(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状基材の１つの表面に絶縁性の支持膜及び保護膜を積層してなる薄膜層を有しており、
薄膜層において、支持膜と保護膜との間に感熱抵抗を所定のパターンで配することによって発熱抵抗部及び比較抵抗部が設けられており、
平板状基材において発熱抵抗部及び比較抵抗部にそれぞれ面する領域の少なくとも一部には、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部が設けられており、
比較抵抗部で検出される温度よりも所定の温度だけ高い温度を維持するように制御される発熱抵抗部で流体の流量又は流速を測定する感熱式の流量検出素子であって、  凹部に流体を流通させる流体流通路が比較抵抗部に面する凹部にのみ連絡して設けられていることを特徴とする流量検出素子。
【請求項２】
少なくとも２つの流体流通路を有することを特徴とする請求項１記載の流量検出素子。
【請求項３】
測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の上流側に少なくとも１つの流体流通路が設けられていることを特徴とする請求項１記載の流量検出素子。
【請求項４】
測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の下流側に少なくとも１つの流体流通路が設けられていることを特徴とする請求項１記載の流量検出素子。
【請求項５】
比較抵抗部及び発熱抵抗部は、測定すべき流体の主たる流れ方向に交差する線上に配されていることを特徴とする請求項１記載の流量検出素子。
【請求項６】
比較抵抗部及び発熱抵抗部は、測定すべき流体の主たる流れ方向に直交する線上に配されていることを特徴とする請求項１記載の流量検出素子。
【請求項７】
平板状基材の１つの表面に絶縁性の支持膜及び保護膜を積層してなる薄膜層を有しており、
薄膜層において、支持膜と保護膜との間に感熱抵抗を所定のパターンで配することによって発熱抵抗部及び比較抵抗部が設けられており、
平板状基材において発熱抵抗部及び比較抵抗部にそれぞれ面する領域の少なくとも一部には、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部が設けられており、
比較抵抗部で検出される温度よりも所定の温度だけ高い温度を維持するように制御される発熱抵抗部で流体の流量又は流速を測定する感熱式の流量検出素子であって、
凹部に流体を流通させる少なくとも２つの流体流通路が比較抵抗部に面する凹部にのみ連絡して設けられており、
各流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする流量検出素子。
【請求項８】
上流側の流体流通路として、薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔を有しており、
下流側の流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする請求項７記載の流量検出素子。
【請求項９】
上流側にスリットの形態の流体流通路を有し、薄膜層が比較抵抗部の少なくとも一部において、基材の反対側へ凸となるように湾曲していることを特徴とする請求項８記載の流量検出素子。
【請求項１０】
下流側にスリットの形態の流体流通路を有することを特徴とする請求項９記載の流量検出素子。
【請求項１１】
上流側の流体流通路として、基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝を有しており、
下流側の流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする請求項７記載の流量検出素子。
【請求項１２】
流体流通路としての溝は、比較抵抗部に面する凹部壁面又は基材の端部壁面に連絡する開口部における断面積が、溝のその他の部分における断面積よりも大きく設けられていることを特徴とする請求項１１記載の流量検出素子。
【請求項１３】
上流側の流体流通路として、比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路を有しており、
下流側の流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする請求項７記載の流量検出素子。
【請求項１４】
平板状基材の１つの表面に絶縁性の支持膜及び保護膜を積層してなる薄膜層を有しており、
薄膜層において、支持膜と保護膜との間に感熱抵抗を所定のパターンで配することによって発熱抵抗部及び比較抵抗部が設けられており、
平板状基材において発熱抵抗部及び比較抵抗部にそれぞれ面する領域の少なくとも一部には、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部が設けられており、
凹部に流体を流通させる流体流通路が比較抵抗部に面する凹部にのみ連絡して設けられており、
比較抵抗部で検出される温度よりも所定の温度だけ高い温度を維持するように制御される発熱抵抗部で流体の流量又は流速を測定する感熱式の流量検出素子を収容した素子ホルダであって、
全体として翼形状を有しており、
ホルダ表面に少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする素子ホルダ。
【請求項１５】
開口部は、収容している流量検出素子の上側表面に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１４記載の素子ホルダ。
【請求項１６】
