CN101308036B

CN101308036B - 热式流量计

Info

Publication number: CN101308036B
Application number: CN2008100995902A
Authority: CN
Inventors: 中野洋; 松本昌大; 半泽惠二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: US20080282791A1; EP1992917A3; EP1992917B1; US8069718B2; EP1992917A2; JP2008286604A; JP4836864B2; CN101308036A

Abstract

本发明提供一种热式流量计，在隔膜部(2)的表面形成发热电阻体(6)，在发热电阻体(6)的两侧(空气流上下游侧)形成温度差传感器(9～12)。温度传感器(9、10)配置在发热电阻体(6)的上游侧，温度差传感器(11、12)配置在发热电阻体(6)的下游侧，在温度差传感器(9～12)的两侧形成加热温度传感器(8a、8b)。加热温度传感器(8a、8b)的温度被控制为比空气流的温度高固定温度，因此即使在传感器元件(1)付着有污损物的情况下，加热温度传感器(8a、8b)的温度也保持固定，检测流量的温度差传感器(10、12)位于加热温度传感器(8a、8b)的内侧，因此温度变化变小，抑制特性变动，能够长期地将测量精度维持为较高。从而，能够以简单的结构实现抑制污损物的付着所引起的特性变动，能长期地将测量精度维持为较高的热式流量计。

Description

热式流量计

技术领域

本发明涉及在基板上形成发热电阻体来测定规定的流量的热式流量计。

背景技术

例如作为检测汽车的内燃机的吸入空气量的流量传感器，能够直接测量质量流量的热式的空气流量传感器成为主流。

近年来，提出了在硅(Si)等的半导体基板上采用微型机械(micromachine)技术来制造热式流量计的传感器元件的方案。这种半导体类型的热式流量计在形成于半导体基板的数微米的薄膜部上形成发热电阻体。由于为薄膜，因此热容量小，且能够高速响应/低电力驱动。

此外，通过微细加工检测发热电阻体的上下游的温度差，能够容易形成判断順流/逆流的构造。

作为上述类型的热式流量计的例子，有记载在专利文献1、专利文献2中的方案。

专利文献1：专利第3342926号公报

专利文献2：特开2006-200991号公报

但是，在例如汽车用内燃机的吸入空气流量的检测中采用热式流量计时，吸入空气中的油或粉尘等的污损物与传感器元件相撞并付着在其上，而产生测量误差。尤其，污损物在具有物体的表面温度从低温变为高温的温度斜度的情况下较多地付着。

如现有技术那样，在基板上形成薄膜部而在薄膜部上形成发热电阻体，通过感温电阻体等检测发热电阻体的上下游的温度差的装置的情况下，在薄膜部周边的附近付着有污损物时，由于检测发热电阻体的上下游的温度的感温电阻体的温度降低，因此传感器元件的特性变动产生。

但是，在现有技术中，不对由于污损物的付着而引起传感器元件的特性变动进行考虑，而成为热式流量计的测量精度提高化的一阻害主要原因。

发明内容

本发明的目的在于以简单的结构来实现抑制污损物的付着所引起的特性变动，能长期地将测量精度维持为较高的热式流量计。

为了实现上述目的，本发明如下那样构成。

一种热式流量计，测量被计测流体的流量，具备：在发热电阻体的计测流体的流动方向上游侧配置的第1温度差传感器以及在发热电阻体的计测流体的流动方向下游侧配置的第2温度差传感器；在上述第1温度差传感器的上游侧配置的第1加热温度传感器以及在上述第2温度差传感器的下游侧配置的第2加热温度传感器；加热控制机构，其按照上述第1加热温度传感器以及第2加热温度传感器的平均温度成为规定的温度的方式，基于上述第1加热温度传感器以及第2加热温度传感器所检测的温度变化，控制对上述发热电阻体供给的加热电流；和检测机构，其根据第1温度差传感器和第2温度差传感器之间的检测温度差，测量上述被计测流体的流量，在上述薄膜部配置了上述第1及第2温度差传感器和上述第1及第2加热温度传感器。

