JP3258483B2 - Gas rate sensor - Google Patents

Gas rate sensor

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JP3258483B2
JP3258483B2 JP1922994A JP1922994A JP3258483B2 JP 3258483 B2 JP3258483 B2 JP 3258483B2 JP 1922994 A JP1922994 A JP 1922994A JP 1922994 A JP1922994 A JP 1922994A JP 3258483 B2 JP3258483 B2 JP 3258483B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基体に作用する角速度
を検出するガスレートセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas rate sensor for detecting an angular velocity acting on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のガスレートセンサにあっては、
基体に角速度が作用した時にガス流が曲がって抵抗ブリ
ッジ回路の一部を構成するヒートワイヤ対(角速度検出
部)のいずれかが冷やされ、この時のヒートワイヤ対の
感温差に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によ
って生じる電圧変化に基づいて角速度を検出するもので
あるため、ノズル孔からガス流路に噴出されるガスは常
に一定流量で安定した流れを生じさせておく必要があ
る。換言すれば、ガスの流量が変動する場合には、その
変動分が感温誤差となって検出精度が低下してしまう。
2. Description of the Related Art In a gas rate sensor of this type,
When the angular velocity acts on the substrate, the gas flow bends to cool one of the heat wire pairs (angular velocity detection unit) that constitutes a part of the resistance bridge circuit, and the resistance value depends on the temperature difference of the heat wire pair at this time. Changes, and the angular velocity is detected based on the voltage change caused by the change in the resistance value. Therefore, the gas ejected from the nozzle hole into the gas flow path must always generate a stable flow at a constant flow rate. There is. In other words, when the gas flow rate fluctuates, the fluctuation amount becomes a temperature-sensitive error, and the detection accuracy is reduced.

【0003】特に、特開平3−29858号公報に示す
ような半導体基板を用いたIC製造技術によるマイクロ
マシニング加工によってノズル孔、ガス流路等が形成さ
れた超小型で非常に精密な基体を備えたガスレートセン
サにおいては、ノズル孔からガス流路内に噴出されるガ
スの流量の微妙な変化によっても大きな検出誤差を生じ
てしまう。
[0003] In particular, there is provided an ultra-small and very precise base body having nozzle holes, gas flow paths, etc. formed by micromachining processing by an IC manufacturing technique using a semiconductor substrate as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-29858. In such a gas rate sensor, even a slight change in the flow rate of the gas ejected from the nozzle hole into the gas flow path causes a large detection error.

【0004】そこで、このような事態に対処するため
に、ポンプを介してノズル孔からガス流路内に噴出され
るガスの流量をノズル孔に設けられたフローセンサ(流
量検出部)によって検出し、その検出された流量が予め
設定された一定流量となるようにポンプの駆動制御を行
い、これによりガス流路内を流れるガスの流量の変動を
防止して検出精度を高めたものが知られている(特開平
5−2026号公報参照)。フローセンサは、上述した
角速度検出部と同様にヒートワイヤからなっており、ガ
ス流量の変化による感温差に応じて抵抗値が変化し、該
抵抗値の変化によって生じる電圧変化に基づいてガス流
量を検出するものである。
Therefore, in order to cope with such a situation, the flow rate of the gas ejected from the nozzle hole into the gas flow path via the pump is detected by a flow sensor (flow rate detecting unit) provided in the nozzle hole. There is known a method in which the drive of a pump is controlled so that the detected flow rate becomes a predetermined constant flow rate, thereby preventing fluctuation of the flow rate of gas flowing in the gas flow path and improving detection accuracy. (See Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-2026). The flow sensor is made of a heat wire similarly to the above-described angular velocity detection unit, and the resistance value changes according to a temperature difference due to a change in the gas flow rate, and the gas flow rate is determined based on a voltage change caused by the change in the resistance value. It is to detect.

【0005】ところが、かかるガスレートセンサにおい
ては、該フローセンサがノズル孔に設けられているた
め、フローセンサを通過する際に加熱されたガスが角速
度検出部に到達する前に冷えたガス流路内を流れること
になる。この結果、該ガス流路内で上昇気流が発生して
角速度検出部に到達する前にガスの流れが変化してしま
い、オフセットの原因になるという不都合があった。
However, in such a gas rate sensor, since the flow sensor is provided in the nozzle hole, the gas heated when passing through the flow sensor is cooled before reaching the angular velocity detector. Will flow inside. As a result, there is an inconvenience that an ascending air flow is generated in the gas flow path and the flow of the gas changes before reaching the angular velocity detecting unit, thereby causing an offset.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消するためになされたものであり、一定流量のガス
をノズル孔からガス流路に噴出させることができるとと
もに、角速度検出部のヒートワイヤ対に到達する前にガ
スの流れが変化するのを良好に防止してガス流路に安定
したガス流を生じさせることができるガスレートセンサ
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned disadvantages, and it is possible to discharge a constant flow rate of gas from a nozzle hole into a gas flow path, and to use a heat wire of an angular velocity detecting unit. It is an object of the present invention to provide a gas rate sensor that can prevent a gas flow from changing before reaching a pair and can generate a stable gas flow in a gas flow path.

