CN100501344C

CN100501344C - 热式流量计

Info

Publication number: CN100501344C
Application number: CNB2006100064418A
Authority: CN
Inventors: 山田雅通; 松本昌大; 中野洋; 渡边泉; 中田圭一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: US7337661B2; EP1707925A1; US20060207320A1; JP2006258676A; CN1834593A

Abstract

一种热式流量计，具有由发热电阻器及至少在上下游的2个测温电阻器构成的、位于被计测介质流中的传感器元件，和调整所述发热电阻器的过温度(ΔTh＝Th-Ta)、即所述发热电阻器的温度(Th)与所述被计测介质的温度(Ta)之差的调整单元；所述调整单元，调整所述发热电阻器的过温度，以便使其依存于所述被计测介质的温度，随着所述被计测介质的温度的上升，过温度变低。实现温度特性良好的离差小、成本低的热式流量计。

Description

热式流量计

技术领域

本发明涉及检测流量的装置，特别涉及内燃机的流量传感器或燃料电池系统使用的流量传感器。

背景技术

在现有技术中，作为设置在汽车等内燃机的吸入空气通道上、测量吸入空气量的空气流量传感器，由于热式流量计能够直接检知质量空气量，所以逐渐成为主流。特别是近几年来，采用半导体微型机械加工技术制造的空气流量传感器，由于具有高速应答性，以及利用其应答性的快捷，还能够检出逆流，所以引人注目。

现有的这种使用半导体基板的热式空气流量传感器的技术，如专利文献1所示。在现有技术的实施示例中，采用使电流流入配置在上游侧测温电阻器和下游侧测温电阻器之间的发热电阻器后使其发热，根据上游侧测温电阻器和下游侧测温电阻器的输出信号的差异，获得流量信号的结构。

在专利文献1记述的技术中，为了更加良好地修正热式空气流量传感器的特性曲线的温度依存性，采用考虑了所述被计测介质的热传导、热容量及粘性的温度依存性的影响后，调整发热电阻器的过温度、即对所述被计测介质的温度而言的温度差，从而使过温度随着所述被计测介质的上升而变大的结构。

可是，在上述现有技术的示例中，由于没有充分考虑构成上游侧测温电阻器和下游侧测温电阻器的材料特性(特别是电阻值的温度依存性)，所以热式空气流量传感器的特性曲线的温度依存性不充分。

[专利文献1]日本专利第3342926号公报

在现有技术中，存在如下的课题。图10示出专利文献1记述的热式空气流量传感器的传感器元件。

在图中，2是Si半导体基板，3是在Si半导体基板上形成的空洞(未图示)上形成的绝缘膜(隔膜)，4是发热电阻器，5是旨在测量发热电阻器的温度的发热测温电阻器，6a及6c是分别配置在发热电阻器的上下游的上游侧测温电阻器和下游侧测温电阻器，8是测量被计测介质7的温度的介质测温电阻器。

在现有技术的示例中，上述电阻器用白金薄膜构成。白金薄膜的电阻值的温度依存性，可用下列公式(1)的二次式近似。

R(T)＝R(0℃)(1+α1·T+α2·T²) …(1)

一次的电阻温度系数(α1)为正，二次的电阻温度系数(α2)为负值。

由于采用根据与上游侧测温电阻器6a和下游侧测温电阻器6c的温度差对应的输出信号获得流量信号的结构，所以输出信号的温度特性与上述二次的电阻温度系数(α2)息息相关。

在现有技术示例的白金薄膜中，由于二次的电阻温度系数(α2)为负值，所以随着被计测介质7的温度(Ta)的增大，输出信号变小，温度特性劣化。为了补偿它，在现有技术示例中，进行调整使过温度(ΔTh＝Th—Ta)随着被计测介质7的温度(Ta)的上升而变大。

可是，在上述现有技术的示例中，没有充分考虑上述电阻器是白金薄膜以外的材料时的情况。例如，在本申请中采用的硅(Si)半导体薄膜，与白金薄膜相比，是低成本材料。但上述二次的电阻温度系数(α2)就成为正值，与白金薄膜的正负相反。

对于在本申请中采用的硅(Si)半导体薄膜而言，如果如现有技术那样，使过温度(ΔTh)随着被计测介质的温度的上升而变大地进行调整，输出信号就会过大，温度特性将更加劣化。

