JPH085433A - Mass flow sensor and infrared ray gas analyzer using the sensor - Google Patents

Mass flow sensor and infrared ray gas analyzer using the sensor

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Publication number
JPH085433A
JPH085433A JP16569294A JP16569294A JPH085433A JP H085433 A JPH085433 A JP H085433A JP 16569294 A JP16569294 A JP 16569294A JP 16569294 A JP16569294 A JP 16569294A JP H085433 A JPH085433 A JP H085433A
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JP
Japan
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gas
heat
infrared
heating element
mass flow
Prior art date
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Pending
Application number
JP16569294A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Wataru Nakagawa
亘 中川
Mitsuru Oishi
満 大石
Masahiro Uno
正裕 宇野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH085433A publication Critical patent/JPH085433A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a mass flow sensor with high sensitivity and zero point stability by installing a heating element at a position, which is a middle point of a pair of heat sensitive elements and parted spatially from them and forming a temperature field having sharp temperature gradient between the heat sensitive elements and the heating element. CONSTITUTION:A mass flow sensor is composed of at least a pair of heat sensitive elements (123, 124), (125, 126) whose long sides are set face to face mutually and a heating element 150 and the heat sensitive elements (123, 124); (125, 126) and the heating element 150 form one temperature field. The coupled heat sensitive elements (123, 124), (125, 126) are positioned at thermally symmetric positions in the temperature field in no wind blowing condition and the heating element 150 is installed in parallel to the long sides of the coupled heat sensitive elements (123, 124) (125, 126) on a second plane parted from a first plane including the coupled heat sensitive elements (123, 124), (125, 126) at a prescribed distance while having an air layer between them.

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、微量なガスの流れ速度
を測定するマスフローセンサに関わり、特に、このマス
フローセンサを用いた測定ガス中に含まれている各種成
分ガスの定性、定量分析を行う吸光式赤外線ガス分析計
の構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow sensor for measuring the flow velocity of a very small amount of gas, and particularly to the qualitative and quantitative analysis of various component gases contained in the measured gas using this mass flow sensor. The present invention relates to the structure of an absorption type infrared gas analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】吸光式の赤外線ガス分析計は、測定ガス
中に含まれる被分析成分ガスによる赤外線の吸収量から
測定ガスの定性,定量分析を行うものであり、この方式
は一般に選択性がよく、測定感度が高いことからガス分
析計として各種分野で広く使用されている。
2. Description of the Related Art Absorption-type infrared gas analyzers perform qualitative and quantitative analysis of the measurement gas based on the amount of infrared rays absorbed by the analyte gas contained in the measurement gas. Well, because of its high measurement sensitivity, it is widely used in various fields as a gas analyzer.

【0003】最初に、従来より実施されているダブルビ
ーム方式の吸光式赤外線ガス分析計を例にとり、この概
略構成、並びにその動作原理を図13により説明する。図
13において、3は赤外線光源で、この光源3より発せら
れる赤外線光束が回転式チョッパ2により特定周波数の
断続光となる。その後、赤外線光束は光分配セル4によ
り、2方向に分配される。一方の赤外線光束は、測定光
線11として測定セル13に導かれ、また、他方の赤外線光
束は、基準光線12として基準セル14に導かれる。測定セ
ル13には、光透過窓5、6が設けられ、導入管17、18を
介して被分析成分ガスを含む測定ガスが導入・排出され
る。測定光線11は、この測定セル13において、測定セル
13に流した測定ガスの被分析成分ガスの濃度に応じて赤
外線吸収を受ける。
First, taking the double beam type absorption type infrared gas analyzer which has been conventionally used as an example, its schematic structure and its operating principle will be described with reference to FIG. Figure
In FIG. 13, 3 is an infrared light source, and the infrared light flux emitted from this light source 3 becomes intermittent light of a specific frequency by the rotary chopper 2. After that, the infrared light flux is distributed in two directions by the light distribution cell 4. One infrared light flux is guided as a measurement light beam 11 to the measurement cell 13, and the other infrared light flux is guided as a reference light beam 12 to the reference cell 14. The measurement cell 13 is provided with light transmission windows 5 and 6, and the measurement gas containing the component gas to be analyzed is introduced and discharged through the introduction pipes 17 and 18. The measuring light beam 11 is a measuring cell in this measuring cell 13.
Infrared absorption occurs according to the concentration of the component gas to be analyzed in the measurement gas flown in 13.

【0004】また、基準セル14には、同様に光透過窓
7、8が設けられ、赤外線に対して吸収作用をもたない
ガス、例えば、窒素ガスなどが封入されている。測定セ
ル13を透過した測定光線11、および基準セル14を透過し
た基準光線12は、それぞれ、ガス封入式検出器20に導か
れる。この検出器20は、第1膨張室15と第2膨張室16と
を有し、各膨張室15、16は各々光透過窓9、10が設けら
れ、被分析成分ガスと同じ種類のガスが充填されてい
る。第1膨張室15には、光透過窓9を介して測定光線11
が入射し、また、第2膨張室16には、光透過窓10を介し
て基準光線12が入射する。検出器20では、第1膨張室15
と第2膨張室16とを連通するガス通路19を有し、膨張室
15、16における赤外線光線の吸収によって生じる圧力変
動差に基づき、即ち、測定ガス中の被分析ガスの含有量
に相応したガス流が生じる。
Similarly, the reference cell 14 is also provided with light transmitting windows 7 and 8 and is filled with a gas having no absorbing function for infrared rays, for example, nitrogen gas. The measurement light beam 11 that has passed through the measurement cell 13 and the reference light beam 12 that has passed through the reference cell 14 are guided to the gas filled detector 20, respectively. This detector 20 has a first expansion chamber 15 and a second expansion chamber 16, and the expansion chambers 15 and 16 are provided with light transmission windows 9 and 10, respectively. It is filled. In the first expansion chamber 15, the measurement light beam 11 is transmitted through the light transmission window 9.
And the reference ray 12 enters the second expansion chamber 16 through the light transmission window 10. In the detector 20, the first expansion chamber 15
Has a gas passageway 19 that connects the second expansion chamber 16 with
Due to the pressure fluctuation difference caused by the absorption of the infrared rays at 15 and 16, a gas flow corresponding to the content of the analyte gas in the measurement gas is produced.

【0005】このガス流を検出するマスフローセンサの
一例が図11に図示されている。図11の(A) は、ガス封入
式検出器20のガス通路19にマスフローセンサ21が取付け
られた状態(A部)を示し、このA部拡大図が図11の
(B) に図示されている。図11の(C) はマスフローセンサ
内部の感熱素子23、24の正面図を示し、感熱素子23、24
は、抵抗値の温度変化が大きな導電性金属または導電性
セラミックから構成され、図示例では、ニッケルの長方
形状の箔を交互に細線で除去して形成されたジグザグ帯
形状の抵抗体(斜線部分)を構成している。この両感熱
素子23、24が空隙を介して面対向して、図11の(B) に図
示されているマスフローセンサ21が構成されている。
An example of a mass flow sensor for detecting this gas flow is shown in FIG. FIG. 11A shows a state (a part A) in which the mass flow sensor 21 is attached to the gas passage 19 of the gas-filled detector 20, and an enlarged view of the part A is shown in FIG.
It is shown in (B). FIG. 11C shows a front view of the heat sensitive elements 23 and 24 inside the mass flow sensor.
Is made of a conductive metal or a conductive ceramic whose resistance changes greatly with temperature, and in the illustrated example, a zigzag band-shaped resistor (hatched portion is formed by alternately removing rectangular nickel foil with thin lines. ) Is composed. Both of the heat sensitive elements 23 and 24 face each other with a gap therebetween to form the mass flow sensor 21 shown in FIG. 11 (B).

【0006】図11の(B) は図11の(C) の感熱素子23、24
を中央部で切断した側断面図を示し、斜線部分が上述の
抵抗値の温度変化が大きな導電性金属または導電性セラ
ミックがジグザグ状に連なった箔の部分を示し、左側に
感熱素子23、右側に感熱素子24が接近して配置される。
この感熱素子23、24の中央部分は開口部であり、この開
口部を介して上述の第1膨張室15と第2膨張室16の圧力
差に基づくガス流が図示された矢印の方向に流れる。こ
の感熱素子23、24は、固定抵抗27、28と組み合わせて、
ホイートストンブリッジ回路を構成し、電源30より電流
が印加される。感熱素子23、24は、ブリッジ回路に加え
られる電源30で感熱素子23、24自身が周囲温度より高い
温度に加熱上昇させられ、かつ両感熱素子23、24が相互
に熱結合が生じる様な接近した位置に配置されている。
FIG. 11 (B) shows the heat sensitive elements 23, 24 of FIG. 11 (C).
Shows a side cross-sectional view cut at the center, the shaded portion shows a portion of the foil in which the conductive metal or conductive ceramic having a large temperature change of the above-mentioned resistance value is connected in a zigzag shape, the thermal element 23 on the left side, the right side The heat sensitive element 24 is arranged close to the.
The central portion of each of the heat sensitive elements 23, 24 is an opening, and a gas flow based on the pressure difference between the first expansion chamber 15 and the second expansion chamber 16 flows in the direction of the arrow shown through the opening. . These thermosensitive elements 23 and 24 are combined with fixed resistors 27 and 28,
A Wheatstone bridge circuit is configured, and a current is applied from a power supply 30. The heat sensitive elements 23 and 24 are close to each other such that the heat sensitive elements 23 and 24 themselves are heated and raised to a temperature higher than the ambient temperature by the power source 30 applied to the bridge circuit, and the heat sensitive elements 23 and 24 are thermally coupled to each other. It is located in the position

