JPH04343024A - 流量センサ - Google Patents
流量センサInfo
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- JPH04343024A JPH04343024A JP3143913A JP14391391A JPH04343024A JP H04343024 A JPH04343024 A JP H04343024A JP 3143913 A JP3143913 A JP 3143913A JP 14391391 A JP14391391 A JP 14391391A JP H04343024 A JPH04343024 A JP H04343024A
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Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流量センサに係り、特に
流量の大小の如何に拘らず流量を的確に計測可能とする
と共に、加熱ヒータの長寿命化を図り、流量変化に対す
る応答性の向上等を達成する場合に用いて好適な流量セ
ンサに関する。
流量の大小の如何に拘らず流量を的確に計測可能とする
と共に、加熱ヒータの長寿命化を図り、流量変化に対す
る応答性の向上等を達成する場合に用いて好適な流量セ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、微小流量計測用の熱式流量センサ
としては例えば図４に示す如く、基板１の上面に加熱ヒ
ータ２を形成すると共に、該加熱ヒータ２の上流側及び
下流側の基板上面に抵抗温度センサ３、４を各々形成し
た構造のものが開発されている。尚、図中矢印は計測対
象流体の流れの方向である。この種の流量センサでは、
例えば図５に示す如くの定電流制御回路５から抵抗ＲＨ
１・ＲＨ２を有する加熱ヒータ２へ定電流を通電して加
熱することにより計測対象流体を加熱し、加熱流体から
の熱の流出入に伴って上流側の抵抗温度センサ３と下流
側の抵抗温度センサ４と間に生ずる抵抗差を、例えば図
６に示す如くの抵抗差計測用ホイートストンブリッジ６
等により検出し、該検出結果に基づき流体の流量を計測
するようになっている。
としては例えば図４に示す如く、基板１の上面に加熱ヒ
ータ２を形成すると共に、該加熱ヒータ２の上流側及び
下流側の基板上面に抵抗温度センサ３、４を各々形成し
た構造のものが開発されている。尚、図中矢印は計測対
象流体の流れの方向である。この種の流量センサでは、
例えば図５に示す如くの定電流制御回路５から抵抗ＲＨ
１・ＲＨ２を有する加熱ヒータ２へ定電流を通電して加
熱することにより計測対象流体を加熱し、加熱流体から
の熱の流出入に伴って上流側の抵抗温度センサ３と下流
側の抵抗温度センサ４と間に生ずる抵抗差を、例えば図
６に示す如くの抵抗差計測用ホイートストンブリッジ６
等により検出し、該検出結果に基づき流体の流量を計測
するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した如
くの従来技術においては下記のような問題があった。即
ち、流量が無い（流体に流れが無い）ときは、加熱ヒー
タ２からの熱エネルギーは上流側の抵抗温度センサ３、
下流側の抵抗温度センサ４へ等しく伝達されるため、両
抵抗温度センサ３、４は同じ温度になる。他方、流量が
有る（流体に流れが有る）ときは、下流側の抵抗温度セ
ンサ４側に対しては加熱ヒータ２により温度が上昇した
流体が流れて来て接触するため、下流側の抵抗温度セン
サ４の抵抗値は上流側の抵抗温度センサ３の抵抗値より
も大となる（但し、抵抗温度センサ３、４の温度係数は
正とするものとする）。そして、流量がある大きさの量
までは前記の如くの現象が続き、下流側の抵抗温度セン
サ４の抵抗値は上流側の抵抗温度センサ３の抵抗値より
も大となるが、流量がある量以上となると加熱ヒータ２
からの熱エネルギーよりも流体が運び去るエネルギーの
方が極めて大となる。このため、下流側の抵抗温度セン
サ４に対する熱の流入が減少し、これに伴い抵抗温度セ
ンサ４の温度上昇が小さくなる結果、抵抗温度センサ４
の抵抗値の増大が抑制されることとなり、これを図示す
ると図７の曲線イで示す特性となる。そこで、通常は加
熱ヒータ２に対する通電電流を大きくしておき、流量セ
ンサを図７の曲線ロで示す特性で使用すると、今度は逆
に流量が小さい時の、上流側抵抗温度センサ３と下流側
抵抗温度センサ４の抵抗差が極めて小さくなるため、上
述した通常の抵抗差計測用ホイートストンブリッジや増
幅器を組合せるだけでは、流量を計測することができな
くなるという問題がある。
くの従来技術においては下記のような問題があった。即
ち、流量が無い（流体に流れが無い）ときは、加熱ヒー
タ２からの熱エネルギーは上流側の抵抗温度センサ３、
下流側の抵抗温度センサ４へ等しく伝達されるため、両
抵抗温度センサ３、４は同じ温度になる。他方、流量が
有る（流体に流れが有る）ときは、下流側の抵抗温度セ
ンサ４側に対しては加熱ヒータ２により温度が上昇した
流体が流れて来て接触するため、下流側の抵抗温度セン
サ４の抵抗値は上流側の抵抗温度センサ３の抵抗値より
も大となる（但し、抵抗温度センサ３、４の温度係数は
正とするものとする）。そして、流量がある大きさの量
までは前記の如くの現象が続き、下流側の抵抗温度セン
サ４の抵抗値は上流側の抵抗温度センサ３の抵抗値より
も大となるが、流量がある量以上となると加熱ヒータ２
からの熱エネルギーよりも流体が運び去るエネルギーの
方が極めて大となる。このため、下流側の抵抗温度セン
サ４に対する熱の流入が減少し、これに伴い抵抗温度セ
ンサ４の温度上昇が小さくなる結果、抵抗温度センサ４
の抵抗値の増大が抑制されることとなり、これを図示す
ると図７の曲線イで示す特性となる。そこで、通常は加
熱ヒータ２に対する通電電流を大きくしておき、流量セ
ンサを図７の曲線ロで示す特性で使用すると、今度は逆
に流量が小さい時の、上流側抵抗温度センサ３と下流側
抵抗温度センサ４の抵抗差が極めて小さくなるため、上
述した通常の抵抗差計測用ホイートストンブリッジや増
幅器を組合せるだけでは、流量を計測することができな
くなるという問題がある。
【０００４】即ち、従来の如く流量計測部（加熱ヒータ
、抵抗温度センサ）を１組しか備えていない熱式流量セ
ンサで流量の計測を行う場合、加熱ヒータに対する通電
電流を大きくして加熱ヒータの温度を高くした場合は、
大きい流量を計測することはできるが、加熱ヒータの温
度を高くし過ぎると微小な流量を計測できなくなるとい
う問題がある。また、加熱ヒータの温度を高くした場合
は、加熱ヒータが熱的劣化を引き起こし易く寿命が短く
なるという問題がある。また、流量が大流量から小流量
へ急変した際に抵抗温度センサの温度変化に時間がかか
り、流量変化に対する応答性が悪化するという問題があ
る。他方、加熱ヒータに対して一定電流を通電して加熱
した場合は、流量の計測範囲の上限対下限の比率を余り
大きくすることができず、流量計測範囲が限定されると
いう問題がある。更には、前述した如く流量計測部（加
熱ヒータ、抵抗温度センサ）を１組しか備えていない熱
式流量センサでは、流量の計測範囲を充分に広げること
ができないため、例えば都市ガス計測用メータによりガ
スの計測を行う場合を例に取ると、前述の熱式流量セン
サによる流体計測や、フルイディック式による流体計測
等を併用せねばならず、このように全く異なる計測方式
を使用する必要があるため、計測が煩雑になるという問
題がある。
、抵抗温度センサ）を１組しか備えていない熱式流量セ
ンサで流量の計測を行う場合、加熱ヒータに対する通電
電流を大きくして加熱ヒータの温度を高くした場合は、
大きい流量を計測することはできるが、加熱ヒータの温
度を高くし過ぎると微小な流量を計測できなくなるとい
う問題がある。また、加熱ヒータの温度を高くした場合
は、加熱ヒータが熱的劣化を引き起こし易く寿命が短く
なるという問題がある。また、流量が大流量から小流量
へ急変した際に抵抗温度センサの温度変化に時間がかか
り、流量変化に対する応答性が悪化するという問題があ
る。他方、加熱ヒータに対して一定電流を通電して加熱
した場合は、流量の計測範囲の上限対下限の比率を余り
大きくすることができず、流量計測範囲が限定されると
いう問題がある。更には、前述した如く流量計測部（加
熱ヒータ、抵抗温度センサ）を１組しか備えていない熱
式流量センサでは、流量の計測範囲を充分に広げること
ができないため、例えば都市ガス計測用メータによりガ
スの計測を行う場合を例に取ると、前述の熱式流量セン
サによる流体計測や、フルイディック式による流体計測
等を併用せねばならず、このように全く異なる計測方式
を使用する必要があるため、計測が煩雑になるという問
題がある。
【０００５】本発明は前記課題を有効に解決するもので
、流量の大小の如何に拘らず流量を的確に計測可能とす
ると共に、加熱ヒータの長寿命化を図り、流量変化に対
する応答性の向上等を達成した流量センサの提供を目的
とする。
、流量の大小の如何に拘らず流量を的確に計測可能とす
ると共に、加熱ヒータの長寿命化を図り、流量変化に対
する応答性の向上等を達成した流量センサの提供を目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
と、該基板面に設けられ計測対象流体を加熱する加熱部
と、該加熱部に対し流体の流れ方向上流側の前記同一基
板面に設けられ該加熱部により加熱され、流体の温度を
抵抗値として検出する上流側抵抗温度センサ部と、該加
熱部に対し流体の流れ方向下流側の前記同一基板面に設
けられ該加熱部により加熱された流体の温度を抵抗値と
して検出する下流側抵抗温度センサ部とを備え、前記上
流側及び下流側抵抗温度センサ部の抵抗差に基づき流体
の流量を計測するように構成した流量センサにおいて、
前記同一基板面に、前記加熱部・前記上流側抵抗温度セ
ンサ部・前記下流側抵抗温度センサ部を備えてなり、各
々形状が異なる流量計測部を複数設けてなることを特徴
とする。請求項２の発明は、基板と、該基板面に設けら
れ計測対象流体を加熱する加熱部と、該加熱部に対し流
体の流れ方向上流側の前記同一基板面に設けられ該加熱
部により加熱され、流体の温度を抵抗値として検出する
上流側抵抗温度センサ部と、該加熱部に対し流体の流れ
方向下流側の前記同一基板面に設けられ該加熱部により
加熱された流体の温度を抵抗値として検出する下流側抵
抗温度センサ部とを備え、前記上流側及び下流側抵抗温
度センサ部の抵抗差に基づき流体の流量を計測するよう
に構成した流量センサにおいて、前記基板の一側の面に
、前記加熱部・前記上流側抵抗温度センサ部・前記下流
側抵抗温度センサ部を備えた流量計測部を設け、前記基
板の他側の面に、前記加熱部・前記上流側抵抗温度セン
サ部・前記下流側抵抗温度センサ部を備えた流量計測部
を設けたことを特徴とする。請求項３の発明は、請求項
１または請求項２における前記各流量計測部は、各々相
対的に異なる流量の計測を行うものであることを特徴と
する。請求項４の発明は、請求項１または請求項２にお
ける前記各流量計測部は、前記基板面に薄膜の絶縁層を
介して設けると共に、該各流量計測部の上面に保護用の
薄膜の絶縁層を設け、更に前記各流量計測部下側の基板
に空洞部を設けてなることを特徴とする。請求項５の発
明は、請求項４における前記空洞部は、前記各流量計測
部に対し部分的に隔絶される薄膜で被覆されてなること
を特徴とする。請求項６の発明は、請求項１における前
記各流量計測部を加熱する加熱部を共通としたことを特
徴とする。
と、該基板面に設けられ計測対象流体を加熱する加熱部
と、該加熱部に対し流体の流れ方向上流側の前記同一基
板面に設けられ該加熱部により加熱され、流体の温度を
抵抗値として検出する上流側抵抗温度センサ部と、該加
熱部に対し流体の流れ方向下流側の前記同一基板面に設
けられ該加熱部により加熱された流体の温度を抵抗値と
して検出する下流側抵抗温度センサ部とを備え、前記上
流側及び下流側抵抗温度センサ部の抵抗差に基づき流体
の流量を計測するように構成した流量センサにおいて、
前記同一基板面に、前記加熱部・前記上流側抵抗温度セ
ンサ部・前記下流側抵抗温度センサ部を備えてなり、各
々形状が異なる流量計測部を複数設けてなることを特徴
とする。請求項２の発明は、基板と、該基板面に設けら
れ計測対象流体を加熱する加熱部と、該加熱部に対し流
体の流れ方向上流側の前記同一基板面に設けられ該加熱
部により加熱され、流体の温度を抵抗値として検出する
上流側抵抗温度センサ部と、該加熱部に対し流体の流れ
方向下流側の前記同一基板面に設けられ該加熱部により
加熱された流体の温度を抵抗値として検出する下流側抵
抗温度センサ部とを備え、前記上流側及び下流側抵抗温
度センサ部の抵抗差に基づき流体の流量を計測するよう
に構成した流量センサにおいて、前記基板の一側の面に
、前記加熱部・前記上流側抵抗温度センサ部・前記下流
側抵抗温度センサ部を備えた流量計測部を設け、前記基
板の他側の面に、前記加熱部・前記上流側抵抗温度セン
サ部・前記下流側抵抗温度センサ部を備えた流量計測部
を設けたことを特徴とする。請求項３の発明は、請求項
１または請求項２における前記各流量計測部は、各々相
対的に異なる流量の計測を行うものであることを特徴と
する。請求項４の発明は、請求項１または請求項２にお
ける前記各流量計測部は、前記基板面に薄膜の絶縁層を
介して設けると共に、該各流量計測部の上面に保護用の
薄膜の絶縁層を設け、更に前記各流量計測部下側の基板
に空洞部を設けてなることを特徴とする。請求項５の発
明は、請求項４における前記空洞部は、前記各流量計測
部に対し部分的に隔絶される薄膜で被覆されてなること
を特徴とする。請求項６の発明は、請求項１における前
記各流量計測部を加熱する加熱部を共通としたことを特
徴とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば、異なる流量の計測に適した流
量計測部を複数設けているため、流量の大小の如何に拘
らず的確に計測することができる。また、大流量の計測
時には、従来の如く小流量計測部の加熱部に対する供給
電力を大きくすることが不要となり、加熱部の長寿命化
や熱疲労を防止できる。また、複数の流量計測部に対応
した計測領域を流れる流体の流量計測に適した温度で加
熱部を加熱できるため、流量が急変した場合でも、従来
の如く流量センサの基板上に形成した１個の流量計測部
の加熱部の加熱量を変化させて流量を計測する場合、流
量の急変に対して応答が異なる不具合を解消でき、応答
性を向上できる。また、従来の如く全く異なる計測方式
の流量センサを組合せて使用しなくとも、１個の流量セ
ンサで広範囲の流量を計測することができる。
量計測部を複数設けているため、流量の大小の如何に拘
らず的確に計測することができる。また、大流量の計測
時には、従来の如く小流量計測部の加熱部に対する供給
電力を大きくすることが不要となり、加熱部の長寿命化
や熱疲労を防止できる。また、複数の流量計測部に対応
した計測領域を流れる流体の流量計測に適した温度で加
熱部を加熱できるため、流量が急変した場合でも、従来
の如く流量センサの基板上に形成した１個の流量計測部
の加熱部の加熱量を変化させて流量を計測する場合、流
量の急変に対して応答が異なる不具合を解消でき、応答
性を向上できる。また、従来の如く全く異なる計測方式
の流量センサを組合せて使用しなくとも、１個の流量セ
ンサで広範囲の流量を計測することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１・図２・図３は本実施例の流量センサ１０の
構成図であり、例えばシリコン等から成る基板１１の上
面には例えば窒化シリコン等から成る絶縁層１２が形成
されており、該絶縁層１２の上面には大流量計測用の大
流量計測部１３と、小流量計測用の小流量計測部１４と
が配設されており、大流量計測部１３は小流量計測部１
４よりも大なる形状に形成されている。この場合、１個
の基板１１上に形状が異なる２種類の大流量計測部１３
、小流量計測部１４を形成するに際しては、半導体関連
のプロセス技術により容易に形成できるものであり、小
流量計測部１４は図１のａで示す寸法が例えば０．５ｍ
ｍ程度に、図１のｂで示す寸法が例えば０．５〜０．８
ｍｍ程度に形成することが可能であり、大流量計測部１
３は小流量計測部１４の形状よりも数１０％以上大なる
所望の形状に形成することが可能とされている。従って
、１個の基板１１上に前記形状を有する２種類の大流量
計測部１３、小流量計測部１４を配置する場合、基板１
１は一辺が数ｍｍ程度の極小な形状に形成することがで
きるようになっている。尚、図１・図３の矢印は計測対
象流体の流れ方向である。
する。図１・図２・図３は本実施例の流量センサ１０の
構成図であり、例えばシリコン等から成る基板１１の上
面には例えば窒化シリコン等から成る絶縁層１２が形成
されており、該絶縁層１２の上面には大流量計測用の大
流量計測部１３と、小流量計測用の小流量計測部１４と
が配設されており、大流量計測部１３は小流量計測部１
４よりも大なる形状に形成されている。この場合、１個
の基板１１上に形状が異なる２種類の大流量計測部１３
、小流量計測部１４を形成するに際しては、半導体関連
のプロセス技術により容易に形成できるものであり、小
流量計測部１４は図１のａで示す寸法が例えば０．５ｍ
ｍ程度に、図１のｂで示す寸法が例えば０．５〜０．８
ｍｍ程度に形成することが可能であり、大流量計測部１
３は小流量計測部１４の形状よりも数１０％以上大なる
所望の形状に形成することが可能とされている。従って
、１個の基板１１上に前記形状を有する２種類の大流量
計測部１３、小流量計測部１４を配置する場合、基板１
１は一辺が数ｍｍ程度の極小な形状に形成することがで
きるようになっている。尚、図１・図３の矢印は計測対
象流体の流れ方向である。
【０００９】前記大流量計測部１３は、該大流量計測部
１３の中央部に配置された加熱ヒータ１５と、該加熱ヒ
ータ１５の一側（図中矢印で示す流体の流れ方向に対し
上流側）に配置された抵抗温度センサ部１６と、該加熱
ヒータ１５の他側（図１の矢印で示す流体の流れ方向に
対し下流側）に配置された抵抗温度センサ部１７とを備
える構成とされており、前記加熱ヒータ１５は加熱ヒー
タ用電極１５ａ・１５ｂへ接続され、前記抵抗温度セン
サ部１６は抵抗温度センサ用電極１６ａ・１６ｂへ接続
され、前記抵抗温度センサ部１７は抵抗温度センサ用電
極１７ａ・１７ｂへ接続されている。同様に、前記小流
量計測部１４は、該小流量計測部１４の中央部に配置さ
れた加熱ヒータ１８と、該加熱ヒータ１８の一側（図１
の矢印で示す流体の流れ方向に対し上流側）に配置され
た抵抗温度センサ部１９と、該加熱ヒータ１８の他側（
図１の矢印で示す流体の流れ方向に対し下流側）に配置
された抵抗温度センサ部２０とを備える構成とされてお
り、前記加熱ヒータ１８は加熱ヒータ用電極１８ａ・１
８ｂへ接続され、前記抵抗温度センサ部１９は抵抗温度
センサ用電極１９ａ・１９ｂへ接続され、前記抵抗温度
センサ部２０は抵抗温度センサ用電極２０ａ・２０ｂへ
接続されている。この場合、前記抵抗温度センサ部１６
、１７、１９、２０や、前記加熱ヒータ１５、１８は、
例えば金属薄膜を蒸着またはスパッタリングにより形成
することができるようになっている。
１３の中央部に配置された加熱ヒータ１５と、該加熱ヒ
ータ１５の一側（図中矢印で示す流体の流れ方向に対し
上流側）に配置された抵抗温度センサ部１６と、該加熱
ヒータ１５の他側（図１の矢印で示す流体の流れ方向に
対し下流側）に配置された抵抗温度センサ部１７とを備
える構成とされており、前記加熱ヒータ１５は加熱ヒー
タ用電極１５ａ・１５ｂへ接続され、前記抵抗温度セン
サ部１６は抵抗温度センサ用電極１６ａ・１６ｂへ接続
され、前記抵抗温度センサ部１７は抵抗温度センサ用電
極１７ａ・１７ｂへ接続されている。同様に、前記小流
量計測部１４は、該小流量計測部１４の中央部に配置さ
れた加熱ヒータ１８と、該加熱ヒータ１８の一側（図１
の矢印で示す流体の流れ方向に対し上流側）に配置され
た抵抗温度センサ部１９と、該加熱ヒータ１８の他側（
図１の矢印で示す流体の流れ方向に対し下流側）に配置
された抵抗温度センサ部２０とを備える構成とされてお
り、前記加熱ヒータ１８は加熱ヒータ用電極１８ａ・１
８ｂへ接続され、前記抵抗温度センサ部１９は抵抗温度
センサ用電極１９ａ・１９ｂへ接続され、前記抵抗温度
センサ部２０は抵抗温度センサ用電極２０ａ・２０ｂへ
接続されている。この場合、前記抵抗温度センサ部１６
、１７、１９、２０や、前記加熱ヒータ１５、１８は、
例えば金属薄膜を蒸着またはスパッタリングにより形成
することができるようになっている。
【００１０】更に、前記大流量計測部１３、小流量計測
部１４の上面には例えば窒化シリコン等から成る保護膜
絶縁層２１が形成される一方、前記加熱ヒータ用電極１
５ａ・１５ｂ、抵抗温度センサ用電極１６ａ・１６ｂ、
抵抗温度センサ用電極１７ａ・１７ｂ、加熱ヒータ用電
極１８ａ・１８ｂ、抵抗温度センサ用電極１９ａ・１９
ｂ、抵抗温度センサ用電極２０ａ・２０ｂの一部は前記
保護膜絶縁層２１が除去され、外部回路（図示略）へ接
続するリード線の取出し用に使用されるようになってい
る。この場合、前記保護膜絶縁層２１は必要に応じて形
成することも可能である。また、前記大流量計測部１３
の下側は、絶縁層１２を残した状態で基板１１の一部が
除去され、例えばシリコンの異方性エッチングにより空
洞部２２が形成されている。同様に、前記小流量計測部
１４の下側は、絶縁層１２を残した状態で基板１１の一
部が除去され、例えばシリコンの異方性エッチングによ
り空洞部２３が形成されている。この場合、本流量セン
サ１０による流体の流量計測時において、前記空洞部２
２、２３が露出状態であると、大流量計測部１３、小流
量計測部１４が流体へ触れた際に該空洞部２２、２３内
へ流体が入り込んで各流量計測部１３、１４を上方へ押
上げる力が作用し易いため、前記空洞部２２、２３を例
えば膜状の物質により部分的に被覆するようにしてもよ
い。尚、本流量センサ１０の流量に対する応答性を特に
必要としない場合は、基板１１に前記空洞部２２、２３
の形成を省略することも可能である。
部１４の上面には例えば窒化シリコン等から成る保護膜
絶縁層２１が形成される一方、前記加熱ヒータ用電極１
５ａ・１５ｂ、抵抗温度センサ用電極１６ａ・１６ｂ、
抵抗温度センサ用電極１７ａ・１７ｂ、加熱ヒータ用電
極１８ａ・１８ｂ、抵抗温度センサ用電極１９ａ・１９
ｂ、抵抗温度センサ用電極２０ａ・２０ｂの一部は前記
保護膜絶縁層２１が除去され、外部回路（図示略）へ接
続するリード線の取出し用に使用されるようになってい
る。この場合、前記保護膜絶縁層２１は必要に応じて形
成することも可能である。また、前記大流量計測部１３
の下側は、絶縁層１２を残した状態で基板１１の一部が
除去され、例えばシリコンの異方性エッチングにより空
洞部２２が形成されている。同様に、前記小流量計測部
１４の下側は、絶縁層１２を残した状態で基板１１の一
部が除去され、例えばシリコンの異方性エッチングによ
り空洞部２３が形成されている。この場合、本流量セン
サ１０による流体の流量計測時において、前記空洞部２
２、２３が露出状態であると、大流量計測部１３、小流
量計測部１４が流体へ触れた際に該空洞部２２、２３内
へ流体が入り込んで各流量計測部１３、１４を上方へ押
上げる力が作用し易いため、前記空洞部２２、２３を例
えば膜状の物質により部分的に被覆するようにしてもよ
い。尚、本流量センサ１０の流量に対する応答性を特に
必要としない場合は、基板１１に前記空洞部２２、２３
の形成を省略することも可能である。
【００１１】次に、上記構成による本実施例の流量セン
サ１０の動作を説明する。本流量センサ１０による流体
の流量計測時において、まず大流量計測部１３の加熱ヒ
ータ１５、小流量計測部１４の加熱ヒータ１８へ通電し
て加熱しておく。計測対象流体が流れていない場合は、
大流量計測部１３における加熱ヒータ１０の上流側の抵
抗温度センサ部１６、下流側の抵抗温度センサ部１７は
同温度になると共に抵抗値も同一となり、また、小流量
計測部１４における加熱ヒータ１８の上流側の抵抗温度
センサ部１９、下流側の抵抗温度センサ部２０は同温度