另外，在上述现有技术的示例中，作为发热电阻器的驱动电路及测温电阻器的检出电路，采用了电桥电路，由于电桥电路由白金电阻器以外的固定电阻(印刷电阻)构成，所以在环境温度变化时，在固定电阻的电阻温度系数的离差的影响下，发热电阻器的加热温度及测温电阻器的输出信号都要产生离差，成为导致温度特性离差的主要原因。

发明内容

因此，本发明的目的在于，解决现有技术的课题，提供温度特性良好的离差小、成本低的热式流量计。

为了达到上述目的，本发明的热式流量计，具有位于被计测介质流中的传感器元件，该传感器元件具有至少1个发热电阻器及至少2个测温电阻器，并且，发热电阻器被配置成加热所述测温电阻器，所述测温电阻器的至少1个位于所述发热电阻器的上游，而且所述测温电阻器的另外的至少1个位于所述发热电阻器的下游，而且所述热式流量计具有评价单元和调整单元，其中，所述评价单元通过测定所述测温电阻器的信号而形成传感器信号；所述调整单元调整所述发热电阻器的过温度(ΔTh＝Th—Ta)、即所述发热电阻器的温度(Th)与所述被计测介质的温度(Ta)之差，所述调整单元，调整所述发热电阻器的过温度，以便使其依存于所述被计测介质的温度，随着所述被计测介质的温度的上升而使过温度变低，从而能够提供温度特性良好的热式流量计。

采用本发明后，能够提供具有：位于被计测介质流中的、由发热电阻器及至少在上下游的2个测温电阻器构成的传感器元件，调整所述发热电阻器的过温度(ΔTh＝Th—Ta)、即所述发热电阻器的温度(Th)与所述被计测介质的温度(Ta)之差的调整单元；所述调整单元，调整所述发热电阻器的过温度，以便使其依存于所述被计测介质的温度，随着所述被计测介质的温度的上升，过温度变低，从而能够提供温度特性良好的离差小、成本低的热式流量计。

附图说明

图1是采用本发明的热式流量计的一种实施方式中的传感器元件的俯视图。

图2是表示采用本发明的热式流量计的一种实施方式中的传感器元件的安装状态的一例的说明图。

图3是采用本发明的热式流量计的一种实施方式中的电路图。

图4是采用本发明的热式流量计的电阻器的电阻—温度特性的说明图。

图5是采用本发明的热式流量计的输出—温度特性的说明图。

图6是采用本发明的热式流量计的过温度—介质温度特性的说明图。

图7是采用本发明的热式流量计的电阻器的电阻率和杂质浓度的特性图。

图8是采用本发明的热式流量计的电阻器的电阻率和电阻温度系数的特性图。

图9是采用本发明的内燃机的系统图。

图10是采用现有技术的传感器元件的俯视图。

具体实施方式

下面，通过图示的实施方式，详细讲述采用本发明的热式空气流量。

图1是采用本发明的一种实施方式的热式空气流量的传感器元件的俯视图，1是传感器元件1，其整体是将半导体基板2作为基础而形成的。

半导体基板2，是形成空洞部(未图示)的单晶硅(Si)板，在其一个面(图中为上侧的面)上，形成隔膜部3。在这里，空洞部为平面形状略呈矩形的孔形成。

在半导体基板2的一个面上设置的绝缘膜，是采用覆盖包含空洞部的半导体基板2的整个面的结构，在构成隔膜部3的绝缘膜的表面，形成发热电阻器4、发热测温电阻器5、上游侧测温电阻器6a、6b及下游侧测温电阻器6c、6d。另外，在隔膜部3周边的半导体基板2上，形成计测被计测介质7的温度的介质测温电阻器8、构成电桥电路的电阻的第一电路电阻器9、第二电路电阻器10及旨在与外部电路电连接的端子电极部11。

发热电阻器4、发热测温电阻器5、测温电阻器6a～6d、介质测温电阻器8、第一电路电阻器9、第二电路电阻器10，是将经过高浓度地掺入磷(P)或硼(B)的多晶或单晶硅半导体薄膜，做成具有所定的导电性(电阻值)的细条后形成。

