KR100742078B1 - 열식 유량 센서 - Google Patents

Abstract

과제

간단한 회로, 장치 및 처리 공정으로, 발열체의 온도를 고정밀도로, 또한 고신뢰성으로 조정할 수 있는 열식 유량 센서를 얻는다.

해결 수단

브리지 회로를 구성하는 적어도 하나의 저항(3, 4, 5)의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단(7)과, 증폭 수단(7)의 출력 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단(9)과, 전류 제어 수단(9)에 의해 통전 제어되는 발열체(1)의 일단에 접속된 출력 단자(14)를 구비하고, 증폭 수단(7)은, 증폭률을 컴퓨터로부터의 전기 신호에 의해 제어하기 위한 증폭률 제어 수단을 포함하고, 증폭 후의 출력 전압을 연산 증폭기(8)의 입력 전압에 인가하여 사용한다.

열식 유량 센서,

Description

열식 유량 센서{THERMAL FLOW SENSOR}

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 2는 도 1 내의 증폭 수단을 도시한 회로 구성도.

도 3은 도 2에 도시한 증폭 수단의 등가 회로의 한 예를 도시한 회로도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 증폭 수단을 도시한 회로 구성도.

도 5는 도 4에 도시한 증폭 수단의 등가 회로의 한 예를 도시한 회로도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 증폭 수단을 도시한 회로 구성도.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 증폭 수단을 도시한 회로 구성도.

도 8은 도 7에 도시한 증폭 수단의 등가 회로의 한 예를 도시한 회로도.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 열식 유량 센서의 실장 상태를 도시한 설명도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 열식 유량 센서의 실장 상태를 도시한 설명도.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 증폭 수단을 도시한 회로 구성도.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 8에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 9에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 10에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 11에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 12에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 18은 본 발명의 실시의 형태 13에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 19는 본 발명의 실시의 형태 14에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 20은 본 발명의 실시의 형태 15에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

도 21은 본 발명의 실시의 형태 16에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도.

<부호의 설명>

1, 1a, 1b, 1A, 1B : 발열체

2, 2a, 2b, 2A, 2B : 유체 온도 검출체

3, 3a, 3b, 3A, 3B, 4, 4a, 4b, 4A, 4B, 5, 5a, 5b : 저항

7, 7a, 7b, 7A, 7B, 7C, 7E, 7F, 7G, 7H : 증폭 수단

8, 8a, 8b : 연산 증폭기

9, 9a, 9b : 트랜지스터(전류 제어 수단)

12, 12a, 12b : 접속점

14 : 출력 단자

20, 20A, 20B, 20C : 증폭부

21 : 메모리

22 : 컴퓨터

23, 23B, 23E : 증폭률 제어부

28, 23D, 28E : IC

30 : 스위치 회로

32, 36, 37 : 온도 검출체

34 : 정전압원

C0, C1, 2C, 4C, 8C : 콘덴서

C : 콘덴서(적분기)

R : 저항(적분기)

Q : 전기 신호

2R0 내지 2R4, R10, R20, R30 : 저항

S0 내지 S4 : 스위치

Sa 내지 Sd : 반도체 스위치

기술분야

본 발명은, 유체중에 배치된 발열체로부터 유체에 전달되는 열량을 전기적으로 검출함에 의해 유체의 유량을 검출하는 열식(熱式) 유량 센서에 관한 것으로서, 특히 발열체의 온도를 조정하는 회로 구성의 신규 개량에 관한 것이다.

종래의 기술

일반적으로, 열식 유량 센서에서는, 유체중에 발열체 및 유체 온도 검출체를 배치함과 함께, 발열체와 유체 온도 검출체와 복수의 저항에 의해 브리지 회로를 구성하여, 브리지 회로가 항상 평형 상태를 유지하도록 발열체에 공급하는 가열 전류를 제어하고 있다.

이로써, 발열체의 온도는, 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 유지된다.

그러나, 발열체, 유체 온도 검출체, 저항 및 센서 구조 등에는, 각각, 편차가 존재하기 때문에, 개개의 열식 유량 센서마다 소정 온도의 조정이 필요해진다.

종래의 열식 유량 센서에서는, 발열체를 제어 온도로 조정하기 위해, 브리지 회로를 구성하는 저항중, 적어도 하나의 저항치를 조정하고 있다.

이와 같은 저항치의 조정 방법으로서는, 소정 온도를 얻기 위해 필요한 저항치를 산출하고, 이 저항치에 가까운 고정 저항을 브리지 회로에 솔더링하는 방법이나, 드라이버 등으로 저항치를 변경할 수 있는 가변 저항을 사용하는 방법, 또는, 막(膜) 저항의 일부를 레이저에 의해 태워 끊어서, 저항치를 변화시키는 레이저 트리밍 등이 널리 사용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 특개2000-314645호 공보

종래의 열식 유량 센서에서는, 예를 들면 고정 저항을 솔더링한 경우에는, 최적 저항치의 계산, 저항의 선정, 및, 솔더링 작업이 필요해지기 때문에, 공정 수가 많고 조정에 시간이 걸린다는 과제가 있다.

또한, 가변 저항을 사용한 경우에는, 진동 등에 의해 저항치가 변화할 가능성이 있어서, 정밀도가 부족한다는 과제가 있다.

또한, 레이저 트리밍을 적용한 경우에는, 장치가 커지게 되는데다, 소저항치로부터 대항치로의 방향으로 밖에 조정할 수가 없기 때문에, 발열체의 온도를 고온 측으로부터 저온측으로의 방향으로 변화시키는 경우를 고려하면, 초기 온도가 너무 높아질 가능성이 있고, 또한, 최적치를 일단 초과하여 버리면 재조정할 수가 없다는 과제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 간단한 회로, 장치 및 공정에 의해, 열식 유량 센서의 발열체의 온도를 고정밀도로, 또한 고신뢰성으로 조정 가능한 조정 회로를 구비한 열식 유량 센서를 얻는 것 을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 열식 유량 센서는, 하나 이상의 발열체와 유체 온도 검출체와 복수의 저항에 의해 브리지 회로를 구성하고, 발열체 및 유체 온도 검출체를 유체중에 배치함과 함께, 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 유체 온도 검출체를 배치하고, 유체 온도 검출체에 의해 검출된 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 발열체로부터 유체에 전달되는 열량이 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서, 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단과, 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단과, 전류 제어 수단을 통하여 통전 제어되는 발열체의 일단에 접속되어 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고, 증폭 수단은, 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고, 증폭률 제어부는, 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 발열체의 온도를 제어 온도로 조정하는 것이다.

본 발명에 의하면, 간단한 회로, 장치 및 공정으로, 열식 유량 센서의 발열체의 온도를 고정밀도로 또한 고신뢰성으로 조정할 수가 있다.

실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 특히 발열체의 온도 조정 회로의 구성을 구체적으로 도시하고 있다.

도 1에서, 브리지 회로는, 유체중에 배치된 발열체(1)와, 유체중에 배치되고, 또한 발열체(1)로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 형성된 유체 온도 검출체(2)와, 저항(3, 4, 5)에 의해 구성되어 있다.

발열체(1) 및 저항(5)으로 이루어지는 제 1의 직렬 회로와, 유체 온도 검출체(2) 및 저항(3, 4)으로 이루어지는 제 2의 직렬 회로는, 서로 병렬 접속되어, 전원(10)에 접속된 트랜지스터(9)와 그라운드의 사이에 삽입되어 있다.

발열체(1) 및 유체 온도 검출체(2)는, 예를 들면 백금이나 니켈 등과 같이 온도에 의해 저항치가 변화하는 감온(感溫) 저항체 재료에 의해 형성되어 있다.

브리지 회로에는, 버퍼 회로(6), 증폭 수단(7) 및 연산 증폭기(8)가 접속되고, 연산 증폭기(8)의 출력 단자는, 트랜지스터(9)의 베이스 단자에 접속되어 있다.

저항(4)의 양단 전압은, 버퍼 회로(6)를 통하여, 증폭 수단(7)의 입력 단자(17, 18)에 인가되어 있다.

증폭 수단(7)의 입력 단자(18)는, 그라운드에 접속되고, 증폭 수단(7)의 출력 단자(19)는, 연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)에 접속되어 있다.

또한, 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 조정시에는, 증폭 수단(7)에 대해, 센서 조정용의 외부 기기로서, 퍼스널 컴퓨터 등의 컴퓨터(22)(후술한다)가 접속된다.

연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)에는, 발열체(1)와 저항(5)의 접속점(12)의 전압이 인가되어 있다.

또한, 발열체(1)와 저항(5)의 접속점(12)은, 열식 유량 센서의 출력 단자(14)에 접속되어 있다. 출력 단자(14)는, 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력한다.

이 경우, 증폭 수단(7)은, 증폭 수단(7)으로의 입력 전압을 「x : 1-x」로 분압하여 출력하도록 설계되어 있다.

증폭 수단(7)의 출력 전압에 의거한 연산 증폭기(8)의 출력 전압은, 트랜지스터(9)의 베이스 단자에 인가되고, 트랜지스터(9)는, 베이스 단자로의 입력 전압에 의거하여, 발열체(1)에 공급하는 전류를 제어한다. 이로써, 발열체(1)는, 연산 증폭기(8)에 의해 전류 제어되는 트랜지스터(9)(능동 영역에서 동작한다)를 통하여, 통전 제어된다.

