JP3318924B2 - 熱線式流量センサ - Google Patents
熱線式流量センサInfo
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- JP3318924B2 JP3318924B2 JP12417096A JP12417096A JP3318924B2 JP 3318924 B2 JP3318924 B2 JP 3318924B2 JP 12417096 A JP12417096 A JP 12417096A JP 12417096 A JP12417096 A JP 12417096A JP 3318924 B2 JP3318924 B2 JP 3318924B2
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- Japan
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- heating element
- bridge
- flow sensor
- hot wire
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体が被測定流
体により奪われる熱により抵抗変化を生じこの抵抗変化
に起因して被測定流体の流量を検出する熱線式流量セン
サに係り、特に流量感度が向上するように改良した熱線
式流量センサに関する。
体により奪われる熱により抵抗変化を生じこの抵抗変化
に起因して被測定流体の流量を検出する熱線式流量セン
サに係り、特に流量感度が向上するように改良した熱線
式流量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】熱線式流量センサは、測定流体中に発熱
線を配置し、ここから測定流体によって逃げていく熱量
を検出することにより、流量を測定するものであり、広
く用いられている。
線を配置し、ここから測定流体によって逃げていく熱量
を検出することにより、流量を測定するものであり、広
く用いられている。
【０００３】従来の半導体を用いた熱線式流量センサ
は、シリコン基板上に結晶シリコンまたは金属薄膜など
を用いてブリッジを形成し、このブリッジを発熱線とし
て用いこれに電流を流して測定流体により奪われる熱に
より生じる抵抗変化を用いて流量を測定していた。
は、シリコン基板上に結晶シリコンまたは金属薄膜など
を用いてブリッジを形成し、このブリッジを発熱線とし
て用いこれに電流を流して測定流体により奪われる熱に
より生じる抵抗変化を用いて流量を測定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の熱線式流量センサの流量感度を向上させるた
めには、発熱体としてのブリッジと基板間の断熱性をよ
り高めることと、ブリッジ自体の熱容量を小さくするこ
とが必要がある。このためには、ブリッジをより細長い
構造にする必要があるが、この従来の構成では機械的強
度の点から限界がある。
うな構成の熱線式流量センサの流量感度を向上させるた
めには、発熱体としてのブリッジと基板間の断熱性をよ
り高めることと、ブリッジ自体の熱容量を小さくするこ
とが必要がある。このためには、ブリッジをより細長い
構造にする必要があるが、この従来の構成では機械的強
度の点から限界がある。
【０００５】また、機械的強度を確保するために、発熱
体ブリッジの全体を絶縁膜で支持する構成も用いられて
いるが、絶縁膜を通じての熱伝達が多くなり、断熱性が
低下するといった問題がある。
体ブリッジの全体を絶縁膜で支持する構成も用いられて
いるが、絶縁膜を通じての熱伝達が多くなり、断熱性が
低下するといった問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、シリコンの発熱体を、
熱容量および熱伝導率の小さな多孔質のシリコンを用い
る構成として発熱体自身の熱容量を小さくすると共に発
熱体の固定部から基板への熱伝達を抑えて高感度な熱線
式流量センサを実現するようにしたものである。
解決するための主な構成として、シリコンの発熱体を、
熱容量および熱伝導率の小さな多孔質のシリコンを用い
る構成として発熱体自身の熱容量を小さくすると共に発
熱体の固定部から基板への熱伝達を抑えて高感度な熱線
式流量センサを実現するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図１は本発明の１実施の形態を
示す縦断面図、図２は図１に示す実施形態を斜視図でも
って示したものである。
て図を用いて説明する。図１は本発明の１実施の形態を
示す縦断面図、図２は図１に示す実施形態を斜視図でも
って示したものである。
【０００８】１０はシリコン単結晶を用いて形成された
矩形状のシリコン基板であり、このシリコン基板１０は
その中央部に矩形状の開口１１が形成されており、この
開口１１を跨いで左右にシリコン酸化膜で形成された絶
縁膜１２と絶縁膜１３が配置されており、これ等により
シリコン基板１０との間の絶縁を確保する。
矩形状のシリコン基板であり、このシリコン基板１０は
その中央部に矩形状の開口１１が形成されており、この
開口１１を跨いで左右にシリコン酸化膜で形成された絶
縁膜１２と絶縁膜１３が配置されており、これ等により
シリコン基板１０との間の絶縁を確保する。
【０００９】これらの絶縁膜１２と絶縁膜１３の上に
は、開口１１を跨いで矩形状の多孔質シリコンからなる
ブリッジ発熱体１４がブリッジ状に配置されており、絶
縁膜１２と絶縁膜１３に対向する反対側にはそれぞれ薄
膜状の金属電極１５と１６が付けられている。
は、開口１１を跨いで矩形状の多孔質シリコンからなる
ブリッジ発熱体１４がブリッジ状に配置されており、絶
縁膜１２と絶縁膜１３に対向する反対側にはそれぞれ薄
膜状の金属電極１５と１６が付けられている。
【００１０】このブリッジ発熱体１４を構成する多孔質
シリコンは、ｐ形の不純物を含むシリコンを陽極化成処
理を行うことにより、体積の６０％〜７０％を空洞化す
ることにより形成して得られる。
シリコンは、ｐ形の不純物を含むシリコンを陽極化成処
理を行うことにより、体積の６０％〜７０％を空洞化す
ることにより形成して得られる。
【００１１】この陽極化成処理は、シリコン単結晶基板
を一対の電極で挟んで弗化水素の水溶液中でこれ等の電
極を通して直流電流を流すことにより、陽極側から細孔
が成長することを利用して行う。
を一対の電極で挟んで弗化水素の水溶液中でこれ等の電
