JPH10239129A - 感熱式フローセンサ - Google Patents
感熱式フローセンサInfo
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- JPH10239129A JPH10239129A JP9046387A JP4638797A JPH10239129A JP H10239129 A JPH10239129 A JP H10239129A JP 9046387 A JP9046387 A JP 9046387A JP 4638797 A JP4638797 A JP 4638797A JP H10239129 A JPH10239129 A JP H10239129A
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- Japan
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- temperature
- heating element
- flow sensor
- output voltage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２発熱体方式に関して、その環境温度を考慮
したときの影響を踏まえて、現実に作製した場合のフロ
ーセンサの仕様を満たすための許容誤差を明かにし、実
際に使用できる感熱式フローセンサを提供する。 【解決手段】 上流側発熱体５ｕ、下流側発熱体５ｄの
各々の基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，Ｒhd0 ，これらの
発熱体５ｕ，５ｄの温度係数の平均値をα，発熱体５
ｕ，５ｄ単体の出力電圧オフセットを含む流量零時の出
力電圧に対する環境温度Ｔが変化したときの出力電圧の
変化の割合をｍとしたとき、 ｜（Ｒhd0 ／Ｒhu0 ）−１｜≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにすることで、上流側発熱体５ｕ
と下流側発熱体５ｄとの抵抗値に誤差があり、環境温度
に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収まるよ
うにした。
したときの影響を踏まえて、現実に作製した場合のフロ
ーセンサの仕様を満たすための許容誤差を明かにし、実
際に使用できる感熱式フローセンサを提供する。 【解決手段】 上流側発熱体５ｕ、下流側発熱体５ｄの
各々の基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，Ｒhd0 ，これらの
発熱体５ｕ，５ｄの温度係数の平均値をα，発熱体５
ｕ，５ｄ単体の出力電圧オフセットを含む流量零時の出
力電圧に対する環境温度Ｔが変化したときの出力電圧の
変化の割合をｍとしたとき、 ｜（Ｒhd0 ／Ｒhu0 ）−１｜≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにすることで、上流側発熱体５ｕ
と下流側発熱体５ｄとの抵抗値に誤差があり、環境温度
に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収まるよ
うにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流れにより
冷却される上流側及び下流側の２つの発熱体の電圧変化
等を利用して流量を測定するガスメータ、マスフローセ
ンサ等に適用される感熱式フローセンサに関する。
冷却される上流側及び下流側の２つの発熱体の電圧変化
等を利用して流量を測定するガスメータ、マスフローセ
ンサ等に適用される感熱式フローセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、フルイディック流体素子を用いた
流量計が従来の積分型の膜式メータに代わる次世代のガ
スメータとして盛んに研究されている。しかしながら、
フルイディック流体素子は、１５０〔Ｌ／Ｈ〕（“Ｌ”
はリットルを示す；以下同じ）以下の低流量は測定でき
ないので、低流量域測定用流量計としてマイクロブリッ
ジ上に流体に晒される発熱体を配した感熱式フローセン
サが用いられている。
流量計が従来の積分型の膜式メータに代わる次世代のガ
スメータとして盛んに研究されている。しかしながら、
フルイディック流体素子は、１５０〔Ｌ／Ｈ〕（“Ｌ”
はリットルを示す；以下同じ）以下の低流量は測定でき
ないので、低流量域測定用流量計としてマイクロブリッ
ジ上に流体に晒される発熱体を配した感熱式フローセン
サが用いられている。
【０００３】このような感熱式フローセンサとして、例
えば、特公平６−２５６８４号公報に示されるように流
体の流れの上流側に位置する上流側発熱体と下流側に位
置する下流側発熱体との２つの発熱体を備えた２発熱体
方式としたものがある。より具体的には、シリコンなど
の基板に形成した橋上に上流側発熱体と下流側発熱体と
を薄膜形成し、これらの発熱体の温度を一定にて駆動す
る定温度駆動方式、或いは、これらの発熱体に一定電流
を流して駆動する定電流駆動方式にて動作させた場合の
出力電圧を監視することにより流速ないしは流量を測定
するようにしている。
えば、特公平６−２５６８４号公報に示されるように流
体の流れの上流側に位置する上流側発熱体と下流側に位
置する下流側発熱体との２つの発熱体を備えた２発熱体
方式としたものがある。より具体的には、シリコンなど
の基板に形成した橋上に上流側発熱体と下流側発熱体と
を薄膜形成し、これらの発熱体の温度を一定にて駆動す
る定温度駆動方式、或いは、これらの発熱体に一定電流
を流して駆動する定電流駆動方式にて動作させた場合の
出力電圧を監視することにより流速ないしは流量を測定
するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような２発熱体方
式にあっては、その駆動方式を問わず、流体（ガス）の
流速に対応して得られる出力信号の温度特性を少なくす
るため、抵抗値及び温度係数が、上流側発熱体と下流側
発熱体とで一致していることが望ましく、現に特公平６
−２５６８４号公報等にあっても両者の特性が一致して
いることを前提としているものと思われる。これは、ガ
スメータ等にあっては、−２５℃〜７５℃といった広範
囲の使用温度範囲が仕様として設定されているので重要
である。
式にあっては、その駆動方式を問わず、流体（ガス）の
流速に対応して得られる出力信号の温度特性を少なくす
るため、抵抗値及び温度係数が、上流側発熱体と下流側
発熱体とで一致していることが望ましく、現に特公平６
−２５６８４号公報等にあっても両者の特性が一致して
いることを前提としているものと思われる。これは、ガ
スメータ等にあっては、−２５℃〜７５℃といった広範
囲の使用温度範囲が仕様として設定されているので重要
である。
【０００５】ところが、この種の感熱式フローセンサを
実際に作製する上で、上流側発熱体と下流側発熱体とに
関してその特性を全く同一にすることは極めて困難であ
り、少なからず差異を生じてしまう。
実際に作製する上で、上流側発熱体と下流側発熱体とに
関してその特性を全く同一にすることは極めて困難であ
り、少なからず差異を生じてしまう。
【０００６】この点、前述した特公平６−２５６８４号
公報にあっては２つの発熱体間の特性の差についての言
及がないため、現実に作製した場合には、ガスメータ等
として要求される仕様を満たさなくなってしまうおそれ
があり、使用不可能となってしまう場合も多々ある。
公報にあっては２つの発熱体間の特性の差についての言
及がないため、現実に作製した場合には、ガスメータ等
として要求される仕様を満たさなくなってしまうおそれ
があり、使用不可能となってしまう場合も多々ある。
【０００７】そこで、本発明は、２発熱体方式に関し
て、その環境温度を考慮したときの影響を踏まえて、現
