JPH06109507A - 熱式流量センサ - Google Patents
熱式流量センサInfo
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- JPH06109507A JPH06109507A JP4256501A JP25650192A JPH06109507A JP H06109507 A JPH06109507 A JP H06109507A JP 4256501 A JP4256501 A JP 4256501A JP 25650192 A JP25650192 A JP 25650192A JP H06109507 A JPH06109507 A JP H06109507A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 膜式抵抗体を有する基板の熱伝導および断熱
効果を良好にし、センサ応答性を大幅に高めるようにし
た熱式流量センサを提供する。 【構成】 熱式流量センサ２０は、矩形薄板状の基板２
２の表面に膜式抵抗体２４および配線２５、２６が形成
される。基板２２は、長手方向中央部に高熱伝導率材料
からなる伝熱部２２ｂを有し、長手方向両端部に低熱伝
導率材料からなる断熱部２２ａ、２２ｃを有する。膜式
抵抗体２４は、伝熱部２２ｂの表面にパターン印刷さ
れ、配線２５、２６は、断熱部２２ａ、２２ｃの表面に
パターン印刷される。流量測定時、膜式抵抗体２４で発
生した熱は、伝熱部２２ｂに迅速に熱伝導し、断熱部２
２ａ、２２ｃにより伝熱部２２ｂ以外の部分に熱が伝導
するのが防止される。これにより、流量が増減する場
合、伝熱部２２ｂおよび膜式抵抗体２４の温度が短時間
で安定するため、センサ出力の応答性が向上する。
効果を良好にし、センサ応答性を大幅に高めるようにし
た熱式流量センサを提供する。 【構成】 熱式流量センサ２０は、矩形薄板状の基板２
２の表面に膜式抵抗体２４および配線２５、２６が形成
される。基板２２は、長手方向中央部に高熱伝導率材料
からなる伝熱部２２ｂを有し、長手方向両端部に低熱伝
導率材料からなる断熱部２２ａ、２２ｃを有する。膜式
抵抗体２４は、伝熱部２２ｂの表面にパターン印刷さ
れ、配線２５、２６は、断熱部２２ａ、２２ｃの表面に
パターン印刷される。流量測定時、膜式抵抗体２４で発
生した熱は、伝熱部２２ｂに迅速に熱伝導し、断熱部２
２ａ、２２ｃにより伝熱部２２ｂ以外の部分に熱が伝導
するのが防止される。これにより、流量が増減する場
合、伝熱部２２ｂおよび膜式抵抗体２４の温度が短時間
で安定するため、センサ出力の応答性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱式流量センサに関す
るもので、例えば、内燃機関等の吸入空気量を測定する
空気流量計に適用されるものである。
るもので、例えば、内燃機関等の吸入空気量を測定する
空気流量計に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関の吸入空気量を検出
する熱式流量センサとして、発熱抵抗および温度検知用
抵抗を有する膜式抵抗体を基板上に形成し、この膜式抵
抗体に印加される電圧を測定して空気量を検出する平板
型の熱式流量センサが知られている。この種の熱式流量
センサは、発熱抵抗により加熱した空気流の温度を温度
検知用抵抗で検知する。そして、加熱前後の温度差が一
定値となるように膜式抵抗体の電流値をフィードバック
制御する。
する熱式流量センサとして、発熱抵抗および温度検知用
抵抗を有する膜式抵抗体を基板上に形成し、この膜式抵
抗体に印加される電圧を測定して空気量を検出する平板
型の熱式流量センサが知られている。この種の熱式流量
センサは、発熱抵抗により加熱した空気流の温度を温度
検知用抵抗で検知する。そして、加熱前後の温度差が一
定値となるように膜式抵抗体の電流値をフィードバック
制御する。
【０００３】一般に、このような熱式流量センサの応答
性は、膜式抵抗体により加熱される基板の断熱効果の程
度により決定される。このため、断熱効果を高める手段
として、基板材料に低熱伝導率材料を用いる場合が多
い。また、基板の断熱効果を高める手段としては、例え
