JP5895006B2 - 熱式流量計 - Google Patents
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Description
本実施例による熱式流量計のセンサ素子1の構成を図1、図2により説明する。センサ素子1の基板2は、シリコンやセラミック等の熱伝導率の良い材料で構成される。そして、基板2上に電気絶縁膜3aを形成し、基板2を裏面からエッチングすることで薄膜部を形成しダイアフラム4を形成する。
図3に、示されるように、発熱抵抗体5の温度によって抵抗値が変化する加熱温度センサ7と感温抵抗体10とからなる直列回路と、感温抵抗体11と感温抵抗体12とからなる直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成し、各直列回路に基準電圧Vrefを印加する。これらの直列回路の中間電圧を取り出し、増幅器15に接続する。増幅器15の出力は、トランジスタ16のベースに接続する。トランジスタ16のコレクタは電源VBに接続し、エミッタは発熱抵抗体5に接続し、フィードバック回路を構成する。これにより、発熱抵抗体5の温度Thは空気流6の温度Taに対して一定温度ΔTh(=Th−Ta)高くなるように制御される。
本実施例では、図13に示されるように、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計に、センサ素子1に対して空気流6の流れの上流側と下流側の支持部材23に設けた発熱体30a、30bによる温度分布を利用したガイド手段を講じている。
本実施例では、図17に示されるように、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計に、センサ素子1のダイアフラム4内の上流側温度センサ8a、8bの上流側と下流側温度センサ9a、9bの下流側に発熱体30a、30bによる温度分布を利用したガイド手段を講じている。
図22に示すように、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計において、センサ素子1の上流側と下流側の支持部材23に設けた電極35a、35bによる静電気力を利用したガイド手段を講じている(下流側は図示なし)。
図24に示すように、本実施例は、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計のセンサ素子1の上流側と下流側の支持部材23に突起物36a〜36dを設けることで、突起物36a〜36dよって生じる流速分布を用いたガイド手段を講じている。
2 基板
3a〜3c 電気絶縁膜
4 ダイアフラム
5 発熱抵抗体
6 空気流
7 加熱温度センサ
8a、8b 上流側温度センサ
9a、9b 下流側温度センサ
10、11、12 感温抵抗体
13 電極パッド部
14 温度分布
15、17 増幅器
16 トランジスタ
18 吸気管路
19 ベース部材
20 吸気
21 副通路
22 回路チップ
23 支持部材
24a、24b 金線ボンディングワイヤー
24c アルミボンディングワイヤー
25 端子
26a、26b 障害物
27、27a 微粒子
28 副通路壁
29 絞り部
30a、30b 発熱体
31a リード部材
32 電源端子
33 出力端子
34 GND端子
35a〜35d 電極
36a〜36d 突起物
37 流速分布
Claims (22)
- ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材、および/または、前記センサ素子から突出した凸部形状からなる突起物であり、
前記センサ素子が設置される面と平行な面での前記ガイド部材の断面は略四角形であり、前記四角形の2つの対角線のうちいずれかの対角線が前記Lに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1に記載の熱式流量計において、
前記2つの対角線の長さが異なり、前記2つの対角線のうち長い方の対角線は前記Lに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項2に記載の熱式流量計において、
前記2つの対角線が交わる点は、前記Lに沿う側の対角線の中心よりも前記センサ素子から遠ざかる方向に位置することを特徴とする。 - 請求項2または3に記載の熱式流量計において、
前記2つの対角線のうち短い方の対角線の長さは、前記ダイアフラムの前記Lに対して垂直方向の長さよりも長くなる形状であることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の熱式流量計において、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記支持部材の表面からの前記凸部の高さHと、前記絞り部の突出量Tとの関係が、H>Tであることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の熱式流量計において、
前記略四角形の断面形状は、曲線をもつ断面形状であり、前記2つの対角線は、前記断面形状の空気の流れに沿う方向の長さXと、空気の流れに対して垂直方向の最大幅Yとし、前記流れに沿う方向の長さXは前記Lに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の熱式流量系において、
前記ガイド部材の略四角形の断面は、複数の板を組み合わせたものであって、前記2つの対角線は、複数の板が設けられた領域における空気の流れに沿う方向の長さXと、複数の板が設けられた領域において空気の流れに対して垂直方向の最大幅Yとし、前記流れに沿う方向の長さXは前記Lに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材から突出した凸部形状からなる突起物であり、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記支持部材の表面からの前記凸部の高さHと、前記絞り部の突出量Tとの関係が、H>Tであることを特徴とする熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材に設けられた発熱体であり、
前記発熱体は、前記発熱体の空気流の流れ方向の幅X、空気流に対して垂直方向の幅YとしたときX>Yを満たす形状であることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項9に記載の熱式流量計において、
前記発熱体は、前記ダイアフラムの前記Lに対して垂直方向の長さYdとしたとき、前記幅Yとの関係がY>Ydを満たす形状であることを特徴とする熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記センサ素子に設けられた発熱体であり、
前記発熱体は、前記発熱体の空気流に対して垂直方向の幅Y、前記発熱抵抗体の空気流に対して垂直方向の幅Yhとしたとき、Y<Yhを満たす形状であることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項9に記載の熱式流量計において、
前記発熱体と前記発熱抵抗体は、直列または並列に電気的に接続されていることを特徴とする熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記センサ素子に設けられた発熱体であり、
前記発熱体と前記発熱抵抗体は、直列または並列に電気的に接続されていることを特徴とする熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、第1の電極部と第2の電極部から成り、前記第1の電極部と前記第2の電極部は前記Lを挟むように配置されることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項14に記載の熱式流量計において、
前記第1の電極と前記第2の電極との間隔をY、前記ダイアフラムの空気流の流れ方向に対して垂直方向の幅をYdとしたとき、Y>Ydを満たすことを特徴とする熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材に設けられた第1の突出部と第2の突出部からなり、
前記線Lを挟むように前記第1の突出部と前記第2の突出部とを配置し、
前記第1の突出部と前記第2の突出部との間隔をY、前記ダイアフラムの空気流の流れ方向に対して垂直方向の幅Ydとしたとき、Y>Ydを満たすことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項16に記載の熱式流量計において、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記第1の突出部と前記第2の突出部の前記支持部材の表面からの高さHと、前記絞り部の突出量Tとの関係が、H>Tであることを特徴とする熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
前記L上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Lから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材に設けられた第1の突出部と第2の突出部からなり、
前記線Lを挟むように前記第1の突出部と前記第2の突出部とを配置し、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記第1の突出部と前記第2の突出部の前記支持部材の表面からの高さHと、前記絞り部の突出量Tとの関係が、H>Tであることを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至18に記載の熱式流量計において、
前記ガイド部材は、前記発熱抵抗体に対して前記空気流の流れの上流側と下流側に設けたことを特徴とする熱式流量計。 - 吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、
前記副通路内に配置され、ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、を有し、
前記副空気通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をLとしたとき、
空気流と共に飛来してくる微粒子を、前記Lから遠ざける方向へ向って発熱体から遠ざけるようにガイドするガイド部材と、を備える熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、
柱状であり、前記支持部材および/または前記センサ素子表面から突出するガイド部材と、を有し、
前記ガイド部材は、
前記発熱抵抗体に対して、空気流れの上流側に形成されており、
前記ガイド部材は、微粒子が飛来し衝突する側の側面が、該飛来方向に対して傾斜する断面形状を有し、
前記空気流れに垂直な方向における前記ガイド部材の最大幅が、前記空気流れに垂直な方向における前記発熱抵抗体の幅よりも大きい形状である
熱式流量計。 - ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、
前記支持部材または前記センサ素子表面に形成された発熱体と、を有し、
前記発熱体は、前記発熱抵抗体に対して、空気流れの上流側に形成されており、
前記発熱体は、空気流れに沿う方向の幅よりも、空気流れに垂直な幅の方が小さくなるように形成されている熱式流量計。
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