JPH11125550A - センサ - Google Patents
センサInfo
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- JPH11125550A JPH11125550A JP9289346A JP28934697A JPH11125550A JP H11125550 A JPH11125550 A JP H11125550A JP 9289346 A JP9289346 A JP 9289346A JP 28934697 A JP28934697 A JP 28934697A JP H11125550 A JPH11125550 A JP H11125550A
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- fluid
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6845—Micromachined devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測温抵抗体の長寿命化を図る。
【解決手段】 空隙部２とこの空隙部２の開口面に配置
されてブリッジ部３ａ，４ａ又はダイアフラム部を形成
する薄膜層３，４とを有して流体の流れの中に配置され
る基板１を備え、この基板１の薄膜層３，４の表面には
それぞれ電流が流れる対の測温抵抗体５，６が流体の流
れの上流側と下流側とに配置されるように位置決めされ
て形成され、測温抵抗体５，６のそれぞれの抵抗値の変
化を電圧に変換しその電圧差を求めることで流体の流速
や流量等を測定するセンサにおいて、流体の流れの方向
と直交する長さ方向における測温抵抗体５，６の温度分
布を均一化する温度分布均一化手段を備える。これによ
り、所望の発熱量を得るに足りる電流を測温抵抗体５，
６に流しても、測温抵抗体５，６の長さ方向の中央部の
温度が局部的に高くならないようにし、測温抵抗体の寿
命を延長するようにする。
されてブリッジ部３ａ，４ａ又はダイアフラム部を形成
する薄膜層３，４とを有して流体の流れの中に配置され
る基板１を備え、この基板１の薄膜層３，４の表面には
それぞれ電流が流れる対の測温抵抗体５，６が流体の流
れの上流側と下流側とに配置されるように位置決めされ
て形成され、測温抵抗体５，６のそれぞれの抵抗値の変
化を電圧に変換しその電圧差を求めることで流体の流速
や流量等を測定するセンサにおいて、流体の流れの方向
と直交する長さ方向における測温抵抗体５，６の温度分
布を均一化する温度分布均一化手段を備える。これによ
り、所望の発熱量を得るに足りる電流を測温抵抗体５，
６に流しても、測温抵抗体５，６の長さ方向の中央部の
温度が局部的に高くならないようにし、測温抵抗体の寿
命を延長するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流れの上流
側と下流側とに配置した複数の測温抵抗体の抵抗値の変
化を検知して、流体の流速、流量等を測定するセンサに
関する。
側と下流側とに配置した複数の測温抵抗体の抵抗値の変
化を検知して、流体の流速、流量等を測定するセンサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のセンサとしては、流速センサ、
流量センサ等が知られている。このようなセンサは、空
隙部とこの空隙部の開口面に配置されてブリッジ部又は
ダイアフラム部を形成する薄膜層とを有して流体の流れ
の中に配置される基板を備え、この基板の薄膜層の表面
に、それぞれ電流が流れる対の測温抵抗体が前記流体の
流れの上流側と下流側とに配置されるように位置決めさ
れて形成された構造をもち、流速センサの場合であれ
ば、流体の流れの上流側と下流側とに配置された測温抵
抗体のそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変換しその電圧
差を求めることにより、流体の流速を測定するように構
成されている。
流量センサ等が知られている。このようなセンサは、空
隙部とこの空隙部の開口面に配置されてブリッジ部又は
ダイアフラム部を形成する薄膜層とを有して流体の流れ
の中に配置される基板を備え、この基板の薄膜層の表面
に、それぞれ電流が流れる対の測温抵抗体が前記流体の
流れの上流側と下流側とに配置されるように位置決めさ
れて形成された構造をもち、流速センサの場合であれ
ば、流体の流れの上流側と下流側とに配置された測温抵
抗体のそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変換しその電圧
差を求めることにより、流体の流速を測定するように構
成されている。
【０００３】このようなセンサとしては、例えば、「流
速センサの温度特性補正方法」なる名称をもって特開平
５−１５７７５８号公報に記載された発明、「感熱式流
量計」なる名称をもって特開平９−８９６１９号公報に
記載された発明がある。以下、その概略について説明す
る。
速センサの温度特性補正方法」なる名称をもって特開平
５−１５７７５８号公報に記載された発明、「感熱式流
量計」なる名称をもって特開平９−８９６１９号公報に
記載された発明がある。以下、その概略について説明す
る。
【０００４】特開平５−１５７７５８号公報に記載され
た発明は、図１２に示すように、半導体基板５１の中央
部に空隙部５２を形成し、この基板５１の表面に空隙部
５２の開口面を閉塞するように薄膜層によるダイアフラ
ム部５２ａを形成し、このダイアフラム部５２ａの表面
にヒータエレメント５３と、このヒータエレメント５３
を挾んで対峙する一対の測温抵抗エレメント５４，５５
とを形成した構造である。そして、ヒータエレメント５
３を電流を流すことにより加熱し、矢印方向から流体が
流れるものとすると、上流側に配置された測温抵抗エレ
メント５４は流体に冷却されて温度が下がり、下流側の
測温抵抗エレメント５５はヒータエレメント５３で発生
した熱で加熱された流体に触れて温度が上昇するので、
上流側及び下流側の測温抵抗エレメント５４，５５の温
度に対応するそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変換しそ
の電圧差を求めることにより、流体の流速を検知する構
成である。
た発明は、図１２に示すように、半導体基板５１の中央
