JP2002139360A - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
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- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産性が高く、流量計測精度及び感度の良い
感熱式流量センサを得る。 【解決手段】 支持体１６の収納部１８底面に、流量検
出素子１４を接着剤１５により固定するための接着面２
４と、流量検出素子１４を保持するための設置面２５ａ
及び２５ｂ、流量検出素子１４裏面のキャビティ１３全
域を塞ぐように隆起した突出面２６を設ける。これによ
り、吸入流体が増加し大流量になった場合でも、キャビ
ティ１３周辺は突出面２６により塞がれており、被計測
流体が流量検出素子１４裏面と支持体１６の隙間に流れ
込まないため、流量計測精度が向上する。また、突出面
２６を流量検出素子１４のキャビティ１３の面積よりも
大きく形成することで底流防止の効果が得られるため、
流量検出素子１４の組み付け性が向上し、大量生産にも
適している。
感熱式流量センサを得る。 【解決手段】 支持体１６の収納部１８底面に、流量検
出素子１４を接着剤１５により固定するための接着面２
４と、流量検出素子１４を保持するための設置面２５ａ
及び２５ｂ、流量検出素子１４裏面のキャビティ１３全
域を塞ぐように隆起した突出面２６を設ける。これによ
り、吸入流体が増加し大流量になった場合でも、キャビ
ティ１３周辺は突出面２６により塞がれており、被計測
流体が流量検出素子１４裏面と支持体１６の隙間に流れ
込まないため、流量計測精度が向上する。また、突出面
２６を流量検出素子１４のキャビティ１３の面積よりも
大きく形成することで底流防止の効果が得られるため、
流量検出素子１４の組み付け性が向上し、大量生産にも
適している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関の
吸入空気量を計測する場合等に用いられる感熱式流量セ
ンサに関し、詳しくは発熱体あるいは発熱体によって加
熱された部分からの熱伝達現象に基づいて被計測流体の
流速あるいは流量を計測するものである。
吸入空気量を計測する場合等に用いられる感熱式流量セ
ンサに関し、詳しくは発熱体あるいは発熱体によって加
熱された部分からの熱伝達現象に基づいて被計測流体の
流速あるいは流量を計測するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１６は、従来の感熱式流量センサに用
いられるダイアフラム構造を有する流量検出素子を示す
平面図、図１７は図１６中Ａ−Ａで示す部分の断面図で
ある。図において、１４は流量検出素子で、厚さ約０.
４ｍｍのシリコンよりなる平板状基材１の表面に、厚さ
１μｍの窒化シリコン等よりなる絶縁性の支持膜２がス
パッタまたはＣＶＤ等の方法で成膜され、その上に厚さ
０. ２μｍの白金等の感熱抵抗膜よりなる発熱体３が蒸
着やスパッタ等の方法で着膜されている。発熱体３には
写真製版、ウエットあるいはドライエッチング等の方法
を用いて電流路であるパターンが形成されている。ま
た、厚さ０. ２μｍの白金等の感熱抵抗膜よりなる流体
温度検出体４も同様の方法で形成されている。さらに、
発熱体３及び流体温度検出体４の上には、厚さ１μｍの
窒化シリコン等よりなる絶縁性の保護謨５がスパッタま
たはＣＶＤ等の方法で成膜されている。発熱体３は、接
続部９ａ、９ｂ、リード部７ａ、７ｄを経て外部との電
気的接続を行うための電極８ａ、８ｄとつながってい
る。また、流体温度検出体４はリード部７ｂ、７ｃを経
て電極８ｂ、８ｃとつながっている。電極８ａ〜８ｄの
部分はワイヤボンディング等の方法で外部との電気的接
続をはかるため、保護膜５が除去されている。さらに、
平板状基材１の支持膜２が形成されている面とは反対に
形成された裏面保護膜１０にエッチングホール１１を形
成後、例えばアルカリエッチング等を施し、空洞部であ
るキャビティ１３を形成して流量検出用ダイアフラム１
２が構成されている。なお、矢印６は、被計測流体の流
れ方向を表している。
いられるダイアフラム構造を有する流量検出素子を示す
平面図、図１７は図１６中Ａ−Ａで示す部分の断面図で
ある。図において、１４は流量検出素子で、厚さ約０.