【0007】かかる構成で、上述の第1・第2膨張室の
圧力差に基づくガス流が生じると、このガス流によっ
て、感熱素子23、24の温度分布が、無風状態の実線aか
ら点線bで図示されるように変化し、この温度変化をホ
イートストンブリッジ回路で検出し、両膨張室の圧力差
として検出できる。図10にマスフローセンサの他の例を
図示する。図10の(A) において、ガス封入式検出器20
は、第1膨張室15と、第2膨張室16と、両膨張室15、16
を連通するガス通路19と、を有し、このガス通路19のB
部に、対をなす感熱素子(123,124),(125,126) よりなる
2対の感熱素子がマスフローセンサ120 として一体構成
されている。膨張室15、16に入射する測定光線11および
基準光線12は、膨張室15、16における赤外線光線の吸収
量によって膨張室15、16に圧力変動差を生じ、この圧力
変動差に基づき、ガス通路19に、測定ガス中の被分析ガ
スの含有量に相応したガス流が生じる。図10の(B),(C)
は、ガス通路19のB部に配設されたマスフローセンサ12
0 の詳細図であり、図10の(B) は上面図、図10の(C) は
正面図である。図10の(B) において、マスフローセンサ
120 は、対をなす感熱素子(123,124) および(125,126)
よりなる2対の感熱素子がホイートストンブリッジ回路
を構成し、電源30より電流が印加される。
With such a structure, when a gas flow is generated due to the pressure difference between the first and second expansion chambers, the gas flow causes the temperature distribution of the heat-sensitive elements 23 and 24 to change from the solid line a to the dotted line b in the windless state. The change in temperature can be detected by the Wheatstone bridge circuit and can be detected as the pressure difference between the two expansion chambers. FIG. 10 illustrates another example of the mass flow sensor. In Fig. 10 (A), the gas filled detector 20
Is a first expansion chamber 15, a second expansion chamber 16, both expansion chambers 15, 16
And a gas passage 19 communicating with
Two pairs of heat-sensitive elements (123, 124) and (125, 126) are integrally formed as a mass flow sensor 120 in the section. The measurement light beam 11 and the reference light beam 12 that enter the expansion chambers 15 and 16 cause a pressure fluctuation difference in the expansion chambers 15 and 16 due to the absorption amount of the infrared light rays in the expansion chambers 15 and 16, and based on this pressure fluctuation difference, the gas passage At 19 a gas flow corresponding to the content of the analyzed gas in the measuring gas is produced. Figure 10 (B), (C)
Is a mass flow sensor 12 disposed in the B portion of the gas passage 19.
It is a detailed view of 0, (B) of FIG. 10 is a top view, (C) of FIG. 10 is a front view. In Figure 10 (B), the mass flow sensor
120 is a pair of thermosensitive elements (123,124) and (125,126)
The two pairs of heat-sensitive elements are composed of a Wheatstone bridge circuit, and a current is applied from the power source 30.

【0008】図示された例では、シリコン基板122 上に
薄膜製法で薄膜感熱素子 123〜126が構成され、対をな
す薄膜感熱素子(123,124),(125,126) は上下に2対構成
されている。また、図10の(C) に図示されるように、シ
リコン基板122 の薄膜熱感知体 123〜126 の背面はエッ
チングされ、熱容量の低減化と熱伝達拡散の防止を図
り、台121 に固定している。この構造のマスフローセン
サ120 は、薄膜感熱素子(123,125) および薄膜感熱素子
(124,126) を、それぞれ、ホイートストンブリッジの対
辺に接続し、ブリッジ電源30からの電流により、各薄膜
熱感知体 123〜126 は加熱され、対をなす感熱素子間(1
23,124),(125,126) での熱的結合により、局部的に高温
な温度分布を有する温度場を形成する。ガス通路19を流
れ、薄膜感熱素子 123〜126 の上面を流れる微弱なガス
流によって、薄膜感熱素子 123〜126 の抵抗値に変化が
生じ、この温度変化が、ブリッジの不平衡を生じ、この
不平衡信号を増幅して、両膨張室の圧力差として、微弱
なガス流を検出することができる。
In the illustrated example, the thin film thermosensitive elements 123 to 126 are formed on the silicon substrate 122 by a thin film manufacturing method, and the thin film thermosensitive elements (123,124) and (125,126) forming a pair are vertically arranged in two pairs. Further, as shown in FIG. 10C, the back surfaces of the thin film thermal sensors 123 to 126 of the silicon substrate 122 are etched to reduce the heat capacity and prevent the heat transfer and diffusion, and are fixed to the base 121. ing. The mass flow sensor 120 with this structure can be used for thin-film thermal elements (123,125) and thin-film thermal elements.
(124, 126) are respectively connected to the opposite sides of the Wheatstone bridge, and the thin film thermal sensors 123 to 126 are heated by the current from the bridge power supply 30 and the heat sensitive elements (1
The thermal coupling at (23,124) and (125,126) forms a temperature field having a locally high temperature distribution. The weak gas flow flowing through the gas passages 19 and on the upper surfaces of the thin film heat sensitive elements 123 to 126 causes a change in the resistance value of the thin film heat sensitive elements 123 to 126, and this temperature change causes an imbalance of the bridge. A weak gas flow can be detected as the pressure difference between both expansion chambers by amplifying the balanced signal.

【0009】図12は特公平5-7659号で開示された流速セ
ンサである。図12の(A) に側面断面図を、図12の(B) に
上面図を示す。図12の(A) において、323,324 は熱感知
センサ、350 はヒータであり、薄膜部材333,334 上に各
々熱感知センサ323 とヒータ350 の半分、および熱感知
センサ324 とヒータ350 の残りの半分で構成され、薄膜
部材333,334 の下部に空気スペース330 が設けられてい
る。図12の(B) において、ヒータ350 は基板320 より 2
00℃高くなる一定温度に加熱される。ヒータ350 からの
熱伝導の大部分は空気スペース330 も含んだ周囲の空気
を通して行われ、空気の流れが無いときは、熱感知セン
サ323,324 は平均温度で約 140℃に熱せられる。図12の
(B) に図示されるように、熱感知センサ323 と324 はヒ
ータ350に対して正確に対称に配置されているので、空
気流量が0のときはこの2つのセンサの温度は同一にな
り、この2つのセンサの抵抗値の差は生じない。
FIG. 12 shows a flow velocity sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-7659. A side sectional view is shown in FIG. 12 (A), and a top view is shown in FIG. 12 (B). In FIG. 12A, 323 and 324 are heat detection sensors and 350 is a heater, which are composed of the heat detection sensor 323 and half of the heater 350 on the thin film members 333 and 334, and the heat detection sensor 324 and the other half of the heater 350, respectively. In addition, an air space 330 is provided below the thin film members 333 and 334. In FIG. 12B, the heater 350 is
It is heated to a constant temperature that increases by 00 ℃. Most of the heat transfer from the heater 350 is through the ambient air, including the air space 330, and in the absence of air flow, the heat sensitive sensors 323,324 heat to an average temperature of about 140 ° C. Figure 12
As shown in (B), since the heat detection sensors 323 and 324 are arranged symmetrically with respect to the heater 350, when the air flow rate is 0, the temperatures of these two sensors are the same, There is no difference in resistance between the two sensors.

【0010】空気の流れがあるときは、例えば、空気の
流れの上流に位置する熱感知センサ323 はヒータ350 へ
向かう空気の流れにより熱が運び去られるので冷やさ
れ、下流に位置する熱感知センサ324 はヒータ350 から
の空気の流れによって熱せられる。これによって生ずる
熱感知センサ323 と324 の間の抵抗値の差が電圧値の差
をもたらし、流速が測定される。
When there is an air flow, for example, the heat detection sensor 323 located upstream of the air flow is cooled because heat is carried away by the air flow toward the heater 350, and the heat detection sensor located downstream. 324 is heated by the air flow from heater 350. The resulting difference in resistance between the heat sensitive sensors 323 and 324 results in a difference in voltage and the flow velocity is measured.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線ガス分析
計において、例えば、低濃度のガスを測定しようとする
ときは、十分な感度を得ることが難しい。このため、低
濃度のガスを測定するときは、測定セル長を長くする
か、あるいは、赤外線光源の放射強度を高くするなどに
より、検出器の感度を得ていた。しかし、このような方
法では、前者ではセル長が長くなり、光学系の構成が大
きくなる。また、後者では赤外線光源の光源温度が高く
なるため、放熱機構などにより熱対策を行う必要があ
り、いずれにしても、赤外線ガス分析計の構造が大きく
なり、コストも高くなる欠点を有する。
In the conventional infrared gas analyzer, it is difficult to obtain sufficient sensitivity when measuring a low concentration gas, for example. Therefore, when measuring a low-concentration gas, the sensitivity of the detector has been obtained by elongating the measuring cell length or increasing the radiation intensity of the infrared light source. However, in the case of such a method, in the former case, the cell length becomes long and the configuration of the optical system becomes large. Further, in the latter case, since the light source temperature of the infrared light source becomes high, it is necessary to take measures against heat by a heat dissipation mechanism or the like, and in any case, the structure of the infrared gas analyzer becomes large and the cost becomes high.

【0012】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、検出器
の連通口に配設されるマスフローセンサの検出感度を向
上させ、このマスフローセンサを用いた赤外線ガス分析
計が低濃度のガスの測定においても、安定した測定がで
き、かつ、小型化された廉価な赤外線ガス分析計用検出
器提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to solve the above-mentioned problems and improve the detection sensitivity of a mass flow sensor arranged at a communication port of a detector. It is an object of the present invention to provide an inexpensive infrared gas analyzer detector that enables stable measurement even when measuring a low-concentration gas using an infrared gas analyzer using a sensor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願請求項1による発明においては、素子の長辺側
が対向配置される少なくとも1対の感熱素子と、加熱素
子と、からなり、感熱素子と加熱素子とが1つの温度場
を形成し、対をなす感熱素子は無風状態で温度場が熱的
に対象位置に配置し、加熱素子は対をなす感熱素子を含
む第1の平面から空気層を介して所定距離隔たった第2
の平面上に対をなす感熱素子の長辺側と平行に配置され
るものとする。
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1 of the present application, at least one pair of heat-sensitive elements whose long sides are opposed to each other, and a heating element, The heat-sensitive element and the heating element form one temperature field, the pair of heat-sensitive elements are arranged at a target position where the temperature field is thermally in a windless state, and the heating element is a first plane including the pair of heat-sensitive elements. Second distance from the air through the air layer
Shall be arranged parallel to the long side of the heat-sensitive element paired on the plane.