部に空隙部５２を形成し、この基板５１の表面に空隙部
５２の開口面を閉塞するように薄膜層によるダイアフラ
ム部５２ａを形成し、このダイアフラム部５２ａの表面
にヒータエレメント５３と、このヒータエレメント５３
を挾んで対峙する一対の測温抵抗エレメント５４，５５
とを形成した構造である。そして、ヒータエレメント５
３を電流を流すことにより加熱し、矢印方向から流体が
流れるものとすると、上流側に配置された測温抵抗エレ
メント５４は流体に冷却されて温度が下がり、下流側の
測温抵抗エレメント５５はヒータエレメント５３で発生
した熱で加熱された流体に触れて温度が上昇するので、
上流側及び下流側の測温抵抗エレメント５４，５５の温
度に対応するそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変換しそ
の電圧差を求めることにより、流体の流速を検知する構
成である。
【０００５】特開平９−８９６１９号公報に記載された
発明は、図１３に示すように、半導体基板５６にその一
面から空隙部５７を形成し、この空隙部５７の開口面を
横断するように薄膜層によるブリッジ部５８，５９を形
成し、これらのブリッジ部５９，６０上にヒータエレメ
ント６０，６１を形成した構造である。そして、ヒータ
エレメント６０，６１を電流を流すことにより加熱し、
矢印方向から流体が流れるものとすると、上流側に配置
されたヒータエレメント６０は流体に冷却されて温度が
下がり、下流側のヒータエレメント６１は温度が上昇す
るので、上流側及び下流側のヒータエレメント６０，６
１の温度に対応するそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変
換しその電圧差を求めることにより、流体の流量を検知
する構成である。
発明は、図１３に示すように、半導体基板５６にその一
面から空隙部５７を形成し、この空隙部５７の開口面を
横断するように薄膜層によるブリッジ部５８，５９を形
成し、これらのブリッジ部５９，６０上にヒータエレメ
ント６０，６１を形成した構造である。そして、ヒータ
エレメント６０，６１を電流を流すことにより加熱し、
矢印方向から流体が流れるものとすると、上流側に配置
されたヒータエレメント６０は流体に冷却されて温度が
下がり、下流側のヒータエレメント６１は温度が上昇す
るので、上流側及び下流側のヒータエレメント６０，６
１の温度に対応するそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変
換しその電圧差を求めることにより、流体の流量を検知
する構成である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１２に示した測温抵
抗エレメント５４，５５は、流体の流れる方向と直交す
る方向に沿って均一な長さ及び均一な線幅をもって形成
されている。図１３に示したヒータエレメント６０，６
１も流体の流れる方向と直交する方向に沿って均一なパ
ターン密度をもって形成されている。抵抗値により温度
変化を示す測温抵抗エレメント５４，５５及びヒータエ
レメント６０，６１を以下測温抵抗体と称するが、これ
らの測温抵抗体は、その流体の流れの方向と直交する長
さ方向の中央部では基板から遠いため基板から奪われる
熱量は少なく、両端部では基板に近いため基板に奪われ
る熱量も多くなる。したがって、図４（ｂ）に示すよう
に、横軸に測温抵抗体の長さ方向における位置をとり、
縦軸に温度をとると、温度分布は測温抵抗体の中央部で
高く両端に向かうに従い低くなり、測温抵抗体全体の温
度が下がる。特に、流体の流れの下流側に配置された測
温抵抗体の温度上昇が効率よく行われない問題がある。
また、センサの感度を高くするために測温抵抗体に流す
電流を増すと、測温抵抗体の中央部の温度が局部的に高
くなるので寿命が短かくなり、これに伴いセンサの寿命
が短くなる問題がある。
抗エレメント５４，５５は、流体の流れる方向と直交す
る方向に沿って均一な長さ及び均一な線幅をもって形成
されている。図１３に示したヒータエレメント６０，６
１も流体の流れる方向と直交する方向に沿って均一なパ
ターン密度をもって形成されている。抵抗値により温度
変化を示す測温抵抗エレメント５４，５５及びヒータエ
レメント６０，６１を以下測温抵抗体と称するが、これ
らの測温抵抗体は、その流体の流れの方向と直交する長
さ方向の中央部では基板から遠いため基板から奪われる
熱量は少なく、両端部では基板に近いため基板に奪われ
る熱量も多くなる。したがって、図４（ｂ）に示すよう
に、横軸に測温抵抗体の長さ方向における位置をとり、
縦軸に温度をとると、温度分布は測温抵抗体の中央部で
高く両端に向かうに従い低くなり、測温抵抗体全体の温
度が下がる。特に、流体の流れの下流側に配置された測
温抵抗体の温度上昇が効率よく行われない問題がある。
また、センサの感度を高くするために測温抵抗体に流す
電流を増すと、測温抵抗体の中央部の温度が局部的に高
くなるので寿命が短かくなり、これに伴いセンサの寿命
が短くなる問題がある。
【０００７】本発明は、測温抵抗体の温度分布を均一化
することにより長寿命化を図り得るセンサを提供するこ
とを目的とする。
することにより長寿命化を図り得る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、
空隙部とこの空隙部の開口面に配置されてブリッジ部又
はダイアフラム部を形成する薄膜層とを有して流体の流
れの中に配置される基板を備え、この基板の前記薄膜層
の表面にはそれぞれ電流が流れる対の測温抵抗体が前記
流体の流れの上流側と下流側とに配置されるように位置
決めされて形成され、複数の前記測温抵抗体のそれぞれ
の抵抗値の変化を電圧に変換しその電圧差を求めるよう
にしたセンサにおいて、前記流体の流れの方向と直交す
る長さ方向における前記測温抵抗体の温度分布を均一化
する温度分布均一化手段を備える。
空隙部とこの空隙部の開口面に配置されてブリッジ部又
はダイアフラム部を形成する薄膜層とを有して流体の流
れの中に配置される基板を備え、この基板の前記薄膜層
の表面にはそれぞれ電流が流れる対の測温抵抗体が前記
流体の流れの上流側と下流側とに配置されるように位置
決めされて形成され、複数の前記測温抵抗体のそれぞれ
の抵抗値の変化を電圧に変換しその電圧差を求めるよう
にしたセンサにおいて、前記流体の流れの方向と直交す
る長さ方向における前記測温抵抗体の温度分布を均一化