【0007】また、本発明は、流量検出部のヒートワイ
ヤへの印加電圧が低い場合でも対応可能なガスレートセ
ンサを提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a gas rate sensor which can respond to a case where the voltage applied to the heat wire of the flow rate detecting section is low.

【0008】さらに、本発明は、半導体基板を用いたI
C製造技術によるマイクロマシニング加工によってノズ
ル孔、ガス流路等が形成された超小型で非常に精密な基
体を備えたものにおいても、ガスの流れが変化するのを
良好に防止して一定流量の安定した流れのガスをノズル
孔からガス流路に噴出させることができるガスレートセ
ンサを提供することを目的とする。
Further, the present invention relates to an I-type semiconductor device using a semiconductor substrate.
Even with a very small and very precise substrate with nozzle holes, gas flow passages, etc. formed by micromachining processing using manufacturing technology, it is possible to prevent gas flow from changing and maintain a constant flow rate. It is an object of the present invention to provide a gas rate sensor that can cause a gas having a stable flow to be ejected from a nozzle hole into a gas flow path.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、ガス流路と該ガス流路にガスを噴出す
るためのノズル孔とを有する基体と、前記ノズル孔から
前記ガス流路内にガスを噴出させて該ガス流路内にガス
流を生じさせるポンプ手段と、前記ガス流路に設けられ
て前記基体に角速度が作用したときのガス流の偏向の状
態を検出する一対のヒートワイヤを備えた角速度検出部
と、前記ガス流路に噴出されるガスの流量を検出するヒ
ートワイヤを備えた流量検出部と、該流量検出部によっ
て検出されたガスの流量が予め設定された流量になるよ
うに前記ポンプ手段の駆動制御を行うポンプ駆動制御手
段とを備えたガスレートセンサにおいて、前記流量検出
部のヒートワイヤを前記角速度検出部のヒートワイヤ対
より下流側の前記ガス流路に配置したことを特徴とする
ものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate having a gas flow path and a nozzle hole for ejecting gas into the gas flow path; Pump means for ejecting gas into the flow path to generate a gas flow in the gas flow path, and detecting a state of deflection of the gas flow when an angular velocity acts on the substrate provided in the gas flow path An angular velocity detector having a pair of heat wires, a flow detector having a heat wire for detecting a flow rate of gas ejected into the gas flow path, and a gas flow rate detected by the flow rate detector being preset. A pump drive control means for controlling the drive of the pump means so that the flow rate becomes a given flow rate, wherein the heat wire of the flow rate detection unit is located downstream of the heat wire pair of the angular velocity detection unit. It is characterized in that arranged in the scan channel.

【0010】また、本発明は、前記流量検出部のヒート
ワイヤが設けられた前記ガス流路は、前記角速度検出部
のヒートワイヤ対が設けられたガス流路より絞られて形
成されていることを特徴とするものである。
Further, according to the present invention, the gas flow passage provided with the heat wire of the flow rate detection unit is formed to be narrower than the gas flow passage provided with the heat wire pair of the angular velocity detection unit. It is characterized by the following.

【0011】さらに、本発明は、半導体基板を用いたI
C製造技術によるマイクロマシニング加工により前記基
体を形成するとともに、該基体にマイクロマシニング加
工によって前記角速度検出部及び前記流量検出部を形成
したことを特徴とするものである。
Further, the present invention relates to an I-type semiconductor device using a semiconductor substrate.
C, wherein the base is formed by micromachining using a manufacturing technique, and the angular velocity detector and the flow rate detector are formed on the base by micromachining.

【0012】さらに、本発明は、前記角速度検出部及び
前記流量検出部の各ヒートワイヤは白金で形成されてい
ることを特徴とするものである。
Further, in the present invention, each heat wire of the angular velocity detecting section and the flow rate detecting section is formed of platinum.

【0013】[0013]

【作用】本発明によれば、流量検出部のヒートワイヤが
角速度検出部のヒートワイヤ対より下流側のガス流路に
配置されているので、該流量検出部のヒートワイヤによ
るガスの加熱は角速度検出部によって角速度が検出され
た後のガス流に対して行われる。
According to the present invention, since the heat wire of the flow rate detecting section is disposed in the gas flow path downstream of the pair of heat wires of the angular velocity detecting section, the heating of the gas by the heat wire of the flow rate detecting section is performed at the angular velocity. This is performed on the gas flow after the angular velocity is detected by the detection unit.