４ｍｍのシリコンよりなる平板状基材１の表面に、厚さ
１μｍの窒化シリコン等よりなる絶縁性の支持膜２がス
パッタまたはＣＶＤ等の方法で成膜され、その上に厚さ
０. ２μｍの白金等の感熱抵抗膜よりなる発熱体３が蒸
着やスパッタ等の方法で着膜されている。発熱体３には
写真製版、ウエットあるいはドライエッチング等の方法
を用いて電流路であるパターンが形成されている。ま
た、厚さ０. ２μｍの白金等の感熱抵抗膜よりなる流体
温度検出体４も同様の方法で形成されている。さらに、
発熱体３及び流体温度検出体４の上には、厚さ１μｍの
窒化シリコン等よりなる絶縁性の保護謨５がスパッタま
たはＣＶＤ等の方法で成膜されている。発熱体３は、接
続部９ａ、９ｂ、リード部７ａ、７ｄを経て外部との電
気的接続を行うための電極８ａ、８ｄとつながってい
る。また、流体温度検出体４はリード部７ｂ、７ｃを経
て電極８ｂ、８ｃとつながっている。電極８ａ〜８ｄの
部分はワイヤボンディング等の方法で外部との電気的接
続をはかるため、保護膜５が除去されている。さらに、
平板状基材１の支持膜２が形成されている面とは反対に
形成された裏面保護膜１０にエッチングホール１１を形
成後、例えばアルカリエッチング等を施し、空洞部であ
るキャビティ１３を形成して流量検出用ダイアフラム１
２が構成されている。なお、矢印６は、被計測流体の流
れ方向を表している。
【０００３】さらに、例えば特開平１０―１４２０２０
号公報に記載されているように、平板状の流量検出素子
１４を被計測流体中に略平行あるいは所定の角度に設置
する場合には、キャビティ１３近傍に発生する流体の乱
れや流量検出素子１４の前縁部で生じる剥離などを抑制
するため、流量検出素子１４は支持体の収納部に設置さ
れる。図１８に示すように、支持体１６は、流量検出素
子１４を収納する凹状の収納部１８を有し、ベース部材
２０上に配設されたターミナル１７を介して検出回路基
板と電気的な接続がなされる。なお、図中、１９はワイ
ヤ、２１はカバーである。このようなダイアフラム構造
を有する流量検出素子については、例えば特開平４−２
９６７号公報等でも提示されており公知である。図１９
は、上記のような従来の感熱式流量センサの構造を示す
正面図、図２０は図１９中Ｂ−Ｂで示す部分の横断面図
である。被計測流体の主通路１０１内に検出管路１００
が設置され、この検出管路１００内に支持体１６に装着
された流量検出素子１４が配設される。なお、図中、１
０２は検出回路基板１０４を収納するケース、１０３は
コネクタ、１０５はシールド部材である。
号公報に記載されているように、平板状の流量検出素子
１４を被計測流体中に略平行あるいは所定の角度に設置
する場合には、キャビティ１３近傍に発生する流体の乱
れや流量検出素子１４の前縁部で生じる剥離などを抑制
するため、流量検出素子１４は支持体の収納部に設置さ
れる。図１８に示すように、支持体１６は、流量検出素
子１４を収納する凹状の収納部１８を有し、ベース部材
２０上に配設されたターミナル１７を介して検出回路基
板と電気的な接続がなされる。なお、図中、１９はワイ
ヤ、２１はカバーである。このようなダイアフラム構造
を有する流量検出素子については、例えば特開平４−２
９６７号公報等でも提示されており公知である。図１９
は、上記のような従来の感熱式流量センサの構造を示す
正面図、図２０は図１９中Ｂ−Ｂで示す部分の横断面図
である。被計測流体の主通路１０１内に検出管路１００
が設置され、この検出管路１００内に支持体１６に装着
された流量検出素子１４が配設される。なお、図中、１
０２は検出回路基板１０４を収納するケース、１０３は
コネクタ、１０５はシールド部材である。
【０００４】次に、従来の感熱式流量センサの検出回路
を図２１に示す。検出回路基板１０４は、一般的な定温
度差制御の構成がなされており、検出回路は発熱体３と
流体温度検出体４とを含むブリッジ回路となっている。
図中、Ｒ１〜Ｒ５は固定抵抗、ＯＰ１、０Ｐ２は演算増
幅器、ＴＲ１、ＴＲ２はトランジスタ、ＢＡＴＴは電源
である。発熱体３と流体温度検出体４を除く検出回路は
検出回路基板１０４上に構成されている。検出回路は図
中のａ点とｂ点の電位を略等しくするように駆動し、発
熱体３の加熱電流ＩＨを制御する。被計測流体の流速が
速くなると、発熱体３から被計測流体への熱伝達量が増
えるため発熱体３への加熱電流ＩＨは増加する。この加
熱電流ＩＨを抵抗Ｒ３の両端で電圧Ｖｏｕｔとして検出
することで、流速あるいは流量情報が得られ、図１９に
示すコネクタ１０３を介してＥＣＵ（electronic contr
ol unit ）へ伝達することができる。
を図２１に示す。検出回路基板１０４は、一般的な定温
度差制御の構成がなされており、検出回路は発熱体３と
流体温度検出体４とを含むブリッジ回路となっている。
図中、Ｒ１〜Ｒ５は固定抵抗、ＯＰ１、０Ｐ２は演算増
幅器、ＴＲ１、ＴＲ２はトランジスタ、ＢＡＴＴは電源
である。発熱体３と流体温度検出体４を除く検出回路は
検出回路基板１０４上に構成されている。検出回路は図
中のａ点とｂ点の電位を略等しくするように駆動し、発
熱体３の加熱電流ＩＨを制御する。被計測流体の流速が
速くなると、発熱体３から被計測流体への熱伝達量が増
えるため発熱体３への加熱電流ＩＨは増加する。この加
熱電流ＩＨを抵抗Ｒ３の両端で電圧Ｖｏｕｔとして検出
することで、流速あるいは流量情報が得られ、図１９に
示すコネクタ１０３を介してＥＣＵ（electronic contr
ol unit ）へ伝達することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の感
熱式流量センサの構造では、流量検出素子１４を支持体
１６の収納部１８に装着する場合、小流量域では被計測
流体は流量検出素子１４の表面のみを流通するが、大流
量域では流量検出素子１４と支持体１６の収納部１８の