する温度分布均一化手段を備える。
【０００９】したがって、測温抵抗体は温度分布が均一
化されるため、所望の発熱量を得るに足りる電流を測温
抵抗体に流しても、測温抵抗体の長さ方向の中央部の温
度が局部的に高くなることがなく、これにより、測温抵
抗体の寿命が延長される。
化されるため、所望の発熱量を得るに足りる電流を測温
抵抗体に流しても、測温抵抗体の長さ方向の中央部の温
度が局部的に高くなることがなく、これにより、測温抵
抗体の寿命が延長される。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定め両端部では高い密度に定め
て形成することにより成立されている。
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定め両端部では高い密度に定め
て形成することにより成立されている。
【００１１】したがって、測温抵抗体の両端部では基板
に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵抗体の
両端部でのパターン密度が中央部より高い分だけ発熱量
が高くなるため、温度分布が均一化される。
に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵抗体の
両端部でのパターン密度が中央部より高い分だけ発熱量
が高くなるため、温度分布が均一化される。
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部では線
幅を太く定め両端部では線幅を細く定めて形成すること
により成立されている。
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部では線
幅を太く定め両端部では線幅を細く定めて形成すること
により成立されている。
【００１３】したがって、測温抵抗体の両端部では基板
に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵抗体の
両端部での線幅が中央部より細い分だけ抵抗値が大きく
なり発熱量が高くなるため、温度分布が均一化される。
に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵抗体の
両端部での線幅が中央部より細い分だけ抵抗値が大きく
なり発熱量が高くなるため、温度分布が均一化される。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定めるとともに線幅を太く定め
両端部ではパターン密度を高い密度に定めるとともに線
幅を細く定めて形成することにより成立されている。
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定めるとともに線幅を太く定め
両端部ではパターン密度を高い密度に定めるとともに線
幅を細く定めて形成することにより成立されている。
【００１５】したがって、測温抵抗体の両端部では基板
に奪われる熱量が中央部より多くなるが、中央部より測
温抵抗体の両端部ではパターン密度が高く且つ線幅が細
い分だけ発熱量が高くなるため、温度分布が均一化され
る。また、温度分布を均一化するために調整変更するパ
ラメータがパターン密度と線幅との二つあるため、より
一層温度分布を均一化することが可能となる。
に奪われる熱量が中央部より多くなるが、中央部より測
温抵抗体の両端部ではパターン密度が高く且つ線幅が細
い分だけ発熱量が高くなるため、温度分布が均一化され
る。また、温度分布を均一化するために調整変更するパ
ラメータがパターン密度と線幅との二つあるため、より
一層温度分布を均一化することが可能となる。
【００１６】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、流体の流れの方向
と直交する所定長さの第一の測温抵抗体と、これらの第
一の測温抵抗体の長さ方向のそれぞれの両端付近に近接
配置された第二の測温抵抗体とにより成立されている。
明において、温度分布均一化手段は、流体の流れの方向
と直交する所定長さの第一の測温抵抗体と、これらの第
一の測温抵抗体の長さ方向のそれぞれの両端付近に近接
配置された第二の測温抵抗体とにより成立されている。
【００１７】したがって、第一の測温抵抗体の両端部で
は基板に奪われる熱量が中央部より多くなるが、第二の
測温抵抗体から発する熱量の分だけ中央部より発熱量が
高くなるため、温度分布が均一化される。
は基板に奪われる熱量が中央部より多くなるが、第二の
測温抵抗体から発する熱量の分だけ中央部より発熱量が
高くなるため、温度分布が均一化される。
【００１８】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、第一の測温抵抗体と第二の測温抵抗体とは
絶縁膜を間に三層構造で基板に形成されている。
明において、第一の測温抵抗体と第二の測温抵抗体とは
絶縁膜を間に三層構造で基板に形成されている。
【００１９】したがって、請求項５記載の発明と同様の
効果を得ることが可能となる。また、第一の測温抵抗体
と第二の測温抵抗体とを絶縁膜を間にして積層すること
が可能となるため、狭い面積に第一、第二の測温抵抗体
を配列することが可能となる。
効果を得ることが可能となる。また、第一の測温抵抗体
と第二の測温抵抗体とを絶縁膜を間にして積層すること
が可能となるため、狭い面積に第一、第二の測温抵抗体
を配列することが可能となる。
【００２０】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
記載の発明において、温度分布均一化手段は、流体の流
れの方向と直交する長さ方向における測温抵抗体の両端
部と基板との間の部分の薄膜層に断熱部を形成すること
により成立されている。
記載の発明において、温度分布均一化手段は、流体の流
れの方向と直交する長さ方向における測温抵抗体の両端
部と基板との間の部分の薄膜層に断熱部を形成すること
により成立されている。
【００２１】したがって、測温抵抗体の長さ方向の両端
は中央部に比して基板に近いにも拘らず、断熱部により
基板に奪われる熱量が低めに抑制される。これにより、
温度分布が均一化される。
は中央部に比して基板に近いにも拘らず、断熱部により
基板に奪われる熱量が低めに抑制される。これにより、
