JPH0472523A - フローセンサ - Google Patents
フローセンサInfo
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- JPH0472523A JPH0472523A JP2184183A JP18418390A JPH0472523A JP H0472523 A JPH0472523 A JP H0472523A JP 2184183 A JP2184183 A JP 2184183A JP 18418390 A JP18418390 A JP 18418390A JP H0472523 A JPH0472523 A JP H0472523A
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、極めて微小な気体の流速を検出するフローセ
ンサに関するものである。
ンサに関するものである。
［従来の技術］
第２図は７０−センサとして例えばマイクロブリッジフ
ローセンサの構成を示す斜視図である。
ローセンサの構成を示す斜視図である。
同図において、基台として例えば半導体基板１の中央部
には、異方性エツチングにより左右の開口２．３を連通
ずる貫通孔４が形成されており、この貫通孔４の上部に
は半導体基板１からブリッジ状に空間的に隔離され、結
果的に半導体基板１から熱的に絶縁された橋絡部５が形
成されている。
には、異方性エツチングにより左右の開口２．３を連通
ずる貫通孔４が形成されており、この貫通孔４の上部に
は半導体基板１からブリッジ状に空間的に隔離され、結
果的に半導体基板１から熱的に絶縁された橋絡部５が形
成されている。
この橋絡部５の表面には、薄膜のヒータエレメント６と
それを両側から挟む測温抵抗エレメント７．８とが配列
して形成されている。また、半導体基板１上の角部には
薄膜の周囲測温抵抗エレメント９が形成されている。な
お、１０は熱伝導率の低い材料からなる表面保護膜であ
る。
それを両側から挟む測温抵抗エレメント７．８とが配列
して形成されている。また、半導体基板１上の角部には
薄膜の周囲測温抵抗エレメント９が形成されている。な
お、１０は熱伝導率の低い材料からなる表面保護膜であ
る。
第３図（ａ＞、（ｂ）は第２図に示したマイクロブリッ
ジフローセンサの動作を示す説明図である。ここで、同
図（ａ）は各エレメントの温度分布を示し、同図（ｂ）
は第２図のＢ−Ｂ’線の断面図を示している。
ジフローセンサの動作を示す説明図である。ここで、同
図（ａ）は各エレメントの温度分布を示し、同図（ｂ）
は第２図のＢ−Ｂ’線の断面図を示している。
このような構成において、ヒータエレメント６を周囲温
度よりもある一定の高い温度ｔｈｘ （例えば６３℃：
周囲温度基準）で制御すると、測温抵抗エレメント７．
８の温度ｔ工、ｔ２ （例えば３５℃：周囲温度基準）
は第３図に示すようにヒータエレメント６の温度ｔｈ、
を中心として略対称となる、このとき、例えば第２図に
示す矢印１１の方向から気体が流れると、上流側に測温
抵抗エレメント７は冷却されΔＴ１だけ降温する。一方
、下流側の測温抵抗エレメント８は気体の流れを媒体と
してヒータエレメント６からの熱伝導が促進され、温度
がΔＴ２だけ昇温するために温度差が生じる。そこで、
測温抵抗エレメント７．８をホイートストンブリッジ回
路に組み込むことにより、温度差を電圧に変換でき、流
速に応じた電圧出力が得られ、第４図に示すように気体
の流速を検出することができる。
度よりもある一定の高い温度ｔｈｘ （例えば６３℃：
周囲温度基準）で制御すると、測温抵抗エレメント７．
８の温度ｔ工、ｔ２ （例えば３５℃：周囲温度基準）
は第３図に示すようにヒータエレメント６の温度ｔｈ、
を中心として略対称となる、このとき、例えば第２図に
示す矢印１１の方向から気体が流れると、上流側に測温
抵抗エレメント７は冷却されΔＴ１だけ降温する。一方
、下流側の測温抵抗エレメント８は気体の流れを媒体と
してヒータエレメント６からの熱伝導が促進され、温度
がΔＴ２だけ昇温するために温度差が生じる。そこで、
測温抵抗エレメント７．８をホイートストンブリッジ回
路に組み込むことにより、温度差を電圧に変換でき、流
速に応じた電圧出力が得られ、第４図に示すように気体
の流速を検出することができる。
このように従来のマイクロブリッジ７０−センサは、薄
膜技術および異方性エツチング技術による形成された極
めて熱容量の小さい薄膜橋絡構造を有するもので、応答
速度が極めて速く、高感度、低消費電力であり、しかも
量産性が良いなどの優れた特徴を有している。
膜技術および異方性エツチング技術による形成された極
めて熱容量の小さい薄膜橋絡構造を有するもので、応答
速度が極めて速く、高感度、低消費電力であり、しかも
量産性が良いなどの優れた特徴を有している。
［発明が解決しよとする課題］
しかしながら、従来のマイクロブリッジフローセンサは
、気体の流れる上流側から下流に向かつて測温抵抗エレ
メント７、ヒータエレメント６゜測温抵抗エレメント８
が順次配列される構成となっているので、所定の機能が
得られる反面、長期間にわたる使用によってヒータエレ
メント６の一部分が劣化した場合には、その検出ができ
ないという問題があった。また、このように構成される
マイクロブリッジフローセンサは、流速を計測するのに
ヒータエレメント６には比較的高い、例えば２．２Ｖ程
