KR102021643B1 - 공기 질량 유량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 마이크로-전기 기계 설계이고 가열 소자와 적어도 하나의 온도 센서 소자를 구비하는 센서 소자를 포함하는 공기 질량 유량계로서, 상기 온도 센서 소자는 열전쌍 조립체 형태이고, 상기 열전쌍 조립체는 직렬로 연결되어 전기 전류가 연속적으로 흐르는 다수의 열전쌍으로 구성되고, 열전쌍은 연결 지점에서 각 경우에 일단이 서로 연결된 제1 금속 전도체 및 상이한 제2 금속 전도체로 구성된 것인, 공기 질량 유량계에 관한 것이다. 센서 소자의 오염으로 인한 측정 결과의 왜곡을 감소시키기 위하여, 열전쌍 조립체의 제1 열전쌍(들)과 마지막 열전쌍(들)은 전기 전류가 각 경우에 처음에 제2 금속 전도체를 통과하고 나서 제1 금속 전도체를 통과하는 방식으로 극성화되고, 열전쌍 조립체의 나머지 열전쌍은 전기 전류가 각 경우에 처음에 제1 금속 전도체를 통과하고 나서 제2 금속 전도체를 통과하는 방식으로 극성화된다.

Description

공기 질량 유량계{AIR MASS FLOWMETER}

본 발명은, 마이크로전기기계 설계이고 가열 소자(heating element)와 적어도 하나의 온도 센서 소자를 구비하는 센서 소자를 포함하는 공기 질량 유량계로서, 상기 온도 센서 소자는 열 소자(thermal element) 형태이고, 상기 열 소자는 직렬로 연결되어 전기 전류가 연속적으로 흐르는 다수의 열전쌍(thermocouple)을 포함하며, 열전쌍은 연결 지점에서 각 경우에 일단이 서로 연결된 제1 금속 전도체와 제2 금속 전도체를 포함하고, 상기 제1 금속 전도체와 상기 제2 금속 전도체는 상이한 금속으로 형성된 것인, 공기 질량 유량계에 관한 것이다.

예를 들어, 자동차에서 내연 기관이 흡입하는 공기 질량을 결정하기 위해 공기 질량 유량계가 사용된다. 흡입된 공기 질량을 결정하는 가능한 한 가장 신뢰성 있는 정보에 기초하여 내연 기관의 전자 제어 시스템에 의하여 연소 공정이 최적화될 수 있고 이에 공기 질량에 정밀하게 매칭하는 연료량이 각 연소 챔버에 공급되는 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 더 적은 레벨의 오염물이 방출되고 더 나은 에너지 이용이 달성된다.

DE 44 07 209 A1은, 흡입 덕트에 삽입되어 공기 질량을 결정하는 공기 질량 유량계로서, 총 흐름에서 한정된 비율이 공기 질량 센서를 통해 흐르는, 공기 질량 유량계를 개시한다. 이를 위해, 이 공기 질량 센서는 삽입 덕트 공기 질량 유량계의 형태이다. 이 공기 질량 유량계는 측정 덕트에 배열된 센서 소자, 이 센서 소자로부터 측정 값을 구하거나 및/또는 검출하기 위해 하우징에 배열된 전자 회로, 및 또한 이 센서 소자의 타측에 출구 덕트를 포함한다. 공간 절감 배열을 위하여, 지정된 덕트 또는 공기 가이드 경로는 U, S 또는 C 형상이고, 그 결과 장치는 전체적으로 콤팩트하고, 삽입 소자로 설계되어 형성된다.

US 5,393,351 A1은 센서 소자의 에지 구역에 있는 열 소자 형태인 온도 센서 소자가 추가적인 열 소자에 의해 보호되는 공기 질량 유량계를 개시한다.

DE 100 57 403 A1은 열전 파일 유형(thermopile type)의 열전 센서(thermoelectric sensor)를 개시한다. 열전 유형의 열전 센서로부터 오는 출력 신호는 감도를 설정하는 열전 구조부가 열전 파일을 형성하는 복수의 열전 구조부와 직렬로 연결되는 방식으로 설정될 수 있다.