도 2는 도 1 내의 증폭 수단(7)과 컴퓨터(22)(조정용 외부 기기)를 접속한 상태를 구체적으로 도시한 회로 구성도이다.

도 2에서, 증폭 수단(7)은, 증폭부(20) 및 증폭률 제어부(23)에 의해 구성되고, 입력 단자(17, 18)와 출력 단자(19)의 사이에 배치되어 있다.

증폭부(20) 및 증폭률 제어부(23)는, 이른바 DA 컨버터를 구성하고 있다.

증폭률 제어부(23)는, 컴퓨터(22)(조정용 외부 기기)로부터의 전기 신호(Q)에 의해 조정 동작을 행한다. 또한, 증폭률 제어부(23)에는, 메모리(21)가 접속되어 있고, 메모리(21)는, 조정 완료 후의 전기 신호(Q)를 데이터로서 격납하고, 조정 후의 전기 신호(Q)를 증폭률 제어부(23)에 공급한다.

증폭부(20)는, 증폭 수단(7)의 입력 단자(17, 18)와 출력 단자(19)의 사이에 접속된 복수의 저항(2R0 내지 2R4)과, 각 저항(2R1 내지 2R4)의 접속점의 사이에 삽입된 저항(R10 내지 R30)으로 이루어지는 저항 어레이에 의해 구성된다.

저항(2R0)의 일단은, 입력 단자(18)에 접속되고, 저항(2R4)의 타단은, 출력 단자(19)에 접속되어 있다.

증폭률 제어부(23)는, 전기적으로 제어 가능한 스위치(S1 내지 S4)에 의해 구성되어 있다.

증폭률 제어부(23) 내의 각 스위치(S1 내지 S4)는, 컴퓨터(22)로부터의 전기 신호(Q)에 응답하여, 증폭부(20) 내의 각 저항(2R1 내지 2R4)의 일단을, 입력 단자(17, 18)의 어느 한쪽에 접속한다.

도 2에서, 증폭 수단(7)은, 증폭 수단(7)으로의 입력 전압을 분압(1배 이하로 증폭)하여, 출력 단자(19)로부터 출력 전압으로서 출력한다.

또한, 증폭부(20) 내에서, 각 저항(2R0 내지 2R4)의 저항치는 「2R」로 표시되고, 저항(R10 내지 R30)의 저항치는 「R」로 표시되는 것으로 한다.

또한, 도 2에서는, 증폭 수단(7)의 구성예로서, 4비트의 DA 컨버터를 도시하고 있지만, DA 컨버터의 비트 수는, 필요에 응하여 임의로 변경 가능한 것은 말할것도 없다.

또한, 증폭 수단(7)을 R-2R형의 DA 컨버터로 구성한 경우를 나타내고 있지만, 다른 형식의 DA 컨버터로 구성하여도 좋다. 이것은, 이후의 각 실시의 형태에서도 마찬가지이다.

도 3은, 증폭부(20)의 한 예를 도시한 회로 구성도로서, 예를 들면, 도 2 내 의 스위치(S1 내지 S3)에 의해 저항(2R1 내지 2R3)이 입력 단자(18)에 접속되고, 스위치(S4)에 의해 저항(2R4)만이 입력 단자(17)에 접속된 경우의 등가 회로를 도시하고 있다. 도 3에서, 각 저항치 또는 합성 저항치를 「2R」로 표시하고 있다.

이 경우, 출력 단자(19)로부터의 출력 전압(V19)은, 입력 단자(17, 18)의 각 입력 전압(V17, V18)를 이용하여, 이하의 식(1)로 표시된다.

[수식 1]

식(1)로부터 알 수 있는 바와 같이, 증폭 수단(7)의 분압 비율(x)은, 저항치의 비율(=2R/4R=1/2)에 의해 결정되기 때문에, 저항치의 절대 정밀도는 필요없고, 상대 정밀도를 유지하고 있으면 고정밀도의 분압이 가능하게 된다. 또한, 출력 전압(V19)의 일반식은, 식(2)와 같이 된다.

[수식 2]

식(2)에서, N은 스위치(S1 내지 S4)의 접속 상태를 10진수의 디지털 값으로 나타낸 값이다.

즉, 스위치가 입력 단자(17)측에 접속되어 있을 때는 「1」로 하고, 스위치가 입력 단자(18)측에 접속되어 있을 때는 「0」으로 하고, 스위치(S1)가 「LSB」, 스위치(S4)를 「MSB」로 한다.

상기한 예와 같이, 스위치(S4)만이 입력 단자(17)측에 접속되어 있는 경우에는, N=1000(2진수)=8(10진수)가 된다.

따라서 식(2)에, N=8를 대입하면, 출력 전압(V19)은, V19=(VI7+V18)/2로 표시된다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 증폭 수단(7)이 입력 전압을 「x : 1-x」로 분압하여 출력하는 것으로 하면, 연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)로의 입력 전압(V16)은, 유체 온도 검출체(2)와 저항(4)의 접속점(13)의 전압(V13)을 이용하여, 이하의 식(3)과 같이 표시된다.

[수식 3]

또한, 전압(V13)은, 발열체(1)와 저항(3)과의 접속점(11)의 전압(V11)을 이용하여 나타내면, 이하의 식(4)와 같이 된다.

[수식 4]

식(4)에서, R2, R3, R4는, 유체 온도 검출체(2), 저항(3, 4)의 각 저항치이다. 또한, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)로의 입력 전압(V15)은, 이하의 식(5)로 표시된다.

[수식 5]

식(5)에서, R1, R5는, 발열체(1), 저항(5)의 각 저항치이다.

여기서, 연산 증폭기(8)의 입력 단자(15, 16)를 가상적으로 단락으로 하면, V15=V16가 되기 때문에, 식(5)는, 이하의 식(6)으로 표시된다.

[수식 6]

따라서 발열체(1)의 저항치(R1)는, 이하의 식(7)로 표시된다.

[수식 7]

식(7)로부터 알 수 있는 바와 같이, 증폭 수단(7)의 분압 비율(x)을 변화시킴에 의해, 발열체(1)의 저항치, 즉 온도를 조정할 수 있다.

분압 비율(x)은, 도 2 내의 증폭률 제어부(23)에 입력되는 전기 신호(Q)에 의해 변화한다.

증폭률 제어부(23)의 조정시에는, 컴퓨터(22)로부터 전기 신호(Q)를 송신하여 각 스위치(S1 내지 S4)를 조정하고, 최적 조정치가 확정된 시점에서, 조정 확정 후의 전기 신호(Q)를 조정 신호로서 메모리(21)에 보존한다.

조정 후는, 메모리(21)로부터 조정용의 전기 신호를 판독하여 증폭률 제어부(23)에 보냄에 의해, 최적 조정된 증폭률을 재현할 수 있다. 이것은, 이후의 각 실시의 형태에서도 마찬가지이다.

또한, 증폭 수단(7)의 출력 전압(V19)은, 연산 증폭기(8)로의 입력 전압으로서만 사용되는 것이 아니라, 브리지 회로 타변(他邊)에 인가하는 전압으로서도 사용될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 1에 의하면, 열식 유량 센서의 온도 조정 회로로서, 브리지 회로를 구성하는 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단(7)을 구비하고, 증폭 수단(7)은, 증폭부(20)와, 증폭부(20)의 증폭률을 컴퓨터(22)로부터의 전기 신호(Q)에 의해 제어하는 증폭률 제어부(23)를 포함하고, 증폭 후의 출력 전압(V19)을 연산 증폭기(8)의 입력 전압으로서 사용하였기 때문에, 컴퓨터(22)로부터 조정용의 전기 신호(Q)를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도를 조정할 수 있고, 간단한 장치 구성으로, 단시간의 조정을 실현할 수 있다.

즉, 개개에 편차를 갖는 열식 유량 센서마다, 증폭 수단(7)의 증폭률을 컴퓨터(22)로부터의 전기 신호(Q)에 의해 변화시킴에 의해, 발열체(1)의 온도를 소정의 제어 온도로 조정할 수 있기 때문에, 기계적인 가공(솔더링이나 레이저 트리밍 등)을 위한 장치가 불필요하게 되는데다가, 발열체(1)의 온도(또는, 온도를 나타내는 지표)를 모니터하면서 조정할 수 있기 때문에, 조정 공정이 간단하게 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 증폭 수단(7)의 분압 비율(x)이 저항치의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항치의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 상대 정밀도가 유지되어 있으면 되고, 고정밀도이며 고가의 소자를 이용하지 않고도, 고정밀도의 조정을 실현할 수 있다.

또한, 전기적으로 개폐 가능한 스위치(S1 내지 S4)에 의해 증폭률 제어부(23)를 구성하고, 조정 완료 후의 증폭률을 실현하는 전기 신호(Q)의 데이터를 메모리(21)에 보존하여 두고, 이후는 메모리(21)로부터 데이터를 판독하여 사용함에 의해, 간단한 회로 구성으로 발열체(1)의 온도를 정확하게 조정할 수 있고, 고정밀도이면서 고신뢰성의 열식 유량 센서를 실현할 수 있다.

실시의 형태 2

또한, 상기 실시의 형태 1에서는, 저항 어레이로 이루어지는 증폭부(20)를 이용하였지만, 도 4와 같이, 용량 어레이로 이루어지는 증폭부(20A)를 이용하여도 좋다.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 증폭 수단(7A)을 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 2 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「A」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다. 또한, 센서 전체의 회로 구성은, 도 1에 도시한 바와 같다.

