DE10117855A1

DE10117855A1 - Wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor

Info

Publication number: DE10117855A1
Application number: DE10117855A
Authority: DE
Inventors: Fumiyoshi Yonezawa; Hiroyuki Uramachi; Shingo Hamada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-05-16
Also published as: KR20020033492A; US6470743B2; JP2002139360A; US20020050165A1

Abstract

Wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor, welcher eine hohe Produktivität ermöglicht und in der Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung sowie in der Empfindlichkeit dem Stand der Technik überlegen ist. Eine Bodenfläche eines konkaven Unterbringungsabschnitts 18 eines Trageglieds 16 ist ausgerüstet mit einer Anbringungsfläche 24, um darauf ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 mit einem Kleber anzubringen, sowie mit Einrichtungsflächen 25a, 25b, um darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 zu halten, und mit einer vorstehenden Fläche 26, um auf erhabene Weise die gesamte Fläche der Aushöhlung 13 auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 zu blockieren. Als Ergebnis der Verwendung dieser Konstruktion, selbst wenn das Ansaugfluid auf eine große Strömungsmenge vergrößert wird, blockiert die vorstehende Fläche 26 die Nähe der Aushöhlung 13. Daher fließt das auszumessende Fluid kaum in die Lücke zwischen der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 und dem Trageglied 16. Folglich wird die Genauigkeit bei der Strömungsgeschwindigkeitsmessung verbessert. Ferner ist die vorstehende Fläche 26 geringfügig größer gebildet als die Fläche der Aushöhlung 13 in dem Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14, wodurch ein Unterlauf verhindert wird. Im Ergebnis wird der Zusammenbau des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 vereinfacht, was eine Massenfertigung ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit, z. B. für die Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors. Genauer bezieht sich die Erfindung auf einen verbesserten wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor zur Messung der Geschwindigkeit oder Strömungsgeschwindigkeit eines auszumessenden Fluids auf der Grundlage des Wärmeübertragungsphänomens, das bewirkt wird durch ein Heizelement oder ein durch das Heizelement geheiztes Teil.

Fig. 16 ist eine Planansicht, welche ein eine Strömungsgeschwindigkeit erfassendes Element in Form einer Membran- bzw. Diaphragmakonstruktion zeigt, die in einem der herkömmlichen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits- Sensoren verwendet wird. Fig. 17 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 16. In den Fig. 16 und 17 bezeichnet die Ziffer 14 ein die Strömungsgeschwindigkeit erfassendes Element. In diesem Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungssensor 14 ist auf der Oberfläche eines flachen plattenartigen Substrats 1, das aus 0.4 mm dickem Silizium besteht, eine isolierende Trägerschicht 2, welche aus Siliziumnitrid von 1 µm Dicke besteht, durch Sputtern, CVD (chemische Dampfabscheidung) oder irgend ein ähnliches Verfahren aufgebracht. Ferner ist auf dem Trägerfilm 2 ein Heizelement 3, das aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm aus Platin, usw. von 0,2 µm Dicke besteht, aufgebracht durch Verdampfung, Sputtern oder irgend einem ähnlichen Verfahren. Auf dem Heizelement 3 sind Muster, welche als Stromdurchgang dienen, durch einen photomechanischen Prozess, Nass- oder Trockenätzen oder irgend ein anderes Verfahren gebildet. Ferner ist ein Fluidtemperatur-Detektor 4, der aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm aus Platin, usw. mit einer Dicke von 0,2 µm besteht, mit dem gleichen Verfahren wie oben erwähnt gebildet. Ferner ist sowohl auf dem Heizelement 3 als auch dem Temperatur = Detektor 4 eine isolierende Schutzschicht 5, die aus Siliziumnitrid, usw. mit einer Dicke von 1 µm besteht, durch Sputtern, CVD oder irgend ein ähnliches Verfahren aufgebracht. Das Heizelement 3 ist über Verbindungsabschnitte 9a, 9b und Zuleitungsabschnitte 7a, 7d mit Elektroden 8a, 8d für eine elektrische Außenverbindung verbunden. Der Fluidtemperaturdetektor 4 ist über Zuleitungsabschnitte 7b, 7c mit Elektroden 8b, 8c verbunden. Der Schutzfilm 5 wird entfernt von den Abschnitten von Elektroden 8a-8d, um eine elektrische Außenverbindung durch Drahtbondung oder irgend ein ähnliches Verfahren zu gestatten. Ferner, nachdem ein Ätzloch 11 in einer rückseitigen Schutzschicht 10, die auf der entgegengesetzten Oberfläche der Schutzschicht 2 des flachen plattenartigen Sockels 1 gebildet ist, wird eine Aushöhlung 13, welche ein hohles Teil ist, durch die Anwendung von Alkaliätzen oder dgl. gebildet. Somit wird ein Diaphragma bzw. eine Membran 12 zur Erfassung einer Strömungsgeschwindigkeit aufgebaut. Ein Pfeil 6 gibt die Fliessrichtung eines auszumessenden Fluids an.