此外，一种测量被计测流体的流量的热式流量计，具备：在发热电阻体的计测流体的流动方向上游侧配置的第1加热温度传感器以及在发热电阻体的计测流体的流动方向下游侧配置的第2加热温度传感器；由第1感温电阻体和第2感温电阻体构成的第1温度差传感器以及由第3感温电阻体和第4感温电阻体构成的第2温度差传感器，其中，第1感温电阻体和第2感温电阻体配置在第1加热温度传感器的上游侧和下游侧，即第1感温电阻体和第2感温电阻体配置为将第1加热温度传感器夹持在第1温度差传感器的两个感温电阻体之间，且第1温度差传感器配置在发热电阻体的上游侧，第3感温电阻体和第4感温电阻体配置在第2加热温度传感器的下游侧和上游侧，即第3感温电阻体和第4感温电阻体配置为将第2加热温度传感器夹持在第2温度差传感器的两个感温电阻体之间，且第2温度差传感器配置在发热电阻体的下游侧；加热控制机构，其按照第1加热温度传感器的检测温度以及第2加热温度传感器的检测温度的平均温度成为规定的温度的方式，基于上述第1加热温度传感器以及第2加热温度传感器的检测温度变化，控制对发热电阻体供给的加热电流；和检测机构，其根据第1温度差传感器的检测温度和第2温度差传感器的检测温度之差，测量被计测流体的流量。

此外，一种测量被计测流体的流量的热式流量计，具备：在发热电阻体的计测流体的流动方向上游侧配置的第1温度差传感器、以及在发热电阻体的计测流体的流动方向下游侧配置的第2温度差传感器；在第1温度差传感器的上部介由绝缘膜配置的第1加热温度传感器、以及在第2温度差传感器的上部介由绝缘膜配置的第2加热温度传感器；加热控制机构，其按照第1加热温度传感器的检测温度以及第2加热温度传感器的检测温度的平均温度成为规定的温度的方式，基于第1加热温度传感器以及第2加热温度传感器的检测温度变化，控制对发热电阻体供给的加热电流；和检测机构，其根据第1温度差传感器和第2温度差传感器之间的检测温度差，测量被计测流体的流量。

此外，一种测量被计测流体的流量的热式流量计，具备：桥式电路，其具有第1发热电阻体以及第2发热电阻体、和在比第1发热电阻体以及第2发热电阻体更靠近计测流体的流动方向下游侧配置的第3发热电阻体以及第4发热电阻体，并将第1发热电阻体和第3发热电阻体的串联电路与第2发热电阻体和第4发热电阻体的串联电路并联连接；在第1发热电阻体以及第2发热电阻体的计测流体的流动方向上游侧配置的第1加热温度传感器、以及在第3发热电阻体以及第4发热电阻体的计测流体的流动方向下游侧配置的第2加热温度传感器；加热控制机构，其按照第1、2、3、4发热电阻体的平均温度成为规定的温度的方式，基于第1以及第2加热温度传感器的检测温度来控制对第1、2、3、4发热电阻体供给的加热电流；和检测机构，其根据桥式电路的差动电压来测量被计测流体的流量。

此外，一种测量被计测流体的流量的热式流量计，具备：桥式电路，其具有第1发热电阻体以及第2发热电阻体、和在比第1发热电阻体以及第2发热电阻体更靠近计测流体的流动方向下游侧配置的第3发热电阻体以及第4发热电阻体，并将第1发热电阻体和第3发热电阻体的串联电路与第2发热电阻体和第4发热电阻体的串联电路并联连接；在第1发热电阻体以及第2发热电阻体的上部介由绝缘膜配置的第1加热温度传感器、以及在第3发热电阻体以及第4发热电阻体的上部介由绝缘膜配置的第2 加热温度传感器；加热控制机构，其按照第1、2、3、4发热电阻体的平均温度成为规定的温度的方式，基于第1以及第2加热温度传感器的检测温度来控制对第1、2、3、4发热电阻体供给的加热电流；和检测机构，其按照桥式电路的差动电压来测量上述被计测流体的流量。

