JPH0428021Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は感熱抵抗型流量検出装置に関する。

従来技術 感熱抵抗型流量検出器として熱線流量計が従来
から知られており、これは極細白金線を加熱して
おくと、流体の流量に応じて加熱白金線等の温度
が低下しそのときの抵抗の変化を測定することに
より流量を検出するという原理に基くものであ
る。この原理を発展させて、発熱のための抵抗素
子と感熱のための抵抗素子を別個に構成したもの
が例えば特開昭57−93211号公報及び特開昭57−
93212号公報に記載されている。これらの装置で
は流体の温度に感じるさらに他の感熱抵抗体が同
時に形成されている。

最近、発熱用抵抗素子と感熱抵抗素子を同一の
素材ではなく、抵抗の温度係数の異つた別の素材
で構成する技術が開発され、検出精度が飛躍的に
改善された。これによると、平板状シリコン基材
に二酸化硅素等の絶縁膜を形成し、この絶縁膜を
平面研摩処理した後でフオトリソグラフイー及び
エツチングにより抵抗素子の膜を形成するように
なつていて、これが一チツプとして製造される。
このような検出器を内燃機関の吸気センサとして
使用するような場合には、前述の先行技術同様に
温度補償用感熱抵抗素子を設けることが好ましい
が、このタイプの検出器では温度補償用感熱抵抗
素子を前者の二個の抵抗素子と同一チツプに形成
することは困難である。というのは、発熱用抵抗
素子の熱の大部分はシリコン基材を介して感熱抵
抗素子に伝達されるので、温度補償用感熱抵抗素
子を同一のシリコン基材上に形成すると、温度補
償用感熱抵抗素子が発熱用抵抗素子の熱の影響を
受けて流体の温度に対する補償能力を失うからで
ある。従つて、内燃機関の吸気センサとして使用
する場合には二個のチツプを準備しておき、温度
補償用抵抗素子を形成したチツプを上流側に、発
熱用抵抗素子とその感熱抵抗素子を形成したチツ
プを下流側に配置して、温度補償用抵抗素子が発
熱用抵抗素子の熱の影響を受けないようにしてい
る。このようにして、各チツプ毎に吸気管に支持
されねばならない。又、発熱用抵抗素子を形成し
たチツプはできるだけ断熱して支持された方が検
出精度を高める上で好都合である。

考案の目的 本考案は上記に鑑みてなされたもので、それぞ
れ別個のチツプとして形成された検出器の支持構
造を改善することにより高精度の検出が可能な感
熱抵抗型流量検出装置を提供することを目的とす
る。

考案の構成 本考案においては、上述したように別個に形成
された検出器チツプを共通の支持体に断熱材を介
して取付けたことを特徴とする。

実施例の説明 以下本考案の実施例について図面を参照して説
明する。

第１図及び第２図において、測定すべき流体を
流す流通管１内に感熱抵抗型流量検出装置２が配
置される。この流通管１は例えば内燃機関の吸気
管の一部又は吸気管に設けたバイパス通路の一部
である。流体は第１図においては紙面に直角方向
に流され、第２図においては矢印Ｆで示される方
向に流される。

検出装置の主要構成要素は二個の検出器チツプ
３，４である。検出器チツプ３は第３図及び第４
図に示されるように平板状シリコン結晶ウエハ５
に二酸化硅素又は四窒化硅素の絶縁膜６を形成
し、その表面にフオトリソグラフイー及びエツチ
ングにより薄膜状の抵抗素子７，８を形成してな
るものである。各抵抗素子７，８の各端部には金
製のボンデイングパツド９が接合され、これから
リード線１０により外部の電気装置に接続される
ことができるようになつている。抵抗素子７，８
は温度係数の異つた材料で形成され、例えば、上
流側の抵抗素子７はニツケルクロム、下流側の抵
抗素子はニツケルからなる。ニツケルはニツケル
クロムに対して温度係数が大きく温度の変化に対
して抵抗の変化が敏感である。従つて、上流側の
抵抗素子７が発熱用に用いられ、下流側の抵抗素
子８が抵抗素子７の温度の変化に対応する。他方
の検出器チツプ４は抵抗素子８を含むチツプ２の
一部の形態として形成されることができ、第２図
に鎖線で抵抗素子１１が示される。又、これらの
チツプ３，４の抵抗素子７，８を含む表面は二酸
化硅素等からなる保護膜で覆われることができ
る。

第３図及び第４図に示されるような形体で形成
された検出器チツプ３に矢印Ｆで示される流体
（例えば空気）の流れが当ると、所定電流で発熱
されていた抵抗素子７が空気流量に応じて冷却さ
れてその温度が変化し、その温度の変化を感熱抵
抗素子８が感じて抵抗値が変化する。従つて、感
熱抵抗素子８の抵抗値の変化により空気の流量を
知ることができる。検出器チツプ３に取付けられ
た感熱抵抗素子１１は流通管１内を流れる空気の
温度に感応し、検出器チツプ３の感熱抵抗素子８
及び検出器チツプ４の感熱抵抗素子１１は電気装
置内の公知のブリツジ回路に接続されて、流れる
空気の温度を補償することができるようになつて
いる。

このような検出器チツプ３，４を用いた場合、
検出器チツプ３の感熱抵抗素子８は応答性よく発
熱用抵抗素子７からの熱を受けることが大切であ
り、且つ検出器チツプ４の感熱抵抗素子１１は発
熱用抵抗素子７の影響を受けないようにすること
が大切である。第３図及び第４図に示される検出
器チツプ３の場合には、発熱用抵抗素子７からの
熱の大部分はシリコン基材５を介して感熱抵抗素
子８へ伝達され、残りの小部分が気流に沿つて直
接に伝達される。即ち、シリコン基材５は熱の良
伝導体である。他方の検出器チツプ４の基材も同
様であり、従つて、発熱用抵抗素子７と二個の感
熱抵抗素子８，１１とを同一のシリコン基材に形
成するのは難しい。

二個の検出器チツプ３，４は相互に熱の影響を
受けないように支持されるのが好ましく、特に検
出器チツプ３はできるだけ断熱して支持されてい
た方が検出精度上好都合である。斯くして、検出
器チツプ３，４を断熱材からなる支持体により支
持することが想到される。しかしながら、断熱材
は一般に嵩張つた形状をしており、このような断
熱材支持体を流通管１内を横断して取付けると流
通管１内を流れる流体に必要以上の乱れを生じさ
せ、検出精度が低下する。

第１図及び第２図に示されるように、本考案の
第１実施例においては、ステンレス鋼薄板１２を
共通の支持体として、ハニカム構造のセラミツク
板１３からなる断熱材を介して検出器チツプ３，
４を背中合せに支持するようにしている。支持体
１２の両端部には折曲形体の係止部１４が形成さ
れ、流通管１を縦割りの二分割形状に形成してお
き、これら間に支持体１２を挟んで残りのスリツ
ト空間に樹脂インジエクシヨンを施すことにより
検出器チツプ３，４を取付けた支持体１２を容易
に流通管１に取付けることができる。又、支持体
１２と断熱材１３並びに断熱材１３と検出器チツ
プ３，４との接合はそれぞれの材料に応じた接着
剤又は公知の金属接合技術を用いて行うことがで
きる。

第５図から第７図は本考案の第２実施例を示
し、これによると支持体１２がさらに電気接続の
ためのリードを兼用し、且つ断熱材としてステン
レス鋼支持体１２にジルコニア１５が熱溶射され
ているものである。支持体１２の一方の表面には
金メツキが施され、前述した各抵抗素子の端部の
ボンデイングパツド９にボンデイングリード１６
により接続される。この場合には、流通管１の検
出器取付け部分はプラスチツク等の電気絶縁材料
で形成される。このように、二個の検出器チツプ
３，４を断熱材１３，１５を介して共通の支持体
１２に取付けることにより、支持体を単に断熱材
で形成する場合に比べて支持体１２の設計適用範
囲が大きく広がり、且つ断熱材１３，１５も適切
に選定されることができるようになる。

さらに、二個の検出器チツプ３，４は共通の支
持体１２に背中合せに支持させる際に各抵抗素子
７，８，１１の配置を有利にすることができる。
例えば第３図に示されるように、検出器チツプ３
では抵抗素子７，８は流れＦに対して後方に片寄
つて形成されており、前方の１７で示すような位
置には抵抗素子は形成されていない。これは流れ
中にチツプ３を置いたときの抵抗素子７，８に対
する流れの助走路を考慮して定められたことであ
る。従つて、反対側に支持される検出器チツプ４
に形成される温度補償用抵抗素子１１（第２図）
をこの助走路に相当する位置に形成しておくと、
組立体となつた検出装置２の全体構造をコンパク
トにしつつ抵抗素子１１への発熱用抵抗素子７か
らの熱の影響をさらに小さくすることが可能であ
る。

考案の効果 以上説明したように、本考案によれば精度の優
れた感熱抵抗型流量検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による感熱抵抗型流量検出装置
の断面図、第２図は第１図の要部の分解拡大斜視
図、第３図は第１図の検出器チツプの拡大平面
図、第４図は第３図の拡大断面図、第５図は他の
実施例の第１図同様の断面図、第６図は第５図の
要部の拡大斜視図、第７図は第６図の部分断面図
である。 １……流通管、３，４……検出器チツプ、７…
…発熱用抵抗素子、８……感熱抵抗素子、１１…
…温度補償用感熱抵抗素子、１２……支持体、１
３，１５……断熱材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 発熱用抵抗素子と該発熱用抵抗素子からの熱を
   感じる感熱抵抗素子とを薄膜状に形成してなる第
   １の検出器チツプと、被測定流体の温度を感じる
   温度補償用感熱抵抗素子を薄膜状に形成してなる
   第２の検出器チツプとを共通の支持体に断熱材を
   介して取付けたことを特徴とする感熱抵抗型流量
   検出装置。