実に作製した場合のフローセンサの仕様を満たすための
許容誤差を明かにし、実際に使用できる感熱式フローセ
ンサを提供することを目的とする。
て、その環境温度を考慮したときの影響を踏まえて、現
実に作製した場合のフローセンサの仕様を満たすための
許容誤差を明かにし、実際に使用できる感熱式フローセ
ンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
流体の流れの上流側に位置する上流側発熱体と下流側に
位置する下流側発熱体との２つの発熱体を有する感熱式
フローセンサにおいて、上流側発熱体の基準温度時の抵
抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基準温度時の抵抗値をＲ
hd0 ，これらの発熱体の温度係数の平均値をα，発熱体
単体の出力電圧オフセットを含む流量零時の出力電圧に
対する環境温度Ｔ（ただし、環境温度Ｔは基準温度に対
するフローセンサの使用温度範囲を意味する）が変化し
たときの出力電圧の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（Ｒhd0 ／Ｒhu0 ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにした。従って、上流側発熱体と
下流側発熱体との抵抗値に誤差があり、環境温度に変化
があっても、センサ出力が許容範囲内に収まる感熱式フ
ローセンサとなる。
流体の流れの上流側に位置する上流側発熱体と下流側に
位置する下流側発熱体との２つの発熱体を有する感熱式
フローセンサにおいて、上流側発熱体の基準温度時の抵
抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基準温度時の抵抗値をＲ
hd0 ，これらの発熱体の温度係数の平均値をα，発熱体
単体の出力電圧オフセットを含む流量零時の出力電圧に
対する環境温度Ｔ（ただし、環境温度Ｔは基準温度に対
するフローセンサの使用温度範囲を意味する）が変化し
たときの出力電圧の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（Ｒhd0 ／Ｒhu0 ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにした。従って、上流側発熱体と
下流側発熱体との抵抗値に誤差があり、環境温度に変化
があっても、センサ出力が許容範囲内に収まる感熱式フ
ローセンサとなる。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の感
熱式フローセンサにおいて、Ｒhd0／Ｒhu0 の値の１か
らのずれを、±０．０８以下の範囲とした。従って、具
体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度範
囲であっても、発熱体として現実に使える金属である温
度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲
で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる抵抗
値を持つ発熱体を有する感熱式フローセンサとなる。
熱式フローセンサにおいて、Ｒhd0／Ｒhu0 の値の１か
らのずれを、±０．０８以下の範囲とした。従って、具
体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度範
囲であっても、発熱体として現実に使える金属である温
度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲
で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる抵抗
値を持つ発熱体を有する感熱式フローセンサとなる。
【００１０】請求項３記載の発明は、流体の流れの上流
側に位置する上流側発熱体と下流側に位置する下流側発
熱体との２つの発熱体を有する感熱式フローセンサにお
いて、上流側発熱体の基準温度時の温度係数をαu ，下
流側発熱体の基準温度時の温度係数をαd ，これらの発
熱体の温度係数の平均値をα，発熱体単体の出力電圧オ
フセットを含む流量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔ
（ただし、環境温度Ｔは基準温度に対するフローセンサ
の使用温度範囲を意味する）が変化したときの出力電圧
の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（αd ／αu ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにした。従って、従って、上流側
発熱体と下流側発熱体との温度係数に誤差があり、環境
温度に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収ま
る感熱式フローセンサとなる。
側に位置する上流側発熱体と下流側に位置する下流側発
熱体との２つの発熱体を有する感熱式フローセンサにお
いて、上流側発熱体の基準温度時の温度係数をαu ，下
流側発熱体の基準温度時の温度係数をαd ，これらの発
熱体の温度係数の平均値をα，発熱体単体の出力電圧オ
フセットを含む流量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔ
（ただし、環境温度Ｔは基準温度に対するフローセンサ
の使用温度範囲を意味する）が変化したときの出力電圧
の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（αd ／αu ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにした。従って、従って、上流側
発熱体と下流側発熱体との温度係数に誤差があり、環境
温度に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収ま
る感熱式フローセンサとなる。
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項３記載の感
熱式フローセンサにおいて、αd ／αu の値の１からの
ずれを、±０．０８以下の範囲とした。従って、具体的
に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度範囲で
あっても、発熱体として現実に使える金属である温度係
数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲で、セ
ンサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる温度係数の
発熱体を有する感熱式フローセンサとなる。
熱式フローセンサにおいて、αd ／αu の値の１からの
ずれを、±０．０８以下の範囲とした。従って、具体的
に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度範囲で
あっても、発熱体として現実に使える金属である温度係
数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲で、セ
ンサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる温度係数の
発熱体を有する感熱式フローセンサとなる。
【００１２】請求項５記載の発明は、流体の流れの上流
側に位置する上流側発熱体と下流側に位置する下流側発
熱体との２つの発熱体を有する感熱式フローセンサにお
いて、基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基
準温度時の抵抗値をＲhd0 ，上流側発熱体の温度係数を
