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【発明の名称】 感熱式流量検出素子およびそれを用いた流量センサ
【発明者】 【氏名】山下 彰

【氏名】河合 正浩

【氏名】山川 智也

【氏名】大橋 豊
【要約】 【課題】この発明は、応答性、強度的信頼性に優れ、小型の流量検出素子を得る。

【解決手段】発熱抵抗素子４および一対の測温抵抗素子５、６が支持膜２および保護膜３により包まれて構成されたセンサ部１０が平板状基板１上に形成されている。このセンサ部１０の下部には、平板状基板１を貫通するエッチングホール８が形成され、センサ部１０が平板状基板１と非接触状態に配置されている。流体測温素子７がセンサ部１０から離れて平板状基板１上に形成されている。そして、流体測温素子７の下部には、平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように平板状基板１の一部を除去して切欠９ａが設けられている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記流体測温素子の近傍の上記平板状基板上に上記平板状基板の面から他面側までは達しないように上記平板状基板の一部を除去して形成された第１の切欠を設けたことを特徴とする感熱式流量検出素子。
【請求項２】 第１の切欠が流体測温素子の配置領域の下部に平板状基板の他面側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の感熱式流量検出素子。
【請求項３】 第１の切欠が流体測温素子の配置領域の外周部に平板状基板の一面側に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の感熱式流量検出素子。
【請求項４】 第１の切欠が流体測温素子の配置領域の外周部に平板状基板の他面側に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の感熱式流量検出素子。
【請求項５】 良熱伝導材からなる薄膜が、流体測温素子の上部に該流体測温素子と電気的に絶縁されて設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の感熱式流量検出素子。
【請求項６】 平板状基板の一部を除去して形成された第２の切欠がセンサ部と流体測温素子との間の上記平板状基板の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の感熱式流量検出素子。
【請求項７】 第２の切欠が平板状基板の他面側に形成されていることを特徴とする請求項６記載の感熱式流量検出素子。
【請求項８】 第２の切欠が平板状基板の一面側に形成されていることを特徴とする請求項６記載の感熱式流量検出素子。
【請求項９】 低熱伝導材からなる熱伝導抑制材がセンサ部と流体測温素子との間に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の感熱式流量検出素子。
【請求項１０】 少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、良熱伝導材からなる被膜が上記流体測温素子の上部に該流体測温素子と電気的に絶縁されて設けられていることを特徴とする感熱式流量検出素子。
【請求項１１】 少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記平板状基板の一部を除去して形成された切欠が上記センサ部と上記流体測温素子との間の上記平板状基板の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられていることを特徴とする感熱式流量検出素子。
【請求項１２】 少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記支持膜および上記保護膜より低い熱伝導率を有する熱伝導抑制材が、上記センサ部と上記流体測温素子との間の上記支持膜および保護膜の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられていることを特徴とする感熱式流量検出素子。
【請求項１３】 筒状をなし、その軸方向を計測流体の流れ方向にほぼ一致させて該計測流体の通路内に配置される計測用管路と、上記請求項１乃至請求項１２のいずれかの一項に記載の感熱式流量検出素子と、上記発熱抵抗素子の温度が上記流体測温素子の温度に対して所定の温度差に維持されるように該発熱抵抗素子に供給される電流を制御する制御部とを備え、上記発熱抵抗素子によって加熱された部分から上記計測流体への熱伝達現象に基づいて上記計測流体の流量あるいは流速を計測することを特徴とする流量センサ。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば内燃機関の吸入空気量を計測する流量検出素子および流量センサに関し、特に発熱体を備え、該発熱体あるいは発熱体によって加熱された部分から、流体への熱伝達現象に基づいて流体の流速あるいは流量を計測する流量検出素子および流量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２６は例えば特開平６−２４９６９３号公報に記載された従来の感熱式流量検出素子を示す平面図、図２７は図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ矢視断面図である。各図において、絶縁性の支持膜２３ａ、２３ｂがシリコンからなる平板状基板１の一面上に分離されて形成されている。そして、発熱素子としての発熱抵抗素子４が支持膜２３ａ上に形成されている。また、流体測温素子７が支持膜２３ｂ上に形成されている。さらに、発熱抵抗素子４および流体測温素子７の下部の平板状基板１にそれぞれ空気スペース２７ａ、２７ｂが設けられている。これらの空気スペース２７ａ、２７ｂは、平板状基板１の他面側から支持膜２３ａ、２３ｂを痛めないエッチング液を用いてエッチングし、平板状基板１の一部を支持膜２３ａ、２３ｂに達するまで除去して形成されている。また、平板状基板１の一面上には端子２８が設けられ、発熱抵抗素子４および流体測温素子７が導体路２９を介して電極端子２８に接続されている。
【０００３】図２５に示される温度制御回路は、発熱抵抗素子４の温度を、流体測温素子７によって検出される周囲温度よりも高い一定の温度に保つためのホイートストンブリッジ回路により構成されている。このホイートストンブリッジ回路は、発熱抵抗素子４と抵抗２１ｂにより一辺を、流体測温素子７と抵抗２１ａにより一辺を構成している。そして、差動増幅器２２は、出力の電位を変化させることでブリッジ回路がバランスするように動作し、発熱抵抗素子４で消費される電力を一定に保つようにする。ここでは、発熱抵抗素子４の温度が、流体測温素子７で検出された周囲温度より２００℃高い温度に維持されるように制御される。