进而，在端子电极部11上，在绝缘膜上形成通路孔(未图示)后，再形成铝(Al)、金(Au)等的薄膜焊点。

在这里，作为被计测介质7，是空气、氢、氮、氧、二氧化碳、城市煤气、甲烷、丙烷、丁烷、水蒸汽。这里，设定为空气。

图2是表示将图1的传感器元件1，例如安装到汽车的内燃机的吸气通道12中时的一种实施方式的剖面图。这时，传感器元件1被支持体13内包，进而以包含支持体15和外部电路16的形式，配置在吸气通道12的内部的副通道14中。所以，通过支持体15，外部电路16与传感器元件1的端子电极部11(图1)电连接。

在这里，内燃机的吸入空气，通常朝箭头7表示的方向流动(正流)。可是，因内燃机的运转条件的差异，也有时朝与箭头7相反的方向流动(逆流)。但采用本实施方式后，无论是正流还是逆流，都能正确计测空气流量，而且还能判别是正流还是逆流。

下面，讲述采用本实施方式的热式空气流量计的计测动作。

图3是表示包含图1的传感器元件1的电路图。图3所示的发热测温电阻器5，与在同一半导体基板2内形成的其它介质测温电阻器8、第一电路电阻器9、第二电路电阻器10布线连接后，形成第一电桥电路。另外，由上游侧测温电阻器6a、6b及下游侧测温电阻器6c、6d形成第二电桥电路。21是电池等的电源，23是基准电压源，24和25是差动放大器，17表示隔膜部3的区域。

流体流动使发热电阻器4冷却后，配置在其附近的发热测温电阻器5也被冷却，电桥平衡出现变化。用差动放大器25、晶体管22反馈控制该变化，从而控制发热电阻器4的过温度(ΔTh＝Th—Ta)、即发热电阻器的温度(Th)与被计测介质的温度(Ta)之差。

在这里，发热电阻器4、发热测温电阻器5的过温度(ΔTh)和加热温度(Th)及测温电阻器6a、6b、6c、6d的温度(T)，用图1所示的隔膜部3上的各电阻图案区域的平均温度定义。

这时的介质7的流量和流动方向，根据设置在发热电阻器4的上游和下游的上游侧测温电阻器6a、6b及下游侧测温电阻器6c、6d的温度(电阻值)差来测量。

就是说，首先，流量为零时，由于发热电阻器4发热形成的加热条件相同，所以上游侧测温电阻器6a、6b及下游侧测温电阻器6c、6d显示相同的温度，不产生温度差。

接着，流体向箭头7的方向流动(将它称作“正流”)时，在介质流7的作用下，设置在上游的上游侧测温电阻器6a、6b产生的冷却效果，比设置在下游的下游侧测温电阻器6c、6d大，所以在上游侧测温电阻器6a、6b和下游侧测温电阻器6c、6d之间产生温差，根据该温差，能够计测流量。

另一方面，流体向与箭头7相反的方向流动(将它称作“逆流”)时，下游侧测温电阻器6c、6d的温度比上游侧测温电阻器6a、6b的温度低，表示上游侧测温电阻器6a、6b和下游侧测温电阻器6c、6d之间的温差的符号反转。

因此，根据温差的大小，能够计测流量；根据温差的符号，能够判别流动的方向。

下面，分析上述电阻器使用的电阻器的温度依存性和计测的流量信号的温度特性。

图4示出电阻器的温度特性。电阻器的温度特性，严格地说，是可用所述公式(1)的二次式近似、一次的电阻温度系数(α1)为正值、二次的电阻温度系数(α2)的正负因材料而异。图中，将温度(T)为0℃时的电阻值作为R0，将温度(T)的电阻值作为R(T)。图中的曲线27，是在现有技术示例的白金薄膜时，二次的电阻温度系数(α2)为负的情况；曲线26是本申请的经过高浓度地掺入磷(P)或硼(B)处理的多晶或单晶硅半导体薄膜时，二次的电阻温度系数(α2)为正的情况。

这样，用二次的电阻温度系数(α2)的正负不同的电阻材料形成上游侧测温电阻器6a、6b和下游侧测温电阻器6c、6d时，来自电桥电路的流量信号V(T)，就深受上游侧测温电阻器6a、6b和下游侧测温电阻器6c、6d的平均温度(T)的影响。

流量信号V(T)，除了发热电阻器的过温度(ΔTh)和被计测介质的热传导、热容量、粘性的温度依存性之外，还至少成为测温电阻器的电阻的温度依存性(R(T))的函数，可以用下列公式(2)近似。