隙間に被計測流体が流れ込み（以下、これを底流と称
す）、流量検出精度の低下を招くという問題があった。
図２２及び図２３は、底流を説明する図である。図にお
いて、２２は被計測流体の流れ、２３は底流の流れを示
している。このような問題を解決するために、例えば特
開平９−２６３４３号公報では、支持体の収納部内に流
量検出素子の周縁に沿って溝状のスロットを設けて、大
流量域で生じる底流が流量検出素子へ直接あたらない構
造としている。しかし、スロットに導かれた底流がキャ
ビティとの隙間に回り込む場合があるため、底流を十分
に防止できなかった。さらに、特開２０００−２５７３
号公報では、支持体の収納部側面に流量検出素子の上流
側あるいは下流側の側面を当接させて、底流防止を図る
ことが提示されているが、流量検出素子を接着剤にて収
納部底面に固定する際、接着剤の硬化時にわずかながら
流量検出素子が動くため、収納部側面へ完全に当接させ
ることは難しく、また収納部側面と流量検出素子側面の
寸法精度及び面粗度などを非常に厳しく管理する必要が
あり、生産性が低いという問題があった。
熱式流量センサの構造では、流量検出素子１４を支持体
１６の収納部１８に装着する場合、小流量域では被計測
流体は流量検出素子１４の表面のみを流通するが、大流
量域では流量検出素子１４と支持体１６の収納部１８の
隙間に被計測流体が流れ込み（以下、これを底流と称
す）、流量検出精度の低下を招くという問題があった。
図２２及び図２３は、底流を説明する図である。図にお
いて、２２は被計測流体の流れ、２３は底流の流れを示
している。このような問題を解決するために、例えば特
開平９−２６３４３号公報では、支持体の収納部内に流
量検出素子の周縁に沿って溝状のスロットを設けて、大
流量域で生じる底流が流量検出素子へ直接あたらない構
造としている。しかし、スロットに導かれた底流がキャ
ビティとの隙間に回り込む場合があるため、底流を十分
に防止できなかった。さらに、特開２０００−２５７３
号公報では、支持体の収納部側面に流量検出素子の上流
側あるいは下流側の側面を当接させて、底流防止を図る
ことが提示されているが、流量検出素子を接着剤にて収
納部底面に固定する際、接着剤の硬化時にわずかながら
流量検出素子が動くため、収納部側面へ完全に当接させ
ることは難しく、また収納部側面と流量検出素子側面の
寸法精度及び面粗度などを非常に厳しく管理する必要が
あり、生産性が低いという問題があった。
【０００６】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、生産性が高く、流量計測精度及
び感度の良い感熱式流量センサを得ることを目的とす
る。
ためになされたもので、生産性が高く、流量計測精度及
び感度の良い感熱式流量センサを得ることを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる感熱式流
量センサは、平板状基材の表面に感熱抵抗膜よりなる発
熱体が形成され、この発熱体の下部に平板状基材を部分
的に除去して空洞部が形成されたダイアフラムを有する
流量検出素子と、この流量検出素子を装着する凹状の収
納部を有し、被計測流体が流通する管路に設置される支
持体を備えた感熱式流量センサであって、支持体の収納
部底面に、流量検出素子裏面の空洞部を塞ぐように隆起
した突出面を設けたものである。また、突出面は、空洞
部全域を塞いでいるものである。また、突出面は、空洞
部の一部を塞ぎ、その他の部分を開放しているものであ
る。さらに、突出面は、空洞部の一部である発熱体のパ
ターン下部に相当する部分を塞いでいるものである。
量センサは、平板状基材の表面に感熱抵抗膜よりなる発
熱体が形成され、この発熱体の下部に平板状基材を部分
的に除去して空洞部が形成されたダイアフラムを有する
流量検出素子と、この流量検出素子を装着する凹状の収
納部を有し、被計測流体が流通する管路に設置される支
持体を備えた感熱式流量センサであって、支持体の収納
部底面に、流量検出素子裏面の空洞部を塞ぐように隆起
した突出面を設けたものである。また、突出面は、空洞
部全域を塞いでいるものである。また、突出面は、空洞
部の一部を塞ぎ、その他の部分を開放しているものであ
る。さらに、突出面は、空洞部の一部である発熱体のパ
ターン下部に相当する部分を塞いでいるものである。
【０００８】また、平板状基材の表面に感熱抵抗膜より
なる発熱体が形成され、この発熱体の下部に平板状基材
を部分的に除去して空洞部が形成されたダイアフラムを
有する流量検出素子と、この流量検出素子を装着する凹
状の収納部を有し、被計測流体が流通する管路に設置さ
れる支持体を備えた感熱式流量センサであって、支持体
の収納部底面に、流量検出素子裏面の空洞部周縁を覆う
ように隆起した突出面を設け、この突出面は空洞部の外
周よりも外側で傾斜面を有するものである。
なる発熱体が形成され、この発熱体の下部に平板状基材
を部分的に除去して空洞部が形成されたダイアフラムを
有する流量検出素子と、この流量検出素子を装着する凹
状の収納部を有し、被計測流体が流通する管路に設置さ
れる支持体を備えた感熱式流量センサであって、支持体
の収納部底面に、流量検出素子裏面の空洞部周縁を覆う
ように隆起した突出面を設け、この突出面は空洞部の外
周よりも外側で傾斜面を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に、本発明の
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明
の実施の形態１における感熱式流量センサの支持体を示
す要部斜視図である。また、図２は図１中Ａ−Ａで示す
部分の断面図、図３は図１中Ｂ−Ｂで示す部分の断面
図、図４は図１中Ｃ−Ｃで示す部分の断面図であり、そ
れぞれ（ａ）は支持体のみ、（ｂ）は流量検出素子を装
