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JP2010236983A - Sensor assembly, and instrument for measuring physical property value of fluid - Google Patents

Sensor assembly, and instrument for measuring physical property value of fluid Download PDF

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JP2010236983A
JP2010236983A JP2009084287A JP2009084287A JP2010236983A JP 2010236983 A JP2010236983 A JP 2010236983A JP 2009084287 A JP2009084287 A JP 2009084287A JP 2009084287 A JP2009084287 A JP 2009084287A JP 2010236983 A JP2010236983 A JP 2010236983A
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temperature
gas
resistor
cover
fluid
Prior art date
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Application number
JP2009084287A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuharu Oishi
安治 大石
Yasue Hayashi
靖江 林
Hiroyuki Muto
裕行 武藤
Misako Kiyota
美佐子 清田
Shuji Morio
周次 守尾
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.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the measuring precision of the physical property value of a fluid such as natural gas. <P>SOLUTION: This sensor assembly includes a sensor unit 6 having a substrate 60, the insulator 65 arranged on the surface of the substrate 60 and the first resistor 61 provided on the insulator 65 and used for measuring the physical property value of the fluid coming into contact with the surface of the insulator 65 on the basis of the first drive power applied to the first resistor 61 and the temperature of the first resistor 61, the cover 7 provided to the sensor unit 6 so as to cover the insulator 65 while ensuring a space 72 permitting the fluid to flow along the surface of the insulator 65, and a second resistor 64 for controlling the temperature of at least one of the sensor unit 6 and the cover 7 corresponding to second drive power to be applied. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体の一例である、天然ガス等の気体の物性値、例えば、熱伝導率や熱量、組成成分等を測定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for measuring a physical property value of a gas such as natural gas, which is an example of a fluid, for example, a thermal conductivity, a calorific value, a composition component, and the like.

ガス等の気体の物性値、例えば、熱伝導率や熱量、成分等を測定する技術として、下記の特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1の記載によれば、センサチップに断熱性を有するダイアフラムを介して設けられたマイクロヒータに対して与えた電力と、そのときのヒータ温度とから放熱係数を求め、当該放熱係数を基に雰囲気ガスの熱伝導率を求めるに際して、センサチップに設けた補助ヒータによってセンサチップ周辺近傍の温度を一定化することができる。したがって、恒温層などを用いなくても、純粋ガスや混合ガスの熱伝導率を、その温度にかかわりなく簡易に計測することができる。   As a technique for measuring a physical property value of a gas such as a gas, for example, a thermal conductivity, a heat amount, a component, or the like, a technique described in Patent Document 1 below is known. According to the description in Patent Document 1, a heat dissipation coefficient is obtained from the power applied to the microheater provided through the diaphragm having heat insulation on the sensor chip and the heater temperature at that time, and the heat dissipation coefficient is calculated based on the heat dissipation coefficient. In addition, when obtaining the thermal conductivity of the atmospheric gas, the temperature in the vicinity of the sensor chip can be made constant by an auxiliary heater provided in the sensor chip. Therefore, it is possible to easily measure the thermal conductivity of pure gas or mixed gas regardless of the temperature without using a constant temperature layer or the like.

特開2007−248220号公報JP 2007-248220 A

上述した従来技術において、測定精度をさらに向上させたい場合がある。上述した従来技術は、補助ヒータによってセンサチップ周辺近傍の温度を一定に制御しようとするが、センサチップの表面(マイクロヒータの設けられたダイアフラム)が露出しているため、センサチップ周辺近傍の気体の温度の変動が大きいと、その変動に応じてダイアフラムの温度、つまりはヒータ温度も変動する。   In the prior art described above, there are cases where it is desired to further improve the measurement accuracy. The above-described prior art tries to control the temperature in the vicinity of the sensor chip constant by the auxiliary heater. However, since the surface of the sensor chip (diaphragm provided with the micro heater) is exposed, the gas in the vicinity of the sensor chip is exposed. If there is a large variation in temperature, the temperature of the diaphragm, that is, the heater temperature also varies according to the variation.

例えば、周囲温度が10℃変動すると、ダイアフラムの温度は0.5℃程度変動する場合がある。このような温度変動は、熱伝導率の測定誤差の要因となり、アプリケーションによっては無視できない測定誤差が生じて要求される測定精度を満たせない場合がある。   For example, when the ambient temperature varies by 10 ° C., the temperature of the diaphragm may vary by about 0.5 ° C. Such a temperature fluctuation causes a measurement error of thermal conductivity, and a measurement error that cannot be ignored depending on the application may occur, and the required measurement accuracy may not be satisfied.

そこで、本発明の目的の一つは、ガス等の流体の物性値の測定精度を改善することにある。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to improve the measurement accuracy of physical property values of fluids such as gas.

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。   In addition, the present invention is not limited to the above-described object, and other effects of the present invention can be achieved by the functions and effects derived from the respective configurations shown in the embodiments for carrying out the invention which will be described later. It can be positioned as one of

前記目的を達成し得る本発明の態様は、以下に示すセンサアセンブリ及び流体の物性値測定装置として把握される。   Aspects of the present invention that can achieve the above-described object can be grasped as a sensor assembly and a fluid property value measuring device described below.

すなわち、センサアセンブリの一態様は、基体と、前記基体の表面に配置された絶縁体と、前記絶縁体上に設けられた第1の抵抗体とを有し、前記第1の抵抗体に与えられる第1の駆動電力と前記第1の抵抗体の温度とに基づいて表面に接する流体の物性値を測定するのに用いられるセンサユニットと、前記絶縁体の表面に前記流体が流通することを許容する空間を確保しつつ前記絶縁体を覆うように前記センサユニットに設けられたカバーと、与えられる第2の駆動電力に応じて前記センサユニット及び前記カバーの少なくとも一方の温度を制御する第2の抵抗体と、を備える。   In other words, one aspect of the sensor assembly includes a base, an insulator disposed on the surface of the base, and a first resistor provided on the insulator, and is provided to the first resistor. A sensor unit used to measure a physical property value of the fluid in contact with the surface based on the first driving power and the temperature of the first resistor, and the fluid flows through the surface of the insulator. A cover provided on the sensor unit so as to cover the insulator while ensuring a permissible space, and a second for controlling the temperature of at least one of the sensor unit and the cover in accordance with the applied second driving power. A resistor.

このような構成を有するセンサアセンブリでは、前記カバーによって、前記流体の流通を許容する空間を確保しつつ前記絶縁体を覆った状態で、前記第2の抵抗体の発熱によって前記基板及び前記カバーの少なくとも一方の温度が制御される。これにより、他方の温度も前記発熱の熱伝導によって制御することができ、前記センサユニット(第1の抵抗体)に触れる流体の温度を、一定に安定化することができる。   In the sensor assembly having such a configuration, the cover and the cover are heated by the heat generated by the second resistor in a state where the insulator is covered while the space allowing the fluid to flow is secured by the cover. At least one of the temperatures is controlled. Thereby, the other temperature can also be controlled by the heat conduction of the heat generation, and the temperature of the fluid touching the sensor unit (first resistor) can be stabilized constant.

ここで、前記物性値の測定は、さらに前記絶縁体の表面に接する前記流体の温度に基づいて実施することができる。   Here, the measurement of the physical property value can be further performed based on the temperature of the fluid in contact with the surface of the insulator.

また、前記第2の抵抗体は、前記流体の温度を検出する温度センサを兼ねてもよい。また、前記第2の抵抗体は、前記センサユニット及び前記カバーの少なくとも一方に設けることとしてもよく、例えば、前記センサユニットに1つだけ設けるようにしてもよい。   The second resistor may also serve as a temperature sensor that detects the temperature of the fluid. The second resistor may be provided on at least one of the sensor unit and the cover. For example, only one second resistor may be provided on the sensor unit.

さらに、前記カバーは、前記基体の熱伝導率以上の熱伝導率を有するものとしてもよい。また、前記カバーは、カバー基体と、前記カバー基体に設けられた複数の凸部とを備え、前記空間は、前記カバー基体と前記凸部と前記絶縁体の表面とで形成される空間である、こととしてもよい。   Furthermore, the cover may have a thermal conductivity equal to or higher than the thermal conductivity of the substrate. The cover includes a cover base and a plurality of convex portions provided on the cover base, and the space is a space formed by the cover base, the convex portions, and the surface of the insulator. It's good.

さらに、前記測定される物性値は、前記流体の熱伝導率としてもよい。また、前記測定される物性値は、前記熱伝導率に基づいて求められる前記流体の熱量としてもよい。さらに、前記流体は複数種類のガスを組成成分に含む混合ガスであり、前記測定される物性値は、前記熱伝導率に基づいて求められる前記組成成分に関する値としてもよい。   Further, the measured physical property value may be the thermal conductivity of the fluid. Further, the measured physical property value may be the amount of heat of the fluid obtained based on the thermal conductivity. Further, the fluid may be a mixed gas containing a plurality of types of gases in the composition component, and the measured physical property value may be a value related to the composition component obtained based on the thermal conductivity.

また、流体の物性値測定装置の一態様は、上述したセンサアセンブリと、前記第2の抵抗体によって前記温度が一定に制御された状態で、前記流体の物性値を測定する測定ユニットと、を備える。   Further, one aspect of the fluid property value measuring apparatus includes the sensor assembly described above and a measurement unit that measures the property value of the fluid in a state where the temperature is controlled to be constant by the second resistor. Prepare.

このような構成を用いることで、上述したごとく絶縁体の表面に対する流体の流通を許容する空間において前記絶縁体に接する流体の温度を、一定に安定化した状態で、流体の物性値の測定を実施することができる。   By using such a configuration, the physical property value of the fluid can be measured in a state where the temperature of the fluid in contact with the insulator is constantly stabilized in the space allowing the fluid to flow to the surface of the insulator as described above. Can be implemented.