【0014】また、本願請求項2による発明において
は、感熱素子は背面がエッチングされた第1の半導体基
板上に形成された薄膜絶縁層上に設けられ、抵抗値の温
度変化が大きな導電性金属または導電性セラミックのい
ずれかよりなり、加熱素子は薄膜絶縁層から空間的に隔
てて設けられ、ガス通路内のガス流は対をなす感熱素子
の長辺側と直交方向に感熱素子と加熱素子との間を流れ
るものとする。
In the invention according to claim 2, the heat sensitive element is provided on the thin film insulating layer formed on the first semiconductor substrate whose back surface is etched, and the heat sensitive element is a conductive metal whose resistance value largely changes with temperature. Or a conductive ceramic, the heating element is spatially separated from the thin-film insulating layer, and the gas flow in the gas passage is orthogonal to the long side of the pair of heat-sensitive elements. Shall flow between and.

【0015】また、本願請求項3による発明において
は、加熱素子は背面がエッチングされた第2半導体基板
上に形成された第2薄膜絶縁層上に形成されるものとす
る。また、本願請求項4による発明においては、抵抗値
の温度変化が大きな導電性金属または導電性セラミック
のいずれかよりなり、矩形の薄板を交互に細線で除去し
て形成されたジグザグ帯形状の素子を空隙を介して面対
向させてなる対をなす感熱素子と、この対をなす感熱素
子の空隙部に介装される加熱素子と、からなり、対をな
す感熱素子と加熱素子とが1つの温度場を形成し、対を
なす感熱素子は無風状態で前記温度場が熱的に対象位置
に配置するものとする。
In the invention according to claim 3 of the present application, the heating element is formed on the second thin film insulating layer formed on the second semiconductor substrate whose back surface is etched. Further, in the invention according to claim 4 of the present application, a zigzag band-shaped element made of either a conductive metal or a conductive ceramic having a large change in resistance value with temperature and formed by alternately removing rectangular thin plates with thin wires. A pair of heat-sensitive elements that are opposed to each other through a gap, and a heating element that is interposed in the gap of the pair of heat-sensitive elements. It is assumed that the heat-sensitive elements forming a temperature field and forming a pair are arranged at a target position where the temperature field is thermally in a windless state.

【0016】また、本願請求項5による発明において
は、感熱素子と同一形状の加熱素子を感熱素子と同一方
向に配置するものとする。また、本願請求項6による発
明においては、加熱素子は直線状の熱線であり、ジグザ
グ帯形状の感熱素子の折曲方向と直交する方向に配置す
るものとする。また、本願請求項7による発明において
は、赤外線光源と、測定ガスを導入し光源から赤外線光
束を受光しこの赤外線光束が測定ガスを透過中に赤外線
吸収が行われる測定セルと、2個の槽を有し測定セルを
透過した赤外線光束を少なくとも一方の槽に受光する検
出器と、を備え、2個の槽は赤外線入射窓と、当該槽内
に封入され測定ガスに含まれる測定対象ガスと同じ赤外
線吸収波長帯の赤外線を吸収するガスと、を有し、上述
の各槽に入射する赤外線光量の差を封入ガスによる赤外
線吸収によって生じる圧力差として検出する赤外線ガス
分析計において、2個の槽間を連通するガス通路と、ガ
ス通路に配置され赤外線吸収によって生じる2個の槽間
の圧力差によってガス通路に生じるガス流を検出する請
求項1ないし請求項6のいずれかの項に記載のマスフロ
ーセンサと、を備えるものとする。
In the invention according to claim 5, the heating element having the same shape as the heat sensitive element is arranged in the same direction as the heat sensitive element. Further, in the invention according to claim 6 of the present application, the heating element is a linear heating wire, and is arranged in a direction orthogonal to the bending direction of the zigzag band thermal element. Further, in the invention according to claim 7 of the present application, an infrared light source, a measuring cell for introducing a measurement gas, receiving an infrared light flux from the light source, and performing infrared absorption while the infrared light flux is passing through the measurement gas, and two tanks. A detector for receiving at least one tank an infrared light flux that has passed through the measurement cell, and the two tanks have an infrared incident window and a measurement target gas enclosed in the tank and contained in the measurement gas. In an infrared gas analyzer that has a gas that absorbs infrared rays in the same infrared absorption wavelength band, and that detects the difference in the amount of infrared light entering each tank as a pressure difference caused by infrared absorption by the enclosed gas, 7. A gas flow communicating between tanks, and a gas flow generated in the gas path is detected by a pressure difference between two tanks arranged in the gas path and generated by infrared absorption. It shall comprise a mass flow sensor according to claim.

【0017】また、本願請求項8による発明において
は、赤外線光量の差を測定する2槽は赤外線の進行方向
に対して垂直に並んで配置されてなるものとする。ま
た、本願請求項9による発明においては、赤外線光量の
差を測定する2槽は赤外線の進行方向に対して直列に配
置されてなるものとする。また、本願請求項10による
発明においては、感熱素子に流れる電流は赤外線ガス分
析計に設けられる温度センサの出力に基づいて制御され
るものとする。
Further, in the invention according to claim 8 of the present application, it is assumed that the two tanks for measuring the difference in the amount of infrared light are arranged vertically to the traveling direction of the infrared light. In the invention according to claim 9 of the present application, the two tanks for measuring the difference in the amount of infrared light are arranged in series with respect to the traveling direction of the infrared light. In the invention according to claim 10 of the present application, the current flowing through the heat-sensitive element is controlled based on the output of the temperature sensor provided in the infrared gas analyzer.

【0018】また、本願請求項11による発明において
は、感熱素子に流れる電流は赤外線ガス分析計の測定セ
ル内の圧力を測定する圧力センサの出力に基づいて制御
されるものとする。
According to the eleventh aspect of the present invention, the current flowing through the heat sensitive element is controlled based on the output of the pressure sensor that measures the pressure in the measuring cell of the infrared gas analyzer.

【0019】[0019]

【作用】上記構成により、周辺ガスとの熱の授受を効率
的に行う素子の長辺側が対向配置された、少なくとも1
対の感熱素子が適正な間隔で薄膜絶縁層上に配備され、
更に、これらの感熱素子と平行に、空間的に離れた等間
隔の位置に加熱素子が配置され、感熱素子と加熱素子と
で温度場が形成さる。感熱素子および加熱素子には適正
な電流が流れ、感熱素子および加熱素子の周辺ガスは加
熱されて温度上昇し、加熱素子を中心として対象に急激
な温度勾配となるように温度場が形成される。感熱素子
と加熱素子とで形成された温度場に周辺ガスの流れがな
いときは、1対の感熱素子に与える温度影響は同一であ
り、抵抗温度変化特性が大きい1対の感熱素子の抵抗値
も等しく、ブリッジ回路から得られる検出電圧は0であ
る。一方、1対の感熱素子の長辺側に直交する方向に周
辺ガスを動かす微弱なガスの流れが生じると、このガス
の流れによって感熱素子と加熱素子とで形成された温度
場は、ガスの流れ方向に移動し、1対の感熱素子に与え
る温度影響が異なる。即ち、温度場からの感熱素子への
熱伝達抵抗に差が生じ、感熱素子間の温度差が生じ、微
弱なガスの流れを検出することができる。
With the above structure, at least one of the long sides of the elements for efficiently exchanging heat with the surrounding gas is arranged to face each other.
A pair of heat sensitive elements are arranged on the thin film insulating layer at appropriate intervals,
Further, the heating elements are arranged in parallel with these heat-sensitive elements at positions that are spatially separated and at equal intervals, and a temperature field is formed between the heat-sensitive elements and the heating elements. Appropriate current flows through the heat-sensitive element and the heating element, the gas around the heat-sensitive element and the heating element is heated and the temperature rises, and a temperature field is formed around the heating element so as to have a sharp temperature gradient. . When there is no ambient gas flow in the temperature field formed by the heat-sensitive element and the heating element, the temperature effect on the pair of heat-sensitive elements is the same, and the resistance value of the pair of heat-sensitive elements having large resistance temperature change characteristics. Are equal, and the detection voltage obtained from the bridge circuit is zero. On the other hand, when a weak gas flow that moves the peripheral gas in a direction orthogonal to the long sides of the pair of heat-sensitive elements occurs, the temperature field formed by the heat-sensitive element and the heating element due to this gas flow causes They move in the flow direction and have different temperature effects on the pair of heat-sensitive elements. That is, a difference occurs in heat transfer resistance from the temperature field to the heat-sensitive element, a temperature difference occurs between the heat-sensitive elements, and a weak gas flow can be detected.

【0020】また、感熱素子や加熱素子を半導体基板の
背面がエッチングされた薄膜絶縁層上に形成することに
より、熱容量を低減することができ、微弱なガス流によ
る温度場の変動を高感度で検出できるとともに、半導体
製造技術を利用して量産性に富み、感熱素子と加熱素子
との距離を一定にすることが容易にでき、バラツキの少
ない安定したマスフローセンサを提供することができ
る。
Further, by forming the heat sensitive element and the heating element on the thin film insulating layer in which the back surface of the semiconductor substrate is etched, the heat capacity can be reduced, and the fluctuation of the temperature field due to the weak gas flow can be highly sensitive. It is possible to provide a stable mass flow sensor which can be detected and which can be mass-produced by utilizing the semiconductor manufacturing technology, which can easily make the distance between the heat sensitive element and the heating element constant and which has little variation.

