JP2007101561A - Flow rate detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow rate detector which can detect higher flow rate by heightening thermal bond between heating element and thermal resistive element with no difficulty in mass production. <P>SOLUTION: The flow rate detector contains upstream temperature sensor 3U and downstream temperature sensor 3D allocated on both ends of a heater 2 with their comb teeth-shaped irregular direction to be approximately in parallel with a flow direction A of the detected fluid. In this case, heat from the heater 2 first heats crank-shaped connection J of these temperature sensors 3U, 3D formed as comb teeth, and then the heat is transferred through linear section S along the crank shape in the direction approximately in parallel with flow direction of the detected fluid. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検出流体（例えば、空気）の流速を検出する流速検出器に関するものである。   The present invention relates to a flow rate detector that detects the flow rate of a fluid to be detected (for example, air).

従来より、この種の流速検出器として、２個のセンサとヒータ素子からなるダイアフラム型流速検出器が用いられている。図７に、従来よりあるダイアフラム型流速検出器の概略断面構造を示す。また、図６に、このダイアフラム部の平面図を示す。図６と図７において、１はシリコンチップ（基台）、１−１は基台１の上面に空間１−２を設けて薄肉状に形成されたダイアフラム部、２はダイアフラム部１−１上に形成された金属薄膜の発熱体（ヒータ）、３Ｕ（３Ｕ０）および３Ｄ（３Ｄ０）はヒータ２の両側に形成された金属薄膜の感熱抵抗体（温度センサ）、４はダイアフラムを貫通するスリットである。   Conventionally, as this type of flow rate detector, a diaphragm type flow rate detector comprising two sensors and a heater element has been used. FIG. 7 shows a schematic cross-sectional structure of a conventional diaphragm type flow velocity detector. FIG. 6 is a plan view of the diaphragm portion. 6 and 7, 1 is a silicon chip (base), 1-1 is a diaphragm portion formed in a thin shape by providing a space 1-2 on the upper surface of the base 1, and 2 is on the diaphragm portion 1-1. The metal thin film heating element (heater), 3U (3U0) and 3D (3D0) formed on the metal thin film thermal resistor (temperature sensor) formed on both sides of the heater 2 and 4 are slits penetrating the diaphragm. is there.

ヒータ２や温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０は、例えば窒化シリコンからなる薄膜の絶縁層５により覆われている。ヒータ２および温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０は、複数のクランク形状を連ねた櫛歯形状とされ、この櫛歯形状の凹凸方向を被検出流体の流れ方向Ａとほゞ直交して配置されている。   The heater 2 and the temperature sensors 3U0 and 3D0 are covered with a thin insulating layer 5 made of, for example, silicon nitride. The heater 2 and the temperature sensors 3U0 and 3D0 have a comb-teeth shape in which a plurality of crank shapes are connected, and the concave-convex direction of the comb-teeth shape is arranged substantially orthogonal to the flow direction A of the fluid to be detected.

この流速検出器を用いた流速計測方法の原理を述べる。ヒータ２は周囲温度より一定の温度高くなるように駆動され、温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０は、定電流または定電圧で駆動される。このように駆動された状態において、被検出流体の流速が零の時には、温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０の温度は同一になり、温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０の抵抗値に差は生じない。被検出流体の流れがある時には、上流に位置する温度センサ（上流側温度センサ）３Ｕ０は、ヒータ２方向へ向かう被検出流体の流れにより熱が運び去れるので冷却される。一方、下流に位置する温度センサ（下流側温度センサ）３Ｄ０は、ヒータ２で加熱された被検出流体の流れによって熱せられる。この上流側と下流側の温度差の発生によって、上流側温度センサ３Ｕ０と下流側温度センサ３Ｄ０の抵抗値に差が生じる。この抵抗値の差を電圧値の差として検出することにより、上記流速検出器では、被検出流体の流速を求めるようにしている。   The principle of the flow velocity measurement method using this flow velocity detector will be described. The heater 2 is driven so as to be a certain temperature higher than the ambient temperature, and the temperature sensors 3U0 and 3D0 are driven with a constant current or a constant voltage. In this driven state, when the flow velocity of the fluid to be detected is zero, the temperatures of the temperature sensors 3U0 and 3D0 are the same, and there is no difference in the resistance values of the temperature sensors 3U0 and 3D0. When there is a flow of the fluid to be detected, the temperature sensor (upstream temperature sensor) 3U0 located upstream is cooled because heat is carried away by the flow of the fluid to be detected toward the heater 2. On the other hand, the temperature sensor (downstream temperature sensor) 3D0 located downstream is heated by the flow of the detected fluid heated by the heater 2. Due to the occurrence of the temperature difference between the upstream side and the downstream side, a difference occurs in the resistance value between the upstream temperature sensor 3U0 and the downstream temperature sensor 3D0. By detecting this difference in resistance value as a difference in voltage value, the flow velocity detector obtains the flow velocity of the fluid to be detected.

