DE19751101A1 - Wärmeempfindliches Flussratenmesselement und dieses verwendender Flussratensensor - Google Patents
Wärmeempfindliches Flussratenmesselement und dieses verwendender FlussratensensorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flußratenmeßelement und
einen Flußratensensor zur Messung der Masse der Einlaßluft
beispielsweise einer Brennkraftmaschine mit innerer
Verbrennung, und betrifft insbesondere ein Flußratenmeßelement
und einen Flußratensensor, die eine Heizeinheit zur Messung
einer Flußgeschwindigkeit oder eine Flußrate eines Fluids
aufweisen, auf der Grundlage des Wärmeübertragungseffekts auf
das Fluid, wobei die Wärmeübertragung von der Heizeinheit oder
einem Abschnitt ausgeht, welcher von der Heizeinheit erwärmt
wird.
Fig. 26 ist eine Aufsicht auf ein konventionelles
wärmeempfindliches Flußratenmeßelement, welches beispielsweise
in der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents
Nr. 6-249 693 beschrieben ist, und Fig. 27 ist eine
Schnittansicht von Fig. 26 entlang der Linie XXVII-XXVII.
In den Fig. 26 und 27 sind isolierende Trägerfilme 23a und
23b getrennt auf einer Oberfläche eines ebenen Substrats 1 aus
Silizium vorgesehen. Ein Widerstandsheizelement 4 als
Heizelement ist auf dem Trägerfilm 23a angeordnet. Ein
Fluidtemperaturmeßelement 7 ist auf dem Trägerfilm 23b
vorgesehen. Lufträume 27a und 27b sind auf dem ebenen Substrat
1 unter dem Widerstandsheizelement 4 bzw. dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 vorgesehen. Diese Lufträume 27a
und 27b werden dadurch ausgebildet, daß eine Ätzung von der
anderen Seite des ebenen Substrats 1 aus erfolgt, so daß die
Trägerfilme 23a und 23b nicht beschädigt werden, und hierbei
ein Teil des ebenen Substrats 1 bis zu den Trägerfilmen 23a
und 23b entfernt wird. Elektrodenanschlüsse 28 sind auf einer
Seite des ebenen Substrats 1 angeordnet, und das
Widerstandsheizelement 4 und das Fluidtemperaturmeßelement 7
sind über eine leitfähige Rohrleitung 29 an die
Elektrodenanschlüsse 28 angeschlossen.
Eine in Fig. 25 dargestellte Temperaturregelschaltung weist
eine Wheatstone-Brückenschaltung auf, die dazu dient, die
Temperatur des Widerstandsheizelements 4 auf einer bestimmten
Temperatur zu halten, die höher als eine Umfangstemperatur
ist, die von dem Fluidtemperaturmeßelement 7 festgestellt
wird. Diese Wheatstone-Brückenschaltung weist eine Seite auf,
die aus dem Widerstandsheizelement 4 und einem Widerstand 21b
besteht, sowie eine andere Seite, die aus dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 und einem Widerstand 21a besteht.
Ein Differenzverstärker 22 arbeitet so, daß er die
Brückenschaltung dadurch im Gleichgewicht hält, daß er das
Ausgangspotential ändert, so daß die von dem
Widerstandsheizelement 4 verbrauchte Leistung auf einem
bestimmten Pegel gehalten wird.
Es wird eine derartige Regelung durchgeführt, daß die
Temperatur des Widerstandsheizelements 4 auf einem Pegel oder
Niveau gehalten wird, der um 200°C höher ist als die
Umfangstemperatur, die von dem Fluidtemperaturmeßelement 7
festgestellt wird.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau wird das Widerstandsheizelement 4 durch den Strom
erwärmt, der über den Anschluß 28 und die leitende Rohrleitung
29 angelegt wird. Das Widerstandsheizelement 4 ist so
ausgebildet, daß sich sein Widerstandswert entsprechend der
Temperatur ändert. Das Widerstandsheizelement 4 wird durch ein
fließendes Fluid gekühlt. Das Ausmaß dieser Kühlung hängt von
der fließenden Masse des Fluids ab. Die Intensität des
Fließens des Fluids wird daher so festgestellt, daß der
elektrische Widerstandswert des Widerstandsheizelementes
gemessen wird.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau wird in dem Widerstandsheizelement 4 erzeugte Wärme
über die Trägerfilme 23a und 23b und das ebene Substrat 1 dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 zugeleitet. Das
Fluidtemperaturmeßelement 7 ist daher an einem Ort angeordnet,
der keinen Beeinflussungen durch das Widerstandsheizelement 4
unterliegt.
Eine Membrananordnung wird dadurch erzielt, daß ein Luftraum
27a unter dem Widerstandsheizelement 4 vorgesehen wird. Daher
ergibt sich eine schnelle Reaktion auf eine Änderung der
Flußrate oder der Flußgeschwindigkeit des Fluids. Da der
Luftraum 27b unter dem Fluidtemperaturmeßelement 7 vorgesehen
ist, ist es möglich, schnell auf eine Änderung der Temperatur
des zu messenden Fluids zu reagieren.
Das konventionelle wärmeempfindliche Flußratenmeßelement weist
eine Sensoreinheit mit Membrananordnung auf, die aus einem
Widerstandsheizelement 4 besteht, damit eine schnelle Reaktion
auf eine Änderung der Flußrate oder der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids möglich ist. Weiterhin ist der
Luftraum 27b, der bis zum Trägerfilm 23b reicht, auf dem
ebenen Substrat 1 zu dem Zweck vorgesehen, die Wärmekapazität
des Fluidtemperaturmeßelements 7 zu verringern, und eine
schnelle Reaktion auf eine Änderung der Temperatur des zu
messenden Fluids zu gestatten.
Allerdings tritt bei diesem konventionellen wärmeempfindlichen
Flußratenmeßelement die Schwierigkeit auf, daß die Festigkeit
des ebenen Substrats 1 in ernst zu nehmender Weise absinkt,
infolge der Bereitstellung der beiden Lufträume 27a und 27b,
welche bis zu den Trägerfilmen 23a und 23b auf dem ebenen
Substrat reichen, was daher zu einer verringerten
Verläßlichkeit des Flußratenmeßelements führt.
Wie voranstehend geschildert sind bei dem konventionellen
Flußratenmeßelement die beiden Lufträume 27a und 27b, welche
bis zu den Trägerfilmen 23a und 23b auf dem ebenen Substrat 1
reichen, zu dem Zweck vorgesehen, die Reaktion auf eine
Änderung der Flußrate oder Flußgeschwindigkeit des zu
messenden Fluids zu verbessern, sowie die Reaktion auf eine
Änderung der Temperatur des zu messenden Fluids. Daher ist es
schwierig, ein Flußratenmeßelement zu konstruieren, welches
bezüglich der Festigkeit eine hohe Verläßlichkeit aufweist.
Wenn der Luftraum 27b unter dem Fluidtemperaturmeßelement 7
weggelassen wird, um eine ausreichende Verläßlichkeit
bezüglich der Festigkeit des Fluidtemperaturmeßelements
sicherzustellen, so wird die Wärmekapazität des
Fluidtemperaturmeßelements 7 größer, was zu einer Verringerung
des Reaktionsvermögens des Fluidtemperaturmeßelements 7 in
Bezug auf eine Änderung der Fluidtemperatur führt. Da das
Widerstandsheizelement 4 so geregelt wird, daß seine
Temperatur um 200°C höher ist als die Temperatur, die von dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 gemessen wird, führt eine
Verzögerung der Reaktion des Fluidtemperaturmeßelements 7 auf
die Fluidtemperatur auch zu einer Verzögerung der
Temperaturregelung des Widerstandsheizelementes 4, und dies
wiederum führt zu einer Verringerung des Reaktionsvermögens
des Flußratensensors, welcher dieses Flußratenmeßelement
einsetzt.
Die Entfernung zwischen dem Widerstandsheizelement 4 und einem
Fluidtemperaturmeßelement 7 ist kurz. Daher wird das
Fluidtemperaturmeßelement 7 durch die Wärme des
Widerstandsheizelements 4 beeinflußt, so daß Wärme, die in dem
Widerstandsheizelement 4 erzeugt wird, zu einer Erhöhung der
Temperatur des Fluidtemperaturmeßelements 7 führt. Die
Temperatur des Widerstandsheizelementes 4 würde daher auf der
Grundlage der erhöhten Temperatur des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 geregelt, was zu einem
thermischen Hochlaufen des Widerstandsheizelementes 4 führt.
Damit keine Beeinflussung durch Wärme von dem
Widerstandsheizelement 4 erfolgt, ist es daher erforderlich,
das Fluidtemperaturmeßelement 7 in einer vorbestimmten
Entfernung von dem Widerstandsheizelement 4 anzuordnen, und
dies läuft dem Vorhaben zuwider, die Vorrichtung zu
verkleinern.
Wenn die Masse der Einlaßluft beispielsweise einer
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine gemessen wird, so ist es
erforderlich, die Temperatur exakt selbst beim Fahren zu
messen, beispielsweise bei der plötzlichen Änderung der
Einlaßlufttemperatur am Eingang oder Ausgang eines Tunnels.
Daher muß das Flußratenmeßelement ein gutes Reaktionsvermögen
auf die Einlaßlufttemperatur aufweisen. Da die maximale
Flußrate der Einlaßluft manchmal einen Wert in der Nähe von
200 m/s erreicht, muß darüber hinaus das Flußratenmeßelement
eine vorbestimmte Festigkeit aufweisen.
Allerdings muß bei dem konventionellen Flußratenmeßelement die
Festigkeit verringert werden, um das Reaktionsvermögen zu
verbessern, und ist es daher sehr schwierig, eine Konstruktion
zu erzielen, die zur Messung der Masse der Einlaßluft einer
Brennkraftmaschine geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend
geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und ihr Ziel besteht
in der Bereitstellung eines wärmeempfindlichen
Flußratenmeßelements, welches eine verbesserte Reaktion auf
eine Änderung der Fluidtemperatur aufweist, wobei eine hohe
Verläßlichkeit bezüglich der Festigkeit des
Fluidtemperaturmeßelements beibehalten wird, und eine
Verkleinerung ermöglicht wird, sowie in der Bereitstellung
eines entsprechenden Flußratensensors.