ば、特開昭６２−９８２１９号公報、米国特許第４６８
０９６３号公報等に開示されるものがある。
性は、膜式抵抗体により加熱される基板の断熱効果の程
度により決定される。このため、断熱効果を高める手段
として、基板材料に低熱伝導率材料を用いる場合が多
い。また、基板の断熱効果を高める手段としては、例え
ば、特開昭６２−９８２１９号公報、米国特許第４６８
０９６３号公報等に開示されるものがある。
【０００４】特開昭６２−９８２１９号公報に開示され
るものは、膜式抵抗体が形成される基板とこの基板の保
持部材との間に多孔質層からなる熱絞り部を設けて基板
の断熱効果を高めている。また、基板内に多孔質層から
なる熱絞り部を埋め込むことについても開示されてい
る。米国特許第４６８０９６３号公報に開示されるもの
は、基板材料として半導体を用い、発熱部周辺を多孔質
化して断熱効果を高めている。そして、断熱効果をさら
に向上させるため、多孔質化した部分の裏側の基板の一
部を取り除き、基板の縦断面積を小さくすることが開示
されている。
るものは、膜式抵抗体が形成される基板とこの基板の保
持部材との間に多孔質層からなる熱絞り部を設けて基板
の断熱効果を高めている。また、基板内に多孔質層から
なる熱絞り部を埋め込むことについても開示されてい
る。米国特許第４６８０９６３号公報に開示されるもの
は、基板材料として半導体を用い、発熱部周辺を多孔質
化して断熱効果を高めている。そして、断熱効果をさら
に向上させるため、多孔質化した部分の裏側の基板の一
部を取り除き、基板の縦断面積を小さくすることが開示
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱式流量センサによると、基板材料に低熱伝
導材料を用いることから、基板の厚さ方向の熱伝導に比
較的長時間を必要とし、センサ応答時間が比較的長い。
例えば、測定初期値と測定終値との差の６３％に達する
１次応答時間については、基板材料に高熱伝導材料を用
いたものと大差がない。
うな従来の熱式流量センサによると、基板材料に低熱伝
導材料を用いることから、基板の厚さ方向の熱伝導に比
較的長時間を必要とし、センサ応答時間が比較的長い。
例えば、測定初期値と測定終値との差の６３％に達する
１次応答時間については、基板材料に高熱伝導材料を用
いたものと大差がない。
【０００６】また、特開昭６２−９８２１９号公報に開
示されるような手段を用いた場合、一般に、熱絞り部の
熱通路を長くしかつ熱通路断面積を小さくするほど断熱
効果が向上するため、基板と保持部材との間または基板
内部に設けた比較的層厚の薄い多孔質層では、断熱効果
が比較的小さく、センサ応答性が向上しにくい。さら
に、米国特許第４６８０９６３号公報に開示されるよう
な手段を用いた場合については、多孔質部により基板の
強度が低下し、耐久性が低下しやすい。特に、基板の一
部を取り除いたものについては、基板強度が低下するだ
けでなく、基板に形成される切り欠きにより空気流に乱
れが生じて正確な流量測定をすることが困難になるとい
う問題がある。
示されるような手段を用いた場合、一般に、熱絞り部の
熱通路を長くしかつ熱通路断面積を小さくするほど断熱
効果が向上するため、基板と保持部材との間または基板
内部に設けた比較的層厚の薄い多孔質層では、断熱効果
が比較的小さく、センサ応答性が向上しにくい。さら
に、米国特許第４６８０９６３号公報に開示されるよう
な手段を用いた場合については、多孔質部により基板の
強度が低下し、耐久性が低下しやすい。特に、基板の一
部を取り除いたものについては、基板強度が低下するだ
けでなく、基板に形成される切り欠きにより空気流に乱
れが生じて正確な流量測定をすることが困難になるとい
う問題がある。
【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、膜式抵抗体を有する基板の熱伝導
および断熱効果を良好にし、センサ応答性を大幅に高め
るようにした熱式流量センサを提供することを目的とす
る。
めになされたもので、膜式抵抗体を有する基板の熱伝導
および断熱効果を良好にし、センサ応答性を大幅に高め
るようにした熱式流量センサを提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
