JPH0560530B2 - - Google Patents
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- JPH0560530B2 JPH0560530B2 JP86111191A JP11119186A JPH0560530B2 JP H0560530 B2 JPH0560530 B2 JP H0560530B2 JP 86111191 A JP86111191 A JP 86111191A JP 11119186 A JP11119186 A JP 11119186A JP H0560530 B2 JPH0560530 B2 JP H0560530B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- 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
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-
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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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-
- G—PHYSICS
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- G01P5/12—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は膜式抵抗を有する直熱型流量センサ、
たとえば内燃機関の吸入空気量を検出するための
空気流量センサに関する。
たとえば内燃機関の吸入空気量を検出するための
空気流量センサに関する。
一般に、電子制御式内燃機関においては、基本
燃料噴射量、基本点火時期等の制御のために機関
の吸入空気量は重要な運転状態パラメータの１つ
である。従来、このような吸入空気量を検出する
ための空気流量センサ（エアフローメータとも言
う）はベーン式のものが主流であつたが、最近、
小型、応答性の良い等の利点を有する温度依存抵
抗を用いた熱式のものが実用化されている。
燃料噴射量、基本点火時期等の制御のために機関
の吸入空気量は重要な運転状態パラメータの１つ
である。従来、このような吸入空気量を検出する
ための空気流量センサ（エアフローメータとも言
う）はベーン式のものが主流であつたが、最近、
小型、応答性の良い等の利点を有する温度依存抵
抗を用いた熱式のものが実用化されている。
さらに、温度依存抵抗を有する空気流量センサ
としては、傍熱型と直熱型とがある。たとえば、
傍熱型の空気流量センサは、機関の吸気通路に設
けられた発熱抵抗、およびその上流、下流側に設
けられた２つの温度依存抵抗を備えている。この
場合、上流側の温度依存抵抗は発熱抵抗による過
熱前の空気流の温度を検出するものであり、つま
り、外気温度補償用であり、また、下流側の温度
依存抵抗は加熱抵抗によつて加熱された空気流の
温度を検出する。これにより、下流側の温度依存
抵抗と上流側の温度依存抵抗との温度差が一定に
なるように発熱抵抗の電流値をフイードバツク制
御し、発熱抵抗に印加される電圧により空気流量
（質量）を検出するものである。なお、上流側の
外気温度補償用温度依存抵抗を削除し、下流側の
温度依存抵抗の温度が一定になるように発熱抵抗
を制御すると、体積容量としての空気流量が検出
できる（参照：特公昭54−9662号公報）。
としては、傍熱型と直熱型とがある。たとえば、
傍熱型の空気流量センサは、機関の吸気通路に設
けられた発熱抵抗、およびその上流、下流側に設
けられた２つの温度依存抵抗を備えている。この
場合、上流側の温度依存抵抗は発熱抵抗による過
熱前の空気流の温度を検出するものであり、つま
り、外気温度補償用であり、また、下流側の温度
依存抵抗は加熱抵抗によつて加熱された空気流の
温度を検出する。これにより、下流側の温度依存
抵抗と上流側の温度依存抵抗との温度差が一定に
なるように発熱抵抗の電流値をフイードバツク制
御し、発熱抵抗に印加される電圧により空気流量
（質量）を検出するものである。なお、上流側の
外気温度補償用温度依存抵抗を削除し、下流側の
温度依存抵抗の温度が一定になるように発熱抵抗
を制御すると、体積容量としての空気流量が検出
できる（参照：特公昭54−9662号公報）。
他方、傍熱型に比べて応答速度が早い直熱型の
空気流量センサは、機関の吸気通路に設けられた
温度検出兼用の発熱抵抗、およびその上流側に設
けられた温度依存抵抗を備えている。この場合、
傍熱型と同様に、上流側の温度依存抵抗は発熱抵
抗による加熱前の空気流の温度を検出するもので
あり、つまり、外気温度補償用である。これによ
り、発熱抵抗とその上流側の温度依存抵抗との温
度差が一定になるように発熱抵抗の電流値をフイ
ードバツク制御し、発熱抵抗に印加される電圧に
より空気流量（質量）を検出するものである。な
お、この場合にも、外気温度補償用温度依存抵抗
を削除し、発熱抵抗の温度が一定になるように発
熱抵抗を制御すると、体積容量としての空気流量
が検出できる。
空気流量センサは、機関の吸気通路に設けられた
温度検出兼用の発熱抵抗、およびその上流側に設
けられた温度依存抵抗を備えている。この場合、
傍熱型と同様に、上流側の温度依存抵抗は発熱抵