になると共に抵抗値も同一となる。他方、図１の矢印で
示す如く計測対象流体に流れが生じた場合は、大流量計
測部１３では抵抗温度センサ部１６より抵抗温度センサ
部１７の方が温度が高くなり、また、小流量計測部１４
では抵抗温度センサ部１９より抵抗温度センサ部２０の
方が温度が高くなるため、抵抗温度センサ部１６、１７
の各抵抗値の差や抵抗温度センサ部１９、２０の各抵抗
値の差を、例えば上記図６に示した如くの抵抗差計測用
ホイートストンブリッジで測定することにより、流体の
流量を計測することができる。
サ１０の動作を説明する。本流量センサ１０による流体
の流量計測時において、まず大流量計測部１３の加熱ヒ
ータ１５、小流量計測部１４の加熱ヒータ１８へ通電し
て加熱しておく。計測対象流体が流れていない場合は、
大流量計測部１３における加熱ヒータ１０の上流側の抵
抗温度センサ部１６、下流側の抵抗温度センサ部１７は
同温度になると共に抵抗値も同一となり、また、小流量
計測部１４における加熱ヒータ１８の上流側の抵抗温度
センサ部１９、下流側の抵抗温度センサ部２０は同温度
になると共に抵抗値も同一となる。他方、図１の矢印で
示す如く計測対象流体に流れが生じた場合は、大流量計
測部１３では抵抗温度センサ部１６より抵抗温度センサ
部１７の方が温度が高くなり、また、小流量計測部１４
では抵抗温度センサ部１９より抵抗温度センサ部２０の
方が温度が高くなるため、抵抗温度センサ部１６、１７
の各抵抗値の差や抵抗温度センサ部１９、２０の各抵抗
値の差を、例えば上記図６に示した如くの抵抗差計測用
ホイートストンブリッジで測定することにより、流体の
流量を計測することができる。
【００１２】この場合、基板１１上には２種類の大流量
計測部１３、小流量計測部１４が配設されると共に、大
流量計測部１３は小流量計測部１４よりも大形状に形成
されているため、計測対象流体の流れが大流量の場合に
おいても従来の如く温度センサ出力が飽和することなく
、的確な流量計測を行うことができる。他方、小流量計
測部１４は大流量計測部１３よりも小形状に形成されて
いるため、計測対象流体が小流量の場合においても従来
の如く温度センサの抵抗差が極小となって流量計測が不
能となることなく、的確な流量計測を行うことができる
。即ち、本流量センサ１０では、大流量計測部１３によ
り主に大流量を計測する一方、小流量計測部１４により
主に小流量を計測するため、計測対象流体の流量の大小
の如何に拘らず流量を計測することができ、この結果、
従来と比較し広範囲の流量を計測することが可能となる
。また、大流量計測部１３、小流量計測部１４の形状を
異なる形状としているため、大流量計測部１３の加熱ヒ
ータ１５に対しては小流量計測部１４の加熱ヒータ１８
よりも大電流を通電することができる。更に、大流量計
測部１３の抵抗温度センサ部１６、１７は、該大流量計
測部１３の形状が大きい分だけ抵抗値も大きい値を取る
ため、計測対象流体の温度による変化分も大きくなり、
流量変化に対する応答性を向上させることができる。
計測部１３、小流量計測部１４が配設されると共に、大
流量計測部１３は小流量計測部１４よりも大形状に形成
されているため、計測対象流体の流れが大流量の場合に
おいても従来の如く温度センサ出力が飽和することなく
、的確な流量計測を行うことができる。他方、小流量計
測部１４は大流量計測部１３よりも小形状に形成されて
いるため、計測対象流体が小流量の場合においても従来
の如く温度センサの抵抗差が極小となって流量計測が不
能となることなく、的確な流量計測を行うことができる
。即ち、本流量センサ１０では、大流量計測部１３によ
り主に大流量を計測する一方、小流量計測部１４により
主に小流量を計測するため、計測対象流体の流量の大小
の如何に拘らず流量を計測することができ、この結果、
従来と比較し広範囲の流量を計測することが可能となる
。また、大流量計測部１３、小流量計測部１４の形状を
異なる形状としているため、大流量計測部１３の加熱ヒ
ータ１５に対しては小流量計測部１４の加熱ヒータ１８
よりも大電流を通電することができる。更に、大流量計
測部１３の抵抗温度センサ部１６、１７は、該大流量計
測部１３の形状が大きい分だけ抵抗値も大きい値を取る
ため、計測対象流体の温度による変化分も大きくなり、
流量変化に対する応答性を向上させることができる。
【００１３】尚、本発明には下記の変形例がある。即ち
、上記実施例では流量センサ１０の基板１１上に２個の
流量計測部１３、１４を配設する構成としたが、これに
限定されず、流量センサの基板上に例えば３個の流量計
測部を配設する構成とすることも可能である。この場合
、流量センサの基板上に配設した３個の流量計測部に各
々対応した３箇所の流量計測域を、大流量、中流量、小
流量を各々計測できるような感度とすることにより、上
記図７の曲線イ、ハ、ニの如くの流量（流速）計測範囲
を充分にカバーすることができる。
、上記実施例では流量センサ１０の基板１１上に２個の
流量計測部１３、１４を配設する構成としたが、これに
限定されず、流量センサの基板上に例えば３個の流量計
測部を配設する構成とすることも可能である。この場合
、流量センサの基板上に配設した３個の流量計測部に各
々対応した３箇所の流量計測域を、大流量、中流量、小
流量を各々計測できるような感度とすることにより、上
記図７の曲線イ、ハ、ニの如くの流量（流速）計測範囲
を充分にカバーすることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記各項の効果を奏することができる。■流量センサの基
板上に異なる形状の流量計測部を複数形成しているため
、流量の大小の如何に拘らず、各流量の計測に適した流
量計測部により流量を的確に計測することができる。 ■大流量の計測時には、従来の如く小流量計測部の加熱
部に対する供給電力を大きくして計測することが不要と
なるため、加熱部の寿命を長くすることができると共に
、熱疲労を防止することができる。■流量センサの基板
上に複数の流量計測部を形成する際には、各流量計測部
の形状を極小とすることができるため、従来の如く基板
上に１個の流量計測部を形成する場合と同様の生産技術
で実現することができる。■半導体技術を応用して流量
センサの基板上に複数の流量計測部を形成するため、製
造時には多数の流量センサペアを製造することが可能と
なり、コスト削減を実現できると共に生産性を向上させ
ることができる。■流量センサの基板上に形成した複数
の流量計測部に対応した計測領域を流れる流体の流量計
測に適した温度で加熱部を加熱させるため、流量が急変
した場合においても、従来の如く流量センサの基板上に
形成した１個の流量計測部の加熱部の加熱量を変化させ
て流量を計測する場合のように、大流量から小流量へ変
化したり小流量から大流量へ変化した際に応答が異なる
不具合を解消でき、流量変化に対する応答性を向上させ
ることができる。■従来の如く例えば熱式流量センサ及
びフルイディック式流量センサ等、全く異なる計測方式
の流量センサを組合せて使用しなくとも、１個の流量セ
ンサで広範囲の流量を計測することができる。
記各項の効果を奏することができる。■流量センサの基
板上に異なる形状の流量計測部を複数形成しているため
、流量の大小の如何に拘らず、各流量の計測に適した流
量計測部により流量を的確に計測することができる。 ■大流量の計測時には、従来の如く小流量計測部の加熱
部に対する供給電力を大きくして計測することが不要と
なるため、加熱部の寿命を長くすることができると共に
、熱疲労を防止することができる。■流量センサの基板
上に複数の流量計測部を形成する際には、各流量計測部
の形状を極小とすることができるため、従来の如く基板
上に１個の流量計測部を形成する場合と同様の生産技術
で実現することができる。■半導体技術を応用して流量
センサの基板上に複数の流量計測部を形成するため、製
造時には多数の流量センサペアを製造することが可能と
なり、コスト削減を実現できると共に生産性を向上させ
ることができる。■流量センサの基板上に形成した複数
の流量計測部に対応した計測領域を流れる流体の流量計
測に適した温度で加熱部を加熱させるため、流量が急変
した場合においても、従来の如く流量センサの基板上に
形成した１個の流量計測部の加熱部の加熱量を変化させ
て流量を計測する場合のように、大流量から小流量へ変
化したり小流量から大流量へ変化した際に応答が異なる
不具合を解消でき、流量変化に対する応答性を向上させ
ることができる。■従来の如く例えば熱式流量センサ及
びフルイディック式流量センサ等、全く異なる計測方式
の流量センサを組合せて使用しなくとも、１個の流量セ
ンサで広範囲の流量を計測することができる。
【図１】本発明の実施例の流量センサの主要構成の平面
図である。
図である。
【図２】本実施例の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視断面
図である。
図である。
【図３】本実施例の流量センサの斜視図である。
【図４】従来の流量センサの概略図である。
【図５】ヒータ加熱用回路図である。
【図６】抵抗差計測用ホイートストンブリッジ回路図で
ある。
ある。
【図７】流速とセンサブリッジ出力との特性図である。
１０ 流量センサ
１１ 基板
１２ 絶縁層
１３ 大流量計測部
１４ 小流量計測部
１５ 加熱ヒータ
１６、１７ 抵抗温度センサ部
１８ 加熱ヒータ
１９、２０ 抵抗温度センサ部
２１ 保護膜絶縁層
２２、２３ 空洞部
Claims (6)
- 【請求項１】 基板と、該基板面に設けられ計測対象
流体を加熱する加熱部と、該加熱部に対し流体の流れ方
向上流側の前記同一基板面に設けられ該加熱部により加
熱され、流体の温度を抵抗値として検出する上流側抵抗