上述した本発明によれば、前記絶縁体、ひいては第1の抵抗体に触れる測定対象の流体の温度を、一定に安定化することができるので、前記空間における流体の温度が周囲温度の変動に応じて変動することを最小限に抑制することができる。したがって、流体の物性値の測定誤差を最小限に抑制して、前記測定の精度を向上することが可能となる。   According to the present invention described above, the temperature of the fluid to be measured that touches the insulator, and hence the first resistor, can be stabilized at a constant level. Accordingly, it is possible to suppress fluctuations to a minimum. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the measurement by minimizing the measurement error of the physical property value of the fluid.

一実施形態のセンサアセンブリの概略的な構成を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the schematic structure of the sensor assembly of one Embodiment. 図1に例示するセンサアセンブリの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor assembly illustrated in FIG. 1. 図1及び図2に例示するセンサチップの概略的な断面構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic cross-sectional structure of a sensor chip illustrated in FIGS. 1 and 2. 図2及び図3に例示するマイクロヒータ近傍におけるガスの温度分布の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the temperature distribution of the gas in the micro heater vicinity illustrated in FIG.2 and FIG.3. 組成比率の異なる混合ガスの温度によって変化する放熱係数Cとガスの熱伝導率λ(T)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thermal radiation coefficient C which changes with the temperature of the mixed gas from which a composition ratio differs, and thermal conductivity (lambda) (T) of gas. 一実施形態に係る熱伝導率測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the heat conductivity measuring apparatus which concerns on one Embodiment. 本実施形態の補助ヒータおよびマイクロヒータの抵抗値を一定化するヒータ駆動回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the heater drive circuit which makes constant the resistance value of the auxiliary heater of this embodiment, and a micro heater. (a)は本実施形態の熱伝導率測定装置によって計測される、温度Toにおける放熱係数Cとガスの熱伝導率λ(T)との関係の一例を示す図、(b)は本実施形態の熱伝導率測定装置によって計測される、放熱係数Cとプロパンガス濃度との関係の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the relationship between the thermal conductivity C in temperature To and the thermal conductivity (lambda) (T) of gas measured by the thermal conductivity measuring apparatus of this embodiment, (b) is this embodiment. It is a figure which shows an example of the relationship between the thermal radiation coefficient C measured by the thermal conductivity measuring apparatus of this, and a propane gas density | concentration. 一実施形態のガス成分比率測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the gas component ratio measuring apparatus of one Embodiment.

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。   Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. In addition, there may be a portion where the dimensional relationships and ratios are different between the drawings.

図1は一実施形態に係るセンサアセンブリ1を模式的に示す斜視図、図2は図1に例示するセンサアセンブリ1の分解斜視図、図3は図2に例示するセンサチップ6のII−II矢視断面図である。   1 is a perspective view schematically showing a sensor assembly 1 according to an embodiment, FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor assembly 1 illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is II-II of a sensor chip 6 illustrated in FIG. It is arrow sectional drawing.

本実施形態のセンサアセンブリ1は、例示的に、平板状のセンサチップ(センサユニット)6と、センサチップ6を一方の面(裏面)から支持する台座5と、センサチップ6上に中空支持されてセンサチップ6の他方の面(表面)を覆うカバー7とを有する。   The sensor assembly 1 of this embodiment is, for example, a flat sensor chip (sensor unit) 6, a pedestal 5 that supports the sensor chip 6 from one surface (back surface), and a hollow support on the sensor chip 6. And a cover 7 that covers the other surface (front surface) of the sensor chip 6.

センサチップ6は、第1の抵抗体の一例としてのマイクロヒータ(発熱抵抗体)61を有し、その発熱量を基に流体の一例である気体(例えばガス)の熱伝導率を測定するのに用いられる。ガスは、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の純粋ガスでもよいし、これらのいずれかを組成成分に含む天然ガス等の混合ガスでもよい。   The sensor chip 6 includes a micro heater (heating resistor) 61 as an example of a first resistor, and measures the thermal conductivity of a gas (eg, gas) that is an example of a fluid based on the amount of generated heat. Used for. The gas may be, for example, a pure gas such as methane, ethane, propane, or butane, or may be a mixed gas such as natural gas containing any of these as a component.

センサチップ6は、図2及び図3に例示するように、キャビティ(凹部)66が設けられた基体の一例である基板60と、基板60上に少なくともキャビティ66を覆うように設けられた絶縁体65と、を備える。絶縁体65は、例えば膜状の絶縁層として形成することができる。   As illustrated in FIGS. 2 and 3, the sensor chip 6 includes a substrate 60 that is an example of a base provided with a cavity (concave portion) 66, and an insulator provided on the substrate 60 so as to cover at least the cavity 66. 65. The insulator 65 can be formed as a film-like insulating layer, for example.

基板60の厚みは、例えば0.5mmであり、基板60の縦横の寸法は、例えばそれぞれ1.5mm程度である。ただし、基板60の寸法、形状は、これらに限られない。基板60の材料としては、例示的に、シリコン(Si)等が使用可能である。絶縁体65の材料としては、例示的に、酸化ケイ素(SiO2)等が使用可能である。 The thickness of the substrate 60 is, for example, 0.5 mm, and the vertical and horizontal dimensions of the substrate 60 are, for example, about 1.5 mm. However, the size and shape of the substrate 60 are not limited to these. As a material of the substrate 60, for example, silicon (Si) or the like can be used. For example, silicon oxide (SiO 2 ) or the like can be used as the material of the insulator 65.

キャビティ66は、基板60の一方の面の略中央部に異方性エッチングやMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術等を用いて形成することができる。図2及び図3には、一例として舟形凹状のキャビティ66が形成された様子を例示している。   The cavity 66 can be formed in a substantially central portion of one surface of the substrate 60 by using anisotropic etching, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, or the like. FIG. 2 and FIG. 3 illustrate a state in which a boat-shaped concave cavity 66 is formed as an example.

絶縁体65は、熱容量が小さく、基板60に対して断熱性を有する部材(断熱部)としても用いられ、また、キャビティ66を覆う部分の絶縁体65は、基板60に対して断熱性を有するダイアフラムをなす。ダイアフラムには、例示的に、複数の透孔67が設けられており、これらの透孔67を介してダイアフラムの両面が外気に開放されている。   The insulator 65 has a small heat capacity and is also used as a member (heat insulation part) having heat insulation properties with respect to the substrate 60, and the insulator 65 in a portion covering the cavity 66 has heat insulation properties with respect to the substrate 60. Make a diaphragm. The diaphragm is illustratively provided with a plurality of through holes 67, and both surfaces of the diaphragm are opened to the outside air through these through holes 67.

センサチップ6の全体は、図1及び図2に例示するように、台座5によって支持される。台座5は、例示的に、平板状の基体50の四隅に、突出する4つの脚部(凸部)51(1つは図1及び図2において死角にある)を有する。   The entire sensor chip 6 is supported by a pedestal 5 as illustrated in FIGS. 1 and 2. The pedestal 5 exemplarily has four leg portions (convex portions) 51 (one in a blind spot in FIGS. 1 and 2) at four corners of a flat substrate 50.

台座5は、これらの脚部51とセンサチップ6の四隅とが接合されることで、センサチップ6を実質的に空中(測定対象のガス中)に浮かした状態で支持(中空支持)、固定することができる。これにより、台座5の基体50とセンサチップ6との間には、台座5の基体50と台座5の各脚部51とセンサチップ6とで形成される十字状の空間52が確保され、当該空間52に対してガスの流通が許容される。つまり、空間52は、ガスの流路として位置付けられる。   The pedestal 5 is supported (hollow support) and fixed in a state where the sensor chip 6 is floated substantially in the air (in the gas to be measured) by joining these leg portions 51 and the four corners of the sensor chip 6. can do. Thereby, a cross-shaped space 52 formed by the base body 50 of the base 5, each leg portion 51 of the base 5 and the sensor chip 6 is secured between the base body 50 of the base 5 and the sensor chip 6. Gas circulation is allowed to the space 52. That is, the space 52 is positioned as a gas flow path.

このような台座5は、支持するセンサチップ6の寸法、形状に応じた寸法、形状とすることができる。例えば、1辺の長さは約1.5mm、厚さは約0.3mm、脚部51の高さ(流路52の深さ)は約0.7mm、脚部51の一辺の長さは0.3mm程度とすることができる。   Such a pedestal 5 can have a size and shape corresponding to the size and shape of the sensor chip 6 to be supported. For example, the length of one side is about 1.5 mm, the thickness is about 0.3 mm, the height of the leg 51 (depth of the flow path 52) is about 0.7 mm, and the length of one side of the leg 51 is It can be about 0.3 mm.

脚部51とセンサチップ6との固定(接合)には、既知の種々の接合手法を用いることができ、例えば、接着剤を用いてもよいし、嵌合、係止等の機械的な接続構造を用いてもよい。台座5の材料としては、例えばガラスやセラミック等が利用可能である。また、台座5には、熱伝導率の大きい部材、例えば10W/(m・K)以上の部材を用いることができる。熱伝導率の大きい部材を用いれば、センサチップ6全体を所定の温度に一定制御するのに用いる電流量を抑制でき、容量の小さな電源でも効率的な温度制御が可能となる。熱伝導率が10W/(m・K)以上の部材の一例としては、多孔性部材等が挙げられる。   For fixing (joining) the leg 51 and the sensor chip 6, various known joining methods can be used. For example, an adhesive may be used, or mechanical connection such as fitting and locking may be used. A structure may be used. As a material of the pedestal 5, for example, glass or ceramic can be used. The base 5 can be a member having a high thermal conductivity, for example, a member of 10 W / (m · K) or more. If a member having a high thermal conductivity is used, the amount of current used for constant control of the entire sensor chip 6 to a predetermined temperature can be suppressed, and efficient temperature control is possible even with a power supply with a small capacity. An example of a member having a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more includes a porous member.