V(T)∝(ΔTh)·(ΔR(T)/ΔT)

＝(ΔTh)·(α1+α2·T) …(2)

这样，如图5所示，流量信号V(T)，深受测温电阻器6a、6b、6c、6d的平均温度(T)的影响。图中的曲线29，是在现有技术示例的白金薄膜时，二次的电阻温度系数(α2)为负的情况；曲线28是本申请的经过高浓度地掺入磷(P)或硼(B)处理的多晶或单晶硅半导体薄膜时，二次的电阻温度系数(α2)为正的情况。

流量信号V(T)，在测温电阻器6a、6b、6c、6d的平均温度(T)上升后，在现有技术的白金薄膜时减少，而在本申请的硅半导体薄膜时则增大，显示出不同的温度特性。测温电阻器6a、6b、6c、6d的平均温度(T)，还可以用下列公式(3)近似。

T∝Th＝Ta+ΔTh …(3)

介质温度(Ta)变化后，流量信号V(T)变化，温度特性劣化。

在汽车等中应用时，在发动机起动时，介质温度(Ta)与外气的温度相同，被吸入的空气的温度也在—30°～40℃左右的范围内，暖机后，受来自发动机的热影响，吸入的空气的温度最大可以上升到100℃左右。因此，要求热式空气流量计在30℃～100℃左右的宽广的温度范围内不产生输出误差。

因此，为了改善流量信号V(T)的温度特性，需要对介质温度(Ta)进行温度补偿。作为温度补偿的一种手段，有对介质温度(Ta)而言，调整发热测温电阻器的过温度(ΔTh)的方法。如所述公式(2)所示，由于流量信号V(T)与发热测温电阻器的过温度(ΔTh)成正比，所以可以反过来补偿图5所示的流量信号V(T)的温度特性。

图6表示为了反过来补偿流量信号V(T)的温度特性的发热电阻器的过温度(ΔTh)和介质温度(Ta)的关系。

图中，曲线31是在现有技术示例的白金薄膜时的情况，曲线30是本申请的硅半导体薄膜时的情况。在现有技术示例的白金薄膜时，使发热电阻器的过温度(ΔTh)随着介质温度(Ta)的温度上升而变大地进行调整，从而能够对图5的曲线29所示的流量信号V(T)的减少进行温度补偿。

另一方面，在本申请的硅半导体薄膜时，与现有技术示例相反，使发热电阻器的过温度(ΔTh)随着介质温度(Ta)的温度上升而变小地进行调整，从而能够对图5的曲线28所示的流量信号V(T)的增大进行温度补偿。

这样，采用本发明后，即使使用与白金薄膜相比是低成本材料的硅(Si)半导体薄膜，也能使发热电阻器的过温度(ΔTh)随着介质温度(Ta)的温度上升而变小地进行调整，从而能够提供温度特性良好的、低成本的热式流量计。

进而，在本申请中，作为电阻材料，列举了经过高浓度地掺入磷(P)或硼(B)的多晶或单晶硅半导体薄膜。但不言而喻，二次的电阻温度系数(α2)为正的其它材料，也能使用。

另外，在现有技术例中，作为发热电阻器的驱动电路及测温电阻器的检出电路，采用了电桥电路，电桥电路由白金电阻器以外的固定电阻(印刷电阻)构成。固定电阻的电阻温度系数存在离差，在环境温度变化时，发热电阻器的加热温度及测温电阻器的输出信号都要产生离差，成为导致温度特性离差的主要原因。

与此不同，在本发明中，在图3所示的第一及第二电桥电路中，如图1所示，在同一个Si半导体基板2内，以经过高浓度地掺入磷(P)或硼(B)的多晶或单晶硅半导体薄膜，形成电阻器4、5、8、6a、6b、6c、6d及第一电路电阻器9、第二电路电阻器10的所有的电桥电阻。

采用这种结构后，能够排除现有技术例中的固定电阻(印刷电阻)，能够减少固定电阻的电阻温度系数的离差，在环境温度变化时导致的发热电阻器的加热温度及测温电阻器的输出信号的离差及温度特性的离差。

下面，讲述上述的效果。

首先，在图3所示的发热驱动电桥电路中，由于发热电阻器4和发热测温电阻器5相邻配置，所以成为大致相同的加热温度(Th)。构成电桥电路的各电阻器5、8、9、10，是用相同的硅半导体薄膜统一形成，所以成为相同的电阻温度系数(α1)、(α2)。