の本発明による熱式流量センサは、高熱伝導率材料から
なる伝熱部と、この伝熱部の一方の端部および他方の端
部に構造的に接続される低熱伝導材料からなる断熱部と
を有する基板と、前記伝熱部の表面に形成される膜式抵
抗体と、前記断熱部の表面に形成され、前記膜式抵抗体
の一方の端部および他方の端部にそれぞれ電気的に接続
される配線とを備えたことを特徴とする。
の本発明による熱式流量センサは、高熱伝導率材料から
なる伝熱部と、この伝熱部の一方の端部および他方の端
部に構造的に接続される低熱伝導材料からなる断熱部と
を有する基板と、前記伝熱部の表面に形成される膜式抵
抗体と、前記断熱部の表面に形成され、前記膜式抵抗体
の一方の端部および他方の端部にそれぞれ電気的に接続
される配線とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の熱式流量センサによると、膜式抵抗体
を有する基板の伝熱部が高熱伝導率材料から形成される
ため、伝熱部の熱伝導速度が大きくなり、作動初期時や
温度急変時に膜式抵抗体の温度が短時間で安定する。ま
た、低熱伝導率材料からなる一方の断熱部と他方の断熱
部との間に前記の伝熱部が配置されるため、外界に対し
基板の断熱効果が良好になるので、センサの応答性が向
上する。
を有する基板の伝熱部が高熱伝導率材料から形成される
ため、伝熱部の熱伝導速度が大きくなり、作動初期時や
温度急変時に膜式抵抗体の温度が短時間で安定する。ま
た、低熱伝導率材料からなる一方の断熱部と他方の断熱
部との間に前記の伝熱部が配置されるため、外界に対し
基板の断熱効果が良好になるので、センサの応答性が向
上する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の第１実施例を図１〜図８に示す。図２に
示すように、熱式流量センサ２０は、内燃機関の吸入空
気量を測定するための空気流量計の空気流路に設けられ
る。所定間隔に並行に配置されるターミナルピン１２、
１２の先端部に支持部材１４、１４の一端がスポット溶
接により固定され、この支持部材１４、１４の他端に熱
式流量センサ２０の両端が導体ペーストにより固定され
る。図２において、１６はスポット溶接部、１８は導体
ペースト接合部である。図示しない電源からターミナル
ピン１２、１２に電圧が印加されると、支持部材１４、
１４および熱式流量センサ２０が通電する。
する。本発明の第１実施例を図１〜図８に示す。図２に
示すように、熱式流量センサ２０は、内燃機関の吸入空
気量を測定するための空気流量計の空気流路に設けられ
る。所定間隔に並行に配置されるターミナルピン１２、
１２の先端部に支持部材１４、１４の一端がスポット溶
接により固定され、この支持部材１４、１４の他端に熱
式流量センサ２０の両端が導体ペーストにより固定され
る。図２において、１６はスポット溶接部、１８は導体
ペースト接合部である。図示しない電源からターミナル
ピン１２、１２に電圧が印加されると、支持部材１４、
１４および熱式流量センサ２０が通電する。
【００１１】図１に示すように、熱式流量センサ２０
は、矩形薄板状の基板２２の表面に膜式抵抗体２４およ
び配線２５、２６が形成される。基板２２は、高熱伝導
率材料からなる伝熱部２２ｂの長手方向両端に低熱伝導
率材料からなる断熱部２２ａ、２２ｃが形成される。伝
熱部２２ｂの長さＬ5 および断熱部２２ａ、２２ｃの長
さＬ4 、Ｌ6 は、基板製造時に所定の長さになるように
調節される。
は、矩形薄板状の基板２２の表面に膜式抵抗体２４およ
び配線２５、２６が形成される。基板２２は、高熱伝導
率材料からなる伝熱部２２ｂの長手方向両端に低熱伝導
率材料からなる断熱部２２ａ、２２ｃが形成される。伝
熱部２２ｂの長さＬ5 および断熱部２２ａ、２２ｃの長
さＬ4 、Ｌ6 は、基板製造時に所定の長さになるように
調節される。
【００１２】伝熱部２２ｂを形成する高熱伝導率材料と
しては、電気絶縁性を有しかつ最低温度６００℃程度の
耐熱性を有するものであればよく、例えば、シリコン、
アルミナ、アルミニウムナイトライド等を用いるとよ
い。また、断熱部２２ａ、２２ｃを形成する低熱伝導率