도 4에서, 증폭부(20A)는, 증폭 수단(7A)의 입력 단자(17, 18)와 출력 단자(19)의 사이에 접속된 복수의 콘덴서(C0, C1, 2C, 4C, 8C)로 이루어지는 용량 어레이에 의해 구성되어 있다.

콘덴서(C0)의 일단은 입력 단자(18)에 접속되고, 콘덴서(C1, 2C, 4C, 8C)의 일단은, 각각, 증폭률 제어부(23) 내의 스위치(S1 내지 S4)에 접속되어 있다.

또한, 각 콘덴서(C0, C1, 2C, 4C, 8C)의 공통 단자는, 연산 증폭기(24)의 비반전 입력 단자(+)에 접속되고, 연산 증폭기(24)를 통하여 출력 단자(19)에 접속되어 있다. 연산 증폭기(24)의 출력 단자는, 자신의 반전 입력 단자(-)에 접속되어 있다.

또한, 콘덴서(C0, C1)의 정전 용량치는 「C」로 표시되고, 콘덴서(2C)의 정전 용량치는 「2c」로 표시되고, 콘덴서(4C)의 정전 용량치는 「4C」로 표시되고, 콘덴서(8C)의 정전 용량치는 「8C」로 표시되는 것으로 한다.

도 4에 도시한 증폭부(20A) 및 증폭률 제어부(23)는, 이른바 전하(電荷) 분배형의 DA 컨버터와 같은 구성을 갖고 있다.

도 5는 증폭부(20A)의 한 예를 도시한 회로 구성도로서, 예를 들면, 도 4 내의 스위치(S1 내지 S3)에 의해 콘덴서(C1, 2C, 4C)가 입력 단자(18)에 접속되고, 스위치(S4)에 의해 콘덴서(8C)만이 단속적으로(임의의 클록 주파수로) 입력 단자(17)에 접속된 경우의 등가 회로를 도시하고 있다. 도 8에서, 정전 용량치 또는 합성 정전 용량치를 「8C」로 나타내고 있다. 이 때, 출력 단자(19)로부터의 출력 전압(V19)은, 이하의 식(8)로 표시된다.

[수식 8]

식(8)로부터 알 수 있는 바와 같이, 증폭 수단(7A)의 분압 비율(x)은, 정전 용량치의 비율(=8C/16C 1/2)에 의해 결정되고, 정전 용량의 절대 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 상대 정밀도를 유지하고 있으면, 고정밀도의 분압이 가능하게 된다.

또한, 출력 전압(V19)의 일반식은, 전술한 식(2)와 마찬가지로, 식(9)와 같이 된다.

[수식 9]

이과 같이, 분압 비율(x)을 전기 신호(Q)에 의해 변경할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 2에 의하면, 컴퓨터(22)로부터 조정용의 전기 신호(Q)를 송신할 뿐으로, 발열체(1)(도 1 참조)의 온도를 조정할 수 있고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 증폭 수단(7A)의 분압 비율(x)은, 정전 용량치의 비율에 의해 결정되고, 조정 정밀도가 정전 용량치의 절대 정밀도에 영향 받지 않기 때문에, 고정밀도이며 고가의 소자를 이용하지 않아도 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 3

또한, 상기 실시의 형태 1, 2에서는, 저항 어레이 또는 용량 어레이로 이루어지는 증폭부(20, 20A)를 이용하였지만, 도 6과 같이, 적분기(積分器)로 이루어지는 증폭부(20B)를 이용하여도 좋다.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 증폭 수단(7B)을 도시한 회로 구성 도로서, 전술(도 2, 도 4 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「B」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다. 또한, 센서 전체의 회로 구성은, 도 1에 도시한 바와 같다.

도 6에서, 증폭부(20B)는, CR 적분 회로로 이루어지는 적분기에 의해 구성되어 있다.

증폭부(20B)를 구성하는 저항(R) 및 콘덴서(C)의 접속점은, 연산 증폭기(24)의 비반전 입력 단자(+)에 접속되어 있다.

또한, 적분기로서는, CR 적분 회로로 한하지 않고, 다른 적분기라도 좋다. 이것은, 이후의 각 실시의 형태에서도 마찬가지이다.

증폭률 제어부(23B)는, 입력 단자(17)에 접속된 연산 증폭기(23a)와, 입력 단자(18)에 접속된 연산 증폭기(23b)와, 저항(R23)을 통하여 연산 증폭기(23a)의 출력 단자에 접속된 연산 증폭기(23c)와, 연산 증폭기(23b)의 출력 단자와 연산 증폭기(23c)의 입력단자의 사이에 삽입된 스위치(S0)를 구비하고 있다.

각 연산 증폭기(23a 내지 23c)의 출력 단자는, 각각, 자신의 반전 입력 단자(-)에 접속되어 있다.

증폭률 제어부(23B)는, 컴퓨터(22)로부터의 전기 신호(Q)(임의 주파수의 클록 신호)에 의해 간헐 동작하고 있고, 스위치(S0)의 개폐 시간의 듀티 비률을 변화시킴에 의해, 적분기로 이루어지는 증폭부(20B)의 증폭률을 제어하도록 되어 있다.

도 6에서, 스위치(S0)의 여는 시간(듀티비)을 tx, 스위치(S0)의 닫는 시간을 1-tx로 하면, 출력 전압(V19)은, 이하의 식(10)으로 표시된다.

[수식 10]

식(10)으부터 알 수 있는 바와 같이, 증폭 수단(7B)의 분압 비율(x)은, 스위치(S0)가 개폐하는 시간의 듀티 비율(tx)에 의해 결정된다.

이와 같이, 분압 비율(x)을 전기 신호(Q)에 의해 변경할 수 있다.

따라서 증폭부(20B)를 구성하는 저항(R), 콘덴서(C), 및, 증폭률 제어부(23B)를 구성하는 저항(R23) 등의 회로 요소나, 증폭률 제어부(23B)에 대한 클록 주파수의 절대 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 스위치(S0)의 개폐 시간의 상대 정밀도를 유지하고 있으면, 고정밀도의 분압이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 3에 의하면, 컴퓨터(22)로부터 조정용의 전기 신호(Q)를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 분압 비율(x)은, 스위치(S0)의 개폐 시간의 비율에 의해 결정되고, 조정 정밀도가 저항(R, R23)이나 콘덴서(C), 클록 주파수의 정밀도에 영향 받지 않기 때문에, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 4

또한, 상기 실시의 형태 1 내지 3에서는, 증폭부(20, 20A, 20B)의 증폭률을 1배 이하로 설정한 경우에 관해 설명하였지만, 도 7과 같이, 증폭부(20C)를, 1배 이상의 증폭률로 설정 가능하게 구성하여도 좋다.

도 7은. 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 증폭 수단(7C)을 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 2 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「C」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다. 또한, 센서 전체의 회로 구성은, 도 1에 도시한 바와 같다.

도 7에서, 증폭부(20C)는, 전술(도 2 참조)한 저항 어레이에 더하여, 연산 증폭기(25, 26)와, 저항(R40, R50)을 구비하고 있고, 증폭률을 1배 이하뿐만 아니라, 1배 이상으로도 설정 가능하게 구성되어 있다.

이 경우, 전술한 저항 어레이의 일단은, 입력 단자(17)와 연산 증폭기(25)의 반전 입력 단자(-)에 접속되고, 저항 어레이의 타단은, 증폭률 제어부(23)(스위치(S1 내지 S4))를 통하여, 연산 증폭기(25)의 출력 단자(27)에 접속되어 있다. 이로써, 저항 어레이는, 연산 증폭기(25)와 함께, 반전 증폭기를 구성하고 있다.

저항(2R0)의 일단은 입력 단자(17)에 접속되고, 저항(2R1 내지 2R4)의 일단은, 스위치(S1 내지 S4)를 통하여, 입력 단자(17) 또는 연산 증폭기(25)의 출력 단자(27)에 접속된다.

증폭 수단(7C)의 다른쪽의 입력 단자(18)는, 연산 증폭기(25, 26)의 비반전 입력 단자(+)에 접속되어 있다.

연산 증폭기(25)의 출력 단자(27)는, 저항(R40)를 통하여 연산 증폭기(26)의 반전 입력 단자(-)에 접속되어 있다.

또한, 연산 증폭기(26)의 출력 단자는, 증폭 수단(7C)의 출력 단자(19)에 접속됨과 함께, 저항(R50)을 통하여 자신의 반전 입력 단자(-)에 접속되어 있다.

도 8은 증폭부(20C)의 한 예를 도시한 회로 구성도로서, 예를 들면, 도 7 내의 스위치(S1, S2)에 의해, 저항(2R1, 2R2)이 입력 단자(17)에 접속되고, 스위치(S3, S4)에 의해, 저항(2R3, 2R4)이 연산 증폭기(25)의 출력 단자(27)에 접속된 경우의 등가 회로를 도시하고 있다. 도 8에서, 각 저항치 또는 합성 저항치를 「R」, 「2R」로 표시하고 있다,

이 때, 연산 증폭기(25)의 출력 단자(27)의 전압(V27)은, 이하의 식(11)로 표시된다.

[수식 11]

또한, 식(11)로부터, 증폭 수단(7C)의 출력 전압(V19)은, 이하의 식(12)로 표시되고 있다.

[수식 12]

이 경우, 출력 전압(V19)의 일반식은, 이하의 식(13)과 같이 된다.