【0014】また、流量検出部のヒートワイヤが設けら
れたガス流路を、角速度検出部のヒートワイヤ対が設け
られたガス流路より絞って形成した場合には、絞られた
ガス流路の幅に対応して流量検出部のヒートワイヤを設
けることにより、該ヒートワイヤの抵抗を小さいものと
することができる。
In the case where the gas flow path provided with the heat wire of the flow rate detecting section is formed narrower than the gas flow path provided with the heat wire pair of the angular velocity detecting section, the narrowed gas flow path is provided. By providing the heat wire of the flow rate detection unit corresponding to the width, the resistance of the heat wire can be reduced.

【0015】さらに、角速度検出部及び流量検出部の各
ヒートワイヤを白金で形成した場合には、各ヒートワイ
ヤの感温特性が向上する。
Further, when each heat wire of the angular velocity detecting section and the flow rate detecting section is made of platinum, the temperature sensing characteristics of each heat wire are improved.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図4を参照
して説明する。図1は本発明の実施の一例であるガスレ
ートセンサの全体概略図、図2は基体の分解斜視図、図
3は図2のIII−III線断面図、図4は図2のIV
−IV線断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is an overall schematic view of a gas rate sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a base, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV.

【0017】図1に従って全体構成を説明すると、ガス
レートセンサは、半導体基板を用いたマイクロマシニン
グ加工によって形成された超小型の基体1と、該基体1
のガス流路2に設けられて該基体1に角速度が作用した
時のガス流の偏向の状態を検出する角速度検出部3と、
該角速度検出部3より下流側のガス流路2に設けられて
ガス流路2を流れるガスの流量を検出する流量検出部4
と、基体1のノズル孔5に接続されてノズル孔5からガ
ス流路2内にガス流を噴出させるマイクロポンプ6と、
流量検出部4によって検出されたガスの流量が予め設定
された流量になるようにマイクロポンプ6の駆動制御を
行うポンプ駆動制御手段7とを備える。
The overall structure will be described with reference to FIG. 1. The gas rate sensor comprises an ultra-compact base 1 formed by micromachining using a semiconductor substrate, and the base 1
An angular velocity detector 3 provided in the gas flow path 2 for detecting a state of deflection of a gas flow when an angular velocity acts on the base 1;
A flow rate detector 4 provided in the gas flow path 2 downstream of the angular velocity detector 3 to detect the flow rate of gas flowing through the gas flow path 2
And a micropump 6 connected to the nozzle hole 5 of the base 1 and ejecting a gas flow from the nozzle hole 5 into the gas flow path 2;
Pump driving control means 7 for controlling the driving of the micro pump 6 so that the flow rate of the gas detected by the flow rate detection section 4 becomes a preset flow rate.

【0018】基体1は、図2〜図4に示すように、下側
半導体基板8と上側半導体基板9とを接着することによ
って形成され、内部にガス流路2と該ガス流路2にガス
を噴出するためのノズル孔5を有している。ガス流路2
は、下側半導体基板8に形成された凹部10と上側半導
体基板9に形成された凹部11(図3参照)とを互いに
突き合わせることによって形成される。一方、ノズル孔
5は、図2に示すように、下側半導体基板8の凹部10
に連通して形成された溝部12に上側半導体基板9の接
合面を合わせることによって形成される。
The base 1 is formed by bonding a lower semiconductor substrate 8 and an upper semiconductor substrate 9 as shown in FIGS. Has a nozzle hole 5 for jetting out. Gas flow path 2
Is formed by abutting a concave portion 10 formed in the lower semiconductor substrate 8 and a concave portion 11 (see FIG. 3) formed in the upper semiconductor substrate 9 with each other. On the other hand, as shown in FIG.
The upper semiconductor substrate 9 is formed by aligning the bonding surface of the upper semiconductor substrate 9 with the groove 12 formed so as to communicate with the groove 12.