通过本发明，能够以简单的结构来实现抑制由于污损物的付着所引起的特性变动，能长期地将测量精度维持为较高的热式流量计。

附图说明

图1为表示本发明的第1实施方式的热式流量计的传感器元件的平面图。

图2为表示沿图1中的A-A’线的剖面以及温度分布的图。

图3为第1实施方式的传感器元件的驱动电路图。

图4为表示作为本发明的比较例的热式流量计的污损物的付着的影响的图。

图5为表示本发明的第1实施方式的污损物的付着的影响的图。

图6为表示本发明的第2实施方式的热式流量计的传感器元件的平面图。

图7为沿图6的B-B’线的剖面图。

图8为本发明的第3实施方式的热式流量计的传感器元件的剖面图。

图9为表示本发明的第4实施方式的传感器元件的平面图。

图10为表示沿图9中的C-C’线的剖面以及温度分布的图。

图11为本发明的第4实施方式的热式流量计的传感器元件的驱动电路构成图。

图12为本发明的第5实施方式的热式流量计传感器元件的剖面图。

符号的说明：

1、26、27、36…传感器元件、2…隔膜(diaphragm，ダイアフラム)部、3…基板、4、5…绝缘膜、6、29、30、31、32…发热电阻体、7…空气流、8a、8b…加热温度传感器、9、10、11、12…温度差传感器、13、33…感温电阻体、16…电极焊盘组、17…晶体管、18、19…放大器、21、24…污损前的温度分布、22…污损物、23、25…污损后的温度分布、34、35…桥式电路。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对本发明的第1实施方式的热式流量计的基本的结构和动作原理进行说明。

图1为表示本发明的第1实施方式的热式流量计的传感器元件1的平面图。此外，图2为表示沿图1中的A-A’线的剖面以及隔膜部2的温度分布的图。

图1、图2中，传感器元件1的基板3由硅或陶瓷等的热传导率好的材料构成。而且，在基板3上形成绝缘膜4，通过从背面蚀刻基板3而在绝缘膜3的下部形成隔膜部2。

在隔膜部2的表面形成发热电阻体6。该发热电阻体6按照相对空气流(被计测流体流)7的温度高一定温度的方式被加热。此外，在发热电阻体6的两侧(空气流7的流动方向上下游侧)配置有由感温电阻体形成的温度差传感器9、10、11、12。温度差传感器9、10(第1感温电阻体)配置在发热电阻体6的上游侧，温度差传感器11、12(第2感温电阻体)配置在发热电阻体6的下游侧。

此外，在温度差传感器9、10、11、12的两侧(空气流7的上下游侧)配置有由感温电阻体形成的加热温度传感器8a、8b。加热温度传感器8a(第3感温电阻体)配置在温度差传感器9、10的上游侧，加热温度传感器8b(第4感温电阻体)配置在温度差传感器11、12的下游侧。

此外，在隔膜2的外周部的基板3上的绝缘膜4上，形成有按照空气流7的温度而电阻值发生变化的感温电阻体13(第5感温电阻体)。通过构成组合感温电阻体13、加热温度传感器8a、8b和后述的电阻14、15的桥式电路，来检测加热温度传感器8a、8b的温度变化，根据其结果来控制发热电阻体6的加热电流。

即按照加热温度传感器8a、8b的温度比空气流的温度高一定温度的方式进行加热控制。

图2的温度分布中的实线表示无风时的隔膜部2的温度分布。如图2所示，加热温度传感器8a、8b按照比空气的温度T高ΔTht的方式被加热。

此外，图2的温度分布中的虚线为空气流7产生时的隔膜部2的温度分布。如图2所示，通过空气流产生，发热电阻体6的上游侧的温度下降，下游侧的温度上升。

因此，与无风时相比较，在空气流产生时，加热温度传感器8a的温度下降，加热温度传感器8b的温度上升，但加热温度传感器8a和8b的平均温度被控制为成为ΔTht。进而，温度差传感器9、10的温度下降，温度差传感器11、12的温度上升。通过检测该上游侧和下游侧的温度差ΔTsub而得到与空气流量对应的信号。

这些发热电阻体6、加热温度传感器8a、8b、温度差传感器9、10、11、12、感温电阻体13优选由随着温度而电阻值变化的电阻温度系数较大的材料形成。因此，也可由掺杂杂质的多晶硅或单晶硅、铂薄膜、钼(モリブデン)、钨、镍合金薄膜等的金属材料等形成。优选，发热电阻体6、加热温度传感器8a、8b、温度差传感器9、10、11、12、感温电阻体13由电阻温度系数为1000ppm/℃以上的金属材料形成。

此外，这些发热电阻体6、加热温度传感器8a、8b、温度差传感器9、10、11、12、感温电阻体13由绝缘膜5覆盖并被保护。

此外，传感器元件1上的发热电阻体6、加热温度传感器8a、8b、温度差传感器9、10、11、12、感温电阻体13与电极焊盘(pad)组16连接，该电极焊盘组16通过接合线(bonding wire)与驱动电路进行配线。