[수식 13]

식(13)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 디지털 값(N)의 설정대로, 1배 이상 의 증폭률을 얻을 수 있다.

도 8의 예에서는, N=1100(2진수)=12(10진수)이기 대문에, 출력 전압(V19)은, 이하의 식(14)와 같이 된다.

[수식 14]

따라서, 식(14)로부터, 상기한 식(12)를 얻을 수 있다.

여기서, 도 9(도 1에 대응)에 도시한 바와 같이, 증폭 수단(7C)의 증폭률을 G로 나타내면, 증폭 수단(7C)의 출력 단자(19)로부터의 출력 전압(V19)은, 이하의 식(15)로 표시된다.

[수식 15]

식(15)에서, 접속점(13)의 전압(V13)은, 전술한 식(4)와 같이 표시되기 때문에, 식(15)는, 이하의 식(16)과 같이 된다.

[수식 16]

여기서, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)로의 입력 전압(V15)은, 전술한 식(5)와 같이 표시되고, 또한, 입력 전압(V15)과 출력 전압(V19)이 동등하게 되기 때문에, 이하의 식(17)의 관계가 성립된다.

[수식 17]

따라서, 발열체(1)의 저항치(R1)는, 이하의 식(18)로 표시된다.

[수식 18]

식(18)로부터 알 수 있는 바와 같이, 증폭 수단(7C)의 증폭률(G)을 변화시킴에 의해, 발열체(1)의 저항치, 즉 발열체(1)의 온도를 조정할 수 있다.

이 때, 증폭률(G)은, 증폭률 제어부(23)(도 7 참조)에 입력되는 전기 신호(Q)에 의해 변화하게 된다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 4에 의하면, 컴퓨터(22)로부터 조정용의 전기 신호(Q)를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 증폭률(G)(분압 비율(x)에 상당)은, 저항 어레이를 구성하는 저항의 비율에 의해 결정되고, 조정 정밀도가 각 저항의 절대 정밀도에 영향 받지 않기 때문에, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 5

또한, 상기 실시의 형태 1 내지 4에서는, 열식 유량 센서의 실장 구조에 관 해 특히 언급하지 않았지만, 도 10과 같이, 회로 기판(29)에 대해 각 회로 요소를 배치 접속하여도 좋다.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 열식 유량 센서의 회로 실장 구성을 도시한 설명도로서, 전술(도 1, 도 2 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 10에서, 회로 기판(29)상에는 IC(28)가 실장되어 있고, IC(28)에는, 증폭부(20), 메모리(21) 및 증폭률 제어부(23)가 집적화되어 있다.

또한, 회로 기판(29)상에는, 브리지 회로를 구성하는 저항(3, 4, 5)과, 연산 증폭기(8)와, 트랜지스터(9)가 실장되어 있다.

발열체(1) 및 유체 온도 검출체(2)는, 와이어 본딩 등에 의해 IC(28)에 접속되어 있다.

IC(28) 내에 집적화되는 증폭부(20)는, 저항 어레이(도 2 참조)의 경우로 한하지 않고, 용량 어레이(도 4 참조), 적분기(도 6 참조), 또는, 반전 증폭기(도 7 참조)의 어느 경우로 대치하여도, 적용 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 5에 의하면, 증폭부(20), 메모리(21) 및 증폭률 제어부(23)가 IC(28) 내에 집적화되어 있기 때문에, 증폭 수단(7)을 소형화할 수 있다.

실시의 형태 6

또한, 상기 실시의 형태 5에서는, 회로의 소형화를 우선시켜서, 증폭부(20)를 IC(28) 내에 집적화하였지만, 도 11과 같이, 고정밀도로 대형의 증폭부(20D)를 IC(28D)의 외부의 회로 기판(29D)상에 실장하여도 좋다.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 열식 유량 센서의 회로 실장 구성을 도시한 설명도로서, 전술(도 10 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「D」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 11에서, 회로 기판(29D)상에는 IC(28D)가 실장되어 있고, IC(28D)에는, 메모 U21 및 증폭률 제어부(23)가 집적화되어 있다.

이 경우, 증폭부(20D)는, 대형으로 고정밀도의 것이 사용되고 있고, IC(28D)의 외부의 회로 기판(29D)상에 실장되어 있다.

회로 기판(29D)상에 실장된 증폭부(20D)는, 전술한 저항 어레이의 경우로 한하지 않고, 용량 어레이, 적분기 또는 반전 증폭기의 어느 경우에도 적용 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 6에 의하면, 증폭부(20D)를 IC(28D)의 외부의 회로 기판(29D)상에 실장하였기 때문에, IC(28)의 내부에 형성되는 증폭부보다도 고정밀도의 것을 사용할 수 있고, 조정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

이것은, 전술한 실시의 형태 5와 상반하는 작용 효과이지만, 고정밀화를 우선하는지, 또는 사이즈의 소형화를 우선하는지에 의해, 실시의 형태 5, 6의 어느 한쪽을 선택하면 좋다.

실시의 형태 7

또한, 상기 실시의 형태 6(도 11 참조)에서는, IC(28D) 내의 증폭률 제어부(23)를 구성하는 스위치의 내압에 관해 고려하지 않았지만, 과전압 보호용의 저 항 회로가 필요한 경우(IC(28D) 내의 스위치의 내압이 낮은 경우)를 고려하여, 예를 들면 도 12과 같이 증폭률 제어부(23E)의 일부 기능을 구성하는 스위치 회로(30)를, 증폭률 제어부(23E)와는 별도로(IC(28E)의 외부에) 배치하면 좋다.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 증폭 수단(7E)을 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 2, 도 11 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「E」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

또한, 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 열식 유량 센서의 전체 구성은, 도 1에 도시한 바와 같고, 전체의 실장 구성은 도 11에 도시한 바와 같다.

도 12에서, IC(28E) 내에는, 메모리(21) 및 증폭률 제어부(23E)가 집적화되어 있다.

한편, IC(28E)의 외부(회로 기판상)에는, 증폭부(20)와, 고내압에 우수한 반도체 스위치(Sa 내지 Sd)로 이루어지는 스위치 회로(30)와, 증폭률 제어부(23E) 내의 스위치(S1 내지 S4)를 과전압으로부터 보호하기 위한 저항(Ra 내지 Rd)으로 이루어지는 저항 회로(31)가 실장되어 있다.

증폭률 제어부(23E) 내의 각 스위치(S1 내지 S4)의 일단에서 출력되는 스위치 제어 신호는, 저항 회로(31) 내의 각 저항(Ra 내지 Rd)을 통하여, 스위치 회로(30) 내의 각 반도체 스위치(Sa 내지 Sd)에 인가된다.

스위치 회로(30)는, 증폭률 제어부(23E)의 일부를 구성하고 있고, 증폭률 제어부(23E)로부터 저항 회로(31)를 통하여 입력되는 스위치 제어 신호에 의해 구동되어, 증폭부(20)의 증폭률을 제어하도록 하고 있다.

일반적으로, 증폭부(20)만을 IC(28E)의 외부의 회로 기판에 형성하는 경우, IC(28E) 내의 증폭률 제어부(23E)로부터 IC(28E)의 외부의 증폭부(20)까지의 사이를 배선으로 접속하여야 한다. 또한, IC(28E)의 제조 방법에 따라서는, 증폭률 제어부(23E) 내의 스위치(S1 내지 S4)를 과전압으로부터 보호하기 위해, 저항 회로(31)를 접속하여야 하는 경우가 있다.

이 때, 저항 회로(31)는, IC(28E)의 제조 프로세스어 형성되기 때문에, 편차나 온도 특성 등 정밀도면에서의 문제가 생기는 경우가 있다.

그래서, 도 12와 같이, IC(28E)의 외부(회로 기판상)에, 증폭률 제어부(23E)의 일부 기능으로서, 내압에 우수한 반도체 스위치(Sa 내지 Sd)로 이루어지는 스위치 회로(30)를 실장하고, IC(28E) 내의 증폭률 제어부(23E)로부터의 스위치 제어 신호에 의해, 스위치 회로(30)를 구동하여 증폭률을 제어한다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 7에 의하면, IC(28E) 내의 증폭률 제어부(23E)에서, 스위치(S1 내지 S4)에 내압의 문제가 있어서 과전압 보호용의 저항 회로(31)가 필요한 경우에도, 보호용 저항 회로(31)의 편차나 온도 특성의 영향을 받지 않고, 발열체(1)(도 1 참조)의 온도를 고정밀도로 조정할 수 있다.

실시의 형태 8

또한, 상기 실시의 형태 1 내지 7에서는, 발열체(1), 유체 온도 검출체(2) 및 저항(3 내지 5)에 의해 브리지 회로를 형성한 직열식(直熱式)의 열식 유량 센서에 적용한 경우에 관해 설명하였지만, 예를 들면 도 13에 도시한 바와 같이, 발열체(1)의 온도를 검출하는 온도 검출체(32)와, 발열체(1)에 직렬 접속된 저항(33) 과, 브리지 회로에 접속된 정전압원(34)을 마련하고, 온도 검출체(32), 유체 온도 검출체(2) 및 저항(3 내지 5)에 의해 브리지 회로를 형성한 방열식(傍熱式)의 열식 유량 센서에 적용하여도 좋다.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 8에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 1 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 13에서, 전원(10)과 그라운드의 사이에는, 트랜지스터(9), 발열체(1) 및 저항(33)으로 이루어지는 직렬 회로가 삽입되어 있고, 발열체(1)와 저항(33)과의 접속점은, 열식 유량 센서의 출력 단자(14)에 접속되어 있다.