【0021】また、1対のジグザグ帯形状の感熱素子を
空間的に離して面対向配置し、この対をなす空隙部に加
熱素子を介装し、感熱素子および加熱素子に適正な電流
を流し、感熱素子で囲われた空隙部に高温で、加熱素子
を中心として両感熱素子に対象な温度場を形成する。こ
の感熱素子の面に直交する方向の周辺ガスの流れがない
ときは、1対の感熱素子に与える温度影響は同一であ
り、ブリッジ回路から得られる検出電圧は0である。一
方、この感熱素子の面に直交する方向に周辺ガスを動か
す微弱なガスの流れが生じると、このガスの流れによっ
てこの温度場はガスの流れ方向に移動し、1対の感熱素
子に与える温度影響が異なる。即ち、温度場からの感熱
素子への熱伝達抵抗に差が生じ、感熱素子間の温度差が
生じる。加熱素子として感熱素子と同一形状の素子を2
個の感熱素子の中間に同一方向に配置することにより、
感熱素子の間の空隙部に効率的に対象な高温な温度場の
形成ができ、微弱なガス流がガス通路を阻害されること
なく、効果的にマスフローセンサを貫流し、検出感度の
向上化を図ることができる。
Further, a pair of zigzag band-shaped heat-sensitive elements are spatially separated and face-to-face arranged, and a heating element is interposed in the void portion forming the pair so that an appropriate current is applied to the heat-sensitive element and the heating element. , At a high temperature in the void surrounded by the heat sensitive elements, a temperature field of interest is formed in both heat sensitive elements centering on the heating element. When there is no flow of the peripheral gas in the direction orthogonal to the surface of the heat sensitive element, the temperature effect on the pair of heat sensitive elements is the same, and the detection voltage obtained from the bridge circuit is zero. On the other hand, when a weak gas flow that moves the peripheral gas in a direction orthogonal to the surface of the heat-sensitive element is generated, this temperature field moves in the gas flow direction due to the gas flow, and the temperature applied to the pair of heat-sensitive elements is increased. The impact is different. That is, there is a difference in heat transfer resistance from the temperature field to the heat-sensitive element, which causes a temperature difference between the heat-sensitive elements. As the heating element, an element having the same shape as the heat sensitive element is used.
By arranging in the same direction in the middle of the individual heat sensitive elements,
A target high-temperature field can be efficiently formed in the gap between the heat-sensitive elements, and a weak gas flow does not obstruct the gas passage, effectively flows through the mass flow sensor, and improves detection sensitivity. Can be achieved.

【0022】また、赤外線光源と、測定セルと、測定対
象ガスと同じ赤外線吸収波長帯の赤外線を吸収するガス
が封入された2個の槽を有し、測定セルを透過した赤外
線光束を少なくとも一方の槽に受光する検出器と、を備
え、各槽に入射する赤外線光量の差を、封入ガスによる
赤外線吸収によって生じる圧力差として検出する赤外線
ガス分析計において、2個の槽間を連通するガス通路に
上記高感度のマスフローセンサを配置し、赤外線吸収に
よって生じる2個の槽間の微弱な圧力差によってガス通
路に生じるガス流を高感度で検出することができる。
Further, it has an infrared light source, a measurement cell, and two tanks in which a gas absorbing infrared rays in the same infrared absorption wavelength band as the gas to be measured is enclosed, and at least one of the infrared light flux transmitted through the measurement cell is provided. In the infrared gas analyzer, which has a detector for receiving light in each of the tanks, and detects the difference in the amount of infrared light entering each tank as a pressure difference caused by infrared absorption by the enclosed gas, a gas that communicates between the two tanks. By disposing the high-sensitivity mass flow sensor in the passage, it is possible to detect with high sensitivity the gas flow generated in the gas passage due to the weak pressure difference between the two tanks caused by infrared absorption.

【0023】また、2個の槽を赤外線の進行方向に対し
て平行に配置することにより、ダブルビーム赤外線ガス
分析計に適用できる。また、2個の槽を赤外線の進行方
向に対して直列に配置することにより、シングルビーム
赤外線ガス分析計に適用できる。また、加熱素子に流れ
る電流を赤外線ガス分析計に設けられる温度センサの出
力に基づいて制御することにより、感熱素子の感度の温
度依存性を補償することができる。
Further, by arranging the two tanks in parallel with the traveling direction of infrared rays, it can be applied to a double beam infrared gas analyzer. Further, by arranging two tanks in series with respect to the traveling direction of infrared rays, it can be applied to a single-beam infrared gas analyzer. Further, by controlling the current flowing through the heating element based on the output of the temperature sensor provided in the infrared gas analyzer, the temperature dependence of the sensitivity of the heat sensitive element can be compensated.

【0024】また、加熱素子に流れる電流を赤外線ガス
分析計の測定セル内圧力を測定する圧力センサの出力に
基づいて制御することにより、測定セル内の圧力変動
(密度変動)による、測定セル内の赤外線吸収量の変動
を補償することができる。
Further, by controlling the current flowing through the heating element based on the output of the pressure sensor for measuring the pressure in the measurement cell of the infrared gas analyzer, the pressure fluctuation (density fluctuation) in the measurement cell causes It is possible to compensate the fluctuation of the infrared absorption amount of.

【0025】[0025]

【実施例】図1は本発明の一実施例の半導体基板上に形
成されたマスフローセンサ120Aの構成図、図2は第二の
実施例のマスフローセンサ120Bの構成図、図3は第三の
実施例のマスフローセンサ120Cの構成図、図4はこのマ
スフローセンサ120Cの動作を説明する温度分布図、図
5、図6は他の実施例のマスフローセンサ22,22Aの構成
図、図7はダブルビーム赤外線ガス分析計への適用の要
部構成図、図8はシングルビーム赤外線ガス分析計への
適用の要部構成図、図9はダブルビーム赤外線ガス分析
計に圧力センサによる補償を適用したときの概略構成図
であり、図10、図11、図13に対応する同一部材には同じ
符号が付してある。
1 is a block diagram of a mass flow sensor 120A formed on a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a mass flow sensor 120B according to a second embodiment, and FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of the mass flow sensor 120C of the embodiment, FIG. 4 is a temperature distribution diagram for explaining the operation of the mass flow sensor 120C, FIGS. 5 and 6 are configuration diagrams of the mass flow sensors 22 and 22A of other embodiments, and FIG. Fig. 8 is a configuration diagram of the main part of the application to a beam infrared gas analyzer, Fig. 8 is a configuration diagram of the main part of an application to a single beam infrared gas analyzer, and Fig. 9 is a diagram when the compensation by a pressure sensor is applied to the double beam infrared gas analyzer. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the same, and the same members corresponding to those in FIGS. 10, 11, and 13 are denoted by the same reference numerals.

【0026】図1は図10に図示された従来技術のマスフ
ローセンサ120 を改良したものであり、以下、図10との
主な相違点を中心に説明する。図1の(A) は図10の(B)
に対応したマスフローセンサ120Aの上面図を示し、図1
の(B) は図10の(C) に対応したマスフローセンサ120Aの
正面図を示し、図1の(C) は側面図を示す。図1におい
て、マスフローセンサ120Aは、半導体基板122 の背面が
エッチングされた薄膜絶縁体上に構成され、素子の長辺
側を対向させた2対の感熱素子(123,124), (125,126)
と、この対向配置された感熱素子(123,124), (125,126)
の中間位置で、半導体基板122 より空間的に離れた位置
に、対向する感熱素子の長辺と平行に配備された加熱素
子150 とから構成される。
FIG. 1 is an improvement of the conventional mass flow sensor 120 shown in FIG. 10. The main differences from FIG. 10 will be mainly described below. 1 (A) is shown in FIG. 10 (B)
1 is a top view of the mass flow sensor 120A corresponding to FIG.
10B shows a front view of the mass flow sensor 120A corresponding to FIG. 10C, and FIG. 1C shows a side view. In FIG. 1, a mass flow sensor 120A is formed on a thin film insulator in which the back surface of a semiconductor substrate 122 is etched, and has two pairs of heat sensitive elements (123,124), (125,126) with their long sides facing each other.
And these heat-sensitive elements arranged opposite to each other (123,124), (125,126)
The heating element 150 is disposed at an intermediate position of the above and is spatially separated from the semiconductor substrate 122 in parallel with the long side of the heat-sensitive element facing the semiconductor element.

【0027】微弱なガス流はこの加熱素子150 と直交す
る方向に流れ、加熱素子150 と2対の感熱素子とで構成
された高温の温度場がこの微弱なガス流によって移動
し、上流側及び下流側の感熱素子間に温度差を生じせし
め、この微弱なガス流を検出するものである。今、ガス
流が左から右方向に流れているものとする。感熱素子(1
23,125) は、この微弱なガス流によって温度が下がり、
感熱素子(124,126) は、加熱素子150によって加熱され
たガス流により温度が上がる。ホイートストンブリッジ
でこの温度差が検出され、微弱なガス流を検出すること
ができる。なお、ホイートストンブリッジ回路は、感熱
素子(123,124) の一方の端子が電源30の+側端子に、ま
た感熱素子(125,126) の一方の端子が電源30の−側端子
に、感熱素子(123,125)および感熱素子(124,126) がホ
イートストンブリッジ回路の対辺に接続されている。こ
の接続は図10も同じ接続である。図1では、加熱素子15
0 と2対の感熱素子(123,124), (125,126)で構成された
空間領域が、加熱素子150 と2対の感熱素子(123,124),
(125,126)との加熱によって急激な温度勾配を有する高
温の温度場として構成され、図10の感熱素子(123,124)
および(125,126) のみの加熱によって感熱素子(123,12
4) および(125,126) の周辺に形成された高温の温度場
に較べて熱容量が1段と増し、同じ微弱なガス流によっ
て検出素子に与える温度変化量が増加し、検出感度の増
加に役立つ。
The weak gas flow flows in a direction orthogonal to the heating element 150, and the high temperature temperature field composed of the heating element 150 and two pairs of heat-sensitive elements is moved by the weak gas flow, and the upstream side and The temperature difference is generated between the heat-sensitive elements on the downstream side, and this weak gas flow is detected. Now, assume that the gas flow is flowing from left to right. Thermal element (1
23,125), the temperature drops due to this weak gas flow,
The temperature of the heat sensitive elements (124, 126) rises due to the gas flow heated by the heating element 150. This temperature difference is detected by the Wheatstone bridge, and a weak gas flow can be detected. In the Wheatstone bridge circuit, one terminal of the heat sensitive element (123,124) is the + side terminal of the power source 30, and one terminal of the heat sensitive element (125,126) is the − side terminal of the power source 30, and the heat sensitive element (123,125) and Thermal elements (124,126) are connected across the Wheatstone bridge circuit. This connection is the same as in FIG. In FIG. 1, the heating element 15
0 and two pairs of heat sensitive elements (123,124), (125,126), the space area is composed of heating element 150 and two pairs of heat sensitive elements (123,124),
(125,126) is configured as a high-temperature temperature field having a sharp temperature gradient by heating with (125,126), the heat-sensitive element (123,124) of FIG.
By heating only (125,126) and (123,12)
4) The heat capacity is further increased as compared with the high temperature field formed around (125,126) and the amount of temperature change given to the detection element by the same weak gas flow increases, which helps increase the detection sensitivity.