なお、台座5には、例えば特許第3740026号公報、特許第3740027号公報、特開2002−29688号公報、特開2002−318148号公報、特開2002−318149号公報等にそれぞれ記載されているものを適宜採用することができる。   The pedestal 5 is described in, for example, Japanese Patent No. 3740026, Japanese Patent No. 3740027, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-29688, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-318148, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-318149, and the like. A thing can be employ | adopted suitably.

カバー7は、例示的に、平板状の基体(カバー基体)70と、基体70の四隅に突出して設けられた4つの脚部(凸部)71(1つは図1及び図2において死角にある)と、を有する。これらの脚部71とセンサチップ6の四隅とがそれぞれ接合されることで、カバー7は、センサチップ6(絶縁体65)のマイクロヒータ61が設けられた面と所定の空間72を保って当該センサチップ6を覆う。   The cover 7 exemplarily includes a flat substrate (cover substrate) 70 and four leg portions (convex portions) 71 protruding from the four corners of the substrate 70 (one is a blind spot in FIGS. 1 and 2). And). By joining these leg portions 71 and the four corners of the sensor chip 6, the cover 7 maintains the predetermined space 72 and the surface of the sensor chip 6 (insulator 65) where the micro heater 61 is provided. The sensor chip 6 is covered.

これにより、マイクロヒータ61へ測定対象のガスが流通することを許容する空間72を確保しつつセンサチップ6がカバー7で覆われる。その結果、カバー7の基体70とカバー7の各脚部71とセンサチップ6(絶縁体65)の表面とで十字状の空間72が形成され、この空間72に対してガスの流通が許容されて、ガスをセンサチップ6の表面に触れさせることができる。したがって、空間72は、空間52と同様に、ガスの流路として位置付けられる。   Accordingly, the sensor chip 6 is covered with the cover 7 while ensuring a space 72 that allows the gas to be measured to flow to the microheater 61. As a result, a cross-shaped space 72 is formed by the base body 70 of the cover 7, each leg portion 71 of the cover 7, and the surface of the sensor chip 6 (insulator 65), and gas flow is allowed in this space 72. Thus, the gas can be brought into contact with the surface of the sensor chip 6. Therefore, the space 72 is positioned as a gas flow path, like the space 52.

換言すれば、カバー7は、センサチップ6(絶縁体65)のマイクロヒータ61の設けられた面がガスに露出した状態で覆うことのできる形状を有していれば足りる。例示すれば、カバー7は、ドーム状のものであってもよい。また、カバー7とセンサチップ6との接合箇所も、センサチップ6の四隅には限られない。センサアセンブリ1として必要な強度に応じて、接合箇所やその数は適宜変更してよい。   In other words, it is sufficient that the cover 7 has a shape that can be covered with the surface of the sensor chip 6 (insulator 65) where the microheater 61 is provided exposed to the gas. For example, the cover 7 may have a dome shape. Further, the joints between the cover 7 and the sensor chip 6 are not limited to the four corners of the sensor chip 6. Depending on the strength required for the sensor assembly 1, the number of joints and the number thereof may be changed as appropriate.

なお、脚部71とセンサチップ6との固定(接合)についても、既知の種々の接合手法を用いることができ、例えば、接着剤を用いてもよいし、機械的な嵌め合わせや係合構造を用いてもよい。また、カバー7の寸法、形状、材料は、台座5の寸法、形状と同じでもよいし、異なっていてもよい。仮に同じにすれば、カバー7と台座5とを共用化することもでき、センサアセンブリ1の部品点数を削減できる。   For fixing (joining) the leg 71 and the sensor chip 6, various known joining methods can be used. For example, an adhesive may be used, or a mechanical fitting or engagement structure may be used. May be used. Further, the size, shape, and material of the cover 7 may be the same as or different from the size and shape of the base 5. If they are the same, the cover 7 and the pedestal 5 can be shared, and the number of parts of the sensor assembly 1 can be reduced.

また、カバー7には、センサチップ6(基板60)と同じかそれよりも大きい熱伝導率を有する部材を用いることができる。熱伝導率の大きい部材を用いることで、後述するように周囲温度センサ(補助ヒータ)64が電圧供給を受けて駆動されることにより発熱した熱が効率的にカバー7にも伝わり、センサチップ6とカバー7の双方の温度を容易に所望の温度に制御できる。   The cover 7 can be made of a member having a thermal conductivity equal to or higher than that of the sensor chip 6 (substrate 60). By using a member having a high thermal conductivity, as will be described later, the ambient temperature sensor (auxiliary heater) 64 is driven by being supplied with a voltage, so that the heat generated is efficiently transmitted to the cover 7, and the sensor chip 6. And the cover 7 can be easily controlled to a desired temperature.

なお、センサチップ6とカバー7との接合に接着剤を用いる場合、接着剤にも熱伝導率の大きいものを用いれば、センサチップ6とカバー7との間の熱伝導を妨げずに効率的に行なうことが可能である。また、カバー7は、センサチップ6に専用のものでなくてもよく、例えば、測定対象のガスが流通する流路を形成する配管の側壁の一部をカバー7として利用(つまり兼用)してもよい。   In the case where an adhesive is used for joining the sensor chip 6 and the cover 7, if an adhesive having a high thermal conductivity is used, the heat conduction between the sensor chip 6 and the cover 7 can be efficiently prevented. Can be done. Further, the cover 7 may not be dedicated to the sensor chip 6. For example, a part of a side wall of a pipe forming a flow path through which a gas to be measured flows is used as the cover 7 (that is, also used as a cover). Also good.

センサチップ6は、絶縁体65に設けられた既述のマイクロヒータ61と、マイクロヒータ61から隔離されて絶縁体65に設けられた周囲温度センサ64と、を備える。   The sensor chip 6 includes the above-described microheater 61 provided on the insulator 65 and an ambient temperature sensor 64 provided on the insulator 65 so as to be isolated from the microheater 61.

つまり、センサチップ6は、図3にその概略的な断面構造を例示するように、マイクロヒータ61を、断熱性を有する前記ダイアフラム上に設けることで実質的に空中に浮かした状態で支持する。これにより、センサチップ6は、ダイアフラムの両面、換言すれば、既述のように台座5及びカバー7と、センサチップ6とがそれぞれ成す空間(流路)52,72に沿って流通するガスに接することができる。なお、センサチップ6(センサアセンブリ1)を測定対象のガス中に配置する際の向きは、例えば、ガスの流通方向Fに対してマイクロヒータ61の長辺が交差する向きである。   In other words, the sensor chip 6 supports the microheater 61 in a substantially floating state by providing the microheater 61 on the diaphragm having heat insulation properties, as illustrated in FIG. As a result, the sensor chip 6 is converted into gas flowing along the spaces (flow paths) 52 and 72 formed by both sides of the diaphragm, in other words, the pedestal 5, the cover 7, and the sensor chip 6 as described above. You can touch. The direction when the sensor chip 6 (sensor assembly 1) is arranged in the gas to be measured is, for example, the direction in which the long sides of the microheater 61 intersect the gas flow direction F.

マイクロヒータ61は、例示的に、キャビティ66を覆う絶縁体65の中心に配置され、マイクロヒータ61に接するガスを加熱する。周囲温度センサ64は、マイクロヒータ61から隔離した位置に配置することができる。これにより、周囲温度センサ64は、マイクロヒータ61の温度に影響されずに、センサチップ6の表面に接するガスの温度(周囲温度)を検出することができる。   For example, the microheater 61 is disposed at the center of the insulator 65 covering the cavity 66 and heats the gas in contact with the microheater 61. The ambient temperature sensor 64 can be disposed at a position isolated from the micro heater 61. Thereby, the ambient temperature sensor 64 can detect the temperature of the gas in contact with the surface of the sensor chip 6 (ambient temperature) without being affected by the temperature of the microheater 61.

換言すれば、周囲温度センサ64は、マイクロヒータ61の放熱による影響を受けない位置に設けられていれば足り、また、その数も1つに限られない。周囲温度センサ64には、マイクロヒータ61と同様の発熱抵抗体(第2の抵抗体)を用いることができる。この場合、周囲温度センサ64は、絶縁体65の温度を制御してセンサチップ6(あるいはカバー7)全体を一定温度に加熱する補助的なヒータ(以下、「補助ヒータ」ともいう)としても機能し得る。つまり、第2の抵抗体は、補助ヒータとしての機能と周囲温度センサ64としての機能を兼ねている。   In other words, it is sufficient that the ambient temperature sensor 64 is provided at a position that is not affected by the heat radiation of the microheater 61, and the number thereof is not limited to one. As the ambient temperature sensor 64, a heating resistor (second resistor) similar to the micro heater 61 can be used. In this case, the ambient temperature sensor 64 also functions as an auxiliary heater (hereinafter also referred to as “auxiliary heater”) that controls the temperature of the insulator 65 to heat the entire sensor chip 6 (or the cover 7) to a constant temperature. Can do. That is, the second resistor has a function as an auxiliary heater and a function as the ambient temperature sensor 64.