【０００４】このように構成された流量検出素子では、発熱抵抗素子４は端子２８および導体路２９によって印加される電流によって加熱される。その際、発熱抵抗素子４は抵抗が温度とともに変化するように設計されている。この発熱抵抗素子４は、流過する流体によって冷却される。そして、この冷却の程度は流過する流体の質量流に依存する。そこで、発熱抵抗素子の電気抵抗を測定することによって、流体の流れの強さが決定される。
【０００５】このように構成された流量検出素子では、発熱抵抗素子４で発生した熱が支持膜２３ａ、２３ｂおよび平板状基板１を介して流体測温素子７まで伝導することから、流体測温素子７は発熱抵抗素子４からの熱影響を受けない位置に設けられる。そして、発熱抵抗素子４の下部に空気スペース２７ａが設けられて、ダイヤフラム構造となっているので、計測流体の流量や流速の変化に迅速に応答できるようになっている。また、流体測温素子７の下部に空気スペース２７ｂが設けられているので、計測すべき流体の温度変化に迅速に応答できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量検出素子は、発熱抵抗素子４から構成されるセンサ部をダイヤフラム構造として、計測流体の流量や流速の変化に迅速に応答できるようにしている。さらに、平板状基板１に支持膜２３ｂまで達する空気スペース２７ｂを設けて、流体測温素子７の熱容量を小さくし、計測流体の温度変化にも迅速に応答できるようにしている。しかしながら、平板状基板１に支持膜２３ａ、２３ｂまで達する２つの空気スペース２７ａ、２７ｂを設けているので、平板状基板１の強度が著しく低下し、流量検出素子の信頼性が低下するという課題があった。このように、従来の流量検出素子では、計測流体の流量や流速の変化に対する応答性および計測流体の温度変化に対する応答性を向上させるために、平板状基板１に支持膜２３ａ、２３ｂに達する２つの空気スペース２７ａ、２７ｂを設けており、強度的な信頼性を確保した流量検出素子の設計が困難であった。また、流体測温素子７の強度的な信頼性を確保するために、流体測温素子７下部の空気スペース２７ｂを廃止すれば、流体測温素子７の熱容量が大きくなり、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性が低下してしまう。そして、発熱抵抗素子４は流体測温素子７で検出された温度より２００℃高い温度になるように制御されるため、流体測温素子７の流体温度に対する応答が遅れると、発熱抵抗素子４の温度制御も遅れることになり、流量検出素子を組み込んだ流量センサの応答性を低下させることになる。また、発熱抵抗素子４と流体測温素子７との距離が短く、流体測温素子７が発熱抵抗素子３からの熱影響を受けると、発熱抵抗素子４で発生した熱により流体測温素子７の温度が上昇してしまう。そして、発熱抵抗素子４の温度が上昇した流体測温素子７の温度をもとに制御されることになり、発熱抵抗素子４が熱暴走してしまう。そこで、流体測温素子７は発熱抵抗素子４からの熱影響を受けないように発熱抵抗素子４から所定の距離離して設ける必要があり、小型化が図れなかった。例えば、自動車内燃機関の吸入空気量を計測する場合、走行中、例えばトンネルの出入口等吸入空気温度が急激に変化する場合にも、正確な温度を検出する必要がある。そのため、流量検出素子には、吸入空気温度に対する良好な応答性が要求される。さらに、吸入空気の最大流量が２００ｍ／ｓ近くに達する場合もあることから、流量検出素子には所定の強度が要求される。しかしながら、従来の流量検出素子は、応答性を向上させるためには強度を落とさねばならず、内燃機関の吸入空気量の計測に適した設計が非常に困難であった。
【０００７】この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、流体測温素子の強度的な信頼性を確保しながら流体温度変化に対する応答性を向上でき、さらには小型化が可能な感熱式流量検出素子およびそれを用いた流量センサを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の感熱式流量転出素子は、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記流体測温素子の近傍の上記平板状基板上に上記平板状基板の面から他面側までは達しないように上記平板状基板の一部を除去して形成された第１の切欠を設けたものである。
【０００９】また、第１の切欠が流体測温素子の配置領域の下部に平板状基板の他面側に形成されているものである。
【００１０】また、第１の切欠が流体測温素子の配置領域の外周部に平板状基板の一面側に形成されているものである。
【００１１】また、第１の切欠が流体測温素子の配置領域の外周部に平板状基板の他面側に形成されているものである。
【００１２】また、良熱伝導材からなる薄膜が、流体測温素子の上部に該流体測温素子と電気的に絶縁されて設けられているものである。
【００１３】また、平板状基板の一部を除去して形成された第２の切欠がセンサ部と流体測温素子との間の上記平板状基板の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているものである。
【００１４】また、第２の切欠が平板状基板の他面側に形成されているものである。
【００１５】また、第２の切欠が平板状基板の一面側に形成されているものである。
【００１６】また、低熱伝導材からなる熱伝導抑制材がセンサ部と流体測温素子との間に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているものである。
【００１７】また、この発明の感熱式流量検出素子は、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、良熱伝導材からなる被膜が上記流体測温素子の上部に該流体測温素子と電気的に絶縁されて設けられているものである。
【００１８】また、この発明の感熱式流量検出素子は、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記平板状基板の一部を除去して形成された切欠が上記センサ部と上記流体測温素子との間の上記平板状基板の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているものである。