αu ，下流側発熱体の温度係数をαd ，これらの発熱体
の抵抗値の平均値をＲh0，これらの発熱体の温度係数の
平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセットを含む流
量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔ（ただし、環境温
度Ｔは基準温度に対するフローセンサの使用温度範囲を
意味する）が変化したときの出力電圧の変化の割合をｍ
としたとき、ｍ／Ｔαの値が３×ｍ／Ｔα以下であるこ
とを条件に、 ｜αuＲhu0 −αdＲhd0 ｜ ≦ ｍＲh0／Ｔ なる関係を満たすようにした。従って、上流側発熱体と
下流側発熱体との抵抗値及び温度係数に誤差があり、環
境温度に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収
まる感熱式フローセンサとなる。
側に位置する上流側発熱体と下流側に位置する下流側発
熱体との２つの発熱体を有する感熱式フローセンサにお
いて、基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基
準温度時の抵抗値をＲhd0 ，上流側発熱体の温度係数を
αu ，下流側発熱体の温度係数をαd ，これらの発熱体
の抵抗値の平均値をＲh0，これらの発熱体の温度係数の
平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセットを含む流
量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔ（ただし、環境温
度Ｔは基準温度に対するフローセンサの使用温度範囲を
意味する）が変化したときの出力電圧の変化の割合をｍ
としたとき、ｍ／Ｔαの値が３×ｍ／Ｔα以下であるこ
とを条件に、 ｜αuＲhu0 −αdＲhd0 ｜ ≦ ｍＲh0／Ｔ なる関係を満たすようにした。従って、上流側発熱体と
下流側発熱体との抵抗値及び温度係数に誤差があり、環
境温度に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収
まる感熱式フローセンサとなる。
【００１３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の感
熱式フローセンサにおいて、ｍ／Ｔα≦０．２４とした
とき、ｍＲh0／Ｔ＝０．１１〔Ω／Ｋ〕である。従っ
て、具体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境
温度範囲であっても、発熱体として現実に使える金属で
ある温度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の
範囲で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる
抵抗値及び温度係数の発熱体を有する感熱式フローセン
サとなる。
熱式フローセンサにおいて、ｍ／Ｔα≦０．２４とした
とき、ｍＲh0／Ｔ＝０．１１〔Ω／Ｋ〕である。従っ
て、具体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境
温度範囲であっても、発熱体として現実に使える金属で
ある温度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の
範囲で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる
抵抗値及び温度係数の発熱体を有する感熱式フローセン
サとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。まず、本実施の形態に用いられる感熱
式フローセンサの一例を図１に示す。この感熱式フロー
センサ１は、例えばシリコン基板２の中央部に流れの方
向に沿った堀３をエッチング形成し、この堀３により残
るように形成された橋４上に２つの発熱体５を薄膜抵抗
体で形成したものである。従って、これらの発熱体５は
流体の流れ中に晒される。これらの発熱体５の内、一方
が矢印で示す流体の流れの上流側に位置する上流側発熱
体５ｕとされ、他方が流れの下流側に位置する下流側発
熱体５ｄとされている。また、これらの上流側発熱体５
ｕ及び下流側発熱体５ｄの熱的影響を受けない位置、例
えば、上流側の隅部には環境温度を測定する測温抵抗体
６が薄膜形成されている。この感熱式フローセンサ１
は、本実施の形態では、ガスメータ用に適用されてい
る。
づいて説明する。まず、本実施の形態に用いられる感熱
式フローセンサの一例を図１に示す。この感熱式フロー
センサ１は、例えばシリコン基板２の中央部に流れの方
向に沿った堀３をエッチング形成し、この堀３により残
るように形成された橋４上に２つの発熱体５を薄膜抵抗
体で形成したものである。従って、これらの発熱体５は
流体の流れ中に晒される。これらの発熱体５の内、一方
が矢印で示す流体の流れの上流側に位置する上流側発熱
体５ｕとされ、他方が流れの下流側に位置する下流側発
熱体５ｄとされている。また、これらの上流側発熱体５
ｕ及び下流側発熱体５ｄの熱的影響を受けない位置、例
えば、上流側の隅部には環境温度を測定する測温抵抗体
６が薄膜形成されている。この感熱式フローセンサ１
は、本実施の形態では、ガスメータ用に適用されてい
る。
【００１５】このような感熱式フローセンサ１におい
て、上流側発熱体５ｕの抵抗値Ｒhu、下流側発熱体５ｄ
の抵抗値Ｒhdの温度特性は、各々 Ｒhu＝Ｒhu0 ×｛１＋αu ×（ｔu ＋Ｔ)｝ ……………………(１) Ｒhd＝Ｒhd0 ×｛１＋αd ×（ｔd ＋Ｔ)｝ ……………………(２) で示される。ここに、Ｒhu0 ，Ｒhd0 は基準温度〔℃〕
（特に断わらない限り、２５〔℃〕とする）時の発熱体
５ｕ，５ｄの各々の抵抗値、αu ，αd は基準温度時の
発熱体５ｕ，５ｄの各々の温度係数〔／Ｋ〕、ｔu ，ｔ
d は２発熱体方式の発熱体駆動による発熱体５ｕ，５ｄ
の各々の温度、Ｔは環境温度（基準温度に対する温度
差）とする。
て、上流側発熱体５ｕの抵抗値Ｒhu、下流側発熱体５ｄ
の抵抗値Ｒhdの温度特性は、各々 Ｒhu＝Ｒhu0 ×｛１＋αu ×（ｔu ＋Ｔ)｝ ……………………(１) Ｒhd＝Ｒhd0 ×｛１＋αd ×（ｔd ＋Ｔ)｝ ……………………(２) で示される。ここに、Ｒhu0 ，Ｒhd0 は基準温度〔℃〕
（特に断わらない限り、２５〔℃〕とする）時の発熱体
５ｕ，５ｄの各々の抵抗値、αu ，αd は基準温度時の
発熱体５ｕ，５ｄの各々の温度係数〔／Ｋ〕、ｔu ，ｔ
d は２発熱体方式の発熱体駆動による発熱体５ｕ，５ｄ
の各々の温度、Ｔは環境温度（基準温度に対する温度
差）とする。
【００１６】環境温度が基準温度（Ｔ＝０）の時の２発
熱体方式の感熱式フローセンサ１の出力を、上下流の発
熱体５ｕ，５ｄの各々の出力電圧Ｖhu，Ｖhdの差電圧Ｖ
hud（＝Ｖhu−Ｖhd）とする。すると、基準温度から環
境温度がＴに変化した後の発熱体５ｕ，５ｄの各々の出
力電圧をＶhu′，Ｖhd′とすると、差電圧Ｖhud′ は Ｖhud′＝Ｖhu′−Ｖhd′＝(Ｖhu−Ｖhd )＋(ΔＶhu−ΔＶhd ) ………(３) であるので、差電圧Ｖhud′ 中の環境温度Ｔによる変動
分ΔＶhud は ΔＶhud ＝ΔＶhu−ΔＶhd ………………………………………(４) となる。
熱体方式の感熱式フローセンサ１の出力を、上下流の発
熱体５ｕ，５ｄの各々の出力電圧Ｖhu，Ｖhdの差電圧Ｖ
hud（＝Ｖhu−Ｖhd）とする。すると、基準温度から環
境温度がＴに変化した後の発熱体５ｕ，５ｄの各々の出
力電圧をＶhu′，Ｖhd′とすると、差電圧Ｖhud′ は Ｖhud′＝Ｖhu′−Ｖhd′＝(Ｖhu−Ｖhd )＋(ΔＶhu−ΔＶhd ) ………(３) であるので、差電圧Ｖhud′ 中の環境温度Ｔによる変動