材料としては、結晶化ガラス、部分安定化ジルコニア等
を用いるのが望ましい。
しては、電気絶縁性を有しかつ最低温度６００℃程度の
耐熱性を有するものであればよく、例えば、シリコン、
アルミナ、アルミニウムナイトライド等を用いるとよ
い。また、断熱部２２ａ、２２ｃを形成する低熱伝導率
材料としては、結晶化ガラス、部分安定化ジルコニア等
を用いるのが望ましい。
【００１３】伝熱部２２ｂの熱伝導率が大きいほど、膜
式抵抗体２４で発生した熱が素早く基板２２の裏面に到
達するためセンサ応答性が向上する。また、断熱部２２
ａ、２２ｃの熱伝導率が小さいほど、膜式抵抗体２４と
配線２５、２６との断熱効果が高まり伝熱部２２ｂから
放出される熱量が低減するためセンサ応答性が向上す
る。
式抵抗体２４で発生した熱が素早く基板２２の裏面に到
達するためセンサ応答性が向上する。また、断熱部２２
ａ、２２ｃの熱伝導率が小さいほど、膜式抵抗体２４と
配線２５、２６との断熱効果が高まり伝熱部２２ｂから
放出される熱量が低減するためセンサ応答性が向上す
る。
【００１４】膜式抵抗体２４は、伝熱部２２ｂの表面に
パターン印刷される。例えば、基板２２の表面に真空蒸
着法により白金を蒸着し、フォトリソグラフィにより所
定のヒータパターンを形成する。その後、パターン表面
に保護膜としてＳｉＯ2 膜を形成する。膜式抵抗体２４
の両端に接続される配線２５、２６は、膜式抵抗体２４
と同様な方法で断熱部２２ａ、２２ｃの表面にパターン
印刷される。この場合、フォトリソグラフィを実施する
ときにパターンの線幅を膜式抵抗体２４よりも大きくす
ることにより配線２５、２６の抵抗値を小さくする。
パターン印刷される。例えば、基板２２の表面に真空蒸
着法により白金を蒸着し、フォトリソグラフィにより所
定のヒータパターンを形成する。その後、パターン表面
に保護膜としてＳｉＯ2 膜を形成する。膜式抵抗体２４
の両端に接続される配線２５、２６は、膜式抵抗体２４
と同様な方法で断熱部２２ａ、２２ｃの表面にパターン
印刷される。この場合、フォトリソグラフィを実施する
ときにパターンの線幅を膜式抵抗体２４よりも大きくす
ることにより配線２５、２６の抵抗値を小さくする。
【００１５】次に、基板２２の製造方法について図３
（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。まず、図３（ａ）に
示すように、高熱伝導率材料からなる板材３０の両面に
低熱伝導率材料からなる板材３２、３４を陽極接合ある
いはガラス接合により貼り合わせる。この場合、板材３
０は、前記の膜式抵抗体２４のパターン長さと同程度の
板厚のものを用い、板材３２、３４は、配線２５、２６
のパターン長さと同程度の板厚のものを用いる。次い
で、図３（ｂ）に示すように、幅ｔ1 が数ｍｍ程度にな
るように接合体をダイシングカットし、次いで、図３
（ｃ）に示すように、幅ｔ2 が１００〜２５０μｍ程度
になるように接合体を表面研磨する。そして、図３
（ｃ）の破線に示す方向に接合体を再びダイシングカッ
トして図３（ｄ）に示す基板２２を得る。
（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。まず、図３（ａ）に
示すように、高熱伝導率材料からなる板材３０の両面に
低熱伝導率材料からなる板材３２、３４を陽極接合ある
いはガラス接合により貼り合わせる。この場合、板材３
０は、前記の膜式抵抗体２４のパターン長さと同程度の
板厚のものを用い、板材３２、３４は、配線２５、２６
のパターン長さと同程度の板厚のものを用いる。次い
で、図３（ｂ）に示すように、幅ｔ1 が数ｍｍ程度にな
るように接合体をダイシングカットし、次いで、図３
（ｃ）に示すように、幅ｔ2 が１００〜２５０μｍ程度
になるように接合体を表面研磨する。そして、図３
（ｃ）の破線に示す方向に接合体を再びダイシングカッ
トして図３（ｄ）に示す基板２２を得る。
【００１６】このように製造された基板２２は、例えば
図１に示す長さＬ1 が１〜４ｍｍ、幅Ｌ2 が２００〜５
００μｍ、厚さＬ3 が１００〜２５０μｍに形成され
る。ここで、基板２２は、厚さＬ3 が小さいほど応答性
が向上する。これは、厚さＬ3 が小さいと、膜式抵抗体