開口部は、収容している流量検出素子における基材の端部壁面に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１４記載の素子ホルダ。
【請求項１７】
開口部は、収容している流量検出素子における基材の下側表面又はそれより下側の部分に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１４記載の素子ホルダ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、流体の流量を測定する感熱式の流量センサに用いる流量検出素子に関する。本発明は、また、そのような流量検出素子を実際に使用する場合に、流量検出素子を収容する素子ホルダにも関する。
本発明に係る流量検出素子は、種々の流体、例えば気体及び／又は液体の流量、好ましくは気体、特に空気及び／又はその他の混合気体の流量を測定するために用いることができる。本発明に係る流量検出素子は、特に内燃機関の吸入空気量の計測等に好適に用いることができる。
背景技術
本出願人は、本発明と同様の動作原理を有する感熱式の流量検出素子に関する発明について既に出願しており（特開平１１−２３３３８号）、図９(ａ)はその基本的形態の要部に関する模式的な平面図を示しており、図９(ｂ)は図９(ａ)のIXＢ−IXＢ線についての模式的な断面図を示している。
図９において、３１はシリコン半導体よりなる平板状基材であり、３２は窒化シリコンよりなる絶縁性の支持膜であり、３４、３５、３６及び３７は例えば白金により形成されている感熱抵抗であって、３４は発熱抵抗部、３５及び３６は測温抵抗部、３７は比較抵抗部であり、３３は窒化シリコンよりなる絶縁性の保護膜である。
図９(ｂ)に示すように、平板状基材３１の右側部分においては、基材の一部をエッチングなどの手段によって所定の寸法及び形状にて除去することによって、凹部３８が設けられている。平板状基材３１の左側部分においては、これも基材の一部をエッチングなどの手段によって所定の寸法及び形状にて除去することによって、基材３１の下面側からほぼ三角形形状の断面を有する切欠き部３９が基材３１の上面側に達しないように設けられている。ここで、下面側及び上面側という用語は、説明の便宜上、本発明の流量検出素子の縦断面を示す図面についての上下方向を図面の用紙の上下方向と対応させて用いている。
平板状基材３１の上面側には支持膜３２及び保護膜３３が積層されており、支持膜３２と保護膜３３との間には、発熱抵抗部３４、測温抵抗部３５、３６及び比較抵抗部３７が、図９(ａ)に示すような所定のパターンにて配されている。ここで、図９(ａ)において、発熱抵抗部３４及びその両側に配されている測温抵抗部３５、３６を含む、二点鎖線で示す部分は発熱抵抗領域４０を構成している。発熱抵抗領域４０は支持膜３２と保護膜３３とを積層してなる薄膜からなり、その下面側に凹部３８が存在することによって、平板状基材３１に接触しない、いわゆるダイヤフラム構造となっている。
また、比較抵抗部３７の下面側において、平板状基板３１にはその下面側の表面にのみ開口する切欠き部３９が設けられている。しかし、支持膜３２に接触する側において平板状基材３１は残存している。
このような構成を有する流量検出素子は、使用状態においては、各抵抗部３４、３５、３６及び３７が図外の電流回路に接続される。例えば、矢印５０で示す方向に流体、例えば空気が流れる場合、比較抵抗部３７が保護膜３３を介してその空気に接触することによって空気の温度を検出する。発熱抵抗部３４の温度は、比較抵抗部３７で検出される温度よりも所定の温度だけ高い温度を維持するように設定される。例えば、自動車用の内燃機関に用いる場合には、発熱抵抗部３４の温度は比較抵抗部３７で検出される温度よりも２００℃だけ高い温度を維持するように制御される。
発熱抵抗部３４で発生した熱は、支持膜３２及び保護膜３３を介して測温抵抗部３５、３６に伝達される。図９に示すように、測温抵抗部３５と測温抵抗部３６とは、発熱抵抗部３４を中心にして互いに対称な位置に配置されているので、流体の流れがない場合は、測温抵抗部３５と測温抵抗部３６との間の抵抗値に差は生じない。また、比較抵抗部３７は発熱抵抗部３４から所定の距離だけ離れて設けられているため、発熱抵抗部３４で発生した熱は比較抵抗部３７には実質的に伝達されず、従って比較抵抗部３７の温度は周囲の流体、例えば空気の温度とほぼ等しい温度になっている。
このような流量検出素子に対して、矢印５０で示す方向に流体、例えば空気が流れる場合、発熱抵抗部３４の温度は測定すべき流体の温度よりも一般に高い温度に設定されるため、上流側の測温抵抗部３５は流体によって冷却され、その温度が降下する。他方、下流側の測温抵抗部３６は、発熱抵抗部３４で発生した熱が流体によって伝達されるため、より小さい温度降下を示すか又は温度上昇を示す。従って、矢印５０で示す方向に流体が流れる場合には、上流側の測温抵抗部３５は下流側の測温抵抗部３６よりも低温になり、２つの測温抵抗部３５・３６が示す抵抗値の差は、流体の流量又は流速が大きいほど大きくなる。従って、測温抵抗部３５と測温抵抗部３６の抵抗値の差を検出することによって、流体の流量又は流速を測定することができる。
流体が矢印５０とは逆の方向に流れる場合には、上述した場合とは逆に、上流側となる測温抵抗部３６が下流側となる測温抵抗部３５よりも低温になるので、流体の流れの方向を検出することも可能である。
また、このような感熱式の流量検出素子は、流体の流れの乱れを防止すること、及び発熱抵抗部又は比較抵抗部と流体との接触を効率よく行わせることを目的として、実際には、素子ホルダに入れて使用されている。そのような素子ホルダについても本出願人は既に出願している（特開平１０−２９３０５２）。