極を通して直流電流を流すことにより、陽極側から細孔
が成長することを利用して行う。
【００１２】このようにして得られた多孔質シリコンよ
りなるブリッジ発熱体１４の熱容量は単結晶シリコンの
場合に比べて約１／３に低減され、熱伝導率は単結晶シ
リコンの１／１００以下に低下する。
りなるブリッジ発熱体１４の熱容量は単結晶シリコンの
場合に比べて約１／３に低減され、熱伝導率は単結晶シ
リコンの１／１００以下に低下する。
【００１３】以上のように構成された熱線式流量センサ
は次のように動作する。金属電極１５と１６には、電圧
が可変できる電源を接続し、ここに印加する電圧Ｅと電
流Ｉとを測定する。
は次のように動作する。金属電極１５と１６には、電圧
が可変できる電源を接続し、ここに印加する電圧Ｅと電
流Ｉとを測定する。
【００１４】ブリッジ発熱体１４の抵抗率は温度に依存
して変化するので、金属電極１５と１６の間の抵抗Ｒ
（＝Ｅ／Ｉ）が一定になるように制御装置により制御す
る。これにより、ブリッジ発熱体１４の温度が一定に保
持される。
して変化するので、金属電極１５と１６の間の抵抗Ｒ
（＝Ｅ／Ｉ）が一定になるように制御装置により制御す
る。これにより、ブリッジ発熱体１４の温度が一定に保
持される。
【００１５】この状態で、このブリッジ発熱体１４に測
定流体が触れて流れ、その流量が増加すると散逸する熱
が増加し、定温に保持するための供給電力が増加し、金
属電極１５と１６との間の電圧Ｅが上昇する。したがっ
て、この電圧Ｅを測定することにより流量の測定ができ
る。
定流体が触れて流れ、その流量が増加すると散逸する熱
が増加し、定温に保持するための供給電力が増加し、金
属電極１５と１６との間の電圧Ｅが上昇する。したがっ
て、この電圧Ｅを測定することにより流量の測定ができ
る。
【００１６】なお、流量の測定に対しては、以上の熱線
式流量センサを所定寸法の面積を有するダクトなどに配
置することにより、流量と電圧Ｅとの関係をキャリブレ
イションすることにより知ることができるのは言うまで
もない。
式流量センサを所定寸法の面積を有するダクトなどに配
置することにより、流量と電圧Ｅとの関係をキャリブレ
イションすることにより知ることができるのは言うまで
もない。
【００１７】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように本発明によれば、発熱体として多孔質シ
リコンからなるブリッジ発熱体を用いる構成としたの
で、単結晶シリコンの場合に比べて熱容量で約１／３、
熱伝導率で１／１００以下とすることができる。
説明したように本発明によれば、発熱体として多孔質シ
リコンからなるブリッジ発熱体を用いる構成としたの
で、単結晶シリコンの場合に比べて熱容量で約１／３、
熱伝導率で１／１００以下とすることができる。
【００１８】この結果、従来と同じ寸法のブリッジ形の
熱線式流量センサと比較すると、本発明によれば、必要
な機械的強度を保持しながら流量感度をはるかに向上さ
せることができるメリットが得られる。
熱線式流量センサと比較すると、本発明によれば、必要
な機械的強度を保持しながら流量感度をはるかに向上さ
せることができるメリットが得られる。
【図１】本発明の１実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す実施の形態を実体的に示した斜視図
である。
である。
１０ シリコン基板 １１ 開口 １２、１３ 絶縁膜 １４ ブリッジ発熱体 １５、１６ 金属電極
Claims (1)
- 【請求項１】シリコン基板上に絶縁膜を形成して電気的
に絶縁し、この絶縁膜の上に多孔質シリコンからなるブ
リッジ発熱体を配置して、前記ブリッジ発熱体に電流を
流して発熱させ、前記ブリッジ発熱体が被測定流体によ
り奪われる熱により変化する抵抗変化に起因して前記被
測定流体の流量を検出することを特徴とする熱線式流量
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12417096A JP3318924B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 熱線式流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12417096A JP3318924B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 熱線式流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304149A JPH09304149A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3318924B2 true JP3318924B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=14878696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12417096A Expired - Fee Related JP3318924B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 熱線式流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318924B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100456611B1 (ko) * | 2001-11-02 | 2004-11-09 | 학교법인고려중앙학원 | 다공질 실리콘 다이어프램에 캐리어 주입을 위한 전극구조 및 그 제조방법 |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP12417096A patent/JP3318924B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09304149A (ja) | 1997-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080621 Year of fee payment: 6 |
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