Um das voranstehende Ziel zu erreichen wird gemäß einer
Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt, welches ein ebenes
Substrat hat, das mit einem Spalt versehen ist, der zumindest
an seiner einen Seite mit einer Öffnung für den Fluß eines
Fluids versehen ist, einen isolierenden Trägerfilm, der auf
der einen Seite des Substrats vorgesehen ist, eine
Sensoreinheit, die ein Heizelement zur Erwärmung des Fluids
und ein wärmeempfindliches Element zur Feststellung der
Temperatur des Fluids aufweist, welches oben in der Öffnung
auf dem isolierenden Trägerfilm vorgesehen ist, und ein
Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer Entfernung von der
Sensoreinheit auf der einen Seite des ebenen Substrats
angeordnet ist, zur Feststellung der Temperatur des Fluids;
wobei das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement die Flußrate
oder Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage einer
Temperatur mißt, die von dem wärmeempfindlichen Element
festgestellt wird, durch Aufrechterhaltung der Heiztemperatur
des Heizelements auf einem Pegel, der höher ist als eine
Temperatur, die von dem Fluidtemperaturmeßelement gemessen
wird, und zwar um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz; wobei
eine erste Kerbe oder Ausnehmung auf dem ebenen Substrat in
der Nähe des Fluidtemperaturmeßelementes vorgesehen ist, und
dadurch ausgebildet wird, daß ein Teil des ebenen Substrats
von dessen einer Seite aus weggenommen wird, so daß die andere
Seite nicht erreicht wird.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird ein wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur Verfügung
gestellt, welches ein ebenes Substrat aufweist, das mit einem
Spalt versehen ist, bei dem zumindest auf einer Seite eine
Öffnung vorgesehen ist, für den Fluß eines Fluids, einen
isolierenden Trägerfilm, der auf der einen Seite des Substrats
angeordnet ist, eine Sensoreinheit, die ein Heizelement zur
Erwärmung des Fluids und ein wärmeempfindliches Element zur
Feststellung der Temperatur des Fluids aufweist, welches oben
in der Öffnung auf dem isolierenden Trägerfilm angeordnet ist,
sowie ein Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer
Entfernung von der Sensoreinheit auf der einen Seite des
ebenen Substrats vorgesehen ist, um die Temperatur des Fluids
festzustellen; wobei das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement
die Flußrate oder die Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der
Grundlage einer Temperatur, die von dem wärmeempfindlichen
Element festgestellt wird, mißt, und zwar dadurch, daß die
Heiztemperatur des Heizelements um eine vorbestimmte
Temperaturdifferenz auf einem höheren Pegel gehalten wird als
dem Temperaturpegel, der von dem Fluidtemperaturmeßelement
festgestellt wird; wobei ein Dünnfilm, der aus einem Material
mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht, in dem oberen Abschnitt
des Fluidtemperaturmeßelementes so vorgesehen ist, daß er
gegenüber dem Fluidtemperaturmeßelement isoliert ist.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird ein wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur Verfügung
gestellt, welches ein ebenes Substrat aufweist, das mit einem
Spalt versehen ist, auf dessen einer Seite eine Öffnung
angeordnet ist, für den Fluß eines Fluids, einen isolierenden
Trägerfilm, der auf der einen Seite des Substrats angeordnet
ist, eine Sensoreinheit, die ein Heizelement zur Erwärmung des
Fluids und ein wärmeempfindliches Element zur Feststellung der
Temperatur des Fluids aufweist, welches oben in der Öffnung
auf dem isolierenden Trägerfilm vorgesehen ist, sowie ein
Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer Entfernung von der
Sensoreinheit auf der einen Seite des ebenen Substrats
angeordnet ist, um die Temperatur des Fluids zu messen; wobei
das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement die Flußrate oder
die Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage deiner
Temperatur mißt, die von dem wärmeempfindlichen Element
festgestellt wird, und zwar dadurch, daß die Heiztemperatur
des Heizelements auf einem Pegel gehalten wird, der höher ist
als eine Temperatur, die von dem Fluidtemperaturmeßelement
festgestellt wird, und zwar um eine vorbestimmte
Temperaturdifferenz; wobei eine zweite Kerbe oder Ausnehmung,
die durch Entfernung eines Teils des ebenen Substrats
ausgebildet wird, auf einem Abschnitt des ebenen Substrats
zwischen der Sensoreinheit und dem Fluidtemperaturmeßelement
vorgesehen ist, und so angeordnet ist, daß sie einen
Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement kreuzt.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird ein wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur Verfügung
gestellt, welches ein ebenes Substrat aufweist, das mit einem
Spalt versehen ist, der an zumindest einer seiner Seiten eine
Öffnung aufweist, für den Fluß eines Fluids, einen
isolierenden Trägerfilm, der auf der einen Seite des Substrats
vorgesehen ist, eine Sensoreinheit, die ein Heizelement zur
Erwärmung des Fluids sowie ein wärmeempfindliches Element zur
Feststellung der Temperatur des Fluids aufweist, welches oben
in der Öffnung auf dem isolierenden Trägerfilm vorgesehen ist,
und ein Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer Entfernung
von der Sensoreinheit auf einer Seite des ebenen Substrats
angeordnet ist, um die Temperatur des Fluids festzustellen;
wobei das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement die Flußrate
oder die Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage
einer Temperatur feststellt, die von dem wärmeempfindlichen
Element gemessen wird, und zwar dadurch, daß die
Heiztemperatur des Heizelements auf einem Pegel gehalten wird,
der höher ist als eine Temperatur, die von dem
Fluidtemperaturmeßelement festgestellt wird, und zwar um eine
vorbestimmte Temperaturdifferenz; wobei die Wärmeleitung
sperrende Teile, deren Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als
jene des Trägerfilms und des Schutzfilms, an Abschnitten
entsprechend dem Trägerfilm und dem Schutzfilm zwischen der
Sensoreinheit und dem Fluidtemperaturmeßelement vorgesehen
sind, und zwar so, daß sie einen Wärmeleitungspfad von der
Sensoreinheit zu dem Fluidtemperaturmeßelement kreuzen.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird ein Flußratensensor zur Verfügung gestellt, welcher
aufweist: eine Meßrohrleitung, die zylinderförmig ausgebildet
ist, und in einem Pfad eines zu messenden Fluids so angeordnet
ist, daß ihre Axialrichtung im wesentlichen zur Flußrichtung
des zu messenden Fluids ausgerichtet ist; ein
wärmeempfindliches Flußratenmeßelement, welches ein ebenes
Substrat aufweist, welches mit einem Spalt versehen ist, der
an zumindest einer Seite eine Öffnung aufweist, einen
isolierenden Trägerfilm, der auf einer Seite des Substrats
angeordnet ist, eine Sensoreinheit, die ein Heizelement zum
Erwärmen des Fluids und ein wärmeempfindliches Element zur
Feststellung der Temperatur des Fluids aufweist, welches oben
in der Öffnung auf dem isolierenden Trägerfilm angeordnet ist,
sowie ein Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer
Entfernung von der Sensoreinheit auf der einen Seite des
ebenen Substrats angeordnet ist, zur Feststellung der
Temperatur des Fluids, und eine Kerbe oder Ausnehmung, die auf
dem ebenen Substrat in der Nähe des
Fluidtemperaturmeßelementes vorgesehen ist, und dadurch
ausgebildet wird, daß ein Teil des ebenen Substrats von einer
der Seiten des ebenen Substrats aus entfernt wird, so daß die
andere Seite nicht erreicht wird; wobei das wärmeempfindliche
Flußratenmeßelement in der Meßrohrleitung so angeordnet ist,
daß die Anordnungsrichtung des Heizelementes und des
wärmeempfindlichen Elements zur Axialrichtung der
Meßrohrleitung ausgerichtet ist; und eine Steuereinheit zum
Regeln des elektrischen Stroms, welcher dem
Widerstandsheizelement zugeführt wird, auf solche Weise, daß
die Temperatur des Widerstandsheizelementes auf einem
vorbestimmten Wert gehalten wird, der höher ist als die
Temperatur des Fluidtemperaturmeßelementes; wobei eine
Flußrate oder eine Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der
Grundlage des Wärmeleitungseffekts von dem Abschnitt, der
durch das Widerstandsheizelement erwärmt wird, zu dem zu
messenden Fluid gemessen wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht von Fig. 1 entlang der
Linie II-II;
Fig. 3 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Schnittansicht von Fig. 3 entlang der
Linie IV-IV;
Fig. 5 eine Aufsicht auf einer wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine Schnittansicht von Fig. 5 entlang der
Linie VI-VI;
Fig. 7 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer vierten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 eine Schnittansicht von Fig. 7 entlang der
Linie VIII-VIII;
Fig. 9 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer fünften
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 eine Schnittansicht von Fig. 9 entlang der
Linie X-X;
Fig. 11 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer sechsten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 eine Schnittansicht von Fig. 11 entlang der
Linie XII-XII;
Fig. 13 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer siebten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 14 eine Schnittansicht von Fig. 13 entlang der
Linie XIV-XIV;
Fig. 15 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer achten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 16 eine Schnittansicht von Fig. 15 entlang der
Linie XVI-XVI;
Fig. 17 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer neunten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 18 eine Schnittansicht von Fig. 17 entlang der
Linie XVIII-XVIII;
Fig. 19 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer zehnten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 20 eine Schnittansicht von Fig. 19 entlang der
Linie XX-XX;
Fig. 21 eine Aufsicht auf ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement gemäß einer elften
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 22 eine Schnittansicht von Fig. 21 entlang der
Linie XXII-XXII;
Fig. 23 eine Vorderansicht eines Flußratensensors gemäß
der zwölften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 24 eine Schnittansicht eines Flußratensensors
gemäß der zwölften Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 25 eine Darstellung einer Regelschaltung für das
wärmeempfindliche Flußratenmeßelement;
Fig. 26 eine Aufsicht auf ein konventionelles
wärmeempfindliches Flußratenmeßelement; und
Fig. 27 eine Schnittansicht von Fig. 26 entlang der
Linie XXVII-XXVII.
Fig. 1 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 2 ist
eine Schnittansicht von Fig. 1 entlang der Linie II-II.
In den Fig. 1 und 2 wird ein isolierender Trägerfilm 2 auf
der Oberfläche eines ebenen Substrats 1 ausgebildet, und wird
ein gitterförmiges Widerstandsheizelement 4, welches als
Heizelement dient, auf dem Trägerfilm 2 hergestellt.
Gitterförmige Thermowiderstandselemente 5 und 6, die als
wärmeempfindliche Bauteile dienen, werden auf dem Trägerfilm 2
so ausgebildet, daß sie sich an beiden Seiten des
Widerstandsheizelements 4 befinden. Darüber hinaus wird ein
isolierender Schutzfilm 3 so auf dem Trägerfilm 2 ausgebildet,
daß er das Widerstandsheizelement 4 und die beiden
Thermowiderstandselemente 5 und 6 abdeckt. Das
Widerstandsheizelement 4 und die beiden
Thermowiderstandselemente 5 und 6 bilden, eingehüllt durch den
Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3, eine Sensoreinheit 10. Die
Sensoreinheit 10 ist symmetrisch in Bezug auf das Zentrum des
Widerstandsheizelementes 4 ausgebildet.
Ein Ätzloch 18, welches als Spalt dient, ist unterhalb der
Sensoreinheit 10 des ebenen Substrats 1 vorgesehen. Das
Ätzloch 18 wird dadurch ausgebildet, daß eine Alkaliätzung
beispielsweise bei einem Photolack (nicht dargestellt)
eingesetzt wird, der auf der Rückseite des ebenen Substrats 1
als Maske vorgesehen ist, und so ein Teil des ebenen Substrats
1 so entfernt wird, daß der Trägerfilm 2 erreicht wird. Die
Sensoreinheit 10, die an ihrem Gesamtumfang durch das ebene
Substrat 1 gehaltert wird, bildet eine Membran, und steht
nicht in Berührung mit dem ebenen Substrat 1.