上述したような流量検出素子による流量計測は流体による熱伝達現象を利用するものであるため、流量を正確に測定するためには、その流体の温度を正確にモニターする必要がある。従って、流体の温度が変化する場合であっても、基板上の比較抵抗部３７は遅延なくその温度変化を検知する必要がある。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において吸入空気温度が急激に変化することがあるが、そのような場合にも、内燃機関の最良の性能を発揮させるためには、空気の温度を迅速かつ正確に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。
ここで、シリコンは比較的大きな熱容量を有しているため、比較抵抗部３７の下面側にシリコン製の基材３１が存在する場合には、比較抵抗部３７については見かけ上の熱容量が大きくなってしまい、流量検出素子の流体温度変化に対する応答性には一定の限界があった。
発明の開示
そこで、比較抵抗部３７について、発熱抵抗領域４０と同様にダイヤフラム構造を採用することも試みられている。しかしながら、比較抵抗部３７にはより良好な温度応答性が求められており、即ち流体温度の変化を検知する時間は短ければ短い程好ましく、比較抵抗部３７についてダイヤフラム構造を採用する場合であっても、更に良好な温度応答性が求められている。
この出願は、上述したような感熱式流量検出素子において、特に比較抵抗部の温度応答性に着目して、より向上した温度応答性を示す構造を有する比較抵抗部を備えた流量検出素子を提供することを第１の目的とする。
この出願は、そのような良好な温度応答性を示す構造を有する比較抵抗部を備えた感熱式の流量検出素子を、実際に使用する際に、収容する素子ホルダを提供することを第２の目的とする。
この出願の第１の形態に係る流量検出素子の発明は、
平板状基材の１つの表面に絶縁性を支持膜及び保護膜を積層してなる薄膜層を有しており、
薄膜層において、支持膜と保護膜との間に感熱抵抗を所定のパターンで配することによって発熱抵抗部及び比較抵抗部が設けられており、
平板状基材において発熱抵抗部及び比較抵抗部にそれぞれ面する領域の少なくとも一部には、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部が設けられており、
比較抵抗部で検知する流体温度の情報に基づいて、発熱抵抗部で流体の流量又は流速を測定する感熱式の流量検出素子であって、
比較抵抗部に面する凹部に連絡して、凹部に流体を流通させる流体流通路が設けられていることを特徴とする。
このように構成された流量検出素子によれば、比較抵抗部に面する凹部に流体流通路が連絡することによって、その流体流通路を通して流体を凹部の中に円滑に流通させて、ダイヤフラム構造となっている比較抵抗部の下面側にも流体を十分に接触させることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部はその上面側及び下面側の両方で流体に接触することができ、下面側に接触する流体も流体流通路を通って速やかに流れるので、流体の温度を鋭敏に検知することができる。従って、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
この出願の第２の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、少なくとも２つの流体流通路を有することを特徴とする。
このように構成された流量検出素子においては、少なくとも１つの流体流通路を流体の導入側とし、少なくとも１つの流体流通路を流体の導出側と設定することができ、流体を凹部へより円滑に流通させることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
この出願の第３の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の上流側に少なくとも１つの流体流通路が設けられていることを特徴とする。
このように構成された流量検出素子においては、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の上流側に少なくとも１つの流体流通路を設けることによって、流体はその流体流通路を通って凹部へ流入しやすくなり、流体の凹部への流通をより円滑に行わせることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
この出願の第４の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の下流側に少なくとも１つの流体流通路が設けられていることを特徴とする。
このように構成された流量検出素子においては、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の下流側に少なくとも１つの流体流通路を設けることによって、流体はその流体流通路を通って凹部から流出しやすくなり、流体の凹部への流通をより円滑に行わせることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
この出願の第５の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、比較抵抗部及び発熱抵抗部は、測定すべき流体の主たる流れ方向に交差する線上に配されていることを特徴とする。