度の電圧を印加して行っているので、爆発の危険性の高
い混合気体での流速計測が不可能であった。
、気体の流れる上流側から下流に向かつて測温抵抗エレ
メント７、ヒータエレメント６゜測温抵抗エレメント８
が順次配列される構成となっているので、所定の機能が
得られる反面、長期間にわたる使用によってヒータエレ
メント６の一部分が劣化した場合には、その検出ができ
ないという問題があった。また、このように構成される
マイクロブリッジフローセンサは、流速を計測するのに
ヒータエレメント６には比較的高い、例えば２．２Ｖ程
度の電圧を印加して行っているので、爆発の危険性の高
い混合気体での流速計測が不可能であった。
［課題を解決するための手段］
このような課題を解決するために本発明は、ヒータエレ
メントを、互いに電気的に独立した第１のヒータエレメ
ントと第２のヒータエレメントとで構成したものである
。
メントを、互いに電気的に独立した第１のヒータエレメ
ントと第２のヒータエレメントとで構成したものである
。
［作用］
本発明によるフローセンサにおいては、ヒータエレメン
トを第１のヒータエレメントと第２のヒータエレメント
とで構成することにより、ヒータバランスのチエツクが
でき、また、ヒータの駆動電圧を約１／２以下に設定で
きるとともに各ヒータエレメントによる各測温抵抗エレ
メントへの影響がほぼ同等となる。
トを第１のヒータエレメントと第２のヒータエレメント
とで構成することにより、ヒータバランスのチエツクが
でき、また、ヒータの駆動電圧を約１／２以下に設定で
きるとともに各ヒータエレメントによる各測温抵抗エレ
メントへの影響がほぼ同等となる。
［実施例］
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明によるフローセンサの一実施例による構
成を示す図で同図（ａ＞は上から見た要部平面図、同図
（ｂ）はそのＢ−Ｂ′線の断面図であり、前述の図と同
一または相当部分には同一符号を付しである。同図にお
いて、半導体基板１に形成された貫通孔４上には、橋絡
部５′が中央部に貫通孔４に連通ずるスリット状の開口
１２１〜１２４を有して上流側から下流側に向かって第
１の橋絡部５１．第２の橋絡部５２および第３の橋絡部
５３が形成されており、上流側の第１の橋絡部５１の表
面には第１の測温抵抗体としての測温抵抗エレメント７
が形成されている。また、第２の橋絡部５２の表面には
第１の発熱体としての第１のヒータエレメント６□およ
び第２の発熱体としての第２のヒータエレメント６２が
形成されている。なお、第１のヒータエレメント６１と
第２のヒータエレメント６□とはほぼ同等の抵抗値を有
して形成されている。さらに下流側の第３の橋絡部５．
の表面には第２の測温抵抗体としての測温抵抗エレメン
ト８が形成されている。なお、５４．５５は貫通孔４に
連通する複数種のスリット状の開口１２ｓ、１２６を有
して形成されたそれぞれ気体の流入口としての第４の橋
絡部、気体の流出口としての第５の橋絡部である。
成を示す図で同図（ａ＞は上から見た要部平面図、同図
（ｂ）はそのＢ−Ｂ′線の断面図であり、前述の図と同
一または相当部分には同一符号を付しである。同図にお
いて、半導体基板１に形成された貫通孔４上には、橋絡
部５′が中央部に貫通孔４に連通ずるスリット状の開口
１２１〜１２４を有して上流側から下流側に向かって第
１の橋絡部５１．第２の橋絡部５２および第３の橋絡部
５３が形成されており、上流側の第１の橋絡部５１の表
面には第１の測温抵抗体としての測温抵抗エレメント７
が形成されている。また、第２の橋絡部５２の表面には
第１の発熱体としての第１のヒータエレメント６□およ
び第２の発熱体としての第２のヒータエレメント６２が
形成されている。なお、第１のヒータエレメント６１と
第２のヒータエレメント６□とはほぼ同等の抵抗値を有
して形成されている。さらに下流側の第３の橋絡部５．
の表面には第２の測温抵抗体としての測温抵抗エレメン
ト８が形成されている。なお、５４．５５は貫通孔４に
連通する複数種のスリット状の開口１２ｓ、１２６を有
して形成されたそれぞれ気体の流入口としての第４の橋
絡部、気体の流出口としての第５の橋絡部である。
このように構成されたフローセンサにおいては、第１の
ヒータエレメント６１の端子間および第２のヒータエレ
メント６２の端子間にそれぞれ約１．１Ｖの同一電圧を
印加させ、各センサエレメント７．８の温度は、周囲温
度に対して一定の温度差を与えるようにコントロールし
て気体の流速の計測を行う。
ヒータエレメント６１の端子間および第２のヒータエレ
メント６２の端子間にそれぞれ約１．１Ｖの同一電圧を
印加させ、各センサエレメント７．８の温度は、周囲温
度に対して一定の温度差を与えるようにコントロールし
て気体の流速の計測を行う。
ここで、従来のマイクロブリッジフローセンサにおける
ヒータエレメント６の一方の抵抗値をＲ２．他方の抵抗
値をＲ２としたとき、抵抗値Ｒ１側の熱量Ｈ１＋抵抗値
Ｒ２側の熱量Ｈ２はそれぞれ次に示すようになる。
ヒータエレメント６の一方の抵抗値をＲ２．他方の抵抗
値をＲ２としたとき、抵抗値Ｒ１側の熱量Ｈ１＋抵抗値
Ｒ２側の熱量Ｈ２はそれぞれ次に示すようになる。
また、Ｕ式は次のようになる。
また、（３）式は次のようになる。
一方、本実施例における第１のヒータエレメント６□の
抵抗値Ｒ１，熱量Ｈ１′とし、第２のヒータエレメント