本发明的第1实施方式中的传感器元件1的发热电阻体6、加热温度传感器8a、8b、温度差传感器9、10、11、12、感温电阻体13分别设置有电极焊盘，但由于它们由相同的材料形成，因此也可为在到达焊盘部之前预先接线的构造。尤其，加热温度传感器8a、8b和感温电阻体13、温度差传感器9、10、11、12成为桥式电路，因此通过在传感器元件内进行接线而电极焊盘数或引线接合数(wire bonding)减少，有利于传感器元件的小型化、电阻低成本化。

接下来，对本发明的第1实施方式的传感器元件1的驱动/检测电路进行说明。

图3为表示本发明的第1实施方式的传感器元件1的驱动/检测电路的图。

图3中，构成将由感温电阻体13和电阻15构成的串联电路与由加热温度传感器8a、8b和电阻14构成的串联电路并联连接的桥式电路。而且，取得根据在加热温度传感器8b与电阻14之间的连接点中的电压(中间电压)、和在感温电阻体13与电阻15之间的连接点中的电压(中间电压)而得到的差动电压并供给到放大器18的输入端子。

差动放大器18的输出信号被供给到晶体管17的基极。该晶体管17具有其发射极与发热电阻体6连接，通过放大器18的输出而向发热电阻体6流动电流并进行加热的结构。通过具有这种结构，加热温度传感器8a、8b的温度按照比空气的温度高一定温度的方式被加热控制。

而且，构成将由温度差传感器11和温度差传感器10构成的串联电路与由温度差传感器9和温度差传感器12构成的串联电路并联连接的桥式电路。该桥式电路的差动输出为与通过空气流动而产生的温度差对应的电压，通过由放大器19进行检测，而得到与空气流量对应的输出。

本发明的第1实施方式的驱动/检测电路为采用放大器19或晶体管17的模拟电路，但也可由采用AD变换器或DA变换器的数字电路构成。

但是，在将热式流量计应用于汽车等的内燃机的吸入空气量检测的情况下，吸入空气中的粉尘或油等的污损物与热式流量计的传感器元件碰撞/付着，传感器元件的特性会产生变化。对传感器元件的污损物的付着随着时间的增加而难以长期地将测量精度维持为固定值以上。

尤其，具有物体的表面温度急剧地从低温变为高温的温度斜度的部分存在时，污损物的付着增加。在热式流量计的情况下，对传感器元件的隔膜周边部附近的污损物的付着尤其变多。如果污损物付着在这种部分中，则隔膜上的温度分布产生变化，而导致传感器的特性变动。

参照图4，对向传感器元件的污损物付着所引起的影响进行说明。该图4为表示与本发明不同的例子中的传感器元件的隔膜部的剖面和该剖面中的无风时的温度分布的图。

图4中，传感器元件，在发热电阻体6的两侧配置加热温度传感器8a、8b，进而在加热温度传感器8a的上游侧配置温度差传感器10，在加热温度传感器8b的下游侧配置温度差传感器12。驱动这样配置的传感器元件，在发热电阻体6中流动加热电流时，成为图4中的温度分布中的实线21那样的分布。

在此，污损物22付着在隔膜的周边部时，隔膜部的温度分布如图4中的温度分布中的虚线23那样温度降低。尤其，由于温度差传感器10、12形成在加热温度传感器8a、8b的外侧的靠近隔膜的周边部的位置，因此温度降低较大。

如果温度差传感器10、12的温度降低，则由于由空气流所产生的上游侧的温度差传感器10和下游侧的温度差传感器12的温度差减小，因此灵敏度降低，成为检测误差的主要原因。

接下来，采用图5对消除与上述的本发明不同的传感器元件构造所具有的检测误差主要原因的本发明的传感器元件构造进行说明。图5为表示本发明的第1实施方式中的传感器元件1的隔膜部的剖面和该剖面的无风时的温度分布的图。

图5中，传感器元件1的加热温度传感器8a、8b配置在温度差传感器10、12的外侧。图5中的温度分布中的实线24为没有污损物的付着的状態下的温度分布。而且，图5中的虚线25表示污损物付着时的温度分布。