또한, 정전압원(34)과 그라운드의 사이에는, 온도 검출체(32) 및 저항(5)으로 이루어지는 직렬 회로와, 저항(3), 유체 온도 검출체(2) 및 저항(4)으로 이루어지는 직렬 회로가, 병렬로 삽입되어 있다.

유체 온도 검출체(2)와 저항(4)의 접속점은, 버퍼 회로(6)의 비반전 입력 단자(+)에 접속되고, 온도 검출체(32)와 저항(5)의 접속점은, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)에 접속되어 있다.

연산 증폭기(8)의 출력 단자는, 트랜지스터(9)의 베이스 단자에 접속되어 있다.

도 13에 도시한 바와 같이, 브리지 회로는, 발열체(1)의 온도 검출체(32)와, 유체 온도 검출체(2)와, 저항(3 내지 5)에 의해 구성되고, 정전압원(34)에 접속되어 있다.

온도 검출체(32)는, 발열체(1)의 극히 부근에 형성되어 있고, 온도 검출체(32)에 의한 검출 온도는, 발열체(1)의 실제의 온도와 거의 동등한 값을 나타내도록 되어 있다.

도 13의 회로 구성에 의하면, 발열체(1)로의 공급 전류는, 브리지 회로가 평형 상태를 유지하도록 제어되기 때문에, 발열체(1)로의 공급 전력은, 온도 검출체(32)에 의한 발열체(1)의 검출 온도가 소정의 제어 온도와 일치하도록 제어된다.

따라서 방열식의 열식 유량 센서에서도, 저항(4)의 양단 전압을 증폭 수단(7)에 의해 증폭함에 의해, 전술한 각 실시의 형태 1 내지 7와 같은 작용 효과를 이룬다. 이것은, 이후의 실시의 형태에 관해서도 마찬가지이다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 8에 의하면, 증폭 수단(7)에 대해 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호(Q)(도 2 참조)를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도를 조정할 수 있고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 증폭 수단(7)의 분압 비율(x)은, 증폭 수단(7) 내의 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 9

또한, 상기 실시의 형태 1 내지 8에서는, 하나의 발열체(1)에 대응한 하나의 브리지 회로를 이용하였지만, 예를 들면 도 14에 도시한 바와 같이, 2개의 발열체(1a, 1b)에 대응한 2개의 브리지 회로를 병렬 구성하고, 각 브리지 회로의 출력 단자를, 차동 증폭기(35)를 통하여 열식 유량 센서의 출력 단자(14)에 접속하여도 좋다.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 9에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 1 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호의 후에 각각 「a」, 「b」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 14에서는, 전술(도 1)한 직열식의 열식 유량 센서와 동일 구성의 2개의 브리지 회로를 병렬로 사용한 경우의 한 예를 도시하고 있다.

도 14에서, 발열체(1a), 유체 온도 검출체(2a) 및 저항(3a 내지 5a)은, 제 1의 브리지 회로를 구성하고 있고, 제 1의 브리지 회로의 출력 단자가 되는 발열체(1a)와 저항(5a)과의 접속점(12a)은, 차동 증폭기(35)의 비반전 입력 단자(+)에 접속되어 있다.

또한, 발열체(1b), 유체 온도 검출체(2b) 및 저항(3b 내지 5b)은, 제 2의 브리지 회로를 구성하고 있고, 제 2의 브리지 회로의 출력 단자가 되는 발열체(1b)와 저항(5b)과의 접속점(12b)은, 차동 증폭기(35)의 반전 입력 단자(-)에 접속되어 있다.

발열체(1a) 및 발열체(1b)는, 유체의 흐름에 대해 순번대로, 또한 평행하게 나열하여 형성되어 있고, 유체의 흐름이 순류(順流)인 경우, 제 1의 브리지 회로 내의 발열체(1a)가 상류측에 위치하도록 배열되어 있다.

유체의 흐름이 순류인 경우, 상류측에 위치하는 발열체(1a)의 한쪽이 냉각되기 쉽기 때문에, 제 1의 브리지 회로의 발열체(1a)로의 공급 전류는, 제 2의 브리지 회로의 발열체(1b)로의 공급 전류보다도 커진다.

이 경우, 제 1의 브리지 회로로부터 출력되는 접속점(12a)의 전압(저항(5a)의 양단 전압(V5a))의 한쪽이, 제 2의 브리지 회로로부터 출력되는 접속점(12b)의 전압(저항(5b)의 양단 전압(V5b))보다도 커진다.

차동 증폭기(35)는, 제 1의 브리지 회로의 출력 전압(접속점(12a)의 전압(V5a))과, 제 2의 브리지 회로의 출력 전압(접속점(12b)의 전압(V5b))의 전압 편차(=V5a-V5b)를 구하고, 출력 단자(14)로부터 후단 회로(도시 생략 )에 출력한다.

한편, 유체의 흐름이 역류인 경우에는, 제 1의 브리지 회로의 출력 전압(접속점(12a)의 전압(V5a))이 제 2의 브리지 회로의 출력 전압(접속점(12b)의 전압(V5b))보다도 작아지기 때문에, 역류 상태를 검출할 수 있다.

또한, 전술한 바와 마찬가지로, 증폭 수단(7a, 7b)은, 각 브리지 회로 내의 저항(4a, 4b)의 양단 전압을 증폭하여, 각 연산 증폭기(8a, 8b)의 반전 입력 단자(16a, 16b)에 인가한다.

이로써, 연산 증폭기(8a, 8b)는, 각 트랜지스터(9a, 9b)를 제어하여, 발열체(1a, 1b)로의 공급 전류를 제어한다.

이과 같이, 이른바 구불 히터 방식의 열식 유량 센서에서도, 각 브리지 회로 내의 저항(4a, 4b)의 양단 전압을 증폭 수단(7a, 7b)에 의해 증폭하고, 각 연산 증폭기(8a, 8b)를 통하여 트랜지스터(9a, 9b)를 제어함에 의해, 전술한 바와 같은 작용 효과를 이룰 수 있다. 이것은, 이후의 실시의 형태에 관해서도 마찬가지이다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 9에 의하면, 증폭 수단(7a, 7b)에 대해 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호를 송신할 뿐으로, 발열체(1a, 1b)의 온도 를 조정할 수 있고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다. 또한, 각 증폭 수단(7a, 7b)의 분압 비율(x)은, 증폭 수단(7a, 7b) 내의 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 10

또한, 상기 실시의 형태 9에서는, 2개의 발열체(1a, 1b)를 유체의 흐름에 대해 상하로 배열하고, 각 발열체(1a, 1b)에 대응한 2개의 브리지 회로를 구성하였지만, 예를 들면 도 15에 도시한 바와 같이, 하나의 발열체(1)의 상류측 및 하류측에 온도 검출체(36, 37)를 배치함과 함께, 온도 검출체(36, 37) 및 저항(38, 39)에 의해 제 2의 브리지 회로를 구성하고, 제 2의 브리지 회로의 2개의 접속점을, 차동 증폭기(35)를 통하여 열식 유량 센서의 출력 단자(14)에 접속하여도 좋다.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 10에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 1, 도 14 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 15에서는, 전술(도 1)한 직열식의 열식 유량 센서와 같은 발열체(1)에 대해, 상류측 및 하류측에서 발열체(1)의 온도를 검출하는 온도 검출체(36, 37)를 형성하고, 온도 검출체(36, 37) 및 저항(38, 39)에 의해, 제 2의 브리지 회로를 구성하고 있다.

도 15에서, 온도 검출체(36)와 저항(39)과의 접속점은, 차동 증폭기(35)의 반전 입력 단자(-)에 접속되고, 온도 검출체(37)와 저항(38)과의 접속점은, 차동 증폭기(35)의 비반전 입력 단자(+)에 접속되어 있다.

또한, 유체의 흐름이 순류인 경우, 온도 검출체(36)는 발열체(1)의 상류측에 위치하고, 온도 검출체(37)는 발열체(1)의 하류측에 위치하도록 배열되어 있다.

이 경우, 하류측에 위치하는 온도 검출체(37) 보다도, 상류측에 위치하는 온도 검출체(36)의 쪽이 냉각되기 쉽기 때문에, 온도 검출체(36)의 온도는, 온도 검출체(37)의 온도보다도 낮아진다.

제 2의 브리지 회로에서, 온도 검출체(36)에 의한 검출 온도는, 저항(39)의 양단 전압(V39)으로서 출력되고, 온도 검출체(37)에 의한 검출 온도는, 저항(38)의 양단 전압(V38)으로서 출력된다.

차동 증폭기(35)는, 저항(38)의 양단 전압(V38)과 저항(39)의 양단 전압(V39)과의 전압 편차(=V38-V39)를 구하고, 출력 단자(14)로부터 후단 회로에 출력한다.

차동 증폭기(35)의 출력 전압은, 온도 검출체(36)에 의한 검출 온도와, 온도 검출체(37)에 의한 검출 온도와의 온도 편차를 나타내고 있다.

한편, 유체의 흐름이 역류인 경우에는, 온도 검출체(37)에 의한 검출 온도보다도, 온도 검출체(36)에 의한 검출 온도의 쪽이 높아지기 때문에, 역류 상태를 검출할 수 있다.