２４で発生した熱が伝熱部２２ｂの裏面側へ熱伝導しや
すくなり、また、断熱部２２ａ、２２ｃの熱通路断面積
が小さくなるため断熱効果が高まるからである。
図１に示す長さＬ1 が１〜４ｍｍ、幅Ｌ2 が２００〜５
００μｍ、厚さＬ3 が１００〜２５０μｍに形成され
る。ここで、基板２２は、厚さＬ3 が小さいほど応答性
が向上する。これは、厚さＬ3 が小さいと、膜式抵抗体
２４で発生した熱が伝熱部２２ｂの裏面側へ熱伝導しや
すくなり、また、断熱部２２ａ、２２ｃの熱通路断面積
が小さくなるため断熱効果が高まるからである。
【００１７】伝熱部２２ｂの長さＬ5 については、膜式
抵抗体２４が空気流に接触する面積を十分に確保するこ
とができる程度の長さに設定し、また、断熱部２２ａ、
２２ｃの長さＬ4 、Ｌ6 については、伝熱部２２ｂに対
して良好な断熱効果が得られ、かつ基板２２の強度が低
下しない程度の長さに設定する。前記第１実施例の熱式
流量センサ２０によると、空気流量測定時、膜式抵抗体
２４で発生した熱は、高熱伝導率材料からなる伝熱部２
２ｂに迅速に熱伝導し、断熱部２２ａ、２２ｃにより伝
熱部２２ｂ以外の部分に熱が伝導するのが防止される。
これにより、空気流量が増減する場合、伝熱部２２ｂお
よび膜式抵抗体２４の温度が短時間で安定するため、セ
ンサ出力の応答性が向上する。
抵抗体２４が空気流に接触する面積を十分に確保するこ
とができる程度の長さに設定し、また、断熱部２２ａ、
２２ｃの長さＬ4 、Ｌ6 については、伝熱部２２ｂに対
して良好な断熱効果が得られ、かつ基板２２の強度が低
下しない程度の長さに設定する。前記第１実施例の熱式
流量センサ２０によると、空気流量測定時、膜式抵抗体
２４で発生した熱は、高熱伝導率材料からなる伝熱部２
２ｂに迅速に熱伝導し、断熱部２２ａ、２２ｃにより伝
熱部２２ｂ以外の部分に熱が伝導するのが防止される。
これにより、空気流量が増減する場合、伝熱部２２ｂお
よび膜式抵抗体２４の温度が短時間で安定するため、セ
ンサ出力の応答性が向上する。
【００１８】次に、前記第１実施例について、空気流量
を増減させた場合の応答性について試験を行なった。試
験条件は、空気流の質量流量を３ｇ／ｓｅｃから２０ｇ
／ｓｅｃまで増大させた場合、および２０ｇ／ｓｅｃか
ら３ｇ／ｓｅｃまで減少させた場合の熱伝導解析シミュ
レーションによる応答波形を調査した。第１実施例の基
板２２の伝熱部２２ｂには熱伝導率１４８Ｗ／ｍ・ｋの
シリコンを用い、断熱部２２ａ、２２ｃには、熱伝導率
１．４Ｗ／ｍ・ｋの結晶化ガラスを用いた。なお、結晶
化ガラスのみからなる基板をもつ比較例１についても同
様に試験を行なった。結果を図４および図５に示す。
を増減させた場合の応答性について試験を行なった。試
験条件は、空気流の質量流量を３ｇ／ｓｅｃから２０ｇ
／ｓｅｃまで増大させた場合、および２０ｇ／ｓｅｃか
ら３ｇ／ｓｅｃまで減少させた場合の熱伝導解析シミュ
レーションによる応答波形を調査した。第１実施例の基
板２２の伝熱部２２ｂには熱伝導率１４８Ｗ／ｍ・ｋの
シリコンを用い、断熱部２２ａ、２２ｃには、熱伝導率
１．４Ｗ／ｍ・ｋの結晶化ガラスを用いた。なお、結晶
化ガラスのみからなる基板をもつ比較例１についても同
様に試験を行なった。結果を図４および図５に示す。
【００１９】図４および図５に示すように、加速応答波
形および減速応答波形ともに比較例１に比べ本発明第１
実施例の方が応答性が優れていた。１次応答時間で比較
した場合、第１実施例は、比較例１に比べ約１０〜２０
ｍｓｅｃの応答時間の短縮がはかられている。次に、前
記第１実施例の断熱効果について調査した。図６（ａ）
〜（ｃ）に示すように、調査に用いた熱式流量センサ２
０は、断熱部２２ａ、２２ｃの熱通路断面積Ｓ1 が１．
０×１０-1ｍｍ2 のものである。
形および減速応答波形ともに比較例１に比べ本発明第１
実施例の方が応答性が優れていた。１次応答時間で比較
した場合、第１実施例は、比較例１に比べ約１０〜２０
ｍｓｅｃの応答時間の短縮がはかられている。次に、前
記第１実施例の断熱効果について調査した。図６（ａ）
〜（ｃ）に示すように、調査に用いた熱式流量センサ２
０は、断熱部２２ａ、２２ｃの熱通路断面積Ｓ1 が１．
０×１０-1ｍｍ2 のものである。