なお、図2及び図3において、補助ヒータ64は、例示的に、センサチップ6(基板60)側に対して1つだけ設けられているが、カバー7側に設けることもできるし、カバー7側とセンサチップ6側の双方にそれぞれ1又は複数設けることもできる。   2 and 3, only one auxiliary heater 64 is provided on the sensor chip 6 (substrate 60) side by way of example. However, the auxiliary heater 64 may be provided on the cover 7 side, or the cover 7 One or a plurality of sensors can be provided on both the sensor chip 6 side and the sensor chip 6 side.

補助ヒータ64による温度一定制御により、センサチップ6(センサアセンブリ1)の周辺近傍のガス温度の変動が、センサチップ6の表面(マイクロヒータ61)に接する気体に与える温度変動(ヒータ温度)の影響を抑制することが可能となる。しかも、本実施形態では、カバー7にセンサチップ6(基体60)と同じかそれよりも大きい熱伝導率の部材を用いることで、補助ヒータ64が発した熱をカバー7にも効率的に伝達してセンサチップ6とカバー7の双方を、効率良く所望の温度に制御できる。したがって、より効果的に、上記の周囲温度変化の影響を抑制することが可能である。   Due to the constant temperature control by the auxiliary heater 64, the influence of the temperature fluctuation (heater temperature) on the gas in contact with the surface of the sensor chip 6 (microheater 61) caused by the gas temperature fluctuation in the vicinity of the sensor chip 6 (sensor assembly 1). Can be suppressed. Moreover, in this embodiment, the cover 7 is made of a member having a thermal conductivity equal to or higher than that of the sensor chip 6 (base 60), so that the heat generated by the auxiliary heater 64 can be efficiently transmitted to the cover 7. Thus, both the sensor chip 6 and the cover 7 can be efficiently controlled to a desired temperature. Therefore, it is possible to more effectively suppress the influence of the ambient temperature change.

なお、マイクロヒータ61及び周囲温度センサ64のいずれか一方又は双方は、白金(Pt)等を用いて形成可能であり、形成方法には、リソグラフィ法等を適用できる。   Note that one or both of the microheater 61 and the ambient temperature sensor 64 can be formed using platinum (Pt) or the like, and a lithography method or the like can be applied as a forming method.

ところで、マイクロヒータ61や補助ヒータ64に用いる白金等の発熱抵抗体(感熱抵抗体)は、温度によってその抵抗値が変化する性質を有する。例えば20℃の標準温度Tstdでのマイクロヒータ61の抵抗値をRstd、1次の抵抗温度係数をα、2次の抵抗温度係数をβとそれぞれ表す場合、温度Thでのマイクロヒータ61の抵抗値Rhは、次式(1)により求めることができる。

Rh=Rstd・[1+α(Th−Tstd)+β(Th−Tstd)2] …(1)
By the way, a heating resistor (thermal resistor) such as platinum used for the micro heater 61 and the auxiliary heater 64 has a property that its resistance value changes with temperature. For example, when the resistance value of the microheater 61 at a standard temperature Tstd of 20 ° C. is expressed as Rstd, the primary resistance temperature coefficient is α, and the secondary resistance temperature coefficient is β, the resistance value of the microheater 61 at the temperature Th Rh can be obtained by the following equation (1).

Rh = Rstd · [1 + α (Th−Tstd) + β (Th−Tstd) 2 ] (1)

したがって、マイクロヒータ61の抵抗値Rhが特定されれば、上記式(1)により、抵抗値Rhからマイクロヒータ61の発熱温度(ヒータ温度)Thを求めることが可能となる。この点は、周囲温度センサ(補助ヒータ)64についても同様である。   Therefore, if the resistance value Rh of the microheater 61 is specified, the heating temperature (heater temperature) Th of the microheater 61 can be obtained from the resistance value Rh by the above formula (1). This also applies to the ambient temperature sensor (auxiliary heater) 64.

また、マイクロヒータ61の温度Thは、マイクロヒータ61の発熱と、マイクロヒータ61からガスへの放熱とが釣り合った状態(熱平衡状態)となったときに安定する。熱平衡状態において、ヒータ温度をTh、周囲温度をTo、マイクロヒータ61からガスへの放熱係数をCとそれぞれ表すとき、マイクロヒータ61の駆動電力Phは、次式(2)で表すことができる。

C・(Th−To)=Ph …(2)
The temperature Th of the microheater 61 is stabilized when the heat generated by the microheater 61 and the heat released from the microheater 61 to the gas are balanced (thermal equilibrium state). In the thermal equilibrium state, when the heater temperature is Th, the ambient temperature is To, and the heat dissipation coefficient from the microheater 61 to the gas is C, the driving power Ph of the microheater 61 can be expressed by the following equation (2).

C · (Th−To) = Ph (2)

換言すれば、上記の式(2)を満たす条件が成立したとき、マイクロヒータ61とガスとが熱平衡状態となって安定する。したがって、この熱平衡状態の条件から、マイクロヒータ61からガスへの放熱係数Cを、次式(3)により求めることが可能となる。

C=Ph/(Th−To) …(3)
In other words, when the condition satisfying the above equation (2) is satisfied, the microheater 61 and the gas are in a thermal equilibrium state and stabilized. Therefore, the heat dissipation coefficient C from the micro heater 61 to the gas can be obtained from the condition of this thermal equilibrium state by the following equation (3).

C = Ph / (Th−To) (3)

一方、マイクロヒータ61の駆動電力Phは、マイクロヒータ61の両端間に印加される電圧をVhとし、そのときにマイクロヒータ61に流れる電流をIhとして、次式(4)により求めることができる。

Ph=Vh・Ih …(4)
On the other hand, the driving power Ph of the microheater 61 can be obtained by the following equation (4), where Vh is a voltage applied across the microheater 61 and Ih is a current flowing through the microheater 61 at that time.

Ph = Vh · Ih (4)

また、そのときのマイクロヒータ61の抵抗値Rhは、次式(5)により求めることができる。

Rh=Vh/Ih=Ph/Ih2 …(5)
Further, the resistance value Rh of the microheater 61 at that time can be obtained by the following equation (5).

Rh = Vh / Ih = Ph / Ih 2 (5)

したがって、マイクロヒータ61の駆動電力Phを求めれば、駆動電力Phとマイクロヒータ61に流れる電流Ihとに基づいて、マイクロヒータ61の抵抗値Rhを求めることができ、更には抵抗値Rhに基づいて、マイクロヒータ61の温度Thを求めることができる。   Therefore, if the driving power Ph of the microheater 61 is obtained, the resistance value Rh of the microheater 61 can be obtained based on the driving power Ph and the current Ih flowing through the microheater 61, and further based on the resistance value Rh. The temperature Th of the micro heater 61 can be obtained.

周囲温度Toについては、既述のように補助ヒータ64の発熱温度(周囲温度)To自体を一定制御する場合、その制御条件から求めることができる。マイクロヒータ61の駆動電力Ph、マイクロヒータ61のヒータ温度Th、その周囲温度Toがそれぞれ得られれば、前記の式(3)により、マイクロヒータ61からガスへの放熱係数Cを算出することが可能である。   As described above, the ambient temperature To can be obtained from the control conditions when the heat generation temperature (ambient temperature) To itself of the auxiliary heater 64 is controlled to be constant. If the driving power Ph of the microheater 61, the heater temperature Th of the microheater 61, and the ambient temperature To can be obtained, the heat dissipation coefficient C from the microheater 61 to the gas can be calculated by the above equation (3). It is.

一方、放熱係数Cは、マイクロヒータ61からガスへの平均熱伝達係数をhとし、マイクロヒータ61の放熱面積をSとして、例えば次式(6)で表すことができる。

C=2・h・S …(6)

なお、平均熱伝達係数hは、ガスの自然対流の状況やマイクロヒータ61の表面の状態によって変化し得る。また、上記係数[2]は、図4に模式的に示すように、マイクロヒータ61からガスへの熱伝達が、マイクロヒータ61の表裏の2面でそれぞれ行なわれることを考慮したものである。
On the other hand, the heat dissipation coefficient C can be expressed by, for example, the following equation (6), where h is the average heat transfer coefficient from the microheater 61 to the gas and S is the heat dissipation area of the microheater 61.

C = 2 · h · S (6)

Note that the average heat transfer coefficient h may vary depending on the natural convection state of the gas and the surface state of the microheater 61. In addition, the coefficient [2] takes into consideration that heat transfer from the microheater 61 to the gas is performed on the two front and back surfaces of the microheater 61, as schematically shown in FIG.

マイクロヒータ61の素子面積(発熱面積)が微小であり、このマイクロヒータ61の発熱によって生じる温度変化の範囲が微小であってスポット的な温度変位しか生じることがなく、また、ガスの自然対流もないものと仮定すると、マイクロヒータ61の周囲の温度分布は、図4に例示するようにマイクロヒータ61から離れるに従って次第に低くなる。例えば、マイクロヒータ61に接する部位での温度はヒータ温度Thまで高められ、マイクロヒータ61から離れるに従ってその温度は次第に周囲温度Toまで低下する。   The element area (heat generation area) of the microheater 61 is minute, the range of temperature change caused by the heat generation of the microheater 61 is minute, and only spot-like temperature displacement occurs, and the natural convection of gas also occurs. When it is assumed that there is no microheater 61, the temperature distribution around the microheater 61 gradually decreases as the distance from the microheater 61 increases as illustrated in FIG. For example, the temperature at the portion in contact with the microheater 61 is increased to the heater temperature Th, and the temperature gradually decreases to the ambient temperature To as the distance from the microheater 61 increases.