또한, 전술한 바와 마찬가지로, 증폭 수단(7)은, 제 1의 브리지 회로 내의 저항(4)의 양단 전압을 증폭하여 연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)에 인가하고, 연산 증폭기(8)는, 트랜지스터(9)를 제어하여, 발열체(1)로의 공급 전류를 제 어한다.

이와 같이, 이른바 온도차 검출 방식의 열식 유량 센서에서도, 제 1의 브리지 회로 내의 저항(4)의 양단 전압을 증폭 수단(7)에 의해 증폭함에 의해, 전술한 바와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 이후의 실시의 형태에 관해서도 마찬가지이다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 10에 의하면, 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호(Q)(도 2 참조)를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도를 조정할 수 있고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다. 또한, 증폭 수단(7)의 분압 비율(x)은, 증폭 수단(7) 내의 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 11

또한, 상기 실시의 형태 1 내지 10에서는, 하나의 브리지 회로 내에 하나의 발열체만을 마련하였지만, 예를 들면 도 16에 도시한 바와 같이, 하나의 브리지 회로 내에 2개의 발열체(1A, 1B)를 직렬로 마련하고, 마찬가지로 2개의 유체 온도 검출체(2A, 2B)를 직렬로 마련하여도 좋다.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 11에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「A」, 「B」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 16에 도시한 브리지 회로에서, 직렬로 접속된 유체 온도 검출체(2A, 2B)의 접속점(13A)은, 버퍼 회로(6)를 통하여 증폭 수단(7)의 입력 단자(17)에 접속되 어 있다. 또한, 직렬로 접속된 발열체(1A, 1B)의 접속점(12A)은, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)에 접속되어 있다.

유체 온도 검출체(2B)의 그라운드측의 일단은, 저항(4)의 일단에 접속되고, 저항(4)의 그라운드측의 단자는, 증폭 수단(7)의 입력 단자(18)에 접속되어 있다.

이로써, 증폭 수단(7)은, 유체 온도 검출체(2B) 및 저항(4)으로 이루어지는 직렬 회로의 양단 전압을 증폭하도록 되어 있다.

전술한 바와 마찬가지로, 증폭 수단(7)이 입력 전압을 「x : 1-x」로 분압하여 출력하는 것으로 하면, 연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)로의 입력 전압(V16)은, 유체 온도 검출체(2A, 2B)의 접속점(13A)의 전압(V13a)을 이용하여, 식(19)와 같이 표시된다.

[수식 19]

또한, 전압(V13)은, 발열체(1A)와 저항(3)의 접속점(11)의 전압(V11)를 이용하여 나타내면, 이하의 식(20)과 같이 된다.

[수식 20]

식(20)에서, R2a, R2b는, 각각, 유체 온도 검출체(2A, 2B)의 저항치이다.

한편, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)로의 입력 전압(V15)은, 이하 의 식(21)로 표시된다.

[수식 21]

식(21)에서, R1a, R1b는, 각각 발열체(1A, 1B)의 저항치이다.

여기서, 연산 증폭기(8)의 입력 단자(15, 16)를 가상 단락으로 하면, V15=V16가 되기 때문에, 식(21)은, 이하의 식(22)와 같이 표시된다.

[수식 22]

따라서 발열체(1A)의 저항치(R1a)는, 발열체(1B)의 저항치(R1b)와 관련하여, 이하의 식(23)으로 표시된다.

[수식 23]

식(23)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 분압 비율(x)을 변화시킴에 의해, 발열체(1A)의 저항치(R1a), 즉 온도를 조정할 수 있다.

또한, 식(23)의 우변에 발열체(1B)의 저항치(R1b)가 존재하기 대문에, 발열체(1A)의 온도는, 유체 유량에 의해 변화하는 것으로 된다.

이와 같이, 직렬 접속된 발열체(1A, 1B) 및 유체 온도 검출체(2A, 2B)를 이 용한 열식 유량 센서는, 공지(예를 들면, 특개2002-5717 호 공보 참조)이지만, 센서의 온도 특성을 개선시키는 효과를 얻을 수 있는 방식이다.

이 종류의 열식 유량 센서에 적용한 경우도, 증폭 수단(7)에 의해 증폭률을 조정함에 의해, 전술한 바와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 이후의 실시의 형태에 관해서도 마찬가지이다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 11에 의하면, 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호(Q)(도 2 참조)를 송신할 뿐으로, 발열체(1A, 1B)의 온도 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 증폭 수단(7)의 분압 비율(x)이 저항치의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 12

또한, 상기 실시의 형태 11에서는, 유체 온도 검출체(2B) 및 저항(4)의 직렬 회로의 양단 전압을 증폭 수단(7)에 인가하였지만, 예를 들면 도 17에 도시한 바와 같이, 유체 온도 검출체(2B)의 양단 전압을 증폭 수단(7)에 인가하여도 좋다.

도 17는. 본 발명의 실시의 형태 12에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 16 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「A」, 「B」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 17에서, 유체 온도 검출체(2B)의 양단 전압은, 각 일단에 접속된 버퍼 회로(6A, 6B)를 통하여 증폭 수단(7)에 인가되어 있다.

여기서, 전술한 바와 마찬가지로, 증폭 수단(7)이 입력 전압을 「x : 1-x」로 분압하여 출력하는 것으로 하면, 증폭 수단(7)의 출력 전압(V19)은, 이하의 식(24)로 표시된다.

[수식 24]

증폭 수단(7)의 출력 전압(V19)은, 연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)에 인가된다.

한편, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)에는, 전술한 식(21)에서 표시된 입력 전압(V15)(접속점(12A)의 전압)이 인가되어 있다.

따라서 발열체(1A)의 저항치(R1a)는, 발열체(1B)의 저항치(R1b)와 관련하고, 이하의 식(25)로 표시된다.

[수식 25]

식(25)로부터 알 수 있는 바와 같이, 분압 비율(x)을 변화시킴에 의해, 발열체(1A)의 저항치, 즉 온도를 조정할 수 있다.

이와 같이, 유체 온도 검출체(2B)의 양단 전압를 증폭한 회로 구성으로 하여도, 전술한 바와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 이후의 실시의 형태에 관해서도 마찬가지이다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 12에 의하면, 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호(Q)(도 2 참조)를 송신할 뿐으로, 발열체(1a, 1b)의 온도 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 분압 비율(x)이 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 13

또한, 상기 실시의 형태 1 내지 12에서는, 하나의 브리지 회로에 대해 하나의 증폭 수단을 이용하였지만, 예를 들면 도 18에 도시한 바와 같이, 하나의 브리지 회로에 대해 2개의 증폭 수단(7F, 7G)을 이용하여도 좋다.

도 18은 본 발명의 실시의 형태 13에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 1 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「C」 내지 「G」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 18에서, 브리지 회로에는, 2개의 증폭 수단(7F, 7G)가 마련되어 있다.

증폭 수단(7F)은, 전술(도 2 참조)한 바와 같은 DA 컨버터를 구성하고 있고, 예를 들면, 저항 어레이로 이루어지는 증폭부(20)와, 전기적으로 제어 가능한 스위치로 이루어지는 증폭률 제어부(23)를 갖고 있다.

증폭 수단(7G)도, 증폭 수단(7F)와 마찬가지로 구성되어 있다.

유체 온도 검출체(2)와 저항(4)의 접속점(13)은, 버퍼 회로(6C)를 통하여, 증폭 수단(7F)의 입력 단자(17F)에 접속되어 있다.

저항(4)의 그라운드측의 단자는, 증폭 수단(7F)의 입력 단자(18F)에 접속되 어 있다.

증폭 수단(7F)의 출력 단자(19F)는, 버퍼 회로(6D)를 통하여, 저항(5)의 일단(발열체(1)와 접속되지 않은 쪽의 일단)에 접속되어 있다.

저항(4)의 양단 전압은, 버퍼 회로(6C)를 통하여 증폭 수단(7F)에 인가되어 있고, 증폭 수단(7F)은, 입력된 전압을 분압하여(1배 이하로 증폭하여) 출력한다.

한편, 트랜지스터(9)와 저항(3)의 접속점(11)은, 버퍼 회로(6E)를 통하여, 증폭 수단(7G)의 입력 단자(17G)에 접속되어 있다.

저항(3)와 유체 온도 검출체(2)의 접속점은, 버퍼 회로(6F)를 통하여, 증폭 수단(7G)의 입력 단자(18G)에 접속되어 있다.

증폭 수단(7G)의 출력 단자(19G)는, 버퍼 회로(6G)를 통하여, 발열체(1)의 일단(저항(5)와 접속되지 않은 쪽의 일단)에 접속되어 있다.

저항(3)의 양단 전압은, 버퍼 회로(6E, 6F)를 통하여, 증폭 수단(7G)에 인가되어 있고, 증폭 수단(7G)은, 입력된 전압을 분압하여 출력한다.

전술한 바와 마찬가지로, 유체 온도 검출체(2)는, 발열체(1)로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 형성되어 있고, 발열체(1) 및 저항(3, 4, 5)과 함께 브리지 회로를 구성하고 있다.

연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)에는, 유체 온도 검출체(2)와 저항(4)의 접속점(13)의 전압이 입력되고, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)에는, 발열체(1)와 저항(5)의 접속점(12)의 전압이 입력되어 있다.