Ein gitterförmiges Fluidtemperaturmeßelement 7 ist auf dem
Trägerfilm 2 in einer bestimmten Entfernung von der
Sensoreinheit 10 vorgesehen, und wird oben durch den
Schutzfilm 3 abgedeckt. Eine Kerbe 9a, die als eine erste
Kerbe dient, ist auf dem ebenen Substrat 1 in der Nähe des
Fluidtemperaturmeßelements 7 angeordnet, nämlich unterhalb des
Fluidtemperaturmeßelementes 7. Die Kerbe 9a wird dadurch
ausgebildet, daß eine Alkaliätzung beispielsweise bei einem
Photolack (nicht gezeigt) eingesetzt wird, der auf der
Rückseite des ebenen Substrats als Maske vorgesehen ist, und
ein Teil des ebenen Substrats so entfernt wird, daß der
Schutzfilm 2 nicht erreicht wird. Weiterhin gehen leitfähige
Rohrleitungen 29 von einzelnen Enden gitterförmiger Muster des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 aus, des
Widerstandsheizelementes 4 und der beiden
Thermowiderstandselemente 5 und 6, und wird eine
Elektrodenanschlußklemme 28 dadurch ausgebildet, daß der
Schutzfilm 3 am Ende jeder leitenden Rohrleitung 29 entfernt
wird.
Das ebene Substrat 1 besteht aus einem Halbleitermaterial,
insbesondere Silizium, welches den Einsatz der sehr exakten,
Ätztechnik gestattet, und einen hohen
Chipproduktionswirkungsgrad sicherstellt. Der Trägerfilm 2 und
der Schutzfilm 3 bestehen aus Siliziumnitrid, das ein
hervorragender Wärmeisolator ist. Das Widerstandsheizelement
4, die Thermowiderstandselemente 5 und 6 sowie das
Fluidtemperaturmeßelement 7 bestehen aus Platin.
Die Herstellung dieses Flußratenmeßelements umfaßt folgende
Schritte: Zuerst wird ein 2 µm dicker Film aus Siliziumnitrid
durch ein Filmherstellungsverfahren wie beispielsweise
Sputtern, Vakuumdampfablagerung oder CVD bei einer gesamten
Oberfläche des ebenen Substrats 1 aus Silizium hergestellt,
wodurch der Trägerfilm 2 ausgebildet wird. Daraufhin wird ein
0,2 µm dicker Platinfilm durch Sputtern oder
Vakuumdampfablagerung auf der gesamten Oberfläche des
Trägerfilms 2 ausgebildet, der Platinfilm durch
photolithographische und Ätzverfahren mit einem Muster
versehen, wodurch ein gitterförmiges Widerstandsheizelement 4,
Thermowiderstandselemente 5 und 6 ein
Fluidtemperaturmeßelement 7 hergestellt werden, mit einer
Musterbreite von 8 µm und einem Musterintervall von 5 µm. Dann
wird ein 2 µm dicker Film aus Siliziumnitrid auf der gesamten
Oberfläche des Trägerfilms 2 durch ein
Filmherstellungsverfahren wie beispielsweise Sputtern,
Vakuumdampfablagerung oder CVD ausgebildet, wodurch ein
Schutzfilm 3 hergestellt wird. Daraufhin wird der Schutzfilm 3
von Enden der leitfähigen Rohrleitungen 29 des
Widerstandsheizelementes 4, der Thermowiderstandselemente 5
und 6 und des Fluidtemperaturmeßelementes 7 entfernt, durch
Einsatz photolithographischer und Ätzverfahren, um
Elektrodenanschlußklemmen 28 auszubilden.
Eine rechteckige Öffnung wird dadurch hergestellt, daß ein
Photolack auf die gesamte Oberfläche der anderen Seite
(rückwärtige Oberfläche) des ebenen Substrats 1 aufgebracht
wird, und der Photolack so entfernt wird, daß die Bereiche zur
Anbringung der Sensoreinheit 10 und des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 durch photolithographische und
Ätzverfahren abgedeckt sind. Nach Ausbildung eines Ätzloches 8
und einer Kerbe 9a durch Ätzen des ebenen Substrats 1 von
dieser Öffnung aus wird dann der Photolack entfernt, was zu
einem Flußratenmeßelement führt, wie es in den Fig. 1 und 2
gezeigt ist.
Die Ätztiefe kann mit Hilfe der Abmessungen der rechteckigen
Öffnung gesteuert werden, die in dem Photolack ausgebildet
wird. Da die Öffnung, die unterhalb des Anordnungsbereiches
für das Fluidtemperaturmeßelement 7 vorgesehen ist, geringere
Abmessungen aufweist als die Öffnung, die unterhalb des
Anordnungsbereiches für die Sensoreinheit 10 vorgesehen ist,
wird die Kerbe 9a, die den Trägerfilm 2 nicht erreicht,
gleichzeitig mit der Ausbildung des Ätzloches 8 hergestellt,
welches den Trägerfilm 2 erreicht.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau wird der Heizstrom, welcher dem Widerstandsheizelement
4 zugeführt wird, durch eine in Fig. 25 dargestellte
Regelschaltung so geregelt, daß die Temperatur des
Widerstandsheizelementes 4 um beispielsweise 200°C höher
gehalten wird als die Temperatur des ebenen Substrats, die von
dem Fluidtemperaturmeßelement 7 festgestellt wird. Infolge des
Vorhandenseins des Ätzloches 8 unterhalb der Sensoreinheit 10
wird Wärme, die an dem Widerstandsheizelement 4 erzeugt wird,
nicht auf das Fluidtemperaturmeßelement 7 übertragen. Die
Temperatur, die von dem Fluidtemperaturmeßelement 7
festgestellt wird, wird daher im wesentlichen gleich der
Umgebungstemperatur (der Temperatur des Fluids, welches
gemessen werden soll, und welches an dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 vorbeigeht). Eine höhere
Flußgeschwindigkeit des gemessenen Fluids, welches auf der
Seite des Schutzfilms 4 fließt, führt zu einer Änderung der
Temperaturverteilung, nämlich zu einer niedrigeren Temperatur
stromaufwärts, und einer höheren Temperatur stromabwärts.
Eine bestimmte Spannung wird vorher an jedes der
Thermowiderstandselemente 5 und 6 über die
Elektrodenanschlußklemmen 28 mit Hilfe einer (nicht gezeigten)
Schaltung angelegt, und es wird jeweils der Stromwert des
Stroms gemessen, der zu dem Thermowiderstandselement 5 bzw. 6
fließt. Die Flußrichtung, die Flußrate oder die
Flußgeschwindigkeit von Luft kann daher durch Vergleich dieser
Stromwerte gemessen werden. Größen, welche der Temperatur des
Thermowiderstandselements 5 bzw. 6 entsprechen, werden durch
ein Verfahren gemessen, bei welchem vorher ein bestimmter
Strom jedem der Thermowiderstandselemente 5 und 6 zugeführt
wird, und die Spannung zwischen den Elektrodenanschlußklemmen
28 gemessen wird, oder durch ein Verfahren, bei welchem der
Leistungsverbrauch jedes der Thermowiderstandselemente 5 und 6
ermittelt wird. Es ist möglich, durch Vergleich dieser Größen
die Flußrichtung, die Flußrate oder die Flußgeschwindigkeit
von Luft zu messen.
Wie voranstehend geschildert wird bei der ersten
Ausführungsform die Kerbe 9a dadurch zur Verfügung gestellt,
daß ein Teil des ebenen Substrats 1 von der Rückseite aus zum
Trägerfilm 2 hin so entfernt wird, daß der Trägerfilm 2 auf
dem ebenen Substrat 1 unter dem Anordnungsbereich für das
Fluidtemperaturmeßelement 7 nicht erreicht wird.
Dies verringert die Wärmekapazität des Anbringungsabschnitts
für das Fluidtemperaturmeßelement 7, und führt so zu einer
Verbesserung des Reaktionsvermögens oder der Ansprechzeit des
Fluidtemperaturmeßelements 7 auf eine Änderung der
Fluidtemperatur. Daher ist es möglich, eine Verzögerung der
Temperaturregelung des Widerstandsheizelementes 4 zu
verhindern, die durch eine Verzögerung des Reaktionsvermögens
in Bezug auf eine Änderung der Fluidtemperatur des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 hervorgerufen wird.
Selbst bei einer plötzlichen Änderung der Temperatur des
gemessenen Fluids wird daher die Temperatur des gemessenen
Fluids schnell von dem Fluidtemperaturmeßelement 7
festgestellt, und ist es möglich, die Temperatur des
Widerstandsheizelementes 4 schnell auf einen Pegel zu regeln,
der 200°C höher liegt als die Temperatur des gemessenen
Fluids, und so ein Flußratenmeßelement mit hohem
Reaktionsvermögen (kurzer Ansprechzeit) zu erhalten.
Weiterhin wird eine hohe mechanische Festigkeit des
Anordnungsabschnitts für das Fluidtemperaturmeßelement 7 und
daher ein Flußratenmeßelement erhalten, welches eine
hervorragende Verläßlichkeit aufweist.
Fig. 3 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 4 ist
eine Schnittansicht von Fig. 3 entlang der Linie IV-IV.
Bei dieser zweiten Ausführungsform sind Kerben 9b, 9c, 9d und
9e, die als die ersten Kerben dienen, so von der Rückseite des
ebenen Substrats 1 ausgehend ausgebildet, daß sie nicht den
Trägerfilm 2 erreichen, der in dem ebenen Substrat 1 so
angeordnet ist, daß er das Fluidtemperaturmeßelement 7 in
dessen Nähe umgibt, also am Außenumfang des
Anordnungsbereiches für das Fluidtemperaturmeßelement 7.
Die zweite Ausführungsform ist grundsätzlich ebenso wie die
voranstehend geschilderte erste Ausführungsform aufgebaut, mit
Ausnahme der Tatsache, daß statt der Kerbe, welche direkt
unter dem Anordnungsbereich des Fluidtemperaturmeßelementes 7
angeordnet ist, die vier Kerben 9b, 9c, 9d und 9e so
angeordnet sind, daß sie das Fluidtemperaturmeßelement 7 am
Außenumfang des Anordnungsbereiches für das
Fluidtemperaturmeßelement 7 umgeben.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau sind die vier Kerben 9b, 9c, 9d und 9e um das
Fluidtemperaturmeßelement 7 herum so angeordnet, daß sie
dieses umgeben. Die Dicke des Abschnitts des ebenen Substrates
1, der mit diesen Kerben 9b, 9c, 9d und 9e versehen ist, ist
verringert, und der Wärmewiderstand in diesem Abschnitt steigt
an, wodurch eine thermische Trennung des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 gegenüber dem Außenumfang
erzielt wird. Dies führt dazu, daß die Wärmekapazität des
Anordnungsabschnitts für das Fluidtemperaturmeßelement
verringert wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Wärme, die dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 zugeführt wird, durch das ebene
Substrat 1 beeinflußt, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweist. Da jedoch die Wärmekapazität des
Anordnungsabschnitts für das Fluidtemperaturmeßelement 7
verringert ist, ist es möglich, das Reaktionsvermögen des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 auf eine Änderung der
Fluidtemperatur zu verbessern.