【００１９】また、この発明の感熱式流量検出素子は、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記支持膜および上記保護膜より低い熱伝導率を有する熱伝導抑制材が、上記センサ部と上記流体測温素子との間の上記支持膜および保護膜の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているものである。
【００２０】また、この発明の流量センサは、筒状をなし、その軸方向を計測流体の流れ方向にほぼ一致させて該計測流体の通路内に配置される計測用管路と、上記感熱式流量検出素子のいずれかの感熱式流量検出素子と、上記発熱抵抗素子の温度が上記流体測温素子の温度に対して所定の温度差に維持されるように該発熱抵抗素子に供給される電流を制御する制御部とを備え、上記発熱抵抗素子によって加熱された部分から上記計測流体への熱伝達現象に基づいて上記計測流体の流量あるいは流速を計測するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る流量検出素子を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。各図において、絶縁性の支持膜２が平板状基板１の表面上に形成されている。そして、発熱素子としての格子状の発熱抵抗素子４が支持膜２上に形成されている。また、感熱素子としての格子状の測温抵抗素子５、６が発熱抵抗素子４の両側に位置するように支持膜２上に形成されている。さらに、絶縁性の保護膜３が発熱抵抗素子４および一対の測温抵抗素子５、６を覆うように支持膜２上に形成されている。ここで、発熱抵抗素子４および一対の測温抵抗素子５、６が支持膜２と保護膜３とにより包まれてセンサ部１０を構成している。そして、センサ部１０は、発熱抵抗素子４の中心に対して対称に構成されている。また、空隙としてのエッチングホール８が平板状基板１のセンサ部１０の下部に設けられている。このエッチングホール８は、平板状基板１の裏面上に形成された例えばフォトレジスト（図示せず）をマスクとしてアルカリエッチングが施されて、平板状基板１の一部を支持膜２に達するように除去して形成されている。そこで、センサ部１０はその全周が平板状基板１に保持されてダイヤフラム構造を構成し、平板状基板１と非接触状態となっている。また、格子状の流体測温素子７がセンサ部１０から離れた位置の支持膜２上に形成され、その上から保護膜３が被覆されている。また、第１の切欠としての切欠９ａが流体測温素子７の近傍、即ち流体測温素子７の下部の平板状基板１に設けられている。この切欠９ａは、平板状基板１の裏面上に形成された例えばフォトレジスト（図示せず）をマスクとしてアルカリエッチングが施されて、平板状基板１の一部を支持膜２に達しないように除去して形成されている。さらに、導体路２９が流体測温素子７、発熱抵抗素子４および一対の測温抵抗素子５、６のそれぞれの格子状パターンの各端部から延出されており、各導体路２９の端部上の保護膜３が取り除かれて電極端子２８を形成している。
【００２２】ここで、平板状基板１としては、半導体、その中でも特に精密なエッチング技術を応用できる点と、チップの生産性の高いシリコンが用いられる。また、支持膜２および保護膜３としては、非常に優れた熱的絶縁体である窒化シリコンが用いられる。さらに、発熱抵抗素子４、測温抵抗素子５、６および流体測温素子７としては、白金が用いられる。
【００２３】この流量検出素子を作製するには、まずシリコンからなる平板状基板１の一面（表面）の全面にスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等の成膜方法により窒化シリコンを２μｍ着膜し、支持膜２を形成する。そして、支持膜２上の全面にスパッタリング、真空蒸着等の成膜方法により白金を０．２μｍ着膜し、写真製版技術およびエッチング技術により白金被膜をパターニングし、パターン幅５μｍ、パターン間隔５μｍの格子状の発熱抵抗素子４、測温抵抗素子５、６および流体測温素子７を形成する。ついで、支持膜２上の全面にスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等の成膜方法により窒化シリコンを２μｍ着膜し、保護膜３を形成する。その後、写真製版技術およびエッチング技術により、発熱抵抗素子４、測温抵抗素子５、６および流体測温素子７の各導体路２９の端部上の保護膜３を除去し、電極端子２８を形成する。また、フォトレジストを平板状基板１の他面（裏面）の全面に塗布し、写真製版技術およびエッチング技術により、センサ部１０および流体測温素子７の配置領域をカバーするようにフォトレジストを取り除き、矩形状の開口を形成する。ついで、該開口から平板状基板１をエッチングして、エッチングホール８および切欠９ａを形成した後、フォトレジストを除去して、図１および図２に示される流量検出素子が得られる。ここで、フォトレジストに形成された矩形状の開口の大きさにより、エッチング深さが制御できる。そして、流体測温素子７の配置領域の下部に設けられた開口の大きさはセンサ部１０の配置領域の下部に設けられた開口に比べ、小さいので、支持膜２に達するエッチングホール８が形成されると同時に、支持膜２に達しない切欠９ａが形成される。
【００２４】このように構成された流量検出素子では、発熱抵抗素子４の温度が流体測温素子７で検出された平板状基板１の温度に対して例えば２００℃高い温度に維持されるように、発熱抵抗素子４に通電する加熱電流が図２５に示される温度制御回路によって制御されている。なお、センサ部１０の下部にはエッチングホール８があるために、発熱抵抗素子４で発生した熱は流体測温素子７まで伝導しない。そこで、流体測温素子７で検出される温度はほぼ周囲温度（流体測温素子７上を流通する計測流体の温度）と等しくなっている。そして、保護膜４側を流通する計測気体の流速が速い程、上流側の温度が低くなり、下流側の温度が高くなるように温度分布が変化する。そこで、回路（図示せず）によって、電極端子２８を介して測温抵抗素子５、６のそれぞれに一定電圧を印加しておき、測温抵抗素子５、６のそれぞれに流れる電流値を測定し、それらの電流値を比較して空気の流れ方向、流量あるいは流速を計測することができる。また、測温抵抗素子５、６のそれぞれに一定電流を流しておき、電極端子２８間の電圧を測定する方法、あるいは測温抵抗素子５、６のそれぞれの消費電力を測定する方法により、測温抵抗素子５、６のそれぞれの温度に相当する量を測定し、その量を比較することにより、空気の流れ方向、流量あるいは流速を計測することもできる。