如果设各电阻器5、8、9、10的电阻值分别为R5、R8、R9、R10，各电阻的T＝0℃的电阻值分别为R5’、R8’、R9’、R10’，那么各电阻值就成为如下所示。

R5＝R5’·(1+α1·T+α2·T²) …(4)

R8＝R8，·(1+α1·T+α2·T²) …(5)

R9＝R9’·(1+α1·T+α2·T²) …(6)

R10＝R10’·(1+α1·T+α2·T²) …(7)

式中，Rh、Ra、Rb、Rc是任意温度T℃中的电阻值。

另外，因为R5被控制成比R8、R9、R10的介质温度(Ta)高出过温度(ΔTh)，所以公式(4)可以用下式表示。

R5＝R5’·(1+α1·(Ta+ΔTh)+α2·(Ta+ΔTh)²)…(4)’

另一方面，发热驱动电桥电路的平衡条件，可以用公式(8)表示。

R5/R9＝R8/R10 …(8)

将公式(4)’、(5)、(6)、(7)代入公式(8)，可得下列公式(9)。

(1+α1·(Ta+ΔTh)+α2·(Ta+ΔTh)²)＝(R8’·R9’)

/(R5’·R10’)·(1+α1·Ta+α2·Ta²) …(9)

由公式(9)可知：介质温度(Ta)中的发热电阻器4和发热测温电阻器5的过温度(ΔTh)，能够利用0℃时的各电阻的比(R8单位·R9’)/(R5’·R10’)进行控制。各电阻的比(R8单位·R9’)/(R5’·R10’)，由于用相同的材料统一形成，所以其材料特性及膜厚相同，所以可以按照图1所示的平面电阻图案的形状进行设定。

另外，采用二次的电阻温度系数(α2)为正的硅半导体薄膜后，就可以如图6的曲线30所示，将发热电阻器4和发热测温电阻器5的过温度(ΔTh)调整成过温度随着介质温度(Ta)上升而下降。

如本发明这样，用相同的材料、相同的工序形成各电阻后，用电阻器形成工序布图时，可以获得大致用掩膜尺寸构成的各电阻比，几乎没有离差。另外，由于在同一个基板内形成所有的电阻，所以电阻温度系数也几乎没有离差。实际上，采用半导体工艺进行电阻器布图，实测它们的电阻比后，成为±0.07％以下。另外，电阻温度系数的绝对值离差，虽然在批量之间为±1％左右，但在同一个批量内而且在同一个半导体基板2内，则几乎为零。

另外，在现有技术中，使用固定电阻(印刷电阻)的激光修剪调整发热电阻器的加热温度。但采用本发明后，可以省略这道调整工序，降低生产成本。另外，即使各电阻老化时，由于各电阻经受相同环境条件的热经历，所以都进行相同的变化，因而仍能维持各电阻比，电桥平衡不会变化，所以可以防止发热电阻器的过温度(ΔTh)变化。

下面，讲述本实施例的热式流量计的传感器元件的制造工序。

首先，通过热氧化处理，在半导体基板2的上下面，形成二氧化硅(SiO₂)层。接着，采用减压CVD(Chemical Vapor Deposition：以下记作LPCVD法)法，形成氮化硅(Si₃N₄)薄膜。

进而，在该层上，通过LPCVD法形成二氧化硅(SiO₂)层。这样，作为二氧化硅(SiO₂)层和氮化硅(Si₃N₄)薄膜的多层结构，可以成为使热膨胀系数及残余应力匹配的结构，从而减少隔膜3的热应力及残余应力引起的翘曲，提高强度。

接着，在上述绝缘膜上，作为电阻器，通过LPCVD等方法形成厚约1微米的多晶硅(Si)半导体薄膜。在这里，列举了多晶硅(Si)半导体薄膜，但也可以形成外延生长的单晶结构的硅(Si)半导体薄膜。

再接着，在形成的硅(Si)半导体薄膜上，采用热扩散处理，进行掺杂处理。在硅(Si)半导体薄膜表面形成磷玻璃(POC13)，通过1000℃、30分钟以上的热处理后，形成电阻率(ρ)为8×10^-4cm的被高浓度掺杂磷(P)的处理后的硅(Si)半导体薄膜。