このような温度分布を有するガスの温度がヒータ温度Thから周囲温度Toまで低下するまでの領域を温度境界層と定義し、その厚みをdとすると、平均熱伝達係数hは、ガスの熱伝導率λに比例し、且つ、温度境界層の厚みdに反比例すると考えられる。即ち、平均熱伝達係数hは、次式(7)によって決定できる。

h=λ/d …(7)
A region where the temperature of the gas having such a temperature distribution is lowered from the heater temperature Th to the ambient temperature To is defined as a temperature boundary layer, and the thickness is d, the average heat transfer coefficient h is the heat conduction of the gas. It is considered that it is proportional to the rate λ and inversely proportional to the thickness d of the temperature boundary layer. That is, the average heat transfer coefficient h can be determined by the following equation (7).

h = λ / d (7)

ここで、ガスの熱伝導率λは、温度が高くなるほど大きくなる傾向にあり、温度Tにおけるガスの熱伝導率λ(T)は、例えば次式(8)により表すことができる。

λ(T)=λo(1+γ・T) …(8)

ただし、λoは、基準温度(例えば0℃)におけるガスの熱伝導率を表し、γは1次の温度係数を表す。
Here, the thermal conductivity λ of the gas tends to increase as the temperature increases, and the thermal conductivity λ (T) of the gas at the temperature T can be expressed by the following equation (8), for example.

λ (T) = λo (1 + γ · T) (8)

Here, λo represents the thermal conductivity of the gas at a reference temperature (for example, 0 ° C.), and γ represents a first-order temperature coefficient.

前記温度境界層の厚みdは、ガスの熱伝導率λによって変化し、熱伝導率λが大きくなるほど熱伝導が速いので、その厚みdが薄くなる。逆に、ガスの熱伝導率λが小さい場合には、熱伝導が遅い分、その温度変化の勾配が緩やかとなって温度境界層の厚みdが厚くなる。   The thickness d of the temperature boundary layer varies depending on the thermal conductivity λ of the gas, and the greater the thermal conductivity λ, the faster the thermal conduction, so the thickness d becomes thinner. On the other hand, when the thermal conductivity λ of the gas is small, the gradient of the temperature change becomes gentle and the thickness d of the temperature boundary layer becomes thick because the thermal conduction is slow.

つまり、境界層の厚みdはガスの熱伝導率λによって変化し、また、ガスの熱伝導率λは温度によって変化する。したがって、温度Tにおける上記温度境界層の厚みd(T)は、次式(9)に示すように、温度Tにより変化するガスの熱伝導率λ(T)をパラメータαとする関数f[α]を用いて表すことができる。

d(T)=f[λ(T)] …(9)
That is, the thickness d of the boundary layer varies with the thermal conductivity λ of the gas, and the thermal conductivity λ of the gas varies with the temperature. Therefore, the thickness d (T) of the temperature boundary layer at the temperature T is a function f [α with the parameter α as the thermal conductivity λ (T) of the gas that changes with the temperature T, as shown in the following equation (9). ] Can be used.

d (T) = f [λ (T)] (9)

また、マイクロヒータ61の放熱面積Sは、例えば、マイクロヒータ61を設けたダイアフラムの全体の面積を指し、マイクロヒータ61の近傍におけるガスの温度分布はダイアフラム上での温度分布に依存して変化する。しかし、ガスの熱伝導率λが大きい場合には、その温度分布がシャープな形状となるので、その実効的なマイクロヒータ61の放熱面積Sは、ガスの熱伝導率λに応じて小さくなる。そのため、放熱面積Sは、ダイアフラムの面積Soよりも小さな面積として捉えることができる。   The heat radiation area S of the microheater 61 indicates, for example, the entire area of the diaphragm provided with the microheater 61, and the temperature distribution of the gas in the vicinity of the microheater 61 changes depending on the temperature distribution on the diaphragm. . However, when the thermal conductivity λ of the gas is large, the temperature distribution becomes a sharp shape, so that the effective heat radiation area S of the microheater 61 is reduced according to the thermal conductivity λ of the gas. Therefore, the heat radiation area S can be considered as an area smaller than the area So of the diaphragm.

この場合、マイクロヒータ61が微小であることと相俟って、マイクロヒータ61の放熱面積Sは、スポット状であり、実質的に点熱源をなしているとみることができる。したがって、実効的な放熱面積Sは、例えば次式(10)に示すように、温度Tにより変化するガスの熱伝導率λ(T)をパラメータαとする関数g[α]として表すことができる。

S(T)=g[λ(T)] …(10)
In this case, coupled with the microheater 61 being minute, the heat radiation area S of the microheater 61 is spot-like, and can be regarded as a substantial point heat source. Therefore, the effective heat radiation area S can be expressed as a function g [α] having the parameter α as the thermal conductivity λ (T) of the gas that changes with the temperature T, for example, as shown in the following equation (10). .

S (T) = g [λ (T)] (10)

以上から、マイクロヒータ61の放熱係数Cとガスの熱伝導率λ(T)との関係をまとめると、前述した各式から次式(11)で表される関係を導くことができる。   From the above, when the relationship between the heat dissipation coefficient C of the microheater 61 and the thermal conductivity λ (T) of the gas is summarized, the relationship represented by the following equation (11) can be derived from the above-described equations.

C=2・h・S
=2・(λ(T)÷d(T))・S(T)
=2・(λ(T)÷f[λ(T)])・g[λ(T)] …(11)
C = 2 · h · S
= 2 ・ (λ (T) ÷ d (T)) ・ S (T)
= 2 · (λ (T) ÷ f [λ (T)]) · g [λ (T)] (11)

この式(11)に示される関係から、マイクロヒータ61の放熱係数Cは、温度Tによって変化するガスの熱伝導率λ(T)、つまりはガスの温度特性の影響を受けることが理解できる。   From the relationship shown in this equation (11), it can be understood that the heat dissipation coefficient C of the microheater 61 is affected by the thermal conductivity λ (T) of the gas that changes with the temperature T, that is, the temperature characteristics of the gas.

図4に、成分が既知であるプロパンガスと空気との混合比率を変えた複数種のガスについて、その温度を0℃,20℃,40℃と変化させたときのマイクロヒータ61の放熱係数Cと上記ガスの熱伝導率λとの関係(特性)の一例を示す。   FIG. 4 shows the heat dissipation coefficient C of the microheater 61 when the temperature is changed to 0 ° C., 20 ° C., and 40 ° C. with respect to a plurality of kinds of gases having different mixing ratios of propane gas and air whose components are known. And an example of a relationship (characteristic) between the thermal conductivity λ of the gas.

図4に示されるように、マイクロヒータ61の放熱係数Cと各ガスの熱伝導率λとの間には、或る程度の相関傾向があるものの、温度の影響を受けて放熱係数Cと熱伝導率λとの対応関係が変化する。したがって、マイクロヒータ61の放熱係数Cからガスの熱伝導率λを求める場合には、何らかの温度補正を行なうのが好ましい。   As shown in FIG. 4, although there is a certain correlation between the heat dissipation coefficient C of the microheater 61 and the thermal conductivity λ of each gas, the heat dissipation coefficient C and the heat are affected by the temperature. The correspondence with the conductivity λ changes. Therefore, when obtaining the thermal conductivity λ of the gas from the heat dissipation coefficient C of the microheater 61, it is preferable to perform some temperature correction.

そこで、既述のように、マイクロヒータ61を有するセンサチップ6を周囲から断熱して支持した場合、ガスに伝達する熱は、センサチップ6の放熱によるものが支配的となる。したがって、補助ヒータ64の発熱温度を一定制御すれば、補助ヒータ64から発せられた熱は、ガスへの放熱分を除いて、センサチップ6に伝達することになる。   Therefore, as described above, when the sensor chip 6 having the microheater 61 is insulated from the surroundings and supported, the heat transmitted to the gas is predominantly due to the heat radiation of the sensor chip 6. Therefore, if the heat generation temperature of the auxiliary heater 64 is controlled to be constant, the heat generated from the auxiliary heater 64 is transmitted to the sensor chip 6 except for the heat released to the gas.

これにより、センサチップ6は、全体的に均一に加熱され、ガスとの間で熱平衡状態となることで温度が安定化する。つまり、センサチップ6の温度は、補助ヒータ64の発熱温度(センサチップ6の温度)Tで安定化すると考えてよい。   Thereby, the sensor chip 6 is heated uniformly as a whole, and the temperature is stabilized by being in thermal equilibrium with the gas. That is, it may be considered that the temperature of the sensor chip 6 is stabilized by the heat generation temperature T of the auxiliary heater 64 (temperature of the sensor chip 6).

一方、センサチップ6の周囲近傍のガスは、センサチップ6全体からの放熱を受けて加熱され、センサチップ6との間で熱平衡状態となったときに安定する。したがって、センサチップ6の周囲近傍におけるガスは、センサチップ6の温度に依存して部分的に安定化する。つまり、センサチップ6の周囲近傍において、ガスはセンサチップ6の温度(補助ヒータ64の発熱温度)Tに安定化すると考えてよい。   On the other hand, the gas in the vicinity of the sensor chip 6 receives heat from the entire sensor chip 6 and is heated, and is stabilized when a thermal equilibrium state is established with the sensor chip 6. Therefore, the gas in the vicinity of the periphery of the sensor chip 6 is partially stabilized depending on the temperature of the sensor chip 6. That is, it may be considered that the gas is stabilized at the temperature of the sensor chip 6 (the heat generation temperature of the auxiliary heater 64) T in the vicinity of the periphery of the sensor chip 6.

このように温度が安定化したセンサチップ6の周囲近傍におけるガスが、図4により前述したようにマイクロヒータ61からの放熱を受けて温度境界層を形成する。したがって、そのときの温度境界層の厚みdは、安定化された温度Tcnstにおけるガスの熱伝導率をλとしたとき、d=f[λ]として一意に決定することができる。   As described above with reference to FIG. 4, the gas in the vicinity of the sensor chip 6 in which the temperature is stabilized in this way receives heat from the microheater 61 to form a temperature boundary layer. Therefore, the thickness d of the temperature boundary layer at that time can be uniquely determined as d = f [λ] where λ is the thermal conductivity of the gas at the stabilized temperature Tcnst.