또한, 연산 증폭기(8)의 출력 전압은, 트랜지스터(9)의 베이스 단자에 인가 되고, 트랜지스터(9)의 이미터가 저항(3)의 일단에 접속되어 있다.

도 18에서, 증폭 수단(7F)이 입력 전압을 「x : 1-x」로 분압하고, 증폭 수단(7G)이 입력 전압을 「1-y : y」로 분압하여 출력하는 것으로 하면, 그라운드측의 증폭기(7F)의 출력 전압(V19f)은, 각 저항치(R2 내지 R4)및 접속점(11)의 전압(V11)을 이용하여, 이하의 식(26)과 같이 표시된다.

[수식 26]

또한, 전원(10)측의 증폭 수단(7G)의 출력 전압(V19g)은, 이하의 식(27)로 표시된다.

[수식 27]

따라서, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)로의 입력 전압(V15)은, 이하의 식(28)로 표시된다.

[수식 28]

또한, 연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)로의 입력 전압(V16)은, 식(29)로 표시된다.

[수식 29]

여기서, V15=V16으로부터, 발열체(1)의 저항치(R1)는, 이하의 식(30)과 같이 표시된다.

[수식 30]

한편, 유체 온도 검출체(2)의 저항치(R2)는, 온도에 의해 변화하기 때문에, 이하의 식(31)과 같이 치환된다.

[수식 31]

식(31)에서, R20는, 0℃일 때의 유체 온도 검출체(2)의 저항치, α2는 유체 온도 검출체(2)의 저항 온도 계수, T2는 유체 온도 검출체(2)의 온도이다.

식(31)을 식(30)에 대입하여 정리하면, 발열체(1)의 저항치(R1)는, 식(32)로 표시된다.

[수식 32]

식(32)의 우변 괄호 내의 R20/(R20+yR3)×α2는, 저항치(R1)의 온도 계수를 나타내고 있고, 이 계수치는, 분압비(y)에 의해 조정할 수 있다.

또한, 저항치(R1)는, 분압 비율(x)에 의해 조정할 수 있다.

따라서 식(32)로부터 알 수 있는 바와 같이, 저항치(R1)와 온도 계수를 독립적으로 조정할 수 있다.

열식 유량 센서에서는, 온도 특성의 조정을 위해, 발열체(1)의 저항치(R1)와 그 온도 계수를 독립적으로 조정하여야 하는 경우가 많은데, 본 발명의 실시의 형태 13에 의하면, 이와 같은 경우에 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 13에 의하면, 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 분압 비율(x)이 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

또한, 발열체(1)의 저항치(R1)와 그 온도 계수를 독립적으로 조정할 수 있기 때문에, 센서의 온도 특성을 간단한 장치 및 회로를 이용하여 조정할 수 있다.

실시의 형태 14

또한, 상기 실시의 형태 13에서는, 유체 온도 검출체(2)의 양단에 각 1개의 저항(3, 4)을 직렬 접속하였지만, 예를 들면 도 19에 도시한 바와 같이, 유체 온도 검출체(2)의 양단에 각 2개의 저항(3A, 3B, 4A, 4B)을 각각 직렬 접속하여도 좋다.

도 19는 본 발명의 실시의 형태 14에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 18 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「A」, 「B」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 19에서, 유체 온도 검출체(2)의 양단에는, 각 2개의 저항(3A, 3B, 4A, 4B)이 접속되어 있다.

이 경우, 전술한 저항(3)을 저항(3A)과 저항(3B)으로 분할하고, 전술한 저항(4)을 저항(4A)과 저항(4B)으로 분할하고, 저항(3B)의 양단 전압을 증폭 수단(7G)에 의해 「1-w : w」로 분압하고, 저항(4B)의 양단 전압을 증폭 수단(7F)에 의해 「z : 1-z」로 분압하고 있다. 따라서 발열체(1)의 저항치(R1)는, 이하의 식(33)으로 표시된다.

[수식 33]

식(33)을 전술한 식(30)과 비교하면, 이하의 식(34), 식(35)가 성립한다.

[수식 34]

[수식 35]

식(34), 식(35)는, 전술한 실시의 형태 13의 조정항(調整項)(xR4, yR3)을, 고정 성분(R4a, R3a)과, 변동 성분(zR4b, wR3b)으로 분할한 형태로 되어 있다.

각 저항(3A), 3B)의 저항치(R3a, R4a)는, 각각, yR3, xR4의 최소치를 취하고, 각 저항(3B, 4B)의 저항치(R3b, R4b)는, 각각, yR3, xR4의 변화폭의 값을 취한다.

이로써, 전술한 저항(R3, R4)의 조정 성분(저항(3B, 4B)에 대응)만를 분압할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 14에 의하면, 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 분압 비율(w, z)이 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

또한, 발열체(1)의 저항치와 그 온도 계수를 독립적으로 조정할 수 있기 때문에, 센서의 온도 특성을 간단한 장치와 회로로 조정할 수 있다.

또한, 조정 성분만을 분압 조정하기 때문에, 낮은 분해 성능으로 높은 조정 정밀도를 얻을 수 있다.

실시의 형태 15

또한, 상기 실시의 형태 13, 14에서는, 브리지 회로 내에 2개의 증폭 수단(7F, 7G)을 마련하였지만, 예를 들면 도 20에 도시한 바와 같이, 브리지 회로의 밖에 2개의 증폭 수단(7, 7H)를 마련하여도 좋다.

도 20은 본 발명의 실시의 형태 15에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 1 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「H」, 「J」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 20에서, 브리지 회로는, 전술한 실시의 형태 1와 마찬가지로, 발열체(1)와, 발열체(1)로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 형성된 유체 온도 검출체(2)와, 저항(3, 4, 5)에 의해 구성되어 있고, 저항(4)의 양단 전압은, 버퍼 회로(6)를 통하여 증폭 수단(7)에 인가되어 있다.

또한, 증폭 수단(7)의 출력 단자(19)는, 연산 증폭기(8)의 반전 입력 단자(16)에 접속되어 있다.

증폭 수단(7)은, 전술(도 2)한 바와 같은 DA 컨버터를 구성하고 있고, 저항 어레이로 이루어지는 증폭부(20)와, 전기적으로 제어 가능한 스위치로 이루어지는 증폭률 제어부(23)를 가지며, 입력된 전압을 분압하여(1배 이하로 증폭하여) 출력한다.

발열체(1)의 양단 전압은, 버퍼 회로(6H, 6J)를 통하여, 증폭 수단(7H)에 인가되어 있다.

증폭 수단(7H)은, 증폭 수단(7)과 같은 구성을 가지며, 입력된 전압을 분압하여 출력한다. 증폭 수단(7H)의 출력 단자(19H)는, 연산 증폭기(8)의 비반전 입력 단자(15)에 접속되어 있다.

연산 증폭기(8)의 출력 전압은, 트랜지스터(9)의 베이스 단자에 인가되고, 트랜지스터(9)의 이미터는, 발열체(1)와 저항(3)의 접속점(11)에 접속되어 있다.

도 20에 도시한 바와 같이, 증폭 수단(7)이 입력 전압을 「x : 1-x」로 분압하고, 증폭 수단(7H)이 입력 전압을 「1-y : y」로 분압하여 출력하는 것으로 하면, 발열체(1)의 저항치(R1)는, 이하의 식(36)과 같이 표시된다.

[수식 36]

식(36)로부터 알 수 있는 바와 같이, 분압 비율(x, y)를 변화시킴에 의해, 발열체(1)의 저항치, 즉 온도를 조정할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 15에 의하면, 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호를 송신할 뿐으로 발열체의 온도의 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 분압 비율(x, y)이 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

실시의 형태 16

또한, 상기 실시의 형태 15에서는, 각 증폭 수단(7, 7H)의 증폭률을 1배 이하로 설정하였지만, 예를 들면 도 21과 같이, 각 증폭 수단(7', 7H')의 증폭률(G1, G2)을 1배 이상으로 설정하여도 좋다.

도 21은 본 발명의 실시의 형태 16에 관한 열식 유량 센서를 도시한 회로 구성도로서, 전술(도 20 참조)한 것과 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「'」를 붙이고 상세한 기술을 생략한다.

도 21에서, 증폭 수단(7') 및 증폭 수단(7H')은, 증폭률(G1, G2)이 1 이상이 되도록 구성되어 있다.

이 경우, 발열체(1)의 저항치(R1)는, 증폭 수단(7')의 증폭률(G1)과, 증폭 수단(7H')의 증폭률(G2)을 이용하여, 이하의 식(37)과 같이 표시된다.

[수식 37]

식(37)로부터 알 수 있는 바와 같이, 증폭률(G1, G2)을 변화시킴에 의해, 발열체(1)의 저항치, 즉 온도를 조정할 수 있다.

따라서 외부의 컴퓨터로부터 조정용의 전기 신호를 송신할 뿐으로, 발열체(1)의 온도 조정이 가능해지고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 각 증폭 수단(7', 7H'의 증폭률(G1, G2)가 저항의 비율에 의해 결정되기 때문에, 조정 정밀도가 저항의 절대 정밀도에 영향받지 않고, 고정밀도의 조정이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 전술한 바와 마찬가지로, 편차를 갖는 열식 유량 센서마다의 증폭 수단의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시킴에 의해, 발열체(1)의 온도가 소정의 제어 온도가 되도록 조정할 수 있기 때문에, 솔더링이나 레 이저 트리밍 등 기계적인 가공을 행하는 처리 및 처리 장치가 불필요하게 되고, 간단한 장치로, 단시간의 조정이 가능해진다.

또한, 발열체(1)의 온도나 온도를 나타내는 지표를 모니터하면서 조정할 수 있기 때문에, 조정 공정이 간단하게 된다.

또한, 증폭률(G1, G2)은, 저항 어레이(또는, 용량 어레이, 스위치의 개폐 시간 등)의 비율로 결정되기 때문에, 각 회로 요소의 절대 정밀도가 요구되지 않고, 고정밀의 소자를 이용하지 않아도 고정밀도의 조정이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 간단한 회로, 장치 및 공정으로, 열식 유량 센서의 발열체의 온도를 고정밀도로 또한 고신뢰성으로 조정할 수가 있다.

Claims (13)

1. 하나 이상의 발열체와 유체 온도 검출체와 복수의 저항에 의해 브리지 회로를 구성하고,

   상기 발열체 및 상기 유체 온도 검출체를 유체중에 배치함과 함께, 상기 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 상기 유체 온도 검출체를 배치하고,

   상기 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 상기 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 상기 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 상기 발열체로부터 상기 유체에 전달되는 열량이 상기 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 상기 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서,

   상기 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단과,

   상기 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단과,

   상기 전류 제어 수단을 통하여 통전 제어되는 상기 발열체의 일단에 접속되어 상기 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고,

   상기 증폭 수단은, 상기 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고,

   상기 증폭률 제어부는, 상기 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 상기 발열체의 온도를 상기 제어 온도로 조정하는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증폭부 및 상기 증폭률 제어부는, IC 내에 집적화되어 있는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 증폭률 제어부는, IC 내에 집적화되고,

   상기 증폭부는, 상기 IC에 접속된 회로 기판상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 증폭부는, 저항 어레이에 의해 구성되고,

   상기 증폭률 제어부는, 스위치에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 증폭부는, 용량 어레이와, 상기 용량 어레이의 각각의 용량에 접속된 임의의 클록 주파수로 동작하는 스위치 어레이에 의해 구성되고,

   상기 증폭률 제어부는, 스위치에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 증폭부는, 적분기에 의해 구성되고,

   상기 증폭률 제어부는, 스위치에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
7. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 증폭률 제어부의 일부는, IC에 접속된 반도체 스위치에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
8. 하나 이상의 발열체의 부근에 온도 검출체를 배치하고, 상기 온도 검출체와 유체 온도 검출체와 복수의 저항에 의해 브리지 회로를 구성하고,

   상기 발열체 및 상기 유체 온도 검출체를 유체중에 배치함과 함께, 상기 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 상기 유체 온도 검출체를 배치하고,

   상기 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 상기 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 상기 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 상기 발열체로부터 상기 유체에 전달되는 열량이 상기 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 상기 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서,

   상기 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단과,

   상기 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단과,

   상기 전류 제어 수단을 통하여 통전 제어되는 상기 발열체의 일단에 접속되어 상기 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고,

   상기 증폭 수단은, 상기 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고,

   상기 증폭률 제어부는, 상기 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 상기 발열체의 온도를 상기 제어 온도로 조정하는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
9. 유체의 순방향의 흐름에 대해 상류측에 배치된 제 1의 발열체와, 상기 제 1의 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 배치된 제 1의 유체 온도 검출체와, 제 1의 복수의 저항에 의해 제 1의 브리지 회로를 구성하고,

   유체의 순방향의 흐름에 대해 하류측에 배치된 제 2의 발열체와, 상기 제 2의 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 배치된 제 2의 유체 온도 검출체와, 제 2의 복수의 저항에 의해 제 2의 브리지 회로를 구성하고,

   상기 제 1 및 제 2의 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 상기 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 상기 제 1 및 제 2의 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 상기 제 1 및 제 2의 발열체로부터 상기 유체에 전달되는 열량이 상기 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 상기 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서,

   상기 제 1의 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 제 1의 증폭 수단과,

   상기 제 1의 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 제 1의 전류 제어 수단과,

   상기 제 1의 전류 제어 수단을 통하여 통전 접속되는 상기 제 1의 발열체의 일단으로 이루어지는 제 1의 접속점과,

   상기 제 2의 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 제 2의 증폭 수단과,

   상기 제 2의 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 제 2의 전류 제어 수단과,

   상기 제 2의 전류 제어 수단을 통하여 통전 접속되는 상기 제 2의 발열체의 일단으로 이루어지는 제 2의 접속점과,

   상기 제 1 및 제 2의 접속점에 접속되고, 상기 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고,

   상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단은, 각각, 상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고,

   상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단 내의 각 증폭률 제어부는, 상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단 내의 각 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 상기 발열체의 온도를 상기 제어 온도로 조정하는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
10. 발열체의 온도를 검출하는 2개의 온도 검출체를, 유체의 순방향의 흐름에 대해 상류측 및 하류측이 되도록 상기 발열체의 부근에 배치하고, 상기 2개의 온도 검출체와 제 1의 복수의 저항에 의해 제 1의 브리지 회로를 구성하고,

    상기 발열체와, 상기 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 배치된 유체 온도 검출체와, 제 2의 복수의 저항에 의해 제 2의 브리지 회로를 구성하고,

    상기 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 상기 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 상기 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 상기 발열체로부터 상기 유체에 전달되는 열량이 상기 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 상기 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서,

    상기 제 2의 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단과,

    상기 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단과,

    상기 2개의 온도 검출체의 각 일단에 접속되고, 상기 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고,

    상기 증폭 수단은, 상기 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고,

    상기 증폭률 제어부는, 상기 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 상기 발열체의 온도를 상기 제어 온도로 조정하는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
11. 2개의 발열체와 2개의 유체 온도 검출체와 복수의 저항에 의해 브리지 회로를 구성하고,

    상기 2개의 발열체와 상기 2개의 유체 온도 검출체를 유체중에 배치함과 함께, 상기 2개의 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 상기 2개의 유체 온도 검출체를 배치하고,

    상기 2개의 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 상기 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 상기 2개의 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 상기 2개의 발열체로부터 상기 유체에 전달되는 열량이 상기 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 상기 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서,

    상기 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항과 상기 2개의 유체 온도 검출체의 한쪽으로 이루어지는 직렬 회로의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단과,

    상기 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단과,

    상기 전류 제어 수단을 통하여 통전 제어되는 상기 2개의 발열체의 일단에 접속되어 상기 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고,

    상기 증폭 수단은, 상기 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고,

    상기 증폭률 제어부는, 상기 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 상기 발열체의 온도를 상기 제어 온도로 조정하는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
12. 2개의 발열체와 2개의 유체 온도 검출체와 복수의 저항에 의해 브리지 회로를 구성하고,

    상기 2개의 발열체와 상기 2개의 유체 온도 검출체를 유체중에 배치함과 함께, 상기 2개의 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 상기 2개의 유체 온도 검출체를 배치하고,

    상기 2개의 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 상기 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 상기 2개의 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 상기 2개의 발열체로부터 상기 유체에 전달되는 열량이 상기 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 상기 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서,

    상기 2개의 유체 온도 검출체의 한쪽의 양단 전압을 증폭하는 증폭 수단과,

    상기 증폭 수단의 출력 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단과,

    상기 전류 제어 수단을 통하여 통전 제어되는 상기 2개의 발열체의 일단에 접속되어 상기 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고,

    상기 증폭 수단은, 상기 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고,

    상기 증폭률 제어부는, 상기 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 상기 발열체의 온도를 상기 제어 온도로 조정하는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.
13. 하나 이상의 발열체와 유체 온도 검출체와 복수의 저항에 의해 브리지 회로를 구성하고,

    상기 발열체 및 상기 유체 온도 검출체를 유체중에 배치함과 함께, 상기 발열체로부터의 열의 영향을 받지 않는 위치에 상기 유체 온도 검출체를 배치하고,

    상기 유체 온도 검출체에 의해 검출되는 상기 유체의 온도보다도 항상 소정 온도만큼 높은 제어 온도로 상기 발열체의 온도를 유지한 상태에서, 상기 발열체로부터 상기 유체에 전달되는 열량이 상기 유체의 유량에 의존하는 것을 이용하여, 상기 유체의 유량을 검출하는 열식 유량 센서로서,

    상기 브리지 회로 내의 그라운드측에 삽입되고, 상기 복수의 저항중의 적어도 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 제 1의 증폭 수단과,

    상기 브리지 회로 내의 전원측에 삽입되고, 상기 복수의 저항중의 적어도 다른 하나의 저항의 양단 전압을 증폭하는 제 2의 증폭 수단과,

    상기 발열체의 일단의 전압과 상기 유체 온도 검출체의 일단의 전압에 의거하여 제어되는 전류 제어 수단과,

    상기 전류 제어 수단 및 상기 제 2의 증폭 수단을 통하여 통전 제어되는 상기 발열체의 일단에 접속되어 상기 유체의 유량에 대응한 검출 결과를 출력하는 출력 단자를 구비하고,

    상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단은, 각각, 상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단으로의 입력 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 증폭률을 제어하기 위한 증폭률 제어부에 의해 구성되고,

    상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단 내의 증폭률 제어부는, 상기 제 1 및 제 2의 증폭 수단 내의 증폭부의 증폭률을 전기 신호에 의해 변화시켜서, 상기 발열체의 온도를 상기 제어 온도로 조정하는 것을 특징으로 하는 열식 유량 센서.

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