抗による加熱前の空気流の温度を検出するもので
あり、つまり、外気温度補償用である。これによ
り、発熱抵抗とその上流側の温度依存抵抗との温
度差が一定になるように発熱抵抗の電流値をフイ
ードバツク制御し、発熱抵抗に印加される電圧に
より空気流量（質量）を検出するものである。な
お、この場合にも、外気温度補償用温度依存抵抗
を削除し、発熱抵抗の温度が一定になるように発
熱抵抗を制御すると、体積容量としての空気流量
が検出できる。
しかしながら、上記発熱抵抗を基板に抵抗パタ
ーンを形成した膜式抵抗として構成した場合は耐
熱性樹脂によつてこの抵抗パターンは被覆保護さ
れて構成されており、従つて、空気流に含まれる
浮遊粒子が膜式抵抗のよどみ部分、境界層部分等
に付着してもバーンオフさせることは不可能であ
る。なぜなら、浮遊粒子の主成分であるカーボン
粒子のバーンオフ温度は通常800℃以上要求され
るのに対し、膜式抵抗の抵抗パターンを被覆保護
する耐熱性樹脂の溶融温度は400℃程度と低いか
らである。従つて、膜式抵抗に付着された浮遊粒
子はそのまま残存し、この結果、熱容量の増大、
熱放散特性の変化を招き、延いては、流量センサ
の感度および応答速度の低下および変化を招くと
いう問題点があつた。また、膜式抵抗の抵抗パタ
ーンを被覆保護する耐熱性樹脂を使用しない構成
にして、バーンオフを実行した場合、膜式抵抗が
800℃以上の温度に繰り返しさらされるため、膜
式抵抗の抵抗値が変化し、出力がドリフトすると
いう問題点があつた。
ーンを形成した膜式抵抗として構成した場合は耐
熱性樹脂によつてこの抵抗パターンは被覆保護さ
れて構成されており、従つて、空気流に含まれる
浮遊粒子が膜式抵抗のよどみ部分、境界層部分等
に付着してもバーンオフさせることは不可能であ
る。なぜなら、浮遊粒子の主成分であるカーボン
粒子のバーンオフ温度は通常800℃以上要求され
るのに対し、膜式抵抗の抵抗パターンを被覆保護
する耐熱性樹脂の溶融温度は400℃程度と低いか
らである。従つて、膜式抵抗に付着された浮遊粒
子はそのまま残存し、この結果、熱容量の増大、
熱放散特性の変化を招き、延いては、流量センサ
の感度および応答速度の低下および変化を招くと
いう問題点があつた。また、膜式抵抗の抵抗パタ
ーンを被覆保護する耐熱性樹脂を使用しない構成
にして、バーンオフを実行した場合、膜式抵抗が
800℃以上の温度に繰り返しさらされるため、膜
式抵抗の抵抗値が変化し、出力がドリフトすると
いう問題点があつた。
従つて、本発明の目的は膜式抵抗およびこの膜
式抵抗を備える基板への浮遊粒子の付着を防止、
あるいはごく少量に抑制し、感度および応答速度
が永く保証し得る直熱型流量センサを提供するこ
とにある。
式抵抗を備える基板への浮遊粒子の付着を防止、
あるいはごく少量に抑制し、感度および応答速度
が永く保証し得る直熱型流量センサを提供するこ
とにある。
上記問題点を解決するために、本発明において
は、 薄い平板状に形成された基板と、 この基板に形成された抵抗温度特性を有し、通
電により発熱する発熱部を備える抵抗層と、 前記抵抗層が形成された前記基板上に設けら
れ、前記抵抗層を覆うパツシベーシヨン膜と を有する膜式抵抗と、 流体の流れる通路内にて前記膜式抵抗が流体の
流れと平行となるように前記膜式抵抗を保持する
保持部材と を備え、しかも 前記基板の少なくとも上流側の面が流体の流れ
に対して傾斜した面となるように構成されている
ことを特徴とする直熱型流量センサとしている。
は、 薄い平板状に形成された基板と、 この基板に形成された抵抗温度特性を有し、通
電により発熱する発熱部を備える抵抗層と、 前記抵抗層が形成された前記基板上に設けら
れ、前記抵抗層を覆うパツシベーシヨン膜と を有する膜式抵抗と、 流体の流れる通路内にて前記膜式抵抗が流体の
流れと平行となるように前記膜式抵抗を保持する
保持部材と を備え、しかも 前記基板の少なくとも上流側の面が流体の流れ
に対して傾斜した面となるように構成されている
ことを特徴とする直熱型流量センサとしている。
上述の構成によれば、膜式抵抗の基板の少なく
とも上流側の面が流体の流れに対して傾斜した面
となるよう構成されていることにより、膜式抵抗
の少なくとも上流側でのよどみ部分、境界層部分
がなくなる。あるいは少なくなるため、その部分
への吸入空気中の浮遊粒子の付着を防止もしくは
ごく少量に抑制できる。
とも上流側の面が流体の流れに対して傾斜した面
となるよう構成されていることにより、膜式抵抗
の少なくとも上流側でのよどみ部分、境界層部分
がなくなる。あるいは少なくなるため、その部分
への吸入空気中の浮遊粒子の付着を防止もしくは
ごく少量に抑制できる。
第３図は本発明に係る膜式抵抗を有する直熱型
空気流量センサが適用された内燃機関を示す全体
概要図である。第３図において、内燃機関１の吸
気通路２にはエアクリーナ３および整流格子４を
介して空気が吸入される。この空気通路２内に保
持部材（たとえばアルミニウム）５が設けられ、
そこに空気流量を計測するための通電により発熱
する発熱部を備えた抵抗温度特性を有する抵抗層
を備える膜式抵抗６が設けられている。膜式抵抗
６はフレキシブル配線７によつて、外気補償を行
なう膜式抵抗６と同様抵抗温度特性を有する抵抗
層を備える温度依存抵抗８と共に、ハイブリツド
基板に形成されたセンサ回路９に接続されてい
る。
空気流量センサが適用された内燃機関を示す全体
概要図である。第３図において、内燃機関１の吸
気通路２にはエアクリーナ３および整流格子４を