このように構成された流量検出素子においては、比較抵抗部と発熱抵抗部とを測定すべき流体の主たる流れ方向に交差する線上に配することによって、比較抵抗部に接触した流体がその後に発熱抵抗部に接触したり、これとは逆に発熱抵抗部に接触した流体がその後に比較抵抗部に接触したりすることを防止することができ、比較抵抗部と発熱抵抗部とが相互に熱的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は、発熱抵抗部の影響を受けることなく、流体の温度をより正確に検知することができる。また、発熱抵抗部は、比較抵抗部の影響を受けることなく、流体との相互作用による温度変化を検知することができる。
この出願の第６の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、比較抵抗部及び発熱抵抗部は、測定すべき流体の主たる流れ方向に直交する線上に配されていることを特徴とする。
このように構成された流量検出素子においては、比較抵抗部と発熱抵抗部とを測定すべき流体の主たる流れ方向に直交する線上に配することによって、比較抵抗部に接触した流体がその後に発熱抵抗部に接触したり、これとは逆に発熱抵抗部に接触した流体がその後に比較抵抗部に接触したりすることを防止することができ、比較抵抗部と発熱抵抗部とが相互に熱的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は、発熱抵抗部の影響を受けることなく、流体の温度をより正確に検知することができる。また、発熱抵抗部は、比較抵抗部の影響を受けることなく、流体との相互作用による温度変化を検知することができる。
この出願の第７の形態に係る流量検出素子の発明は、
平板状基材の１つの表面に絶縁性の支持膜及び保護膜を積層してなる薄膜層を有しており、
薄膜層において、支持膜と保護膜との間に感熱抵抗を所定のパターンで配することによって発熱抵抗部及び比較抵抗部が設けられており、
平板状基材において発熱抵抗部及び比較抵抗部にそれぞれ面する領域の少なくとも一部には、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部が設けられており、
比較抵抗部で検知する流体温度の情報に基づいて、発熱抵抗部で流体の流量又は流速を測定する感熱式の流量検出素子であって、
比較抵抗部に面する凹部に連絡して、凹部に流体を流通させる少なくとも２つの流体流通路が設けられており、
各流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする。
このように構成された流量検出素子においては、第１に、比較抵抗部に面する凹部に連絡して、凹部に流体を流通させる少なくとも２つの流体流通路を有することによって、少なくとも１つの流体流通路を流体の導入側とし、少なくとも１つの流体流通路を流体の導出側と設定することができ、流体を凹部へより円滑に流通させることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
このように構成された流量検出素子においては、第２に、各流体流通路として、上述するような（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することによって、各流体流通路を通して凹部への流体の円滑な流通を確保することができる。
この出願の第８の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第７の形態に係る流量検出素子において、
上流側の流体流通路として、薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔を有しており、
下流側の流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする。
このように構成された流量検出素子は、上流側の流体流通路として孔を有しており、下流側の流体流通路としては孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の流通路を有していることによって、上流側の孔を通して凹部へ流体を流入させ、その流体は凹部から、孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の下流側の流通路を通して流出させることができ、凹部への流体の円滑な流通を確保することができる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体を十分に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
この出願の第９の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第８の形態に係る流量検出素子において、上流側にスリットの形態の流体流通路を有し、薄膜層が比較抵抗部の少なくとも一部において、基材の反対側へ凸となるように湾曲していることを特徴とする。
このように構成された流量検出素子は、薄膜層を比較抵抗部の少なくとも一部において基材の反対側へ凸となるように湾曲させることによって、孔を通して凹部への流体の流入をより円滑に行うことができる。従って、比較抵抗部の下面側に流体をより効率的に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
この出願の第１０の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第９の形態に係る流量検出素子において、下流側にスリットの形態の流体流通路を有することを特徴とする。
このように構成された流量検出素子は、上流側及び下流側の両方の流体流通路をスリットとし、薄膜層を比較抵抗部の少なくとも一部において基材の反対側へ凸となるように湾曲させることによって、スリットを通して凹部への流体の流通をより円滑に行うことができる。従って、比較抵抗部の下面側に流体をより効率的に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