着した状態を示している。図において、１４は従来と同
様の流量検出素子（図１６参照）で、平板状基材１の表
面に感熱抵抗膜よりなる発熱体３が形成され、この発熱
体３の下部に平板状基材１を部分的に除去して空洞部で
あるキャビティ１３が形成された流量検出用ダイアフラ
ム１２を有するものである。また、１６は本実施の形態
における支持体で、従来の支持体と同様にターミナル１
７や流量検出素子１４を装着する凹状の収納部１８を有
し、ベース部材２０に取り付けられ、被計測流体が流通
する管路に設置される。なお、流量検出素子１４は、接
着剤１５により支持体１６に固定されている。本実施の
形態では、支持体１６の収納部１８底面に、流量検出素
子１４裏面のキャビティ１３全域を塞ぐように隆起した
突出面２６を設けたものである。
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明
の実施の形態１における感熱式流量センサの支持体を示
す要部斜視図である。また、図２は図１中Ａ−Ａで示す
部分の断面図、図３は図１中Ｂ−Ｂで示す部分の断面
図、図４は図１中Ｃ−Ｃで示す部分の断面図であり、そ
れぞれ（ａ）は支持体のみ、（ｂ）は流量検出素子を装
着した状態を示している。図において、１４は従来と同
様の流量検出素子（図１６参照）で、平板状基材１の表
面に感熱抵抗膜よりなる発熱体３が形成され、この発熱
体３の下部に平板状基材１を部分的に除去して空洞部で
あるキャビティ１３が形成された流量検出用ダイアフラ
ム１２を有するものである。また、１６は本実施の形態
における支持体で、従来の支持体と同様にターミナル１
７や流量検出素子１４を装着する凹状の収納部１８を有
し、ベース部材２０に取り付けられ、被計測流体が流通
する管路に設置される。なお、流量検出素子１４は、接
着剤１５により支持体１６に固定されている。本実施の
形態では、支持体１６の収納部１８底面に、流量検出素
子１４裏面のキャビティ１３全域を塞ぐように隆起した
突出面２６を設けたものである。
【００１０】本実施の形態における支持体１６の収納部
１８の構造について、図１及び図２を用いて説明する。
凹状の収納部１８の底面には、流量検出素子１４を接着
剤１５により固定するための接着面２４と、流量検出素
子１４を保持するための設置面２５ａ及び２５ｂ、さら
に流量検出素子１４裏面のキャビティ１３全域を塞ぐよ
うに隆起した突出面２６が設けられている。接着面２４
上には接着剤１５を塗布した後、流量検出素子１４を装
着するため、接着面２４は設置面２５ａ、２５ｂよりも
接着剤１５の厚さ分だけ低く形成されている。これによ
り流量検出素子１４は支持体１６の表面と略同面に設置
される。また、突出面２６は、流量検出素子１４のキャ
ビティ１３の面積よりも若干大きく形成されており、キ
ャビティ１３全域を塞いでいる。接着面２４、設置面２
５ａ、２５ｂ及び突出面２６と接する部分以外は、流量
検出素子１４裏面と底面２７の間には空間が設けられて
おり、流量検出素子１４が支持体１６に接触しないよう
に構成されている。
１８の構造について、図１及び図２を用いて説明する。
凹状の収納部１８の底面には、流量検出素子１４を接着
剤１５により固定するための接着面２４と、流量検出素
子１４を保持するための設置面２５ａ及び２５ｂ、さら
に流量検出素子１４裏面のキャビティ１３全域を塞ぐよ
うに隆起した突出面２６が設けられている。接着面２４
上には接着剤１５を塗布した後、流量検出素子１４を装
着するため、接着面２４は設置面２５ａ、２５ｂよりも
接着剤１５の厚さ分だけ低く形成されている。これによ
り流量検出素子１４は支持体１６の表面と略同面に設置
される。また、突出面２６は、流量検出素子１４のキャ
ビティ１３の面積よりも若干大きく形成されており、キ
ャビティ１３全域を塞いでいる。接着面２４、設置面２
５ａ、２５ｂ及び突出面２６と接する部分以外は、流量
検出素子１４裏面と底面２７の間には空間が設けられて
おり、流量検出素子１４が支持体１６に接触しないよう
に構成されている。
【００１１】以上のように構成された感熱式流量センサ
における被計測流体の流れについて図３及び図４を用い
て説明する。なお、図中、２２は被計測流体の流れ、２
３は流量検出素子１４裏面と支持体１６の収納部１８の
隙間に被計測流体が流れ込んだ底流の流れを示してい
る。本実施の形態における感熱式流量センサでは、吸入
流体が増加し大流量になった場合、支持体１６の底面２
７と流量検出素子１４裏面の空間においては底流が発生
するが（図３（ｂ））、キャビティ１３周辺は突出面２
６により塞がれており、底流は発生しない（図４
（ｂ））。これにより、流量計測精度を向上することが
できる。さらに、本実施の形態によれば、従来例（特開
２０００−２５７３号公報）のように、収納部１ ８の
側面と流量検出素子１４の側面の位置関係を厳密に管理
しなくても、突出面２６を流量検出素子１４のキャビテ
ィ１３の面積よりも大きく形成することで底流防止の効
果が得られるため、流量検出素子１４の組み付け性が向
上し、大量生産にも適している。
における被計測流体の流れについて図３及び図４を用い
て説明する。なお、図中、２２は被計測流体の流れ、２
３は流量検出素子１４裏面と支持体１６の収納部１８の
隙間に被計測流体が流れ込んだ底流の流れを示してい
る。本実施の形態における感熱式流量センサでは、吸入
流体が増加し大流量になった場合、支持体１６の底面２
７と流量検出素子１４裏面の空間においては底流が発生
するが（図３（ｂ））、キャビティ１３周辺は突出面２
６により塞がれており、底流は発生しない（図４
（ｂ））。これにより、流量計測精度を向上することが
できる。さらに、本実施の形態によれば、従来例（特開
２０００−２５７３号公報）のように、収納部１ ８の
側面と流量検出素子１４の側面の位置関係を厳密に管理