【0019】角速度検出部3は、基体1に角速度が作用
した時のガス流の偏向の状態を検出するものであり、ガ
ス流路2の中心線を挟んで互いに対称配置された感熱抵
抗素子からなるヒートワイヤ対13,14を備える。ヒ
ートワイヤ対13,14は、基体1の外部に別途に配線
された回路部分(図示せず。)と抵抗ブリッジ回路を構
成するものであり、下側半導体基板8の凹部10を跨が
るように形成されたブリッジ部15の上面に感熱抵抗材
料を蒸着し、その後、エッチングすることによってパタ
ーン成形される。ここで、本実施例では感熱抵抗材料と
して感熱特性に優れた白金を用いている。また、ヒート
ワイヤ対13,14の両側には、該ヒートワイヤ対1
3,14につながる電極部16がヒートワイヤ対13,
14と同様にしてパターン成形されている。
The angular velocity detector 3 detects the state of deflection of the gas flow when the angular velocity acts on the substrate 1, and detects the state of the heat-sensitive resistance elements symmetrically arranged with respect to the center line of the gas flow path 2. Heat wire pairs 13 and 14. The heat wire pairs 13 and 14 constitute a resistance bridge circuit with a circuit portion (not shown) separately wired outside the base 1 and extend over the concave portion 10 of the lower semiconductor substrate 8. A heat-sensitive resistance material is deposited on the upper surface of the bridge portion 15 formed in the step (1), and the pattern is formed by etching. Here, in this embodiment, platinum having excellent heat-sensitive characteristics is used as the heat-sensitive resistance material. Also, on both sides of the heat wire pairs 13 and 14, the heat wire pair 1
The electrode part 16 connected to the heat wire pair 13
The pattern is formed in the same manner as 14.

【0020】流量検出部4は、ガス流路2を流れるガス
の流量を検出するのものであり、ヒートワイヤ対13,
14より下流側のガス流路2を直線状に横切るように設
けられた感熱抵抗素子からなるヒートワイヤ17を備え
る。ヒートワイヤ17は、ブリッジ部15の下流側で凹
部10を跨がるように形成されたブリッジ部18の上面
に感熱抵抗材料を蒸着し、その後、エッチングすること
によってパターン成形される。感熱抵抗材料としては、
ヒートワイヤ対13,14と同様に、感熱特性に優れた
白金を用いている。また、ヒートワイヤ17の両側に
は、電極部18aがヒートワイヤ17と同様にしてパタ
ーン成形されている。
The flow rate detecting section 4 detects the flow rate of the gas flowing through the gas flow path 2.
A heat wire 17 composed of a heat-sensitive resistance element is provided so as to linearly cross the gas flow path 2 downstream of 14. The heat wire 17 is formed into a pattern by depositing a heat-sensitive resistance material on the upper surface of the bridge portion 18 formed so as to straddle the concave portion 10 on the downstream side of the bridge portion 15 and then performing etching. As a thermal resistance material,
Like the heat wire pairs 13 and 14, platinum having excellent heat sensitivity is used. On both sides of the heat wire 17, electrode portions 18 a are pattern-formed in the same manner as the heat wire 17.

【0021】マイクロポンプ6は、ヘリウム等のガスの
雰囲気中で駆動させることによりノズル孔5からガス流
路2内にガス流を噴出させるものであり、本実施例で
は、パルス信号によって駆動されるダイヤフラム式のも
のを用いている。
The micropump 6 is driven in a gas atmosphere such as helium so as to jet a gas flow from the nozzle hole 5 into the gas flow path 2. In the present embodiment, the micropump 6 is driven by a pulse signal. A diaphragm type is used.

【0022】ポンプ駆動制御手段7は、流量検出部4に
よって検出されたガスの流量が予め規定された流量にな
るようにマイクロポンプ6の駆動制御を行うものであ
り、図1に示すように、制御部19、電力検出部20、
パルス信号発生部21及び波形成形部22を備えたマイ
クロコンピュータからなる。
The pump drive control means 7 controls the drive of the micropump 6 so that the flow rate of the gas detected by the flow rate detection section 4 becomes a predetermined flow rate. As shown in FIG. Control unit 19, power detection unit 20,
The microcomputer comprises a microcomputer having a pulse signal generating section 21 and a waveform shaping section 22.