【0028】図2は第二の実施例のマスフローセンサ12
0Bであり、図1との差異は、1対の感熱素子(123,124)
と加熱素子150 とでマスフローセンサ120Bを構成したも
のであり、外部に抵抗127,128 を付加してブリッジ回路
を構成したものである。加熱素子150 と1対の感熱素子
(123,124) との加熱によって急激な温度勾配を有する高
温の温度場として構成され、微弱なガス流によって検出
素子に与える温度変化量が増加し、検出感度の増加に役
立つ。
FIG. 2 shows a mass flow sensor 12 of the second embodiment.
0B, the difference from Fig. 1 is a pair of thermal elements (123,124)
A mass flow sensor 120B is configured by the heating element 150 and the heating element 150, and a bridge circuit is configured by adding resistors 127 and 128 to the outside. Heating element 150 and a pair of thermal elements
By heating with (123,124), it is configured as a high temperature field having a steep temperature gradient, and the amount of temperature change given to the detection element by the weak gas flow increases, which helps increase the detection sensitivity.

【0029】図3は、第三の実施例としての加熱素子を
マスフローセンサ120Cに組み立てた構造図を示し、図3
の(A) は加熱素子の下面図を示し、図3の(B) は図1の
(B)に対応したマスフローセンサ120Cの正面図を示し、
図3の(C) は側面図を示す。図3は図1及び図2の実施
例の加熱素子150 に代わって第2の半導体基板151 の背
面がガス流方向にエッチング除去された薄膜絶縁層上
に、エッチング除去された方向と直交する方向に加熱素
子150Aを形成する。そして加熱素子150Aは、間隔片152
を介して、半導体基板122 の感熱素子(123,124),(125,1
26) がある面と対向配置してガス流のガス通路を形成す
る。加熱素子150Aは、対をなす感熱素子(123,124),(12
5,126) の長辺側と平行・対象位置に配設する。
FIG. 3 is a structural diagram in which a heating element as a third embodiment is assembled to the mass flow sensor 120C.
(A) shows a bottom view of the heating element, and (B) of FIG. 3 shows that of FIG.
Shows the front view of the mass flow sensor 120C corresponding to (B),
FIG. 3C shows a side view. FIG. 3 shows that, in place of the heating element 150 of the embodiment of FIGS. 1 and 2, the back surface of the second semiconductor substrate 151 is etched and removed in the gas flow direction on the thin film insulating layer, and the direction orthogonal to the etched and removed direction is shown. A heating element 150A is formed on. The heating element 150A is then connected to the spacing piece 152.
Through the heat sensitive elements (123,124), (125,1) of the semiconductor substrate 122.
26) The gas passage for the gas flow is formed so as to face the surface on which the gas flows. The heating element 150A includes a pair of heat-sensitive elements (123,124), (12
It should be placed parallel to the long side of 5,126) and at the target position.

【0030】加熱素子150Aは、半導体基板151 の背面が
エッチングされた薄膜絶縁層上に形成れているので、低
電力で高温状態が発生できるとともに、半導体製造技術
を利用して、量産性に富み、検出素子と加熱素子との距
離を一定にすることが容易にでき、バラツキの少ない安
定したマスフローセンサ120Cを提供できる。図4は図3
の(B) の正面図に相当する配置であり、マスフローセン
サ120Cの動作を説明する温度分布図である。第1の半導
体基板122 の背面がエッチングされた薄膜絶縁層上に感
熱素子123,124 を間隔Xで配置し、この感熱素子123,12
4 と対向して第2の半導体基板151 の背面がエッチング
された加熱素子が対象位置に配置され、ガス流の通路が
形成された状態を示す。検出素子123,124 および加熱素
子150Aは適切なる電流により加熱され、ガス通路内に図
示される様な温度地図分布が構成される。ガス流0では
この温度地図分布は対象であり、微弱なガス流によっ
て、このガス通路内の温度地図分布は効率的に移動す
る。また、通路内の温度分布が感熱素子123,124 に与え
る影響は、各点における温度よりの輻射熱による熱伝達
を空間全体での体積分したものと考えられるので、感熱
素子123,124の近傍に高温の温度分布があり、その場所
の移動が温度変化、即ち、検出感度の増加となる。
Since the heating element 150A is formed on the thin film insulating layer in which the back surface of the semiconductor substrate 151 is etched, a high temperature state can be generated with low power and the semiconductor manufacturing technology is utilized to achieve high mass productivity. Further, the distance between the detection element and the heating element can be easily made constant, and a stable mass flow sensor 120C with little variation can be provided. 4 is shown in FIG.
FIG. 11 is a temperature distribution diagram for explaining the operation of the mass flow sensor 120C, which is an arrangement corresponding to the front view of FIG. The heat sensitive elements 123, 124 are arranged at intervals X on the thin film insulating layer in which the back surface of the first semiconductor substrate 122 is etched.
4 shows a state in which a heating element in which the back surface of the second semiconductor substrate 151 is etched is arranged at a target position so as to face 4 and a gas flow passage is formed. The sensing elements 123, 124 and the heating element 150A are heated by an appropriate electric current to form a temperature map distribution as shown in the gas passage. At zero gas flow, this temperature map distribution is of interest, and the weak gas flow causes the temperature map distribution in this gas passage to move efficiently. Further, the influence of the temperature distribution in the passage on the heat-sensitive elements 123, 124 is considered to be the volumetric transfer of the heat transfer due to the radiant heat from the temperature at each point in the entire space. There is a change in temperature, that is, the detection sensitivity increases.

【0031】図10に示される加熱素子がない状態で、感
熱素子の自己加熱により近傍ガスの温度を上げるとき
は、このガス温度を上げる程、感熱素子の抵抗温度係数
の非線形性により、感熱素子の僅かな抵抗値のアンバラ
ンスによる零点の不安定さが増加する。加熱素子150 又
は150Aを用いることにより、感熱素子の温度を極度に上
昇させることなく、ガス温度を所定の高温温度分布にで
き、高感度でバラツキの少ない安定したマスフローセン
サ120A〜120Cを提供することができる。
In the absence of the heating element shown in FIG. 10, when the temperature of the nearby gas is raised by the self-heating of the heat-sensitive element, the higher the gas temperature is, the more the temperature-sensitive element is affected by the non-linearity of the temperature coefficient of resistance of the heat-sensitive element. The instability of the zero point increases due to the slight imbalance of the resistance value of. By using the heating element 150 or 150A, the gas temperature can be set to a predetermined high temperature temperature distribution without extremely raising the temperature of the heat sensitive element, and a stable mass flow sensor 120A to 120C with high sensitivity and little variation is provided. You can

【0032】また、図12に示されるように、同一薄膜絶
縁層上に感熱素子323,324 と加熱素子350 が構成された
場合を考える。感熱素子323,324 の中間部に加熱素子35
0 があると、各感熱素子323,324 が受ける温度影響は、
ガス通路からの温度分布による間接的な輻射熱と、加熱
素子350 自身から感熱素子323,324 への直接的な輻射熱
とがあり、最も高温な加熱素子350 と感熱素子323,324
との距離が一番近いことから、間接的な輻射熱よりも、
直接的な輻射熱の方が強く、間接的な熱結合によって感
熱素子323,324 が得た熱量が、直接的な熱結合インピー
ダンスで加熱素子350 に結合し、検出感度の低下方向に
作用する。図1〜図3に示される本発明によれば、この
加熱素子350 との直接的な熱結合が空隙を介して離され
るので、直接的な熱結合インピーダンスを増加でき、検
出感度の低下を防止できる。また、加熱素子350 を感熱
素子323,324 から空隙を介して離すことにより、感熱素
子323,324 間の間隔は、最も検出感度が高く得られる最
適値に選ぶことができる。
Consider a case where the heat sensitive elements 323 and 324 and the heating element 350 are formed on the same thin film insulating layer as shown in FIG. A heating element 35 is provided in the middle of the thermal element 323,324.
When there is 0, the temperature effect on each heat sensitive element 323,324 is
There are indirect radiant heat due to the temperature distribution from the gas passage and direct radiant heat from the heating element 350 itself to the heat-sensitive elements 323,324, and the hottest heating element 350 and heat-sensitive element 323,324 are present.
Since it is the closest distance to, rather than indirect radiant heat,
Direct radiant heat is stronger, and the amount of heat obtained by the heat-sensitive elements 323 and 324 by indirect thermal coupling is coupled to the heating element 350 by direct thermal coupling impedance and acts in the direction of decreasing the detection sensitivity. According to the present invention shown in FIGS. 1 to 3, since the direct thermal coupling with the heating element 350 is separated via the air gap, the direct thermal coupling impedance can be increased and the detection sensitivity can be prevented from lowering. it can. Further, by separating the heating element 350 from the heat-sensitive elements 323 and 324 via the air gap, the interval between the heat-sensitive elements 323 and 324 can be selected to be an optimum value that gives the highest detection sensitivity.