分ΔＶhud は ΔＶhud ＝ΔＶhu−ΔＶhd ………………………………………(４) となる。
【００１７】この変動分ΔＶhud は、環境温度Ｔによる
上流側発熱体５ｕの電圧降下ΔＶhuと下流側発熱体５ｄ
の電圧降下ΔＶhdの変化の仕方の異なる成分を表してい
る。(４)式に示す電圧は駆動電流Ｉh （上下流の発熱体
５ｕ，５ｄについて同じとする）による電圧降下ΔＶ
hud ＝ΔＲhud ×Ｉh と、(１)(２)式を使うと、抵抗値
の変動分ΔＲhud は概ね ΔＶhud ∝ΔＲhud ＝(Ｒhu0 −Ｒhd0 )＋(Ｒhu0×αu×ｔu−Ｒhd0×αd×ｔd ) ＋(Ｒhu0×αu−Ｒhd0×αd )×Ｔ …………………………………………(５) となる。
上流側発熱体５ｕの電圧降下ΔＶhuと下流側発熱体５ｄ
の電圧降下ΔＶhdの変化の仕方の異なる成分を表してい
る。(４)式に示す電圧は駆動電流Ｉh （上下流の発熱体
５ｕ，５ｄについて同じとする）による電圧降下ΔＶ
hud ＝ΔＲhud ×Ｉh と、(１)(２)式を使うと、抵抗値
の変動分ΔＲhud は概ね ΔＶhud ∝ΔＲhud ＝(Ｒhu0 −Ｒhd0 )＋(Ｒhu0×αu×ｔu−Ｒhd0×αd×ｔd ) ＋(Ｒhu0×αu−Ｒhd0×αd )×Ｔ …………………………………………(５) となる。
【００１８】この(５)式において、第１項の(Ｒhu0 −
Ｒhd0 )は感熱式フローセンサ１の初期状態において調
整が容易な項である。第２項の(Ｒhu0×αu×ｔu−Ｒ
hd0×αd×ｔd ）は駆動温度ｔu ，ｔd の差による出力
電圧の変化分で、定電流駆動の場合は、流量Ｑの変化に
よる感度寄与部分を表し、上下流の発熱体５ｕ，５ｄの
抵抗値及び温度係数が異なれば、感度などに影響のある
項であるが、駆動温度によって調整可能な項である。従
って、第３項の（Ｒhu0×αu−Ｒhd0×αd )×Ｔが２つ
の発熱体５ｕ，５ｄ間で特性の違いがあった場合に環境
温度Ｔが変化することによって差電圧Ｖhud に影響を及
ぼす項である。
Ｒhd0 )は感熱式フローセンサ１の初期状態において調
整が容易な項である。第２項の(Ｒhu0×αu×ｔu−Ｒ
hd0×αd×ｔd ）は駆動温度ｔu ，ｔd の差による出力
電圧の変化分で、定電流駆動の場合は、流量Ｑの変化に
よる感度寄与部分を表し、上下流の発熱体５ｕ，５ｄの
抵抗値及び温度係数が異なれば、感度などに影響のある
項であるが、駆動温度によって調整可能な項である。従
って、第３項の（Ｒhu0×αu−Ｒhd0×αd )×Ｔが２つ
の発熱体５ｕ，５ｄ間で特性の違いがあった場合に環境
温度Ｔが変化することによって差電圧Ｖhud に影響を及
ぼす項である。
【００１９】そこで、この第３項について詳細に検討す
る。いま、流量零時（Ｑ＝０）の各電圧を用いて出力電
圧の変化の割合ｍを ｍ＝ΔＶhud(０) ／〔｛Ｖhu(０)＋Ｖhd(０)｝／２〕 …………………(６) と定義する。ここに、ΔＶhud(Ｑ) は流量Ｑの時の２つ
の発熱体５ｕ，５ｄの出力電圧の差の、基準温度からＴ
〔℃〕だけ環境温度が変化したときの変化分を示し、Ｖ
hu(Ｑ)，Ｖhd(Ｑ)は流量Ｑの時の２つの発熱体５ｕ，５
ｄの基準温度からＴ〔℃〕だけ環境温度が変化したとき
の変化分を示す。
る。いま、流量零時（Ｑ＝０）の各電圧を用いて出力電
圧の変化の割合ｍを ｍ＝ΔＶhud(０) ／〔｛Ｖhu(０)＋Ｖhd(０)｝／２〕 …………………(６) と定義する。ここに、ΔＶhud(Ｑ) は流量Ｑの時の２つ
の発熱体５ｕ，５ｄの出力電圧の差の、基準温度からＴ
〔℃〕だけ環境温度が変化したときの変化分を示し、Ｖ
hu(Ｑ)，Ｖhd(Ｑ)は流量Ｑの時の２つの発熱体５ｕ，５
ｄの基準温度からＴ〔℃〕だけ環境温度が変化したとき
の変化分を示す。
【００２０】この割合ｍに関して図２を参照してさらに
説明する。図２は感熱式フローセンサ１の流量に対する
出力信号の例を示すもので、環境温度Ｔが基準温度の時
の上流側発熱体５ｕの出力電圧Ｖhu及び下流側発熱体５
ｄの出力電圧Ｖhdは、単独では、流量０〔Ｌ／Ｈ〕のと
きにオフセットＡを持っている（もっとも、１．００に
規格化しており、一致しているように図示しているが、
無調整のときは、これらのオフセットも僅かに異なって
いるので、計算に使用するときのオフセットは上下流の
これらの値の平均値とした）。環境温度がＴ′となった
ときのこれらの特性は、図２(ａ)中に破線で示す
Ｖ′hu，Ｖ′hdとなる。ＶhuとＶhdとの差をとったとき
の差電圧Ｖhud はオフセット電圧が上下流の発熱体５
ｕ，５ｄで殆ど同じであるので、流量零時のＶhud は図
２(ｂ)に示すようにほぼ零となる。このとき、上下流の
発熱体５ｕ，５ｄの抵抗値や温度係数が異なることで、
環境温度Ｔの影響を受け、図２(ｂ)中に破線で示すよう
に差電圧Ｖ′hud が変化する。このときの差電圧Ｖ
hud ，Ｖ′hud の傾きの変化は、流量が０〜２００〔Ｌ
／Ｈ〕で広範囲に変化しても通常の差Ｂに比べて小さ
い。この差（変化量Ｂ）のオフセットＡに対する値を上
記(６)式で定義したｍとするものである。
説明する。図２は感熱式フローセンサ１の流量に対する
出力信号の例を示すもので、環境温度Ｔが基準温度の時
の上流側発熱体５ｕの出力電圧Ｖhu及び下流側発熱体５
ｄの出力電圧Ｖhdは、単独では、流量０〔Ｌ／Ｈ〕のと
きにオフセットＡを持っている（もっとも、１．００に
規格化しており、一致しているように図示しているが、
無調整のときは、これらのオフセットも僅かに異なって
いるので、計算に使用するときのオフセットは上下流の
これらの値の平均値とした）。環境温度がＴ′となった
ときのこれらの特性は、図２(ａ)中に破線で示す
Ｖ′hu，Ｖ′hdとなる。ＶhuとＶhdとの差をとったとき
の差電圧Ｖhud はオフセット電圧が上下流の発熱体５
ｕ，５ｄで殆ど同じであるので、流量零時のＶhud は図
２(ｂ)に示すようにほぼ零となる。このとき、上下流の
発熱体５ｕ，５ｄの抵抗値や温度係数が異なることで、
環境温度Ｔの影響を受け、図２(ｂ)中に破線で示すよう
に差電圧Ｖ′hud が変化する。このときの差電圧Ｖ
hud ，Ｖ′hud の傾きの変化は、流量が０〜２００〔Ｌ
／Ｈ〕で広範囲に変化しても通常の差Ｂに比べて小さ
い。この差（変化量Ｂ）のオフセットＡに対する値を上
記(６)式で定義したｍとするものである。
【００２１】また、(５)式に関して、第３項の環境温度
に依存する項のみを抽出しΔＲhudとすると、差電圧Ｖ
hud をとる前の抵抗値から、Ｒh ＝（Ｒhu＋Ｒhd）／２
を得る。(６)式からこれらの比はｍと等しく、 ｍ＝ΔＲhud ／Ｒh ≒(Ｒhu0αu−Ｒhd0αd )×Ｔ／Ｒh0 ≒(αＴ)×〔{１−(Ｒhd0αd ／Ｒhu0αu )}／{１＋(Ｒhd0 ／Ｒhu0 )}〕 ……………………………………(７) で表される。ここに、α≒αu ，αd である。また、実
用上、(７)式を利用しやすくするため、基準温度時の抵
抗値Ｒhu0 ，Ｒhd0 の平均値Ｒh0を抵抗値Ｒhu，Ｒhdの
平均値Ｒh の代わりに用いた（抵抗値の差をとっている
分子に比べ、分母のこの近似による影響は、環境温度の
変化に対して小さい。もちろん、抵抗値Ｒhu，Ｒhdとし
て(１)(２)式等から得られる実測値をそのまま用いても
よい）。
に依存する項のみを抽出しΔＲhudとすると、差電圧Ｖ
hud をとる前の抵抗値から、Ｒh ＝（Ｒhu＋Ｒhd）／２
を得る。(６)式からこれらの比はｍと等しく、 ｍ＝ΔＲhud ／Ｒh ≒(Ｒhu0αu−Ｒhd0αd )×Ｔ／Ｒh0 ≒(αＴ)×〔{１−(Ｒhd0αd ／Ｒhu0αu )}／{１＋(Ｒhd0 ／Ｒhu0 )}〕 ……………………………………(７) で表される。ここに、α≒αu ，αd である。また、実
用上、(７)式を利用しやすくするため、基準温度時の抵
抗値Ｒhu0 ，Ｒhd0 の平均値Ｒh0を抵抗値Ｒhu，Ｒhdの
平均値Ｒh の代わりに用いた（抵抗値の差をとっている
分子に比べ、分母のこの近似による影響は、環境温度の