Ferner, wie in der japanischen Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 142020/1998 beschrieben, im Fall, dass das flache plattenartige Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselement 14 in ein auszumessendes Fluid platziert wird, dazu beinahe parallel oder in einem vorbestimmten Winkel, wird das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 auf den Unterbringungsabschnitt eines Trageglieds 16 platziert, um das Auftreten einer Turbulenz in der Nähe der Aushöhlung 13 oder ein Abblättern oder dgl. am vorderen Randabschnitt des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements 14 zu verhindern. Wie in Fig. 18 gezeigt, hat das Trageglied 16 einen konkaven Unterbringungsabschnitt 18 zur Unterbringung bzw. Aufnahme des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14, und ist elektrisch verbunden mit einer Erfassungsschaltungs-Platine durch Anschlüsse 17, die auf einem Sockelglied 20 angeordnet sind. In Fig. 18 bezeichnet die Ziffer 19 Drähte, und die Ziffer 21 eine Abdeckung. Diese Art von Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement mit einer Diaphragma- bzw. Membrankonstruktion ist öffentlich bekannt, wie auch offenbart wird in der japanischen Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 2967/1992, sowie in anderen Veröffentlichungen.

Fig. 19 ist eine Vorderansicht, welche eine Struktur des wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors gemäß dem vorangehenden Stand der Technik zeigt, und Fig. 20 ist eine transversale Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 19. Bei diesem herkömmlichen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor ist ein Erfassungsrohr- Durchgang 100 innerhalb eines Hauptdurchgangs 101 für ein auszumessendes Fluid platziert, und das auf dem Trageglied 16 montierte Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 ist in dem Erfassungsrohr-Durchgang 100 platziert. In Fig. 19 und 29 ist die Ziffer 102 ein Kasten zur Unterbringung einer Erfassungsschaltungs-Platte 104, die Ziffer 103 ist ein Verbinder, und die Ziffer 105 ist ein Abschirmglied.

Fig. 21 zeigt eine Erfassungsschaltung eines solchen herkömmlichen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits- Sensors. Die Erfassungsschaltungs-Platte 104 ist entsprechend einer allgemein verwendeten Festtemperatur-Differenzsteuerung angeordnet, und die Erfassungsschaltung hat eine Brückenschaltung, welche das Heizelement 3 und den Fluidtemperatur-Detektor 4 enthält. In Fig. 21 sind R1-R5 feste Widerstände, OP1 und OP2 sind Operationsverstärker, TR1 und TR2 sind Transistoren, und BATT ist eine Spannungsversorgung. Die Erfassungsschaltung, außer dem Heizelement 3 und dem Fluidtemperatur-Detektor 4, ist auf der Erfassungsschaltungs-Platte 4 angeordnet. Die Erfassungsschaltung wird so betrieben, dass der Punkt (a) und der Punkt (b) in Fig. 21 auf beinahe dem gleichen Potential gehalten werden, und sie steuert einen Heizstrom IH des Heizelements 3. Wenn sich die Geschwindigkeit eines auszumessenden Fluids erhöht, erhöht sich die Wärmemenge, die vom Heizelement 3 auf das auszumessende Fluid übertragen wird, wodurch der dem Heizelement 3 zugeführte Heizstrom IH erhöht wird. Die Geschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit des auszumessenden Fluids können erhalten werden durch Erfassung des Heizstroms IH als eine Spannung Vout an beiden Enden von R3, und solche Information kann übertragen werden durch den Verbinder 103 in Fig. 19 an eine ECU (englisch: electronic control unit, d. h. elektronische Steuereinheit).