この従来の流速検出器では、例えば被検出流体の流速が２０ｍ／ｓ以上になると、温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０の温度が飽和してしまい、流速を検出することができなくなるという問題があった。図５に、流速とセンサ出力との関係を示す。同図に示す特性Ｉが、従来の流速検出器の流速−センサ出力特性であり、２０ｍ／ｓ付近からセンサ出力が飽和しており、高流速の検出ができなくなる。これは、ヒータ２と温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０との熱結合が低いことに起因している。   In this conventional flow velocity detector, for example, when the flow velocity of the fluid to be detected is 20 m / s or more, the temperature of the temperature sensors 3U0 and 3D0 is saturated, and the flow velocity cannot be detected. FIG. 5 shows the relationship between the flow velocity and the sensor output. A characteristic I shown in the figure is a flow velocity-sensor output characteristic of a conventional flow velocity detector, and the sensor output is saturated from around 20 m / s, and a high flow velocity cannot be detected. This is due to the low thermal coupling between the heater 2 and the temperature sensors 3U0 and 3D0.

ヒータ２と温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０との熱結合を高める構成として、本出願人は、下記に示す特許文献１や特許文献２に示されているような流速センサを提案している。特許文献１の流速センサでは、ダイアフラム上にヒータと温度センサとを重ねて形成することによって熱結合を高め、高流速の検出を可能としている。特許文献２の流速センサでは、ダイアフラム上に並置されたヒータと温度センサとの上面を金属層で覆うことによって熱結合を高め、高流速の検出を可能としている。   As a configuration for enhancing the thermal coupling between the heater 2 and the temperature sensors 3U0 and 3D0, the present applicant has proposed a flow velocity sensor as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 shown below. In the flow rate sensor of Patent Document 1, a heater and a temperature sensor are formed on a diaphragm so as to overlap each other, thereby increasing the thermal coupling and enabling detection of a high flow rate. In the flow rate sensor of Patent Document 2, thermal coupling is enhanced by covering the upper surfaces of the heater and the temperature sensor juxtaposed on the diaphragm with a metal layer, thereby enabling detection of a high flow rate.

特公平４−７４６７２号公報Japanese Patent Publication No. 4-74672 特公平６−６８４５１号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-68451 特開昭６１−８８５３２号公報JP-A-61-88532

しかしながら、特許文献１や特許文献２の流速センサでは、ヒータと温度センサとの熱結合を高めることによって高流速の検出が可能とはなるが、製造が難しく量産が困難であるという問題があった。   However, in the flow rate sensors of Patent Document 1 and Patent Document 2, it is possible to detect a high flow rate by increasing the thermal coupling between the heater and the temperature sensor, but there is a problem that manufacturing is difficult and mass production is difficult. .

例えば、特許文献１の流速センサでは、先ず第１工程で、ダイアフラムの表面にヒータのパターンを形成する。そして、その上に絶縁膜を形成し（第２工程）、さらに絶縁膜の上に温度センサのパターンを形成する（第３工程）。この場合、第１工程が終了した時点で、ミクロの視点で見れば、ダイアフラム平面にヒータのパターンが突出した形となっている。一般には、このような凹凸の面の上に、後工程でパターンを成膜することは困難であり、このため量産を難しくする。また、上記第２工程で、ヒータと温度センサとの電気的絶縁の信頼性を確実に得ることが困難であり、量産化を難しくする。   For example, in the flow rate sensor of Patent Document 1, first, in the first step, a heater pattern is formed on the surface of the diaphragm. Then, an insulating film is formed thereon (second step), and a temperature sensor pattern is formed on the insulating film (third step). In this case, when the first step is completed, the heater pattern protrudes from the diaphragm plane from a microscopic viewpoint. In general, it is difficult to form a pattern on the uneven surface in a subsequent process, which makes mass production difficult. In the second step, it is difficult to reliably obtain electrical insulation reliability between the heater and the temperature sensor, which makes mass production difficult.