【0033】図5は図11の従来技術のマスフローセンサ
21を改良したものであり、感熱素子23、24の間に感熱素
子と同一形状の加熱素子150Bを挿入し、感熱素子23、24
と加熱素子150Bとで、高温な温度場を形成し、微弱なガ
ス流で高温に加熱されたガス体が効率的に移動し、感熱
素子23、24間で温度差が効果的に生じ、微弱なガス流が
検出される。図6は図5の加熱素子150Bを棒状の加熱素
子150Cとし、ジグザグ状の格子に対して垂直に横切る方
向に配置される。感熱素子23、24と加熱素子150Cで構成
される高温な温度場が棒状の加熱素子周辺となるため、
検出感度はやや劣るが構造が簡単になる。
FIG. 5 shows the prior art mass flow sensor of FIG.
21 is a modification of the heat sensitive elements 23 and 24, and a heating element 150B having the same shape as the heat sensitive element is inserted between the heat sensitive elements 23 and 24.
The heating element 150B and the heating element 150B form a high temperature field, the gas body heated to a high temperature by a weak gas flow efficiently moves, and a temperature difference is effectively generated between the heat sensitive elements 23 and 24. Gas flow is detected. In FIG. 6, the heating element 150B of FIG. 5 is used as a rod-shaped heating element 150C and is arranged in a direction perpendicular to the zigzag grid. Since the high temperature temperature field composed of the heat sensitive elements 23 and 24 and the heating element 150C is around the rod-shaped heating element,
The detection sensitivity is slightly inferior, but the structure is simple.

【0034】次に、本発明のマスフローセンサ(22,22A,
120A〜120C) を赤外線ガス分析計に利用した一実施例を
説明する。尚、赤外線ガス分析計におけるマスフローセ
ンサ(22,22A,120A〜120C) の働きは同様であるので、マ
スフローセンサ22を代表例として説明する。図7はこの
マスフローセンサ22をダブルビーム赤外線ガス分析計に
利用した一実施例を示す。図7において、3は赤外線光
源で、この光源3より発せられる赤外線光束が回転式チ
ョッパ2により断続光となり、光分配セル4により2方
向に分配される。一方の赤外線光束は測定光線11として
測定セル13に導かれ、また他方の赤外線光束は基準光線
12として基準セル14に導かれる。測定セル13には光透過
窓5、6が設けられ、導入管17、18を介して被分析成分
ガスを含む測定ガスが導入・排出される。測定光線11は
この測定セル13において測定セル13に流した測定ガスの
被分析成分ガスの濃度に応じた赤外線吸収を受ける。
Next, the mass flow sensor (22, 22A,
An example in which (120A to 120C) is used in an infrared gas analyzer will be described. Since the mass flow sensors (22, 22A, 120A to 120C) in the infrared gas analyzer have the same function, the mass flow sensor 22 will be described as a representative example. FIG. 7 shows an embodiment in which the mass flow sensor 22 is used in a double beam infrared gas analyzer. In FIG. 7, reference numeral 3 denotes an infrared light source, and an infrared light flux emitted from the light source 3 becomes intermittent light by the rotary chopper 2 and is distributed by a light distribution cell 4 in two directions. One infrared ray bundle is guided as a measuring ray 11 to the measuring cell 13, and the other infrared ray bundle is a reference ray.
It is led to the reference cell 14 as 12. The measurement cell 13 is provided with light transmission windows 5 and 6, and the measurement gas containing the component gas to be analyzed is introduced and discharged through the introduction pipes 17 and 18. The measuring light beam 11 receives infrared rays in the measuring cell 13 according to the concentration of the analyte gas in the measuring gas flowing in the measuring cell 13.

【0035】また、基準セル14には同様に光透過窓7、
8が設けられ、赤外線に対して吸収作用をもたないガス
が封入されている。測定セル13を透過した測定光線11、
および基準セル14を透過した基準光線12は、それぞれ検
出器20に導かれる。この検出器20は第1膨張室15と第2
膨張室16とを有し、各膨張室15、16は各々光透過窓9、
10が設けられ、被分析成分ガスと同じ種類のガスが充填
されている。第1膨張室15には光透過窓9を介して測定
光線11が入射し、また第2膨張室16には光透過窓10を介
して基準光線12が入射する。
Similarly, the reference cell 14 has a light transmission window 7,
8 is provided, and a gas that does not absorb infrared rays is enclosed. Measuring light beam 11 transmitted through the measuring cell 13,
The reference light beam 12 transmitted through the reference cell 14 and the reference cell 14 are guided to the detector 20, respectively. This detector 20 includes a first expansion chamber 15 and a second expansion chamber 15.
And an expansion chamber 16, each expansion chamber 15, 16 is a light transmission window 9,
10 is provided and is filled with the same type of gas as the component gas to be analyzed. The measurement light beam 11 enters the first expansion chamber 15 through the light transmission window 9, and the reference light beam 12 enters the second expansion chamber 16 through the light transmission window 10.

【0036】検出器20では第1膨張室15と、第2膨張室
16と、両膨張室15、16を連通するガス通路19と、を有
し、このガス通路19のA部に本発明のマスフローセンサ
22が配備される。図示例では図5のマスフローセンサ22
が感熱素子(23,24) の中間部分に同一形状の加熱素子15
0Bを備えて構成されている。膨張室15、16に入射した測
定光線11および基準光線12は膨張室15、16における赤外
線光線の吸収によって膨張室15、16に圧力変動差を生
じ、この圧力変動差に基づきガス通路19に測定ガス中の
被分析ガスの含有量に相応したガス流が生じ、この微弱
なガス流がマスフローセンサ22で検出される。
In the detector 20, the first expansion chamber 15 and the second expansion chamber
16 and a gas passage 19 that connects the expansion chambers 15 and 16 to each other. The mass flow sensor of the present invention is provided in the portion A of the gas passage 19.
22 will be deployed. In the illustrated example, the mass flow sensor 22 of FIG.
Has a heating element 15 of the same shape in the middle of the thermal element (23, 24).
It is configured with 0B. The measurement light beam 11 and the reference light beam 12 that have entered the expansion chambers 15 and 16 cause a pressure fluctuation difference in the expansion chambers 15 and 16 due to the absorption of infrared rays in the expansion chambers 15 and 16, and the measurement is performed in the gas passage 19 based on the pressure fluctuation difference. A gas flow corresponding to the content of the gas to be analyzed in the gas is generated, and this weak gas flow is detected by the mass flow sensor 22.

【0037】図8は本発明のマスフローセンサ22をシン
グルビーム赤外線ガス分析計に利用した一実施例を示
す。図8において、3は赤外線光源で、この光源3より
発せられる赤外線光束が回転式チョッパ2により断続光
となり、測定光線11として測定セル13に入射する。測定
セル13は光透過窓5、6が設けられ、導入管17、18を介
して被分析成分ガスを含む測定ガスが導入・排出され
る。測定光線11はこの測定セル13において、測定セル13
に流した測定ガスの被分析成分ガスの濃度に応じて赤外
線吸収を受ける。測定セル13を透過した測定光線11は検
出器20に入射する。
FIG. 8 shows an embodiment in which the mass flow sensor 22 of the present invention is used in a single beam infrared gas analyzer. In FIG. 8, 3 is an infrared light source, and the infrared light flux emitted from this light source 3 becomes intermittent light by the rotary chopper 2 and enters the measurement cell 13 as a measurement light beam 11. The measurement cell 13 is provided with light transmission windows 5 and 6, and the measurement gas containing the component gas to be analyzed is introduced and discharged through the introduction pipes 17 and 18. The measuring light beam 11 is in this measuring cell 13
Infrared absorption is received according to the concentration of the component gas to be analyzed in the measurement gas that has flowed through. The measuring light beam 11 transmitted through the measuring cell 13 is incident on the detector 20.

【0038】この検出器20は第1膨張室15A と第2膨張
室16A とが測定光線11の進行方向に対して直列に配置さ
れ、測定セル13を透過した測定光線11は光透過窓9を介
して前室である第1膨張室15A に入射し、この第1膨張
室15を透過した測定光線11が更に光透過窓10A を介して
後室である第2膨張室16A に入射する。各膨張室15A、1
6A は被分析成分ガスと同じ種類のガスが充填されてい
る。前室である第1膨張室15A では封入されたガスの波
長−赤外線吸収特性の内、赤外線吸収係数の高い波長成
分の赤外線の大半がここで吸収され、第2膨張室16A で
は上記の赤外線吸収係数の高い波長成分が除去された残
りの赤外線が入射し、被分析成分ガスの濃度に応じた中
程度の赤外線吸収係数を有する波長成分の赤外線が吸収
される。この両膨張室15、16で吸収された赤外線吸収光
量差が両膨張室15A 、16A を連通するガス通路19のA部
に設けられた本発明のマスフローセンサ22が配備されて
いる。図示例では、図5のマスフローセンサ22が感熱素
子(23,24) の中間部分に同一形状の加熱素子150Bを備え
たものが構成されている。図7の実施例ではガス通路19
は左右方向に連通し、ガス流も左右方向に流れていた
が、図8実施例ではガス通路19は上下方向に連通し、ガ
ス流も上下方向に流れる。
In this detector 20, the first expansion chamber 15A and the second expansion chamber 16A are arranged in series with respect to the traveling direction of the measurement light beam 11, and the measurement light beam 11 transmitted through the measurement cell 13 passes through the light transmission window 9. The measurement light beam 11 that has entered the first expansion chamber 15A, which is the front chamber, passes through the first expansion chamber 15 and further enters the second expansion chamber 16A, which is the rear chamber, via the light transmission window 10A. Each expansion chamber 15A, 1
6A is filled with the same type of gas as the component gas to be analyzed. In the first expansion chamber 15A, which is the anterior chamber, most of the infrared rays of the wavelength component with a high infrared absorption coefficient in the wavelength-infrared absorption characteristics of the enclosed gas are absorbed here, and the second expansion chamber 16A absorbs the infrared rays as described above. The remaining infrared rays from which the wavelength components having a high coefficient have been removed are incident, and the infrared rays of the wavelength components having a medium infrared absorption coefficient corresponding to the concentration of the gas to be analyzed are absorbed. The mass flow sensor 22 of the present invention is provided in the portion A of the gas passage 19 that connects the expansion chambers 15A, 16A with the difference in the amount of infrared absorption light absorbed by the expansion chambers 15, 16. In the illustrated example, the mass flow sensor 22 of FIG. 5 is provided with a heating element 150B having the same shape in the middle portion of the heat sensitive elements (23, 24). In the embodiment of FIG. 7, the gas passage 19
8 communicates in the left-right direction, and the gas flow also flows in the left-right direction, but in the embodiment of FIG. 8, the gas passage 19 communicates in the up-down direction, and the gas flow also flows in the up-down direction.