Bei dem herkömmlichen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor der obigen Konstruktion, wenn das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 auf dem Unterbringungsabschnitt 18 in dem Trageglied 16 montiert ist, fließt das auszumessende Fluid, indem es nur die Oberfläche des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 in einem kleinen Strömungsgeschwindigkeitsbereich passiert. Andererseits jedoch, in einem großen Strömungsgeschwindigkeitsbereich, fließt eine gewisse Menge des auszumessenden Fluids in eine Lücke zwischen das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 und den Unterbringungsabschnitt 18 in dem Trageglied 16. Ein solcher Fluss in die Lücke wird im folgenden als Unterlauf bzw. Unterlaufen bezeichnet. Folglich gibt es den Nachteil, dass die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitserfassung verringert wird. Die Fig. 22 und 23 zeigen den Unterlauf. In den Fig. 22 und 23 gibt die Ziffer 22 einen Fluss eines auszumessenden Fluids an, und die Ziffer 23 gibt den Fluss eines Unterlaufs an. Um mit dem erwähnten Nachteil umzugehen, offenbart z. B. die japanische Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 26343/1997 eine Struktur, bei welcher rillenartige bzw. nutartige Schlitze vorgesehen sind in dem Unterbringungsabschnitt eines Trageglieds, entlang des peripheren Randes eines Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements, um zu verhindern, dass der in dem großen Strömungsgeschwindigkeitsbereich erzeugte Unterlauf direkt das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement berührt. Eine solche Struktur kann jedoch den Unterlauf nicht ausreichend verhindern, da der durch die Schlitze geleitete Unterlauf manchmal in die durch die Aushöhlung gebildete Lücke herumfließt. Ferner offenbart die japanische Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 2573/2000 eine Struktur, bei welcher eine Seite, entweder eine stromaufwärtige oder stromabwärtige Seite, eines Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements in engen Kontakt gebracht wird mit einer Seite des Unterbringungsabschnitts in einem Trageglied, um den Unterlauf zu verhindern. Es ist jedoch sehr schwierig, die Seite eines Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements in engen Kontakt mit der Seite des Unterbringungsabschnitts zu bringen. Dies liegt daran, dass zum Zeitpunkt der Befestigung des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements an der Unterseite des Unterbringungsabschnitts, unter Verwendung irgend eines Klebstoffs, sich das Heizelement geringfügig bewegt während der Klebstoff getrocknet wird. Ein weiteres Problem besteht darin, dass es wesentlich ist für die Verbindung der Seite des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements die Abmessungsgenauigkeit, Oberflächenrauhigkeit usw. der Seiten des Unterbringungsabschnitts und des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements strikt zu steuern bzw. kontrollieren, was schließlich zu einer niedrigen Produktivität führt.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben diskutierten Probleme zu lösen, und hat die Aufgabe der Bereitstellung eines wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors, der eine hohe Produktivität erlaubt, und bezüglich der Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung und der Empfindlichkeit dem Stand der Technik überlegen ist.

Ein wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der Erfindung umfasst: ein Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselement, das ein Heizelement aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm hat, der gebildet ist auf einer Oberfläche eines flachen, plattenartigen Sockels, und ein Diaphragma, das mit einem hohlen Teil ausgestattet ist an einem unteren Teil des Heizelements, und welches durch teilweise Entfernung des flachen, plattenartigen Sockels gebildet wird; und ein Trageglied, das einen konkaven Unterbringungsabschnitt hat, um darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement zu montieren, und welches innerhalb eines Rohrs platziert ist, durch welches ein auszumessendes Fluid fließt; wobei eine hervorstehende Fläche auf erhabene Weise vorgesehen ist auf der unteren Seite bzw. Bodenseite des Unterbringungsabschnitts des Trageglieds, um den hohlen Teil auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements zu blockieren.