６２の抵抗値Ｒ２，熱量Ｈ２′とすると、 また、４式は次のようになる。
抵抗値Ｒ１，熱量Ｈ１′とし、第２のヒータエレメント
６２の抵抗値Ｒ２，熱量Ｈ２′とすると、 また、４式は次のようになる。
となる。
したがって従来のマイクロブリッジフローセンサの熱量
の差は次のようになる。
の差は次のようになる。
そしてヒータエレメントが経時劣化し、その抵抗値がず
れてＲ２＝αＲ，どなったとき、（１）式％式％ また、本実施例におけるマイクロブリッジフローセンサ
の熱量の差は次のようになる。
れてＲ２＝αＲ，どなったとき、（１）式％式％ また、本実施例におけるマイクロブリッジフローセンサ
の熱量の差は次のようになる。
したがってその差を比較すると、
（Ｒ２−Ｈ□） （Ｈ２’ Ｈｔ’）よって抵抗値
Ｒ２のずれは、ヒータエレメントよって抵抗値Ｒ２のず
れは、ヒータエレメントの熱量の差として大きく得られ
ることになる。
Ｒ２のずれは、ヒータエレメントよって抵抗値Ｒ２のず
れは、ヒータエレメントの熱量の差として大きく得られ
ることになる。
なお、前述した実施例においては、フローセンサとして
マイクロブリッジフローセンサのマイクロブリッジ構造
に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、ダイアフラム構造に適用しても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
マイクロブリッジフローセンサのマイクロブリッジ構造
に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、ダイアフラム構造に適用しても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
［発明の効果］
以上、説明したように本発明によれば、発熱体を、第１
の発熱体と第２の発熱体とで構成したので、２つの発熱
体のバランスをチエツクすることで発熱体および測温抵
抗体の劣化を確認することができる。また、発熱体の駆
動電圧を１／２に設定できるので、爆発の危険性のある
混合気体での流速検出が可能となる。さらに各発熱体に
よる各測温抵抗体への影響が同等となっていることを製
造時にチエツクできるなどの極めて優れた効果が得られ
る。
の発熱体と第２の発熱体とで構成したので、２つの発熱
体のバランスをチエツクすることで発熱体および測温抵
抗体の劣化を確認することができる。また、発熱体の駆
動電圧を１／２に設定できるので、爆発の危険性のある
混合気体での流速検出が可能となる。さらに各発熱体に
よる各測温抵抗体への影響が同等となっていることを製
造時にチエツクできるなどの極めて優れた効果が得られ
る。
第１図は本発明によるフローセンサの一実施例による構
成を説明する図、第２図は従来のマイクロブリッジフロ
ーセンサの構成を説明する斜視図、第３図は第２図の動
作を説明する図である。 １・・・・半導体基板、２．３・・・・開口、４−・・
・貫通孔、５□、５□、５３，５４．５５ ・・・・橋
絡部、６□、６２ ・・・・ヒータエレメント、７，８
・・・・測温抵抗エレメント、９・・・・周囲測温抵抗
エレメント、１０・・・・保護膜、１２１〜１２６ ・
・・・開口。
成を説明する図、第２図は従来のマイクロブリッジフロ
ーセンサの構成を説明する斜視図、第３図は第２図の動
作を説明する図である。 １・・・・半導体基板、２．３・・・・開口、４−・・
・貫通孔、５□、５□、５３，５４．５５ ・・・・橋
絡部、６□、６２ ・・・・ヒータエレメント、７，８
・・・・測温抵抗エレメント、９・・・・周囲測温抵抗
エレメント、１０・・・・保護膜、１２１〜１２６ ・
・・・開口。
Claims (1)
- 基台の上面に気体の流れる薄膜橋絡構造を設け、前記薄
膜橋絡構造の上流から下流に向って第１の測温抵抗体、
発熱体、第２の測温抵抗体を順次配列して設けるととも
に前記発熱体は互いに電気的に独立した第１の発熱体と
第２の発熱体とで構成されたことを特徴とするフローセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184183A JP2529895B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | フロ―センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184183A JP2529895B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | フロ―センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0472523A true JPH0472523A (ja) | 1992-03-06 |
| JP2529895B2 JP2529895B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=16148815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2184183A Expired - Fee Related JP2529895B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | フロ―センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2529895B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05264566A (ja) * | 1992-03-17 | 1993-10-12 | Mitsuteru Kimura | フローセンサ |