しなくても、突出面２６を流量検出素子１４のキャビテ
ィ１３の面積よりも大きく形成することで底流防止の効
果が得られるため、流量検出素子１４の組み付け性が向
上し、大量生産にも適している。
【００１２】実施の形態２．図５は、本発明の実施の形
態２における感熱式流量センサの支持体を示す要部斜視
図である。また、図６は図５中Ｄ−Ｄで示す部分の断面
図、図７は図５中Ｅ−Ｅで示す部分の断面図、図８は図
５中Ｆ−Ｆで示す部分の断面図、図９は図５中Ｇ−Ｇで
示す部分の断面図であり、それぞれ（ａ）は支持体の
み、（ｂ）は流量検出素子を装着した状態を示してい
る。図において、２６ａは支持体１６の収納部１８底面
に設けられた突出面であり、流量検出素子１４裏面のキ
ャビティ１３の一部を塞ぎ、その他の部分を開放してい
る。また、３は感熱抵抗膜よりなる発熱体、１２は流量
検出用ダイアフラムを示している。なお、図中、同一、
相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。本実施
の形態では、特にキャビティ１３の一部である発熱体３
のパターン下部に相当する部分を塞ぐように、支持体１
６の収納部１８底面に突出面２６ａを設けたものであ
る。これにより、上記実施の形態１よりも、流量検出素
子１４と支持体１６の接触部が少ない構造となってい
る。
態２における感熱式流量センサの支持体を示す要部斜視
図である。また、図６は図５中Ｄ−Ｄで示す部分の断面
図、図７は図５中Ｅ−Ｅで示す部分の断面図、図８は図
５中Ｆ−Ｆで示す部分の断面図、図９は図５中Ｇ−Ｇで
示す部分の断面図であり、それぞれ（ａ）は支持体の
み、（ｂ）は流量検出素子を装着した状態を示してい
る。図において、２６ａは支持体１６の収納部１８底面
に設けられた突出面であり、流量検出素子１４裏面のキ
ャビティ１３の一部を塞ぎ、その他の部分を開放してい
る。また、３は感熱抵抗膜よりなる発熱体、１２は流量
検出用ダイアフラムを示している。なお、図中、同一、
相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。本実施
の形態では、特にキャビティ１３の一部である発熱体３
のパターン下部に相当する部分を塞ぐように、支持体１
６の収納部１８底面に突出面２６ａを設けたものであ
る。これにより、上記実施の形態１よりも、流量検出素
子１４と支持体１６の接触部が少ない構造となってい
る。
【００１３】流量センサの感度は、発熱体３で生じる全
ジュール熱のうち、被計測流体によって奪われる熱量が
多いほど良くなる。言い換えれば、流量検出素子１４か
ら支持体１６に伝導する熱量が少ないほど感度が良くな
る。上記実施の形態１では、流量検出素子１４のキャビ
ティ１３全域を塞ぐように突出面２６を形成することに
より、底流を確実に防止することができるが、その反
面、流量検出素子１４から支持体１６への熱伝導による
熱損失分が大きいため、流量センサとしての感度が低下
する傾向にある。このため、本実施の形態では、流量検
出素子１４の発熱体３下部に相当するキャビティ１３の
一部を塞ぐように突出面２６ａを形成することで、流量
検出素子１４から支持体１６への熱伝導量を抑え、流量
センサとしての感度低下を抑制した。
ジュール熱のうち、被計測流体によって奪われる熱量が
多いほど良くなる。言い換えれば、流量検出素子１４か
ら支持体１６に伝導する熱量が少ないほど感度が良くな
る。上記実施の形態１では、流量検出素子１４のキャビ
ティ１３全域を塞ぐように突出面２６を形成することに
より、底流を確実に防止することができるが、その反
面、流量検出素子１４から支持体１６への熱伝導による
熱損失分が大きいため、流量センサとしての感度が低下
する傾向にある。このため、本実施の形態では、流量検
出素子１４の発熱体３下部に相当するキャビティ１３の
一部を塞ぐように突出面２６ａを形成することで、流量
検出素子１４から支持体１６への熱伝導量を抑え、流量
センサとしての感度低下を抑制した。
【００１４】また、図７〜図９に示すように、本実施の
形態における支持体１６の構造によれば、流量検出素子
１４裏面の通路に通気抵抗差が生じる。流体は通気抵抗
の小さい部分により多く流れるため、キャビティ１３の
特に発熱体３下部に相当する部分以外の通路に流体が流
れ込む。すなわち、吸入流体の増加とともに底流が発生
した場合（図７（ｂ））、キャビティ１３部分は底流の
入口通路が狭いため底流２３の侵入を抑制でき（図８
（ｂ））、さらに、キャビティ１３の発熱体３下部に相
当する部分には底流通路がないため、底流の侵入はほと
んど無い（図９（ｂ））。よって、流量検出素子１４の
発熱体３近傍では底流の影響を受けにくく、流量計測精
度が低下することはない。また、上記実施の形態１で
は、突出面２６によりキャビティ１３全域を塞ぐ構造の
ため、雰囲気温度の極度の高低により、キャビティ１３
内に密閉された流体が膨張・収縮し、流量検出素子用ダ
イアフラム１２を変形させることが懸念されるが、本実
施の形態では、図１０に示すように、突出面２６ａがキ
ャビティ１３を部分的に開放した構造になっているた
め、流量検出用ダイアフラム１２を変形させることがな
く、安定して流量検出が行える。
形態における支持体１６の構造によれば、流量検出素子
１４裏面の通路に通気抵抗差が生じる。流体は通気抵抗
の小さい部分により多く流れるため、キャビティ１３の
特に発熱体３下部に相当する部分以外の通路に流体が流
れ込む。すなわち、吸入流体の増加とともに底流が発生
した場合（図７（ｂ））、キャビティ１３部分は底流の
入口通路が狭いため底流２３の侵入を抑制でき（図８
（ｂ））、さらに、キャビティ１３の発熱体３下部に相
当する部分には底流通路がないため、底流の侵入はほと
んど無い（図９（ｂ））。よって、流量検出素子１４の
発熱体３近傍では底流の影響を受けにくく、流量計測精
度が低下することはない。また、上記実施の形態１で