另外，在该工序中，作为杂质，使用了磷(P)。但也可以将硼(B)作为杂质，进行高浓度掺杂处理。不过，就形成的硅(Si)半导体薄膜的电阻值的稳定性(老化)而言，作为杂质，使用磷(P)的效果更佳。

接着，采用众所周知的光刻蚀法技术，将抗蚀剂形成所定的形状后，再采用反应性干腐蚀等方法，在硅(Si)半导体薄膜上布图，形成各电阻器。经过该工序后，就在图1所示的图案上形成各电阻器，各电阻比也被唯一性地决定。

进而，和上述的工序一样，作为绝缘膜，层叠二氧化硅(SiO₂)层、氮化硅(Si₃N₄)薄膜和二氧化硅(SiO₂)层。经过热处理退火后，在绝缘膜的所定位置，形成通道孔，再用铝、金等形成端子电极部11，在端子电极和电阻器之间就被电连接。

再接着，为了在硅半导体基板2上形成空洞，将腐蚀的掩膜材料布图形成所定的形状，只使半导体基板2的腐蚀部位露出，从硅半导体基板2的背面，使用氢氧化钾(KOH)等腐蚀液，进行各向异性腐蚀后，就形成空洞。

在半导体制造工艺的最后工序中，作为上述端子电极部11，形成铝、金等后，为了提高铝、金等电极材料的膜质，切实进行电连接，而实施热处理退火。

这样制造的传感器元件1，可以通过高浓度掺杂磷(P)或硼(B)的处理，使电阻率(ρ)为8×10^-4Ωcm以下，各电阻器的电阻温度系数α1、α2为正而且成为比较大的值。这样，就能够提供温度特性良好的离差小、成本低的热式流量计。

图7是表示硅(Si)半导体薄膜的电阻率(ρ)和杂质浓度的关系的图形，图8是表示该电阻温度系数(α)和电阻率(ρ)的关系的图形。

硅(Si)半导体薄膜，通常显示热敏电阻性的电阻—温度特性。但在温度范围较小而且经过高浓度掺杂处理时，却显示金属性的电阻—温度特性。

特别是作为电阻器，从提高检出灵敏度的角度上说，希望其电阻温度系数较大。另外，作为发热电阻器4，在电阻率(ρ)较小后能够降低驱动加热到所需温度(例如200℃)时的发热电阻器的电压，所以是首选的。

特别是发热电阻器4，为了降低电阻值，虽然想出了增加硅(Si)半导体薄膜的膜厚的措施，但增加膜厚后，难以精度良好地腐蚀成所需的图案，从材料成本的角度上说，也是不可取的。能够精度良好地实现腐蚀的多晶硅(Si)半导体薄膜的膜厚的限界约1微米，采用该厚度时，能够用10伏以下的驱动电压驱动的发热电阻器4的电阻值在1KΩ以下，选择图7的区域33表示的杂质浓度为2×10²⁰(cm^-3)以上、电阻率(ρ)为8×10^-4Ωcm以下的区域。

在图8中，示出电阻温度系数(α)和电阻率(ρ)的关系34。但在电阻率(ρ)为8×10^-4Ωcm以下的区域35中，电阻温度系数(α)增加。

所以，在图7所示的电阻率(ρ)为8×10^-4cm以下的区域35中，能够以较低的电阻率(ρ)实现较大的电阻温度系数。在该区域的电阻温度系数，是α1＝1000～2000(ppm/℃)、α2＝0.1～2(ppm/(℃)²)，都为正值。

与此不同，象现有技术示例那样的白金薄膜的电阻温度系数，是α1＝2000～3900(ppm/℃)、α2＝—0.1～—1(ppm/(℃)²)，α1成为正值，但α2却显示负值，符号与上述的硅(Si)半导体薄膜相反。

作为本实施示例的发热电阻器4的电阻值，根据电源电压及发热量的关系，选择50～900Ω；作为测温电阻器6a～6d、8的电阻值，选择1～10kΩ。

综上所述，采用本发明后，能够提供温度特性良好的离差小、成本低的热式流量计。

在本发明中，采用由相邻的发热测温电阻器5检知发热电阻器4的加热温度(Th)的结构，但是不言而喻：在根据发热电阻器4的电阻值直接检知加热温度(Th)的方式中，也能获得同样的效果。

