contact resistance at a welding portion of the winding due to a change with time. Further, in order for the bridge circuit to be realized even when the temperature of the gas or the environmental temperature is changed, the resistance value and the resistance temperature coefficient of the two windings must exactly match. When manufacturing windings, the temperature coefficient of resistance is not measured due to the difficulty of measurement, but the resistance value must be measured and within the strict standard range of ± 0.5Ω. However, this requires a great deal of care in the production, which inevitably increases the production cost. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to provide a flow sensor which is easy to manufacture and can perform stable measurement over a wide flow range which requires almost no adjustment. And In order to achieve the above object, a flow sensor according to the present invention is provided with a heater on a surface of a pipe through which gas flows, and an upstream and downstream side of the heater. A first temperature sensor and a second temperature sensor are provided on the surface of the pipe, respectively, and a third temperature sensor is provided on the upstream side of the first temperature sensor. The heater is heated so that the average value is always higher than the temperature of the third temperature sensor by a constant temperature, and the resistance values of the first temperature sensor and the second temperature sensor when the gas flow rate is zero are Ru 0 and Rd 0 , respectively. ,
When the resistance values of the first temperature sensor and the second temperature sensor when the gas is flowing are Ru and Rd, respectively, {(Ru−Rd) − (Ru 0 −Rd 0 )} × f (Ru−Rd) The mass flow rate of the gas in the pipeline is determined based on the following equation. In the flow sensor, first, the heater is energized with the gas flow rate being zero at the time of adjustment, and the outputs of the first and second thermistors at this time are stored in a microcomputer. Obtain a calibration curve with the temperature. Next, in a state where the gas is flowing, the average value of the temperatures of the first and second thermistors provided on both the upper and lower sides of the heater is higher by a certain temperature than the gas temperature detected by the third thermistor. to supply power to the heating data. The gas flow rate can be obtained by using the output difference between the first thermistor and the second thermistor at this time and the calibration curve. 1 to 3 show an example of a flow sensor according to the present invention. First, FIG. 1 and FIG. 2 show the configuration of a sensor unit 10 of a flow rate sensor. Reference numeral 11 denotes a pipeline through which a gas G flows. A ceramic heater 12 is attached. Reference numeral 13 denotes a device which holds the capillary 11 horizontally and which is supplied from the heater 12 to the capillary 11.
Is a substantially U-shaped radiator plate for improving heat radiation to the space, and the capillary 11 is provided with a vertical portion 1 erected at appropriate intervals.
3a and 13b are inserted, and the heater 12 is held so as to be positioned between the vertical portions 13a and 13b. Reference numerals 14 and 15 denote temperature sensors attached to the surface of the capillary 11 on the upstream and downstream sides of the heater 12 and between the vertical portions 13a and 13b, for example, a chip-type thermistor (hereinafter referred to as a thermistor). 1 thermistor 14 and second thermistor 15).
It is arranged at the part where the temperature changes most by the gas flow. 16 is a capillary 1 on the upstream side of the first thermistor 14
1, more specifically, a temperature sensor attached to the surface of the capillary 11 slightly upstream of the vertical portion 13a on the upstream side, for example, a chip type thermistor (hereinafter referred to as a third thermistor). This is for measuring the temperature of the gas G inside. Hereinafter, the resistance values of the thermistors 14 to 16 are represented by Ru, Rd, and Rg, respectively.
It expresses. The heater 12, thermistor 14
16 are wire-bonded to a ceramic substrate 17 arranged near the capillary 11 via gold wires 18. Reference numeral 19 denotes a plurality of lead extraction pins provided on the ceramic board 17. By the way, a commercially available thermistor is oxidized at a high temperature of 80.degree. C. or more, thereby preventing the resistance value from changing. Therefore, in this state, the capillary 1
1 cannot be stuck on the surface. Therefore, in this embodiment, as the thermistors 14 to 16, a bare chip thermistor is hermetically sealed by applying a hermetic seal, and an inert gas such as nitrogen gas is sealed in the inside, or the inside is evacuated. Is used. FIG. 4 is a graph showing a change in resistance of a metal resistor used in a conventional winding and a thermistor used in the present invention with temperature. A curve I shows a metal resistor (TCR400).
0 ppm) and the curve II shows the resistance change of the thermistor (B constant 3800), and each resistance value at 80 ° C. is represented as 1. The function of the resistance value of each resistor and the temperature is as follows. Metal resistor: R = R 0 {1 + α (T−T 0 )} Thermistor: R = R 0 exp {B (1 / T−1 / T 0 )} where R: resistance value, R 0 : reference temperature , T:
Temperature (K), T 0 : reference temperature, α: temperature coefficient of resistance, B:
B constant As shown in FIG. 4, the resistance value of the metal resistor hardly changes (about 0.004 / ° C.) when the temperature changes by several degrees. In contrast, thermistors vary by a few percent per degree Celsius. In addition, it changes almost linearly in a narrow temperature range, and its linearity is as excellent as about 2 to 3% (B constant is usually about 3800). Even if the linearity is poor, there is no problem because the calibration curve is created in the microcomputer 21 as described later. FIG. 3 shows an example of a sensor drive section 20 for driving the heater 12 in the sensor section 10 and processing sensor signals. In this figure, reference numeral 21 denotes a microcomputer, for example, an EEPROM 22 connected thereto. I have. The microcomputer 21 receives signals a, b, and c representing resistance changes of the thermistors 14 to 16, and outputs a control signal d to the heater 12 to the amplifying circuit 2.