Als Ergebnis einer solchen Konstruktion kann verhindert werden, dass das auszumessende Fluid in den hohlen Teil fließt, und die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung wird verbessert.

Vorzugsweise blockiert die vorstehende Fläche den gesamten hohlen Teil.

Es ist auch vorzuziehen, dass die vorstehende Fläche einen Teil des hohlen Teils blockiert, während der verbleibende Teil offen bleibt.

Als Ergebnis einer solchen Konstruktion kann das auszumessende Fluid daran gehindert werden, in den hohlen Teil zu fließen, und eine Deformation des Diaphragmas aufgrund einer Ausdehnung oder einer Kontraktion des auszumessenden Fluids, das in dem hohlen Teil eingeschlossen ist, kann verhindert werden. Somit wird die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung verbessert.

Es wird auch vorgezogen, dass die hervorstehende Fläche einen Teil des hohlen Teils entsprechend einem unteren Teil eines Musters des Heizelements blockiert.

Als Ergebnis einer solchen Konstruktion kann die Wärmemenge, die von dem Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement an das Trageglied übertragen werden kann, begrenzt werden, und das auszumessende Fluid kann daran gehindert werden, in den hohlen Teil zu fließen. Folglich kann die Genauigkeit und Empfindlichkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung des Strömungsgeschwindigkeits-Sensors verbessert werden.

Ein weiterer wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeitssensor nach der Erfindung umfasst: ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement; das ein Heizelement mit einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm hat, der auf einer Oberfläche eines flachen, plattenartigen Sockels gebildet ist, und ein Diaphragma, das gebildet ist mit einem hohlen Teil an einem unteren Teil des Heizelements und hergestellt wird durch teilweises Entfernen des flachen, plattenartigen Sockels; und ein Stützglied, das einen konkaven Unterbringungsabschnitt hat, um darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement zu montieren, und innerhalb eines Rohrs platziert ist, durch welches ein auszumessendes Fluid fließt; wobei eine vorstehende Fläche vorgesehen ist auf erhabene Weise auf der Bodenfläche bzw. unteren Fläche des Unterbringungsabschnitts des Trageglieds, um so einen peripheren Rand des hohlen Teils auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements abzudecken, und die erwähnte vorstehende Fläche hat eine Neigung, welche weiter außen gebildet ist als der äußere Umfang des hohlen Teils.

Als Ergebnis einer solchen Konstruktion kann die Wärmemenge, welche von dem Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement an das Trageglied übertragen wird, begrenzt werden, und das auszumessende Fluid kann daran gehindert werden, in den hohlen Teil zu fließen. Somit kann die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung des Strömungsgeschwindigkeits-Sensors verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht, welche einen wesentlichen Teil eines wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 (a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der ersten Ausführung der Erfindung zeigen.

Fig. 3(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 4(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 5 ist eine Perspektivansicht, welche wesentliche Teile eines wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach der zweiten Ausführung der Erfindung zeigt.

Fig. 6(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 7 (a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 8(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 9(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 10 ist eine Planansicht, welche wesentliche Teile des wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits- Sensors nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, welche wesentliche Teile eines wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits- Sensors nach der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 12(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 13(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 14(a) und (b) sind Schnittansichten, welche jeweils den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 15 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche einen wesentlichen Teil des wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 16 ist eine Planansicht, welche einen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 17 ist eine Schnittansicht, welche den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 18 ist eine Perspektivansicht, welche den wesentlichen Teil des herkömmlichen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 19 ist eine Vorderansicht, welche den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 20 ist eine transversale Schnittansicht, welche den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 21 ist ein Schaltbild einer Erfassungsschaltung des herkömmlichen wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach dem Stand der Technik.

Fig. 22 ist eine Perspektivansicht, welche wesentliche Teile zeigt, um einen Unterlauf des wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits- Sensors nach dem Stand der Technik zu erklären.

Fig. 23 (a) und (b) sind Schnittansichten, um jeweils den Unterlauf des wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits- Sensors nach dem Stand der Technik zu erklären.