| US5295389A (en) * | 1991-08-21 | 1994-03-22 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Thermal conductivity detector |
| US6450025B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-09-17 | Denso Corporation | Micro-heater and airflow sensor using the same |
| US6626037B1 (en) | 1999-09-03 | 2003-09-30 | Denso Corporation | Thermal flow sensor having improved sensing range |
| JP2005283604A (ja) * | 2005-06-27 | 2005-10-13 | Hitachi Ltd | 熱式空気流量計 |
| DE102017115441A1 (de) | 2016-07-12 | 2018-01-25 | Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. | Personendetektionssystem, elektronisches Gerät, Personendetektionssensor und Personendetektionsverfahren |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0264417A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Ricoh Co Ltd | 流速センサ |
-
1990
- 1990-07-13 JP JP2184183A patent/JP2529895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0264417A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Ricoh Co Ltd | 流速センサ |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5295389A (en) * | 1991-08-21 | 1994-03-22 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Thermal conductivity detector |
| JPH05264566A (ja) * | 1992-03-17 | 1993-10-12 | Mitsuteru Kimura | フローセンサ |
| US6450025B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-09-17 | Denso Corporation | Micro-heater and airflow sensor using the same |
| US6626037B1 (en) | 1999-09-03 | 2003-09-30 | Denso Corporation | Thermal flow sensor having improved sensing range |
| JP2005283604A (ja) * | 2005-06-27 | 2005-10-13 | Hitachi Ltd | 熱式空気流量計 |
| DE102017115441A1 (de) | 2016-07-12 | 2018-01-25 | Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. | Personendetektionssystem, elektronisches Gerät, Personendetektionssensor und Personendetektionsverfahren |
| US10656691B2 (en) | 2016-07-12 | 2020-05-19 | Lenovo (Singapore) Pte Ltd | User detection apparatus, systems, and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2529895B2 (ja) | 1996-09-04 |
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Legal Events
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|
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