温度センサ部と、該加熱部に対し流体の流れ方向下流側
の前記同一基板面に設けられ該加熱部により加熱された
流体の温度を抵抗値として検出する下流側抵抗温度セン
サ部とを備え、前記上流側及び下流側抵抗温度センサ部
の抵抗差に基づき流体の流量を計測するように構成した
流量センサにおいて、前記同一基板面に、前記加熱部・
前記上流側抵抗温度センサ部・前記下流側抵抗温度セン
サ部を備えてなり、各々形状が異なる流量計測部を複数
設けてなることを特徴とする流量センサ。 - 【請求項２】 基板と、該基板面に設けられ計測対象
流体を加熱する加熱部と、該加熱部に対し流体の流れ方
向上流側の前記同一基板面に設けられ該加熱部により加
熱され、流体の温度を抵抗値として検出する上流側抵抗
温度センサ部と、該加熱部に対し流体の流れ方向下流側
の前記同一基板面に設けられ該加熱部により加熱された
流体の温度を抵抗値として検出する下流側抵抗温度セン
サ部とを備え、前記上流側及び下流側抵抗温度センサ部
の抵抗差に基づき流体の流量を計測するように構成した
流量センサにおいて、前記基板の一側の面に、前記加熱
部・前記上流側抵抗温度センサ部・前記下流側抵抗温度
センサ部を備えた流量計測部を設け、前記基板の他側の
面に、前記加熱部・前記上流側抵抗温度センサ部・前記
下流側抵抗温度センサ部を備えた流量計測部を設けたこ
とを特徴とする流量センサ。 - 【請求項３】 前記各流量計測部は、各々相対的に異
なる流量の計測を行うものであることを特徴とする請求
項１または請求項２記載の流量センサ。 - 【請求項４】 前記各流量計測部は、前記基板面に薄
膜の絶縁層を介して設けると共に、該各流量計測部の上
面に保護用の薄膜の絶縁層を設け、更に前記各流量計測
部下側の基板に空洞部を設けてなることを特徴とする請
求項１または請求項２記載の流量センサ。 - 【請求項５】 前記空洞部は、前記各流量計測部に対
し部分的に隔絶される薄膜で被覆されてなることを特徴
とする請求項４記載の流量センサ。 - 【請求項６】 前記各流量計測部を加熱する加熱部を
共通としたことを特徴とする請求項１記載の流量センサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143913A JPH04343024A (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143913A JPH04343024A (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04343024A true JPH04343024A (ja) | 1992-11-30 |
Family
ID=15350008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3143913A Withdrawn JPH04343024A (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04343024A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304932A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-10-31 | Ricoh Elemex Corp | 熱式流量計 |
| JP2007101270A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Yazaki Corp | 流速計及び流量計 |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP3143913A patent/JPH04343024A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001304932A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-10-31 | Ricoh Elemex Corp | 熱式流量計 |
| JP4575548B2 (ja) * | 2000-04-26 | 2010-11-04 | リコーエレメックス株式会社 | 熱式流量計 |
| JP2007101270A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Yazaki Corp | 流速計及び流量計 |
| JP4571898B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2010-10-27 | 矢崎総業株式会社 | 流速計及び流量計 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980806 |