【0023】制御部19は、流量検出部4のヒートワイ
ヤ17を通過するガスの流量が変化したときの該ヒート
ワイヤ17の電圧変化に基づく検出信号を読み込み、そ
れを増幅してガス流量の検出値を算出し、該検出値を予
め規定流量に基づいて定められた規定値と比較して該検
出値が該規定値に一致するようなマイクロポンプ6に対
する規定電力値を指示する。電力検出部20は、マイク
ロポンプ6の実際の消費電力を検出し、その消費電力検
出値が制御部19で指示された規定電力値に一致するよ
うな周波数制御信号を出力する。パルス信号発生部21
は、電力検出部20から与えられた周波数制御信号に応
じたパルス信号を発生する。波形成形部22は、パルス
信号発生部21から与えられたパルス信号を波形整形し
てマイクロポンプ6に駆動パルスを与える。これによ
り、流量検出部4によって検出されたガスの流量が規定
流量になるようにマイクロポンプ6の駆動制御が行われ
る。
The control unit 19 reads a detection signal based on a voltage change of the heat wire 17 when the flow rate of the gas passing through the heat wire 17 of the flow rate detection unit 4 changes, amplifies the signal, and detects the gas flow rate. A value is calculated, and the detected value is compared with a specified value determined based on a specified flow rate in advance, and a specified power value for the micro pump 6 such that the detected value matches the specified value is indicated. The power detection unit 20 detects the actual power consumption of the micropump 6 and outputs a frequency control signal such that the detected power consumption value matches the specified power value specified by the control unit 19. Pulse signal generator 21
Generates a pulse signal corresponding to the frequency control signal provided from the power detection unit 20. The waveform shaping unit 22 shapes the waveform of the pulse signal provided from the pulse signal generation unit 21 and provides a driving pulse to the micro pump 6. Thereby, the drive control of the micro pump 6 is performed so that the flow rate of the gas detected by the flow rate detection unit 4 becomes the specified flow rate.

【0024】而して、基体1に横方向の角速度が何ら作
用しない時は、マイクロポンプ6の駆動によりノズル孔
5からガス流路2に噴出されたガスがガス流路2の中心
線に沿って流れてヒートワイヤ対13,14を均等に冷
し、一方、基体1に角速度が作用した時は、ガス流がガ
ス流路2の中心線からずれを生じてヒートワイヤ対1
3,14の片側に偏向する。この時、ヒートワイヤ対1
3,14に感温差が生じて抵抗値が変化し、該抵抗値の
変化による電圧変化に基づいて角速度が検出される。
When the lateral angular velocity does not act on the substrate 1 at all, the gas ejected from the nozzle hole 5 into the gas flow path 2 by the driving of the micropump 6 moves along the center line of the gas flow path 2. When the angular velocity acts on the base 1, the gas flow is shifted from the center line of the gas flow path 2, and the heat wire pairs 13 and 14 are uniformly cooled.
3 and 14 to one side. At this time, one heat wire pair
The resistance value changes due to a temperature difference between 3, and 14, and the angular velocity is detected based on the voltage change due to the change in the resistance value.

【0025】ヒートワイヤ対13,14を通過したガス
は、流量検出部4のヒートワイヤ17に当たって該ヒー
トワイヤ17が冷やされる。この時、何らかの原因でガ
ス流路2を流れるガスの流量が変動して規定流量と相違
する場合は、ヒートワイヤ17に感温差が生じて抵抗値
が変化し、該抵抗値の変化による電圧変化に基づいて変
化したガス流量が検出されてポンプ駆動制御手段7の制
御部19に出力される。
The gas that has passed through the heat wire pairs 13 and 14 strikes the heat wire 17 of the flow rate detector 4 and cools the heat wire 17. At this time, if the flow rate of the gas flowing through the gas flow path 2 fluctuates from the specified flow rate for some reason, a temperature difference occurs in the heat wire 17 and the resistance value changes, and the voltage change due to the change in the resistance value occurs. The gas flow rate changed based on the above is detected and output to the control unit 19 of the pump drive control means 7.

【0026】ヒートワイヤ17から制御部19に検出信
号が出力されると、制御部19がそれを増幅してガス流
量の検出値を算出し、該検出値を予め規定流量に基づい
て定められた規定値と比較して該検出値が該規定値に一
致するようなマイクロポンプ6に対する規定電力値を電
力検出部20に指示する。規定電力値が指示されると、
電力検出部20が該規定電力値とマイクロポンプ6の実
際の消費電力検出値とを比較して該消費電力検出値が該
規定電力値に一致するような周波数制御信号をパルス信
号発生部21に出力する。パルス信号発生部21は、該
周波数制御信号に応じたパルス信号を波形成形部22に
出力し、波形成形部22が該パルス信号を波形整形して
マイクロポンプ6に駆動パルスを与えることにより、マ
イクロポンプ6の駆動制御が行われて変動したガスの流
量が規定流量に修正される。
When a detection signal is output from the heat wire 17 to the control unit 19, the control unit 19 amplifies the signal and calculates a detected value of the gas flow rate. The detected value is determined in advance based on the specified flow rate. A specified power value for the micropump 6 such that the detected value matches the specified value as compared with the specified value is instructed to the power detection unit 20. When the specified power value is indicated,
The power detection unit 20 compares the specified power value with the actually detected power consumption value of the micropump 6 and sends a frequency control signal to the pulse signal generation unit 21 such that the detected power consumption value matches the specified power value. Output. The pulse signal generating section 21 outputs a pulse signal corresponding to the frequency control signal to the waveform shaping section 22, and the waveform shaping section 22 shapes the pulse signal to give a driving pulse to the micropump 6, and The drive control of the pump 6 is performed, and the flow rate of the changed gas is corrected to the specified flow rate.