Erste Ausführung

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht, welche wesentliche Teile eines Trageglieds eines wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach der ersten Ausführung der Erfindung zeigt. Die Fig. 2(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie A-A in Fig. 1. Die Fig. 3(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie B-B in Fig. 1. Die Fig. 4(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie C-C in Fig. 1. Die Zeichnung (a) der Fig. 2-4 zeigt jeweils nur ein Stützglied, und die Zeichnung (b) der Fig. 2-4 zeigt ein Stützglied, auf dem ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement montiert ist. In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugsziffer 14 ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement, welches gleich ist wie im Stand der Technik (siehe Fig. 16). Bei diesem Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14, auf der Oberfläche eines flachen, plattenartigen Sockels 1, ist ein Heizelement 3 gebildet, das aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm besteht. Am unteren Teil des Heizelements 3 ist ein Diaphragma 12 zur Erfassung einer Strömungsgeschwindigkeit angeordnet, durch Bildung eines Hohlraums 13, oder eines hohlen Teils, das gebildet wird durch Entfernen eines Teils des flachen, plattenartigen Substrats 1. Die Ziffer 16 zeigt ein Stützglied nach der ersten Ausführung. Das Stützglied 16 hat auf die gleiche Weise wie der Stand der Technik Anschlüsse 17 und einen konkaven Unterbringungsabschnitt 18, um darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 zu montieren. Ferner, nachdem es an einem Sockelglied 20 angebracht ist, wird das Stützglied 16 in ein Rohr platziert, durch welches ein auszumessendes Fluid läuft. Zusätzlich wird das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 mit einem Kleber 15 an dem Trageglied 16 befestigt.

Bei dieser ersten Ausführung ist auf der Bodenfläche des Unterbringungsabschnitts 18 des Trageglieds eine vorstehende Vorstandsfläche 26 auf erhabene Weise vorgesehen, um die gesamte Fläche des Hohlraums 13 auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 zu blockieren.

Die Struktur des Unterbringungsabschnitts 18 des Trageglieds 16 dieser ersten Ausführung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben. Die Bodenfläche des konkaven Unterbringungsabschnitts 18 ist ausgestattet mit einer Anhaftungsfläche 24, und darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 mit einem Kleber oder Verbindungsmittel 15 zu befestigen, mit Einrichtungsflächen 25a und 25b, um darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 zu halten, und mit einer vorstehenden Fläche 26, welche auf erhabene Weise vorgesehen ist, um die gesamte Fläche der Aushöhlung 13 auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements 14 zu blockieren. Die Anhaftungsfläche 24 ist tiefer gebildet als die Einrichtungsflächen 25a und 25b, nur um die Dicke des Klebstoffs 15, so dass das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 montiert wird nachdem der Kleber bzw. das Verbindungsmittel 15 aufgebracht ist auf die Anhaftungsfläche 24. Somit wird das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 auf beinahe die gleiche Ebene installiert bzw. platziert wie die Oberfläche des Trageglieds 16. Die vorstehende Fläche 26 ist geringfügig größer gebildet als die Fläche bzw. der Bereich der Aushöhlung 13 des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements 14; um so die gesamte Fläche bzw. den gesamten Bereich der Aushöhlung 13 zu blockieren. Außer der Abschnitte in Kontakt mit der Anhaftungsfläche 24, der Einrichtungsflächen 25a, 25b und der vorstehenden Fläche 26, ist ein Raum gebildet zwischen der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 und der Bodenfläche 27. Im Ergebnis wird verhindert, dass das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 in Kontakt steht mit dem Trageglied 16.