Wie voranstehend geschildert ist bei der zweiten
Ausführungsform, bei welcher die vier Kerben 9b, 9c, 9d und 9e
von der rückwärtigen Oberfläche des ebenen Substrats 1 aus so
ausgebildet werden, daß sie nicht den Trägerfilm 2 erreichen,
und so angeordnet sind, daß sie das Fluidtemperaturmeßelement
7 umgeben, die Wärmekapazität des Anordnungsabschnitts für das
Fluidtemperaturmeßelement 7 verringert, wodurch das
Reaktionsvermögen des Fluidtemperaturmeßelementes 7 auf eine
Änderung der Fluidtemperatur verbessert wird.
Daher wird selbst bei einer plötzlichen Änderung der
Temperatur des gemessenen Fluids die Temperatur des gemessenen
Fluids schnell von dem Fluidtemperaturelement 7 festgestellt,
und wird die Temperatur des Widerstandsheizelementes 4 auf
einen Pegel geregelt, der um 200°C höher liegt als die
Temperatur des gemessenen Fluids, wodurch ein
Flußratenmeßelement mit gutem Ansprechverhalten oder kurzer
Reaktionszeit erzielt wird.
Verglichen mit dem konventionellen Flußratenmeßelement weist
der Anordnungsabschnitt des Fluidtemperaturmeßelementes 7 eine
höhere Festigkeit auf, wodurch es ermöglicht wird, ein
Flußratenmeßelement mit hervorragender Verläßlichkeit zu
erhalten.
Fig. 5 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 6 ist
eine Schnittansicht von Fig. 5 entlang der Linie VI-VI.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind drei Kerben 9f, 9g
und 9h als die ersten Kerben, die von der Hauptoberfläche des
ebenen Substrats 1 so ausgehen, daß sie durch den Trägerfilm 2
und den Schutzfilm 3 hindurchgehen, und nicht die rückwärtige
Oberfläche des ebenen Substrats 1 erreichen, in der Nähe des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 vorgesehen, also am Außenumfang
des Anordnungsbereiches für das Fluidtemperaturmeßelement 7,
wobei sie das Fluidtemperaturmeßelement 7 umgeben.
Die dritte Ausführungsform ist im übrigen ebenso ausgebildet,
wie die voranstehend geschilderte erste Ausführungsform.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau sind die drei Kerben 9f, 9g und 9h, die von der
Oberfläche des ebenen Substrats 1 ausgehen, so ausgebildet,
daß sie nicht die rückwärtige Oberfläche erreichen, und
befinden sich am Außenumfang des Fluidtemperaturmeßelementes
7, so daß sie dieses umgeben. Daher ist die Wärmekapazität des
Anordnungsabschnitts für das Fluidtemperaturmeßelement 7
verringert, und wird das Reaktionsvermögen des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 auf eine Änderung der
Fluidtemperatur verbessert.
Auch bei dieser dritten Ausführungsform sind daher dieselben
vorteilhaften Wirkungen erzielbar, wie sie bei der
voranstehenden zweiten Ausführungsform geschildert wurden.
Fig. 7 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 8 ist
eine Schnittansicht von Fig. 7 entlang der Linie VIII-VIII.
Bei dieser vierten Ausführungsform ist eine Kerbe 9a von der
rückwärtigen Oberfläche des ebenen Substrats 1 aus ausgehend
so ausgebildet, daß sie nicht den Trägerfilm 2 erreicht, und
unter dem Anordnungsbereich für das Fluidtemperaturmeßelement
7 angeordnet, und sind darüber hinaus drei Kerben 9f, 9g und
9h, die von der Oberfläche des ebenen Substrats 1 ausgehen,
durch den Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3 hindurchgehen, und
nicht die Rückseite des ebenen Substrats 1 erreichen, um den
Anordnungsbereich des Fluidtemperaturmeßelements 7 herum
vorgesehen.
Bei der vierten Ausführungsform ist, verglichen mit der
voranstehend geschilderten ersten oder dritten
Ausführungsform, die Wärmekapazität des Anordnungsabschnitts
des Fluidtemperaturmeßelements 7 noch weiter verringert,
wodurch es ermöglicht wird, entsprechend das Reaktionsvermögen
des Fluidtemperaturmeßelements 7 auf eine Änderung der
Fluidtemperatur noch weiter zu verbessern.
Während die Bereitstellung mehrerer Kerben zu einer
Verringerung der Festigkeit führen kann, gestattet eine
Steuerung der Ätztiefe eine Begrenzung der Abnahme der
Festigkeit, und sichert eine ausreichende Verläßlichkeit
bezüglich der Festigkeit.
Bei der vierten Ausführungsform stellt der Aufbau eine
Kombination der voranstehend geschilderten ersten und dritten
Ausführungsform dar. Auch eine Anordnung, die auf einer
Kombination der voranstehenden ersten und zweiten
Ausführungsformen beruht, kann ähnliche Auswirkungen zur
Verfügung stellen.
Fig. 9 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer fünften Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 10 ist
eine Schnittansicht von Fig. 9 entlang der X-X.
Bei der fünften Ausführungsform ist ein Metallfilm 11, der als
Dünnfilm dient, der aus einem Material mit hoher
Wärmeleitfähigkeit besteht, auf dem Fluidtemperaturmeßelement
7 so angeordnet, daß er gegenüber diesem elektrisch isoliert
ist.
Die fünfte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die
voranstehend geschilderte erste Ausführungsform, mit Ausnahme
der Tatsache, daß eine Kerbe 9a nicht vorgesehen ist, und daß
der Metallfilm 11 auf dem Fluidtemperaturmeßelement 7
angeordnet ist.
Die Herstellung des Flußratenmeßelements gemäß der fünften
Ausführungsform umfaßt folgende Schritte: Zuerst wird ein
Fluidtemperaturmeßelement 7 auf einem Trägerfilm 2
hergestellt, dann werden hintereinander darauf ein
Siliziumnitridfilm und ein Al-Film hergestellt, der Al-Film
wird rechteckförmig geätzt, so daß er das
Fluidtemperaturmeßelement 7 abdeckt, durch Einsatz
photolithographischer und Ätzverfahren, so daß ein Metallfilm
11 ausgebildet wird, und dann wird der Photolack entfernt, der
als Maske zur Ätzung des Al-Films dient, und wird darauf ein
Siliziumnitridfilm zur Ausbildung eines Schutzfilms 3
hergestellt. Daher wird ein Flußratenmeßelement zur Verfügung
gestellt, bei welchem der Metallfilm 11 das
Fluidtemperaturmeßelement 7 abdeckt, und diesem gegenüber
elektrisch isoliert ist, und in den Schutzfilm 3 eingebaut
ist.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau ist der Metallfilm 11, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, auf dem Fluidtemperaturmeßelement 7 vorgesehen,
wodurch eine Verringerung des Wärmewiderstands des
Fluidtemperaturmeßelements 7 erreicht wird. Daher ist es
möglich, das Reaktionsvermögen des Anordnungsabschnitts des
Fluidtemperaturmeßelements 7 in Bezug auf eine Änderung der
Fluidtemperatur zu verbessern.
Da keine Kerbe in der Nähe des Fluidtemperaturmeßelements 7
vorgesehen ist, ist es möglich, die Festigkeit des
Fluidtemperaturmeßelements 7 zu erhöhen.
Bei der fünften Ausführungsform wird, wie voranstehend
erläutert, selbst bei einer plötzlichen Änderung der
Temperatur des gemessenen Fluids die Temperatur des gemessenen
Fluids schnell von dem Fluidtemperaturmeßelement 7
festgestellt, und wird die Temperatur des
Widerstandsheizelements 4 auf einen Pegel geregelt, der um
200°C höher liegt als die Temperatur des gemessenen Fluids.
Daher wird ein Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt,
welches eine hervorragende Reaktionsfähigkeit und
Verläßlichkeit aufweist.
Bei dem Flußratenmeßelement gemäß der fünften Ausführungsform
kann eine Kerbe in der Nähe des Fluidtemperaturmeßelements 7
vorgesehen sein. Das Vorhandensein einer Kerbe gestattet die
Verringerung der Wärmekapazität des Anordnungsabschnitts des
Fluidtemperaturmeßelements 7, und daher eine Verbesserung von
dessen Wärmereaktionsvermögen.
Bei der fünften Ausführungsform wird der Metallfilm 11, der
Aluminium enthält, als Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit
eingesetzt. Das Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist
allerdings nicht auf AT beschränkt, sondern es kann ein
Material verwendet werden, welches eine bessere
Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material des Trägerfilms 2
und des Schutzfilms 3, einschließlich beispielsweise Cu, Ag,
Pt, AlSi, und TiN.
Fig. 11 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 12 ist eine Schnittansicht von Fig. 11 entlang der
Linie XII-XII.
Bei dieser sechsten Ausführungsform ist eine Kerbe 9a unter
dem Anordnungsbereich des Fluidtemperaturmeßelements 7,
ausgehend von-der Rückseite des ebenen Substrats 1,
vorgesehen, und zwar so, daß der Trägerfilm 2 nicht erreicht
wird. Weiterhin sind drei Kerben 9f, 9g und 9h von der
Oberfläche des ebenen Substrats 1 ausgehend so vorgesehen, daß
sie so durch den Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3
hindurchgehen, daß sie nicht die Rückseite des ebenen
Substrats 1 am Außenumfang des Anordnungsbereiches das
Fluidtemperaturmeßelementes 7 erreichen, wobei sie das
Fluidtemperaturmeßelement 7 umgeben. Weiterhin ist ein
Metallfilm 11, der Al enthält, auf dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 so vorgesehen, daß er gegenüber
diesem elektrisch isoliert ist.
Die sechste Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die
voranstehend beschriebene fünfte Ausführungsform, mit Ausnahme
der Tatsache, daß die Kerben 9a, 9f, 9g und 9h in der Nähe des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 angeordnet sind.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau, bei welchem der Metallfilm 11 mit hoher
Wärmeleitfähigkeit auf dem Fluidtemperaturmeßelement 7
vorgesehen ist, ist es möglich, den Wärmewiderstand des
Anordnungsabschnitts des Fluidtemperaturmeßelements 7 zu
verringern. Da die Kerben 9a, 9f, 9g und 9h in der Nähe des
Fluidtemperaturmeßelements 7 angeordnet sind, kann darüber
hinaus die Wärmekapazität des Anordnungsabschnitts des
Fluidtemperaturmeßelements 7 verringert werden. Daher kann das
Reaktionsvermögen des Fluidtemperaturmeßelements 7 auf eine
Änderung der Fluidtemperatur verbessert werden.
Wie voranstehend geschildert wird bei der sechsten
Ausführungsform selbst bei einer plötzlichen Änderung der
Temperatur des gemessenen Fluids die Temperatur des gemessenen
Fluids schnell von dem Fluidtemperaturmeßelement 7
festgestellt, und wird die Temperatur des
Widerstandsheizelementes 4 auf einen Pegel geregelt, der um
200°C höher ist als die Temperatur des gemessenen Fluids.
Daher wird ein Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt,
welches ein hervorragendes Reaktionsvermögen und eine
hervorragende Verläßlichkeit aufweist.
Fig. 13 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 14 ist eine Schnittansicht von Fig. 13 entlang der
Linie XIV-XIV.
Bei dieser siebten Ausführungsform ist eine Kerbe 12a, die als
eine zweite Kerbe dient, an einem Ort zwischen der
Sensoreinheit 10 und einem Fluidtemperaturmeßelement 7 so
angeordnet, daß sie von der Rückseite des Substrats 1 ausgeht
und nicht den Trägerfilm 2 erreicht. Die Kerbe 12a ist so
ausgebildet, daß sie einen Wärmeleitungspfad von der
Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 kreuzt.