は、突出面２６によりキャビティ１３全域を塞ぐ構造の
ため、雰囲気温度の極度の高低により、キャビティ１３
内に密閉された流体が膨張・収縮し、流量検出素子用ダ
イアフラム１２を変形させることが懸念されるが、本実
施の形態では、図１０に示すように、突出面２６ａがキ
ャビティ１３を部分的に開放した構造になっているた
め、流量検出用ダイアフラム１２を変形させることがな
く、安定して流量検出が行える。
【００１５】実施の形態３．図１１は、本発明の実施の
形態３における感熱式流量センサの支持体を示す要部斜
視図である。また、図１２は図１１中Ｈ−Ｈで示す部分
の断面図、図１３は図１１中Ｊ−Ｊで示す部分の断面
図、図１４は図１１中Ｋ−Ｋで示す部分の断面図であ
り、それぞれ（ａ）は支持体のみ、（ｂ）は流量検出素
子を装着した状態を示している。さらに、図１５は流量
検出素子１４のキャビティ１３周辺を示す要部拡大断面
図である。図において、２６ｂは支持体１６の収納部１
８底面に設けられた突出面であり、流量検出素子１４裏
面のキャビティ１３周縁を覆うように隆起しており、キ
ャビティ１３の外周よりも外側で傾斜面２８を有するも
のである。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を
付し、説明を省略する。
形態３における感熱式流量センサの支持体を示す要部斜
視図である。また、図１２は図１１中Ｈ−Ｈで示す部分
の断面図、図１３は図１１中Ｊ−Ｊで示す部分の断面
図、図１４は図１１中Ｋ−Ｋで示す部分の断面図であ
り、それぞれ（ａ）は支持体のみ、（ｂ）は流量検出素
子を装着した状態を示している。さらに、図１５は流量
検出素子１４のキャビティ１３周辺を示す要部拡大断面
図である。図において、２６ｂは支持体１６の収納部１
８底面に設けられた突出面であり、流量検出素子１４裏
面のキャビティ１３周縁を覆うように隆起しており、キ
ャビティ１３の外周よりも外側で傾斜面２８を有するも
のである。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を
付し、説明を省略する。
【００１６】上記実施の形態２で説明したように、流量
センサとしての感度を向上するためには、流量検出素子
１４から支持体１６への熱伝導量を抑える必要があり、
流量検出素子１４と支持体１６は接触部が少ない方が好
ましい。しかしながら、従来の流量センサにおいては、
キャビティ１３周辺の底流の流れは流量検出用ダイアフ
ラム１２側へと流れ込み（図２３参照）、時としてキャ
ビティ１３内で旋回渦が生じ、その結果、流量計測精度
の低下を招いていた。本実施の形態では、キャビティ１
３周縁を覆う突出面２６ｂを設置面２５ａ、２５ｂより
わずかに低く形成し、さらにキャビティ１３の外周より
も外側で傾斜面２８を有する構造としている。このよう
な構造においては、底面２７または突出面２６ｂと流量
検出素子１４の裏面に隙間があるため底流が発生するが
（図１３（ｂ））、突出面２６ｂに傾斜面２８を設けた
ことにより底流のベクトルが収納部１８の底面２７側へ
向かう（図１４（ｂ）、図１５）。このため、流量検出
用ダイアフラム１２の周囲では底流の影響を著しく抑制
することができ、流量センサとしての感度が向上すると
ともに、流量計測精度も確保することができる。
センサとしての感度を向上するためには、流量検出素子
１４から支持体１６への熱伝導量を抑える必要があり、
流量検出素子１４と支持体１６は接触部が少ない方が好
ましい。しかしながら、従来の流量センサにおいては、
キャビティ１３周辺の底流の流れは流量検出用ダイアフ
ラム１２側へと流れ込み（図２３参照）、時としてキャ
ビティ１３内で旋回渦が生じ、その結果、流量計測精度
の低下を招いていた。本実施の形態では、キャビティ１
３周縁を覆う突出面２６ｂを設置面２５ａ、２５ｂより
わずかに低く形成し、さらにキャビティ１３の外周より
も外側で傾斜面２８を有する構造としている。このよう
な構造においては、底面２７または突出面２６ｂと流量
検出素子１４の裏面に隙間があるため底流が発生するが
（図１３（ｂ））、突出面２６ｂに傾斜面２８を設けた
ことにより底流のベクトルが収納部１８の底面２７側へ
向かう（図１４（ｂ）、図１５）。このため、流量検出
用ダイアフラム１２の周囲では底流の影響を著しく抑制
することができ、流量センサとしての感度が向上すると
ともに、流量計測精度も確保することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、支持体
の収納部底面に、流量検出素子裏面の空洞部を塞ぐよう
に隆起した突出面を設けたので、被計測流体が空洞部内
に流入するのを防止することができ、流量計測精度が向
上する。
の収納部底面に、流量検出素子裏面の空洞部を塞ぐよう
に隆起した突出面を設けたので、被計測流体が空洞部内
に流入するのを防止することができ、流量計測精度が向
上する。
【００１８】また、突出面を、空洞部の一部を塞ぎ、そ
の他の部分を開放するように設けることにより、被計測
流体が空洞部内に流入するのを抑制するとともに、空洞
部内に密閉された被計測流体が膨張・収縮し、ダイアフ
ラムを変形させることを防止することができるので、流
量計測精度が向上する。
の他の部分を開放するように設けることにより、被計測
流体が空洞部内に流入するのを抑制するとともに、空洞
部内に密閉された被計測流体が膨張・収縮し、ダイアフ
ラムを変形させることを防止することができるので、流
量計測精度が向上する。
【００１９】また、突出面を、空洞部の一部である発熱
体のパターン下部に相当する部分を塞ぐように設けるこ
とにより、流量検出素子から支持体への熱伝導量を抑制
し、且つ被計測流体が空洞部内に流入するのを抑制でき
るため、流量センサとしての感度向上と流量計測精度の
向上が図られる。
体のパターン下部に相当する部分を塞ぐように設けるこ
とにより、流量検出素子から支持体への熱伝導量を抑制
し、且つ被計測流体が空洞部内に流入するのを抑制でき
るため、流量センサとしての感度向上と流量計測精度の
向上が図られる。
【００２０】また、支持体の収納部底面に、流量検出素
子裏面の空洞部周縁を覆うように隆起した突出面を設
け、この突出面は空洞部の外周よりも外側で傾斜面を有
するようにしたので、流量検出素子から支持体への熱伝
導量を抑制し、且つ被計測流体が空洞部内に流入するの
を抑制できるため、流量センサとしての感度向上と流量
計測精度の向上が図られる。
子裏面の空洞部周縁を覆うように隆起した突出面を設
け、この突出面は空洞部の外周よりも外側で傾斜面を有
するようにしたので、流量検出素子から支持体への熱伝
導量を抑制し、且つ被計測流体が空洞部内に流入するの
を抑制できるため、流量センサとしての感度向上と流量
計測精度の向上が図られる。
【図１】 本発明の実施の形態１である感熱式流量セン
サを示す要部斜視図である。
サを示す要部斜視図である。
【図２】 本発明の実施の形態１である感熱式流量セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１である感熱式流量セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態１である感熱式流量セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態２である感熱式流量セン
サを示す要部斜視図である。
サを示す要部斜視図である。
【図６】 本発明の実施の形態２である感熱式流量セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態２である感熱式流量セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態２である感熱式流量セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態２である感熱式流量セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２である感熱式流量セ
ンサを示す要部平面図である。
ンサを示す要部平面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３である感熱式流量セ
ンサを示す要部斜視図である。
ンサを示す要部斜視図である。
【図１２】 本発明の実施の形態３である感熱式流量セ
ンサを示す断面図である。
ンサを示す断面図である。
【図１３】 本発明の実施の形態３である感熱式流量セ
ンサを示す断面図である。
ンサを示す断面図である。
【図１４】 本発明の実施の形態３である感熱式流量セ
ンサを示す断面図である。
ンサを示す断面図である。
【図１５】 本発明の実施の形態３である感熱式流量セ
ンサを示す要部拡大断面図である。
ンサを示す要部拡大断面図である。
【図１６】 従来の感熱式流量センサの流量検出素子を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図１７】 従来の感熱式流量センサの流量検出素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１８】 従来の感熱式流量センサを示す要部斜視図
である。
である。
【図１９】 従来の感熱式流量センサを示す正面図であ
る。
る。
【図２０】 従来の感熱式流量センサを示す横断面図で
ある。
ある。
【図２１】 従来の感熱式流量センサの検出回路図であ
る。
る。
【図２２】 従来の感熱式流量センサの底流を説明する
要部斜視図である。
要部斜視図である。
【図２３】 従来の感熱式流量センサの底流を説明する
断面図である。
断面図である。
１ 平板状基材、２ 支持膜、３ 発熱体、４ 流体温
度検出体、５ 保護膜、６ 被計測流体の流れ、７ａ、
７ｂ、７ｃ、７ｄ リード部、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ
電極、９ａ、９ｂ 接続部、１０ 裏面保護膜、１１
エッチングホール、１２ 流量検出用ダイアフラム、
１３ キャビティ（空洞部）、１４ 流量検出素子、１
５ 接着剤、１６ 支持体、１７ ターミナル、１８
収納部、１９ ワイヤ、２０ ベース部材、２１ カバ
ー、２２ 被計測流体の流れ、２３ 底流の流れ、２４
接着面、２５ａ、２５ｂ 設置面、２６、２６ａ、２
６ｂ 突出面、２７ 底面、２８ 傾斜面、１００ 検
出管路、１０１ 主通路、１０２ ケース、１０３ コ
ネクタ、１０４ 検出回路基板、１０５ シールド部
材。
度検出体、５ 保護膜、６ 被計測流体の流れ、７ａ、
７ｂ、７ｃ、７ｄ リード部、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ
電極、９ａ、９ｂ 接続部、１０ 裏面保護膜、１１
エッチングホール、１２ 流量検出用ダイアフラム、
１３ キャビティ（空洞部）、１４ 流量検出素子、１
５ 接着剤、１６ 支持体、１７ ターミナル、１８
収納部、１９ ワイヤ、２０ ベース部材、２１ カバ
ー、２２ 被計測流体の流れ、２３ 底流の流れ、２４
接着面、２５ａ、２５ｂ 設置面、２６、２６ａ、２
６ｂ 突出面、２７ 底面、２８ 傾斜面、１００ 検
出管路、１０１ 主通路、１０２ ケース、１０３ コ
ネクタ、１０４ 検出回路基板、１０５ シールド部
材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 慎悟 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 AA02 EA04 EA08
Claims (5)