Der Fluss eines auszumessenden Fluids durch den wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor der obigen Konstruktion wird im folgenden beschrieben unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4. In den Fig. 3 und 4 bezeichnet die Bezugsziffer 22 die Strömung des auszumessenden Fluids, und die Ziffer 23 ist ein Unterlauf, der in die Lücke zwischen der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 und des Unterbringungsabschnitts 18 des Trageglieds 16 fließt. Bei dem wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor dieser ersten Ausführung, wenn das angesaugte Fluid auf eine große Strömungsmenge zunimmt, wird ein Unterlauf erzeugt in dem Raum zwischen der Bodenfläche 27 des Trageglieds 16 und der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements 14 (siehe Fig. 3(b)). Ein Unterlauf wird jedoch nicht erzeugt in der Nähe der Aushöhlung 13, welche blockiert wird durch die vorstehende Fläche 28 (siehe Fig. 4(b)). Dementsprechend wird es möglich, die Genauigkeit bei der Strömungsgeschwindigkeitsmessung zu verbessern. Ferner ist bei dieser ersten Ausführung die vorstehende Fläche 26 so gebildet, dass sie eine größere Fläche hat als jene der Aushöhlung 13 des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements 14. Daher tritt der Vorteil der Verhinderung eines Bodenflusses ausreichend hervor, ohne striktes Steuern bzw. Kontrollieren eines Positionsverhältnisses zwischen der Seite des Unterbringungsabschnitts 18 und der Seite des Strömungsgeschwindigkeits-Elements 14, wie dies im Stand der Technik nach JP Nr. 2573/2000 geschieht. Als Ergebnis ist der Zusammenbau des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 leichter, und somit geeignet für eine Massenfertigung.

Ausführung 2

Fig. 5 ist eine Perspektivansicht, welche einen wesentlichen Teil eines Trageglieds eines wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach der zweiten Ausführung der Erfindung zeigt. Die Fig. 6(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie D-D in Fig. 5. Die Fig. 7(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie E-E in Fig. 5. Die Fig. 8(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie F-F in Fig. 5. Die Fig. 9(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie G-G in Fig. 5. Jede Zeichnung (a) der Fig. 6-9 zeigt nur ein Trageglied, und jede Zeichnung (b) der Fig. 6-9 zeigt ein Trageglied, auf dem ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement montiert ist. In den Zeichnungen bezeichnet die Ziffer 26a eine vorstehende Fläche, welche vorgesehen ist auf der Bodenfläche des Unterbringungsabschnitts 18 des Trageglieds 16, und die vorstehende Fläche 26a blockiert einen Teil einer Aushöhlung 13 auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14, wobei der andere Teil offen bleibt. Die Ziffer 3 bezeichnet ein Heizelement, das aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm besteht, und die Ziffer 12 bezeichnet ein Diaphragma zur Erfassung einer Strömungsgeschwindigkeit. Man beachte in den Zeichnungen, dass gleiche oder ähnliche Teile durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet werden, und eine weitere Beschreibung wird weggelassen.

Bei dieser zweiten Ausführung ist die vorstehende Fläche 26a auf der Bodenfläche des Unterbringungsabschnitts 18 des Trageglieds 16 gebildet, um einen Teil der Aushöhlung 13 zu blockieren, die dem unteren Teil des Musters des Heizelements 3 entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, eine Struktur zu schaffen, bei welcher der Kontaktabschnitt zwischen dem Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 und dem Trageglied 16 kleiner ist als in der vorangehenden ersten Ausführung.

Dieser Strömungsgeschwindigkeits-Sensor wird empfindlicher, wenn eine größere Wärmemenge durch das auszumessende Fluid mitgenommen wird, aus der gesamten Joule'schen Wärme, die in dem Heizelement 3 erzeugt wird. In anderen Worten, die Empfindlichkeit wird verbessert, wenn eine geringere Wärmemenge übertragen wird aus dem Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselement 14 an das Trageglied 16. In der vorangehenden ersten Ausführung ist es sicher, dass ein Unterlauf ohne Fehler verhindert werden kann, durch Bildung der vorstehenden Fläche 26, um die gesamte Fläche bzw. den gesamten Bereich der Aushöhlung 13 des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 zu blockieren. Aber der Wärmeverlust, der bewirkt wird durch die Wärmeübertragung aus dem Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselement 14 an das Trageglied 16, ist so groß, dass die Empfindlichkeit des Strömungsgeschwindigkeits-Sensors verringert werden könnte. Aus diesem Gesichtspunkt heraus ist bei der zweiten Ausführung die vorstehende Fläche 26a gebildet, um einen Teil der Aushöhlung 13 zu blockieren, der dem unteren Teil des Heizelements 3 des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 13 entspricht. Als Ergebnis wird die Menge an Wärme, die aus dem Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement an das Trageglied 16 übertragen wird, eingeschränkt, und eine Verschlechterung der Empfindlichkeit des Strömungsgeschwindigkeits-Sensors wird verhindert.

Ferner, wie in den Fig. 7-9 gezeigt, tritt bei der Struktur des Trageglieds 16 nach der zweiten Ausführung eine Differenz in dem Luftflusswiderstand in dem Durchgang entlang der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements 14 auf. Da ein Fluid stärker in den Bereich geringeren Luftflusswiderstands fließt, fließt das Fluid in der Struktur in anderen Durchgängen als jenen, die dem unteren Teil der Aushöhlung 13 des Heizelements 3 entsprechen. Genauer gesagt, wenn ein Unterlauf erzeugt wird aufgrund einer Vergrößerung des Ansaugfluids (siehe Fig. 7(b)), wird der Abschnitt der Aushöhlung 13 gegenüber dem Unterlauf 23, der aufgrund des schmalen Einlassdurchgangs (siehe Fig. 8(b)) hereinfließt, begrenzt. Ferner, da es keinen Durchgang für den Unterlauf (siehe Fig. 9(b)) in dem Abschnitt entsprechend dem unteren Teil des Heizelements 3 der Aushöhlung 13 gibt, fließt darin kaum ein Unterfluss 23. Im Ergebnis gibt es kaum einen Einfluss des Unterlaufs in der Nähe des Heizelements 3 des Strömungsgeschwindigkeits- Elements 14, und die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung wird kaum verringert.

Ferner, da in der vorangehenden Ausführung 1 die vorstehende Fläche gebildet ist, um den gesamten Bereich der Aushöhlung 13 zu blockieren, besteht die Möglichkeit, dass das in der Aushöhlung 13 eingeschlossene Fluid expandiert oder kontrahiert, aufgrund eines starken Anstiegs oder Abfalls der atmosphärischen Temperatur. Folglich könnte das Diaphragma des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements deformiert werden. Andererseits, bei dieser zweiten Ausführung, wie in Fig. 10 gezeigt, ist die vorstehende Fläche konstruiert unter teilweiser Offenlassung der Aushöhlung 13, und folglich ist das Diaphragma 12 zur Erfassung einer Strömungsgeschwindigkeit deformationsfrei. Im Ergebnis kann eine stabile Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt werden.

Ausführung 3

Fig. 11 ist eine Perspektivansicht, welche einen wesentlichen Teil eines Trageglieds eines wärmeempfindlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensors nach der dritten Ausführung der Erfindung zeigt. Fig. 12(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie H-H in Fig. 11. Die Fig. 13(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie J-J in Fig. 11. Die Fig. 14(a) und (b) sind Schnittansichten entlang der Linie K-K in Fig. 11. Jede Zeichnung (a) der Fig. 12-14 zeigt nur ein Trageglied, und jede Zeichnung (b) der Fig. 12-14 zeigt ein Trageglied, auf dem ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement montiert ist. Ferner ist Fig. 15 eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils in der Nähe der Aushöhlung 13 des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements. In den Zeichnungen bezeichnet die Ziffer 26b eine vorstehende Fläche, die auf der Bodenfläche des Unterbringungsabschnitts 18 des Trageglieds 16 gebildet ist. Diese vorstehende Fläche 26b ist auf erhabene Weise gebildet, um den peripheren Rand der Aushöhlung 13 auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements 14 abzudecken bzw. zu bedecken, und hat eine geneigte Seite 18, die mehr außerhalb bzw. außen gebildet ist als der äußere Umfang der Aushöhlung 13. In den Zeichnungen werden gleiche oder ähnliche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre weitere Beschreibung wird weggelassen.