また、特許文献１のようにヒータの上に温度センサを形成した場合や、特許文献２のようにヒータと温度センサの上面を金属層で覆った場合には、各々の膜の熱膨張の差異によって機械的歪みが生じる状態となっている。この機械的歪みは、温度センサの抵抗値に影響を及ぼすので（温度センサが歪みゲージのように働く）、流速検出値の誤差が大きくなってしまい、特に量産時には製品の特性ばらつきが大きくなり、量産化を難しくする。   Further, when a temperature sensor is formed on the heater as in Patent Document 1, or when the upper surface of the heater and the temperature sensor is covered with a metal layer as in Patent Document 2, the difference in thermal expansion of each film. In this state, mechanical distortion occurs. Since this mechanical strain affects the resistance value of the temperature sensor (the temperature sensor works like a strain gauge), the error of the flow velocity detection value becomes large, especially during mass production, the product characteristic variation becomes large, Make mass production difficult.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、量産に困難をきたすことなく、発熱体と感熱抵抗体との熱的結合を高くし、高流速を検出することが可能な流速検出器を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to increase the thermal coupling between the heating element and the thermal resistor without causing difficulty in mass production, and to achieve a high flow rate. It is an object of the present invention to provide a flow rate detector capable of detecting

このような目的を達成するために本発明は、基台と、この基台の一部に空間を設けて薄肉状に形成されたダイアフラム部と、このダイアフラム部に形成された発熱体と、この発熱体の両側に形成されて発熱体と熱結合する感熱抵抗体とを備えた流速検出器において、感熱抵抗体の形状を、直線部とこの直線部に直交して連結された連結部とからなるクランク形状を連ねた櫛歯形状とし、この櫛歯形状の凹凸方向を被検出流体の流れ方向とほゞ平行にして、また被測定流体の流れ方向に対向位置するクランク形状の連結部の一側を発熱体の縁面に熱結合を高めるように近接させて、発熱体と重ならないように配置するようにし、また、発熱体の形状を、感熱抵抗体と同様の直線部と連結部とからなるクランク形状を連ねた櫛歯形状とし、この櫛歯形状の凹凸方向を被検出流体の流れ方向とほゞ直交して配置するようにしたものである。
この発明によれば、発熱体からの熱が、まず櫛歯形状とされた感熱抵抗体のクランク形状の連結部を加熱し、さらにそのクランク形状に沿って直線部を被検出流体の流れ方向とほゞ平行な方向へと伝わって行く。 In order to achieve such an object, the present invention provides a base, a diaphragm portion formed in a thin shape by providing a space in a part of the base, a heating element formed in the diaphragm portion, In a flow velocity detector having a thermal resistor formed on both sides of a heating element and thermally coupled to the heating element, the shape of the thermal resistor is changed from a linear portion and a connecting portion connected orthogonally to the linear portion. The comb-shaped shape is a comb-tooth shape, and the comb-shaped unevenness direction is substantially parallel to the flow direction of the fluid to be detected, and one of the crank-shaped coupling portions positioned opposite the flow direction of the fluid to be measured. The side of the heating element is placed close to the edge of the heating element so as to enhance thermal coupling, and the heating element is arranged so as not to overlap the heating element. Comb shape with a crank shape consisting of The uneven direction of the shape is obtained by so arranging the ho Isuzu orthogonally flow direction of the detected fluid.
According to this invention, the heat from the heating element first heats the crank-shaped connecting portion of the thermosensitive resistor having a comb-teeth shape, and further, along the crank shape, the linear portion is defined as the flow direction of the fluid to be detected. It will be transmitted in a parallel direction.

本発明によれば、櫛歯形状の凹凸方向を被検出流体の流れ方向とほゞ平行にして感熱抵抗体を配置するようにしたので、また感熱抵抗体の被測定流体の流れ方向に対向位置するクランク形状の連結部の一側を発熱体の縁面に熱結合を高めるように近接させるようにしたので、発熱体からの熱が櫛歯形状とされた感熱抵抗体のクランク形状の連結部を加熱し、さらにそのクランク形状に沿って直線部を被検出流体の流れ方向とほゞ平行な方向へと伝わって行くものとなり、量産に困難をきたすことなく、発熱体と感熱抵抗体との熱的結合を高くし、高流速を検出することが可能となる。   According to the present invention, since the thermal resistor is arranged with the comb-shaped unevenness direction being substantially parallel to the flow direction of the fluid to be detected, the thermal resistor is opposed to the flow direction of the fluid to be measured. The crank-shaped connecting portion of the heat-sensitive resistor, in which one side of the crank-shaped connecting portion is brought close to the edge surface of the heating element so as to enhance the thermal coupling, so that the heat from the heating element is comb-shaped. In addition, the straight portion along the crank shape is transmitted in a direction substantially parallel to the flow direction of the fluid to be detected, so that there is no difficulty in mass production. It is possible to increase the thermal coupling and detect a high flow rate.

以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。図１はこの発明に係る流速検出器の一実施の形態を示す斜視図である。また、図２は、図１の流速検出器のダイアフラム部の中央部を被検出流体の流れ方向に沿って横方向から見た拡大断面図である。図１，図２において、図６，図７と同一符号は、同一構成要素を示し、その説明は省略する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a flow velocity detector according to the present invention. 2 is an enlarged cross-sectional view of the central portion of the diaphragm portion of the flow velocity detector of FIG. 1 as viewed from the lateral direction along the flow direction of the fluid to be detected. 1 and 2, the same reference numerals as those in FIGS. 6 and 7 indicate the same components, and the description thereof is omitted.

この実施の形態では、上流側温度センサ３Ｕ（３Ｕ１）および下流側温度センサ３Ｄ（３Ｄ１）を、ヒータ２の両側に配置し、かつ各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１の櫛歯形状の凹凸方向を被検出流体の流れ方向Ａとほゞ平行にして配置している。各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１は、櫛歯の輪郭をなぞったように、行きと帰りが平行なクランクを複数連ねてジグザグの状態にした形状となっている。以降では、このような形状を櫛歯形状と称する。   In this embodiment, the upstream temperature sensor 3U (3U1) and the downstream temperature sensor 3D (3D1) are arranged on both sides of the heater 2, and the comb-shaped uneven directions of the temperature sensors 3U1 and 3D1 are detected. The fluid flow direction A is arranged substantially parallel to the fluid flow direction A. Each of the temperature sensors 3U1 and 3D1 has a zigzag shape in which a plurality of cranks having parallel travel and return are connected in a manner similar to the contour of a comb tooth. Hereinafter, such a shape is referred to as a comb-teeth shape.

したがって、各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１は、クランク形状の対向配置された長い方の平行部分、すなわち櫛歯の延在方向が、被検出流体の流れの方向と平行となるように配置されている。また、クランク形状の互いに平行な長い部分（直線部）は、各々が実質的に等長で、長い部分の端部に直交して隣り合う長い部分を連結する短い部分（連結部）は、同一直線上にそろうように配置されている。言い換えると、各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１は、櫛歯の連なり方向をピッチ方向とし、このピッチ方向が被検出流体の流れ方向と直交するように配置されている。   Accordingly, the temperature sensors 3U1 and 3D1 are arranged such that the longer parallel portion of the crank shape facing each other, that is, the extending direction of the comb teeth is parallel to the flow direction of the fluid to be detected. In addition, the crank-shaped long portions (straight portions) that are parallel to each other are substantially equal in length, and the short portions (connecting portions) that connect the long portions that are adjacent to each other at right angles to the end portions of the long portions are the same. They are arranged so as to be aligned. In other words, each of the temperature sensors 3U1 and 3D1 is arranged so that the comb direction is a pitch direction, and the pitch direction is orthogonal to the flow direction of the fluid to be detected.

なお、図１における符号６は、基台１の端部に形成された周囲温度センサ（感熱抵抗体）である。また、ダイアフラム部１−１の下側には、図７に示した従来の流速検出器と同様にして空間１−２が形成されている。上記温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１のパターン配置以外の構成（構造、材質、製造方法、信号処理方法）については、特許文献１や特許文献２、特許文献３などに開示されているので、ここでの詳しい説明は省略する。   In addition, the code | symbol 6 in FIG. 1 is the ambient temperature sensor (thermal resistor) formed in the edge part of the base 1. FIG. A space 1-2 is formed below the diaphragm 1-1 in the same manner as the conventional flow velocity detector shown in FIG. Since the configurations (structure, material, manufacturing method, signal processing method) other than the pattern arrangement of the temperature sensors 3U1 and 3D1 are disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and the like, the details here. Description is omitted.