本发明的第1实施方式中的热式流量计，由于为将加热温度传感器8a、8b保持为固定温度的结构，因此在污损物付着的情况下也将加热温度传感器8a、8b的温度保持为固定。因此污损物付着时，如虚线25所示，加热温度传感器8a、8b的外侧(上游侧、下游侧)的温度降低，但内侧(8a的下游侧、8b的上游侧)的温度变化减小。

因此，即使污损物付着在传感器元件1，由于检测流量的温度差传感器10、12位于加热温度传感器8a、8b的内侧，因此温度变化变小，特性变动被抑制，能够长期地将测量精度维持为较高。

接下来，通过本发明的第1实施方式，能够以简单的结构实现抑制污损物的付着所引起的特性变动，能长期地将测量精度维持为较高的热式流量计。

接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。

图6为表示本发明的第2实施方式中的传感器元件26的平面图。此外，图7为沿图6的B-B’线的剖面图。

本发明的第2实施方式中的热式流量计为对第1实施方式中的加热温度传感器8a、8b和温度差传感器9、10、11、12的配置进行变更的元件。传感器元件26的驱动/检测方法与第1实施方式相同。以下，对与第1实施方式不同的点进行说明。

图6、图7中，发热电阻体6的上游侧的温度差传感器9、10的配置，按照温度差传感器9被配置在温度差传感器10的空气流上游侧，包围上游侧的加热温度传感器8a的方式进行图案形成。即上游侧的加热温度传感器8a配置为夹持在上游侧的温度差传感器9和10之间。

此外，关于发热电阻体6的下游侧也与上游侧同样，形成为下游侧的加热温度传感器8b处于在下游侧的温度差传感器11和12之间被夹持的位置。温度差传感器11被配置在温度差传感器12的上游侧。

上述的结构的第2实施方式与第1实施方式相比，由于加热温度传感器8a、8b的平均温度与温度差传感器9、10、11、12的平均温度更加一致，因此能够进一步减小污损物的付着所引起的温度降低。

也即通过本发明的第2实施方式，能够以简单的结构实现抑制污损物的付着所引起的特性变动，能长期地将测量精度维持为较高的热式流量计，与第1实施方式相比能够进一步降低污损物的付着所引起的温度下降。

接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。

图8为本发明的第3实施方式中的传感器元件26的隔膜部的剖面图。本发明的第3实施方式中的热式流量计为在第1实施方式中，变更传感器元件26的加热温度传感器8a、8b和温度差传感器9、10、11、12的配置的元件。关于驱动/检测方法与第1实施方式相同。以下，对与第1实施方式不同的点进行说明。

图8中，从传感器元件26的上面看时，传感器元件26的加热温度传感器8a、8b时，配置为介由绝缘膜5在温度差传感器9、10、11、12之上重叠。也即从传感器元件26的上面来看，上游侧的加热温度传感器8a与上游侧的温度差传感器9、10重叠，下游侧的加热温度传感器与下游侧的温度差传感器11、12重叠。

上述那样的结构的第3实施方式与第1、第2实施方式相比，由于加热温度传感器8a、8b的平均温度与温度差传感器9、10、11、12的平均温度更加一致，因此能够进一步减小由于污损物的付着所引起的温度降低。

也即通过本发明的第3实施方式，能够以简单的结构实现抑制污损物的付着所引起的特性变动，能够长期地将测量精度维持为较高的热式流量计，与第1、第2实施方式相比，能够进一步降低污损物的付着所引起的温度降低。

另外，在本发明的第3实施方式中，在温度差传感器9、10、11、12之上形成有加热温度传感器8a、8b，但这些配置相反也能得到相同的效果。

接下来，对本发明的第4实施方式进行说明。

图9为表示本发明的第4实施方式中的传感器元件28的平面图。此外，图10为沿图9的C-C’线的剖面图。

图9、图10中，传感器元件28的基板3由硅或陶瓷等的热传导率好的材料构成。而且，在基板3上形成绝缘膜4，通过从背面对基板3进行蚀刻而在绝缘膜3的下部形成隔膜部2。

在隔膜部2的表面形成发热电阻体29、30、31、32(第1～第4发热电阻体)。发热电阻体29、30(第1、第2发热电阻体)配置在相对空气的流动方向比隔膜部2的中心更靠近上游侧，发热电阻体31、32(第3、第4发热电阻体)配置在相对空气的流动方向比隔膜部2的中心更靠近下游侧，由这些发热电阻体29、30、31、32形成桥式电路。