Wie in der vorangehenden Ausführung 2 beschrieben, zum Zwecke der Verbesserung der Empfindlichkeit des Strömungsgeschwindigkeits-Sensors, ist es erforderlich, die Menge der Wärme, die aus dem Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselement 14 an das Trageglied 16 übertragen wird, zu begrenzen. Daher ist es vorzuziehen, dass der Sensor eine Kontaktfläche hat, die so klein wie möglich ist, zwischen dem Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement 14 und dem Trageglied 16. Nichtsdestotrotz bestand beim herkömmlichen Strömungsgeschwindigkeits-Sensor das Problem, dass ein Unterlauf in der Nähe der Aushöhlung 13 in die Richtung des Diaphragmas zur Erfassung einer Strömungsgeschwindigkeit fließt (siehe Fig. 23), und dies erzeugt manchmal Wirbel innerhalb der Aushöhlung 13. Als Ergebnis wird die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung negativ beeinflusst. Andererseits ist bei dieser dritten Ausführung die vorstehende Fläche 26b, welche den peripheren Rand der Aushöhlung 13 abdeckt, so gebildet, dass sie geringfügig tiefer liegt als die Einrichtungsflächen 25a, 25b, und dass sie eine geneigte Seite 28 hat, die mehr außerhalb bzw. außen gebildet ist als der äußere Umfang der Aushöhlung 13. In einer solchen Struktur ist es gewiss, dass ein Unterlauf erzeugt wird aufgrund der Lücke, welche gebildet wird zwischen der Bodenfläche 27 oder der vorstehenden Fläche 26a und der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits- Erfassungselements 14 (siehe Fig. 14(b) und 15). Aber der Vektor des Unterlaufs ist zur Bodenfläche 27 des Unterbringungsabschnitts 18 gerichtet, aufgrund der geneigten Seite 28, die in der vorstehenden Fläche 26b vorgesehen ist (siehe Fig. 14(b) und 15). Daher kann der Einfluss des Unterlaufs in der Peripherie des Diaphragmas 12 zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit signifikant begrenzt werden. Als Ergebnis wird die Empfindlichkeit des Strömungsgeschwindigkeits-Sensors verbessert, und die Genauigkeit bei der Strömungsgeschwindigkeitsmessung kann sichergestellt werden.

Claims

1. Wärmempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor, umfassend:
ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement, das ein Heizelement aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm hat, der gebildet ist auf einer Oberfläche eines flachen, plattenartigen Sockels, und ein Diaphragma, das ausgestattet ist mit einem hohlen Teil am unteren Teil des Heizelements, und gebildet wird durch teilweises Entfernen des flachen, plattenartigen Sockels; und
ein Trageglied, das einen konkaven Unterbringungsabschnitt hat, um darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement zu montieren, und welches platziert wird in einem Rohr, durch welches ein auszumessendes Fluid fließt;
wobei eine vorstehende Fläche vorgesehen ist, auf erhabene Weise auf der Bodenfläche des Unterbringungsabschnitts des Trageglieds, umso den hohlen Teil auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements zu blockieren.

2. Wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehende Fläche den hohlen Teil insgesamt blockiert.

3. Wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehende Fläche einen Teil des hohlen Teils blockiert, während der verbleibende Teil offen bleibt.

4. Wärmempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehende Fläche einen Teil des hohlen Teils blockiert, der einem unteren Teil eines Musters des Heizelements entspricht.

5. Wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor, umfassend:
ein Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement, das ein Heizelement aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm hat, der gebildet ist auf einer Oberfläche eines flachen, plattenartigen Sockels, und ein Diaphragma, das ausgestattet ist mit einem hohlen Teil am unteren Teil des Heizelements, und gebildet wird durch teilweises Entfernen des flachen, plattenartigen Sockels; und
ein Trageglied, das einen konkaven Unterbringungsabschnitt hat, um darauf das Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselement zu montieren, welches innerhalb eines Rohrs platziert wird, durch welches ein auszumessendes Fluid fließt;
wobei eine vorstehende Fläche auf erhabene Weise vorgesehen ist auf der Bodenfläche des Unterbringungsabschnitts des Trageglieds, um so einen peripheren Rand des hohlen Teils auf der Unterseite des Strömungsgeschwindigkeits-Erfassungselements abzudecken, und wobei die vorstehende Fläche eine Neigung hat, die mehr außerhalb gebildet ist als der äußere Umfang des hohlen Teils.