また、マイクロヒータ61の実効的な放熱面積Sも、S=g[λ]として、温度Tcnstにおけるガスの熱伝導率λに依存して一意に決定することができる。したがって、マイクロヒータ61の放熱係数Cと、一定温度Tcnstにおけるガスの熱伝導率λとの関係は、C=2・(λ÷f[λ])・g[λ]となり、これらはガスの温度特性に依存することなく1対1に対応付けられることになる。   Further, the effective heat radiation area S of the microheater 61 can also be uniquely determined as S = g [λ] depending on the thermal conductivity λ of the gas at the temperature Tcnst. Therefore, the relationship between the heat dissipation coefficient C of the microheater 61 and the thermal conductivity λ of the gas at a constant temperature Tcnst is C = 2 · (λ ÷ f [λ]) · g [λ], which is the gas temperature. There is a one-to-one correspondence without depending on the characteristics.

以上のような考察に基づき、マイクロヒータ61を有するセンサチップ6を周囲から断熱してガス中に支持し、この状態で、例えば補助ヒータ64の抵抗値Rrを一定化して発熱温度を一定化することで、センサチップ6の全体を一定温度に保つことができる。また、補助ヒータ64の発熱は、カバー7にも伝達され、カバー7の全体も一定の温度に保つことができる。   Based on the above consideration, the sensor chip 6 having the microheater 61 is thermally insulated from the surroundings and supported in the gas. In this state, for example, the resistance value Rr of the auxiliary heater 64 is made constant to make the heat generation temperature constant. Thus, the entire sensor chip 6 can be kept at a constant temperature. Further, the heat generated by the auxiliary heater 64 is also transmitted to the cover 7, and the entire cover 7 can be kept at a constant temperature.

これにより、センサチップ6(絶縁体65)の表面とカバー7の内面(基体70)と脚部71とで形成される空間(流路)72における測定対象のガスの温度を、カバー7を設けない場合よりも高安定化した測定環境を提供することができる。   As a result, the temperature of the gas to be measured in the space (flow path) 72 formed by the surface of the sensor chip 6 (insulator 65), the inner surface of the cover 7 (base 70), and the legs 71 is provided. It is possible to provide a measurement environment that is more stable than the case where there is not.

このようにガスの温度が安定化された測定環境において、マイクロヒータ61を駆動したときの駆動電力Phから放熱係数Cを求め、求めた放熱係数Cと熱伝導率λoとの相関関係を基にして、温度Tcnstにおけるガスの物性値の一例として熱伝導率λを求めれば、温度変動による測定誤差を最小限に抑制して高精度にガスの熱伝導率を求めることができる。   Thus, in the measurement environment in which the gas temperature is stabilized, the heat dissipation coefficient C is obtained from the driving power Ph when the microheater 61 is driven, and based on the correlation between the obtained heat dissipation coefficient C and the thermal conductivity λo. Thus, if the thermal conductivity λ is obtained as an example of the physical property value of the gas at the temperature Tcnst, the thermal conductivity of the gas can be obtained with high accuracy while minimizing measurement errors due to temperature fluctuations.

以下、以上のようにして熱伝導率λを求める装置(熱伝導率測定装置)の一例について、図6を用いて説明する。図6は、本実施形態に係る気体の物性値測定装置の一例としての熱伝導率測定装置の構成例を示すブロック図である。   Hereinafter, an example of a device (thermal conductivity measuring device) for obtaining the thermal conductivity λ as described above will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a thermal conductivity measuring device as an example of a gas property value measuring device according to the present embodiment.

この図6に例示する熱伝導率測定装置(以下、単に「測定装置」ともいう)は、ガスの熱伝導率を測定する測定ユニットとして、例示的に、周囲温度センサ(補助ヒータ)64及びマイクロヒータ61のそれぞれに電流を供給して発熱駆動するヒータ駆動電源20及び30と、駆動電力検出部401と、ヒータ電流検出部402と、ヒータ温度検出部403と、周囲温度検出部404と、放熱係数算出部405と、熱伝導率算出部406と、メモリ407と、を備える。   The thermal conductivity measuring device (hereinafter also simply referred to as “measuring device”) illustrated in FIG. 6 exemplarily includes an ambient temperature sensor (auxiliary heater) 64 and a micro as a measuring unit for measuring the thermal conductivity of gas. Heater drive power supplies 20 and 30 that supply heat to each of the heaters 61 to drive heat, a drive power detection unit 401, a heater current detection unit 402, a heater temperature detection unit 403, an ambient temperature detection unit 404, and heat dissipation A coefficient calculation unit 405, a thermal conductivity calculation unit 406, and a memory 407 are provided.

ヒータ駆動電源30,20は、例えば図7に示すように、温度制御対象であるマイクロヒータ61または周囲温度センサ(補助ヒータ)64を1つのブリッジ辺とした抵抗ブリッジ回路30aと、この抵抗ブリッジ回路30aのブリッジ電圧V2に応じて上記抵抗ブリッジ回路30aに加える駆動電圧V1をフィードバック制御する電圧制御回路30bと、を備える。 For example, as shown in FIG. 7, the heater drive power supplies 30 and 20 include a resistance bridge circuit 30a having a micro heater 61 or an ambient temperature sensor (auxiliary heater) 64, which is a temperature control target, as one bridge side, and the resistance bridge circuit. 30a in response to the bridge voltage V 2 of and a voltage control circuit 30b for feedback control of the driving voltages V 1 applied to the resistance bridge circuit 30a.

即ち、ヒータ駆動電源30,20は、抵抗値が既知の固定抵抗R1,R2,R3と、抵抗値Rhのマイクロヒータ61、又は抵抗値Rrの補助ヒータ64と、を用いた抵抗ブリッジ回路30aのブリッジ電圧V2a,V2bを、電圧制御回路30bの一例としての差動増幅器の入力電圧とし、マイクロヒータ61側のブリッジ電圧V2aが常に固定抵抗R2,R3側のブリッジ電圧V2bとなるように、ブリッジ駆動電圧V1をフィードバック制御する。これにより、マイクロヒータ61の抵抗値Rh、又は補助ヒータ64の抵抗値Rrが一定となるよう精度良く制御される。結果、熱伝導率λの測定精度も向上できる。 In other words, the heater drive power supplies 30 and 20 include a resistance bridge circuit 30a using fixed resistors R1, R2 and R3 having known resistance values and a micro heater 61 having a resistance value Rh or an auxiliary heater 64 having a resistance value Rr. The bridge voltages V 2a and V 2b are input voltages of a differential amplifier as an example of the voltage control circuit 30b, and the bridge voltage V 2a on the micro heater 61 side is always the bridge voltage V 2b on the fixed resistors R2 and R3 side. The bridge drive voltage V 1 is feedback-controlled. Thereby, the resistance value Rh of the micro heater 61 or the resistance value Rr of the auxiliary heater 64 is controlled with high accuracy. As a result, the measurement accuracy of the thermal conductivity λ can be improved.

このとき、マイクロヒータ61に流れる電流Ihは、Ih=(V1−V2a)/R1となる。また、マイクロヒータ61側のブリッジ電圧V2aは、V2a=V2b=V1・R3/(R2+R3)として求めることができる。 At this time, the current Ih flowing through the microheater 61 is Ih = (V 1 −V 2a ) / R1. Further, the bridge voltage V 2a on the micro heater 61 side can be obtained as V 2a = V 2b = V1 · R3 / (R2 + R3).

したがって、ヒータ電流検出部402によって電流Ihを求めることで、駆動電力検出部401は、マイクロヒータ61の駆動電力PhをPh=Ih・V2aとして求めることができる。また、ヒータ抵抗Rhは、既述のように、Rh=Vh/Ihとして求めることができる。   Therefore, by obtaining the current Ih by the heater current detection unit 402, the drive power detection unit 401 can obtain the drive power Ph of the microheater 61 as Ph = Ih · V2a. Further, the heater resistance Rh can be obtained as Rh = Vh / Ih as described above.

ヒータ温度検出部403は、各検出部401及び402で検出された、駆動電力Phと通電電流Ihとに基づいて、マイクロヒータ61の温度Thを求める。周囲温度検出部404は、ヒータ駆動電源20が周囲温度センサ(補助ヒータ)64に与える駆動電力を基に、センサチップ6の周囲近傍におけるガスの温度(周囲温度)Toを求める。   The heater temperature detection unit 403 obtains the temperature Th of the microheater 61 based on the drive power Ph and the energization current Ih detected by the detection units 401 and 402. The ambient temperature detection unit 404 obtains the gas temperature (ambient temperature) To in the vicinity of the sensor chip 6 based on the driving power supplied from the heater driving power source 20 to the ambient temperature sensor (auxiliary heater) 64.

放熱係数算出部405は、ヒータ温度Th、周囲温度To、および駆動電力Phに基づいて、マイクロヒータ61の放熱係数Cを、C=Ph/(Th−To)として求める。メモリ407は、例えば、成分が既知のガスの温度Toにおける熱伝導率λoと、マイクロヒータ61の放熱係数Cとの対応関係(C−λ0特性)をテーブル形式のデータ等として記憶しておく。 The heat dissipation coefficient calculator 405 obtains the heat dissipation coefficient C of the microheater 61 as C = Ph / (Th−To) based on the heater temperature Th, the ambient temperature To, and the drive power Ph. The memory 407 stores, for example, the correspondence (C-λ 0 characteristic) between the thermal conductivity λo at the temperature To of the gas having a known component and the heat dissipation coefficient C of the microheater 61 as data in a table format or the like. .