【0027】上記構成のガスレートセンサにおいては、
角速度検出部3のヒートワイヤ対13,14より下流側
のガス流路2に流量検出部4のヒートワイヤ17を設け
てガス流量を検出しているので、流量検出部4のヒート
ワイヤ17によるガスの加熱は、ヒートワイヤ対13,
14によって角速度が検出された後のガス流に対して行
われる。従って、従来のように、角速度検出部3のヒー
トワイヤ対13,14に到達する前にガス流路2で上昇
気流が発生することはない。このため、本実施例のよう
に半導体基板にマイクロマシニング加工を施して形成さ
れた超小型で非常に精密なガスレートセンサにおいて
も、一定流量のガスをガス流路2に噴出することができ
るとともに、ガスの流れが角速度検出部3のヒートワイ
ヤ対13,14に到達する前に変化するのが良好に防止
されて安定したガス流を生じさせることができる。この
ため、角速度の検出精度の向上を図ることができるとと
もに、ヒートワイヤ17によるガスの加熱に起因するオ
フセットを良好に回避されて角速度検出の信頼性を高め
ることができる。
In the gas rate sensor having the above configuration,
Since the heat wire 17 of the flow rate detection unit 4 is provided in the gas flow path 2 downstream of the pair of heat wires 13 and 14 of the angular velocity detection unit 3 to detect the gas flow rate, the gas generated by the heat wire 17 of the flow rate detection unit 4 Is heated by a heat wire pair 13,
This is performed on the gas flow after the angular velocity is detected by 14. Therefore, unlike the related art, an ascending airflow does not occur in the gas flow path 2 before reaching the heat wire pairs 13 and 14 of the angular velocity detector 3. Therefore, even in a very small and very precise gas rate sensor formed by subjecting a semiconductor substrate to micromachining as in the present embodiment, a constant flow rate of gas can be jetted into the gas flow path 2. In addition, it is possible to prevent the gas flow from changing before reaching the heat wire pairs 13 and 14 of the angular velocity detecting unit 3, and to generate a stable gas flow. For this reason, the detection accuracy of the angular velocity can be improved, and the offset due to the heating of the gas by the heat wire 17 can be favorably avoided, and the reliability of the angular velocity detection can be improved.

【0028】また、従来、ノズル孔に設けられていたヒ
ートワイヤ17を、角速度検出部3のヒートワイヤ対1
3,14の下流側のガス流路2に配置するだけでよいた
め、従来のものと比べて新たな部品等を必要とせず、簡
単構造かつ低コストのガスレートセンサを提供すること
ができる。
Further, the heat wire 17 conventionally provided in the nozzle hole is replaced with the heat wire pair 1 of the angular velocity detector 3.
Since it is only necessary to dispose the gas rate sensor in the gas flow path 2 on the downstream side of the gas flow rates 3 and 14, no new parts are required as compared with the conventional gas flow path, and a gas rate sensor having a simple structure and low cost can be provided.

【0029】さらに、角速度検出部3及び流量検出部4
の各ヒートワイヤ13,14,17を感温特性の優れた
白金で形成しているので、角速度及びガス流量の検出精
度のより向上を図ることができる。
Further, the angular velocity detector 3 and the flow rate detector 4
Since each of the heat wires 13, 14, and 17 is formed of platinum having excellent temperature-sensitive characteristics, the accuracy of detecting the angular velocity and the gas flow rate can be further improved.

【0030】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変
更可能である。例えば、上記実施例では、同一幅に形成
されたガス流路2に流量検出部4のヒートワイヤ17及
び角速度検出部3のヒートワイヤ対13,14を該幅に
対応して設けているが、これに代えて、図5に示すよう
に、流量検出部4のヒートワイヤ17aが設けられたガ
ス流路2aを、角速度検出部3のヒートワイヤ対13,
14が設けられたガス流路2bより絞って形成してもよ
い。このようにすると、絞られたガス流路2aの幅に対
応した短いヒートワイヤ17aを設けることにより該ヒ
ートワイヤ17aの抵抗を小さいものとすることができ
るので、自動車のバッテリー等の低電圧電源を利用して
もガスの流量を精度良く検出することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the heat wire 17 of the flow rate detection unit 4 and the heat wire pairs 13 and 14 of the angular velocity detection unit 3 are provided in the gas flow path 2 having the same width in accordance with the width. Instead, as shown in FIG. 5, the gas flow path 2 a provided with the heat wire 17 a of the flow rate detection unit 4 is connected to the heat wire pair 13 of the angular velocity detection unit 3.
It may be formed narrower than the gas flow path 2b provided with. In this way, the resistance of the heat wire 17a can be reduced by providing the short heat wire 17a corresponding to the narrowed width of the gas flow path 2a. Even if it is used, the flow rate of gas can be accurately detected.

