專利名稱：熱式流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為檢測(cè)流過(guò)車載用內(nèi)燃機(jī)的吸氣通路等通路的空氣等流 體的流量，而具備在基板上形成有作為檢測(cè)部的發(fā)熱電阻體的傳感器元件 的熱式流量傳感器，尤其涉及實(shí)現(xiàn)了流量測(cè)定精度的提高的熱式流量傳感 器。
背景技術(shù)：
作為檢測(cè)在汽車等上搭載的內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的流量傳感器，能夠 直接測(cè)定質(zhì)量流量的熱式的空氣流量傳感器為主流。
近年來(lái)，提出了在硅(Si)等半導(dǎo)體基板上使用微機(jī)械(micro machine) 技術(shù)制造熱式流量傳感器的傳感器元件的方案。此種半導(dǎo)體型的熱式流量 傳感器，在形成于半導(dǎo)體基板上的數(shù)微米的薄膜部上，形成有發(fā)熱電阻體 和感溫電阻體。該傳感器因?yàn)槭潜∧?，所以熱容量小且可高速響?yīng)、低電 力驅(qū)動(dòng)。此外，利用微細(xì)加工容易形成檢測(cè)發(fā)熱電阻體的上下游的溫度差， 且判別順流、逆流的結(jié)構(gòu)。
半導(dǎo)體型的熱式流量傳感器因?yàn)槭前鍫畹膫鞲衅髟?，所以如果在?感器元件周圍產(chǎn)生流體的流動(dòng)的紊亂，則對(duì)測(cè)定精度會(huì)造成很大影響。從 而，不受此種流體的流動(dòng)的紊亂的影響的結(jié)構(gòu)為需解決的問(wèn)題。
作為著眼于此種問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)，例如具有如下述專利文獻(xiàn)1所述的 技術(shù)。所述文獻(xiàn)記載的熱式流量傳感器，降低在用于設(shè)置傳感器元件的基 座部件的端部處由于在流動(dòng)中生成紊亂而導(dǎo)致的測(cè)定誤差、或在傳感器元 件自身的基板的端部處產(chǎn)生的由于流體的流動(dòng)的紊亂而導(dǎo)致的測(cè)定誤差。
專利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)平10 — 300546號(hào)公報(bào)
多數(shù)的半導(dǎo)體型的熱式流量傳感器，在流體流過(guò)的測(cè)定用通路內(nèi)壁部 分(基座部)或在主通路內(nèi)設(shè)置的副通路內(nèi)壁部分(測(cè)定用通路內(nèi)壁部分)
設(shè)置有傳感器元件。作為傳感器元件的實(shí)際安裝形式，大多在所述基座部 形成矩形的凹部，并在該凹部?jī)?nèi)嵌入傳感器元件并由粘接劑固定安裝。
在凹部?jī)?nèi)設(shè)置傳感器元件的情況下，期望將測(cè)定用通路內(nèi)壁面與傳感 器元件(檢測(cè)部)表面以相同的高度設(shè)置，但由于制造條件，產(chǎn)生傳感器 元件表面從測(cè)定用通路內(nèi)壁面突出或凹陷(形成階梯差)等波動(dòng)。
在傳感器元件從測(cè)定用通路內(nèi)壁面突出了的情況下，在傳感器元件端 部產(chǎn)生流動(dòng)的紊亂(剝離)，且真正的流動(dòng)與傳感器元件周圍的流動(dòng)不同 而產(chǎn)生測(cè)定誤差。為降低所述的測(cè)定誤差，所述專利文獻(xiàn)1中記載的熱式 流量傳感器，將傳感器元件上的發(fā)熱電阻體從產(chǎn)生剝離的傳感器元件端部 隔離。但是，為確保距離傳感器元件端部的隔離距離，需要增大傳感器元 件表面積，而無(wú)法避免成本提高。
此外，在傳感器元件從測(cè)定用通路內(nèi)壁面突出或在同一平面上的情況 下，也存在混入流體的灰塵等沖擊而破壞傳感器元件的薄膜部的問(wèn)題。
此外，在傳感器元件從測(cè)定用通路內(nèi)壁面凹陷的情況下，因測(cè)定用通 路內(nèi)壁面與傳感器元件表面的階梯差，流動(dòng)產(chǎn)生紊亂(剝離)。
然而，所述專利文獻(xiàn)1中記載的熱式流量傳感器，未考慮如上所述的 實(shí)際安裝時(shí)的波動(dòng)。在傳感器元件表面從測(cè)定用通路內(nèi)壁面突出或凹陷而 產(chǎn)生階梯差的情況下，雖然可通過(guò)確保從該階梯差處的剝離點(diǎn)至發(fā)熱電阻 體之間的距離而得到改善，但與上述同樣存在傳感器元件面積增大、成本 提高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決所述的現(xiàn)有的問(wèn)題，目的在于提供一種熱式流量傳感 器，其將傳感器元件的尺寸限制在最小限度，幾乎不會(huì)導(dǎo)致成本提高，并 且可以降低因流體的流動(dòng)的紊亂產(chǎn)生的測(cè)定誤差、和因灰塵的沖擊產(chǎn)生的 破壞等。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的熱式流量傳感器采取如下的手段。 艮P，本發(fā)明所述的熱式流量傳感器的一種方式基本具備沿在通路內(nèi) 流動(dòng)的流體的流動(dòng)方向設(shè)置的基座部；傳感器元件，其安裝于該基座部，
并在基板上形成有發(fā)熱電阻體，所述發(fā)熱電阻體用于檢測(cè)在所述主通路流
動(dòng)的流體的流量。
并且特征在于，在所述基座部形成矩形的凹部，且所述傳感器元件以 其檢測(cè)部表面低于所述凹部的上端緣的方式被嵌入固定安裝在該凹部?jī)?nèi)， 而且，在所述傳感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分設(shè)置節(jié)流部，且所述發(fā) 熱電阻體，從所述凹部的上游側(cè)端緣沿流動(dòng)方向，被隔離在不受因在所述 凹部的上端緣與所述傳感器元件的檢測(cè)部表面之間形成的階梯差引起產(chǎn) 生的流體的流動(dòng)紊亂的影響的位置。
本發(fā)明所述的熱式流量傳感器的其他方式基本上，在主通路內(nèi)，沿流 體的流動(dòng)方向設(shè)有流體的一部分流入通過(guò)的副通路，在該副通路，沿流體 的流動(dòng)方向設(shè)有基座部，并且在該基座部安裝有傳感器元件，所述傳感器 元件在基板上形成有發(fā)熱電阻體，所述發(fā)熱電阻體用于檢測(cè)在所述主通路 流動(dòng)的流體的流量。
并且特征在于，在所述基座部形成矩形的凹部，且所述傳感器元件以 其檢測(cè)部表面低于所述凹部的上端緣的方式被嵌入固定安裝在該凹部?jī)?nèi)， 而且，在所述傳感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分設(shè)置節(jié)流部，且所述發(fā) 熱電阻體，從所述凹部的上游側(cè)端緣沿流動(dòng)方向，被隔離在不受因在所述 凹部的上端緣與所述傳感器元件的檢測(cè)部表面之間形成的階梯差引起產(chǎn) 生的流體的流動(dòng)紊亂的影響的位置。
在此情況下，在優(yōu)選的方式中，所述節(jié)流部形成為從所述凹部的上游 側(cè)端緣至下游，通路截面積逐漸減小的形狀，所述發(fā)熱電阻體位于所述節(jié) 流通路中的最窄部的上游端的下游側(cè)。
在更優(yōu)選的方式中，所述凹部的上端緣與所述傳感器元件的檢測(cè)部表
面的階梯差設(shè)為D，所述節(jié)流部的平均斜度設(shè)為a ，從所述凹部的上游側(cè) 端緣至所述發(fā)熱電阻體的中心的距離設(shè)為L(zhǎng)，設(shè)定各部分的位置和尺寸形 狀等以使L〉D' ct成立。
在更具體的優(yōu)選方式中，所述發(fā)熱電阻體的中心，從所述凹部的上游 側(cè)端緣沿流動(dòng)方向被隔離1.5mm以上。
此外，優(yōu)選所述傳感器元件，從其上游側(cè)端緣至下游側(cè)端緣的長(zhǎng)度被 設(shè)定在3mm以上。
在其他優(yōu)選的方式中，所述發(fā)熱電阻體的中心位于所述傳感器元件的
中心的下游側(cè)。
在其他的優(yōu)選的方式中，在所述凹部的上游側(cè)上端緣及/或下游側(cè)上端 緣，沿流體的流動(dòng)方向，形成有突出到所述傳感器元件上的檐部。
在此情況下，所述檐部形成有從根部側(cè)至前端朝向下方傾斜的錐面。
此外，在其他優(yōu)選的方式中，在所述副通路上的從上游端至所述凹部 之間至少設(shè)有一個(gè)節(jié)流部。
接下來(lái)，對(duì)上述各方式進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。
一般地，半導(dǎo)體型的傳感器元件在硅基板上形成薄膜部，并在薄膜部 上形成發(fā)熱電阻體。發(fā)熱電阻體的材料除摻雜雜質(zhì)的單晶硅或多晶硅外， 由白金等金屬形成。此外，也可使用以陶瓷或金屬為材料的基板形成?；?座部是以樹(shù)脂或陶瓷、金屬作為材料，形成為板狀的矩形的凹部?；?優(yōu)選為平面形狀?；蛘?，也可以是將需測(cè)定的流體流過(guò)的主通路的內(nèi)面壁 設(shè)為基座部，在其上形成凹部，并設(shè)置傳感器元件的方式。在此情況下， 凹部周邊優(yōu)選平面形狀。