変化に対して小さい。もちろん、抵抗値Ｒhu，Ｒhdとし
て(１)(２)式等から得られる実測値をそのまま用いても
よい）。
【００２２】いま、αu ＝αd ＝αが成立しており、誤
差の原因が発熱体５ｕ，５ｄの抵抗値にあるとすると、
(６)式の関係から、出力電圧のＲhu，Ｒhdの比の１から
のずれは、ｍ／α≪Ｔを使うと、 ｜（Ｒhd ／Ｒhu ）−１｜≦（ｍ／α）／｛Ｔ＋（ｍ／α)}≒ｍ／Ｔα ……………………………………(８) として表される。
差の原因が発熱体５ｕ，５ｄの抵抗値にあるとすると、
(６)式の関係から、出力電圧のＲhu，Ｒhdの比の１から
のずれは、ｍ／α≪Ｔを使うと、 ｜（Ｒhd ／Ｒhu ）−１｜≦（ｍ／α）／｛Ｔ＋（ｍ／α)}≒ｍ／Ｔα ……………………………………(８) として表される。
【００２３】また、発熱体５ｕ，５ｄの温度係数のみが
出力電圧の誤差に寄与している場合には、Ｒh ＝Ｒhu0
＝Ｒhd0 として、同様に、(７)式の第２項を展開して ｜（αd ／αu ）−１｜≦ｍ／Ｔα ……………………………………(９) が得られる。
出力電圧の誤差に寄与している場合には、Ｒh ＝Ｒhu0
＝Ｒhd0 として、同様に、(７)式の第２項を展開して ｜（αd ／αu ）−１｜≦ｍ／Ｔα ……………………………………(９) が得られる。
【００２４】この他、発熱体５ｕ，５ｄの抵抗値や温度
係数が同時に満たせばよい条件として、(６)式より、 ｍ＝ΔＲhud ／Ｒh ≒（Ｒhu0αu−Ｒhd0αd )×Ｔ／Ｒh0 ………………………………(10) となる。
係数が同時に満たせばよい条件として、(６)式より、 ｍ＝ΔＲhud ／Ｒh ≒（Ｒhu0αu−Ｒhd0αd )×Ｔ／Ｒh0 ………………………………(10) となる。
【００２５】従って、Ｒhu0αu−Ｒhd0αd＝０であれ
ば、前述した条件を満たさなくても、環境温度Ｔの影響
を受けにくいものとすることができる。ただし、(８)式
や(９)式の条件を大きく外れるような場合には、影響を
受けるようになってくるので、これらの条件の３倍程度
（＝３×ｍ／Ｔα）以下に抑えておく必要がある。これ
は(５)式の第３項の調整を(10)式によって可能とするに
は、発熱体ｕ，５ｄ間の抵抗値の比と温度係数の比とが
同じ程度であることが必要であり、従って、(８)式や
(９)式のような個別の許容差に余裕ができるもののの無
制限に広げられるわけでない。即ち、温度係数αの効果
のない調整は可能であるが、第１項のオフセットも大き
くなり、悪影響を及ぼす。
ば、前述した条件を満たさなくても、環境温度Ｔの影響
を受けにくいものとすることができる。ただし、(８)式
や(９)式の条件を大きく外れるような場合には、影響を
受けるようになってくるので、これらの条件の３倍程度
（＝３×ｍ／Ｔα）以下に抑えておく必要がある。これ
は(５)式の第３項の調整を(10)式によって可能とするに
は、発熱体ｕ，５ｄ間の抵抗値の比と温度係数の比とが
同じ程度であることが必要であり、従って、(８)式や
(９)式のような個別の許容差に余裕ができるもののの無
制限に広げられるわけでない。即ち、温度係数αの効果
のない調整は可能であるが、第１項のオフセットも大き
くなり、悪影響を及ぼす。
【００２６】完全に零にならない場合の感度への誤差の
評価は、(10)式の分母の値にも依存する発熱体５ｕ，５
ｄの大きさが寄与する。そこで、(８)式及び(９)式にお
いて、右辺の値が(10)式と同時に３×ｍ／Ｔα以下であ
ることを条件に、 （Ｒhu0αu−Ｒhd0αd )／αＲh0≦ｍ／Ｔα 又は、 ｜αuＲhu0 −αdＲhd0 ｜≦ｍＲh0／Ｔ〔Ω／Ｋ〕 ………………………………………………(11) で表現できる。
評価は、(10)式の分母の値にも依存する発熱体５ｕ，５
ｄの大きさが寄与する。そこで、(８)式及び(９)式にお
いて、右辺の値が(10)式と同時に３×ｍ／Ｔα以下であ
ることを条件に、 （Ｒhu0αu−Ｒhd0αd )／αＲh0≦ｍ／Ｔα 又は、 ｜αuＲhu0 −αdＲhd0 ｜≦ｍＲh0／Ｔ〔Ω／Ｋ〕 ………………………………………………(11) で表現できる。
【００２７】以下、実際の数値を代入して考察する。い
ま、全測定範囲（例えば、０〜２００〔Ｌ／Ｈ〕）の流
量を振ったときの出力の変化の全体を“感度”と呼ぶこ
とにすると、ガスメータのための出力信号は２つの発熱
体５ｕ，５ｄの出力信号（出力電圧）の差をとっている
ので、ガスメータ仕様の器差は感度に対する許容誤差を
意味するが、発熱体５ｕ，５ｄを個々に駆動するための
バイアス成分を含めてその割合を求めると、バイアスに
よるオフセット分は、感度の２〜１０倍程度あるので、
バイアスによるオフセット全体に対する許容誤差は、仕
様などに示される器差の１／２〜１／１０程度である
（１／２以上広い範囲で使用する設計では、エクスポー
ネンシャル状に冷める発熱体５ｕ，５ｄの感度の低下が
著しく、また、非線形性も非常に大きくなって使いにく
い。逆に、狭すぎると、感度をとりにくい）。例えば、
ガスメータの測定範囲を０〜２００〔Ｌ／Ｈ〕とすると
き、最低でも２〔Ｌ／Ｈ〕を分解できるようにしたいの
で、ガスメータの仕様として、出力信号のフルスケール
（図２(ｂ)中のＦ）に対して１〔％〕以下の許容幅（１
〔％〕の器差）が必要である。仕様１〔％〕であれば、
バイアス分を含めると、０．１〜０．５〔％〕となる。
これをｍとし、ここでは(８)式中で最悪値を与えるｍと
してｍ＝１〔％〕×０．５＝０．００５とする。
ま、全測定範囲（例えば、０〜２００〔Ｌ／Ｈ〕）の流
量を振ったときの出力の変化の全体を“感度”と呼ぶこ
とにすると、ガスメータのための出力信号は２つの発熱
体５ｕ，５ｄの出力信号（出力電圧）の差をとっている
ので、ガスメータ仕様の器差は感度に対する許容誤差を
意味するが、発熱体５ｕ，５ｄを個々に駆動するための
バイアス成分を含めてその割合を求めると、バイアスに
よるオフセット分は、感度の２〜１０倍程度あるので、
バイアスによるオフセット全体に対する許容誤差は、仕
様などに示される器差の１／２〜１／１０程度である
（１／２以上広い範囲で使用する設計では、エクスポー
ネンシャル状に冷める発熱体５ｕ，５ｄの感度の低下が
著しく、また、非線形性も非常に大きくなって使いにく
い。逆に、狭すぎると、感度をとりにくい）。例えば、
ガスメータの測定範囲を０〜２００〔Ｌ／Ｈ〕とすると
き、最低でも２〔Ｌ／Ｈ〕を分解できるようにしたいの
で、ガスメータの仕様として、出力信号のフルスケール
（図２(ｂ)中のＦ）に対して１〔％〕以下の許容幅（１
〔％〕の器差）が必要である。仕様１〔％〕であれば、
バイアス分を含めると、０．１〜０．５〔％〕となる。
これをｍとし、ここでは(８)式中で最悪値を与えるｍと
してｍ＝１〔％〕×０．５＝０．００５とする。
【００２８】環境温度Ｔに対するガスメータの仕様範囲
を−２５〜７５〔℃〕とすると、これは基準温度２５
〔℃〕に対しＴ＝±５０〔℃〕となる。同じく使用範囲
が０〜５０〔℃〕あれば、基準温度２５〔℃〕に対しＴ
＝±２５〔℃〕となる。(８)〜(10)式の右辺が最も大き
くなる最悪条件を与えるＴはＴ＝２５〔℃〕である（±
の値が同じでない場合には、小さいほうの値をとる）。
を−２５〜７５〔℃〕とすると、これは基準温度２５
〔℃〕に対しＴ＝±５０〔℃〕となる。同じく使用範囲
が０〜５０〔℃〕あれば、基準温度２５〔℃〕に対しＴ
＝±２５〔℃〕となる。(８)〜(10)式の右辺が最も大き
くなる最悪条件を与えるＴはＴ＝２５〔℃〕である（±
の値が同じでない場合には、小さいほうの値をとる）。
【００２９】温度係数αは、発熱体５ｕ，５ｄを形成す
る金属によって異なるが、純金属では白金がα＝０．０
０３９〔／Ｋ〕（バルクの場合）、スパッタリング法な
どに作製した薄膜の場合には条件により変化して０．０
０２５〜０．００３５〔／Ｋ〕であり、ニッケルの場合
にはα＝０．００６〜０．００６５〔／Ｋ〕（バルクの
場合）、銅の場合にはα＝０．００４３〔／Ｋ〕（バル