【0031】また、上記実施例では、半導体基板を用い
たマイクロマシニング加工によって形成された超小型の
基体1を備えたガスレートセンサを例に採ったが、必ず
しもこれに限定されるものではなく、アルミニウム等の
金属に切削加工を施して形成れた基体を備えた一般のガ
スレートセンサに本発明を適用することも勿論可能であ
る。
Further, in the above embodiment, a gas rate sensor provided with an ultra-small base 1 formed by micromachining using a semiconductor substrate is taken as an example, but the present invention is not necessarily limited to this. Of course, the present invention can be applied to a general gas rate sensor having a base formed by cutting a metal such as aluminum.

【0032】[0032]

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、角速度検出部によって角速度が検出された後
のガス流に対して流量検出部のヒートワイヤによるガス
の加熱が行われるので、従来、角速度検出部のヒートワ
イヤ対より上流側で発生していた上昇気流を良好に防止
でき、従って、ノズル孔からヒートワイヤ対に向けてガ
ス流路に噴出されるガス流量が規定流量に維持されて角
速度の検出精度の向上を図ることができるのは勿論のこ
と、ノズル孔からヒートワイヤ対までのガス流路におけ
るガスの流れを安定したものとすることができ、流量検
出部のヒートワイヤを通過する際のガス加熱によるオフ
セットを良好に回避することができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, the gas flow after the angular velocity is detected by the angular velocity detector is heated by the heat wire of the flow rate detector. Conventionally, ascending airflow that has conventionally been generated on the upstream side of the heat wire pair of the angular velocity detector can be prevented well, so that the gas flow rate injected into the gas flow path from the nozzle hole toward the heat wire pair reaches the specified flow rate. Of course, it is possible to improve the accuracy of detecting the angular velocity by maintaining the flow rate, and it is possible to stabilize the gas flow in the gas flow path from the nozzle hole to the pair of heat wires, and to reduce the heat of the flow rate detection unit. Offset due to gas heating when passing through the wire can be favorably avoided.

【0033】また、従来、ノズル孔に設けられていたヒ
ートワイヤを、角速度検出部のヒートワイヤ対の下流側
のガス流路に配置するだけでよいため、構造的に簡単な
ものとすることができるとともに、部品点数等が増える
ことがなくコスト的にも優れたガスレートセンサを提供
することができる。
Further, since the heat wire conventionally provided in the nozzle hole only needs to be disposed in the gas flow path on the downstream side of the heat wire pair of the angular velocity detector, the structure can be simplified. It is possible to provide a gas rate sensor which is excellent in cost without increasing the number of parts and the like.

【0034】さらに、流量検出部のヒートワイヤが設け
られたガス流路を、角速度検出部のヒートワイヤ対が設
けられたガス流路より絞って形成した場合には、流量検
出部のヒートワイヤを抵抗の小さいものとすることがで
きるので、自動車のバッテリー等の低電圧電源を利用す
ることができ、従って、高電圧電源が得られない場所で
あってもガスの流量を精度良く検出することができる。
Further, when the gas flow path provided with the heat wire of the flow rate detecting section is formed to be narrower than the gas flow path provided with the heat wire pair of the angular velocity detecting section, the heat wire of the flow rate detecting section is reduced. Since the resistance can be reduced, a low-voltage power supply such as an automobile battery can be used, and therefore, it is possible to accurately detect the gas flow rate even in a place where a high-voltage power supply cannot be obtained. it can.

【0035】さらに、半導体基板を用いたIC製造技術
によるマイクロマシニング加工により基体を形成すると
ともに、該基体にマイクロマシニング加工によって角速
度検出部及び流量検出部を形成した場合には、微妙なガ
ス流量の変動によっても影響を受ける超小型で非常に精
密な基体を備えたガスレートセンサにおいても、角速度
検出部のヒートワイヤ対に到達する前にガスの流れが変
化するのが良好に防止されて一定流量の安定したガスの
流れを生じさせることができ、角速度の検出精度の向上
を図ることができるとともに、ヒートワイヤによるガス
加熱に起因するオフセットを回避することができる。
Further, when a base is formed by micromachining by an IC manufacturing technique using a semiconductor substrate, and an angular velocity detecting section and a flow rate detecting section are formed on the base by micromachining, a delicate gas flow rate may be reduced. Even in a gas rate sensor with a very small and very precise substrate that is affected by fluctuations, the gas flow can be prevented from changing before reaching the heat wire pair of the angular velocity detector, and a constant flow rate can be obtained. Thus, a stable gas flow can be generated, the detection accuracy of the angular velocity can be improved, and the offset caused by gas heating by the heat wire can be avoided.