在发热电阻体29、30的上游侧配置有加热温度传感器8a，在发热电阻体31、32的下游侧配置有加热温度传感器8b。此外，在隔膜2的外周部的基板3上的绝缘膜4上，形成与空气的温度对应而电阻值发生变化的感温电阻体33。

通过构成组合这些感温电阻体33和加热温度传感器8a、8b的桥式电路，来检测加热温度传感器8a、8b的温度变化，根据其结果来控制发热电阻体29、30、31、32的加热电流。即加热温度传感器8a、8b的温度按照比空气流的温度高固定温度的方式被加热控制。

此外，发热电阻体29、30、31、32形成不同的电极，但由于它们由相同的材料形成，因此也可在传感器元件28上进行接线。

此外，本发明的第4实施方式的传感器元件28的加热温度传感器8a、8b在传感器元件28上串联地接线，但如第1实施方式那样也可为分别地设置加热温度传感器8a、8b的电极，由驱动电路基板等在传感器元件28 的外部进行接线的结构。

上述发热电阻体29、30、31、32、加热温度传感器8a、8b、感温电阻体33优选由随着温度而电阻值变化的电阻温度系数较大的材料来形成。在本发明的第4实施方式中，作为发热电阻体29、30、31、32、加热温度传感器8a、8b、感温电阻体33，采用掺杂杂质的多晶硅作为一例。其他的一例，也可由掺杂杂质的单晶硅、铂薄膜、钼、钨、镍合金薄膜等的金属材料等形成。

本发明的第4实施方式中，从发热电阻体29、30、31、32到各电极焊盘的布线变多，配线电阻增加。如果配线电阻增加，则配线所引起的电力损耗增加，因此为了减小配线电阻，优选采用铂·钼·钨等的电阻率较小的金属材料来形成。

接下来，对本发明的第4实施方式中的传感器元件28的驱动/检测电路进行说明。

图11为表示本发明的第4实施方式的传感器元件28的驱动/检测电路的图。

图11中，构成将由感温电阻体33和电阻15构成的串联电路与由加热温度传感器8a、8b和电阻14构成的串联电路并联连接的桥式电路34。而且，取出根据加热温度传感器8b和电阻14之间的中间电压、感温电阻体33和电阻15之间的中间电压所得到的差动电压并输入到放大器18。

此外，构成将由发热电阻体31和发热电阻体30构成的串联电路与由发热电阻体29和发热电阻体32构成的串联电路并联连接的桥式电路35。在晶体管17的基极被供给放大器18的输出信号，该晶体管17的发射极与桥式电路35的发热电阻体29、31连接。通过具有这种结构，加热温度传感器8a、8b的平均温度被加热控制为比空气的温度高固定温度。

传感器元件28的发热电阻体29、30、31、32，在空气流产生时，上游侧的发热电阻体29、30的温度降低，下游侧的发热电阻体31、32的温度上升。因此，通过检测该温度差，得到与空气流对应的信号。

具体地来说，通过由放大器19检测桥式电路35的差动电压、即发热电阻体29和发热电阻体32的中间电压与发热电阻体31和发热电阻体30的中间电压，从而得到与空气流量对应的输出。

在本发明的第4实施方式中，驱动/检测电路为采用放大器19或晶体管17的模拟电路，但也可由采用AD变换器或DA变换器的数字电路构成。

关于本发明的第4实施方式中的传感器元件28，也与先前说明的第1～第3实施方式同样，由于加热温度传感器8a、8b的平均温度保持为固定，因此对隔膜部2的周边部的污损物付着的影响减小。

进而，本发明的第4实施方式，由于为检测多个发热电阻体29～32的温度变化的方式，因此不需要另外设置检测用的温度差传感器，能实现隔膜部2的小型化，并且能够实现能降低隔膜部2的热容量，可高速响应的热式流量计。