【００２５】このように、この実施の形態１では、流体測温素子７の配置領域の下部の平板状基板１に、裏面側から支持膜２に達しないように平板状基板１の一部を除去して形成された切欠９ａが設けられている。そこで、流体測温素子７部の熱容量が小さくなり、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性が向上できる。その結果、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答の遅れに起因する発熱抵抗素子４の温度制御の遅れが防止される。そこで、計測流体の温度が急激に変化しても、計測流体の温度が流体測温素子７により速やかに検出され、発熱抵抗素子４の温度が計測流体の温度に対して２００℃高い温度に速やかに制御され、応答性の良い流量検出素子が得られる。また、流体測温素子７部の強度が高くなり、信頼性に優れた流量検出素子が得られる。
【００２６】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形態２に係る流量検出素子を示す平面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。この実施の形態２では、平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように形成された第１の切欠としての切欠９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅが流体測温素子７の近傍、即ち流体測温素子７の配置領域の外周部に流体測温素子７を取り囲むように平板状基板１に設けられている。なお、この実施の形態２は、流体測温素子７の配置領域の真下に位置する切欠９ａに代えて、４つの切欠９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅを流体測温素子７の配置領域の外周部に流体測温素子７を取り囲むように配置している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２７】このように構成された流量検出素子では、流体測温素子７の周囲に４つの切欠９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅが流体測温素子７を取り囲むように設けられている。そして、この切欠９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅが設けられた平板状基板１の部位の厚みが薄くなり、該部位の熱抵抗が増大し、流体測温素子７がその外周部と熱的に隔離される。その結果、流体測温素子７部の熱容量が下げられる。ここで、流体測温素子７に伝導される熱は、熱伝導率の高い平板状基板１の影響を受けるが、流体測温素子７部の熱容量が下がっているので、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性を向上できる。
【００２８】このように、この実施の形態２によれば、平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように形成された４つの切欠９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅが流体測温素子７を取り囲むように位置しているので、流体測温素子７部の熱容量が下げられ、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性が向上される。そこで、計測流体の温度が急激に変化しても、計測流体の温度が流体測温素子７により速やかに検出され、発熱抵抗素子４の温度が計測流体の温度に対して２００℃高い温度に速やかに制御され、応答性の良い流量検出素子が得られる。また、従来の流量検出素子に比べて、流体測温素子７部の強度が大きくなり、信頼性に優れた流量検出素子が得られる。
【００２９】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形態３に係る流量検出素子を示す平面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。この実施の形態３では、平板状基板１の表面側から支持膜２および保護膜３を貫通し、平板状基板１の裏面に達しないように形成された第１の切欠としての３つの切欠９ｆ、９ｇ、９ｈが流体測温素子７の近傍、即ち流体測温素子７の配置領域の外周部に流体測温素子７を取り囲むように平板状基板１に設けられている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３０】このように構成された流量検出素子では、平板状基板１の表面側から平板状基板１の裏面に達しないように形成された３つの切欠９ｆ、９ｇ、９ｈが流体測温素子７の配置領域の外周部に流体測温素子７を取り囲むように位置しているので、流体測温素子７部の熱容量が下げられ、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性が向上される。そこで、この実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００３１】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形態４に係る流量検出素子を示す平面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。この実施の形態４では、流体測温素子７の配置領域の下部に、平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように切欠９ａが設けられ、さらに流体測温素子７の配置領域の周囲に、平板状基板１の表面側から支持膜２および保護膜３を貫通し平板状基板１の裏面に達しないように３つの切欠９ｆ、９ｇ、９ｈが設けられている。
【００３２】この実施の形態４によれば、上記実施の形態１あるいは実施の形態３に比べて、流体測温素子７部の熱容量がさらに小さくなり、その分流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性を向上させることができる。
【００３３】ここで、切欠を多数設けることで、強度の低下をもたらす恐れがあるが、エッチング深さを制御することで、強度の低下が抑えられ、十分な強度的な信頼性を確保することができる。また、この実施の形態４では、上記実施の形態１と実施の形態３とを組み合わせた構成となっているが、上記実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせた構成としても、同様の効果が得られる。