【００２０】また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、
比較例２による熱式流量センサ４０についても同様に断
熱効果を調査した。熱式流量センサ４０は、膜式抵抗体
が形成される第１基板４２と配線が形成される第２基板
４４との間に断熱材４６を設けて基板４２の断熱をはか
ったものである。断熱材４６の熱通路断面積Ｓ2 は、
４．２×１０-1ｍｍ2 である。結果を図８に示す。な
お、図８において、断熱位置Ｐは、熱源から熱通路断面
までの距離を示し、断熱位置Ｐを通過する熱量Ｑは、以
下の計算条件から求めた。
比較例２による熱式流量センサ４０についても同様に断
熱効果を調査した。熱式流量センサ４０は、膜式抵抗体
が形成される第１基板４２と配線が形成される第２基板
４４との間に断熱材４６を設けて基板４２の断熱をはか
ったものである。断熱材４６の熱通路断面積Ｓ2 は、
４．２×１０-1ｍｍ2 である。結果を図８に示す。な
お、図８において、断熱位置Ｐは、熱源から熱通路断面
までの距離を示し、断熱位置Ｐを通過する熱量Ｑは、以
下の計算条件から求めた。
【００２１】
【数１】
【００２２】図８に示すように、第１実施例による熱式
流量センサは、比較例２に比べ断熱部を通過する熱量が
小さく断熱効果が優れていた。例えば、断熱位置Ｐ＝
１．０ｍｍのとき、第１実施例は、断熱位置Ｐを通過す
る熱量が比較例２に比べ約１／４程度に減少している。
これにより、比較例２に比べ実施例１は、センサ応答性
が良好になる。
流量センサは、比較例２に比べ断熱部を通過する熱量が
小さく断熱効果が優れていた。例えば、断熱位置Ｐ＝
１．０ｍｍのとき、第１実施例は、断熱位置Ｐを通過す
る熱量が比較例２に比べ約１／４程度に減少している。
これにより、比較例２に比べ実施例１は、センサ応答性
が良好になる。
【００２３】このように前記第１実施例は、伝熱部２２
ｂの長手方向両端に断熱部２２ａ、２２ｃを接合したの
で、断熱部２２ａ、２２ｃの熱通路断面積を小さくする
ことができ、かつ熱通路を比較的長くすることが可能に
なる。このため、基板２２に良好な断熱効果を確保する
ことができる。本発明の第２実施例を図９に示す。
ｂの長手方向両端に断熱部２２ａ、２２ｃを接合したの
で、断熱部２２ａ、２２ｃの熱通路断面積を小さくする
ことができ、かつ熱通路を比較的長くすることが可能に
なる。このため、基板２２に良好な断熱効果を確保する
ことができる。本発明の第２実施例を図９に示す。
【００２４】第２実施例による熱式流量センサ５０は、
傾斜機能材料を用いて基板５２を形成したものである。
傾斜機能材料によると、製造時に原料成分の混合比を調
節することにより製品の所定部位を所望の熱伝導率にす
ることが可能である。基板５２は、長手方向中央部に高
熱伝導率を有する伝熱部５２ｂが形成され、長手方向両
端部に低熱伝導率を有する断熱部５２ａ、５２ｃが形成
されている。傾斜機能材料としては、例えば、部分安定
化ジルコニアとニッケルクロム合金とを用いるとよい。
なお、傾斜機能材料として導電性をもつ材料を用いる場
合、膜式抵抗体５４および配線５５、５６と基板５２と
の間に図９に示す絶縁層５７を形成する。絶縁性の傾斜
機能材料を用いるときには、絶縁層５７を形成する必要
はない。
傾斜機能材料を用いて基板５２を形成したものである。
傾斜機能材料によると、製造時に原料成分の混合比を調
節することにより製品の所定部位を所望の熱伝導率にす
ることが可能である。基板５２は、長手方向中央部に高
熱伝導率を有する伝熱部５２ｂが形成され、長手方向両
端部に低熱伝導率を有する断熱部５２ａ、５２ｃが形成
されている。傾斜機能材料としては、例えば、部分安定
化ジルコニアとニッケルクロム合金とを用いるとよい。
なお、傾斜機能材料として導電性をもつ材料を用いる場
合、膜式抵抗体５４および配線５５、５６と基板５２と
の間に図９に示す絶縁層５７を形成する。絶縁性の傾斜
機能材料を用いるときには、絶縁層５７を形成する必要
はない。
【００２５】第２実施例によると、基板５２に傾斜機能
材料を用いるため、原料の組成比を調節することでセン
サ応答性の制御が可能になる。本発明の第３実施例を図
１０に示す。第３実施例による熱式流量センサ６０は、