在基座部的凹部?jī)?nèi)設(shè)置的傳感器元件的檢測(cè)部表面低于凹部周邊的 表面位置(上端緣)，從而在它們之間產(chǎn)生階梯差。在傳感器元件的背面 涂敷粘接劑等，將其嵌入并粘合固定于凹部?jī)?nèi)的情況下，傳感器元件的設(shè)
置高度具有士20um左右的偏差。因此，傳感器元件表面優(yōu)選位于比基座 部件表面低20um以上的位置處。但是，在使粘接精度提高的情況下，并 不限定于此。
在設(shè)置有傳感器元件的通路中，在傳感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部 分設(shè)有節(jié)流部。該節(jié)流部在基座部的凹部附近形成，且可得到壓縮基座部 的凹部上的空氣流的效果。具體地說(shuō)，形成為從凹部的上游側(cè)的階梯差起 逐漸地減小通路截面積的形狀。
更具體地說(shuō)，傳感器元件上的發(fā)熱電阻體(的中心)優(yōu)選被隔離在距 離基座部的凹部的端緣1.5mm以上。此處，因?yàn)樵诨考陌疾康纳嫌?側(cè)及下游側(cè)的上端緣與傳感器元件表面之間形成階梯差，所以傳感器元件 上的發(fā)熱電阻體形成為，位于距離所述上游側(cè)的階梯差1.5mm以上的下游 側(cè)。半導(dǎo)體型的傳感器元件中的發(fā)熱電阻體因?yàn)樾纬稍趥鞲衅髟系谋?膜上，所以通過(guò)檢測(cè)由空氣流引起的所述發(fā)熱電阻體的散熱量或發(fā)熱電阻
體周邊的溫度變化來(lái)測(cè)定流量。
在測(cè)定車載用內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量時(shí)，有時(shí)在吸氣通路(主通路)內(nèi) 的流體(空氣)發(fā)生逆流。即使在逆流時(shí)，為降低因空氣流的紊亂而引起 的誤差，釆用如下手段。即，在所述的結(jié)構(gòu)中，將發(fā)熱電阻體與上游側(cè)的
階梯差隔離1.5mm，與下游側(cè)的階梯差也隔離1.5mm以上。換言之，將 基座部件的凹部的寬度(流動(dòng)方向的長(zhǎng)度)設(shè)為3mm以上，將發(fā)熱電阻 體配置在傳感器元件的中心，并將傳感器元件配置在凹部的中心。由此， 也可應(yīng)對(duì)逆流。
在不需要進(jìn)行逆流的測(cè)定的熱式流量傳感器的情況下，也可以不確保 與下游側(cè)的階梯差的距離。因此，在傳感器元件中的下游側(cè)形成發(fā)熱電阻 體，并形成將發(fā)熱電阻體的位置偏置于傳感器元件中心的下游的配置。由 此，能夠縮小傳感器元件的面積。
傳感器元件上的發(fā)熱電阻體、與在傳感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部 分形成的節(jié)流部之間的關(guān)系，優(yōu)選是如下的關(guān)系。使在傳感器元件的對(duì)面 壁上形成的節(jié)流部形狀設(shè)置成，在基座部件上形成的凹部的上游側(cè)端部至 下游使流路面積減小，將所述傳感器元件的發(fā)熱電阻體形成在節(jié)流通路的 最窄部的上游端的下游。
此外，如果將基座部件的凹部周邊的表面與傳感器元件表面的階梯差 設(shè)為D，將在所述傳感器元件的對(duì)面壁上形成的節(jié)流部的平均斜度設(shè)為a (Y/X [在此Y:斜面的高度，X:斜面的沿流動(dòng)方向的長(zhǎng)度]),則將從 所述階梯差D (凹部的上游側(cè)端緣)至所述傳感器元件上的發(fā)熱電阻體的 距離L設(shè)為L(zhǎng)〉D， a。由此，在因階梯差D引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)的紊 亂(剝離)被所述節(jié)流部抑制而形成穩(wěn)定的流動(dòng)后，即，可以不受因階梯 差D引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)的紊亂(剝離)的影響，利用發(fā)熱電阻體進(jìn)行 流量測(cè)定。
在由熱式流量傳感器測(cè)定微小流量的情況下，傳感器元件的靈敏度變 小，測(cè)定精度惡化。因而，優(yōu)選附加使副通路內(nèi)的流速加速的結(jié)構(gòu)。具體 地說(shuō)，在從副通路的開(kāi)口 (上游端)至所述凹部的上游端之間設(shè)置至少一 個(gè)節(jié)流部，并形成使凹部上游端附近的通路截面積比副通路的開(kāi)口部的通 路面積窄的副通路形狀。
也可利用在傳感器元件對(duì)面?zhèn)仍O(shè)置的節(jié)流部使空氣流加速，但如果增 大節(jié)流部的斜度以達(dá)到足夠的流速，則由于節(jié)流部在流體中產(chǎn)生剝離，傳 感器元件(發(fā)熱電阻體)上的流動(dòng)紊亂。因而，優(yōu)選形成加速副通路內(nèi)的 流體的第一節(jié)流部和抑制因所述階梯差引起的剝離的第二節(jié)流部。此處， 第一節(jié)流部位于傳感器元件的上游，只要是加速副通路內(nèi)的流速，任何形 狀均可。此外，在第一節(jié)流部和第二節(jié)流部之間優(yōu)選設(shè)置用于穩(wěn)定由第一 節(jié)流部導(dǎo)致紊亂的流體的區(qū)間。具體地說(shuō)，設(shè)置通路截面積一定的中間通 路部。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在傳感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分上設(shè)置的節(jié) 流部，抑制由于凹部的上端緣與傳感器元件的檢測(cè)部表面之間形成的階梯 差引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)紊亂(剝離)，所以在作為流量測(cè)定(檢測(cè))部 分的發(fā)熱電阻體上，得到流體的流動(dòng)的紊亂平息了的穩(wěn)定的流動(dòng)。因此， 可不受因所述階梯差引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)的紊亂(剝離)的影響，利用 發(fā)熱電阻體進(jìn)行流量測(cè)定，流量測(cè)定精度提高。在此情況下，通過(guò)設(shè)置節(jié) 流部，傳感器元件的尺寸不需加大，因此幾乎不會(huì)帶來(lái)成本上升，并可降 低流體的流動(dòng)的紊亂導(dǎo)致的測(cè)定誤差，進(jìn)一步，通過(guò)設(shè)置所述階梯差，也 能夠降低由于灰塵等沖擊、附著而導(dǎo)致的傳感器元件的破壞。


圖1是表示將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的熱式流量傳感器設(shè)置于主通路
的狀態(tài)的橫剖面圖2是沿圖1的A—A箭頭線的放大剖面圖； 圖3是圖2的B部的放大圖4是表示主通路流量與傳感器元件輸出的關(guān)系的圖； 圖5是表示傳感器元件輸出與發(fā)熱電阻體的位置的關(guān)系的圖； 圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的熱式流量傳感器的主要部分的剖 面圖7是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的熱式流量傳感器的主要部分的剖 面圖8是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的熱式流量傳感器的主要部分的剖面圖。
圖中，1A、 1B、 1C、 1D—熱式流量傳感器；2—傳感器元件；3 —發(fā) 熱電阻體；4一基座部；5 —凹部；6 —粘結(jié)劑；7 —副通路；8 —測(cè)定用通 路部；9一節(jié)流部；IO —主通路；12 —開(kāi)口部；13 —節(jié)流部；14一殼體； 15 —回路基板；25 —檐部。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的熱式流量傳感器的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。 [第一實(shí)施方式]
圖1是表示將本發(fā)明的第一實(shí)施方式的熱式流量傳感器1A設(shè)置于主 通路10 (車載用內(nèi)燃機(jī)的吸氣通路)的狀態(tài)的橫剖面圖，圖2是沿圖1 的A—A箭頭線的放大剖面圖，圖3是圖2的B部的放大圖。
圖示例的熱式流量傳感器1A具有傳感器殼體14，在該傳感器殼體14 內(nèi)置有傳感器元件2及回路基板15，所述傳感器元件2在基板上形成有發(fā) 熱電阻體3，所述發(fā)熱電阻體3用于檢測(cè)在主通路IO流動(dòng)的流體的流量， 所述回路基板15形成有流量檢測(cè)用的電子回路部件或配線圖案，并且傳 感器殼體14設(shè)有截面為矩形的副通路7，該傳感器殼體14安裝在主通路 10內(nèi)。而且，所述傳感器元件2與回路基板15利用引線接合(wire bonding) 而電連接。
所述副通路7沿在主通路10流動(dòng)的流體的流動(dòng)方向P (與主通路10 平行)設(shè)置，以使在主通路10流動(dòng)的流體的一部分流入通過(guò)。副通路7 從上游側(cè)開(kāi)始依次包括前側(cè)開(kāi)口12、前側(cè)通路部12A、前側(cè)節(jié)流部13、 測(cè)定用通路部8、后側(cè)節(jié)流部13'、后側(cè)通路部13A、后側(cè)開(kāi)口12'。
并且，在所述測(cè)定用通路部8設(shè)置有所述傳感器元件2。
艮口，所述副通路7中的測(cè)定用通路部8的中央部下側(cè)部分作為傳感器 元件安裝用的基座部4，在該基座部4上形成矩形的凹部5，并且在該凹 部5內(nèi)，所述傳感器元件2以其檢測(cè)部表面低于所述凹部5的上端緣(上 游側(cè)端緣及下游側(cè)端緣)5a、 5b的方式嵌入，并被粘接劑6固定粘合。
此外，在所述傳感器元件2對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分(測(cè)定用通路部
8中的傳感器元件2的正上部分)設(shè)置節(jié)流部9，并且所述發(fā)熱電阻體3， 從所述凹部5的上游側(cè)端緣5a沿流動(dòng)方向P，被隔離在不受因在所述凹部 5的上端緣5a與所述傳感器元件2的檢測(cè)部表面(上表面)之間形成的階 梯差D引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)紊亂的影響的位置。
更詳細(xì)地說(shuō)，所述節(jié)流部9，其截面為倒梯形(二等邊)，且從所述凹 部5的上游側(cè)端緣5a至下游側(cè)依次形成為通路截面積逐漸減小的部分 (斜面9a部分)、接下來(lái)為與流動(dòng)方向P平行的部分(平面9c部分)、直 到下游側(cè)端緣5b為止的通路截面積逐漸增加部分(斜面9b部分)，所述 發(fā)熱電阻體3位于所述節(jié)流通路(所述斜面9a、平面9c及斜面9b部分) 中的最窄部(平面9c部分)的上游端的下游側(cè)。
此處，如圖3所示，所述階梯差D設(shè)為20um以上，此外，測(cè)定用 通路部8中的節(jié)流部9部分的上游側(cè)的縱向長(zhǎng)度(高度)K約為3mm，最 窄部(平面9c部分)的縱向長(zhǎng)度(高度)J約為1.7mm。
并且，在本實(shí)施方式中，所述發(fā)熱電阻體3，從所述凹部5的上游側(cè) 端緣5a沿流動(dòng)方向P，被隔離在不受因所述階梯差D引起產(chǎn)生的流體的 流動(dòng)的紊亂的影響的位置(如后所述，將從凹部5的上游側(cè)端緣5a至發(fā) 熱電阻體3的中心的距離L設(shè)定在1.5mm以上)。
接下來(lái)，對(duì)以上結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充說(shuō)明及作用效果進(jìn)行說(shuō)明。
如果流體在主通路10流動(dòng)，則流體的一部分被導(dǎo)入副通路7。導(dǎo)入到 副通路7內(nèi)的流體在前側(cè)節(jié)流部13的作用下被加速。通過(guò)設(shè)置前側(cè)節(jié)流 部13，特別是在低流量時(shí)測(cè)定用通路部8的流速提高，因此能夠提高靈敏 度。被前側(cè)節(jié)流部13加速了的流體向測(cè)定用通路部8流動(dòng)。在測(cè)定用通 路部8，因所述階梯差D而產(chǎn)生流體的流動(dòng)的紊亂(剝離)。但是，在形 成于凹部5的對(duì)面壁上的節(jié)流部9的作用下，抑制剝離了的流動(dòng)。
此處，對(duì)設(shè)置階梯差D的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。在是汽車用的內(nèi)燃機(jī)的情況 下，在主通路IO流動(dòng)的流體是空氣。但是，在主通路(吸氣通路)10內(nèi) 的吸入空氣中含有灰塵或水、油等。因?yàn)樵趥鞲衅髟?上形成有薄膜部， 所以由于空氣中的灰塵沖擊，薄膜部被破壞。此外，由于水或油等的附著， 傳感器元件2被污染。為應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，使傳感器元件2的設(shè)置位置低于 測(cè)定用通路壁面，而設(shè)置階梯差D。通過(guò)設(shè)置階梯差D，降低灰塵等的沖
擊、附著。
但是，由于設(shè)置階梯差D，產(chǎn)生在流體的流動(dòng)中發(fā)生剝離的問(wèn)題。發(fā) 生的剝離雖然在下游側(cè)逐漸自然消失，但是如果在自然消失后再設(shè)置發(fā)熱 電阻體3，則傳感器元件2的芯片尺寸變大。因此，為強(qiáng)制性地使剝離消
失，在與傳感器元件2對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分設(shè)有節(jié)流部9。通過(guò)該節(jié) 流部9，壓縮并消除剝離流動(dòng)。
圖4表示在使發(fā)熱電阻體3的位置變化時(shí)的、主通路10的流量與傳 感器元件2的輸出靈敏度的關(guān)系。此外，圖5表示在圖4所示的高流量下 的靈敏度與從凹部5的上游側(cè)端緣5a至發(fā)熱電阻體3 (的中心)的距離L (參照?qǐng)D3)的關(guān)系。由于階梯差D發(fā)生的剝離特別是高流量下的輸出靈 敏度降低的主要原因，如果將L設(shè)在lmm以下，則在高流量下的輸出靈 敏度大幅降低。如果L為1.2mm、 1.5mm，則靈敏度降低變小，通過(guò)設(shè)置 在1.5mm以上，得到大體一定的輸出靈敏度。因而，在形成上述結(jié)構(gòu)的情 況下，通過(guò)設(shè)定L4.5mm以上，不受因階梯差D引起的剝離的影響。
汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入空氣有時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而導(dǎo)致脈動(dòng)大且在 吸入空氣中發(fā)生逆流。即使在發(fā)生逆流時(shí)，仍需要降低所述流動(dòng)的紊亂(剝 離)的影響。在此情況下，優(yōu)選在從傳感器元件2的下游側(cè)的階梯差隔開(kāi) 1.5mm以上的位置處形成發(fā)熱電阻體3 (的中心)。從而，優(yōu)選將空氣的流 動(dòng)方向的傳感器元件2的大小設(shè)在3.0mm以上，并將發(fā)熱電阻體3形成在 傳感器元件2的中心。此外，還優(yōu)選在下游側(cè)設(shè)置節(jié)流部(斜面9b部分)， 并構(gòu)成為傳感器元件2的上下游形成對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。而且，在不需要進(jìn)行所 述逆流的測(cè)定的情況下，僅考慮正方向即可，通過(guò)將發(fā)熱電阻體3形成在 傳感器元件2的中心的下游側(cè)，能夠減小傳感器元件的尺寸。
此外，為了通過(guò)節(jié)流部9抑制由階梯差D產(chǎn)生的剝離，最低需要形成 與階梯差D相當(dāng)?shù)墓?jié)流部。即，如果將在傳感器元件2的對(duì)面壁上形成的 節(jié)流部9 (的斜面9a部分)的平均斜度設(shè)為a (Y/X [此處Y:斜面的高 度，X:斜面的沿流動(dòng)方向的長(zhǎng)度])，則將從所述階梯差D (凹部5的上 游側(cè)端緣5a)至所述傳感器元件2上的發(fā)熱電阻體3 (的中心)的距離L 設(shè)為L(zhǎng)〉D. (i。由此，在由階梯差D引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)的紊亂(剝 離)被所述節(jié)流部9抑制而形成穩(wěn)定的流動(dòng)后，EP，不會(huì)受由階梯差D引
起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)的紊亂(剝離)的影響，可以利用發(fā)熱電阻體3進(jìn)行 流量測(cè)定。
圖6表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的熱式流量傳感器1B的主要部分。 在本實(shí)施方式的熱式流量傳感器1B中，對(duì)于與第一實(shí)施方式的熱式流量 傳感器1A的各部對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注相同的標(biāo)記，以下重點(diǎn)對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō) 明。在本實(shí)施方式中，將形成于基座部4的凹部5的上游側(cè)上端角部5d 及下游側(cè)上端角部5e形成為傾斜面(倒角)。即，通路形狀越急劇變化， 因階梯差產(chǎn)生的剝離越大。因此，將凹部5的上下游端上部的角5d、 5e 設(shè)成傾斜面，通過(guò)使通路形狀逐漸變化，可降低剝離。而且，角部除倒角 形狀外，也可以形成為帶有R (圓角)的形狀。 [第三實(shí)施方式]
圖7表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的熱式流量傳感器1C的主要部分。 在本實(shí)施方式的熱式流量傳感器1C中，對(duì)于與第一實(shí)施方式的熱式流量 傳感器1A的各部對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注相同的標(biāo)記，以下重點(diǎn)對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō) 明。在本實(shí)施方式中，將發(fā)熱電阻體3形成在傳感器元件2的中心的下游 側(cè)。即，如果將從凹部5的上游側(cè)端緣5a至發(fā)熱電阻體3 (的中心)的距 離設(shè)為L(zhǎng)l，將從發(fā)熱電阻體3至凹部5的下游側(cè)端緣5b的距離設(shè)為L(zhǎng)2， 則L1〉L2。在傳感器元件2的對(duì)面壁上形成的節(jié)流部9'，如果將Y設(shè) 為斜面的高度，將從上游側(cè)端緣5a至最窄部上游端的距離設(shè)為Xl，將從 最窄部下游端至下游側(cè)端緣5b的距離設(shè)為X2，則X1>X2。
由此，得到以下的優(yōu)點(diǎn)。即，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量存在 向氣缸流動(dòng)的正流和向其相反方向流動(dòng)的逆流。但是，向正向的流動(dòng)幾乎 占支配性地位。在此種情況下，不需要對(duì)兩個(gè)方向設(shè)置相同的測(cè)定范圍。 對(duì)于正流，可以形成直到高流量也不受剝離的影響的結(jié)構(gòu)，對(duì)于逆流，可 以形成僅在低流量下不受剝離的影響的結(jié)構(gòu)。階梯差越大、或節(jié)流量越大， 由階梯差或節(jié)流部引起的流體的剝離越在低流量下開(kāi)始剝離。因此，由于 逆流方向的節(jié)流部相比于正流方向的節(jié)流部能夠增大斜度，所以能夠形成 XI 〉X2，能夠使傳感器元件2或測(cè)定用通路部8等小型化。 [第四實(shí)施方式]
圖8表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的熱式流量傳感器ID的主要部分。 在本實(shí)施方式熱式流量傳感器ID中，對(duì)于與第一實(shí)施方式的熱式流量傳 感器1A的各部對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注相同的標(biāo)記，以下重點(diǎn)對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。 在本實(shí)施方式中，在形成于基座部4上的凹部5的上游側(cè)上端緣及下游側(cè) 上端緣，以凹部5的開(kāi)口面積減小的方式設(shè)置有檐部25、 25。檐部25突 出到傳感器元件2上。在本實(shí)施方式中，在形成了凹部5的基座部4的表 面上，通過(guò)重疊設(shè)有貫通孔的板狀的部件，形成檐部25。檐部25形成為 從根部至前端變薄的形狀。
由此，能夠得到如下的優(yōu)點(diǎn)。即，本實(shí)施方式與第二實(shí)施方式同樣地 降低因階梯差引起的流體的剝離，并且降低流體向傳感器元件2的里面的 蔓延。檐部25形成為前端部變薄且截面形狀為三角形、且減小在基座部4 的表面與傳感器元件2表面之間形成的階梯差的結(jié)構(gòu)。因此，因?yàn)闇y(cè)定用 通路部8的通路形狀緩慢地變化，所以難以發(fā)生流動(dòng)的剝離。此外，通過(guò) 形成為檐形，還減少流體流入基座部4與傳感器元件2的間隙的情況。
在本實(shí)施方式中，在傳感器元件2的上游側(cè)和下游側(cè)形成有檐部25， 但也可僅在上游側(cè)形成檐部。此外，在本實(shí)施方式中，為了形成檐部25， 雖然是在基座部4表面上重疊設(shè)有貫通孔的板狀部件的結(jié)構(gòu)，但也可以是 檐部25與基座部4形成一體的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種熱式流量傳感器，其具備沿流體的流動(dòng)方向設(shè)置的基座部；和傳感器元件，其安裝于該基座部，并在基板上形成有發(fā)熱電阻體，所述發(fā)熱電阻體用于檢測(cè)在所述主通路流動(dòng)的流體的流量，該熱式流量傳感器的特征在于，在所述基座部形成矩形的凹部，且所述傳感器元件以其檢測(cè)部表面低于所述凹部的上端緣的方式被嵌入固定安裝在該凹部?jī)?nèi)，而且，在所述傳感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分設(shè)置節(jié)流部，且所述發(fā)熱電阻體從所述凹部的上游側(cè)端緣沿流動(dòng)方向，被隔離在不受因在所述凹部的上端緣與所述傳感器元件的檢測(cè)部表面之間形成的階梯差引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)紊亂的影響的位置。
2. —種熱式流量傳感器，在主通路內(nèi)，沿流體的流動(dòng)方向設(shè)有流體 的一部分流入通過(guò)的副通路，在該副通路，沿流體的流動(dòng)方向設(shè)有基座部， 并且在該基座部安裝有傳感器元件，所述傳感器元件在基板上形成有發(fā)熱 電阻體，所述發(fā)熱電阻體用于檢測(cè)在所述主通路流動(dòng)的流體的流量，該熱式流量傳感器的特征在于，在所述基座部形成矩形的凹部，且所述傳感器元件以其檢測(cè)部表面低 于所述凹部的上端緣的方式被嵌入固定安裝在該凹部?jī)?nèi)，而且，在所述傳 感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分設(shè)置節(jié)流部，且所述發(fā)熱電阻體從所述 凹部的上游側(cè)端緣沿流動(dòng)方向，被隔離在不受因在所述凹部的上端緣與所 述傳感器元件的檢測(cè)部表面之間形成的階梯差引起產(chǎn)生的流體的流動(dòng)紊 亂的影響的位置。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的熱式流量傳感器，其特征在于， 所述節(jié)流部形成為從所述凹部的上游側(cè)端緣至下游，通路截面積逐漸減小的形狀，所述發(fā)熱電阻體位于所述節(jié)流通路中的最窄部的上游端的下
4.如權(quán)利要求3所述的熱式流量傳感器，其特征在于，在所述凹部的上端緣與所述傳感器元件的檢測(cè)部表面之間形成的階梯差設(shè)為D，所述節(jié)流部的平均斜度設(shè)為a，從所述凹部的上游側(cè)端緣至 所述發(fā)熱電阻體的中心的距離設(shè)為L(zhǎng)，設(shè)定各部分的位置和尺寸形狀等以 使L〉D' a成立。
5. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的熱式流量傳感器，其特征在于， 所述發(fā)熱電阻體的中心從所述凹部的上游側(cè)端緣沿流動(dòng)方向被隔離1.5mm以上。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的熱式流量傳感器，其特征在于， 所述傳感器元件從其上游側(cè)端緣至下游側(cè)端緣的長(zhǎng)度被設(shè)定在3mm以上。
7. 如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的熱式流量傳感器，其特征在于， 所述發(fā)熱電阻體的中心位于所述傳感器元件的中心的下游側(cè)。
8. 如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的熱式流量傳感器，其特征在于， 在所述凹部的上游側(cè)上端緣及/或下游側(cè)上端緣，沿流體的流動(dòng)方向，形成有突出到所述傳感器元件上的檐部。
9. 如權(quán)利要求8所述的熱式流量傳感器，其特征在于， 所述檐部形成有從根部側(cè)至前端朝向下方傾斜的錐面。
10. 如權(quán)利要求2 9中任一項(xiàng)所述的熱式流量傳感器，其特征在于， 在所述副通路上的從上游端至所述凹部之間至少設(shè)有一個(gè)節(jié)流部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱式流量傳感器，其降低灰塵向傳感器元件的沖擊，并且降低由傳感器元件周圍的被測(cè)定流體的流動(dòng)的剝離導(dǎo)致的測(cè)定誤差。該熱式流量傳感器具備沿在主通路內(nèi)流動(dòng)的流體的流動(dòng)方向設(shè)置的基座部；和安裝在該基座部上、在基板上形成有用于檢測(cè)在主通路流動(dòng)的流體的流量的發(fā)熱電阻體的傳感器元件，其中，在基座部形成矩形的凹部，且傳感器元件以其檢測(cè)部表面低于凹部的上端緣的方式嵌入并固定在該凹部?jī)?nèi)，并且在傳感器元件對(duì)面的測(cè)定用通路壁部分設(shè)置節(jié)流部，且發(fā)熱電阻體從凹部的上游側(cè)端緣沿流動(dòng)方向，被隔離在不受因在凹部的上端緣與傳感器元件的檢測(cè)部表面之間形成的階梯差導(dǎo)致生成的流體的流動(dòng)紊亂的影響的位置。
文檔編號(hào)G01F1/684GK101109653SQ20071013706
公開(kāi)日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者中野洋, 山田雅通, 松本昌大, 渡邊泉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所