另外，在本发明中，作为电阻器材料，使用了硅(Si)半导体薄膜。但不言而喻，使用二次的电阻温度系数(α2)为正的其它材料，也能获得同样的效果。

进而，在本发明中，作为上下游侧测温电阻器6a～6d，采用上下游分别为2组测温电阻器。但不言而喻，上下游采用1组的结构，也能获得同样的效果。

图9是被内燃机特别是汽油发动机使用的实施示例。

进入发动机的吸入空气7，在由空气滤清器41、车体42、风道43、节流阀45、节流阀体44等构成的吸气通道中流过。在中途的通道或旁路中，采用本发明的热式流量计1检知吸入空气7的流量，流量信号以电压、频率等信号形态，输入控制组件47，被由喷射阀46、火花塞48、发动机缸52排气歧管49、废气50、氧浓度计51构成的燃烧部结构及副系统的控制所利用。

此外，柴油发动机时，基本结构大致相同，也能采用本发明。就是说，采用通过设置在的空气滤清器和吸气歧管的中途的本发明的热式流量计1检知流量，将该信号输入控制器的结构。

另外，近来出于对汽车废气的严格限制及防止大气污染的社会性要求，对丙烷汽车、天然气汽车或使用将氢和氧作为燃料的燃料电池发电、用电动机驱动汽车等的研究，正在争先恐后地进行，在检知这些流量、适当控制燃料供给量的系统中，也能应用本发明的热式流量计。

Claims

1、一种热式流量计，其特征在于：具有位于被计测介质流中的传感器元件，该传感器元件具有至少1个发热电阻器及至少2个测温电阻器，并且，发热电阻器被配置成加热所述测温电阻器，所述测温电阻器的至少1个位于所述发热电阻器的上游，而且所述测温电阻器的另外的至少1个位于所述发热电阻器的下游，而且

所述热式流量计具有评价单元和调整单元，其中，所述评价单元通过测定所述测温电阻器的信号而形成传感器信号；所述调整单元调整所述发热电阻器的过温度ΔTh，即所述发热电阻器的温度Th与所述被计测介质的温度Ta之差Th—Ta，

所述调整单元，调整所述发热电阻器的过温度，以便使其依存于所述被计测介质的温度，随着所述被计测介质的温度的上升而使过温度变低。

2、如权利要求1所述的热式流量计，其特征在于：至少所述测温电阻器的电阻的温度依存性，用下列二次式公式(1)近似：

R(T)＝R(0℃)·(1+α1·T+α2·T²) (1)

而且，一次的电阻温度系数α1及二次的电阻温度系数α2都为正。

3、如权利要求1所述的热式流量计，其特征在于：作为调整单元，具有计测所述发热电阻器的温度的发热测温电阻器。

4、如权利要求1所述的热式流量计，其特征在于：作为调整单元，具有计测所述被计测介质的温度的介质测温电阻器。

5、如权利要求1所述的热式流量计，其特征在于：作为调整单元，具有至少构成电桥电路的电路电阻器。

6、如权利要求1所述的热式流量计，其特征在于：

至少所述测温电阻器的电阻的温度依存性，用下列二次式公式(1)近似：

R(T)＝R(0℃)·(1+α1·T+α2·T²) (1)

而且，一次的电阻温度系数α1及二次的电阻温度系数α2都为正，

作为调整单元，具有计测所述发热电阻器的温度的发热测温电阻器、计测所述被计测介质的温度的介质测温电阻器或者至少构成电桥电路的电路电阻器，

所述发热电阻器、所述传感器元件所具备的所述测温电阻器、所述发热测温电阻器、所述介质测温电阻器以及电路电阻器，由同一薄膜电阻器构成，各电阻器的电阻的温度依存性，都能用上述公式(1)近似。

7、如权利要求6所述的热式流量计，其特征在于：所述薄膜电阻器，是经过掺杂处理的硅Si半导体薄膜；该硅Si半导体薄膜，作为杂质，高浓度地掺入磷P或硼B。

8、如权利要求7所述的热式流量计，其特征在于：在经过高浓度地掺杂处理后，所述硅Si半导体薄膜的电阻率ρ成为8×10^-4Ωcm以下。

9、一种发动机系统，其特征在于，具有：

发动机；

安装在所述发动机的吸气管中的权利要求1～8的任何一项所述的热式流量计；

向所述发动机供给燃料的燃料供给单元；以及

根据所述热式流量计的输出，控制所述燃料供给单元的控制单元。