此外，由于不需要温度差传感器，因此能够实现没有温度差传感器的自发热的影响，高精度且低消耗电力的热式流量计。

进而，在本发明的第4实施方式中，通过采用四个发热电阻体29～32来检测差动输出，也具有晶体管17的电压中所包括的电噪声被消除的效果。

接下来，对本发明的第5实施方式进行说明。另外，本发明的第5实施方式与第4实施方式的基本的驱动/检测方法相同，因此只对不同点进行说明。

图12为本发明的第5实施方式的传感器元件36的隔膜部的剖面图。图12中，从传感器元件36的上面来看，传感器元件36的加热温度传感器8a、8b配置为介由绝缘膜5在发热电阻体29、30、31、32之上重叠。也即上游侧的加热温度传感器8a与上游侧的发热电阻体29、30重叠，下游侧的加热温度传感器8b与下游侧的发热电阻体31、32重叠。

上述那样的结构的第5实施方式与第4实施方式相比较，由于加热温度传感器8a、8b的平均温度和发热电阻体29～32的平均温度更加一致，因此能够进一步降低污损物的付着所引起的温度下降。

另外，在本发明的第5实施方式中，在发热电阻体29～32之上形成有加热温度传感器8a、8b，但这些配置也可相反，也能得到相同的效果。

此外，如果将上述的本发明的热式流量计适用于内燃机的控制系统，则通过空气流量测量精度提高，内燃机的控制精度也提高。

进而，本发明的热式流量计，不仅适用于内燃机的空气流量测量，而且也能适用于其它的气体流量传感器、例如氢气传感器中。

Claims

1.一种热式流量计，在基板上形成薄膜部，在该薄膜部配置发热电阻体来测量被计测流体的流量，具备：

在上述发热电阻体的上述计测流体的流动方向上游侧配置的第1温度差传感器以及在上述发热电阻体的上述计测流体的流动方向下游侧配置的第2温度差传感器；

在上述第1温度差传感器的上游侧配置的第1加热温度传感器以及在上述第2温度差传感器的下游侧配置的第2加热温度传感器；

加热控制机构，其按照上述第1加热温度传感器以及第2加热温度传感器的平均温度成为规定的温度的方式，基于上述第1加热温度传感器以及第2加热温度传感器所检测的温度变化，控制对上述发热电阻体供给的加热电流；和

检测机构，其根据上述第1温度差传感器和上述第2温度差传感器之间的检测温度差，测量上述被计测流体的流量，

在上述薄膜部配置了上述第1及第2温度差传感器和上述第1及第2加热温度传感器。

2.一种热式流量计，在基板上形成薄膜部，在该薄膜部配置发热电阻体来测量被计测流体的流量，具备：

在上述发热电阻体的上述计测流体的流动方向上游侧配置的第1加热温度传感器以及在上述发热电阻体的上述计测流体的流动方向下游侧配置的第2加热温度传感器；

由第1感温电阻体和第2感温电阻体构成的第1温度差传感器以及由第3感温电阻体和第4感温电阻体构成的第2温度差传感器，其中，上述第1感温电阻体和上述第2感温电阻体配置在上述第1加热温度传感器的上游侧和下游侧，即上述第1感温电阻体和上述第2感温电阻体配置为将上述第1加热温度传感器夹持在上述第1温度差传感器的两个感温电阻体之间，并且上述第1温度差传感器配置在上述发热电阻体的上游侧，上述第3感温电阻体和上述第4感温电阻体配置在上述第2加热温度传感器的下游侧和上游侧，即上述第3感温电阻体和上述第4感温电阻体配置为将上述第2加热温度传感器夹持在上述第2温度差传感器的两个感温电阻体之间，并且上述第2温度差传感器配置在上述发热电阻体的下游侧；

加热控制机构，其按照上述第1加热温度传感器的检测温度以及第2加热温度传感器的检测温度的平均温度成为规定的温度的方式，基于上述第1加热温度传感器以及第2加热温度传感器的检测温度变化，控制对上述发热电阻体供给的加热电流；和

检测机构，其根据上述第1温度差传感器的检测温度和上述第2温度差传感器的检测温度之差，测量上述被计测流体的流量。

3.一种热式流量计，在基板上形成薄膜部，在该薄膜部配置发热电阻体来测量被计测流体的流量，具备：

在上述发热电阻体的上述计测流体的流动方向上游侧配置的第1温度差传感器、以及在上述发热电阻体的上述计测流体的流动方向下游侧配置的第2温度差传感器；

在上述第1温度差传感器的上部介由绝缘膜配置的第1加热温度传感器、以及在上述第2温度差传感器的上部介由绝缘膜配置的第2加热温度传感器；

检测机构，其根据上述第1温度差传感器和上述第2温度差传感器之间的检测温度差，测量上述被计测流体的流量。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的热式流量计，其特征在于，