【0039】図7において、検出器20に設けられた温度
センサ200 は検出器20の内部温度を計測し、加熱素子15
0(A,B,C)の加熱動作温度を電圧コントローラ210 により
最適な温度に維持・制御することにより、センサ感度の
温度依存性(一般に、高温になるほどゲインが増す)を
補償することができ、安定した赤外線ガス分析計が得ら
れる。また、温度センサ200 は検出器20の内部に限定さ
れることなく、検出器20に近傍の温度が計測できれば、
赤外線ガス分析計内部のどの位置に有ってもよい。
In FIG. 7, the temperature sensor 200 provided in the detector 20 measures the internal temperature of the detector 20, and the heating element 15
By maintaining and controlling the heating operating temperature of 0 (A, B, C) to the optimum temperature by the voltage controller 210, it is possible to compensate for the temperature dependence of sensor sensitivity (generally, the higher the temperature, the higher the gain). A stable infrared gas analyzer can be obtained. Further, the temperature sensor 200 is not limited to the inside of the detector 20, and if the temperature near the detector 20 can be measured,
It may be located anywhere inside the infrared gas analyzer.

【0040】また、図7が内部温度変化に対する検出特
性の補正を行った例であるのに対して、図9は、測定セ
ル13内に圧力センサ220 を設け、測定セル13内の圧力を
計測することにより、赤外線ガス分析計の大気圧変動に
よる感度補償の実施例を示す。この種の赤外線ガス分析
計は、測定セルの一端が大気に開放されているため、従
来技術では、大気圧変動により被測定ガスの密度が変動
し、センサ出力に誤差が生じていたが、測定セル13内の
圧力を計測し、この圧力信号により、加熱素子150(A,B,
C)の加熱動作温度を電圧コントローラ210 により最適な
温度に制御することにより、感度補償を行うことができ
る。例えば、測定セル内の圧力低下(被測定ガスの密度
低下)で、検出部20の検出出力が低下したときは、電圧
コントローラ210 の出力を増し、加熱素子150(A,B)の加
熱動作温度を増やして、検出部20の検出出力を増大さ
せ、測定セル内圧力変化に依存する測定値の変動を補償
することにより、安定した赤外線ガス分析計を得ること
ができる。
Further, while FIG. 7 shows an example in which the detection characteristic is corrected with respect to the internal temperature change, in FIG. 9, a pressure sensor 220 is provided in the measuring cell 13 to measure the pressure in the measuring cell 13. By doing so, an example of sensitivity compensation by the atmospheric pressure fluctuation of the infrared gas analyzer will be shown. In this type of infrared gas analyzer, one end of the measurement cell is open to the atmosphere, so in the prior art, the density of the gas to be measured fluctuated due to atmospheric pressure fluctuations, which caused an error in the sensor output. The pressure in the cell 13 is measured, and the heating element 150 (A, B,
Sensitivity compensation can be performed by controlling the heating operation temperature of C) to the optimum temperature by the voltage controller 210. For example, when the detection output of the detection unit 20 decreases due to the pressure drop in the measurement cell (the density of the measured gas decreases), the output of the voltage controller 210 is increased to increase the heating operating temperature of the heating element 150 (A, B). Is increased to increase the detection output of the detection unit 20 and compensate the fluctuation of the measurement value depending on the pressure change in the measurement cell, whereby a stable infrared gas analyzer can be obtained.

【0041】上述のダブルビーム赤外線ガス分析計や、
シングルビーム赤外線ガス分析計の実施例(図7、図
8、図9)では、マスフローセンサ22として図5の実施
例で説明したが、薄膜熱感知体 123〜126 を一体に構成
した図1、図2、図3の実施例のマスフローセンサ120
A,120B,120Cを使用してもよい。
The above-mentioned double beam infrared gas analyzer,
In the embodiment of the single-beam infrared gas analyzer (FIGS. 7, 8 and 9), the mass flow sensor 22 was described in the embodiment of FIG. 5, but the thin-film thermal detectors 123 to 126 are integrated in FIG. The mass flow sensor 120 of the embodiment of FIGS.
A, 120B, 120C may be used.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、周辺ガスとの熱の授受を効率的に行うべく、マスフ
ローセンサを、少なくとも1対の感熱素子と加熱素子と
から構成し、感熱素子と加熱素子とで1つの温度場を形
成し、対をなす感熱素子は、無風状態で前記温度場が熱
的に対象位置に配置し、加熱素子は対をなす感熱素子を
含む第1の平面から空気層を介して所定距離隔たった第
2の平面上に対をなす感熱素子の長辺側と平行に配置す
ることにより、加熱素子から感熱素子への直接的な輻射
熱を低減する。また、感熱素子と加熱素子とで急激な温
度勾配を有する温度場を形成することにより、ガス通路
からの間接的な輻射熱による温度分布の影響を高感度で
検出し、ガス流を高感度で検出することができる。この
温度場に流れる微弱なガス流によって、実験データによ
れば、加熱素子がないときと較べて、検出感度は数倍か
ら十数倍に増加し、かつ、ガス流が零のときの零点の安
定度も増し、高感度の安定したマスフローセンサを提供
することができる。この結果、このマスフローセンサを
赤外線ガス分析計に適用することにより、低濃度のガス
の測定においても、安定した測定ができ、小型化された
廉価な赤外線ガス分析計を提供することができる。
As described above, according to the structure of the present invention, in order to efficiently exchange heat with the surrounding gas, the mass flow sensor is composed of at least one pair of heat sensitive element and heating element, The thermosensitive element and the heating element form one temperature field, and the paired thermosensitive elements are arranged such that the temperature field is thermally arranged at a target position in a windless state, and the heating element includes a paired thermosensitive element. Direct radiation from the heating element to the heat-sensitive element is reduced by arranging the heat-sensitive element in parallel with the long side of the pair of heat-sensitive elements on the second plane separated by a predetermined distance from the plane. In addition, by forming a temperature field with a steep temperature gradient between the heat-sensitive element and the heating element, the influence of the temperature distribution due to indirect radiation heat from the gas passage can be detected with high sensitivity, and the gas flow can be detected with high sensitivity. can do. Due to the weak gas flow flowing in this temperature field, according to the experimental data, the detection sensitivity is increased from several times to more than ten times as compared with the case without the heating element, and the zero point when the gas flow is zero. It is possible to provide a stable and highly sensitive mass flow sensor with increased stability. As a result, by applying this mass flow sensor to an infrared gas analyzer, stable measurement can be performed even in the measurement of low-concentration gas, and a compact and inexpensive infrared gas analyzer can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例の半導体基板上に形成された
マスフローセンサの構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a mass flow sensor formed on a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.

【図2】第二の実施例におけるマスフローセンサの構成
FIG. 2 is a configuration diagram of a mass flow sensor according to a second embodiment.

【図3】第三の実施例におけるマスフローセンサの構成
FIG. 3 is a configuration diagram of a mass flow sensor according to a third embodiment.

【図4】マスフローセンサの動作を説明する温度分布図FIG. 4 is a temperature distribution diagram for explaining the operation of the mass flow sensor.

【図5】他の実施例のマスフローセンサの構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a mass flow sensor of another embodiment.

【図6】他の実施例のマスフローセンサの構成図FIG. 6 is a configuration diagram of a mass flow sensor of another embodiment.

【図7】ダブルビーム赤外線ガス分析計への適用の要部
構成図
FIG. 7 is a schematic diagram of a main part of application to a double beam infrared gas analyzer.

【図8】シングルビーム赤外線ガス分析計への適用の要
部構成図
FIG. 8 is a schematic diagram of a main part applied to a single-beam infrared gas analyzer.

【図9】ダブルビーム赤外線ガス分析計に圧力センサに
よる補償を適用したときの概略構成図
FIG. 9 is a schematic configuration diagram when pressure sensor compensation is applied to a double-beam infrared gas analyzer.

【図10】従来技術によるマスフローセンサの構成図FIG. 10 is a block diagram of a conventional mass flow sensor.

【図11】従来技術による他のマスフローセンサの構成
FIG. 11 is a block diagram of another conventional mass flow sensor.

【図12】従来技術による流量センサの構成図FIG. 12 is a configuration diagram of a flow sensor according to a conventional technique.

【図13】従来技術によるダブルビーム赤外線ガス分析
計の要部構成図
FIG. 13 is a schematic diagram of a main part of a double-beam infrared gas analyzer according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 モータ 2 回転式チョッパ 3 赤外線光源 4 光分配セル 5〜10、9A 光透過窓 11 測定光線 12 基準光線 13 測定セル 14 基準セル 15、15A 第1膨張室 16、16A 第2膨張室 19 ガス通路 21、22、120A〜120C マスフローセンサ 23、24 感熱素子 27、28 固定抵抗 30 ブリッジ電源 121 台 122,151 半導体基板 123 〜126 感熱素子 150,150A,150B,150C 加熱素子 200 温度センサ 210 電圧コントローラ 220 圧力センサ 320 基板 323,324 熱感知センサ 328 絶縁層 350 ヒータ 330 空気スペース 333,334 薄膜部材 1 Motor 2 Rotating Chopper 3 Infrared Light Source 4 Light Distribution Cell 5-10, 9A Light Transmission Window 11 Measurement Ray 12 Reference Ray 13 Measurement Cell 14 Reference Cell 15, 15A 1st Expansion Chamber 16, 16A 2nd Expansion Chamber 19 Gas Passage 21, 22, 120A to 120C Mass flow sensor 23, 24 Thermal element 27, 28 Fixed resistance 30 Bridge power supply 121 units 122, 151 Semiconductor substrate 123 to 126 Thermal element 150, 150A, 150B, 150C Heating element 200 Temperature sensor 210 Voltage controller 220 Pressure sensor 320 Substrate 323,324 Thermal sensor 328 Insulation layer 350 Heater 330 Air space 333,334 Thin film member

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】素子の長辺側が対向配置される少なくとも
1対の感熱素子と、 加熱素子と、からなり、 前記感熱素子と前記加熱素子とが1つの温度場を形成
し、対をなす感熱素子は、無風状態で前記温度場が熱的
に対象位置に配置し、 加熱素子は、対をなす感熱素子を含む第1の平面から空
気層を介して所定距離隔たった第2の平面上に、前記対
をなす感熱素子の長辺側と平行に配置される、 ことを特徴とするマスフローセンサ。
1. A thermosensitive element comprising at least one pair of thermosensitive elements whose long sides are opposed to each other, and a heating element, wherein the thermosensitive element and the heating element form one temperature field and form a pair of thermosensitive elements. The element is disposed in a position where the temperature field is thermally symmetrical in a windless state, and the heating element is on a second plane separated by a predetermined distance from the first plane including the pair of heat-sensitive elements via the air layer. The mass flow sensor, wherein the mass flow sensor is arranged parallel to the long side of the pair of heat-sensitive elements.
【請求項2】請求項1に記載のマスフローセンサにおい
て、感熱素子は、背面がエッチングされた第1の半導体
基板上に形成された薄膜絶縁層上に設けられ、抵抗値の
温度変化が大きな導電性金属または導電性セラミックの
いずれかよりなり、 加熱素子は、前記薄膜絶縁層から空間的に隔てて設けら
れ、 ガス通路内のガス流は、前記対をなす感熱素子の長辺側
と直交方向に、前記感熱素子と前記加熱素子との間を流
れる、 ことを特徴とするマスフローセンサ。
2. The mass flow sensor according to claim 1, wherein the heat-sensitive element is provided on a thin film insulating layer formed on the first semiconductor substrate whose back surface is etched, and the heat-sensitive element has a large change in resistance with temperature. Made of a conductive metal or a conductive ceramic, the heating element is spatially separated from the thin-film insulating layer, and the gas flow in the gas passage is in a direction orthogonal to the long side of the pair of heat-sensitive elements. In addition, the mass flow sensor is characterized in that it flows between the heat sensitive element and the heating element.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載のマスフロ
ーセンサにおいて、 加熱素子は、背面がエッチングされた第2の半導体基板
上に形成された第2の薄膜絶縁層上に形成される、こと
を特徴とするマスフローセンサ。
3. The mass flow sensor according to claim 1, wherein the heating element is formed on a second thin film insulating layer formed on a second semiconductor substrate whose back surface is etched. A mass flow sensor characterized in that
【請求項4】抵抗値の温度変化が大きな導電性金属また
は導電性セラミックのいずれかよりなり、矩形の薄板を
交互に細線で除去して形成されたジグザグ帯形状の素子
を、空隙を介して面対向させてなる、対をなす感熱素子
と、 この対をなす感熱素子の空隙部に介装される加熱素子
と、からなり、 前記対をなす感熱素子と前記加熱素子とが1つの温度場
を形成し、対をなす感熱素子は、無風状態で前記温度場
が熱的に対象位置に配置する、 ことを特徴とするマスフローセンサ。
4. A zigzag band-shaped element, which is made of a conductive metal or a conductive ceramic having a large change in resistance value with temperature and is formed by alternately removing thin rectangular plates with thin wires, through a gap. A pair of heat-sensitive elements facing each other, and a heating element interposed in a space of the pair of heat-sensitive elements, wherein the pair of heat-sensitive elements and the heating element form one temperature field. The mass flow sensor, wherein the heat sensitive elements forming the pair and the temperature field are thermally arranged at a target position in a windless state.
【請求項5】請求項4に記載のマスフローセンサにおい
て、感熱素子と同一形状の加熱素子を前記感熱素子と同
一方向に配置する、ことを特徴とするマスフローセン
サ。
5. The mass flow sensor according to claim 4, wherein a heating element having the same shape as the heat sensitive element is arranged in the same direction as the heat sensitive element.
【請求項6】請求項4に記載のマスフローセンサにおい
て、加熱素子は、直線状の熱線からなり、ジグザグ帯形
状の感熱素子の折曲方向と直交する方向に配置する、こ
とを特徴とするマスフローセンサ。
6. The mass flow sensor according to claim 4, wherein the heating element is composed of a linear heating wire, and is arranged in a direction orthogonal to the bending direction of the zigzag band thermosensitive element. Sensor.
【請求項7】赤外線光源と、 測定ガスを導入し、前記光源から赤外線光束を受光し、
この赤外線光束が前記測定ガスを透過中に赤外線吸収が
行われる測定セルと、 2個の槽を有し、前記測定セルを透過した赤外線光束を
少なくとも一方の槽に受光する検出器と、を備え、 前記2個の槽は、赤外線入射窓と、当該槽内に封入され
前記測定ガスに含まれる測定対象ガスと同じ赤外線吸収
波長帯の赤外線を吸収するガスと、を有し、 前記の各槽に入射する赤外線光量の差を、前記封入ガス
による赤外線吸収によって生じる圧力差として検出する
赤外線ガス分析計において、 前記2個の槽間を連通するガス通路と、 前記ガス通路に配置され、前記赤外線吸収によって生じ
る2個の槽間の圧力差によって前記ガス通路に生じるガ
ス流を検出する、請求項1ないし請求項6のいずれかの
項に記載のマスフローセンサと、 を備えた、ことを特徴とする赤外線ガス分析計。
7. An infrared light source and a measurement gas are introduced to receive an infrared light flux from the light source,
The infrared light flux includes a measurement cell that absorbs infrared light while passing through the measurement gas, and a detector that has two tanks and receives the infrared light flux that has passed through the measurement cell into at least one tank. The two tanks each have an infrared incident window and a gas that is enclosed in the tank and that absorbs infrared rays in the same infrared absorption wavelength band as the measurement target gas contained in the measurement gas. In an infrared gas analyzer for detecting a difference in the amount of infrared light incident on a pressure difference caused by infrared absorption by the enclosed gas, a gas passage communicating between the two tanks, and the infrared passage arranged in the gas passage. The mass flow sensor according to any one of claims 1 to 6, which detects a gas flow generated in the gas passage due to a pressure difference between two tanks caused by absorption. Infrared gas analyzer which is characterized.
【請求項8】請求項7に記載の赤外線ガス分析計におい
て、赤外線光量の差を測定する2槽は、赤外線の進行方
向に対して垂直に並んで配置されてなる、ことを特徴と
する赤外線ガス分析計。
8. The infrared gas analyzer according to claim 7, wherein the two tanks for measuring the difference in the amount of infrared light are arranged perpendicularly to the traveling direction of the infrared light. Gas analyzer.
【請求項9】請求項7に記載の赤外線ガス分析計におい
て、赤外線光量の差を測定する2槽は、赤外線の進行方
向に対して直列に配置されてなる、ことを特徴とする赤
外線ガス分析計。
9. The infrared gas analyzer according to claim 7, wherein the two tanks for measuring the difference in the infrared light amount are arranged in series with respect to the traveling direction of the infrared light. Total.
【請求項10】請求項7ないし請求項9のいずれかの項
に記載の赤外線ガス分析計において、感熱素子に流れる
電流は、赤外線ガス分析計に設けられる温度センサの出
力に基づいて制御される、ことを特徴とする赤外線ガス
分析計。
10. The infrared gas analyzer according to any one of claims 7 to 9, wherein the current flowing through the heat sensitive element is controlled based on the output of a temperature sensor provided in the infrared gas analyzer. An infrared gas analyzer characterized by the following.
【請求項11】請求項7ないし請求項10のいずれかの
項に記載の赤外線ガス分析計において、感熱素子に流れ
る電流は、赤外線ガス分析計の測定セル内の圧力を測定
する圧力センサの出力に基づいて制御される、ことを特
徴とする赤外線ガス分析計。
11. The infrared gas analyzer according to claim 7, wherein the current flowing through the heat sensitive element is the output of a pressure sensor for measuring the pressure in the measuring cell of the infrared gas analyzer. An infrared gas analyzer characterized by being controlled based on
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006300805A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Yokogawa Electric Corp Flow sensor and infrared gas analyzer
JP2007057404A (en) * 2005-08-25 2007-03-08 Yokogawa Electric Corp Infrared gas analyzer
JP2007107965A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Fuji Electric Systems Co Ltd Infrared gas analyzer
US7284424B2 (en) 2001-07-26 2007-10-23 Hitachi, Ltd. Thermal air flow rate measuring apparatus and its flowmeter and internal combustion engine and thermal air flow rate measuring method using it

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7284424B2 (en) 2001-07-26 2007-10-23 Hitachi, Ltd. Thermal air flow rate measuring apparatus and its flowmeter and internal combustion engine and thermal air flow rate measuring method using it
JP2006300805A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Yokogawa Electric Corp Flow sensor and infrared gas analyzer
JP2007057404A (en) * 2005-08-25 2007-03-08 Yokogawa Electric Corp Infrared gas analyzer
JP2007107965A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Fuji Electric Systems Co Ltd Infrared gas analyzer

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