温度分布が均一化される。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図１
ないし図４を参照して説明する。本実施の形態における
センサは流体の流速を測定する流速センサＳの例であ
る。図中、１は半導体により形成された基板である。こ
の基板１にはその上面に開口する凹状の空隙部２と、こ
の空隙部２により基板１と熱的に絶縁されてブリッジ部
３ａ，４ａ部を形成する薄膜層３，４とが形成されてい
る。ブリッジ部３ａ，４ａの部分における薄膜層３，４
の上面には発熱体を兼ねた測温抵抗体５，６が形成され
ている。さらに、基板１の表面の隅部には絶縁膜（図示
せず）を介して流体測温抵抗体７が形成されている。そ
して、測温抵抗体５，６，７の両端は外部回路（図示せ
ず）に接続されるボンディングパッド５ａ，６ａ，７ａ
に接続されている。
ないし図４を参照して説明する。本実施の形態における
センサは流体の流速を測定する流速センサＳの例であ
る。図中、１は半導体により形成された基板である。こ
の基板１にはその上面に開口する凹状の空隙部２と、こ
の空隙部２により基板１と熱的に絶縁されてブリッジ部
３ａ，４ａ部を形成する薄膜層３，４とが形成されてい
る。ブリッジ部３ａ，４ａの部分における薄膜層３，４
の上面には発熱体を兼ねた測温抵抗体５，６が形成され
ている。さらに、基板１の表面の隅部には絶縁膜（図示
せず）を介して流体測温抵抗体７が形成されている。そ
して、測温抵抗体５，６，７の両端は外部回路（図示せ
ず）に接続されるボンディングパッド５ａ，６ａ，７ａ
に接続されている。
【００２３】測温抵抗体５，６は流体の流れる方向（矢
印方向）の上流側と下流側とに所定の間隔をおいて配列
されている。このような流速センサＳは、流体の流れの
方向と直交する長さ方向における測温抵抗体５，６の温
度分布を均一化する温度分布均一化手段を備える。本実
施の形態における温度分布均一化手段は、測温抵抗体
５，６を流体の流れの方向と直交する長さ方向における
中央部ではパターン密度を粗い密度に定め両端部では高
い密度に定めて形成することにより成立されている。具
体的には、測温抵抗体５，６はブリッジ部３ａ，４ａ上
においてジグザグ状に折り返すパターンにより形成され
ており、中央部に折り返し回数より端部での折り返し回
数の方が多く定められている。
印方向）の上流側と下流側とに所定の間隔をおいて配列
されている。このような流速センサＳは、流体の流れの
方向と直交する長さ方向における測温抵抗体５，６の温
度分布を均一化する温度分布均一化手段を備える。本実
施の形態における温度分布均一化手段は、測温抵抗体
５，６を流体の流れの方向と直交する長さ方向における
中央部ではパターン密度を粗い密度に定め両端部では高
い密度に定めて形成することにより成立されている。具
体的には、測温抵抗体５，６はブリッジ部３ａ，４ａ上
においてジグザグ状に折り返すパターンにより形成され
ており、中央部に折り返し回数より端部での折り返し回
数の方が多く定められている。
【００２４】流体の流速の測定に際しては、流体の流れ
の上流側に測温抵抗体５を配置し下流側に測温抵抗体６
を配置するように基板１を流体の流れに置く。発熱体を
兼ねる測温抵抗体５，６に電流を流すと測温抵抗体５，
６は発熱する。上流側の測温抵抗体５は流体に冷却され
て温度が下がり、下流側の測温抵抗体６は上流の測温抵
抗体５で発生した熱で加熱された流体に触れて温度が上
昇するので、上流側及び下流側の測温抵抗体５，６の温
度に対応するそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変換しそ
の電圧差を求めることにより、流体の流速を検知するこ
とができる。
の上流側に測温抵抗体５を配置し下流側に測温抵抗体６
を配置するように基板１を流体の流れに置く。発熱体を
兼ねる測温抵抗体５，６に電流を流すと測温抵抗体５，
６は発熱する。上流側の測温抵抗体５は流体に冷却され
て温度が下がり、下流側の測温抵抗体６は上流の測温抵
抗体５で発生した熱で加熱された流体に触れて温度が上
昇するので、上流側及び下流側の測温抵抗体５，６の温
度に対応するそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変換しそ
の電圧差を求めることにより、流体の流速を検知するこ
とができる。
【００２５】この場合、測温抵抗体５，６の両端部では
基板１に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵
抗体５，６の両端部でのパターン密度が中央部より高い
分だけ発熱量が高いため、温度分布を均一化することが
できる。図４（ａ）に示すように、横軸に測温抵抗体の
長さ方向における位置をとり、縦軸に温度をとると、温
度分布Ｐ１は図４（ｂ）に示した従来の温度分布Ｐ２に
比してフラットになることが分かる。従来は温度分布Ｐ
２が不均一であるため、所望の感度を得るためには流す
電流を増やして発熱量を高くしなくてはならず、この場
合には測温抵抗体の中央部の温度が局部的に高くなり、
その中央部の寿命が短くなる。これに対し、本実施の形
態によれば温度分布を均一化することができるため、測
温抵抗体５，６は局部的に高い温度になる部分がなく長
寿命化を図ることができる。
基板１に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵
抗体５，６の両端部でのパターン密度が中央部より高い
分だけ発熱量が高いため、温度分布を均一化することが
できる。図４（ａ）に示すように、横軸に測温抵抗体の
長さ方向における位置をとり、縦軸に温度をとると、温
度分布Ｐ１は図４（ｂ）に示した従来の温度分布Ｐ２に
比してフラットになることが分かる。従来は温度分布Ｐ
２が不均一であるため、所望の感度を得るためには流す
電流を増やして発熱量を高くしなくてはならず、この場
合には測温抵抗体の中央部の温度が局部的に高くなり、
その中央部の寿命が短くなる。これに対し、本実施の形
態によれば温度分布を均一化することができるため、測
温抵抗体５，６は局部的に高い温度になる部分がなく長
寿命化を図ることができる。
【００２６】次に、本発明の実施の第二の形態を図５を
参照して説明する。本実施の形態及びこれに続く他の実
施の形態において、温度均一化手段以外の構成は前実施
の形態と同一であるので、その同一部分は同一符号を用
い説明も省略する。本実施の形態における温度分布均一