【００３４】実施の形態５．図９はこの発明の実施の形態５に係る流量検出素子を示す平面図、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。この実施の形態５では、良熱伝導材からなる薄膜としての金属膜１１が流体測温素子７上に電気的に絶縁されて設けられている。なお、この実施の形態５は、切欠９ａが設けられていない点、金属膜１１が流体測温素子７上に設けられている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３５】ここで、この実施の形態５による流量検出素子を作製するには、まず支持膜２上に流体測温素子７が形成された後、その上に窒化シリコン膜およびＡｌ膜を順次着膜する。そして、写真製版技術、エッチング技術を用いて、Ａｌ膜を流体測温素子７を覆うように矩形にエッチングし、金属膜１１を形成する。ついで、Ａｌ膜をエッチングするためのマスクであるフォトレジストを除去し、その上に窒化シリコンを着膜して保護膜３を形成する。そこで、金属膜１１が流体測温素子７を覆い、かつ、電気的に絶縁されて保護膜３に内在してなる流量検出素子を得る。
【００３６】このように構成された流量検出素子では、流体測温素子７上に良熱伝導を有する金属膜１１が設けられているので、流体測温素子７部の熱抵抗をさげることができる。その結果、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性を向上させることができる。また、流体測温素子７の近傍に切欠が設けられていないので、流体測温素子７部の強度を大きくすることができる。このように、この実施の形態５によれば、計測流体の温度が急激に変化しても、計測流体の温度が流体測温素子７により速やかに検出され、発熱抵抗素子４の温度が計測流体の温度に対して２００℃高い温度に速やかに制御されるので、優れた応答性を有するとともに、優れた信頼性を有する流量検出素子が得られる。
【００３７】ここで、この実施の形態５による流量検出素子において、さらに流体測温素子７の近傍に切欠を設けるようにしてもよい。この場合、切欠を設けることにより、流体測温素子７部の熱容量の低下が図られ、その分熱応答性を向上させることができる。なお、この実施の形態５では、良熱伝導材としてＡｌからなる金属膜１１を用いるものとしているが、良熱伝導材としてはＡｌに限らず、支持膜２および保護膜３より高い熱伝導率を有する材料であればよく、例えばＣｕ、Ａｇ、ＰｔやＡｌＳｉ、ＴｉＮ等を用いることができる。
【００３８】実施の形態６．図１１はこの発明の実施の形態６に係る流量検出素子を示す平面図、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図である。この実施の形態６では、切欠９ａが流体測温素子７の配置領域の下部に平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように設けられている。また、３つの切欠９ｆ、９ｇ、９ｈが流体測温素子７の配置領域の外周部に流体測温素子７を取り囲むように平板状基板１の表面側から支持膜２および保護膜３を貫通し平板状基板１の裏面に達しないように設けられている。さらに、Ａｌからなる金属膜１１が流体測温素子７上に電気的に絶縁されて設けられている。なお、この実施の形態６は、切欠９ａ、９ｆ、９ｇ、９ｈが流体測温素子７の近傍に設けられている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００３９】このように構成された流量検出素子では、流体測温素子７上に良熱伝導を有する金属膜１１が設けられているので、流体測温素子７部の熱抵抗をさげることができる。さらに切欠９ａ、９ｆ、９ｇ、９ｈが流体測温素子７の近傍に設けられているので、流体測温素子７部の熱容量をさげることができる。その結果、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性を向上させることができる。このように、この実施の形態６によれば、計測流体の温度が急激に変化しても、計測流体の温度が流体測温素子７により速やかに検出され、発熱抵抗素子４の温度が計測流体の温度に対して２００℃高い温度に速やかに制御されるので、優れた応答性を有するとともに、優れた信頼性を有する流量検出素子が得られる。
【００４０】実施の形態７．図１３はこの発明の実施の形態７に係る流量検出素子を示す平面図、図１４は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視断面図である。この実施の形態７では、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように第２の切欠としての切欠１２ａが設けられている。そして、この切欠１２ａはセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられている。なお、この実施の形態７は、切欠９ａに代えて、切欠１２ａを設けている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４１】このように構成された流量検出素子では、切欠１２ａはセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられている。そこで、切欠１２ａが設けられた部位の平板状基板１の厚みが薄くなり、熱抵抗が高くなる。また、センサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路の表面積が増大し、センサ部１０から平板状基板１中を伝導してきた熱が切欠１２ａの表面から放熱される。その結果、センサ部１０から平板状基板１を介して流体測温素子７に伝導される熱が低減される。このように、この実施の形態７によれば、切欠１２ａを熱伝導経路中に設けたので、流体測温素子７の温度が発熱抵抗素子４で発生した熱の影響を受けることがなく、流体測温素子７の位置をセンサ部１０に近づけることができ、小型の流量検出素子が得られる。
【００４２】実施の形態８．図１５はこの発明の実施の形態８に係る流量検出素子を示す平面図、図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ矢視断面図である。この実施の形態８では、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、平板状基板１の表面側から支持膜２および保護膜３を貫通し平板状基板１の裏面に達しないように第２の切欠としての切欠１２ｂが設けられている。そして、この切欠１２ｂはセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられている。なお、この実施の形態８は、切欠１２ａに代えて、切欠１２ｂを設けている点を除いて、上記実施の形態７と同様に構成されている。
【００４３】このように構成された流量検出素子では、切欠１２ｂはセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられている。そこで、切欠１２ｂが設けられた部位の平板状基板１の厚みが薄くなり、熱抵抗が高くなる。また、センサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路の表面積が増大し、センサ部１０から平板状基板１中を伝導してきた熱が切欠１２ｂの表面から放熱される。さらに、切欠１２ｂが平板状基板１の表面側から設けられているので、センサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱は切欠１２ｂを迂回することになり、熱伝導経路長さが長くなる。その結果、センサ部１０から平板状基板１を介して流体測温素子７に伝導される熱が低減される。このように、この実施の形態８によれば、切欠１２ｂを熱伝導経路中に設けたので、流体測温素子７の温度が発熱抵抗素子４で発生した熱の影響を受けることがなく、流体測温素子７の位置をセンサ部１０に近づけることができ、小型の流量検出素子が得られる。
【００４４】実施の形態９．図１７はこの発明の実施の形態９に係る流量検出素子を示す平面図、図１８は図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ矢視断面図である。この実施の形態９では、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、熱伝導抑制材１３が支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜に内在させて設けられている。そして、この熱伝導抑制材１３はセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられている。この熱伝導抑制材１３は、支持膜２および保護膜３の熱伝導率より低い材料、例えばフォトレジスト、ポリイミド、ガラス（ＰＳＧ、ＢＰＳＧ）等が用いられ、スピンコートやＣＶＤ等の方法により成膜されている。なお、この実施の形態９は、切欠１２ａに代えて、熱伝導抑制材１３を設けている点を除いて、上記実施の形態７と同様に構成されている。
【００４５】このように構成された流量検出素子では、熱伝導抑制材１３はセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜の熱伝導経路を横切るように設けられている。そこで、支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜の熱伝導経路の熱抵抗が高くなり、センサ部１０から平板状基板１を介して流体測温素子７に伝導される熱が低減される。このように、この実施の形態９によれば、熱伝導抑制材１３を支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜の熱伝導経路中に設けたので、流体測温素子７の温度が発熱抵抗素子４で発生した熱の影響を受けることが抑えられ、流体測温素子７の位置をセンサ部１０に近づけることができ、小型の流量検出素子が得られる。
【００４６】実施の形態１０．図１９はこの発明の実施の形態１０に係る流量検出素子を示す平面図、図２０は図１９のＸＸ−ＸＸ矢視断面図である。この実施の形態１０では、熱伝導抑制材１３が、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜に内在させて設けられている。そして、切欠１２ａが、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように設けられている。さらに、２つの切欠１２ｂ、１２ｃが、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、平板状基板１の表面側から支持膜２および保護膜３を貫通し、平板状基板１の裏面に達しないように設けられている。これらの熱伝導抑制材１３および切欠１２ａ、１２ｂ、１２ｃはセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられている。なお、この実施の形態１０は、切欠１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設けている点を除いて、上記実施の形態９と同様に構成されている。
【００４７】このように構成された流量検出素子では、熱伝導抑制材１３がセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜の熱伝導経路を横切るように設けられている。そこで、支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜の熱伝導経路の熱抵抗が高くなり、センサ部１０から平板状基板１を介して流体測温素子７に伝導される熱が低減される。また、切欠１２ａ、１２ｂ、１２ｃがセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられている。そこで、切欠１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられた部位の平板状基板１の厚みが薄くなり、熱抵抗が高くなる。また、センサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路の表面積が増大し、センサ部１０から平板状基板１中を伝導してきた熱が切欠１２ａ、１２ｂ、１２ｃの表面から放熱される。さらに、センサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱は切欠１２ａ、１２ｂ、１２ｃを迂回することになり、熱伝導経路長さが長くなる。その結果、センサ部１０から平板状基板１を介して流体測温素子７に伝導される熱が一層低減される。このように、この実施の形態１０によれば、切欠１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび熱伝導抑制材１３が熱伝導経路中に設けられているので、流体測温素子７の温度が発熱抵抗素子４で発生した熱の影響を受けることがなく、流体測温素子７の位置をセンサ部１０に近づけることができ、小型の流量検出素子が得られる。
【００４８】実施の形態１１．図２１はこの発明の実施の形態１１に係る流量検出素子を示す平面図、図２２は図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ矢視断面図である。この実施の形態１１では、熱伝導抑制材１３が、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、支持膜２および保護膜３からなる絶縁膜に内在させて設けられている。また、切欠１２ａが、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように設けられている。また、切欠１２ｃが、センサ部１０と流体測温素子７との間の位置に、平板状基板１の表面側から支持膜２および保護膜３を貫通し、平板状基板１の裏面に達しないように設けられている。また、切欠９ａが流体測温素子７の下部に平板状基板１の裏面側から支持膜２に達しないように設けられている。さらに、３つの切欠９ｆ、９ｇ、９ｈが流体測温素子７を取り囲むように平板状基板１の表面側から支持膜２および保護膜３を貫通し、平板状基板１の裏面に達しないように設けられている。
【００４９】このように構成された流量検出素子では、切欠１２ａ、１２ｃおよび熱伝導抑制材１３がセンサ部１０から流体測温素子７に伝導される熱伝導経路を横切るように設けられているので、センサ部１０から平板状基板１を介して流体測温素子７に伝導される熱が低減される。そこで、流体測温素子７の温度が発熱抵抗素子４で発生した熱の影響を受けることがなく、流体測温素子７の位置をセンサ部１０に近づけることができる。また、切欠９ａ、９ｆ、９ｇ、９ｈが流体測温素子７の近傍に設けられているので、流体測温素子７部の熱容量が小さくなり、流体測温素子７の流体温度変化に対する応答性が向上される。そこで、計測流体の温度が急激に変化しても、計測流体の温度が流体測温素子７により速やかに検出され、発熱抵抗素子４の温度が計測流体の温度に対して２００℃高い温度に速やかに制御される。このように、この実施の形態１１によれば、応答性の良い小型の流量検出素子が得られる。
【００５０】なお、上記各実施の形態では、発熱抵抗素子４の両側に配置される測温抵抗素子５、６は同一の格子状パターンに形成するものとしているが、測温抵抗素子５、６は異なる格子状パターンに形成されてもよい。この場合、流体の流量および流速を計測する過程において、測温抵抗素子５、６から測定される温度に相当する量を、測温抵抗素子５、６の格子状パターンの差を考慮して補償した後、比較するようにすればよい。また、上記各実施の形態では、ダイヤフラムタイプの流量検出素子に適用するものとして説明しているが、ブリッジタイプの流量検出素子に適用しても、同様の効果を奏する。また、上記各実施の形態では、支持膜２および保護膜３として窒化シリコンを用いるものとしているが、支持膜２および保護膜３は窒化シリコンに限らず、絶縁性を有する材料であればよく、例えば５酸化タンタル（Ta2O5）、二酸化珪素（SiO2）等を用いることができる。また、発熱抵抗素子４、測温抵抗素子５、６および流体測温素子７として白金を用いるものとしているが、発熱抵抗素子４、測温抵抗素子５、６および流体測温素子７は白金に限定されるものではなく、温度依存性のある抵抗材料であればよく、例えば鉄とニッケルとの合金であるパーマロイでもよい。また、上記各実施の形態では、流量検出素子は発熱抵抗素子４および一対の測温抵抗素子５、６が支持膜２と保護膜３とにより包まれて構成されたセンサ部１０を有するものとしているが、この発明が適用できる流量検出素子はこれに限定されるものではなく、図２６および図２７に示される発熱抵抗素子４が支持膜２上に形成されて構成されたセンサ部を有する従来の流量検出素子にも適用することができる。この場合、発熱抵抗素子４が発熱素子および感熱素子として機能する。
【００５１】実施の形態１２．図２３および図２４はこの発明の実施の形態１２に係る流量センサを示す正面図および横断面図である。各図において、主管３１は円筒状をなし、計測流体の通路を構成している。そして、円筒状の計測用管路３２が主管３１の内壁面から径方向内方に延出する支持腕３３に支持されて同軸に配置されている。この計測用管路３２内には、上記実施の形態１による流量検出素子３４が、発熱抵抗素子および一対の測温抵抗素子の配列方向を計測用管路３２の軸心方向に一致させて配置されている。また、主管３１の一端側には、計測流体を整流するための格子状の整流器３５が取り付けられている。そして、制御部および温度計測部としての制御回路３６が主管３１の外周に設けられたケース３７内に収容されている。この制御回路３６は電極パッドを介して流量検出素子３４の発熱抵抗素子、測温抵抗素子および流体測温素子に電気的に接続されている。また、ケース３７には、流量検出素子３４に電流を供給し、出力信号を取り出すためのコネクタ３８が設けられている。
【００５２】このように構成された流量センサ３０は、例えば内燃機関の吸気管に取り付けられ、吸入空気量の計測に適用される。この場合、吸気管が主管３１に相当している。流量センサ３０においては、コネクタ３８を介して流量検出素子３４に電流が供給され、制御回路３６により、発熱抵抗素子の温度が流体測温素子で計測された空気温度に対して２００℃高い温度となるように制御されている。そして、一対の測温抵抗素子の温度が制御回路３６により計測され、コネクタ３８を介して出力されている。吸入空気は整流器３５により整流されて図中矢印３９に示されるように主管３１内に流入する。主管３１内に流入した空気の一部が計測用管路３２内に流入し、流量検出素子３４のセンサ部表面に沿って一側の測温検出素子側から他側の測温抵抗素子側に流通する。そこで、空気の流れ３９によって、上流側の測温抵抗素子の温度が低下し、下流側の測温抵抗素子の温度が上昇する。この一対の測温抵抗素子の温度が制御回路３６を介して計測される。そして、上記実施の形態１で説明したように、この一対の測温抵抗素子の温度差に基づいて、空気の流量、流れ方向あるいは流速が検出され、内燃機関の吸入空気量の制御に供せられる。
【００５３】従って、この実施の形態１２によれば、流量検出素子３４が上記実施の形態１のように構成されているので、十分な強度とともに、良好な応答性を備えた流量センサが得られる。そこで、この流量センサ３０は、吸入空気温度が急激に変化するような自動車用内燃機関の吸入空気量の計測にも、十分適用できる。また、この流量センサ３０は、吸入空気の最大流速が２００ｍ／ｓ近くに達するような内燃機関の吸入空気量の計測にも、十分耐えられる。
【００５４】なお、上記実施の形態１２では、流量センサ３０に上記実施の形態１による流量検出素子を用いるものとしているが、他の実施の形態による流量検出素子を用いても、同様の効果を奏する。
【００５５】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５６】この発明によれば、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記流体測温素子の近傍の上記平板状基板上に上記平板状基板の面から他面側までは達しないように上記平板状基板の一部を除去して形成された第１の切欠を設けたので、流体測温素子部の熱容量が小さくなり、流体測温素子の計測流体の温度変化に対する応答性が向上され、第１の切欠が平板状基板を完全に貫通せず、流体測温素子部の強度が高くなり、良好な応答性を有し、信頼性に優れた感熱式流量検出素子が得られる。
【００５７】また、第１の切欠が流体測温素子の配置領域の下部に平板状基板の他面側に形成されているので、流体測温素子部の熱容量を小さくでき、流体測温素子の計測流体の温度変化に対する応答性が向上される。
【００５８】また、第１の切欠が流体測温素子の配置領域の外周部に平板状基板の一面側に形成されているので、流体測温素子部の熱容量を小さくでき、流体測温素子の計測流体の温度変化に対する応答性が向上される。
【００５９】また、第１の切欠が流体測温素子の配置領域の外周部に平板状基板の他面側に形成されているので、流体測温素子部の熱容量を小さくでき、流体測温素子の計測流体の温度変化に対する応答性が向上される。
【００６０】また、良熱伝導材からなる薄膜が、流体測温素子の上部に該流体測温素子と電気的に絶縁されて設けられているので、流体測温素子部の熱抵抗を小さくでき、流体測温素子の計測流体の温度変化に対する応答性が向上される。
【００６１】また、平板状基板の一部を除去して形成された第２の切欠がセンサ部と流体測温素子との間の上記平板状基板の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているので、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路の熱抵抗が大きくなり、かつ、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路を伝導してきた熱が第２の切欠の表面から放熱される。そこで、センサ部から流体測温素子への熱伝導が抑制され、センサ部と流体測温素子との距離の縮小が可能となり、小型化が図られる。
【００６２】また、第２の切欠が平板状基板の他面側に形成されているので、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路の熱抵抗が大きくなり、かつ、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路を伝導してきた熱が第２の切欠の表面から放熱され、センサ部から流体測温素子への熱伝導を抑えることができる。
【００６３】また、第２の切欠が平板状基板の一面側に形成されているので、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路の熱抵抗が大きくなり、かつ、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路を伝導してきた熱が第２の切欠の表面から放熱される。さらに、センサ部から熱伝導経路を伝導してきた熱が第２の切欠を迂回して流体測温素子に伝導されるので、熱伝導経路長さを長くすることができる。そこで、センサ部から流体測温素子への熱伝導を一層抑えることができる。
【００６４】また、低熱伝導材からなる熱伝導抑制材がセンサ部と流体測温素子との間に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているので、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路の熱抵抗が大きくなり、センサ部から流体測温素子への熱伝導を抑えることができる。
【００６５】また、この発明によれば、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、良熱伝導材からなる被膜が上記流体測温素子の上部に該流体測温素子と電気的に絶縁されて設けられているので、流体測温素子部の熱抵抗を小さくでき、流体測温素子の計測流体の温度変化に対する応答性が向上され、切欠が平板状基板に設けられておらず、流体測温素子部の強度が大きくなり、良好な応答性を有し、信頼性に優れた感熱式流量検出素子が得られる。
【００６６】また、この発明によれば、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記平板状基板の一部を除去して形成された切欠が上記センサ部と上記流体測温素子との間の上記平板状基板の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているので、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路の熱抵抗が大きくなり、かつ、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路を伝導してきた熱が切欠の表面から放熱され、センサ部から流体測温素子への熱伝導を抑えることができる。そこで、センサ部と流体測温素子との距離の縮小が可能となり、小型化の感熱式流量検出素子が得られる。
【００６７】また、この発明によれば、少なくとも流体が流通する一面側に開口を有する空隙が設けられた平板状基板と、上記平板状基板の一面側に設けられた絶縁支持膜と、上記絶縁支持膜上の上記開口上に設けられた上記流体を加熱する発熱素子及び上記流体の温度を検出する感熱素子からなるセンサ部と、上記平板状基板上の一面側に上記センサ部から離れて設けられ上記流体の温度を検出する流体測温素子とを有し、上記発熱素子の発熱温度を上記流体測温素子の検出温度より所定の温度差だけ高く維持し、上記感熱素子の検出温度に基づき上記流体の流量又は流速を計測する感熱式流量検出素子において、上記支持膜および上記保護膜より低い熱伝導率を有する熱伝導抑制材が、上記センサ部と上記流体測温素子との間の上記支持膜および保護膜の部位に、上記センサ部から上記流体測温素子への熱伝導経路を遮るように設けられているので、センサ部から流体測温素子への熱伝導経路の熱抵抗が大きくなり、センサ部から流体測温素子への熱伝導を抑えることができる。そこで、センサ部と流体測温素子との距離の縮小が可能となり、小型化の感熱式流量検出素子が得られる。
【００６８】また、この発明によれば、筒状をなし、その軸方向を計測流体の流れ方向にほぼ一致させて該計測流体の通路内に配置される計測用管路と、上記感熱式流量検出素子のいずれかの感熱式流量検出素子と、上記発熱抵抗素子の温度が上記流体測温素子の温度に対して所定の温度差に維持されるように該発熱抵抗素子に供給される電流を制御する制御部とを備え、上記発熱抵抗素子によって加熱された部分から上記計測流体への熱伝達現象に基づいて上記計測流体の流量あるいは流速を計測するので、良好な応答性および信頼性を有する流量センサが得られる。
【出願人】 【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）７月３日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
【公開番号】 特開平１１−２３３３８
【公開日】 平成１１年（１９９９）１月２９日
【出願番号】 特願平９−１７８０６０