そして、熱伝導率算出部406は、放熱係数算出部405で求められた放熱係数Cに基づいて、メモリ407に記憶された上記のデータ(テーブル)を参照することで、放熱係数Cに対応する温度Toでのガスの熱伝導率λoを求めることができる。   The thermal conductivity calculation unit 406 corresponds to the heat dissipation coefficient C by referring to the data (table) stored in the memory 407 based on the heat dissipation coefficient C obtained by the heat dissipation coefficient calculation unit 405. The thermal conductivity λo of the gas at the temperature To can be obtained.

以上のように、本実施形態によれば、センサチップ6を基板60に対して断熱した状態でガス中に支持し、補助ヒータ64の発熱温度を一定制御することで、センサチップ6とカバー7の双方を一定温度に保つことができる。したがって、センサチップ6の表面とカバー7の内面とで形成される空間(測定空間)72におけるガスの温度をカバー7の無い場合よりも高度に安定化させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the sensor chip 6 and the cover 7 are supported by supporting the sensor chip 6 in the gas in a state of being insulated from the substrate 60 and controlling the heat generation temperature of the auxiliary heater 64 to be constant. Both of them can be kept at a constant temperature. Therefore, the temperature of the gas in the space (measurement space) 72 formed by the surface of the sensor chip 6 and the inner surface of the cover 7 can be stabilized to a higher degree than when the cover 7 is not provided.

例えば、カバー7を設けない場合、周囲温度が10℃変動するとセンサチップ6のダイアフラム近傍の温度が0.5度変動するものであったのが、カバー7を設けることで、同じ環境で半分(0.25度)程度の温度変動に抑えることができる。したがって、カバー7の無い場合よりも測定誤差を低減して、センサチップ6近傍のガスの熱伝導率λを精度良く求めることができる。ひいては、例えば、熱伝導率の計測精度がシビアなアプリケーションにも十分対応することが可能となる。   For example, when the cover 7 is not provided, if the ambient temperature fluctuates by 10 ° C., the temperature in the vicinity of the diaphragm of the sensor chip 6 fluctuates by 0.5 degrees. The temperature fluctuation can be suppressed to about 0.25 degrees). Therefore, the measurement error can be reduced as compared with the case without the cover 7 and the thermal conductivity λ of the gas in the vicinity of the sensor chip 6 can be obtained with high accuracy. As a result, for example, it is possible to sufficiently cope with an application where the measurement accuracy of thermal conductivity is severe.

図8(a)に、ガスとして混合比率を異ならせたプロパンガスと空気との複数種の混合ガスを用い、その温度を変化させながら前述したようにして計測される放熱係数Cと熱伝導率λとの関係を例示する。   FIG. 8A shows a heat release coefficient C and a thermal conductivity measured as described above while changing the temperature using a plurality of types of mixed gas of propane gas and air having different mixing ratios as gas. The relationship with λ is illustrated.

図8(a)に示されるように、本実施形態の測定装置によれば、ガスの温度の違いにかかわらず、プロパンガスと空気との混合比率の違いに応じて、つまりはガスの成分比率に放熱係数Cと熱伝導率λとの関係を1対1に対応付けることができる。したがって、その対応関係を予め調べてメモリ407に記憶しておけば、マイクロヒータ61の放熱係数Cを求めることで、混合ガスの熱伝導率λを求めることができる。   As shown in FIG. 8A, according to the measuring apparatus of the present embodiment, regardless of the difference in gas temperature, depending on the difference in mixing ratio between propane gas and air, that is, the component ratio of gas. In addition, the relationship between the heat dissipation coefficient C and the thermal conductivity λ can be associated with one to one. Therefore, if the correspondence is checked in advance and stored in the memory 407, the heat conductivity λ of the mixed gas can be obtained by obtaining the heat dissipation coefficient C of the microheater 61.

また、図8(b)に、上述した混合ガスにおけるプロパンガスと空気との混合比率から求められるプロパンガスの濃度とマイクロヒータ61の放熱係数Cとの関係を例示する。混合ガスの熱伝導率λmixは、プロパンガスの熱伝導率をλpg、空気の熱伝導率をλairとしたとき、その混合比率が[x:y]であるとして、λmix=x・λpg+y・λair(x+y=1)として表すことができる。   FIG. 8B illustrates the relationship between the concentration of propane gas obtained from the mixing ratio of propane gas and air in the mixed gas described above and the heat dissipation coefficient C of the microheater 61. The thermal conductivity λmix of the mixed gas is λmix = x · λpg + y · λair (where the mixing ratio is [x: y] where λpg is the thermal conductivity of propane gas and λair is the thermal conductivity of air. x + y = 1).

したがって、前述したごとくマイクロヒータ61の放熱係数Cを求めることで、ガスの物性値の他の例として、成分が既知の混合ガスの成分比率を、例えば混合ガスの場合にはそのプロパンガス濃度を図8(b)に示す放熱係数Cとの対応関係から容易に求めることが可能となる。   Therefore, by obtaining the heat dissipation coefficient C of the micro heater 61 as described above, as another example of the physical property value of the gas, the component ratio of the mixed gas whose component is known, for example, the propane gas concentration in the case of the mixed gas, is obtained. It can be easily obtained from the correspondence with the heat dissipation coefficient C shown in FIG.

また、上述したようにして混合ガスをなす複数のガスの組成成分の比率を求めれば、例えばガス密度と発熱量との関係から各ガスが有する発熱量を、ガスの物性値のさらに他の例として、混合ガスの総量とその組成比率に応じてそれぞれ求めることができる。したがって、混合ガスの発熱量を算出することが可能となる。例えば、単位体積当たりの混合ガスが有する発熱量(エネルギー量)を、上述したごとく求められる成分比率から簡易に、しかも正確に計算することが可能となる。   Further, if the ratio of the composition components of a plurality of gases constituting the mixed gas is obtained as described above, for example, the calorific value of each gas can be determined from the relationship between the gas density and the calorific value, still another example of the physical property value of the gas. As follows, depending on the total amount of the mixed gas and its composition ratio. Therefore, the calorific value of the mixed gas can be calculated. For example, the calorific value (energy amount) of the mixed gas per unit volume can be calculated easily and accurately from the component ratio obtained as described above.

このようにして混合ガスの成分比率を求め、更にはその発熱量を求める測定装置の一例を図9に示す。   FIG. 9 shows an example of a measuring apparatus for obtaining the component ratio of the mixed gas in this way and further obtaining the calorific value thereof.

図9に示す測定装置は、例示的に、図6に例示した構成に加えて、メモリ408と、成分比率演算部409と、メモリ410と、発熱量計算部411と、を備える。なお、メモリ407,408,410の一部又は全部は、共用メモリとして統合されていてもよい。   The measurement apparatus illustrated in FIG. 9 exemplarily includes a memory 408, a component ratio calculation unit 409, a memory 410, and a heat generation amount calculation unit 411 in addition to the configuration illustrated in FIG. Note that some or all of the memories 407, 408, and 410 may be integrated as a shared memory.

メモリ408には、温度Tでの混合ガスの熱伝導率λ(T)と、当該混合ガスに含まれると思われる複数のガスについての温度Tでの熱伝導率λ(T)とを対応付けたデータが記憶される。当該データは、例えば、異なる複数の温度Tに対応する測定条件に従ってヒータ電源30の発熱温度を制御し、それぞれの測定条件下で熱伝導率算出部406にて求められる各温度Tでの熱伝導率λ(T)をメモリ408に書き込むことで設定できる。   The memory 408 associates the thermal conductivity λ (T) of the mixed gas at the temperature T with the thermal conductivity λ (T) at the temperature T for a plurality of gases that are considered to be included in the mixed gas. Stored data is stored. The data includes, for example, controlling the heat generation temperature of the heater power supply 30 according to measurement conditions corresponding to a plurality of different temperatures T, and heat conduction at each temperature T obtained by the thermal conductivity calculation unit 406 under each measurement condition. The rate λ (T) can be set by writing to the memory 408.

成分比率演算部409は、メモリ408に記憶した混合ガス及び各ガスの熱伝導率λ(T)を基に前述した連立方程式を解くことで各ガスの成分比率を求めることができる。   The component ratio calculation unit 409 can determine the component ratio of each gas by solving the above-described simultaneous equations based on the mixed gas stored in the memory 408 and the thermal conductivity λ (T) of each gas.

メモリ410は、ガスの種類に応じたガス密度と発熱量との関係を表すデータ(発熱量テーブル)を記憶する。   The memory 410 stores data (a calorific value table) representing the relationship between the gas density and the calorific value corresponding to the type of gas.

発熱量計算部411は、成分比率演算部409によって算出された成分比率に基づいて、メモリ410の発熱量テーブルを参照することで、混合ガスの組成成分ごとの発熱量及び/又は総発熱量を求めることができる。   The calorific value calculation unit 411 refers to the calorific value table of the memory 410 based on the component ratio calculated by the component ratio calculation unit 409, thereby calculating the calorific value and / or the total calorific value for each composition component of the mixed gas. Can be sought.

なお、測定対象のガスの物性値の他の例として、代替的あるいは付加的に、温度Tに対応するガスの湿度を求めてもよい。   As another example of the physical property value of the gas to be measured, the humidity of the gas corresponding to the temperature T may be obtained alternatively or additionally.