3 is output. In order to convert the resistance change of the thermistors 14 to 16 into electric signals a, b and c, a constant current may be applied to the microcomputer 21 to obtain a voltage signal, and a capacitor having a small temperature coefficient may be used.
A CR oscillation circuit may be configured and used as a frequency signal. The EEPROM 22 stores calibration curve data, data obtained in the adjustment stage, and the like, and these data are stored even when the power is turned off. First, the calibration curve data will be described.
Is the sum of the resistance value Rg of the third thermistor 16 and the resistance values of the first thermistor 14 and the second thermistor 15 (Ru +
Rd), the data of the resistance value Rg of the third thermistor 16 is taken in order to measure the gas temperature, and then (Ru + Rd) becomes a value according to this calibration curve. Power is supplied to the heater 12. Thereby, the heating of the heater 12 can be controlled to (gas temperature + constant temperature difference). In the adjustment stage, when a voltage is supplied to the heater 12 in a state where the gas flow rate is zero, the first thermistor 14 and the second thermistor 15 are warmed, and the respective resistance values change. The first thermistor 1 at this time
4. The resistances Ru 0 and Rd 0 of the second thermistor 15 are measured. FIG. 6 shows the change in the heater voltage and the resistance value of the first thermistor 14 and the second thermistor 15 at this time, and the curve I in the figure shows the resistance value R of the first thermistor 14.
u 0 and the curve II represents the resistance Rd of the second thermistor 15.
0 , and the curve III shows (Ru 0 + Rd 0 ).
The relationship between (Ru 0 + Rd 0) and (Ru 0 -Rd 0) is expressed as shown by the solid line in FIG. After the adjustment as described above, the gas flow rate is measured as follows. That is, the first and second thermistors 14 and 1 provided on the upper and lower sides of the heater 12, respectively.
Power is supplied to the heater 12 so that the average value of the temperature at 5 is higher than the gas temperature detected by the third thermistor 16 by a certain temperature.
The outputs Ru and Rd of the thermistors 14 and 15 are input to the microcomputer 21 to obtain the sum (Ru + Rd). Then, the value obtained by subtracting the value of (Ru 0 −Rd 0 ) corresponding to (Ru + Rd) at this time is (Ru−Rd−Rd 0 ).
By multiplying by the function of Rd), i.e., f (Ru-Rd), the gas flow rate X is obtained. This can be expressed as follows. X = {(Ru−Rd) − (Ru 0 −Rd 0 )} × f (Ru−Rd) (1) Then, the zero point in the flow sensor of the present invention is (Ru−Ru) in the above equation (1). -Rd)-(Ru
0 -Rd 0 ). Therefore, unlike the related art, the zero point hardly fluctuates due to the resistance value balance. Also, for the span, the above f (Ru
-Rd) is corrected so that there is no temperature effect. In the flow sensor according to the present invention, the thermistors 14 to 16 used for temperature measurement have a large change in the detection output as compared with the windings, so that the gain of the amplifier may be small. As a result, it is not necessary to consider the temperature influence of the amplifier. Since the resistance value is large and the resistance change is large, a stable output can be obtained. Further, since the outputs of the thermistors 14 and 15 at a gas flow rate of zero are input to the microcomputer 21, the thermistors 14, 1
It is not necessary to consider variations in the resistance value and the B constant of No. 5.
Therefore, the sensor can be easily manufactured, and the yield is greatly improved. Since the balance between the resistance values of the thermistors 14 and 15 is stored in the microcomputer 21, even if the environmental temperature or the gas temperature changes, the state of zero gas flow is determined from the stored contents. Can be. Therefore, even if the environmental temperature changes, there is almost no change in the flow rate instruction, and there is no need to accommodate the sensor in a thermostat and adjust the temperature. The present invention is not limited to the above-described embodiment.
mm may be used. And heater 1
The winding type 2 may be used. The thermistor is easily oxidized by oxygen in the atmosphere, and its characteristics are easily changed. Since the leakage current when a reverse bias is applied to the PN junction of the silicon semiconductor has the same characteristics as the thermistor, a PN diode may be used as the temperature sensors 14 to 16 instead of the thermistor. As described above, according to the present invention, a heater is provided on the surface of a pipe through which gas flows,
Temperature sensors are provided at the upstream position and the downstream position of the heater, and the gas flow rate is measured based on the change in the output of the temperature sensor when the heater is energized. Thus, a flow sensor can be obtained at low cost. Also in the adjustment stage,
Adjustment for temperature adjustment becomes unnecessary. Therefore, there is no temperature effect caused by the mutual variation of the temperature sensors, and a flow sensor which operates stably over a wide temperature range can be obtained.

【図面の簡単な説明】 【図1】流量センサのセンサ部の構成の一例を示す斜視
図である。 【図2】前記センサ部の主要部を概略的に示す断面図で
ある。 【図3】前記流量センサのセンサ駆動部の構成の一例を
概略的に示す図である。 【図4】従来の巻線に用いられてきた金属抵抗体とこの
発明で用いるサーミスタとの温度による抵抗変化を示す
図である。 【図5】検量線の一例を示す図である。 【図6】ガス流量がゼロのときにおけるヒータ電圧と、
第1サーミスタおよび第2サーミスタの抵抗値の変化を
示した図である。 【図7】2つのサーミスタ出力の和と差との関係を表し
た図である。 【符号の説明】 11…管路、12…ヒータ、14…第1温度センサ、1
5…第2温度センサ、16…第3温度センサ、G…ガ
ス。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an example of a configuration of a sensor unit of a flow sensor. FIG. 2 is a sectional view schematically showing a main part of the sensor unit. FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a configuration of a sensor driving section of the flow sensor. FIG. 4 is a diagram showing a change in resistance of a metal resistor used in a conventional winding and a thermistor used in the present invention with temperature. FIG. 5 is a diagram showing an example of a calibration curve. FIG. 6 shows the heater voltage when the gas flow rate is zero,
FIG. 5 is a diagram illustrating changes in resistance values of a first thermistor and a second thermistor. FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a sum and a difference between two thermistor outputs. [Description of Signs] 11 ... conduit, 12 ... heater, 14 ... first temperature sensor, 1
5: second temperature sensor, 16: third temperature sensor, G: gas.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 内部にガスが流れる管路の表面にヒータ
を設けるとともに、このヒータの上流側、下流側の管路
の表面にそれぞれ第1温度センサ、第2温度センサを設
け、さらに、第1温度センサの上流側に第3温度センサ
を設け、第1温度センサにおける温度と第2温度センサ
における温度との平均値が第3温度センサの温度より常
に一定温度だけ高くなるようにヒータを加熱し、ガス流
量がゼロのときの第1温度センサ、第2温度センサの抵
抗値をそれぞれRu0 、Rd0とし、ガスが流れている
ときの第1温度センサ、第2温度センサの抵抗値をそれ
ぞれRu、Rdとするとき、 {(Ru−Rd)−(Ru0 −Rd0 )}×f(Ru−Rd) なる式に基づいて、前記管路中のガスの質量流量を求め
ることを特徴とする流量センサ。
(57) [Claim 1] A heater is provided on the surface of a pipe through which gas flows, and a first temperature sensor and a second temperature sensor are provided on the surfaces of the pipes upstream and downstream of the heater, respectively. A second temperature sensor is provided, and a third temperature sensor is further provided upstream of the first temperature sensor, and an average value of the temperature of the first temperature sensor and the temperature of the second temperature sensor is always constant than the temperature of the third temperature sensor. The heater is heated so as to increase by the temperature, and the resistance values of the first temperature sensor and the second temperature sensor when the gas flow rate is zero are set to Ru 0 and Rd 0 , respectively, and the first temperature sensor when the gas is flowing When the resistance values of the second temperature sensor are Ru and Rd, respectively, based on the following formula, {(Ru−Rd) − (Ru 0 −Rd 0 )} × f (Ru−Rd) It is characterized by finding the mass flow rate of gas The flow rate sensor that.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006027974A1 (en) * 2004-09-07 2006-03-16 Yamatake Corporation Flow sensor
JP4962489B2 (en) * 2006-03-28 2012-06-27 株式会社島津製作所 Thermal mass flow meter

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3439942B2 (en) * 1997-03-10 2003-08-25 株式会社山武 Electronic wind instruments
JP3955747B2 (en) * 2001-08-22 2007-08-08 三菱電機株式会社 Flow measuring device
JP3969564B2 (en) * 2001-10-19 2007-09-05 株式会社山武 Flow sensor
JP3802443B2 (en) * 2002-05-02 2006-07-26 株式会社山武 Flow rate sensor
JP2005172451A (en) * 2003-12-08 2005-06-30 Almex Koosei Kk Thermal flowmeter
JP4940938B2 (en) * 2006-12-25 2012-05-30 株式会社島津製作所 Thermal mass flow meter
JP2017101955A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 アズビル株式会社 Measuring apparatus and method for manufacturing measuring apparatus
CN110960763A (en) * 2019-09-16 2020-04-07 温州医科大学 Medical oxygen inhalation flow detection method and device based on temperature difference measurement principle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006027974A1 (en) * 2004-09-07 2006-03-16 Yamatake Corporation Flow sensor
JP2006078218A (en) * 2004-09-07 2006-03-23 Yamatake Corp Flow sensor
CN100437042C (en) * 2004-09-07 2008-11-26 株式会社山武 Flow sensor
JP4502256B2 (en) * 2004-09-07 2010-07-14 株式会社山武 Flow sensor
JP4962489B2 (en) * 2006-03-28 2012-06-27 株式会社島津製作所 Thermal mass flow meter

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