この実施の形態の流速検出器では、金属からなる各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１の熱伝導率が、絶縁体からなるダイアフラム部１−１の熱伝導率よりも遙かに大きいので、伝熱状態は、各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１のパターン形状によって大きく支配されることになる。したがって、ヒータ２からの熱は、櫛歯形状とされた各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１のクランク形状の連結部Ｊ（図３参照）を加熱し、さらに連結部Ｊのクランク形状に沿って直線部Ｓを被検出流体の流れ方向とほゞ平行な方向へと伝わって行く。このため、ヒータ２からの熱は、各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１のヒータ２から遠い部分へも、効率的に熱が伝わるものとなる。   In the flow rate detector of this embodiment, the thermal conductivity of each of the temperature sensors 3U1 and 3D1 made of metal is much larger than the thermal conductivity of the diaphragm portion 1-1 made of an insulator. The temperature sensors 3U1 and 3D1 are largely governed by the pattern shape. Therefore, the heat from the heater 2 heats the crank-shaped connecting portions J (see FIG. 3) of the temperature sensors 3U1 and 3D1 each having a comb-teeth shape, and further, the linear portion S along the crank shape of the connecting portions J. Is transmitted in a direction substantially parallel to the flow direction of the fluid to be detected. For this reason, the heat from the heater 2 is efficiently transmitted to the portions of the temperature sensors 3U1 and 3D1 far from the heater 2.

このように、本実施の形態の流速検出器では、ヒータ２と各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１との熱結合が高くなり、高流速を検出することが可能となる。ここで、ヒータ２と、温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１のクランク形状の連結部Ｊとは、できるだけ近接して配置することが好ましい。   Thus, in the flow rate detector of the present embodiment, the thermal coupling between the heater 2 and each of the temperature sensors 3U1 and 3D1 is increased, and a high flow rate can be detected. Here, it is preferable that the heater 2 and the crank-shaped connecting portion J of the temperature sensors 3U1 and 3D1 are arranged as close as possible.

以上説明したように、この実施の形態によれば、ヒータ２から各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１への熱供給量が増大し、両者の熱的結合が増大するので、被検出流体の流速が速くなっても、各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１の温度が飽和しにくく、高流速を検出することが可能となる。なおこれは、特に上流側の温度センサ３Ｕ１の温度飽和対策に効果的である。また、各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１への熱供給量が増大するので、この増大の分ヒータ２の消費電力は増加する。   As described above, according to this embodiment, the amount of heat supplied from the heater 2 to each of the temperature sensors 3U1 and 3D1 increases, and the thermal coupling between the two increases, so that the flow rate of the fluid to be detected increases. However, the temperatures of the temperature sensors 3U1 and 3D1 are not easily saturated, and a high flow rate can be detected. This is particularly effective as a countermeasure for temperature saturation of the upstream temperature sensor 3U1. Moreover, since the heat supply amount to each temperature sensor 3U1, 3D1 increases, the power consumption of the heater 2 increases by this increase.

図５に特性IIとしてこの場合の流速−センサ出力特性を示す。従来の特性Ｉでは、２０ｍ／ｓ付近からセンサ出力が飽和していたのに対し、本実施の形態による特性IIでは、２０ｍ／ｓを越えても流速に応じてセンサ出力が変化しており、高流速の検出ができる様子が分かる。   FIG. 5 shows the flow velocity-sensor output characteristic in this case as characteristic II. In the conventional characteristic I, the sensor output was saturated from around 20 m / s, whereas in the characteristic II according to the present embodiment, the sensor output changed according to the flow velocity even when exceeding 20 m / s. You can see how high flow rates can be detected.

なお、図６に示した従来の各温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０のパターン配置では、ヒータ２からの熱が、櫛歯形状とされた各温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０のクランク形状の連結部Ｊからではなく、ヒータ２に近接した側の直線部Ｓを被検出流体の流れ方向とほゞ垂直な方向へと伝わって行き、ダイアフラム部１−１の流れと垂直方向端部に向かって熱が逃げて行き、各温度センサ３Ｕ０，３Ｄ０のヒータ２から遠い部分へ効率的に熱が伝わらない。これに対し、本実施の形態では、ヒータ２からの熱が、各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１のヒータ２から遠い部分へも効率的に熱が伝わるので、ヒータ２と各温度センサ３Ｕ１，３Ｄ１との熱結合が高くなり、高流速を検出することが可能となる。   In the pattern arrangement of each of the conventional temperature sensors 3U0 and 3D0 shown in FIG. 6, the heat from the heater 2 is not from the crank-shaped connecting portions J of the temperature sensors 3U0 and 3D0 that are comb-shaped. The linear portion S on the side close to the heater 2 is transmitted in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the fluid to be detected, and heat escapes toward the end of the diaphragm portion 1-1 and the vertical direction. Heat is not efficiently transmitted to a portion far from the heater 2 of each temperature sensor 3U0, 3D0. On the other hand, in the present embodiment, the heat from the heater 2 is efficiently transmitted to the portions of the temperature sensors 3U1 and 3D1 far from the heater 2, so the heater 2 and the temperature sensors 3U1 and 3D1 The thermal coupling becomes high, and it becomes possible to detect a high flow rate.

図４に温度センサのパターン配置の変形例を示す。図４では、各温度センサ３Ｕ（３Ｕ２），３Ｄ（３Ｄ２）からの信号導出部をヒータ２から最も遠い位置に設けている。このように、各温度センサ３Ｕ２，３Ｄ２からの信号導出部をヒータ２から最も遠い位置に設けることで、各温度センサ３Ｕ２，３Ｄ２の信号導出部を通してダイアフラム部１−１の外側の基台１へ逃げて行く熱の量を極力減らすようにしている。熱伝導率により移動する熱量は温度差に比例するため、各温度センサ３Ｕ２，３Ｄ２の信号導出部は、ヒータ２に近い高温部とほゞ周囲温度である基台１をつなぐよりも、ヒータ２から離れたより温度の低い部分と基台１をつないだ方が、温度差が小さく熱の逃げを少なくすることができる。   FIG. 4 shows a modification of the pattern arrangement of the temperature sensor. In FIG. 4, signal deriving portions from the temperature sensors 3U (3U2) and 3D (3D2) are provided at positions farthest from the heater 2. Thus, by providing the signal deriving portions from the temperature sensors 3U2 and 3D2 at the position farthest from the heater 2, the signal deriving portions of the temperature sensors 3U2 and 3D2 are passed to the base 1 outside the diaphragm portion 1-1. The amount of heat that escapes is reduced as much as possible. Since the amount of heat transferred due to the thermal conductivity is proportional to the temperature difference, the signal deriving unit of each temperature sensor 3U2, 3D2 is connected to the heater 2 rather than connecting the high temperature part close to the heater 2 and the base 1 which is generally ambient temperature. Connecting the base 1 with a lower temperature part away from the base can reduce the temperature difference and reduce heat escape.

なお、図３，図４では、温度センサ３Ｕ，３Ｄのパターン幅をヒータ２のパターン幅よりも狭くしているが、両者のパターン幅を同じとしたり、また、ヒータ２のパターン幅を各温度センサ３Ｕ，３Ｄのパターン幅よりも狭くする構成としてもよい。上述した実施の形態において、ヒータ２のパターン幅は、各温度センサ３Ｕ，３Ｄよりも多くの電流が流れるため信頼性上広くし、各温度センサ３Ｕ，３Ｄのパターン幅は、感度アップのためできるだけ抵抗値を大きくするため狭くしている。また、上述した全ての実施の形態において、ヒータ２と温度センサ３Ｕ，３Ｄはできるだけ近接して配置することが好ましい。また、各温度センサ３Ｕ，３Ｄの周囲の少なくとも一部を囲むように、ヒータ２を延長して設けるようにしてもよい。   3 and 4, the pattern widths of the temperature sensors 3U and 3D are made narrower than the pattern width of the heater 2, but the pattern widths of the two are the same or the pattern width of the heater 2 is set to each temperature. It is good also as a structure narrower than the pattern width of the sensors 3U and 3D. In the above-described embodiment, the pattern width of the heater 2 is increased in reliability because more current flows than the temperature sensors 3U and 3D, and the pattern width of each temperature sensor 3U and 3D is as much as possible to increase sensitivity. It is narrowed to increase the resistance value. In all the embodiments described above, it is preferable that the heater 2 and the temperature sensors 3U and 3D be arranged as close as possible. Further, the heater 2 may be extended and provided so as to surround at least a part of the periphery of each temperature sensor 3U, 3D.

高流速の検出のためには、温度センサ３Ｕ，３Ｄの厚みを厚くして、伝熱効率を上げるとともに熱容量を大きくした方が良いと考えられるが、厚みを厚くすることで消費電力が大きくなり、応答速度も遅くなってしまう。これに対し、本実施の形態によれば、各温度センサ３Ｕ，３Ｄの厚みを厚くすることなく伝熱効率を上げることができるので、消費電力が必要以上に大きくならず、応答速度も遅くなってしまうことがない。また、本実施の形態によれば、各温度センサ３Ｕ，３Ｄあるいは各温度センサ３Ｕ，３Ｄおよびヒータ２のパターン配置を変えるだけなので、量産化に困難をきたすことがない。   In order to detect a high flow rate, it is considered better to increase the thickness of the temperature sensors 3U and 3D to increase the heat transfer efficiency and increase the heat capacity. However, increasing the thickness increases power consumption, Response speed will also be slow. On the other hand, according to the present embodiment, since the heat transfer efficiency can be increased without increasing the thickness of each temperature sensor 3U, 3D, the power consumption does not increase more than necessary, and the response speed also decreases. There is no end. Further, according to the present embodiment, only the pattern arrangement of each temperature sensor 3U, 3D or each temperature sensor 3U, 3D and heater 2 is changed, so that mass production is not difficult.

本発明に係る流速検出器の一実施の形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of a flow rate detector according to the present invention. この流速検出器のダイアフラム部の中央部を被検出流体の流れ方向に沿って横方向から見た拡大断面図である。It is the expanded sectional view which looked at the center part of the diaphragm part of this flow velocity detector from the horizontal direction along the flow direction of the fluid to be detected. この流速検出器のダイアフラム部の平面図である。It is a top view of the diaphragm part of this flow velocity detector. この流速検出器のダイアフラム部上での温度センサのパターン配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the pattern arrangement | positioning of the temperature sensor on the diaphragm part of this flow velocity detector. 従来および本発明に係る流速検出器の流速−センサ出力特性を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the flow velocity-sensor output characteristic of the flow velocity detector which concerns on the past and this invention. 従来の流速検出器のダイアフラム部の平面図である。It is a top view of the diaphragm part of the conventional flow velocity detector. 従来の流速検出器の概略断面構造を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the general | schematic cross-section of the conventional flow velocity detector.

符号の説明Explanation of symbols

１…基台、１−１…ダイアフラム部、１−２…空間、２…ヒータ、３Ｕ…温度センサ（上流側温度センサ、３Ｄ…温度センサ（下流側温度センサ）、４…スリット、５…絶縁層、６…周囲温度センサ、Ｊ…連結部、Ｓ…直線部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 1-1 ... Diaphragm part, 1-2 ... Space, 2 ... Heater, 3U ... Temperature sensor (Upstream temperature sensor, 3D ... Temperature sensor (Downstream temperature sensor), 4 ... Slit, 5 ... Insulation Layer 6 ... Ambient temperature sensor J ... Connecting part S ... Linear part.

Claims (4)

基台と、この基台の一部に空間を設けて薄肉状に形成されたダイアフラム部と、このダイアフラム部に形成された発熱体と、この発熱体の両側に形成されて前記発熱体と熱結合する感熱抵抗体とを備えた流速検出器において、
前記感熱抵抗体は、
直線部とこの直線部に直交して連結された連結部とからなるクランク形状を連ねた櫛歯形状とされ、
この櫛歯形状の凹凸方向を被検出流体の流れ方向とほゞ平行にして、
また被測定流体の流れ方向に対向位置する前記クランク形状の連結部の一側を前記発熱体の縁面に熱結合を高めるように近接させて、
前記発熱体と重ならないように配置され、
前記発熱体は、
前記感熱抵抗体と同様の直線部と連結部とからなるクランク形状を連ねた櫛歯形状とされ、
この櫛歯形状の凹凸方向を被検出流体の流れ方向とほゞ直交して配置されている
ことを特徴とする流速検出器。 A base, a diaphragm formed in a thin shape with a space in a part of the base, a heating element formed in the diaphragm, and a heating element formed on both sides of the heating element and the heat In a flow rate detector with a thermal resistor to be coupled,
The thermal resistor is
It is a comb-teeth shape in which a crank shape composed of a straight portion and a connecting portion connected orthogonally to the straight portion is connected,
Make the comb-teeth shape uneven direction substantially parallel to the flow direction of the fluid to be detected,
Further, one side of the crank-shaped connecting portion that is positioned opposite to the flow direction of the fluid to be measured is brought close to the edge surface of the heating element so as to enhance thermal coupling,
Arranged not to overlap the heating element,
The heating element is
It is a comb-teeth shape connected with a crank shape composed of a linear portion and a connecting portion similar to the thermal resistor,
The comb-shaped uneven direction is arranged substantially orthogonal to the flow direction of the fluid to be detected. 請求項１に記載された流速検出器において、
前記感熱抵抗体および前記発熱体は、
これらの櫛歯形状の凹凸の少なくとも一部同士を互いに食い込み合わせるようにして配置されている
ことを特徴とする流速検出器。 The flow rate detector of claim 1, wherein
The thermal resistor and the heating element are:
A flow velocity detector characterized by being arranged so that at least a part of the comb-shaped irregularities bite each other. 請求項１に記載された流速検出器において、
前記感熱抵抗体からの信号導出部は、前記発熱体から最も遠い位置に設けられている
ことを特徴とする流速検出器。 The flow rate detector of claim 1, wherein
The flow rate detector, wherein the signal deriving unit from the thermal resistor is provided at a position farthest from the heating element. 請求項１に記載された流速検出器において、
前記感熱抵抗体は、
前記クランク形状の直線部の各々が実質的に等長とされ、
前記クランク形状の連結部が同一直線上に揃うように配置されている
ことを特徴とする流速検出器。 The flow rate detector of claim 1, wherein
The thermal resistor is
Each of the crank-shaped straight portions is substantially equal in length,
The flow velocity detector, wherein the crank-shaped connecting portions are arranged so as to be aligned on the same straight line.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102082105A (en) * 2010-12-06 2011-06-01 东南大学 Thermal wind sensor based on anodic bonding technology and preparation method thereof
WO2012043164A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 Thermal flow rate sensor
CN103048487A (en) * 2012-12-20 2013-04-17 东南大学 Wind speed and wind direction sensor with high sensitivity

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63243885A (en) * 1987-03-31 1988-10-11 Sharp Corp Flow velocity detector
JPH07174600A (en) * 1993-12-20 1995-07-14 Ricoh Co Ltd Flow-velocity sensor and flow-velocity measuring apparatus
JPH109924A (en) * 1996-06-25 1998-01-16 Hitachi Ltd Thermal air flowmeter
JPH1062222A (en) * 1996-06-12 1998-03-06 Ricoh Co Ltd Flow sensor
JP2000292234A (en) * 1999-04-06 2000-10-20 Omron Corp Thermosensitive flow sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63243885A (en) * 1987-03-31 1988-10-11 Sharp Corp Flow velocity detector
JPH07174600A (en) * 1993-12-20 1995-07-14 Ricoh Co Ltd Flow-velocity sensor and flow-velocity measuring apparatus
JPH1062222A (en) * 1996-06-12 1998-03-06 Ricoh Co Ltd Flow sensor
JPH109924A (en) * 1996-06-25 1998-01-16 Hitachi Ltd Thermal air flowmeter
JP2000292234A (en) * 1999-04-06 2000-10-20 Omron Corp Thermosensitive flow sensor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012043164A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 Thermal flow rate sensor
JP2012073206A (en) * 2010-09-30 2012-04-12 Hitachi Automotive Systems Ltd Thermal flow sensor
CN103052866A (en) * 2010-09-30 2013-04-17 日立汽车系统株式会社 Thermal flow rate sensor
US9038454B2 (en) 2010-09-30 2015-05-26 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Thermal flowmeter
CN103052866B (en) * 2010-09-30 2015-09-30 日立汽车系统株式会社 Thermal flow rate sensor
CN102082105A (en) * 2010-12-06 2011-06-01 东南大学 Thermal wind sensor based on anodic bonding technology and preparation method thereof
CN103048487A (en) * 2012-12-20 2013-04-17 东南大学 Wind speed and wind direction sensor with high sensitivity

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