介して空気が吸入される。この空気通路２内に保
持部材（たとえばアルミニウム）５が設けられ、
そこに空気流量を計測するための通電により発熱
する発熱部を備えた抵抗温度特性を有する抵抗層
を備える膜式抵抗６が設けられている。膜式抵抗
６はフレキシブル配線７によつて、外気補償を行
なう膜式抵抗６と同様抵抗温度特性を有する抵抗
層を備える温度依存抵抗８と共に、ハイブリツド
基板に形成されたセンサ回路９に接続されてい
る。
センサ回路９は外気温度に対して膜式抵抗６の
温度が一定になるように該抵抗６の発熱量をフイ
ードバツク制御し、そのセンサ出力VQを制御回
路１０に供給する。制御回路１０はたとえばマイ
クロコンピユータによつて構成され、燃料噴射弁
１１の制御等を行なうものである。
温度が一定になるように該抵抗６の発熱量をフイ
ードバツク制御し、そのセンサ出力VQを制御回
路１０に供給する。制御回路１０はたとえばマイ
クロコンピユータによつて構成され、燃料噴射弁
１１の制御等を行なうものである。
センサ回路９は、第４図に示すごとく、膜式抵
抗６、温度依存抵抗８とブリツジ回路を構成する
抵抗９１，９２、抵抗器９３，比較器９３の出力
によつて制御されるトランジスタ９４、電圧バツ
フア９５により構成される、つまり、空気流量が
増加して膜式抵抗６（この場合、白金抵抗）の温
度が低下し、この結果、膜式抵抗６の抵抗値が下
降してVl≦VRとなると、比較器９３の出力によ
つてトランジスタ９４の導電率が増加する。従つ
て、膜式抵抗６の発熱量が増加し、同時に、トラ
ンジスタ９４のコレクタ電位すなわち電圧バツフ
ア９５の出力電圧VQは上昇する。逆に空気流量
が減少して膜式抵抗６の温度が上昇すると、膜式
抵抗６の抵抗値が増加してVl≦VRとなり、比較
器９３の出力によつてトランジスタ９４の導電率
が減少する。従つて、膜式抵抗６の発熱量が減少
し、同時に、電圧バツフア９５の出力電圧VQは
低下する。このようにして膜式抵抗６の温度は外
気温度によつて定まる値になるようにフイードバ
ツク制御され、出力電圧VQは空気流量を示すこ
とになる。
抗６、温度依存抵抗８とブリツジ回路を構成する
抵抗９１，９２、抵抗器９３，比較器９３の出力
によつて制御されるトランジスタ９４、電圧バツ
フア９５により構成される、つまり、空気流量が
増加して膜式抵抗６（この場合、白金抵抗）の温
度が低下し、この結果、膜式抵抗６の抵抗値が下
降してVl≦VRとなると、比較器９３の出力によ
つてトランジスタ９４の導電率が増加する。従つ
て、膜式抵抗６の発熱量が増加し、同時に、トラ
ンジスタ９４のコレクタ電位すなわち電圧バツフ
ア９５の出力電圧VQは上昇する。逆に空気流量
が減少して膜式抵抗６の温度が上昇すると、膜式
抵抗６の抵抗値が増加してVl≦VRとなり、比較
器９３の出力によつてトランジスタ９４の導電率
が減少する。従つて、膜式抵抗６の発熱量が減少
し、同時に、電圧バツフア９５の出力電圧VQは
低下する。このようにして膜式抵抗６の温度は外
気温度によつて定まる値になるようにフイードバ
ツク制御され、出力電圧VQは空気流量を示すこ
とになる。
第５図は第３図の膜式抵抗６の近傍の拡大図、
第６図は第５図の−線断面図である。第５
図、第６図に示すように、膜式抵抗６において
は、その一端のみが断熱部材１２を介して抵抗層
の形成される面が流れと平行、すなわち基板の最
小寸法部分である厚み部分が流れと対向するよう
に保持部材５に支持されている。なお、膜式抵抗
６を両持保持により保持部材５に固定すると、膜
式抵抗６が歪ゲージの作用、従つて、膜式抵抗６
の歪みによりその出力変化を招くという欠点が生
ずる。上述の膜式抵抗６の片持保持はこのような
歪ゲージ作用を防止するものである。
第６図は第５図の−線断面図である。第５
図、第６図に示すように、膜式抵抗６において
は、その一端のみが断熱部材１２を介して抵抗層
の形成される面が流れと平行、すなわち基板の最
小寸法部分である厚み部分が流れと対向するよう
に保持部材５に支持されている。なお、膜式抵抗
６を両持保持により保持部材５に固定すると、膜
式抵抗６が歪ゲージの作用、従つて、膜式抵抗６
の歪みによりその出力変化を招くという欠点が生
ずる。上述の膜式抵抗６の片持保持はこのような
歪ゲージ作用を防止するものである。
また、フレキシブル配線７は、２つのフレキシ
ブルな絶縁樹脂フイルムに挟まれた、パターン形
成された導体（たとえばCu）により構成されて
おり、ボンデイングワイヤに比較して、腐食、断
線等に強い構造をなしている。
ブルな絶縁樹脂フイルムに挟まれた、パターン形
成された導体（たとえばCu）により構成されて
おり、ボンデイングワイヤに比較して、腐食、断
線等に強い構造をなしている。
また温度依存抵抗８は膜式抵抗６への空気の流
れを乱さない位置にに膜式抵抗６と同様にして保
持部材５に固定されており、フレキシブル配線
７′が接続されている。
れを乱さない位置にに膜式抵抗６と同様にして保
持部材５に固定されており、フレキシブル配線
７′が接続されている。
第１Ａ図は第５図の膜式抵抗６の部分拡大図、
第１Ｂ図は第１Ａ図のＢ−Ｂ線断面図である。第
１Ａ図、第１Ｂ図に示すように、膜式抵抗６にお
いては、シリコン単結晶基板６１を熱酸化して得
られた二酸化シリコン（SiO2）層（図示せず）
上に上記抵抗層をなす白金（Pt）パターン層６
２が形成されている。白金パターン層６２のうち
特に抵抗値が大きい部分６２ａは通電により発熱
する発熱部として作用すると共に、その抵抗値よ