くさび形の基板６２を用いたものである。膜式抵抗体６
４および配線６５、６６は、基板６２の斜面６８に形成
される。基板６２の長手方向中央部に高熱伝導材料から
なる伝熱部６２ｂが形成され、長手方向両端部に低熱伝
導率材料からなる断熱部６２ａ、６２ｃが形成されてい
る。
材料を用いるため、原料の組成比を調節することでセン
サ応答性の制御が可能になる。本発明の第３実施例を図
１０に示す。第３実施例による熱式流量センサ６０は、
くさび形の基板６２を用いたものである。膜式抵抗体６
４および配線６５、６６は、基板６２の斜面６８に形成
される。基板６２の長手方向中央部に高熱伝導材料から
なる伝熱部６２ｂが形成され、長手方向両端部に低熱伝
導率材料からなる断熱部６２ａ、６２ｃが形成されてい
る。
【００２６】第３実施例によると、流体の流れ方向の上
流側に基板６２の先鋭部を向けることで流れの乱れを抑
制することができ、誤差の少ない正確な流量計測を実現
することができる。また、伝熱部６２ｂの熱容量が比較
的小さくなり断熱部６２ａ、６２ｃの熱通路断面積が減
少するため、センサ応答性が良好になる。
流側に基板６２の先鋭部を向けることで流れの乱れを抑
制することができ、誤差の少ない正確な流量計測を実現
することができる。また、伝熱部６２ｂの熱容量が比較
的小さくなり断熱部６２ａ、６２ｃの熱通路断面積が減
少するため、センサ応答性が良好になる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱式流量
センサによれば、膜式抵抗体および配線を保持する基板
を高熱伝導率材料および低熱伝導率材料のハイブリット
構造に形成することから、膜式抵抗体による熱容量が低
減しかつ基板の断熱効果が高まるため、センサ応答性が
大幅に向上するという効果がある。
センサによれば、膜式抵抗体および配線を保持する基板
を高熱伝導率材料および低熱伝導率材料のハイブリット
構造に形成することから、膜式抵抗体による熱容量が低
減しかつ基板の断熱効果が高まるため、センサ応答性が
大幅に向上するという効果がある。
【図１】本発明の第１実施例による熱式流量センサを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例による空気流量計を示す部
分斜視図である。
分斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、第１実施例による基板の製
造方法を説明するための工程図である。
造方法を説明するための工程図である。
【図４】流量増大時における時間と空気流量との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図５】流量減少時における時間と空気流量との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図６】本発明の第１実施例による熱式流量センサを示
すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は
（ｂ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。
すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は
（ｂ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】比較例２による熱式流量センサを示すもので、
（ａ）は部分平面図、（ｂ）は部分側面図、（ｃ）は
（ｂ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。
（ａ）は部分平面図、（ｂ）は部分側面図、（ｃ）は
（ｂ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】断熱位置と断熱位置を通過する熱量との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図９】本発明の第２実施例による熱式流量センサを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施例による熱式流量センサを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【符号の説明】 ２０ 熱式流量センサ ２２ 基板 ２２ａ 断熱部 ２２ｂ 伝熱部 ２２ｃ 断熱部 ２４ 膜式抵抗体 ２５ 配線 ２６ 配線
Claims (1)
- 【請求項１】 高熱伝導率材料からなる伝熱部と、この
伝熱部の一方の端部および他方の端部に構造的に接続さ
れる低熱伝導材料からなる断熱部とを有する基板と、 前記伝熱部の表面に形成される膜式抵抗体と、 前記断熱部の表面に形成され、前記膜式抵抗体の一方の
端部および他方の端部にそれぞれ電気的に接続される配
線とを備えたことを特徴とする熱式流量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4256501A JP3067118B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 熱式流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4256501A JP3067118B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 熱式流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06109507A true JPH06109507A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3067118B2 JP3067118B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=17293515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4256501A Expired - Fee Related JP3067118B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 熱式流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067118B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998036247A1 (de) * | 1997-02-14 | 1998-08-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Strömungssensorkomponente |
| WO1999049283A1 (de) * | 1998-03-23 | 1999-09-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Träger für einen temperaturabhängigen widerstand |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4256501A patent/JP3067118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998036247A1 (de) * | 1997-02-14 | 1998-08-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Strömungssensorkomponente |
| WO1999049283A1 (de) * | 1998-03-23 | 1999-09-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Träger für einen temperaturabhängigen widerstand |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3067118B2 (ja) | 2000-07-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |