JP2686878B2 - 複合センサ装置 - Google Patents

複合センサ装置

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JP2686878B2
JP2686878B2 JP4165536A JP16553692A JP2686878B2 JP 2686878 B2 JP2686878 B2 JP 2686878B2 JP 4165536 A JP4165536 A JP 4165536A JP 16553692 A JP16553692 A JP 16553692A JP 2686878 B2 JP2686878 B2 JP 2686878B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空調制御の分野にお
いて、快適度として例えば室内環境の快適さを示す予測
平均温感PMV(Predicted Mean Vo
te)を計測するために用いて好適な複合センサ装置
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、快適度センサとして、サーミ
スタを用いたものがある。図4はその一例を示すセンサ
部の概略である。同図において、41は反射板、42は
サーミスタ、43は多孔状カバーである。反射板41は
半球状に形成されており、この反射板41の焦点にサー
ミスタ42が設置され、これを覆うようにして多孔状カ
バー43が設けられている。反射板41は周囲からの輻
射をサーミスタ42に集める。多孔状カバー43は周囲
の風を適宜通してサーミスタ42に当てる。この快適度
センサでは、サーミスタ42を所定の温度に加熱制御す
ることにより、この際のサーミスタ42への供給電流値
と図示せぬ温度センサによる検出気温とから、気温と輻
射温度と風速とを変数として表現される快適度を求める
ことができる。すなわち、サーミスタ42を所定の温度
とするために必要な供給電流には輻射と風速の影響が反
映されているため、この際の供給電流値と気温とから快
適度を求めることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の快適度センサによると、サーミスタ42への
供給電流値という輻射温度と風速とが複雑に関係した物
理量を計測しており、また多孔状カバー43を通して計
測される風速は設置方向の変化に対して敏感に変化する
ため測定の再現性が悪く、気温,輻射温度および風速の
出力への寄与率が不明確となり、快適度の指標として例
えばPMVを求めようとしても、これを正確に求めるこ
とができないという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、基板の一部に所定の
空間を設けて薄肉状に形成されたダイアフラム部と,こ
のダイアフラム部に形成された第1および第2の薄膜感
温素子と,第1の薄膜感温素子の上方部または下方部の
小なくとも一方にコーティングされた高輻射率物質と,
基板に形成された基板温度測定用素子とを備えた複合セ
ンサ素子と、第2の薄膜感温素子の値から気温の計測を
行う気温計測手段と、第2の薄膜感温素子の値から計測
される気温と第1の薄膜感温素子の値から計測される温
度とから輻射温度を計測する輻射温度計測手段と、第2
の薄膜感温素子の値から計測される温度と基板温度測定
用素子の値から計測される基板温度との差が所定の値と
なるように第2の薄膜感温素子への供給電流を制御し、
この際の供給電流値から風速の計測を行う風速計測手段
とを備えたものである。
【0005】
【作用】したがってこの発明によれば、ダイアフラム部
に形成された第1および第2の薄膜感温素子が基板から
熱絶縁され、高輻射率物質のコーティングされていない
箪2の薄膜感温素子の値から気温が計測される。また、
第2の薄膜感温素子の値から計測される気温と高輻射率
物質のローティングされた第1の薄膜感温素子の値から
計測される温度とから、輻射温度が計測される。さら
に、第2の薄膜感温素子の値から計測される温度と基板
温度測定用素子の値から計測される基板温度との差が所
定の値となるように、第2の薄膜感温素子への供給電流
が制御され、この際の供給電流値から風速が計測され
る。
【0006】
【実施例】以下、本発明に係る複合センサ装置を詳細に
説明する。
【0007】図1はこの複合センサ装置に用いられる
合センサ素子の一実施例を示す概略斜視図であり、図2
はそのII−II線断面図である。
【0008】図において、1はセンサ基板、2aは第1
の検出部、2bは第2の検出部、3はエッチング窓、4
aは第1の薄膜感温素子、4bは第2の薄膜感温素子、
5はボンディングパッド、6a,6bは絶縁膜、7は窪
み空間部、8は高輻射率物質、9は基板温度測定用素子
である。薄膜感温素子4a,4b,基板温度測定用素子
9の終端はボンディングパット5になっており、ワイア
ボンドなどによって外部回路と接続される。
【0009】この複合センサ素子は次のような工程を経
て形成されている。
【0010】すなわち、例えば約1.7mm角,厚さ
0.4mmの結晶面を表面とする単結晶シリコンをセン
サ基板1とし、このセンサ基板1の表面に絶縁膜6aと
して例えば窒化シリコン膜をスパッタあるいはCVDに
よって形成する。そして、この絶縁膜6aの上に薄膜感
温抵抗体層として、例えば白金をスパッタあるいは蒸着
によって形成する。そして、この薄膜感温抵抗体層をフ
ォトリソグラフィによって所定のパターンにエッチング
し、第1の薄膜感温素子4a,第2の薄膜感温素子4b
および基板温度測定用素子9を形成する。
【0011】そして、薄膜感温素子4a,4bおよび基
板温度測定用素子9の形成された絶縁膜6aの上に、抵
抗保護のために絶縁膜6bを形成する。そして、この絶
縁膜6bの上に高輻射率物質として、例えば金黒をコー
ティング(蒸着)する。そして、この高輻射率物質をフ
ォトリソグラフィによって、第1の薄膜感温素子4aの
上方部を残して除去する。本実施例においては、薄膜感
温素子4aの全領域を覆うものとして、高輻射率物質8
を残している。
【0012】そして、フォトリソグラフィによって絶縁
膜6a,6bをエッチング用の窓3とボンディングパッ
ト5が露出するようにエッチングした後、窓3を通して
シリコンの異方性エッチング溶液、例えばKOHとイソ
プロピルアルコール混合液を用い、センサ基板1の絶縁
膜6aの下部に所定の大きさの窪み空間部7を形成す
る。これにより、窪み空間部7を下部空間として、薄肉
状のダイアフラム部10が形成される。
【0013】すなわち、絶縁膜6aと薄膜感温素子4a
と絶縁膜6bと高輻射率物質8との積層構造を第1の検
出部2aとし、絶縁膜6aと薄膜感温素子4bと絶縁膜
6bとの積層構造を第2の検出部2bとし、この第1の
検出部2aと第2の検出部2bとを擁してなるダイアフ
ラム部10が、窪み空間部7を下部空間としてセンサ基
板1上に形成される。検出部2a,2bは、ダイアフラ
ム部10に形成されているので、センサ基板1から熱絶
縁され、その熱容量が非常に小さいものとなる。
【0014】なお、上記プロセスは、一例にすぎず、絶
縁膜6a,6bには二酸化シリコンなどを、また薄膜感
温素子4a,4bにはニッケル,ニッケル鉄合金など
を、また高輻射率物資8にはカーボンブラックなどを用
いてもよい。また、窪み空間部7を形成する手段は異方
性エッチングに限られるものではなく、等方性エッチン
グ、あるいは基板裏側からのバックサイドエッチングな
どによって形成してもよい。
【0015】次に、この複合センサ素子を用いて行う複
合計測(気温計測,輻射温度計測,風速計測)につい
て、その概要を説明する。
【0016】この複合センサ素子によれば、検出部2
a,2bの薄膜感温素子4a,4bに自己発熱しないよ
うな小さな測定電流を流し、これにより生ずる電圧降下
に基づき薄膜感温素子4a,4bの値を測定することに
より、検出部2a,2bでの温度Ta,Tbを求めるこ
とができる。
【0017】ここで、高輻射率物質8でコーティングさ
れた第1の検出部2aでは、その輻射率を0.9以上に
することが可能である。これに対し、高輻射率物質8を
コーティングしていない第2の検出部2bでは、その輻
射率が0.1以下となる。
【0018】すなわち、第2の検出部2bは殆ど輻射の
影響を受けないので、ここでの測定温度Tbは気温に一
致している。したがって、薄膜感温素子4bの値に基づ
き、複合センサ素子の環境の気温を計測することができ
る。
【0019】これに対し、第1の検出部2aでの測定温
度Taは、輻射の影響を大きく受ける。このため、輻射
温度と温度Ta,Tbとの関係を予め実験などで求めて
おけば、その関係を用いて、この複合センサ素子の環境
の輻射温度を求めることができる。
【0020】また、この複合センサ素子の環境の風速
は、熱線風速計と同じ原理で計測することができる。す
なわち、基板温度測定用素子9の値に基づき基板温度T
cを測定しながら、計測温度Tbと基板温度Tcとの差
が一定温度になるように薄膜感温素子4bへの供給電流
を制御することにより、この際の供給電流値(あるいは
供給電力)から風速を求めることができる。
【0021】図3は上述した複合計測を実現する複合計
測装置のブロック回路構成図である。同図において、R
Oは基準抵抗、R1は薄膜感温素子4b、R2は薄膜感
温素子4a、R3は基板温度測定用素子9を示す。I
1,I2,I3は定電流源、11はマルチプレクサ(M
PX)は、12はA/D変換器、13はマイクロプロセ
ッサ(CPU)、14はCPU1からの指令に応じて
制御電流を出力するD/A変換器、15はROMであ
る。
【0022】まず、気温と輻射温度を計測する。この場
合、定電流源I1は抵抗R0とR1との直列抵抗に、定
電流源I2は抵抗R2に、定電流源I3は抵抗R3に非
常に小さな測定電流(10μA程度)を流す。この際、
D/A変換器14は、その制御電流を零とする。マルチ
プレクサ11は、抵抗R0とR1との接続点に生ずる電
圧V1と、定電流源I2と抵抗R2との接続点に生ずる
電圧V2とを切り替えて、A/D変換器12へ与える。
A/D変換器12は、供与される電圧V1およびV2を
デジタル値に変換して、CPU13へ与える。CPU1
3は、予め与えられている抵抗値と温度との関係〔白金
の場合、R(T)=R(0)×(1+αT+βT2 )、
但し、T:温度、α:約3.8×10-3、β:約−0.