りこの発熱部６２ａの温度が検出される。さら
に、白金パターン層６２上にはこの白金パターン
層６２を保護するためにパツシベーシヨン膜
（SiO2もしくはSi3N4）６３が基板６１の白金パ
ターン層６２が形成された面全体を覆うように設
けられている。
第１Ｂ図は第１Ａ図のＢ−Ｂ線断面図である。第
１Ａ図、第１Ｂ図に示すように、膜式抵抗６にお
いては、シリコン単結晶基板６１を熱酸化して得
られた二酸化シリコン（SiO2）層（図示せず）
上に上記抵抗層をなす白金（Pt）パターン層６
２が形成されている。白金パターン層６２のうち
特に抵抗値が大きい部分６２ａは通電により発熱
する発熱部として作用すると共に、その抵抗値よ
りこの発熱部６２ａの温度が検出される。さら
に、白金パターン層６２上にはこの白金パターン
層６２を保護するためにパツシベーシヨン膜
（SiO2もしくはSi3N4）６３が基板６１の白金パ
ターン層６２が形成された面全体を覆うように設
けられている。
本発明によれば、膜式抵抗６の基板６１の上流
側にテーパ６１ｂを設け、下流側にテーパ６１ｃ
を設けてある。このようなテーパ６１ｂ，６１ｃ
はシリコン単結晶基板６１の異方性エツチングに
より得られる。たとえば、シリコン単結晶基板６
１のフラツト面（100）もしくは（110）面で構成
すると、テーパ６１ｂ，６１ｃの面は（111）面
である。すなわち、異方性エツチングとは、シリ
コン単結晶の（111）面のエツチング速度が他の
面、たとえば（100）もしくは（110）面のエツチ
ング速度に比して著しく小さいというエツチング
速度の相違を利用して行つているものである。
側にテーパ６１ｂを設け、下流側にテーパ６１ｃ
を設けてある。このようなテーパ６１ｂ，６１ｃ
はシリコン単結晶基板６１の異方性エツチングに
より得られる。たとえば、シリコン単結晶基板６
１のフラツト面（100）もしくは（110）面で構成
すると、テーパ６１ｂ，６１ｃの面は（111）面
である。すなわち、異方性エツチングとは、シリ
コン単結晶の（111）面のエツチング速度が他の
面、たとえば（100）もしくは（110）面のエツチ
ング速度に比して著しく小さいというエツチング
速度の相違を利用して行つているものである。
このように、基板６１の上流側のテーパ６１ｂ
により膜式抵抗６の上流側での空気流のよどみ部
分、境界層部分をほとんどないようにでき、吸入
空気中の浮遊粒子の付着を防止もしくは減少でき
る。また、基板６１の下流側のテーパ６１ｃによ
り、加速直後のバツクフアイヤ、バルブオーバラ
ツプ時における燃焼室からの燃焼ガスの吹き返し
等における空気流の逆流による浮遊粒子の付着も
同様にして、防止もしくは減少され、同時にセン
サが被る衝撃波が緩衝される。
により膜式抵抗６の上流側での空気流のよどみ部
分、境界層部分をほとんどないようにでき、吸入
空気中の浮遊粒子の付着を防止もしくは減少でき
る。また、基板６１の下流側のテーパ６１ｃによ
り、加速直後のバツクフアイヤ、バルブオーバラ
ツプ時における燃焼室からの燃焼ガスの吹き返し
等における空気流の逆流による浮遊粒子の付着も
同様にして、防止もしくは減少され、同時にセン
サが被る衝撃波が緩衝される。
なお、上述のテーパ形状は異方性エツチングに
よる（111）面に限定されるものではなく、機械
的な下降によるテーパ形状であつてもよい。
よる（111）面に限定されるものではなく、機械
的な下降によるテーパ形状であつてもよい。
第２Ａ図は第５図の膜式抵抗６の全体を示す正
面図、第３Ｂ図は第２Ａ図のＢ−Ｂ線断面図であ
る。第２Ａ図、第２Ｂ図において、シリコン単結
晶基板６１には凹み６１ａが形成されており、こ
の凹み６１ａにPtパターン層６２が形成されて
いる。なお、P1，P2はリード取出し部である。
面図、第３Ｂ図は第２Ａ図のＢ−Ｂ線断面図であ
る。第２Ａ図、第２Ｂ図において、シリコン単結
晶基板６１には凹み６１ａが形成されており、こ
の凹み６１ａにPtパターン層６２が形成されて
いる。なお、P1，P2はリード取出し部である。
一般に、発熱部６２ａとリード取出し部P1，
P2との距離はできるだけ大きい方が好ましい。
さらに、Ptパターン層６２における発熱部６２
ａの抵抗値はリード部６２ｂの抵抗値よりも十分
に大きいことが好ましく、例えば10倍程度が好ま
しい。そのため、発熱部６２ａの線幅を小さくす
るか、あるいは厚さを小さくすることで発熱部６
２ａの抵抗値を大きくすることも一案であるが、
比較的低い印加電圧で発熱部６２ａの温度を上昇
させる場合、安定した発熱を得ることが難しい。
他方、リード部６２ｂの線幅を大きくするか厚さ
を大きくすることでリード部６２ｂの抵抗値を小
さくすることも一案であるが、発熱部６２ａとリ
ード取出部P1，P2との間の断熱効果が低下し、
しかもリード部６２ｂを覆うパツシベーシヨン膜
６３が相対的に大きくなり、この結果、浮遊粒子
の付着が増加することになる。
P2との距離はできるだけ大きい方が好ましい。
さらに、Ptパターン層６２における発熱部６２
ａの抵抗値はリード部６２ｂの抵抗値よりも十分
に大きいことが好ましく、例えば10倍程度が好ま
しい。そのため、発熱部６２ａの線幅を小さくす
るか、あるいは厚さを小さくすることで発熱部６
２ａの抵抗値を大きくすることも一案であるが、
比較的低い印加電圧で発熱部６２ａの温度を上昇
させる場合、安定した発熱を得ることが難しい。
他方、リード部６２ｂの線幅を大きくするか厚さ
を大きくすることでリード部６２ｂの抵抗値を小
さくすることも一案であるが、発熱部６２ａとリ