WO 03/089884 A1의 개시 내용에 따라 설계되고 핫필름 마노미터(hot-film manometer) 형태인 공기 질량 유량계는 원리적으로 유용성이 입증되었다.

마이크로 전기 기계 시스템(microelectromechanical system: MEMS) 형태인 센서 소자에 기초하여 동작하는 현대적인 공기 질량 유량계를 개발하는 동안 센서 소자의 측정 결과는 오염물에 의해 특히 불리하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 예를 들어, 공기 질량 흐름에서 오일 액적에 의해 야기될 수 있는 오염에 의해 시간에 따라 센서 소자에 신호 드리프트가 야기되고, 이 신호 드리프트는 공기 질량 흐름에 부정확한 측정 값을 초래할 수 있다. 그러나, 마이크로 전기 기계 시스템 형태인 센서 소자는 없어서는 안되는 다수의 장점을 구비하므로, 본 발명의 목적은 센서 소자의 오염으로 인해 야기되는 측정 결과의 왜곡을 제거하거나 또는 적어도 이 왜곡을 엄격한 한계(tight limit) 내로 유지하는 것이다.

본 목적은 독립 청구항의 특징에 의해 달성된다. 유리한 실시예는 종속 청구항의 주제이다.

본 발명에 따라, 본 목적은, 열 소자의 제1 열전쌍 또는 제1 열전쌍들과 마지막 열전쌍 또는 마지막 열전쌍들이 전기 전류가 각 경우에 초기에 제2 금속 전도체를 통과하고 나서 제1 금속 전도체를 통과하는 방식으로 극성화되고(polarized), 상기 제1 열전쌍 또는 상기 제1 열전쌍들과 상기 마지막 열전쌍 또는 상기 마지막 열전쌍들 사이에 배열된 상기 열 소자의 나머지 열전쌍은, 상기 전기 전류가 각 경우에 초기에 상기 제1 금속 전도체를 통과하고 나서 상기 제2 금속 전도체를 통과하는 방식으로 극성화되는 것에 의해 달성된다. 상기 열 소자의 상기 제1 열전쌍 또는 상기 제1 열전쌍들과 상기 마지막 열전쌍 또는 상기 마지막 열전쌍들이 상기 전기 전류가 각 경우에 초기에 상기 제2 금속 전도체를 통과하고 나서 상기 제1 금속 전도체를 통과하는 방식으로 극성화될 때, 측정 결과가 왜곡되는 현상은 역전된 극성의 열전쌍이 온도 센서 소자의 에지 구역에 위치되기 때문에 상기 열 소자의 에지 구역에서의 오염의 영향에 의해 크게 보상된다. 제1 및 마지막 열전쌍의 극성을 역전시키면 열 소자의 신호 강도가 특정 크기로 감소되고, 열 소자는 1000개 이상의 열전쌍을 포함할 수 있고, 그리하여 역전된 극성의 일부 열전쌍은 열 소자의 시작과 종단에서 신호 강도에 매우 작은 효과만을 미친다. 그러나, 이제 오염의 영향이 측정 결과에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 열 소자를 이렇게 설계하는 것에 의해 신호의 장기간 안정성이 상당히 개선된다.

본 발명의 일 개선에서, 상기 센서 소자는 제1 온도 센서 소자와 제2 온도 센서 소자를 구비한다. 질량 흐름에서 온도 차이는 제1 온도 센서 소자와 제2 온도 센서 소자에 의해 결정될 수 있고, 상기 온도 차이를 사용하여 질량 흐름 그 자체를 결정할 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 온도 센서 소자가 가열 소자에 대하여 업스트림에 배열되고, 상기 제2 온도 센서 소자는 상기 가열 소자에 대하여 다운스트림에 배열되는 것이 유리하다.