6×10-6〕を用いて、V2から第1の検出部2aでの
温度Ta、V1から第2の検出部2bでの温度Tbを計
算する。
【0023】すなわち、CPU13は、第2の検出部2
bでの温度Tbを計算し、この温度Tbを複合センサ素
子の環境の温度として求める。また、ROM15には予
め実験などによって求められたTa,Tbと輻射温度と
の関係が書き込まれており、CPU13は、このROM
15に書き込まれた内容を参照して、複合センサ素子の
環境の輻射温度を求める。
【0024】次に、風速を計測する。この場合、定電流
源I1は抵抗R0とR1との直列抵抗に、定電流源I2
は抵抗R2に、定電流源I3は抵抗R3に、非常に小さ
な測定電流(10μA程度)を流す。マルチプレクサ1
1は、定電流源I1と抵抗R0との接続点に生ずる電圧
V0と、抵抗R0と抵抗R1との接続点に生ずる電圧V
1と、定電流源I3と抵抗R3との接続点に生ずる電圧
V3とを切り替えて、A/D変換器12へ与える。A/
D変換器12は、供与される電圧V0,V1およびV3
をデジタル値に変換して、CPU13へ与える。
【0025】CPU13は、V0とV1とに基づき、R
1=R0×V1/(V0−V1)を求め、第2の検出部
2bでの温度Tbを計算する。そして、V3に基づき、
基板温度Tcを計算する。そして、CPU13は、Tb
−Tcが所定の大きさ(例えば60℃)になるように、
D/A変換器14から出力される制御電流の値を操作す
る。本実施例においては、風速が0.5m/秒の時、必
要な電力は約3mWであった。この制御動作が安定した
ときに、抵抗R1に流れる電流値I1=(V0−V1)
/R0から、キングの式を用いて、風速v=A×(I1
2 −I10 22を求める。ただし、Aは予め実験室など
で求められた定数、I10は風速零の時に所定の温度に
なるのに必要な電流値である。
【0026】このように、本実施例による複合センサ
によれば、環境の気温,輻射温度および風速を個別に
正確に測定することができるので、これらの計測結果に
基づき快適度として例えばPMV値をより精度良く求め
ることできるようになる。また、本実施例によれば、そ
の構造ならびに原理から明らかなように、小型でかつ低
消費電力であるという特徴を有する。
【0027】なお、本実施例においては、高輻射率物質
8を薄膜感温素子4aの全領域を覆うように形成した
が、薄膜感温素子4aの一部領域を覆うように形成して
もよい。また、高輻射率物質8は、絶縁膜6a側に形成
するようにしてもよく、絶縁膜6a側と6b側の両方に
形成するようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、ダイアフラム部に形成された第1および
第2の薄膜感温素子が基板から熱絶縁され、高輻射率物
質のコーティングされていない第2の薄膜感温素子の値
から気温が計測され、この第2の薄膜感温素子の値から
計測される気温と高輻射率物質のコーティングされた第
1の薄膜感温素子の値から計測される温度とから輻射温
声が計測され、さらに、第2の薄膜感温素子の値から計
測される温度と基板温度測定用素子の値から計測される
基板温度との差が所定の値となるように第2の薄膜感温
素子への供給電流が制御され、この際の供給電流値から
風速が計測され、これによって気温,輻射温度および風
速を個別に正確に計測することができ、これらの計測結
果に基づき快適度として例えばPMVを精度良く求める
ことができるようになる。また、小型化を促進し、低消
費電力とすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る複合センサ素子の一実施例を示す
概略斜視図。
【図2】図1におけるII−II線断面図。
【図3】この複合センサ素子を用いて複合計測を実現す
るためのブロック回路構成図。
【図4】従来の快適度センサの一例を示すセンサ部の概
略図。
【符号の説明】
1 センサ基板 2a 第1の検出部 2b 第2の検出部 4a 第1の薄膜感温素子 4b 第2の薄膜感温素子 6a 絶縁膜 6b 絶縁膜 7 窪み空間部 8 高輻射率物質 9 基板温度測定用素子
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01P 5/10 G01P 5/10 J

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の一部に所定の空間を設けて薄肉状
    に形成されたダイアフラム部とこのダイアフラム部に
    形成された第1および第2の薄膜感温素子と前記第1
    の薄膜感温素子の上方部または下方部の少なくとも一方
    コーティングされた高輻射率物質と,前記基板に形成
    された基板温度測定用素子とを備えた複合センサ素子
    と、 前記第2の薄膜感温素子の値から気温の計測を行う気温
    計測手段と、 前記第2の薄膜感温素子の値から計測される気温と前記
    第1の薄膜感温素子の値から計測される温度とから輻射
    温度を計測する輻射温度計測手段と、 前記第2の薄膜感温素子の値から計測される温度と前記
    基板温度測定用素子の値から計測される基板温度との差
    が所定の値となるように前記第2の薄膜感温素子への供
    給電流を制御し、この際の供給電流値から風速の計測を
    行う風速計測手段と を備えた ことを特徴とする複合セン
    装置
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CN113465755B (zh) * 2020-03-31 2022-07-08 北京振兴计量测试研究所 一种稳态辐射温度的间接测试方法

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