ード取出部P1，P2との間の断熱効果が低下し、
しかもリード部６２ｂを覆うパツシベーシヨン膜
６３が相対的に大きくなり、この結果、浮遊粒子
の付着が増加することになる。
第２Ａ図、第２Ｂ図においては、基板６１の凹
み６１ａにPtパターン層６２特にそのリード部
６２ｂを形成しているので、発熱部６２ａとリー
ド取出し部P1，P2の距離を大きくとつたまま、
すなわち、発熱部６２ａの断熱効果を大きくした
まま、リード部６２ｂの抵抗値を小さくすること
ができる。さらにパツシベーシヨン膜６３の膜厚
を薄く、しかも略平坦にすることが可能となり、
これにより、膜式抵抗６、特にそのパツシベーシ
ヨン膜６３上に浮遊粒子が付着する可能性を低下
させることができる。さらにまた、流量センサと
して、膜式抵抗６の熱容量（ヒートマス）を減少
でき、熱拡散特性を向上させ、優れた感度および
速い応答速度を得ることができる。
み６１ａにPtパターン層６２特にそのリード部
６２ｂを形成しているので、発熱部６２ａとリー
ド取出し部P1，P2の距離を大きくとつたまま、
すなわち、発熱部６２ａの断熱効果を大きくした
まま、リード部６２ｂの抵抗値を小さくすること
ができる。さらにパツシベーシヨン膜６３の膜厚
を薄く、しかも略平坦にすることが可能となり、
これにより、膜式抵抗６、特にそのパツシベーシ
ヨン膜６３上に浮遊粒子が付着する可能性を低下
させることができる。さらにまた、流量センサと
して、膜式抵抗６の熱容量（ヒートマス）を減少
でき、熱拡散特性を向上させ、優れた感度および
速い応答速度を得ることができる。
なお、発熱部６２ａも基板６１の凹みに形成す
ることもできる。
ることもできる。
第７図は本発明の第２の実施例を示すもので、
本実施例においては膜式抵抗６が略Ｌ字形状に形
成されており、その一方の端部に発熱部６２ａが
形成されている。このように形成された膜式抵抗
６はその表面が空気の流れと平行となるように保
持されるのは上記実施例と同様であるが、さらに
膜式抵抗６の発熱部６２ａが形成されている部分
が空気の流れに沿つて平行に下流側へと向くよう
に保持部材５に保持される。なお、この膜式抵抗
６の基板も上記実施例と同様空気流に対して上流
側ならびに下流側の面はテーパ状に形成されてお
り、リード部、パツシベーシヨン膜等も上記実施
例と同様にして形成されている。
本実施例においては膜式抵抗６が略Ｌ字形状に形
成されており、その一方の端部に発熱部６２ａが
形成されている。このように形成された膜式抵抗
６はその表面が空気の流れと平行となるように保
持されるのは上記実施例と同様であるが、さらに
膜式抵抗６の発熱部６２ａが形成されている部分
が空気の流れに沿つて平行に下流側へと向くよう
に保持部材５に保持される。なお、この膜式抵抗
６の基板も上記実施例と同様空気流に対して上流
側ならびに下流側の面はテーパ状に形成されてお
り、リード部、パツシベーシヨン膜等も上記実施
例と同様にして形成されている。
この構成によれば、浮遊粒子の発熱部６２ａ近
くへの付着はこの発熱部６２ａ近くで空気流のよ
どみ部分や境界層部分がほとんどないため防止あ
るいは極めて少なく抑えられる。
くへの付着はこの発熱部６２ａ近くで空気流のよ
どみ部分や境界層部分がほとんどないため防止あ
るいは極めて少なく抑えられる。
また膜式抵抗６の上流側に浮遊粒子が付着して
も、膜式抵抗６の主たる熱拡散部分である発熱部
６２ａから離れた位置に付着しているので、この
付着部分での熱拡散特性の変化が生じたとしても
膜式抵抗６の全体からすればその熱拡散特性の変
化はごくわずかなものであり、従つて感度および
応答速度の低下を抑制できる。
も、膜式抵抗６の主たる熱拡散部分である発熱部
６２ａから離れた位置に付着しているので、この
付着部分での熱拡散特性の変化が生じたとしても
膜式抵抗６の全体からすればその熱拡散特性の変
化はごくわずかなものであり、従つて感度および
応答速度の低下を抑制できる。
第８図は本発明の第３の実施例を示すもので、
本実施例では長方形状に形成された膜式抵抗６を
空気流と対向する膜式抵抗６の厚み部分が空気流
に対して所定角度θだけ傾斜するように保持部材
５に固定している。
本実施例では長方形状に形成された膜式抵抗６を
空気流と対向する膜式抵抗６の厚み部分が空気流
に対して所定角度θだけ傾斜するように保持部材
５に固定している。
この構成によれば、膜式抵抗６の基板にテーパ
部を形成することなく、膜式抵抗６の上流側、な
らびに下流側の面が流れ方向に対して傾斜した面
とすることができ、上記実施例と同様の効果が達
成できる。なお上記実施例と同様にテーパ部を基
板に形成すれば、さらに一層浮遊粒子の付着が防
止できるようになる。
部を形成することなく、膜式抵抗６の上流側、な
らびに下流側の面が流れ方向に対して傾斜した面
とすることができ、上記実施例と同様の効果が達
成できる。なお上記実施例と同様にテーパ部を基
板に形成すれば、さらに一層浮遊粒子の付着が防
止できるようになる。
なお、上記所定角度は浮遊粒子の付着防止効果
が十分に発揮され、かつ保持部材６への固定部分
での空気流への淫れによる感度低下がほとんどな
い範囲に設定されるもので、本発明者らによれば
40゜〜70゜が好適であることが確認されている。
が十分に発揮され、かつ保持部材６への固定部分
での空気流への淫れによる感度低下がほとんどな
い範囲に設定されるもので、本発明者らによれば
40゜〜70゜が好適であることが確認されている。
第９図は本発明の第４実施例を示すもので、基
板６１の上流側および下流側にはそれぞれ楔状に
突出した鋭面な突起６１ｄ，６１ｅが形成されて
いる。なおこの突起６１ｄ，６１ｅは端結晶シリ
コンからなる基板６１の両面よりそれぞれ異方性
エツチングを施こすことにより形成され、例えば
Ptパターン層６２が形成される面、およびその
裏面を（110）面とした場合には、突起６１ｄ，
６１ｅの先端角度は略70゜となる。
板６１の上流側および下流側にはそれぞれ楔状に
突出した鋭面な突起６１ｄ，６１ｅが形成されて
いる。なおこの突起６１ｄ，６１ｅは端結晶シリ
コンからなる基板６１の両面よりそれぞれ異方性
エツチングを施こすことにより形成され、例えば
Ptパターン層６２が形成される面、およびその
裏面を（110）面とした場合には、突起６１ｄ，
６１ｅの先端角度は略70゜となる。
このように構成することで上記実施例と同様の
効果が得られ、特に突起６１ｄ，６１ｅの図にお
ける上側のテーパ部分の流さと下側のテーパ部分
の流さが等しい形とした場合には、その最先端部
における空気の流れのよどみ点付近での流速低下
の割合が最も小さくなり、浮遊粒子の付着防止に
極めて有効である。
効果が得られ、特に突起６１ｄ，６１ｅの図にお
ける上側のテーパ部分の流さと下側のテーパ部分
の流さが等しい形とした場合には、その最先端部
における空気の流れのよどみ点付近での流速低下
の割合が最も小さくなり、浮遊粒子の付着防止に
極めて有効である。
第１０図は本発明の第５の実施例を示すもの
で、第１の実施例と略同一の構成であるが、膜式
抵抗６のパツシベーシヨン膜６３を基板６１の上
流側および下流側のテーパ６１ｂ，６１ｃの端部
よりそれぞれ上流側および下流側にわずか突出さ
せている（突出部６３ａ，６３ｂ）。この突出部
６３ａ，６３ｂは、例えば単結晶シリコンからな
る基板６１のPtパターン層６２形成面を（111）
面とし、またテーパ６１ｂ，６１ｃを異方性エツ
チングによるエツチング速度の速い面つまり
（100）面または（110）面とすれば、パツシベー
シヨン膜６３形成後に異方性エツチングを行なう
ことにより突出部６３ａ，６３ｂを形成すること
ができる。
で、第１の実施例と略同一の構成であるが、膜式
抵抗６のパツシベーシヨン膜６３を基板６１の上
流側および下流側のテーパ６１ｂ，６１ｃの端部
よりそれぞれ上流側および下流側にわずか突出さ
せている（突出部６３ａ，６３ｂ）。この突出部
６３ａ，６３ｂは、例えば単結晶シリコンからな
る基板６１のPtパターン層６２形成面を（111）
面とし、またテーパ６１ｂ，６１ｃを異方性エツ
チングによるエツチング速度の速い面つまり
（100）面または（110）面とすれば、パツシベー
シヨン膜６３形成後に異方性エツチングを行なう
ことにより突出部６３ａ，６３ｂを形成すること
ができる。
本構成において突出部６３ａ，６３ｂを形成し
たのは、上記第１の実施例のような構成ではパツ
シベーシヨン膜６３端部への浮遊粒子の付着が進
行するとテーパ６１ｂ，６１ｃにまで浮遊粒子が
堆積するようになる恐れがあるため、この付着量
を極力抑制するためである。
たのは、上記第１の実施例のような構成ではパツ
シベーシヨン膜６３端部への浮遊粒子の付着が進
行するとテーパ６１ｂ，６１ｃにまで浮遊粒子が
堆積するようになる恐れがあるため、この付着量
を極力抑制するためである。
そして本構成において、例えば１〜2μｍの厚
みにしたパツシベーシヨン膜６３により５〜20μ
ｍ程突出した突出部６３ａ，６３ｂを形成した場
合、浮遊粒子は突出部６３ａ，６３ｂの先端に集
中的に付着し、他の部分への付着が防止される。
そして、この突出部６３ａ，６３ｂの厚みが薄い
ので、付着量は極めて少なく、しかもパツシベー
シヨン膜６３はSiO2あるいはSi3N4で構成され、
その熱伝導率が単結晶シリコンより小さなもので
あるため、浮遊粒子付着による特性への影響度を
少なくできる。
みにしたパツシベーシヨン膜６３により５〜20μ
ｍ程突出した突出部６３ａ，６３ｂを形成した場
合、浮遊粒子は突出部６３ａ，６３ｂの先端に集
中的に付着し、他の部分への付着が防止される。
そして、この突出部６３ａ，６３ｂの厚みが薄い
ので、付着量は極めて少なく、しかもパツシベー
シヨン膜６３はSiO2あるいはSi3N4で構成され、
その熱伝導率が単結晶シリコンより小さなもので
あるため、浮遊粒子付着による特性への影響度を
少なくできる。
以上説明したように本発明によれば、膜式抵抗
への浮遊粒子の付着を防止もしくは減少でき、従
つて、流量センサの感度および応答速度を長期に
わたつて維持できるという優れた効果がある。
への浮遊粒子の付着を防止もしくは減少でき、従
つて、流量センサの感度および応答速度を長期に
わたつて維持できるという優れた効果がある。
第１Ａ図は本発明の第１の実施例の直熱型流量
センサの膜式抵抗の一部を示す正面図、第１Ｂ図
は第１Ａ図のＢ−Ｂ線断面図、第２Ａ図は第１の
実施例の直熱型流量センサの膜式抵抗を示す正面
図、第２Ｂ図は第２Ａ図のＢ−Ｂ線断面図、第３
図は第１の実施例の直熱型空気流量センサが適用
された内燃機関を示す全体概要図、第４図は第３
図のセンサ回路の回路図、第５図は第１の実施例
の膜式抵抗の保持部材への取付構造を示す構成
図、第６図は第５図の−線断面図、第７図、
第８図は本発明の第２、第３の実施例を示す膜式
抵抗の保持部材への取付構成を示す構成図、第９
図、第１０図は本発明の第４、第５の実施例を示
す膜式抵抗の断面図である。 ２……空気通路、５……保持部材、６……膜式
抵抗、７……フキシブル配線、６１……基板、６
１ａ……凹み、６１ｂ，６１ｃ……テーパ、６１
ｄ，６１ｅ……突起、６３……パツシベーシヨン
膜、６３ａ，６３ｂ……突出部。
センサの膜式抵抗の一部を示す正面図、第１Ｂ図
は第１Ａ図のＢ−Ｂ線断面図、第２Ａ図は第１の
実施例の直熱型流量センサの膜式抵抗を示す正面
図、第２Ｂ図は第２Ａ図のＢ−Ｂ線断面図、第３
図は第１の実施例の直熱型空気流量センサが適用
された内燃機関を示す全体概要図、第４図は第３
図のセンサ回路の回路図、第５図は第１の実施例
の膜式抵抗の保持部材への取付構造を示す構成
図、第６図は第５図の−線断面図、第７図、
第８図は本発明の第２、第３の実施例を示す膜式
抵抗の保持部材への取付構成を示す構成図、第９
図、第１０図は本発明の第４、第５の実施例を示
す膜式抵抗の断面図である。 ２……空気通路、５……保持部材、６……膜式
抵抗、７……フキシブル配線、６１……基板、６
１ａ……凹み、６１ｂ，６１ｃ……テーパ、６１
ｄ，６１ｅ……突起、６３……パツシベーシヨン
膜、６３ａ，６３ｂ……突出部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 薄い平板状に形成された基板と、 この基板に形成され抵抗温度特性を有し、通電
により発熱する発熱部を備える抵抗層と、 前記抵抗層が形成された前記基板上に設けら
れ、前記抵抗層を覆うパツシベーシヨン膜と を有する膜式抵抗と、 流体の流れる通路内にて前記膜式抵抗が流体の
流れと平行となるように前記膜式抵抗を保持する
保持部材と を備え、しかも 前記基板の少なくとも上流側の面が流体の流れ
に対して傾斜した面となるように構成されている
ことを特徴とする直熱型流量センサ。 ２ 前記基板の少なくとも上流側の面はテーパ状
に形成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の直熱型流量センサ。 ３ 前記膜式抵抗の基板が略Ｌ字状に屈曲してお
り、前記保持部材により該基板はその一端部を下
流側に向けて保持されており、しかも該基板に形
成される前記抵抗層の前記発熱部が該基板の下流
側に向いた部分に形成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の直熱型流量セン
サ。 ４ 前記膜式抵抗は長方形状をしており、かつ前
記基板の前記抵抗層が形成される面が流体の流れ
に対し斜めとなるよう前記膜式抵抗が前記保持部
材により保持されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の直熱型流量セン
サ。 ５ 前記抵抗層が形成される基板部分に凹みを形
成し、該凹みに前記抵抗層を形成した特許請求の
範囲第１項、第２項または第３項記載の直熱型流
量センサ。 ６ 前記パツシベーシヨン膜は前記基板の上流側
端部より上流側に突出していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項
に記載の直熱型流量センサ。 ７ 前記基板の少なくとも上流側の面は楔状に上
流側に向かつて突出していることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一項に
記載の直熱型流量センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61111191A JPS62123318A (ja) | 1985-08-13 | 1986-05-15 | 直熱型流量センサ |
| GB8619059A GB2179161B (en) | 1985-08-13 | 1986-08-05 | Direct-heated flow measuring apparatus |
| DE3627465A DE3627465C2 (de) | 1985-08-13 | 1986-08-13 | Direkt-beheizte Strömungsmeßvorrichtung |
| US07/223,673 US4843882A (en) | 1985-08-13 | 1988-07-25 | Direct-heated flow measuring apparatus having improved sensitivity response speed |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17684385 | 1985-08-13 | ||
| JP60-176843 | 1985-08-13 | ||
| JP61111191A JPS62123318A (ja) | 1985-08-13 | 1986-05-15 | 直熱型流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62123318A JPS62123318A (ja) | 1987-06-04 |
| JPH0560530B2 true JPH0560530B2 (ja) | 1993-09-02 |
Family
ID=26450648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61111191A Granted JPS62123318A (ja) | 1985-08-13 | 1986-05-15 | 直熱型流量センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4843882A (ja) |
| JP (1) | JPS62123318A (ja) |
| DE (1) | DE3627465C2 (ja) |
| GB (1) | GB2179161B (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4870745A (en) * | 1987-12-23 | 1989-10-03 | Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. | Methods of making silicon-based sensors |
| JPH0620974Y2 (ja) * | 1988-12-16 | 1994-06-01 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| DE4009833C2 (de) * | 1989-03-31 | 1996-09-26 | Aisan Ind | Luftmengenmeßeinrichtung für Ansaugluft |
| US4986122A (en) * | 1989-11-08 | 1991-01-22 | Hydro Data Inc. | Fluid velocity measurement instrument |
| DE9006967U1 (de) * | 1990-06-22 | 1991-10-24 | Sensycon Gesellschaft für industrielle Sensorsysteme und Prozessleittechnik mbH, 30179 Hannover | Widerstandselement |
| DE4026225A1 (de) * | 1990-08-18 | 1992-02-20 | Bosch Gmbh Robert | Schichttraeger |
| EP0866950B1 (de) | 1995-12-15 | 2001-07-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Luftmassenmesser |
| JP3404251B2 (ja) * | 1997-04-17 | 2003-05-06 | 三菱電機株式会社 | 流量検出装置 |
| DE19735891A1 (de) | 1997-08-19 | 1999-02-25 | Bosch Gmbh Robert | Meßvorrichtung zum Messen der Masse eines in einer Leitung strömenden Mediums |
| JP3416526B2 (ja) * | 1998-05-21 | 2003-06-16 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| DE19839259A1 (de) * | 1998-08-28 | 2000-03-02 | Gen Motors Corp | Meßfühler |
| JP4154125B2 (ja) * | 1999-04-16 | 2008-09-24 | 株式会社日立製作所 | 熱式空気流量計 |
| JP3587734B2 (ja) * | 1999-06-30 | 2004-11-10 | 株式会社日立製作所 | 熱式空気流量センサ |
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| JP3577269B2 (ja) * | 2000-08-30 | 2004-10-13 | 株式会社日立製作所 | 熱式空気流量センサおよびその形成方法 |
| US7107835B2 (en) * | 2004-09-08 | 2006-09-19 | Honeywell International Inc. | Thermal mass flow sensor |
| EP1921431B1 (en) | 2006-11-10 | 2016-02-03 | Fuji Electric Co., Ltd. | Integrated sensor including a pressure sensor and a temperature sensor |
| JP5196218B2 (ja) | 2006-11-10 | 2013-05-15 | 富士電機株式会社 | 圧力センサ装置及び圧力センサ容器 |
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| JP5183164B2 (ja) * | 2007-11-19 | 2013-04-17 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量測定装置 |
| DE102012009421A1 (de) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | E + E Elektronik Ges.M.B.H. | Strömungssensor |
Family Cites Families (23)
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|---|---|---|---|---|
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