【0036】さらに、角速度検出部及び流量検出部の各
ヒートワイヤを白金で形成した場合には、各ヒートワイ
ヤの感温特性を優れたものとすることができるので、角
速度及びガス流量を高精度で検出することができ、より
信頼性を高めることができる。
Further, when each heat wire of the angular velocity detecting section and the flow rate detecting section is made of platinum, the temperature sensitivity characteristics of each heat wire can be improved, so that the angular velocity and the gas flow rate can be adjusted with high precision. And the reliability can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一例であるガスレートセンサの
全体概略図である。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of a gas rate sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】基体の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a base.

【図3】図2のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】図2のIV−IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2;

【図5】本発明の他の実施例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基体、2…ガス流路、3…角速度検出部、4…流量
検出部、5…ノズル孔、6…マイクロポンプ、7…ポン
プ駆動制御手段、13,14…ヒートワイヤ対、17…
ヒートワイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Gas flow path, 3 ... Angular velocity detection part, 4 ... Flow rate detection part, 5 ... Nozzle hole, 6 ... Micropump, 7 ... Pump drive control means, 13, 14 ... Heat wire pair, 17 ...
Heat wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−2026(JP,A) 特開 平5−52862(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 9/00 G01C 19/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-2026 (JP, A) JP-A-5-52862 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01P 9/00 G01C 19/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガス流路と該ガス流路にガスを噴出するた
めのノズル孔とを有する基体と、 前記ノズル孔から前記ガス流路内にガスを噴出させて該
ガス流路内にガス流を生じさせるポンプ手段と、 前記ガス流路に設けられて前記基体に角速度が作用した
ときのガス流の偏向の状態を検出する一対のヒートワイ
ヤを備えた角速度検出部と、 前記ガス流路に噴出されるガスの流量を検出するヒート
ワイヤを備えた流量検出部と、 該流量検出部によって検出されたガスの流量が予め設定
された流量になるように前記ポンプ手段の駆動制御を行
うポンプ駆動制御手段とを備えたガスレートセンサにお
いて、 前記流量検出部のヒートワイヤを前記角速度検出部のヒ
ートワイヤ対より下流側の前記ガス流路に配置したこと
を特徴とするガスレートセンサ。
A substrate having a gas flow path and a nozzle hole for jetting a gas into the gas flow path; and a gas being jetted from the nozzle hole into the gas flow path to form a gas into the gas flow path. A pump means for generating a flow, an angular velocity detecting unit provided in the gas flow path and comprising a pair of heat wires for detecting a state of deflection of the gas flow when the angular velocity acts on the base, the gas flow path A flow rate detector provided with a heat wire for detecting a flow rate of gas ejected to the pump; and a pump for controlling the driving of the pump means so that the flow rate of the gas detected by the flow rate detector becomes a preset flow rate. A gas rate sensor comprising: a drive control unit; wherein the heat wire of the flow rate detection unit is disposed in the gas flow path downstream of the pair of heat wires of the angular velocity detection unit.
【請求項2】前記流量検出部のヒートワイヤが設けられ
た前記ガス流路は、前記角速度検出部のヒートワイヤ対
が設けられたガス流路より絞られて形成されていること
を特徴とする請求項1記載のガスレートセンサ。
2. The gas flow path provided with the heat wire of the flow rate detection section is formed to be narrower than the gas flow path provided with the heat wire pair of the angular velocity detection section. The gas rate sensor according to claim 1.
【請求項3】半導体基板を用いたIC製造技術によるマ
イクロマシニング加工により前記基体を形成するととも
に、該基体にマイクロマシニング加工によって前記角速
度検出部及び前記流量検出部を形成したことを特徴とす
る請求項1又は2記載ガスレートセンサ。
3. The method according to claim 1, wherein the base is formed by micromachining by an IC manufacturing technique using a semiconductor substrate, and the angular velocity detecting section and the flow rate detecting section are formed on the base by micromachining. Item 1. Gas rate sensor according to item 1 or 2.
【請求項4】前記角速度検出部及び前記流量検出部の各
ヒートワイヤは白金で形成されていることを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載のガスレートセンサ。
4. The gas rate sensor according to claim 1, wherein each of the heat wires of the angular velocity detector and the flow rate detector is formed of platinum.
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