化手段は、測温抵抗体５，６を流体の流れの方向と直交
する長さ方向における中央部では線幅を太く定め両端部
では線幅を細く定めて形成することにより成立されてい
る。
参照して説明する。本実施の形態及びこれに続く他の実
施の形態において、温度均一化手段以外の構成は前実施
の形態と同一であるので、その同一部分は同一符号を用
い説明も省略する。本実施の形態における温度分布均一
化手段は、測温抵抗体５，６を流体の流れの方向と直交
する長さ方向における中央部では線幅を太く定め両端部
では線幅を細く定めて形成することにより成立されてい
る。
【００２７】したがって、前述のように、測温抵抗体
５，６の両端部では基板１に奪われる熱量が中央部より
多くなるが、両端部での線幅が中央部より細い分だけ抵
抗値が大きくなり発熱量が高くなるため、温度分布を均
一化することができる。この温度分布の均一化による効
果は前実施の形態の場合と同様である（以下同様）。
５，６の両端部では基板１に奪われる熱量が中央部より
多くなるが、両端部での線幅が中央部より細い分だけ抵
抗値が大きくなり発熱量が高くなるため、温度分布を均
一化することができる。この温度分布の均一化による効
果は前実施の形態の場合と同様である（以下同様）。
【００２８】さらに、本発明の実施の第三の形態を図６
を参照して説明する。本実施の形態における温度分布均
一化手段は、測温抵抗体５，６を流体の流れの方向と直
交する長さ方向における中央部ではパターン密度を粗い
密度に定めるとともに線幅を太く定め両端部ではパター
ン密度を高い密度に定めるとともに線幅を細く定めて形
成することにより成立されている。
を参照して説明する。本実施の形態における温度分布均
一化手段は、測温抵抗体５，６を流体の流れの方向と直
交する長さ方向における中央部ではパターン密度を粗い
密度に定めるとともに線幅を太く定め両端部ではパター
ン密度を高い密度に定めるとともに線幅を細く定めて形
成することにより成立されている。
【００２９】したがって、測温抵抗体５，６の両端部で
は基板１に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温
抵抗体５，６の両端部でのパターン密度が中央部より高
く且つ線幅が細い分だけ発熱量が高くなるため、温度分
布を均一化することができる。また、温度分布を均一化
するために調整変更するパラメータがパターン密度と線
幅と二つあるため、より一層温度分布を均一化すること
ができる。
は基板１に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温
抵抗体５，６の両端部でのパターン密度が中央部より高
く且つ線幅が細い分だけ発熱量が高くなるため、温度分
布を均一化することができる。また、温度分布を均一化
するために調整変更するパラメータがパターン密度と線
幅と二つあるため、より一層温度分布を均一化すること
ができる。
【００３０】さらに、本発明の実施の第四の形態を図７
を参照して説明する。本実施の形態における温度分布均
一化手段は、流体の流れの方向と直交する所定長さの第
一の測温抵抗体８，９と、これらの第一の測温抵抗体
８，９の長さ方向のそれぞれの両端付近に近接配置され
た第二の測温抵抗体１０，１１とにより成立されてい
る。第一の測温抵抗体８，９は、ジグザグ状のパターン
をもって形成されているが、その配列パターンの密度及
び線幅はブリッジ部３ａ，４ａの長さ方向の位置に関係
なく一定である。第二の測温抵抗体１０，１１は、ジグ
ザグ状のパターンをもってブリッジ部３ａ，４ａのぞれ
ぞれの両端部に分離されて配列されている。
を参照して説明する。本実施の形態における温度分布均
一化手段は、流体の流れの方向と直交する所定長さの第
一の測温抵抗体８，９と、これらの第一の測温抵抗体
８，９の長さ方向のそれぞれの両端付近に近接配置され
た第二の測温抵抗体１０，１１とにより成立されてい
る。第一の測温抵抗体８，９は、ジグザグ状のパターン
をもって形成されているが、その配列パターンの密度及
び線幅はブリッジ部３ａ，４ａの長さ方向の位置に関係
なく一定である。第二の測温抵抗体１０，１１は、ジグ
ザグ状のパターンをもってブリッジ部３ａ，４ａのぞれ
ぞれの両端部に分離されて配列されている。
【００３１】したがって、第一の測温抵抗体８，９の両
端部（ブリッジ部３ａ，３ｂの両端部）では基板１に奪
われる熱量が中央部より多くなるが、その両端部では第
二の測温抵抗体１０，１１から発する熱量の分だけ中央
部より発熱量が高くなるため、温度分布を均一化するこ
とができる。
端部（ブリッジ部３ａ，３ｂの両端部）では基板１に奪
われる熱量が中央部より多くなるが、その両端部では第
二の測温抵抗体１０，１１から発する熱量の分だけ中央
部より発熱量が高くなるため、温度分布を均一化するこ
とができる。
【００３２】さらに、本発明の実施の第五の実施の形態
を図８及び図９を参照して説明する。本実施の形態は、
前実施の形態における第一の測温抵抗体８，９と第二の
測温抵抗体１０，１１とを絶縁膜１２を間にして三層構
造で基板１に形成した構造である。
を図８及び図９を参照して説明する。本実施の形態は、
前実施の形態における第一の測温抵抗体８，９と第二の
測温抵抗体１０，１１とを絶縁膜１２を間にして三層構
造で基板１に形成した構造である。
【００３３】したがって、前実施の形態と同様の効果を
得ることができる。また、第一の測温抵抗体８，９と第
二の測温抵抗体１０，１１とを絶縁膜１２を間にして積
層することが可能となるため、狭い面積に第一、第二の
測温抵抗体８，９，１０，１１を配列することができ
る。
得ることができる。また、第一の測温抵抗体８，９と第
二の測温抵抗体１０，１１とを絶縁膜１２を間にして積
層することが可能となるため、狭い面積に第一、第二の
測温抵抗体８，９，１０，１１を配列することができ
る。
【００３４】さらに、本発明の実施の第六の形態を図１
０及び図１１を参照して説明する。本実施の形態におけ
る温度分布均一化手段は、流体の流れの方向と直交する
長さ方向における測温抵抗体５，６の両端部と基板１と
の間の部分の薄膜層３，４に断熱部としての開口部１３
を形成することにより成立されている。
０及び図１１を参照して説明する。本実施の形態におけ
る温度分布均一化手段は、流体の流れの方向と直交する
長さ方向における測温抵抗体５，６の両端部と基板１と
の間の部分の薄膜層３，４に断熱部としての開口部１３
を形成することにより成立されている。
【００３５】すなわち、薄膜層３，４は、測温抵抗体
５，６を基板１から熱的に絶縁して支持するために空隙
部２の開口面に形成されているが、この薄膜層３，４は
基板１程ではないが熱伝導体であるので、基板１に近い
部分に開口部１３を形成することにより、測温抵抗体
５，６の長さ方向の両端から基板１に奪われる熱量を抑
制することができる。これにより、図１１に示すよう
に、測温抵抗体５，６の温度分布を均一化してフラット
な温度分布Ｐ３を得ることができる。また、開口部１３
の形成により基板１に熱が伝わりにくくなった分、これ
まで述べた実施の形態における温度分布Ｐ１よりも発熱
温度を高くして感度を高めることができる。
５，６を基板１から熱的に絶縁して支持するために空隙
部２の開口面に形成されているが、この薄膜層３，４は
基板１程ではないが熱伝導体であるので、基板１に近い
部分に開口部１３を形成することにより、測温抵抗体
５，６の長さ方向の両端から基板１に奪われる熱量を抑
制することができる。これにより、図１１に示すよう
に、測温抵抗体５，６の温度分布を均一化してフラット
な温度分布Ｐ３を得ることができる。また、開口部１３
の形成により基板１に熱が伝わりにくくなった分、これ
まで述べた実施の形態における温度分布Ｐ１よりも発熱
温度を高くして感度を高めることができる。
【００３６】さらに、本実施の形態では、図１ないし図
３で説明したように、測温抵抗体５，６のパターン密度
を中央よりも両端部で密にした温度分布均一化手段を併
用しているが、図５ないし図９で示した温度分布均一化
手段を併用してもよい。
３で説明したように、測温抵抗体５，６のパターン密度
を中央よりも両端部で密にした温度分布均一化手段を併
用しているが、図５ないし図９で示した温度分布均一化
手段を併用してもよい。
【００３７】なお、温度分布均一化手段は、図１２に示
したダイアフラム部を備えたセンサにも適用されるもの
である。また、測温抵抗体５，６は発熱体を兼ねている
が、発熱体を別個に設けてもよいものである。
したダイアフラム部を備えたセンサにも適用されるもの
である。また、測温抵抗体５，６は発熱体を兼ねている
が、発熱体を別個に設けてもよいものである。
【００３８】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、上述のように、
基板の表面に形成された薄膜層の表面に対の測温抵抗体
が形成され、これらの測温抵抗体のそれぞれの抵抗値の
変化を電圧に変換しその電圧差を求めるようにしたセン
サにおいて、流体の流れの方向と直交する長さ方向にお
ける測温抵抗体の温度分布を均一化する温度分布均一化
手段を備えるので、測温抵抗体の温度分布を均一化する
ことができる。これにより、所望の発熱量を得るに足り
る電流を測温抵抗体に流しても、測温抵抗体の長さ方向
の中央部の温度が局部的に高くなることがなく、これに
より、測温抵抗体の寿命を延長することができ、且つ、
センサの感度を高めることができる。
基板の表面に形成された薄膜層の表面に対の測温抵抗体
が形成され、これらの測温抵抗体のそれぞれの抵抗値の
変化を電圧に変換しその電圧差を求めるようにしたセン
サにおいて、流体の流れの方向と直交する長さ方向にお
ける測温抵抗体の温度分布を均一化する温度分布均一化
手段を備えるので、測温抵抗体の温度分布を均一化する
ことができる。これにより、所望の発熱量を得るに足り
る電流を測温抵抗体に流しても、測温抵抗体の長さ方向
の中央部の温度が局部的に高くなることがなく、これに
より、測温抵抗体の寿命を延長することができ、且つ、
センサの感度を高めることができる。
【００３９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定め両端部では高い密度に定め
て形成することにより成立されているので、測温抵抗体
の両端部では基板に奪われる熱量が中央部より多くなる
が、測温抵抗体の両端部でのパターン密度が中央部より
高い分だけ発熱量が高いため、温度分布を均一化するこ
とができる。
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定め両端部では高い密度に定め
て形成することにより成立されているので、測温抵抗体
の両端部では基板に奪われる熱量が中央部より多くなる
が、測温抵抗体の両端部でのパターン密度が中央部より
高い分だけ発熱量が高いため、温度分布を均一化するこ
とができる。
【００４０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部では線
幅を太く定め両端部では線幅を細く定めて形成すること
により成立されているので、測温抵抗体の両端部では基
板に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵抗体
の両端部での線幅が中央部より細い分だけ抵抗値が大き
くなり発熱量が高くなるため、温度分布を均一化するこ
とができる。
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部では線
幅を太く定め両端部では線幅を細く定めて形成すること
により成立されているので、測温抵抗体の両端部では基
板に奪われる熱量が中央部より多くなるが、測温抵抗体
の両端部での線幅が中央部より細い分だけ抵抗値が大き
くなり発熱量が高くなるため、温度分布を均一化するこ
とができる。
【００４１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定めるとともに線幅を太く定め
両端部ではパターン密度を高い密度に定めるとともに線
幅を細く定めて形成することにより成立されているの
で、測温抵抗体の両端部では基板に奪われる熱量が中央
部より多くなるが、その両端部では測温抵抗体のパター
ン密度が中央部より高く且つ線幅が中央部より細い分だ
け発熱量が高くなるため、温度分布を均一化することが
できる。また、温度分布を均一化するために調整変更す
るパラメータがパターン密度と線幅との二つあるため、
より一層温度分布を均一化することができる。
明において、温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流体
の流れの方向と直交する長さ方向における中央部ではパ
ターン密度を粗い密度に定めるとともに線幅を太く定め
両端部ではパターン密度を高い密度に定めるとともに線
幅を細く定めて形成することにより成立されているの
で、測温抵抗体の両端部では基板に奪われる熱量が中央
部より多くなるが、その両端部では測温抵抗体のパター
ン密度が中央部より高く且つ線幅が中央部より細い分だ
け発熱量が高くなるため、温度分布を均一化することが
できる。また、温度分布を均一化するために調整変更す
るパラメータがパターン密度と線幅との二つあるため、
より一層温度分布を均一化することができる。
【００４２】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、温度分布均一化手段は、流体の流れの方向
と直交する所定長さの第一の測温抵抗体と、これらの第
一の測温抵抗体の長さ方向のそれぞれの両端付近に近接
配置された第二の測温抵抗体とにより成立されているの
で、第一の測温抵抗体の両端部では基板に奪われる熱量
が中央部より多くなるが、第二の測温抵抗体から発する
熱量の分だけ中央部より発熱量が高くなるため、温度分
布を均一化することができる。
明において、温度分布均一化手段は、流体の流れの方向
と直交する所定長さの第一の測温抵抗体と、これらの第
一の測温抵抗体の長さ方向のそれぞれの両端付近に近接
配置された第二の測温抵抗体とにより成立されているの
で、第一の測温抵抗体の両端部では基板に奪われる熱量
が中央部より多くなるが、第二の測温抵抗体から発する
熱量の分だけ中央部より発熱量が高くなるため、温度分
布を均一化することができる。
【００４３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、第一の測温抵抗体と第二の測温抵抗体とは
絶縁膜を間に三層構造で基板に形成されているので、請
求項５記載の発明と同様の効果を得ることができる。ま
た、第一の測温抵抗体と第二の測温抵抗体とを絶縁膜を
間にして積層することができるため、狭い面積に第一、
第二の測温抵抗体を配列することができる。
明において、第一の測温抵抗体と第二の測温抵抗体とは
絶縁膜を間に三層構造で基板に形成されているので、請
求項５記載の発明と同様の効果を得ることができる。ま
た、第一の測温抵抗体と第二の測温抵抗体とを絶縁膜を
間にして積層することができるため、狭い面積に第一、
第二の測温抵抗体を配列することができる。
【００４４】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
記載の発明において、温度分布均一化手段は、流体の流
れの方向と直交する長さ方向における測温抵抗体の両端
部と基板との間の部分の薄膜層に断熱部を形成すること
により成立されているので、測温抵抗体の長さ方向の両
端は中央部に比して基板に近いにも拘らず、断熱部によ
り基板に奪われる熱量を低めに抑制することができ、こ
れにより、温度分布を均一化することができる。
記載の発明において、温度分布均一化手段は、流体の流
れの方向と直交する長さ方向における測温抵抗体の両端
部と基板との間の部分の薄膜層に断熱部を形成すること
により成立されているので、測温抵抗体の長さ方向の両
端は中央部に比して基板に近いにも拘らず、断熱部によ
り基板に奪われる熱量を低めに抑制することができ、こ
れにより、温度分布を均一化することができる。
【図１】本発明の実施の第一の形態における流速センサ
の平面図である。
の平面図である。
【図２】測温抵抗体の配列状態を示す一部の平面図であ
る。
る。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線部の縦断側面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の第一の形態における測
温抵抗体の温度分布を示すグラフ、（ｂ）は従来の測温
抵抗体の温度分布を示すグラフである。
温抵抗体の温度分布を示すグラフ、（ｂ）は従来の測温
抵抗体の温度分布を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の第二の形態における測温抵抗体
の配列状態を示す一部の平面図である。
の配列状態を示す一部の平面図である。
【図６】本発明の実施の第三の形態における測温抵抗体
の配列状態を示す一部の平面図である。
の配列状態を示す一部の平面図である。
【図７】本発明の実施の第四の形態における測温抵抗体
の配列状態を示す一部の平面図である。
の配列状態を示す一部の平面図である。
【図８】本発明の実施の第五の形態における測温抵抗体
の配列状態を示す一部の平面図である。
の配列状態を示す一部の平面図である。
【図９】図２におけるＢ−Ｂ線部の縦断側面図である。
【図１０】本発明の実施の第六の形態における測温抵抗
体の配列状態を示す一部の平面図である。
体の配列状態を示す一部の平面図である。
【図１１】測温抵抗体の温度分布を示すグラフである。
【図１２】従来の流速センサの平面図である。
【図１３】従来の感熱式流量計の平面図である。
１ 基板 ２ 空隙部 ３，４ 薄膜層 ３ａ，４ａ ブリッジ部 ５，６ 測温抵抗体 ８，９ 第一の測温抵抗体 １０，１１ 第二の測温抵抗体 １３ 断熱部
Claims (7)
- 【請求項１】 空隙部とこの空隙部の開口面に配置され
てブリッジ部又はダイアフラム部を形成する薄膜層とを
有して流体の流れの中に配置される基板を備え、この基
板の前記薄膜層の表面にはそれぞれ電流が流れる対の測
温抵抗体が前記流体の流れの上流側と下流側とに配置さ
れるように位置決めされて形成され、複数の前記測温抵
抗体のそれぞれの抵抗値の変化を電圧に変換しその電圧
差を求めるようにしたセンサにおいて、前記流体の流れ
の方向と直交する長さ方向における前記測温抵抗体の温
度分布を均一化する温度分布均一化手段を備えることを
特徴とするセンサ。 - 【請求項２】 温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流
体の流れの方向と直交する長さ方向における中央部では
パターン密度を粗い密度に定め両端部では高い密度に定
めて形成することにより成立されていることを特徴とす
る請求項１記載のセンサ。 - 【請求項３】 温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流
体の流れの方向と直交する長さ方向における中央部では
線幅を太く定め両端部では線幅を細く定めて形成するこ
とにより成立されていることを特徴とする請求項１記載
のセンサ。 - 【請求項４】 温度分布均一化手段は、測温抵抗体を流
体の流れの方向と直交する長さ方向における中央部では
パターン密度を粗い密度に定めるとともに線幅を太く定
め両端部ではパターン密度を高い密度に定めるとともに
線幅を細く定めて形成することにより成立されているこ
とを特徴とする請求項１記載のセンサ。 - 【請求項５】 温度分布均一化手段は、流体の流れの方
向と直交する所定長さの第一の測温抵抗体と、これらの
第一の測温抵抗体の長さ方向のそれぞれの両端付近に近
接配置された第二の測温抵抗体とにより成立されている
ことを特徴とする請求項１記載のセンサ。 - 【請求項６】 第一の測温抵抗体と第二の測温抵抗体と
は絶縁膜を間に三層構造で基板に形成されていることを
特徴とする請求項５記載のセンサ。 - 【請求項７】 温度分布均一化手段は、流体の流れの方
向と直交する長さ方向における測温抵抗体の両端部と基
板との間の部分の薄膜層に断熱部を形成することにより
成立されていることを特徴とする請求項１ないし６の何
れか一記載のセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9289346A JPH11125550A (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | センサ |
| US09/176,025 US6250150B1 (en) | 1997-10-22 | 1998-10-21 | Sensor employing heating element with low density at the center and high density at the end thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9289346A JPH11125550A (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11125550A true JPH11125550A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17742028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9289346A Pending JPH11125550A (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6250150B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11125550A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004518119A (ja) * | 2001-01-10 | 2004-06-17 | ゼンジリオン アクチエンゲゼルシャフト | 伸張性コーティングを有するマイクロメカニカルフローセンサ |
| JP3945385B2 (ja) * | 2002-11-15 | 2007-07-18 | オムロン株式会社 | フローセンサ及び流量計測方法 |
| US8286478B2 (en) * | 2010-12-15 | 2012-10-16 | Honeywell International Inc. | Sensor bridge with thermally isolating apertures |
| US8913494B1 (en) | 2013-01-22 | 2014-12-16 | Sprint Spectrum L.P. | Dynamic allocation of backhaul bearer services based on loading conditions |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2620820B1 (fr) * | 1987-09-22 | 1992-06-19 | Degussa | Resistance electrique chauffante pour rheometre |
| DE4019875A1 (de) * | 1990-06-22 | 1992-01-09 | Sensycon Ind Sensorsyst | Anemometer |
| JP2666163B2 (ja) | 1991-12-04 | 1997-10-22 | 山武ハネウエル株式会社 | 流速センサの温度特性補正方法 |
| JP2842729B2 (ja) * | 1992-04-30 | 1999-01-06 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| JP2908942B2 (ja) * | 1992-08-28 | 1999-06-23 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| JPH08313320A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Hitachi Ltd | 熱式空気流量計用測定素子及びそれを含む熱式空気流量計 |
| JPH0989619A (ja) | 1995-07-19 | 1997-04-04 | Ricoh Co Ltd | 感熱式流量計 |
| US5852239A (en) | 1996-06-12 | 1998-12-22 | Ricoh Company, Ltd. | Flow sensor having an intermediate heater between two temperature-sensing heating portions |
-
1997
- 1997-10-22 JP JP9289346A patent/JPH11125550A/ja active Pending
-
1998
- 1998-10-21 US US09/176,025 patent/US6250150B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6250150B1 (en) | 2001-06-26 |
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