- 【請求項１】 平板状基材の表面に感熱抵抗膜よりなる
発熱体が形成され、この発熱体の下部に上記平板状基材
を部分的に除去して空洞部が形成されたダイアフラムを
有する流量検出素子と、この流量検出素子を装着する凹
状の収納部を有し、被計測流体が流通する管路に設置さ
れる支持体を備えた感熱式流量センサであって、上記支
持体の上記収納部底面に、上記流量検出素子裏面の上記
空洞部を塞ぐように隆起した突出面を設けたことを特徴
とする感熱式流量センサ。 - 【請求項２】 突出面は、空洞部全域を塞いでいること
を特徴とする請求項１記載の感熱式流量センサ。 - 【請求項３】 突出面は、空洞部の一部を塞ぎ、その他
の部分を開放していることを特徴とする請求項１記載の
感熱式流量センサ。 - 【請求項４】 突出面は、空洞部の一部である発熱体の
パターン下部に相当する部分を塞いでいることを特徴と
する請求項３記載の感熱式流量センサ。 - 【請求項５】 平板状基材の表面に感熱抵抗膜よりなる
発熱体が形成され、この発熱体の下部に上記平板状基材
を部分的に除去して空洞部が形成されたダイアフラムを
有する流量検出素子と、この流量検出素子を装着する凹
状の収納部を有し、被計測流体が流通する管路に設置さ
れる支持体を備えた感熱式流量センサであって、上記支
持体の上記収納部底面に、上記流量検出素子裏面の上記
空洞部周縁を覆うように隆起した突出面を設け、この突
出面は上記空洞部の外周よりも外側で傾斜面を有するこ
とを特徴とする感熱式流量センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332348A JP2002139360A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 感熱式流量センサ |
| DE10117855A DE10117855A1 (de) | 2000-10-31 | 2001-04-10 | Wärmeempfindlicher Strömungsgeschwindigkeits-Sensor |
| US09/847,582 US6470743B2 (en) | 2000-10-31 | 2001-05-03 | Heat-sensitive flow rate sensor |
| KR1020010039487A KR20020033492A (ko) | 2000-10-31 | 2001-07-03 | 감열식 유량센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332348A JP2002139360A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 感熱式流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002139360A true JP2002139360A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18808568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000332348A Pending JP2002139360A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 感熱式流量センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6470743B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002139360A (ja) |
| KR (1) | KR20020033492A (ja) |
| DE (1) | DE10117855A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009192549A (ja) * | 2009-06-04 | 2009-08-27 | Denso Corp | 熱式空気流量センサの製造方法 |
| JP2010281809A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-12-16 | Denso Corp | 空気流量測定装置 |
| JP2013015543A (ja) * | 2009-05-01 | 2013-01-24 | Denso Corp | 空気流量測定装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3900334B2 (ja) * | 2001-10-22 | 2007-04-04 | 三菱電機株式会社 | 流量センサ |
| DE10345584A1 (de) * | 2003-09-29 | 2005-04-28 | Bosch Gmbh Robert | Leiterplatte mit Kunststoffteil zur Aufnahme einer Messeinrichtung |
| JP5197714B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2013-05-15 | 三菱電機株式会社 | 流量検出装置 |
| FR2977886B1 (fr) * | 2011-07-13 | 2017-03-03 | Centre Nat Rech Scient | Capteur miniaturise a element chauffant et procede de fabrication associe. |
Family Cites Families (11)
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