クの場合）である。そこで、これらの数値を考慮し、温
度係数αの値の幅を、０．００２５〜０．００６５〔／
Ｋ〕なる範囲とすると、(８)〜(10)式の右辺が最も大き
くなる最悪条件を与えるαはα＝０．００２５〔／Ｋ〕
となる。
る金属によって異なるが、純金属では白金がα＝０．０
０３９〔／Ｋ〕（バルクの場合）、スパッタリング法な
どに作製した薄膜の場合には条件により変化して０．０
０２５〜０．００３５〔／Ｋ〕であり、ニッケルの場合
にはα＝０．００６〜０．００６５〔／Ｋ〕（バルクの
場合）、銅の場合にはα＝０．００４３〔／Ｋ〕（バル
クの場合）である。そこで、これらの数値を考慮し、温
度係数αの値の幅を、０．００２５〜０．００６５〔／
Ｋ〕なる範囲とすると、(８)〜(10)式の右辺が最も大き
くなる最悪条件を与えるαはα＝０．００２５〔／Ｋ〕
となる。
【００３０】すると、(８)〜(10)式の具体的内容は、 ｜(Ｒhd ／Ｒhu )−１｜≦０．０８ …………………………(12) ｜(αd ／αu )−１｜ ≦０．０８ …………………………(13) ｜(αuＲhu0−αdＲhd0)／αＲh0｜≦０．０８ ……………(14) となる。ただし、(14)式は(８)(９)式の右辺の値が０．
２４（＝３×０．０８）以下の条件を満たしていること
が必要である。
２４（＝３×０．０８）以下の条件を満たしていること
が必要である。
【００３１】ここに、感熱式フローセンサ１に使用する
発熱体５ｕ，５ｄの抵抗値は、通常は、大きいほどよい
が、フローセンサのチップサイズや電源電圧の許容範
囲、パターン幅を細く（或いは、薄く）することができ
る限界による制約があり、最大でも２〔ｋΩ〕位、低い
ほうに関しては構成によっては１００〔Ω〕程度のもの
を使うことになる（電池の容量を考えると、２つの発熱
体５ｕ，５ｄで合計３〔ｍＡ〕程度としたいので、電源
電圧を５〔Ｖ〕とすると、Ｒh ＝５〔Ｖ〕／３〔ｍＡ〕
≒１．６７〔ｋΩ〕となる。抵抗値Ｒh の最悪値を与え
る条件の０．００６５〔／Ｋ〕（ニッケルのバルク値を
参考とした）を使うものとすれば、(14)式は ｜αuＲhu0−αdＲhd0｜≦０．１１〔Ω／Ｋ〕 ……………(1４′) となる。これは、Ｔ＝±２５〔℃〕で計算したので、上
下流の発熱体５ｕ，５ｄの基準温度時の抵抗値に対して
変化の差にして、０．１１×（±２５〔℃〕）＝±２．
７５〔Ω〕以下でなければならないことを示している。
発熱体５ｕ，５ｄの抵抗値は、通常は、大きいほどよい
が、フローセンサのチップサイズや電源電圧の許容範
囲、パターン幅を細く（或いは、薄く）することができ
る限界による制約があり、最大でも２〔ｋΩ〕位、低い
ほうに関しては構成によっては１００〔Ω〕程度のもの
を使うことになる（電池の容量を考えると、２つの発熱
体５ｕ，５ｄで合計３〔ｍＡ〕程度としたいので、電源
電圧を５〔Ｖ〕とすると、Ｒh ＝５〔Ｖ〕／３〔ｍＡ〕
≒１．６７〔ｋΩ〕となる。抵抗値Ｒh の最悪値を与え
る条件の０．００６５〔／Ｋ〕（ニッケルのバルク値を
参考とした）を使うものとすれば、(14)式は ｜αuＲhu0−αdＲhd0｜≦０．１１〔Ω／Ｋ〕 ……………(1４′) となる。これは、Ｔ＝±２５〔℃〕で計算したので、上
下流の発熱体５ｕ，５ｄの基準温度時の抵抗値に対して
変化の差にして、０．１１×（±２５〔℃〕）＝±２．
７５〔Ω〕以下でなければならないことを示している。
【００３２】従って、(５)式の第２項を回路の動作の初
期段階でｔu ，ｔd 間の比を調整することで、抵抗値Ｒ
hu0 ，Ｒhd0 の値や温度係数αu ，αd の値の作製誤差
を補償することができる。定電流駆動方式では、電流値
を発熱体５ｕ，５ｄで微調整すればよい。また、定温度
駆動方式であれば、直接駆動時の温度の調整で実現でき
る。定電圧駆動方式であれば、駆動電圧を微調整すれば
よい。
期段階でｔu ，ｔd 間の比を調整することで、抵抗値Ｒ
hu0 ，Ｒhd0 の値や温度係数αu ，αd の値の作製誤差
を補償することができる。定電流駆動方式では、電流値
を発熱体５ｕ，５ｄで微調整すればよい。また、定温度
駆動方式であれば、直接駆動時の温度の調整で実現でき
る。定電圧駆動方式であれば、駆動電圧を微調整すれば
よい。
【００３３】ちなみに、白金抵抗体は通常の白金線など
のようなバルクの場合には、例えばＩＳ規格の白金抵抗
温度センサ（Ｐｔ１００）などでもわかるように約０．
３９〔Ω／Ｋ〕（α＝０．００３９相当）である（ただ
し、基準温度は０〔℃〕である）。しかし、図１に示し
たような半導体プロセスを利用してスパッタリング法な
どで成膜した白金の場合には、必ずしもこのような値に
はならず、実測値でも、０．２５〜０．３５〔Ω／Ｋ〕
（α＝０．００２５〜０．００３５相当）（ただし、基
準温度は２５〔℃〕とした）になっている。また、温度
の１次の項以外の非線形の項による（１）式や（２）式
からのずれは、２５±５０〔℃〕程度の温度範囲では、
１００〔Ω〕の抵抗値に対して高々０．１〔Ω〕程度の
誤差となる。従って、(１)式や(２)式で示したような式
によって十分な精度が得られる。
のようなバルクの場合には、例えばＩＳ規格の白金抵抗
温度センサ（Ｐｔ１００）などでもわかるように約０．
３９〔Ω／Ｋ〕（α＝０．００３９相当）である（ただ
し、基準温度は０〔℃〕である）。しかし、図１に示し
たような半導体プロセスを利用してスパッタリング法な
どで成膜した白金の場合には、必ずしもこのような値に
はならず、実測値でも、０．２５〜０．３５〔Ω／Ｋ〕
（α＝０．００２５〜０．００３５相当）（ただし、基
準温度は２５〔℃〕とした）になっている。また、温度
の１次の項以外の非線形の項による（１）式や（２）式
からのずれは、２５±５０〔℃〕程度の温度範囲では、
１００〔Ω〕の抵抗値に対して高々０．１〔Ω〕程度の
誤差となる。従って、(１)式や(２)式で示したような式
によって十分な精度が得られる。
【００３４】なお、本実施の形態では、２発熱体方式と
して、図１に例示したような構造の感熱式フローセンサ
１に適用したが、これに限られない。即ち、図１の感熱
式フローセンサ１では同一の橋４の上に上下流の発熱体
５ｕ，５ｄが形成されているが、例えば、図３に示すよ
うに発熱体５ｕ，５ｄ間を熱的に絶縁するように橋４に
スリット７を形成したものでもよい（実質的に、スリッ
ト７により２本の橋が独立して平行に形成されているこ
とになる）。もっとも、図１や図３に示すように橋４や
発熱体５ｕ，５ｄを接近させて平行的に形成するものに
も限らず、例えば、図４に示すように、橋４ａ，４ｂを
Ｔ字状に交差させて形成し、橋４ａ側に上流側発熱体５
ｕを形成し、橋４ｂ側に下流側発熱体５ｄを形成するこ
とで、発熱体５ｕ，５ｄ同士が直交的となるようにして
もよい。要は、発熱体５ｕ，５ｄの特性の同一性が要求
される方式であればよい。
して、図１に例示したような構造の感熱式フローセンサ
１に適用したが、これに限られない。即ち、図１の感熱
式フローセンサ１では同一の橋４の上に上下流の発熱体
５ｕ，５ｄが形成されているが、例えば、図３に示すよ
うに発熱体５ｕ，５ｄ間を熱的に絶縁するように橋４に
スリット７を形成したものでもよい（実質的に、スリッ
ト７により２本の橋が独立して平行に形成されているこ
とになる）。もっとも、図１や図３に示すように橋４や
発熱体５ｕ，５ｄを接近させて平行的に形成するものに
も限らず、例えば、図４に示すように、橋４ａ，４ｂを
Ｔ字状に交差させて形成し、橋４ａ側に上流側発熱体５
ｕを形成し、橋４ｂ側に下流側発熱体５ｄを形成するこ
とで、発熱体５ｕ，５ｄ同士が直交的となるようにして
もよい。要は、発熱体５ｕ，５ｄの特性の同一性が要求
される方式であればよい。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、上流側発
熱体の基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基
準温度時の抵抗値をＲhd0 ，これらの発熱体の温度係数
の平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセットを含む
流量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔが変化したとき
の出力電圧の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（Ｒhd0 ／Ｒhu0 ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにしたので、上流側発熱体と下流
側発熱体との抵抗値に誤差があり、環境温度に変化があ
っても、センサ出力が許容範囲内に収まる感熱式フロー
センサを提供することができる。
熱体の基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基
準温度時の抵抗値をＲhd0 ，これらの発熱体の温度係数
の平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセットを含む
流量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔが変化したとき
の出力電圧の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（Ｒhd0 ／Ｒhu0 ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにしたので、上流側発熱体と下流
側発熱体との抵抗値に誤差があり、環境温度に変化があ
っても、センサ出力が許容範囲内に収まる感熱式フロー
センサを提供することができる。
【００３６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の感熱式フローセンサにおいて、Ｒhd0 ／Ｒhu0 の値
の１からのずれを、±０．０８以下の範囲としたので、
具体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度
範囲であっても、発熱体として現実に使える金属である
温度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲
で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる抵抗
値を持つ発熱体を有する感熱式フローセンサを提供する
ことができる。
載の感熱式フローセンサにおいて、Ｒhd0 ／Ｒhu0 の値
の１からのずれを、±０．０８以下の範囲としたので、
具体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度
範囲であっても、発熱体として現実に使える金属である
温度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲
で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる抵抗
値を持つ発熱体を有する感熱式フローセンサを提供する
ことができる。
【００３７】請求項３記載の発明によれば、上流側発熱
体の基準温度時の温度係数をαu ，下流側発熱体の基準
温度時の温度係数をαd ，これらの発熱体の温度係数の
平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセットを含む流
量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔが変化したときの
出力電圧の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（αd ／αu ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにしたので、上流側発熱体と下流
側発熱体との温度係数に誤差があり、環境温度に変化が
あっても、センサ出力が許容範囲内に収まる感熱式フロ
ーセンサを提供することができる。
体の基準温度時の温度係数をαu ，下流側発熱体の基準
温度時の温度係数をαd ，これらの発熱体の温度係数の
平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセットを含む流
量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔが変化したときの
出力電圧の変化の割合をｍとしたとき、 ｜（αd ／αu ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにしたので、上流側発熱体と下流
側発熱体との温度係数に誤差があり、環境温度に変化が
あっても、センサ出力が許容範囲内に収まる感熱式フロ
ーセンサを提供することができる。
【００３８】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の感熱式フローセンサにおいて、αd ／αu の値の１
からのずれを、±０．０８以下の範囲としたので、具体
的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度範囲
であっても、発熱体として現実に使える金属である温度
係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲で、
センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる温度係数
の発熱体を有する感熱式フローセンサを提供することが
できる。
載の感熱式フローセンサにおいて、αd ／αu の値の１
からのずれを、±０．０８以下の範囲としたので、具体
的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境温度範囲
であっても、発熱体として現実に使える金属である温度
係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の範囲で、
センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる温度係数
の発熱体を有する感熱式フローセンサを提供することが
できる。
【００３９】請求項５記載の発明によれば、基準温度時
の抵抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基準温度時の抵抗値
をＲhd0 ，上流側発熱体の温度係数をαu ，下流側発熱
体の温度係数をαd ，これらの発熱体の抵抗値の平均値
をＲh0，これらの発熱体の温度係数の平均値をα，発熱
体単体の出力電圧オフセットを含む流量零時の出力電圧
に対する環境温度Ｔが変化したときの出力電圧の変化の
割合をｍとしたとき、ｍ／Ｔαの値が３×ｍ／Ｔα以下
であることを条件に、 ｜αuＲhu0 −αdＲhd0 ｜ ≦ ｍＲh0／Ｔ なる関係を満たすようにしたので、上流側発熱体と下流
側発熱体との抵抗値及び温度係数に誤差があり、環境温
度に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収まる
感熱式フローセンサを提供することができる。
の抵抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基準温度時の抵抗値
をＲhd0 ，上流側発熱体の温度係数をαu ，下流側発熱
体の温度係数をαd ，これらの発熱体の抵抗値の平均値
をＲh0，これらの発熱体の温度係数の平均値をα，発熱
体単体の出力電圧オフセットを含む流量零時の出力電圧
に対する環境温度Ｔが変化したときの出力電圧の変化の
割合をｍとしたとき、ｍ／Ｔαの値が３×ｍ／Ｔα以下
であることを条件に、 ｜αuＲhu0 −αdＲhd0 ｜ ≦ ｍＲh0／Ｔ なる関係を満たすようにしたので、上流側発熱体と下流
側発熱体との抵抗値及び温度係数に誤差があり、環境温
度に変化があっても、センサ出力が許容範囲内に収まる
感熱式フローセンサを提供することができる。
【００４０】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の感熱式フローセンサにおいて、ｍ／Ｔα≦０．２４
としたとき、ｍＲh0／Ｔ＝０．１１〔Ω／Ｋ〕としたの
で、具体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境
温度範囲であっても、発熱体として現実に使える金属で
ある温度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の
範囲で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる
抵抗値及び温度係数の発熱体を有する感熱式フローセン
サを提供することができる。
載の感熱式フローセンサにおいて、ｍ／Ｔα≦０．２４
としたとき、ｍＲh0／Ｔ＝０．１１〔Ω／Ｋ〕としたの
で、具体的に−２５〜７５〔℃〕の範囲で変化する環境
温度範囲であっても、発熱体として現実に使える金属で
ある温度係数が０．００２５〜０．００６５〔／Ｋ〕の
範囲で、センサ出力が許容範囲である１〔％〕に収まる
抵抗値及び温度係数の発熱体を有する感熱式フローセン
サを提供することができる。
【図１】本発明の実施の一形態を示す感熱式フローセン
サの概略平面図である。
サの概略平面図である。
【図２】(ａ)は流量と各発熱体の出力電圧値との関係を
示す特性図、(ｂ)は流量と差電圧との関係を示す特性図
である。
示す特性図、(ｂ)は流量と差電圧との関係を示す特性図
である。
【図３】感熱式フローセンサの変形例構造を示す概略平
面図である。
面図である。
【図４】感熱式フローセンサの他の変形例構造を示す概
略平面図である。
略平面図である。
５ｕ，５ｄ 発熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀口 浩幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 鈴木 伸一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 平野 真司 愛知県名古屋市中区錦２丁目２番13号 リ コーエレメックス株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 流体の流れの上流側に位置する上流側発
熱体と下流側に位置する下流側発熱体との２つの発熱体
を有する感熱式フローセンサにおいて、 上流側発熱体の基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，下流側発
熱体の基準温度時の抵抗値をＲhd0 ，これらの発熱体の
温度係数の平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセッ
トを含む流量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔ（ただ
し、環境温度Ｔは基準温度に対するフローセンサの使用
温度範囲を意味する）が変化したときの出力電圧の変化
の割合をｍとしたとき、 ｜（Ｒhd0 ／Ｒhu0 ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにしたことを特徴とする感熱式フ
ローセンサ。 - 【請求項２】 Ｒhd0 ／Ｒhu0 の値の１からのずれを、
±０．０８以下の範囲としたことを特徴とする請求項１
記載の感熱式フローセンサ。 - 【請求項３】 流体の流れの上流側に位置する上流側発
熱体と下流側に位置する下流側発熱体との２つの発熱体
を有する感熱式フローセンサにおいて、 上流側発熱体の基準温度時の温度係数をαu ，下流側発
熱体の基準温度時の温度係数をαd ，これらの発熱体の
温度係数の平均値をα，発熱体単体の出力電圧オフセッ
トを含む流量零時の出力電圧に対する環境温度Ｔ（ただ
し、環境温度Ｔは基準温度に対するフローセンサの使用
温度範囲を意味する）が変化したときの出力電圧の変化
の割合をｍとしたとき、 ｜（αd ／αu ）−１｜ ≦ ｍ／Ｔα なる関係を満たすようにしたことを特徴とする感熱式フ
ローセンサ。 - 【請求項４】 αd ／αu の値の１からのずれを、±
０．０８以下の範囲としたことを特徴とする請求項３記
載の感熱式フローセンサ。 - 【請求項５】 流体の流れの上流側に位置する上流側発
熱体と下流側に位置する下流側発熱体との２つの発熱体
を有する感熱式フローセンサにおいて、 基準温度時の抵抗値をＲhu0 ，下流側発熱体の基準温度
時の抵抗値をＲhd0 ，上流側発熱体の温度係数をαu ，
下流側発熱体の温度係数をαd ，これらの発熱体の抵抗
値の平均値をＲh0，これらの発熱体の温度係数の平均値
をα，発熱体単体の出力電圧オフセットを含む流量零時
の出力電圧に対する環境温度Ｔ（ただし、環境温度Ｔは
基準温度に対するフローセンサの使用温度範囲を意味す
る）が変化したときの出力電圧の変化の割合をｍとした
とき、ｍ／Ｔαの値が３×ｍ／Ｔα以下であることを条
件に、 ｜αuＲhu0 −αdＲhd0 ｜ ≦ ｍＲh0／Ｔ なる関係を満たすようにしたことを特徴とする感熱式フ
ローセンサ。 - 【請求項６】 ｍ／Ｔα≦０．２４としたとき、ｍＲh0
／Ｔ＝０．１１〔Ω／Ｋ〕であることを特徴とする請求
項５記載の感熱式フローセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9046387A JPH10239129A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 感熱式フローセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9046387A JPH10239129A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 感熱式フローセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239129A true JPH10239129A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12745739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9046387A Pending JPH10239129A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 感熱式フローセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10239129A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004340964A (ja) * | 2003-05-13 | 2004-12-02 | Berkin Bv | 質量流量計 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9046387A patent/JPH10239129A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004340964A (ja) * | 2003-05-13 | 2004-12-02 | Berkin Bv | 質量流量計 |
| JP4709499B2 (ja) * | 2003-05-13 | 2011-06-22 | ベルキン ビーブイ | 熱式の質量流量計 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |