[发明专利]热式流量计

说明书

技术领域

本发明涉及在被测量流体中设置发热电阻体来测定流量的热式流量计，尤其涉及对机动车的内燃机的吸入空气流量和废气流量的测定优选的热式流量计。

背景技术

作为检测机动车等的内燃机的吸入空气量的空气流量计，主流产品为能够直接测定质量流量的热式的空气流量计。

近年来，提出了使用微型机械技术在硅(Si)等半导体基板上制造热式流量计的传感器元件的技术。这种半导体型传感器元件形成有以矩形状除去半导体基板的一部分的空洞部，在形成于该空洞部的几微米的电绝缘膜上形成发热电阻体。发热电阻体的大小为几百微米的微细程度，形成为薄膜状，因此，能够实现热容量小且高速响应、低消耗功率。另外，在发热电阻体附近的上下游形成温度传感器(测温电阻体)，能够利用根据发热电阻体的上下游的温差来检测流量的温差方式来辨别顺流和逆流。

当在机动车等的内燃机上搭载上述的空气流量计并在严酷的环境条件下长时间使用时，确保传感器元件对于污损的可靠性尤为重要。将热式流量计长时间暴露于吸入空气流时，由于热泳动效果而在传感器元件的空洞部上的电绝缘膜堆积碳等浮游性粒子，使得测量精度受损。作为与这种污损对应的现有技术，在专利文献1中进行了叙述。

在专利文献1所述的技术中，规定电绝缘膜上的发热电阻体的加热温度和从发热电阻体的端部至空洞部上的电绝缘膜的端部的距离，使从所述发热电阻体的端部至上游侧的电绝缘膜的端部的温度分布舒缓地变化。由此，热泳动现象导致的污损物的堆积得以缓和。

【专利文献1】日本特开2006-52944号公报

但是，当利用专利文献1那样的结构作为解决方案时，需要将发热电阻体的加热温度设定为较低，并将空洞部扩宽，薄膜部扩大。若将发热电阻体的加热温度设定为较低，则由被测量流体的流动所产生的发热电阻体的上下游的温差变小，流量的检测灵敏度降低。另外，当扩宽空洞部时，也有薄膜部的面积扩大且强大降低的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高灵敏度的热式流量计，该热式流量计搭载于机动车等的内燃机中，即使在严酷的污损环境中长时间使用时，也能够防止在形成有传感器元件的发热电阻体的薄膜部上堆积碳等浮游性粒子。

为了实现上述目的，本发明的热式流量计具备取入被测量流体的通路和配置于所述通路内并对被测量流体的流量进行测量的传感器元件，所述传感器元件具有半导体基板、形成于所述半导体基板的空洞部和隔着电绝缘膜形成于所述空洞部上的发热电阻体，在所述热式流量计中，通过从所述发热电阻体向被测量流体散热而测量被测量流体的流量，所述热式流量计的特征在于，当将与被测量流体的流动方向垂直的垂直方向上的所述发热电阻体的长度设为Lh，将被测量流体的流动方向上的从所述发热电阻体的上游侧端部至所述空洞部的周缘的最接近距离设为Wd时，Lh与Wd的关系为Wd≥0.4Lh。由此，提高发热电阻体的加热温度，从而构成进一步降低碳等浮游性微粒子的附着的结构。优选的是，将Lh与Wd的关系设为Wd≥0.5Lh。

另外，优选当将与被测量流体的流动方向垂直的垂直方向上的从所述发热电阻体的端部至所述空洞部的周缘的最接近距离设为Ld时，Lh与Ld的关系为Ld≥0.4Lh。优选的是，将Lh与Ld的关系设为Ld≥0.5Lh。由此，通过提高发热电阻体的加热温度，构成进一步降低碳等浮游性微粒子的附着的结构。

在现有技术中，若提高发热电阻体的加热温度，则热泳动效果被促进，附着量增大，但是，通过上述的结构，能够抑制浮游性微粒子的附着，因此，容易提高发热电阻体的加热温度并提高传感器元件的流量检测灵敏度。另外，由于能够使发热电阻体小型化，因此能够减小消耗功率，能够以低功率驱动传感器元件。

另外，Wd与Ld的关系可以设为Ld≥Wd。由此，能够更有效地抑制浮游性微粒子的附着。进而，通过使浮游性微粒子附着于电绝缘膜3b，使得从发热电阻体5向半导体基板2的热传导增加，但能够降低浮游性微粒子向电绝缘膜3b的附着，因此，能够降低从发热电阻体5向半导体基板2的热传导，能够实现低消耗功率。