Die siebte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die
voranstehend geschilderte erste Ausführungsform, mit Ausnahme
der Tatsache, daß eine Kerbe 12a statt der Kerbe 9a vorgesehen
ist.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau ist die Kerbe 12a so angeordnet, daß sie den
Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit 10 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 kreuzt. Die Dicke des ebenen
Substrats 1 an dem Abschnitt, in welchem die Kerbe 12a
vorhanden ist, wird daher geringer, so daß sich der
Wärmewiderstand erhöht. Der Wärmeleitungspfad von der
Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 weist eine
vergrößerte Oberfläche auf, so daß die von der Sensoreinheit
10 über das ebene Substrat 1 weitergeleitete Wärme von der
Oberfläche der Kerbe 12a freigegeben wird. Daher wird die
Wärme, die von der Sensoreinheit 10 über das ebene Substrat 1
an das Fluidtemperaturmeßelement 7 übertragen wird,
verringert.
Wie voranstehend geschildert wird bei der siebten
Ausführungsform, bei welcher die Kerbe 12a in dem
Wärmeleitungspfad vorhanden ist, die Temperatur des
Fluidtemperaturmeßelements 7 nicht durch Wärme beeinflußt, die
in dem Widerstandsheizelement 4 erzeugt wird, und ist es daher
möglich, das Fluidtemperaturmeßelement 7 näher an der
Sensoreinheit 10 anzuordnen. Daher wird ein verkleinertes
Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt.
Fig. 15 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 16 ist eine Schnittansicht von Fig. 15 entlang der
Linie XVI-XIV.
Bei dieser achten Ausführungsform ist eine Kerbe 12b, die als
eine zweite Kerbe dient, an einem Ort zwischen einer
Sensoreinheit 10 und einem Fluidtemperaturmeßelement 7
vorgesehen, und zwar so, daß sie von der Oberfläche eines
ebenen Substrats 1 ausgeht, durch einen Trägerfilm 2 und einen
Schutzfilm 3 hindurchgeht, und nicht die rückwärtige
Oberfläche erreicht. Diese Kerbe 12b ist so angeordnet, daß
sie den Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit 10 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 kreuzt.
Die achte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die
voranstehend geschilderte siebte Ausführungsform, mit Ausnahme
der Tatsache, daß die Kerbe 12b statt der Kerbe 12a vorgesehen
ist.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau ist die Kerbe 12b so angeordnet, daß sie den
Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit 10 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 kreuzt. Die Dicke des ebenen
Substrats 1 an dem Abschnitt, der mit der Kerbe 12b versehen
ist, wird daher geringer, wodurch sich der Wärmewiderstand
erhöht. Die Oberfläche des Wärmeleitungspfades von der
Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 nimmt zu, und
Wärme, die von der Sensoreinheit 10 über das ebene Substrat 1
weitergeleitet wird, wird von der Oberfläche der Kerbe 12b
freigegeben. Da die Kerbe 12b so ausgebildet ist, daß sie von
der Oberflächenseite des ebenen Substrats 1 ausgeht, umgeht
daher Wärme, die von der Sensoreinheit 10 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 geleitet wird, die Kerbe 12b, was
zu einem längeren Wärmeleitungspfad führt. Im Ergebnis wird
die Wärme, die von der Sensoreinheit 10 über das ebene
Substrat 1 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 geleitet wird,
verringert.
Wie voranstehend geschildert wird bei der achten
Ausführungsform, bei welcher die Kerbe 12b in dem
Wärmeleitungspfad vorgesehen ist, die Temperatur des
Fluidtemperaturmeßelements 7 nicht durch die Wärme beeinflußt,
die in dem Widerstandsheizelement 4 erzeugt wird, und ist es
daher möglich, das Fluidtemperaturmeßelement 7 näher an der
Sensoreinheit 10 anzuordnen. Daher wird ein verkleinertes
Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt.
Fig. 17 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer neunten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 18 ist
eine Schnittansicht von Fig. 17 entlang der Linie XVIII-XVIII.
Bei dieser neunten Ausführungsform ist ein die Wärmeleitung
sperrendes Teil 13, welches in einem Isolierfilm vorgesehen
ist, der einen Trägerfilm 2 und einen Schutzfilm 3 umfaßt, an
einem Ort zwischen einer Sensoreinheit 10 und einem
Fluidtemperaturmeßelement 7 angeordnet. Das die Wärmeleitung
sperrende Teil 13 ist so angeordnet, daß es einen
Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit 10 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 kreuzt. Das die Wärmeleitung
sperrende Teil 13 besteht aus einem Material, dessen
Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als jene des Trägerfilms 2
und des Schutzfilms 3, also aus einem Material wie
beispielsweise einem Photolack, Polyimid oder Glas (PSG,
BPSG), wobei ein Film durch Schleuderbeschichtung oder CVD
ausgebildet wird.
Die neunte Ausführungsform ist ebenso ausgebildet wie die
voranstehend geschilderte siebte Ausführungsform, mit der
Ausnahme, daß das die Wärmeleitung sperrende Teil 13 statt der
Kerbe 12a vorgesehen ist.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau ist das die Wärmeleitung sperrende Teil 13 so
angeordnet, daß es den Wärmeleitungspfad des Isolierfilms
kreuzt der aus dem Trägerfilm 2 und dem Schutzfilm 3 besteht,
und der von der Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement
7 geht. Daher ist der Wärmewiderstand des Wärmeleitungspfades
des Isolierfilms vergrößert, der den Trägerfilm 2 und den
Schutzfilm 3 umfaßt, und wird die Wärme verringert, die von
der Sensoreinheit 10 über das ebene Substrat 1 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 geleitet wird.
Wie voranstehend geschildert wird bei der neunten
Ausführungsform, bei welcher das die Wärmeleitung sperrende
Teil 13 in dem Wärmeleitungspfad des Isolierfilms vorgesehen
ist, der den Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3 umfaßt, die
Temperatur des Fluidtemperaturmeßelementes 7 nicht durch die
Wärme beeinflußt, die in dem Widerstandsheizelement 4 erzeugt
wird, so daß das Fluidtemperaturmeßelement 7 näher an der
Sensoreinheit 10 angeordnet werden kann. Daher wird ein
verkleinertes Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt.
Fig. 19 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer zehnten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 20 ist
eine Schnittansicht von Fig. 19 entlang der XX-XX.
Bei der zehnten Ausführungsform ist ein die Wärmeleitung
sperrendes Teil 13, welches in einem Isolierfilm vorgesehen
ist, der einen Trägerfilm 2 und einen Schutzfilm 3 umfaßt, an
einem Ort zwischen einer Sensoreinheit 10 und einem
Fluidtemperaturmeßelement 7 angeordnet. Eine Kerbe 12a ist an
einem Ort zwischen der Sensoreinheit 10 und dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 so angeordnet, daß sie von der
Rückseite des ebenen Substrats 1 ausgeht, jedoch nicht den
Trägerfilm 2 erreicht. Weiterhin sind zwei Kerben 12b und 12c
an Orten zwischen der Sensoreinheit 10 und dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 so angeordnet, daß sie von der
Oberfläche des ebenen Substrats 1 ausgehen, durch den
Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3 hindurchgehen, und nicht die
Rückseite des ebenen Substrats 1 erreichen.
Das die Wärmeleitung sperrende Teil 13 und die Kerben 12a, 12b
und 12c sind so angeordnet, daß sie einen Wärmeleitungspfad
von der Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement 7
kreuzen.
Die zehnte Ausführungsform ist ebenso aufgebaut wie die
voranstehend geschilderte neunte Ausführungsform, mit Ausnahme
der Tatsache, daß die Kerben 12a, 12b und 12c vorhanden sind.
Bei dem Flußratemeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau ist das die Wärmeleitung sperrende Teil 13 so
angeordnet, daß es den Wärmeleitungspfad eines Isolierfilms
kreuzt, der den Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3 umfaßt, und
von der Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 geht.
Der Wärmeleitungspfad des Isolierfilms, der den Trägerfilm 2
und den Schutzfilm 3 umfaßt, weist daher einen erhöhten
Wärmewiderstand auf, so daß die Wärme verringert wird, die von
der Sensoreinheit 10 über das ebene Substrat 1 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 geleitet wird.
Die Kerben 12a, 12b und 12c sind so angeordnet, daß sie den
Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit 10 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 kreuzen. Die Dicke des ebenen
Substrats an dem Abschnitt, welcher die Kerben 12a, 12b und
12c aufweist, wird daher geringer, so daß der Wärmewiderstand
zunimmt. Die Oberfläche des Wärmeleitungspfades von der
Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 wird größer,
und die Wärme, die von der Sensoreinheit 10 durch das ebene
Substrat 1 geleitet wird, wird von den Kerben 12a, 12b und 12c
freigegeben. Darüber hinaus umgeht die Wärme, die von der
Sensoreinheit 10 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 geleitet
wird, die Kerben 12a, 12b und 12c, was zu einem längeren
Wärmeleitungspfad führt.
Daher wird die Wärme, die von der Sensoreinheit 10 über das
ebene Substrat 1 zum Fluidtemperaturmeßelement 7 geleitet
wird, noch weiter verringert.
Wie voranstehend geschildert wird bei der zehnten
Ausführungsform, bei welcher die Kerben 12a, 12b und 12c sowie
das die Wärmeleitung sperrende Teil 13 in dem
Wärmeleitungspfad vorgesehen sind, die Temperatur des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 nicht durch die Wärme
beeinflußt, die in dem Widerstandsheizelement 4 erzeugt wird,
und ist es daher möglich, das Fluidtemperaturmeßelement 7
näher an der Sensoreinheit 10 anzuordnen. Daher kann ein
verkleinertes Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt
werden.
Fig. 21 ist eine Aufsicht auf ein Flußratenmeßelement gemäß
einer elften Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 22 ist
eine Schnittansicht von Fig. 21 entlang der Linie XXII-XXII.
Bei der elften Ausführungsform ist ein die Wärmeleitung
sperrendes Teil 13, welches in einem Isolierfilm angeordnet
ist, der einen Trägerfilm 2 und einen Schutzfilm 3 umfaßt, an
einem Ort zwischen einer Sensoreinheit 10 und einem
Fluidtemperaturmeßelement 7 vorgesehen. Eine Kerbe 12a ist an
einem Ort zwischen der Sensoreinheit 10 und dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 so angeordnet, daß sie von der
Rückseite eines ebenen Substrats 1 ausgeht, jedoch nicht den
Trägerfilm 2 erreicht. Eine Kerbe 12c ist an einem Ort
zwischen der Sensoreinheit 10 und dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 so angeordnet, daß sie von der
Oberfläche des ebenen Substrats 1 ausgeht, durch den
Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3 hindurchgeht, jedoch nicht
die Rückseite des ebenen Substrates 1 erreicht. Eine weitere
Kerbe 9a ist unter dem Fluidtemperaturmeßelement 7 so
angeordnet, daß sie von der Rückseite des ebenen Substrats 1
ausgeht, jedoch nicht den Trägerfilm 2 erreicht. Darüber
hinaus sind drei Kerben 9f, 9g und 9h so angeordnet, daß sie
das Fluidtemperaturmeßelement umgeben, und von der Oberfläche
des ebenen Substrats 1 ausgehen, durch den Trägerfilm 2 und
den Schutzfilm 3 hindurchgehen, und nicht die Rückseite des
ebenen Substrats 1 erreichen.
Bei dem Flußratenmeßelement mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau, bei welchem die Kerben 12a und 12c sowie das die
Wärmeleitung sperrende Teil 13 so angeordnet sind, daß sie den
Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit 10 zum
Fluidtemperaturmeßelement 7 kreuzen, wird die Wärme
verringert, die von der Sensoreinheit 10 über das ebene
Substrat 1 an das Fluidtemperaturmeßelement 7 geleitet wird.
Daher wird die Temperatur des Fluidtemperaturmeßelementes 7
nicht durch die Wärme beeinflußt, die in dem
Widerstandsheizelement 4 erzeugt wird, so daß es möglich ist,
das Fluidtemperaturmeßelement 7 näher an der Sensoreinheit 10
anzuordnen.
Da die Kerben 9a, 9f, 9g und 9h in der Nähe des
Fluidtemperaturmeßelementes 7 vorgesehen sind, verringert sich
die Wärmekapazität des Anordnungsabschnitts des
Fluidtemperaturmeßelements 7, wodurch das Reaktionsvermögen
des Fluidtemperaturmeßelements 7 auf eine Änderung der
Fluidtemperatur verbessert wird. Selbst bei einer plötzlichen
Änderung der Temperatur des gemessenen Fluids wird daher die
Temperatur des gemessenen Fluids schnell von dem
Fluidtemperaturmeßelement 7 festgestellt, und die Temperatur
des Widerstandsheizelements 4 wird auf einen Pegel geregelt,
der um 200°C höher ist als die Temperatur des gemessenen
Fluids.
Wie voranstehend geschildert wird gemäß der elften
Ausführungsform ein kompaktes Flußratenmeßelement zur
Verfügung gestellt, welches ein hervorragendes
Reaktionsvermögen aufweist.
Bei sämtlichen voranstehenden Ausführungsformen sind die
Wärmewiderstandselemente, die an den beiden Seiten des
Widerstandsheizelementes 4 vorgesehen sind, so ausgebildet,
daß sie identische gitterartige Muster aufweisen, jedoch
können sie auch unterschiedliche gitterförmige Muster haben.
In diesem Fall ist es ausreichend, beim Vorgang der Messung
der Flußrate und der Flußgeschwindigkeit des Fluids, die Größe
zu kompensieren, welche der zu messenden Temperatur
entspricht, die von den Wärmewiderstandselementen 5 und 6
gemessen werden soll, in Bezug auf den Unterschied des
Gittermusters zwischen den Wärmewiderstandselementen 5 und 6,
und dann einen Vergleich durchzuführen.
Die voranstehenden Ausführungsformen wurden so beschrieben,
daß sie bei einem Flußratenmeßelement des Membrantyps
eingesetzt werden, jedoch sind dieselben Auswirkungen auch
dann erzielbar, wenn ein Einsatz bei einem Flußratenmeßelement
des Brückentyps erfolgt.
Bei den voranstehenden Ausführungsformen wird Siliziumnitrid
als Material für den Trägerfilm 2 und den Schutzfilm 3
verwendet. Das Material für den Trägerfilm 2 und den
Schutzfilm 3 ist jedoch nicht auf Siliziumnitrid beschränkt,
sondern es kann jedes Material mit isolierenden Eigenschaften
eingesetzt werden, einschließlich beispielsweise
Tantalpentoxid (Ta2O5) und Siliziumdioxid (SiO2). Platin wird
für das Widerstandsheizelement 4, die
Thermowiderstandselemente 5 und 6 und das
Fluidtemperaturmeßelement 7 eingesetzt. Jedoch ist das
Material für das Widerstandsheizelement 4, die
Thermowiderstandselemente 5 und 6 und das
Fluidtemperaturmeßelement 7 nicht auf Platin beschränkt,.
sondern es kann jedes Widerstandsmaterial verwendet werden,
welches eine Temperaturabhängigkeit aufweist, einschließlich
beispielsweise Permalloy, welches eine Legierung aus Eisen und
Nickel ist.
Bei den voranstehenden Ausführungsform weist das
Flußratenmeßelement eine Sensoreinheit 10 auf, die ein
Widerstandsheizelement 4 und zwei Thermowiderstandselemente 5
und 6 umfaßt, die von einem Trägerfilm 2 und einem Schutzfilm
3 umgeben sind. Allerdings ist das Flußratenmeßelement, bei
welchem die vorliegende Erfindung einsetzbar ist, nicht auf
einen derartigen Aufbau beschränkt, da die Erfindung auch bei
einem konventionellen Flußratenmeßelement einsetzbar ist,
welches eine Sensoreinheit aufweist, die ein
Widerstandsheizelement 4 enthält, welches auf einem Trägerfilm
2 vorgesehen ist, wie in den Fig. 26 und 27 gezeigt. In
diesem Fall dient das Widerstandsheizelement 4 als Heizelement
und als wärmeempfindliches Element.
Die Erfindung ist dicht auf die voranstehenden
Ausführungsformen beschränkt, sondern ist auch bei jeder
Kombination dieser Ausführungsformen einsetzbar.
Die Fig. 23 und 24 sind eine Vorderansicht bzw.
Schnittansicht eines Flußratensensors gemäß einer zwölften
Ausführungsform der Erfindung.
In den Fig. 23 und 24 ist ein Hauptrohr 31 zylinderförmig
und bildet einen Pfad für ein gemessenes Fluid. Ein
zylindrisches Meßrohr 32 wird von einem Trägerarm 33
gehaltert, der in Radialrichtung von einer Innenwandoberfläche
des Hauptrohrs 31 ausgeht, und ist koaxial angeordnet. In
dieser Meßrohrleitung 32 ist ein Flußratenmeßelement 34 der
voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform angeordnet,
wobei die Anordnungsrichtung eines Widerstandsheizelementes
und zweier Thermowiderstandselemente zur Axialzentrumsrichtung
der Meßrohrleitung 32 ausgerichtet ist.
Eine gitterförmige Vergleichmäßigungsvorrichtung 35 zum
Vergleichmäßigen des Flusses des gemessenen Fluids ist an
einer Endseite des Hauptrohrs 31 angebracht. Eine
Regelschaltung 36, die als Regelung dient, und eine
Temperaturmeßeinheit sind in einem Gehäuse 37 aufgenommen,
welches am Außenumfang des Hauptrohrs 31 vorgesehen ist. Die
Regelschaltung 36 ist über Elektrodenanschlußflächen
elektrisch an das Widerstandsheizelement, das
Thermowiderstandselement und das Fluidtemperaturmeßelement des
Flußratenmeßelements 34 angeschlossen. Das Gehäuse 37 weist
einen Verbinder 38 zum Liefern von Strom an das
Flußratenmeßelement 34 und zum Abführen eines Ausgangssignals
auf.
Der Flußratenmeßelement 30 mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau ist beispielsweise an einem Einlaßrohr einer
Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung angebracht, und
wird zur Messung der Menge an Ansaugluft verwendet. In diesem
Fall entspricht das Einlaßrohr dem Hauptrohr 31.
Bei dem Flußratensensor 30 wird Strom über den Verbinder 38
dem Flußratenmeßelement 34 zugeführt, und wird die Temperatur
des Widerstandsheizelementes durch die Regelschaltung 36 auf
einen Pegel geregelt, der um 200°C höher liegt als die
Lufttemperatur, die von dem Fluidtemperaturmeßelement gemessen
wird. Die Temperatur der beiden Thermowiderstandselemente wird
von der Regelschaltung 36 gemessen, und als Ausgangssignal
über den Verbinder 38 ausgegeben.
Die Einlaßluft wird durch die Vergleichmäßigungsvorrichtung 35
vergleichmäßigt, und fließt in das Hauptrohr 31 hinein, wie in
der Zeichnung durch einen Pfeil 39 angedeutet ist. Ein Teil
der Luft, die in das Hauptrohr 31 fließt, fließt dann in die
Meßrohrleitung 32, bewegt sich entlang der Sensoroberfläche
des Flußratenmeßelementes 34, und fließt von dem
Thermowiderstandselement an einer Seite zu dem
Thermowiderstandselement an der anderen Seite.
Der Fluß der Luft 39 führt zu einer Verringerung der
Temperatur des Thermowiderstandselements stromaufwärts und zu
einer Erhöhung der Temperatur des Thermowiderstandselements
stromabwärts. Die Temperatur der beiden
Thermowiderstandselemente wird durch die Regelschaltung 36
gemessen. Wie bezüglich der voranstehenden ersten
Ausführungsform erläutert wurde, wird eine Luftflußrate, eine
Flußrichtung oder eine Flußgeschwindigkeit auf der Grundlage
der Temperaturdifferenz zwischen den beiden
Thermowiderstandselementen bestimmt, und für die Regelung der
Menge der Einlaßluft der Brennkraftmaschine mit innerer
Verbrennung zur Verfügung gestellt.
Bei der zwölften Ausführungsform weist daher das
Flußratenmeßelement 34 denselben Aufbau wie die voranstehend
geschilderte erste Ausführungsform auf. Daher kann ein
Flußratensensor mit guter Reaktionsfähigkeit und ausreichender
Festigkeit zur Verfügung gestellt werden.
Der Flußratensensor 30 ist daher selbst für die Messung der
Menge der Einlaßluft einer Brennkraftmaschine mit innerer
Verbrennung eines Kraftfahrzeugs geeignet, bei welcher häufig
eine plötzliche Änderung der Temperatur der Einlaßluft
auftritt.
Der Flußratensensor 30 hält gut die Messung der Masse der
Einlaßluft bei einer Brennkraftmaschine mit innerer
Verbrennung aus, bei welcher das Maximum der
Flußgeschwindigkeit der Einlaßluft einen Wert von 200
m/Sekunde erreichen kann.
Bei der voranstehend geschilderten zwölften Ausführungsform
wird das Flußratenmeßelement der voranstehend geschilderten
ersten Ausführungsform als der Flußratensensor 30 verwendet.
Allerdings lassen sich dieselben vorteilhaften Auswirkungen
auch dann erzielen, wenn ein Flußratenmeßelement gemäß einer
anderen Ausführungsform verwendet wird.
Bei der vorliegenden Erfindung mit dem voranstehend
geschilderten Aufbau können folgende vorteilhafte Auswirkungen
erzielt werden.
Gemäß der Erfindung wird ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt, welches ein ebenes
Substrat aufweist, das mit einem Spalt versehen ist, der
zumindest an einer Seite eine Öffnung aufweist, für den Fluß
eines Fluids, einen isolierenden Trägerfilm, der auf dieser
Seite des Substrats angeordnet ist, eine Sensoreinheit, die
ein Heizelement zur Erwärmung des Fluids und ein
wärmeempfindliches Element zur Feststellung der Temperatur des
Fluids aufweist, welches oben an der Öffnung des isolierenden
Trägerfilms angeordnet ist, sowie ein
Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer Entfernung von der
Sensoreinheit auf der genannten Seite des ebenen Substrats
angeordnet ist, zur Feststellung der Temperatur des Fluids;
das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement mißt die Flußrate
oder Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage der
Temperatur, die von dem wärmeempfindlichen Element
festgestellt wird, und zwar dadurch, daß die
Erwärmungstemperatur des Heizelements auf einem Pegel gehalten
wird, der höher ist als die Temperatur, die von dem
Fluidtemperaturmeßelement festgestellt wird, und zwar um eine
vorbestimmte Temperaturdifferenz; wobei eine erste Kerbe auf
dem ebenen Substrat in der Nähe des Fluidtemperaturmeßelements
vorgesehen ist, und so hergestellt wird, daß ein Teil des
ebenen Substrats von einer von dessen Seiten aus entfernt
wird, so daß die andere Seite nicht erreicht wird. Dies führt
dazu, daß die Wärmekapazität des Anordnungsabschnitts des
Fluidtemperaturmeßelementes kleiner wird, wodurch das
Reaktionsvermögen des Fluidtemperaturmeßelements in Bezug auf
eine Änderung der Fluidtemperatur verbessert wird, und infolge
der Tatsache, daß die erste Kerbe nicht vollständig durch das
ebene Substrat hindurchgeht, weist das
Fluidtemperaturmeßelement eine höhere Festigkeit auf. Daher
wird ein wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur Verfügung
gestellt, welches ein hervorragendes Reaktionsvermögen und
eine hervorragende Verläßlichkeit aufweist.
Da die erste Kerbe unter dem Abschnitt des Anordnungsbereichs
des Fluidtemperaturmeßelements auf der anderen Seite des
ebenen Substrats angeordnet ist, kann die Wärmekapazität des
Anordnungsabschnitts des Fluidtemperaturmeßelements verringert
werden, und wird die Reaktion des Fluidtemperaturmeßelements
auf eine Änderung der Temperatur des gemessenen Fluids
verbessert.
Da die ersten Kerben am Außenumfang des
Fluidtemperaturmeßelements auf einer Seite des ebenen
Substrats vorhanden sind, kann die Wärmekapazität des
Anordnungsabschnitts des Fluidtemperaturmeßelements verringert
werden, und wird die Reaktion des Fluidtemperaturmeßelements
auf eine Änderung der Temperatur des gemessenen Fluids
verbessert.
Da die ersten Kerben am Außenumfang des
Fluidtemperaturmeßelements an der anderen Seite des ebenen
Substrats vorgesehen sind, kann die Wärmekapazität des
Anordnungsabschnitts des Fluidtemperaturmeßelements verringert
werden, und wird das Reaktionsvermögen des
Fluidtemperaturmeßelements auf eine Änderung der Temperatur
des gemessenen Fluids verbessert.
Ein Dünnfilm, der aus einem gut wärmeleitenden Material
besteht, ist auf dem oberen Abschnitt des
Fluidtemperaturmeßelements so vorgesehen, daß er gegen das
Fluidtemperaturmeßelement isoliert ist. Daher kann der
Wärmewiderstand des Fluidtemperaturmeßelements verringert
werden, und das Reaktionsvermögen des
Fluidtemperaturmeßelements auf eine Änderung der Temperatur
des gemessenen Fluids verbessert werden.
Weiterhin ist eine zweite Kerbe, die durch Entfernen eines
Teils des ebenen Substrats ausgebildet wird, auf einem
Abschnitt des ebenen Substrats zwischen der Sensoreinheit und
dem Fluidtemperaturmeßelement vorgesehen, und zwar so, daß sie
einen Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement kreuzt. Dies führt dazu, daß der
Wärmewiderstand des Wärmeleitungspfades von der Sensoreinheit
zum Fluidtemperaturmeßelement größer wird, und daß die Wärme,
die von der Sensoreinheit über den Wärmeleitungspfad zum
Fluidtemperaturmeßelement geleitet wird, von der Oberfläche
der zweiten Kerbe aus freigegeben wird. Die Wärmeleitung von
der Sensoreinheit zum Fluidtemperaturmeßelement wird daher
gesperrt oder behindert, so daß die Entfernung zwischen der
Sensoreinheit und dem Fluidtemperaturmeßelement verringert
werden kann, und daher die gesamte Vorrichtung verkleinert
werden kann.
Da die zweite Kerbe auf der anderen Seite des ebenen Substrats
vorgesehen ist, wird der Wärmewiderstand des
Wärmeleitungspfades von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement größer, und wird die Wärme, die von
der Sensoreinheit über den Wärmeleitungspfad zum
Fluidtemperaturmeßelement geleitet wird, von der Oberfläche
der zweiten Kerbe freigegeben. Daher kann die Wärmeleitung von
der Sensoreinheit zum Fluidtemperaturmeßelement verhindert
werden.
Die zweite Kerbe ist auf einer Seite des ebenen Substrats
vorgesehen. Daher wird der Wärmewiderstand des
Wärmeleitungspfades von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement größer, und wird die Wärme, die von
der Sensoreinheit zum Fluidtemperaturmeßelement über den
Wärmeleitungspfad geleitet wird, von der Oberfläche der
zweiten Kerbe freigegeben. Darüber hinaus umgeht die von der
Sensoreinheit über den Wärmeleitungspfad weitergeleitete Wärme
die zweite Kerbe und wird zum Fluidtemperaturmeßelement
geleitet. Daher kann die Länge des Wärmeleitungspfades
vergrößert werden. Daher ist es möglich, die Wärmeleitung von
der Sensoreinheit zum Fluidtemperaturmeßelement noch stärker
zu unterdrücken.
Eine Wärmeleitung, sperrendes oder hinderndes Teil, welches ein
Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist
zwischen der Sensoreinheit und dem Fluidtemperaturmeßelement
so angeordnet, daß es einen Wärmeleitungspfad von der
Sensoreinheit zum Fluidtemperaturmeßelement kreuzt. Der
Wärmewiderstand des Wärmeleitungspfades von der Sensoreinheit
zum Fluidtemperaturmeßelement wird daher größer, und daher ist
es möglich, die Wärmeleitung von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement zu unterdrücken.
Gemäß der Erfindung wird ein wärmeempfindliches
Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt, welches ein ebenes
Substrat aufweist, das mit einem Spalt versehen ist, der an
zumindest seiner einen Seite eine Öffnung für den Fluß eines
Fluids aufweist, einen isolierenden Trägerfilm, der auf dieser
Seite des Substrats angeordnet ist, eine Sensoreinheit, die
ein Heizelement zur Erwärmung des Fluids und ein
wärmeempfindliches Element zur Feststellung der Temperatur des
Fluids aufweist, welches oben in der Öffnung des isolierenden
Trägerfilms angeordnet ist, sowie ein
Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer Entfernung von der
Sensoreinheit auf der genannten Seite des ebenen Substrats
angeordnet ist, zur Feststellung der Temperatur des Fluids;
das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement mißt die Flußrate
oder Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage einer
Temperatur, die von dem wärmeempfindlichen Element
festgestellt wird, und zwar dadurch, daß die Heiztemperatur
des Heizelements auf einem Pegel gehalten wird, der um eine
vorbestimmte Temperaturdifferenz höher ist als die Temperatur,
die von dem Fluidtemperaturmeßelement festgestellt wird; wobei
ein Dünnfilm, der ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit
aufweist, in dem oberen Abschnitt des
Fluidtemperaturmeßelements so vorgesehen ist, daß er gegenüber
dem Fluidtemperaturmeßelement elektrisch isoliert ist. Daher
kann der Wärmewiderstand des Fluidtemperaturmeßelements
verringert werden, und das Reaktionsvermögen des
Fluidtemperaturmeßelements auf eine Änderung der
Fluidtemperatur verbessert werden. Da keine Kerbe auf dem
ebenen Substrat vorgesehen ist, weist das
Fluidtemperaturmeßelement eine erhöhte Festigkeit auf, und
daher kann ein wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur
Verfügung gestellt, werden, welches ein hervorragendes
Reaktionsvermögen und eine hervorragende Verläßlichkeit
aufweist.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt,
welches ein ebenes Substrat aufweist, das mit einem Spalt
versehen ist, der zumindest an einer Seite eine Öffnung für
den Fluß eines Fluids aufweist, einen isolierenden Trägerfilm,
der auf dieser Seite des Substrats angeordnet ist, eine
Sensoreinheit, die ein Heizelement zur Erwärmung des Fluids
und ein wärmeempfindliches Element zur Feststellung der
Temperatur des Fluids aufweist, welches oben in der Öffnung
auf dem isolierenden Trägerfilm angeordnet ist, und ein
Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer Entfernung von der
Sensoreinheit auf der genannten Seite des ebenen Substrats
angeordnet ist, um die Temperatur des Fluids festzustellen;
das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement mißt die Flußrate
oder Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage der
Temperatur, die von dem wärmeempfindlichen Element
festgestellt wird, und zwar dadurch, daß die Heiztemperatur
des Heizelements auf einem Pegel gehalten wird, der um eine
vorbestimmte Temperaturdifferenz höher ist als die Temperatur,
die von dem Fluidtemperaturmeßelement gemessen wird; wobei
eine zweite Kerbe, die durch Entfernung eines Teils des ebenen
Substrats ausgebildet wird, auf einem Abschnitt des ebenen
Substrats zwischen der Sensoreinheit und dem
Fluidtemperaturmeßelement vorgesehen ist, und zwar so, daß sie
einen Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement kreuzt. Der Wärmewiderstand des
Wärmeleitungspfades von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement wird daher größer, und die Wärme,
die von der Sensoreinheit zum Fluidtemperaturmeßelement über
den Wärmeleitungspfad geleitet wird, wird von der Oberfläche
der Kerbe freigegeben, so daß die Wärmeleitung von der
Sensoreinheit zum Fluidtemperaturmeßelement unterbunden werden
kann. Daher kann die Entfernung zwischen der Sensoreinheit und
dem Fluidtemperaturmeßelement verringert werden, und ein
kompaktes wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur Verfügung
gestellt werden.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur Verfügung gestellt,
welches ein ebenes Substrat aufweist, das mit einem Spalt
versehen ist, der eine Öffnung auf zumindest einer seiner
Seiten aufweist, für den Fluß eines Fluids, einen isolierenden
Trägerfilm, der auf der genannten Seite des Substrats
angeordnet ist, eine Sensoreinheit, die ein Heizelement zur
Erwärmung des Fluids sowie ein wärmeempfindliches Element zur
Feststellung der Temperatur des Fluids aufweist, welches oben
in der Öffnung auf dem isolierenden Trägerfilm angeordnet ist,
und ein Fluidtemperaturmeßelement, welches in einer Entfernung
von der Sensoreinheit auf der genannten Seite des ebenen
Substrats angeordnet ist, um die Temperatur des Fluids
festzustellen; das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement mißt
die Flußrate oder die Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der
Grundlage der Temperatur, die von dem wärmeempfindlichen
Element festgestellt wird, und zwar dadurch, daß die
Heiztemperatur des Heizelements auf einem Pegel gehalten wird,
der um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz höher als die
Temperatur ist, die von dem Fluidtemperaturmeßelement
festgestellt wird; wobei die Wärmeleitung hindernde Teile,
deren Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als jene des
Trägerfilms und des Schutzfilms, an Abschnitten entsprechend
dem Trägerfilm und dem Schutzfilm zwischen der Sensoreinheit
und dem Fluidtemperaturmeßelement vorgesehen sind, und zwar
so, daß sie einen Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit zu
dem Fluidtemperaturmeßelement kreuzen. Der Wärmewiderstand des
Wärmeleitungspfades von der Sensoreinheit zu dem
Fluidtemperaturmeßelement wird daher größer, und daher kann
die Wärmeleitung von der Sensoreinheit zum
Fluidtemperaturmeßelement unterbunden werden. Daher ist es
möglich, die Entfernung zwischen der Sensoreinheit und dem
Fluidtemperaturmeßelement zu verringern, und daher ein
verkleinertes wärmeempfindliches Flußratenmeßelement zur
Verfügung zu stellen.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Flußratensensor zur Verfügung gestellt, der eine zylindrische
Meßrohrleitung aufweist, die innerhalb eines Pfades eines zu
messenden Fluids so angeordnet ist, daß ihre Axialrichtung im
wesentlichen zur Flußrichtung des zu messenden Fluids
ausgerichtet ist; irgendeines der voranstehend erwähnten
wärmeempfindlichen Flußratenmeßelemente; und eine Regeleinheit
zum Regeln des Stroms, der dem Wärmewiderstandsheizelement
zugeführt wird, und zwar so, daß eine vorbestimmte
Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des
Widerstandsheizelementes und der Temperatur des
Fluidtemperaturmeßelements aufrechterhalten wird; wobei eine
Flußrate oder eine Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der
Grundlage des Wärmeleitungseffekts von dem Abschnitt, der von
dem Widerstandsheizelement erwärmt wird, zu dem zu messenden
Fluid gemessen wird.