본 발명의 추가적인 특징과 장점은 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 설명하는 것에서 아래에서 설명된다. 이하 문맥에서 동일한 용어와 참조 부호가 여러 도면에 걸쳐 동일한 구성요소에 사용된다.
도 1은 공기 질량 유량계를 도시한 도면;
도 2는 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 형태의 센서 소자를 도시한 도면;
도 3은 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 형태이고 공기 질량 유량계의 보조 파이프에 배열된 센서 소자를 도시한 도면;
도 4는 공기 질량 흐름이 입구 개구를 통해 공기 질량 유량계의 보조 파이프로 흐르는 상황을 도시한 도면;
도 5는 삽입 핑거(insertion finger)로서 흡입 파이프에 통합된 공기 질량 유량계에 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 형태인 센서 소자를 도시한 도면;
도 6은 제1 온도 센서 소자와 제2 온도 센서 소자를 갖는 센서 소자를 도시한 도면;
도 7은 열전 파일을 갖는 공기 질량 유량계의 센서 소자를 도시한 도면;
도 8은 열 소자 형태의 온도 센서 소자를 도시한 도면.

도 1은 여기서 공기 질량 유량계(2) 형태의 질량 흐름 센서를 도시한다. 이 예에서 공기 질량 유량계(2)는, 흡입 파이프(1)에 삽입되고 흡입 파이프(1)에 고정 연결된 삽입 핑거로 도시된다. 흡입 파이프(1)는, 여기서 공기 질량 흐름(10)인 질량 흐름을 내연 기관의 실린더로 안내한다. 내연 기관의 실린더에서 연료를 효율적으로 연소시키기 위하여, 이용가능한 공기 질량에 대한 정보를 정확히 획득하는 것이 필요하다. 이용가능한 공기 질량에 기초하여 실린더에 주입된 연료를 연소시키는데 필요한 이용가능한 산소의 양을 추론하는 것이 가능하다. 나아가, 도 1에서 공기 질량 유량계(2)는 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)를 도시한다. 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)는 상이한 위치에 배열된다. 온도 센서 소자(7, 8)는 일반적으로 각 온도 센서 소자에서 지배적인 온도에 따라 상이한 저항 값을 취하는 저항기 또는 열전 파일로 형성된다. 가열 소자(12)는 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8) 사이에 형성된다. 입구 개구(4)를 통해 공기 질량 유량계(2)의 하우징(3)에 들어가는 공기 질량 흐름(10)의 일부는 처음에 제1 온도 센서 소자(7) 위를 흐르고 나서 가열 소자(12) 위를 흐르며, 이후 공기 질량 흐름(10)은 제2 온도 센서 소자(8)에 도달하여 보조 파이프(5)를 따라 공기 질량 유량계(2)의 출구 개구(6)로 전달된다. 공기 질량 흐름(10)은 특정 온도에서 제1 온도 센서 소자(7)에 도달한다. 이 온도는 제1 온도 센서 소자(7)에 의해 절대 온도로 검출된다. 공기 질량 흐름(10)은 가열 소자(12) 위를 지나고, 공기 질량 흐름(10)은 흘러 지나가는 질량에 따라 더 많이 또는 더 적게 가열된다. 가열된 공기 질량 흐름(10)이 제2 온도 센서 소자(8)에 도달할 때, 이제 존재하는 공기 질량 흐름(10)의 온도는 제2 온도 센서 소자(8)에 의해 절대 온도로 결정된다. 흘러 지나가는 공기 질량은 제1 온도 센서 소자(7)에 의해 측정된 절대 온도와 제2 온도 센서 소자(8)에 의해 측정된 절대 온도 사이의 차이로 결정될 수 있다. 이를 위해, 공기 질량 유량계(2) 그 자체는 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)로부터 측정 신호를 구하는 평가 전자회로 시스템(13)을 포함할 수 있다. 공기 질량 흐름(10)에 대해 이런 방식으로 획득된 정보는 엔진 제어기(여기에 미도시)로 전달된다.

본 발명은 공기 질량 유량계를 사용하여 예로서 설명되었으나, 이것은 본 발명이 공기 질량 흐름을 측정하는 것으로 제한되는 것을 의미하는 것이 아니라는 것이 주목되어야 한다. 본 발명에 따른 장치는 다른 질량 흐름을 유리하게 검출하고 측정하는데에도 사용될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 장치를 사용하여 탄화수소 탱크(hydrocarbon tank)의 세정 라인(rinse line)에서 탄화수소 화합물의 질량 흐름을 측정하는 것이 가능할 수 있다.

도 2는 공기 질량 유량계(1)를 위한 센서 소자(15)를 도시한다. 센서 소자(15)는 단일 실리콘 칩에 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 형태이다. 센서 소자(15)는 흘러 지나가는 공기 흐름의 질량(10)을 결정하는 차동 온도 방법에 따라 동작한다. 이를 위해, 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)는 박막 다이어프램(17) 상에 구현된다. 제1 및 제2 온도 센서 소자(7, 8)는 다이어프램(17)의 표면(16)에서 상이한 위치에 위치된다. 가열 소자(12)는 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8) 사이에 배열된다. 온도 센서 소자(7, 8)로부터 측정 신호를 바로 구하고 이 측정 신호를 공기 질량 흐름(10)에 비례하는 신호로 변환할 수 있는 평가 전자회로 시스템(13)은 마이크로 전기 기계 시스템으로 설계된 센서 소자(15)에 추가적으로 통합된다. 그러나, 평가 전자회로 시스템(13)은 다운스트림 전자 디바이스에도 동일하게 통합될 수 있다. 공기 질량 흐름(10)에 대한 정보는 연결 패드(19)와 연결 와이어(18)를 통해 다운스트림 전자 엔진 제어기(여기에 미도시)에 전달된다.

도 3은, 공기 질량 유량계(2)의 보조 파이프(5)에 배열된 단일 기판 상에 형성되고 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 형태인, 공기 질량 유량계(2)를 위한 센서 소자(15)를 도시한다. 도 3에서 공기 질량 흐름(10)은 입구 개구(4)를 통해 흐르지 않는데, 이는 예를 들어, 내연 기관이 턴오프된 경우일 수 있다. 이 상태는 0의 질량 흐름 상태라고도 지칭된다. 센서 소자(15)에 있는 가열 소자(12)에 전기 에너지가 공급되면, 여기에 도시된 대칭적 온도 분포(20)가 가열 소자(12) 주위에 발생한다. 그리하여, 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)는 동일한 절대 온도를 측정하고, 온도 센서 소자(7, 8)로부터 온도 측정 신호들 사이의 차이를 계산한 후, 평가 전자회로 시스템(13)은 공기 질량 흐름(10)이 공기 질량 유량계(2)의 보조 파이프(5)에 존재하지 않는 것을 식별한다. 그러나, 0의 질량 흐름이 주어진 경우 온도 측정 신호들이 이렇게 이상적으로(ideal) 동일한 것은, 예를 들어, 센서 소자(15)에 불순물이 있는 경우 중단될 수 있다.

도 4는 공기 질량 흐름(10)이 입구 개구(4)를 통해 공기 질량 유량계(2)의 보조 파이프(5)로 흐르는 상황을 도시한다. 가열 소자(12) 주위의 온도 분포(20)는 제2 온도 센서 소자(8)의 방향으로 이제 명확히 시각적으로 이동되었다. 그리하여 제2 온도 센서 소자(8)는 제1 온도 센서 소자(7)보다 상당히 더 높은 온도를 측정한다. 공기 질량 흐름(10)은 이제 평가 전자회로 시스템(13)에서 2개의 온도 센서 소자(7, 8)들 사이에 온도 차이를 수립하는 것에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 센서 소자(15)에 오염물(9)이 있으면 이는 여전히 영향을 미치고 이는 측정 결과에 중첩될 수 있다. 온도의 합계도 또한 질량 흐름(10)에 반응한다. 그러나, 나아가 온도의 합계는 예를 들어 흘러 지나가는 공기 질량 흐름(10)의 열량(thermal capacity) 및/또는 열 전도율과 같은 공기 질량의 열 특성에도 더 반응한다. 예를 들어, 공기 질량의 열 전도율이 동일한 공기 질량 흐름(10)에서 증가하면, 시스템은 냉각되고 온도의 합계는 상당히 더 낮아진다. 그러나, 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8) 사이의 온도 차이는 제1 근사값에서 변함 없이 유지된다. 그리하여, 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)의 합계 신호에 의해, 공기 질량의, 예를 들어, 열량 또는 열 전도율과 같은 열 특성의 변화를 측정하는 것이 가능하다. 차동 온도 신호가 합계 온도 신호에 대해 오프셋(set off)되면, 흘러 지나가는 공기 질량의 변화된 열 전도율 및/또는 변화된 열량이 추론될 수 있다.

도 5는 흡입 파이프(1)에 삽입 핑거로 통합된 공기 질량 유량계(2)에서 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 형태인, 공기 질량 유량계의 센서 소자(15)를 도시한다. 공기 질량 흐름(10)은 입구 개구(4)에 도달하고 이 경우에도 보조 파이프(5)에 진입한다. 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)는 다이어프램(17)의 표면(16)에서 보일 수 있다. 가열 소자(12)는 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8) 사이에 배열된다. 공기 질량 흐름(10)은 처음에 제1 온도 센서 소자(7)에 도달하고 나서, 가열 소자(12) 위를 흘러 제2 온도 센서 소자(8)에 도달한다. 제1 온도 센서 소자(7)는 가열 소자(12)에 대해 업스트림에 배열되고, 제2 온도 센서 소자(8)는 가열 소자(12)에 대해 다운스트림에 배열된다.

도 5는 공기 질량 흐름(10)이 또한 오염물(9)을 포함하는 것을 도시한다. 예를 들어 물 액적(26), 오일 액적(11) 및/또는 먼지 입자(14)는 공기 질량 흐름(10)에 의해 공기 질량 유량계(2)로 전달된다. 오염물(9)은 공기 질량 유량계(2)의 입구 개구(4)를 통해 센서 소자(15)로 전달된다. 오염물(9)이 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)의 구역에 적층되면, 공기 질량 흐름(10)에 대한 측정 값이 시간에 따라 크게 왜곡될 수 있다. 이 왜곡은 긴 시간 기간에 걸쳐 센서 소자(15)에 오염물이 누적된 것으로 인해 점차적으로 증가하므로, 공기 질량 유량계(2)의 신호 드리프트라는 용어가 또한 이런 상황에서 사용된다. 이 신호 드리프트는 바람직하지 않아서 억압되거나 및/또는 보상되어야 한다.

도 6은 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)를 갖고 또한 이 온도 센서 소자(7 및 8)들 사이에 배열된 가열 소자(12)를 갖는 센서 소자(15)를 도시한다. 공기 질량 흐름(10)의 방향은 화살표로 도시된다. 그리하여, 공기 질량 흐름(10)의 흐름으로 제1 온도 센서 소자(7)는 가열 소자(12)의 업스트림에 배열되고 제2 온도 센서 소자(8)는 가열 소자(12)의 다운스트림에 배열된다. 이 예에서, 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)는 모두 전기적 직렬 회로로서, 측정 저항기(22)와 적어도 2개의 비교 저항기(21)로 구성된다. 측정 저항기(22)는 박막 다이어프램의 내부 구역에 배열되고, 비교 저항기(21)는 다이어프램(17)의 에지 구역에 배열되는 것이 명백하다.

나아가, 도 6은 오염물(9)과 이 상황에서 주로 오일 액적(11)이 질량 흐름(10)에 따라 센서 소자(15)로 전달되는 것을 도시한다. 구체적으로, 오일 액적(11)은 센서 소자(15) 상에 적층된다. 센서 소자(15) 상에 오일 액적(11)이 적층되는 것은 공기 질량 흐름(10)의 흐름 방향으로 가열 소자(12)의 다운스트림에 배열된 제2 센서 소자(8)의 구역에서 특히 현저히 일어나는 것이 명백하다. 센서 소자(15) 상에 오일 액적(11)이 이렇게 비대칭적으로 적층되는 것은 신호 드리프트를 야기하고 이는 궁극적으로 센서 소자(15)에 의해 검출된 절대 온도의 왜곡을 야기하여, 공기 질량 흐름(10)에 대한 측정 값의 왜곡을 초래한다. 나아가, 오염물은 바람직하게는 다이어프램(17)의 에지 구역에서 적층된다. 오일 액적(11)이 비대칭적으로 적층되는 것은 물리적 이유를 갖는데, 이는 특히 제2 센서 소자(8)의 구역의 온도가 상대적으로 높다는 것과, 다이어프램(17)의 에지 구역에 온도 구배가 있는 것으로부터 초래된다.

도 7은 공기 질량 유량계(2)의 센서 소자(15)를 도시한다. 이 센서 소자(15)의 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)는 열 소자(23) 형태이다. 열전 파일(23)이라고도 지칭되는 열 소자(23)는 열을 전기 에너지로 변환한다. 열 소자(23)는 일단이 서로 연결된 2개의 상이한 금속으로 구성된 와이어를 구비하는 열전쌍(29)을 포함한다. 온도 차이는 열 흐름으로 인해 금속에 전기 전압을 생성한다.

전도체의 상이한 온도의 2개의 지점 사이에 전기 전위의 차이가 발생하는 것은 제벡 효과(Seebeck effect)라고 지칭된다. 이 전위의 차이는 온도의 차이에 대략 비례하고 전도체 물질에 의존한다. 측정할 단일 전도체의 단부들이 동일한 온도에 있는 경우, 전위 차는 항상 서로 상쇄된다. 그러나, 2개의 상이한 전도체 물질이 서로 연결된 경우, 열 소자(23)가 생성된다. 제벡 효과에 기초한 측정 시스템에서, 매우 많은 개수의 개별 열전쌍(23)이 일반적으로 전기적으로 직렬로 연결된다.

측정을 위한 물질 쌍을 선택할 때, 그 의도는 온도 변화와 전압 변화 사이에 높은 선형성을 가지고 최고로 가능한 열 전압을 생성하는 것이다. 도 7에 도시된 열 소자(23)는 연결 지점(28)에서 제2 금속(25)에 연결된 각 제1 금속(24)의 시퀀스로 구성된다.

도 7은, 열 소자(23)로 형성된 제2 온도 센서 소자(8)의 구역에서 오염물(9)이 주로 오일 액적(11)의 형태로 적층되는 것을 명백히 도시한다. 이 오염물(9)은 절대 온도의 왜곡을 야기하고 이는 온도 센서 소자(7 및 8)에 의해 측정된다. 그 결과 초래되는 신호 드리프트는 전술한 도면의 설명에 이미 언급된 것이다.

도 8은, 예를 들어, 센서 소자(15) 상에 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)로 형성될 수 있는 열 소자(23) 형태의 온도 센서 소자를 도시한다. 열 소자(23)는 다수의 열전쌍(29)을 나타낸다. 열전쌍(29)의 수는 열 소자(23)당 1000개 이상의 열전쌍(29)일 수 있다. 열전쌍(29)은 제1 금속 전도체(24)와 제2 금속 전도체(25)로 구성된다. 제1 금속 전도체(24)와 제2 금속 전도체(25)는 상이한 금속으로 구성된다. 제1 금속 전도체(24)는, 예를 들어, 철로 구성될 수 있는 반면, 제2 금속 전도체(25)는 구리선으로 형성된다. 제1 금속 전도체(24)와 제2 금속 전도체(25)는 연결 지점(28)에서 서로 전기적으로 연결된다. 열 소자(23)는 전기적으로 직렬로 서로 연결된 다수의 열전쌍(29)으로 형성된다. 도 8은 제1 열전쌍(31)이 전기 전류(I)가 초기에 제2 금속 전도체(25)를 통과하고 나서, 전기 전류(I)가 제1 전도체(24)를 통과하는 방식으로 극성화되는 것을 도시한다. 마지막 열전쌍(32)의 경우에도, 금속 전도체의 시퀀스는 전기 전류(I)가 초기에 제2 금속 전도체(25)를 통과하고 나서 제1 금속 전도체(24)를 통과하는 방식으로 선택된다. 나머지 열전쌍(33)은 전기 전류(I)가 초기에 제1 금속 전도체(24)를 통과하고 나서, 전기 전류가 제2 금속 전도체(25)를 통과하는 방식으로 극성화된다. 극성의 역전, 다시 말해, 열 소자의 제1 열전쌍(31) 또는 제1 열전쌍들(31)과 마지막 열전쌍(32) 또는 마지막 열전쌍들(32)의 금속 전도체의 시퀀스를 열 소자의 나머지 열전쌍(33)에 대해 변화시키면 매우 긴 시간 동안 안정적인 전체 열 소자(23)의 신호 특성을 생성할 수 있다. 특히, 제2 온도 센서 소자(8)의 에지 구역, 다시 말해, 역전된 극성의 열전쌍의 구역에 적층된 오염물이 열 소자(23)의 본 발명에 따른 설계로 인한 온도 센서 소자의 측정 결과의 신호 품질과 장기간 안정성에 거의 영향을 미치지 않는다. 그리하여 도 8에 따라 설계된 열 소자(23)는 높은 신호 안정성을 구비하고 매우 긴 시간 기간 동안 정확성과 고품질의 측정 결과를 제공한다.

Claims (3)

1. 마이크로 전기 기계 설계이고 가열 소자(12)와 적어도 하나의 온도 센서 소자(7, 8)를 구비하는 센서 소자(15)를 포함하는 공기 질량 유량계(2)로서, 상기 온도 센서 소자(7, 8)는 열 소자(23) 형태이고, 상기 열 소자(23)는 직렬로 연결되어 전기 전류(I)가 연속적으로 흐르는 다수의 열전쌍(29, 31, 32, 33)을 포함하며, 열전쌍(29, 31, 32, 33)은 연결 지점(28)에서 각 경우에 일단이 서로 연결된 제1 금속 전도체(24)와 제2 금속 전도체(25)를 포함하고, 상기 제1 금속 전도체(24)와 상기 제2 금속 전도체(25)는 상이한 금속으로부터 형성되되, 상기 열 소자(23)의 제1 열전쌍(31) 또는 제1 열전쌍들과 마지막 열전쌍(32) 또는 마지막 열전쌍들은 상기 전기 전류(I)가 각 경우에 초기에 상기 제2 금속 전도체(25)를 통과하고 나서 상기 제1 금속 전도체(24)를 통과하는 방식으로 극성화되고, 상기 제1 열전쌍(31) 또는 상기 제1 열전쌍들과 상기 마지막 열전쌍(32) 또는 상기 마지막 열전쌍들 사이에 배열된, 상기 열 소자(23)의 나머지 열전쌍(33)은, 상기 전기 전류(I)가 각 경우에 초기에 상기 제1 금속 전도체(24)를 통과하고 나서 상기 제2 금속 전도체(25)를 통과하는 방식으로 극성화되는 것을 특징으로 하는 공기 질량 유량계(2).
2. 제1항에 있어서, 상기 센서 소자(15)는 제1 온도 센서 소자(7)와 제2 온도 센서 소자(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 질량 유량계(2).
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 온도 센서 소자(7)는 상기 가열 소자(12)에 대해 업스트림에 배열되고, 상기 제2 온도 센서 소자(8)는 상기 가열 소자(12)에 대해 다운스트림에 배열되는 것을 특징으로 하는 공기 질량 유량계(2).

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