上述第1温度差传感器具有第1感温电阻体以及第2感温电阻体，

上述第2温度差传感器具有第3感温电阻体以及第4感温电阻体，

上述检测机构具有桥式电路，根据该桥式电路的差动电压来检测流体的流量，上述桥式电路是将上述第2感温电阻体和第4感温电阻体的串联电路、与上述第1感温电阻体和第3感温电阻体的串联电路互相并联连接而构成的。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的热式流量计，其特征在于，

在上述基板上与上述薄膜部隔离的位置配置有检测被计测流体的温度的第5感温电阻体，

上述加热控制机构具有桥式电路，该桥式电路是将由上述第5感温电阻体和第2电阻体构成的串联电路与由上述第1加热温度传感器、第2加热温度传感器和第1电阻体构成的串联电路并联连接而构成的，

上述加热控制机构，检测根据在上述第2加热温度传感器与第1电阻体之间的连接点处的电压、和在上述第5感温电阻体与第2电阻体之间的连接点处的电压而得到的差动电压来控制在上述发热电阻体中流动的电流。

6.根据权利要求5所述的热式流量计，其特征在于，

上述发热电阻体、上述第1以及第2温度差传感器、上述第1以及第2加热温度传感器和上述第5感温电阻体由相同的材料形成。

7.一种热式流量计，在基板上形成薄膜部，在该薄膜部配置发热电阻体来测量被计测流体的流量，具备：

桥式电路，其具有第1发热电阻体以及第2发热电阻体、和在比上述第1发热电阻体以及第2发热电阻体更靠近上述计测流体的流动方向下游侧配置的第3发热电阻体以及第4发热电阻体，并将上述第1发热电阻体和第3发热电阻体的串联电路与上述第2发热电阻体和第4发热电阻体的串联电路并联连接；

在上述第1发热电阻体以及第2发热电阻体的上述计测流体的流动方向上游侧配置的第1加热温度传感器、以及在上述第3发热电阻体以及第4发热电阻体的上述计测流体的流动方向下游侧配置的第2加热温度传感器；

加热控制机构，其按照上述第1、2、3、4发热电阻体的平均温度成为规定的温度的方式，基于上述第1以及第2加热温度传感器的检测温度来控制对上述第1、2、3、4发热电阻体供给的加热电流；和

检测机构，其根据上述桥式电路的差动电压来测量上述被计测流体的流量。

8.根据权利要求7所述的热式流量计，其特征在于，

在上述基板上与上述薄膜部隔离的位置形成检测被计测流体的温度的感温电阻体，

上述加热控制机构具有桥式电路，该桥式电路是将由上述第1加热温度传感器、第2加热温度传感器和第1电阻体构成的串联电路与由上述感温电阻体和第2电阻体构成的串联电路并联连接而构成的，

上述加热控制机构基于根据上述第2加热温度传感器与第1电阻体之间的连接点处的电压、和上述感温电阻体与第2电阻体之间的连接点处的电压而得到的差动电压来控制对上述第1、2、3、4发热电阻体供给的加热电流。

9.根据权利要求8所述的热式流量计，其特征在于，

采用相同材料形成上述第1、2、3、4发热电阻体、上述第1以及第2加热温度传感器和上述感温电阻体。

10.根据权利要求9所述的热式流量计，其特征在于，

上述第1、2、3、4发热电阻体、上述第1以及第2加热温度传感器和上述感温电阻体采用电阻温度系数为1000ppm/℃以上的金属材料形成。

11.一种热式流量计，在基板上形成薄膜部，在该薄膜部配置发热电阻体来测量被计测流体的流量，具备：

在上述第1发热电阻体以及第2发热电阻体的上部介由绝缘膜配置的第1加热温度传感器、以及在上述第3发热电阻体以及第4发热电阻体的上部介由绝缘膜配置的第2加热温度传感器；

加热控制机构，其按照上述第1、2、3、4发热电阻体的平均温度成为规定的温度的方式，基于上述第1以及第2加热温度传感器的检测温度来控制对上述第1、2、3、4发热电阻体供给的加热电流；和检测机构，其按照上述桥式电路的差动电压来测量上述被计测流体的流量。