Claims (11)
1. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement, welches ein
ebenes Substrat (1) aufweist, das mit einem Spalt (8)
versehen ist, der zumindest an seiner einen Seite eine
Öffnung für den Fluß eines Fluids aufweist, einen
isolierenden Trägerfilm (2), der auf dieser Seite des
Substrats vorgesehen ist, eine Sensoreinheit (10), die
ein Heizelement (4) zur Erwärmung des Fluids und ein
wärmeempfindliches Element (5, 6) zur Feststellung des
Fluids aufweist, welches oben in der Öffnung auf dem
isolierenden Trägerfilm vorgesehen ist, sowie ein
Fluidtemperaturmeßelement (7), welches in einer
Entfernung von der Sensoreinheit auf der genannten Seite
des ebenen Substrats angeordnet ist, um die Temperatur
des Fluids festzustellen; wobei das wärmeempfindliche
Flußratenmeßelement die Flußrate oder Flußgeschwindigkeit
des Fluids auf der Grundlage der Temperatur mißt, die von
dem wärmeempfindlichen Element festgestellt wird, und
zwar dadurch, daß die Heiztemperatur des Heizelements auf
einem Pegel gehalten wird, der um eine vorbestimmte
Temperaturdifferenz höher ist als die Temperatur, die von
dem Fluidtemperaturmeßelement festgestellt wird; wobei
eine erste Kerbe (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h) auf dem
ebenen Substrat in der Nähe des
Fluidtemperaturmeßelements vorgesehen ist, und dadurch
ausgebildet wird, daß ein Teil des ebenen Substrats von
einer von dessen Seiten ausgehend entfernt wird, so daß
die andere Seite nicht erreicht wird.
2. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Kerbe (9a) unter dem Anordnungsbereich des
Fluidtemperaturmeßelements (7) an der anderen Seite des
ebenen Substrats (1) angeordnet ist.
3. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach
Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten
Kerben (9f, 9g, 9h) am Außenumfang des
Fluidtemperaturmeßelements (7) an der genannten einen
Seite des ebenen Substrats (1) vorgesehen sind.
4. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach
Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten
Kerben (9b, 9c, 9d, 9e) am Außenumfang des
Fluidtemperaturmeßelements (7) an der anderen Seite des
ebenen Substrats (1) angeordnet sind.
5. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach einem der
Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Dünnfilm
(11) aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit
vorgesehen ist, der an dem oberen Abschnitt des
Fluidtemperaturmeßelements (7) und diesem gegenüber
isoliert vorgesehen ist.
6. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite
Kerbe (12a, 12b, 12c) vorgesehen ist, die durch
Entfernung eines Teils des ebenen Substrats (1)
ausgebildet wird, und auf einem Abschnitt des ebenen
Substrats zwischen der Sensoreinheit (10) und dem
Fluidtemperaturmeßelement (7) angeordnet ist, und zwar
so, daß sie einen Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit
zu dem Fluidtemperaturmeßelement kreuzt.
7. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Kerbe (12a) auf der anderen Seite des ebenen Substrats
(1) angeordnet ist.
8. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Kerbe (12b, 12c) an der einen Seite des ebenen Substrats
(1) angeordnet ist.
9. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement nach einem der
Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein die
Wärmeleitung hinderndes Teil (13), welches aus einem
Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht,
zwischen der Sensoreinheit (10) und dem
Fluidtemperaturmeßelement (7) so angeordnet ist, daß es
einen Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit zu dem
Fluidtemperaturmeßelement kreuzt.
10. Wärmeempfindliches Flußratenmeßelement, welches ein
ebenes Substrat (1) aufweist, das mit einem Spalt (8)
versehen ist, der zumindest an seiner einen Seite eine
Öffnung für den Fluß eines Fluids aufweist, einen auf der
einen Seite des Substrats angeordneten isolierenden
Trägerfilm (2), eine Sensoreinheit (10), die ein
Heizelement (4) zur Erwärmung des Fluids und ein
wärmeempfindliches Element (5, 6) zur Feststellung der
Temperatur des Fluids aufweist, welches oben in der
Öffnung auf dem isolierenden Trägerfilm vorgesehen ist,
und ein Fluidtemperaturmeßelement (7), welches in einer
Entfernung von der Sensoreinheit auf der genannten Seite
des ebenen Substrats angeordnet ist, um die Temperatur
des Fluids festzustellen; wobei das wärmeempfindliche
Flußratenmeßelement die Flußrate oder Flußgeschwindigkeit
des Fluids auf der Grundlage der Temperatur mißt, die von
dem wärmeempfindlichen Element festgestellt wird, und
zwar dadurch, daß die Heiztemperatur des Heizelements auf
einem Pegel gehalten wird, der um eine vorbestimmte
Temperaturdifferenz höher ist als die Temperatur, die von
dem Fluidtemperaturmeßelement festgestellt wird; wobei
eine Kerbe (12a, 12b, 12c), die durch Entfernung, eines
Teils des ebenen Substrats ausgebildet wird, auf einem
Abschnitt des ebenen Substrats zwischen der Sensoreinheit
und dem Fluidtemperaturmeßelement so angeordnet ist, daß
sie einen Wärmeleitungspfad von der Sensoreinheit zu dem
Fluidtemperaturmeßelement kreuzt.
11. Flußratensensor, welcher aufweist:
eine Meßrohrleitung (32), die zylinderförmig ist, und innerhalb eines Pfades eines gemessenen Fluids so angeordnet ist, daß ihre Axialrichtung im wesentlichen, zur Flußrichtung (39) des zu messenden Fluids ausgerichtet ist;
ein wärmeempfindliches Flußratenmeßelement (34), welches ein ebenes Substrat (1) aufweist, das mit einem Spalt (8) versehen ist, der zumindest auf seiner einen Seite eine Öffnung aufweist, einen isolierenden Trägerfilm (2), der auf einer Seite des Substrats angeordnet ist, eine Sensoreinheit (10), die ein Heizelement (4) zur Erwärmung des Fluids und ein wärmeempfindliches Element (5, 6) zur Feststellung der Temperatur des Fluids aufweist, welches oben in der Öffnung auf dem isolierenden Trägerfilm angeordnet ist, und ein Fluidtemperaturmeßelement (7), welches in einer Entfernung von der Sensoreinheit auf der genannten Seite des ebenen Substrats angeordnet ist, um die Temperatur des Fluids festzustellen, sowie eine Kerbe (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h), die auf dem ebenen Substrat in der Nähe des Fluidtemperaturmeßelements angeordnet ist, und dadurch ausgebildet wird, daß ein Teil des ebenen Substrats, von einer von dessen Seiten ausgehend, so entfernt wird, daß die andere Seite nicht erreicht wird, wobei das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement so in der Meßrohrleitung angeordnet ist, daß die Anordnungsrichtung des Heizelementes und des wärmeempfindlichen Elements zur Axialrichtung der Meßrohrleitung ausgerichtet ist; und
eine Regeleinheit (36) zum Regeln des elektrischen Stroms, welcher dem Widerstandsheizelement zugeführt wird, auf solche Weise, daß die Temperatur des Widerstandsheizelements auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, der höher ist als die Temperatur des Fluidtemperaturmeßelements; wobei
eine Flußrate oder eine Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage des Wärmeleitungseffekts von dem Abschnitt, welcher von dem Widerstandsheizelement erwärmt wird, zu dem zu messenden Fluid gemessen wird.
eine Meßrohrleitung (32), die zylinderförmig ist, und innerhalb eines Pfades eines gemessenen Fluids so angeordnet ist, daß ihre Axialrichtung im wesentlichen, zur Flußrichtung (39) des zu messenden Fluids ausgerichtet ist;
ein wärmeempfindliches Flußratenmeßelement (34), welches ein ebenes Substrat (1) aufweist, das mit einem Spalt (8) versehen ist, der zumindest auf seiner einen Seite eine Öffnung aufweist, einen isolierenden Trägerfilm (2), der auf einer Seite des Substrats angeordnet ist, eine Sensoreinheit (10), die ein Heizelement (4) zur Erwärmung des Fluids und ein wärmeempfindliches Element (5, 6) zur Feststellung der Temperatur des Fluids aufweist, welches oben in der Öffnung auf dem isolierenden Trägerfilm angeordnet ist, und ein Fluidtemperaturmeßelement (7), welches in einer Entfernung von der Sensoreinheit auf der genannten Seite des ebenen Substrats angeordnet ist, um die Temperatur des Fluids festzustellen, sowie eine Kerbe (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h), die auf dem ebenen Substrat in der Nähe des Fluidtemperaturmeßelements angeordnet ist, und dadurch ausgebildet wird, daß ein Teil des ebenen Substrats, von einer von dessen Seiten ausgehend, so entfernt wird, daß die andere Seite nicht erreicht wird, wobei das wärmeempfindliche Flußratenmeßelement so in der Meßrohrleitung angeordnet ist, daß die Anordnungsrichtung des Heizelementes und des wärmeempfindlichen Elements zur Axialrichtung der Meßrohrleitung ausgerichtet ist; und
eine Regeleinheit (36) zum Regeln des elektrischen Stroms, welcher dem Widerstandsheizelement zugeführt wird, auf solche Weise, daß die Temperatur des Widerstandsheizelements auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, der höher ist als die Temperatur des Fluidtemperaturmeßelements; wobei
eine Flußrate oder eine Flußgeschwindigkeit des Fluids auf der Grundlage des Wärmeleitungseffekts von dem Abschnitt, welcher von dem Widerstandsheizelement erwärmt wird, zu dem zu messenden Fluid gemessen wird.
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