以上のように、本実施形態によれば、カバー7付きのセンサチップ6(センサアセンブリ1)を外部環境から熱的に遮断してセンサチップ6を補助ヒータ64によって一定温度に制御した状態で、マイクロヒータ61の放熱係数Cを求めることで、ガス(純粋ガス又は混合ガス)の熱伝導率λ(T)、付加的に成分比率、発熱量等を精度良く、また、簡易に求めることができる。しかも、恒温槽を設ける等の大掛かりな設備を用いなくても、簡易に測定対象とするガスの熱伝導率λ(T)を求めることができるので、コスト低減にも寄与する。   As described above, according to the present embodiment, the sensor chip 6 (sensor assembly 1) with the cover 7 is thermally cut off from the external environment and the sensor chip 6 is controlled to a constant temperature by the auxiliary heater 64. By obtaining the heat dissipation coefficient C of the microheater 61, the thermal conductivity λ (T) of the gas (pure gas or mixed gas), the component ratio, the amount of heat generation, etc. can be accurately and easily obtained. . In addition, the thermal conductivity λ (T) of the gas to be measured can be easily obtained without using a large facility such as providing a thermostatic bath, which contributes to cost reduction.

加えて、本実施形態では、センサチップ6にカバー7を設けることで、先に述べたとおり熱伝導率算出部406で求められる熱伝導率λ(T)の測定誤差を低減して測定精度を向上できるから、熱伝導率λ(T)を基に求められるガスの成分比率や発熱量の測定精度も、カバー7を設けない場合よりも向上できる。したがって、許容される測定誤差が微小でシビアな測定精度が要求されるアプリケーションに対しても十分に対応することが可能となる。   In addition, in this embodiment, by providing the sensor chip 6 with the cover 7, as described above, the measurement error of the thermal conductivity λ (T) obtained by the thermal conductivity calculation unit 406 is reduced, and the measurement accuracy is improved. Therefore, the measurement accuracy of the gas component ratio and the calorific value required based on the thermal conductivity λ (T) can be improved as compared with the case where the cover 7 is not provided. Therefore, it is possible to sufficiently cope with an application in which an allowable measurement error is very small and severe measurement accuracy is required.

なお、本発明は上述した実施形態は、あくまでも例示であり、以上に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Note that the above-described embodiment of the present invention is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described above. That is, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、熱伝導率等の物性値の測定対象の流体が気体(ガス)である場合について説明したが、液体を測定対象とすることもできる。   For example, in the above-described embodiment, the case where the fluid to be measured for the physical property value such as the thermal conductivity is a gas (gas), but the liquid may be the measurement target.

また、測定装置における各演算機能は、マイクロコンピュータにおけるソフトウェアにより実現することも可能である。また、マイクロヒータ61の構造も特に限定されるものではなく、既存の熱式流量センサに設けられたヒータ素子を流用することも可能である。   In addition, each calculation function in the measuring apparatus can be realized by software in a microcomputer. Further, the structure of the micro heater 61 is not particularly limited, and a heater element provided in an existing thermal flow sensor can be used.

さらに、補助ヒータ64やマイクロヒータ61を駆動する手段についても、上述した抵抗ブリッジ回路30aと、そのブリッジ電圧をフィードバック制御する差動増幅器30bとを用いた例に限定されない。   Further, the means for driving the auxiliary heater 64 and the micro heater 61 is not limited to the example using the above-described resistance bridge circuit 30a and the differential amplifier 30b that feedback-controls the bridge voltage.

1 センサアセンブリ
5 台座
20,30 ヒータ駆動電源
50 基体
51 脚部(凸部)
52 空間(流路)
6 センサチップ(センサユニット)
60 基板(基体)
61 マイクロヒータ(第1の抵抗体)
64 周囲温度センサ(補助ヒータ;第2の抵抗体)
65 絶縁体(断熱部)
66 キャビティ(凹部)
7 カバー
70 基体
71 脚部(凸部)
72 空間(流路)
401 駆動電力検出部
402 ヒータ電流検出部
403 ヒータ温度検出部
404 周囲温度検出部
405 放熱係数算出部
406 熱伝導率算出部
407,408,410 メモリ
409 成分比率演算部
411 発熱量計算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor assembly 5 Base 20, 30 Heater drive power supply 50 Base | substrate 51 Leg part (convex part)
52 space (flow path)
6 Sensor chip (sensor unit)
60 Substrate (base)
61 Micro heater (first resistor)
64 Ambient temperature sensor (auxiliary heater; second resistor)
65 Insulator (heat insulation part)
66 Cavity (recess)
7 Cover 70 Base 71 Leg (convex)
72 space (flow path)
401 Driving power detection unit 402 Heater current detection unit 403 Heater temperature detection unit 404 Ambient temperature detection unit 405 Heat dissipation coefficient calculation unit 406 Thermal conductivity calculation unit 407, 408, 410 Memory 409 Component ratio calculation unit 411 Heat generation amount calculation unit

Claims (11)

基体と、前記基体の表面に配置された絶縁体と、前記絶縁体上に設けられた第1の抵抗体とを有し、前記第1の抵抗体に与えられる第1の駆動電力と前記第1の抵抗体の温度とに基づいて表面に接する流体の物性値を測定するのに用いられるセンサユニットと、
前記絶縁体の表面に前記流体が流通することを許容する空間を確保しつつ前記絶縁体を覆うように前記センサユニットに設けられたカバーと、
与えられる第2の駆動電力に応じて前記センサユニット及び前記カバーの少なくとも一方の温度を制御する第2の抵抗体と、
を備えた、センサアセンブリ。
A first resistor that is provided on the insulator; a first driving power that is applied to the first resistor; and a first resistor that is provided on the insulator. A sensor unit used to measure a physical property value of a fluid in contact with the surface based on the temperature of one resistor;
A cover provided on the sensor unit so as to cover the insulator while ensuring a space allowing the fluid to flow on the surface of the insulator;
A second resistor for controlling the temperature of at least one of the sensor unit and the cover in accordance with a second driving power applied;
A sensor assembly.
前記物性値の測定は、さらに前記絶縁体の表面に接する前記流体の温度に基づいて実施される、請求項1記載のセンサアセンブリ。   The sensor assembly according to claim 1, wherein the measurement of the physical property value is further performed based on a temperature of the fluid in contact with a surface of the insulator. 前記第2の抵抗体は、前記流体の温度を検出する温度センサを兼ねる、請求項2記載のセンサアセンブリ。   The sensor assembly according to claim 2, wherein the second resistor also serves as a temperature sensor that detects a temperature of the fluid. 前記第2の抵抗体は、前記センサユニット及び前記カバーの少なくとも一方に設けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサアセンブリ。   The sensor assembly according to claim 1, wherein the second resistor is provided on at least one of the sensor unit and the cover. 前記第2の抵抗体は、前記センサユニットに1つだけ設けられている、請求項4記載のセンサアセンブリ。   The sensor assembly according to claim 4, wherein only one second resistor is provided in the sensor unit. 前記カバーは、前記基体の熱伝導率以上の熱伝導率を有する、請求項5記載のセンサアセンブリ。   The sensor assembly according to claim 5, wherein the cover has a thermal conductivity equal to or higher than a thermal conductivity of the substrate. 前記カバーは、カバー基体と、前記カバー基体に設けられた複数の凸部とを備え、
前記空間は、前記カバー基体と前記凸部と前記絶縁体の表面とで形成される空間である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のセンサアセンブリ。
The cover includes a cover base and a plurality of convex portions provided on the cover base,
The sensor assembly according to any one of claims 1 to 6, wherein the space is a space formed by the cover base, the convex portion, and a surface of the insulator.
前記測定される物性値は、前記流体の熱伝導率である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のセンサアセンブリ。   The sensor assembly according to claim 1, wherein the measured physical property value is thermal conductivity of the fluid. 前記測定される物性値は、前記熱伝導率に基づいて求められる前記流体の熱量である、請求項8記載のセンサアセンブリ。   The sensor assembly according to claim 8, wherein the measured physical property value is an amount of heat of the fluid obtained based on the thermal conductivity. 前記流体は複数種類のガスを組成成分に含む混合ガスであり、
前記測定される物性値は、前記熱伝導率に基づいて求められる前記組成成分に関する値である、請求項8記載のセンサアセンブリ。
The fluid is a mixed gas containing a plurality of types of gas in the composition component,
The sensor assembly according to claim 8, wherein the measured physical property value is a value related to the composition component determined based on the thermal conductivity.
基体と、前記基体の表面に配置された絶縁体と、前記絶縁体上に設けられた第1の抵抗体とを有し、前記第1の抵抗体に与えられる第1の駆動電力と前記第1の抵抗体の温度とに基づいて前記流体の物性値を測定するのに用いられるセンサユニット、前記絶縁体の表面に前記流体が流通することを許容する空間を確保しつつ前記絶縁体を覆うように前記センサユニットに設けられたカバー、および、与えられる第2の駆動電力に応じて前記センサユニット及び前記カバーの少なくとも一方の温度を制御する第2の抵抗体、を含むセンサアセンブリと、
前記第2の抵抗体によって前記温度が一定に制御された状態で、前記流体の物性値を測定する測定ユニットと、を備えた、流体の物性値測定装置。
A first resistor that is provided on the insulator; a first driving power that is applied to the first resistor; and a first resistor that is provided on the insulator. A sensor unit used to measure the physical property value of the fluid based on the temperature of one resistor, and covers the insulator while ensuring a space allowing the fluid to flow on the surface of the insulator; A sensor assembly including a cover provided on the sensor unit, and a second resistor for controlling a temperature of at least one of the sensor unit and the cover according to a second driving power applied thereto,
A fluid property value measuring apparatus comprising: a measurement unit that measures the property value of the fluid in a state where the temperature is controlled to be constant by the second resistor.
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