この出願の第１１の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第７の形態に係る流量検出素子において、
上流側の流体流通路として、基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝を有しており、
下流側の流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする。
このように構成された流量検出素子は、上流側の流体流通路として溝を有しており、下流側の流体流通路としては孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することによって、上流側の溝を通して凹部へ流体を流入させ、その流体は凹部から、孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の下流側の流通路を通して流出させることができ、凹部への流体の円滑な流通を確保することができる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体を十分に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
この出願の第１２の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第１１の形態に係る流量検出素子において、流体流通路としての溝を、比較抵抗部に面する凹部壁面又は基材の端部壁面に連絡する開口部における断面積が、溝のその他の部分における断面積よりも大きくなるように設けることを特徴とする。
このように構成された流量検出素子は、比較抵抗部に面する凹部壁面又は基材の端部壁面に連絡する開口部における溝の断面積が、溝のその他の部分における断面積よりも大きく設けられているので、流体が溝の中へ流入しやすくなり、かつ、流体が溝から流出しやすくなる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体をより円滑に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
この出願の第１３の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第７の形態に係る流量検出素子において、
上流側の流体流通路として、比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路を有しており、
下流側の流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することを特徴とする。
このように構成された流量検出素子は、上流側の流体流通路として管状路を有しており、下流側の流体流通路としては孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の流通路を有していることによって、上流側の管状路を通して凹部へ流体を流入させ、その流体は凹部から、孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の下流側の流通路を通して流出させることができ、凹部への流体の円滑な流通を確保することができる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体を十分に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
この出願の第１の形態に係る素子ホルダの発明は、
平板状基材の１つの表面に絶縁性の支持膜及び保護膜を積層してなる薄膜層を有しており、
薄膜層において、支持膜と保護膜との間に感熱抵抗を所定のパターンで配することによって発熱抵抗部及び比較抵抗部が設けられており、
平板状基材において発熱抵抗部及び比較抵抗部にそれぞれ面する領域の少なくとも一部には、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部が設けられており、
比較抵抗部に面する凹部に連絡して、凹部に流体を流通させる流体流通路が設けられており、
比較抵抗部で検知する流体温度の情報に基づいて、発熱抵抗部で流体の流量又は流速を測定する感熱式の流量検出素子を収容する素子ホルダであって、
全体として翼形状を有しており、
比較抵抗部を基準としてその上流側及び下流側の領域のホルダ表面において、それぞれ少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする。
このように構成された素子ホルダは、全体として翼形状を有するため、素子ホルダの周囲において流体の流れをほとんど乱さず、むしろ整流作用を示して、比較抵抗部の上流側の開口部からホルダの内部へ流体を導入し、収容している流量検出素子、特にその比較抵抗部に対してその流体を十分に接触させた後、流体を下流側の開口部からホルダの外部へ排出することができるので、収容している流量検出素子に十分に流体を接触させることができる。従って、流体の流れを実質的に乱すことなく、流量検出素子の比較抵抗部に良好な温度応答性を発揮させることができる。
この出願の第２の形態に係る素子ホルダの発明は、第１の形態に係る素子ホルダにおいて、比較抵抗部の上流側に位置する開口部は、収容している流量検出素子の上面に対応する位置に設けられていることを特徴とする。
このように構成された素子ホルダは、流量検出素子の上流側の流体流通路として孔を有する流量検出素子と組み合わせて使用する場合に、素子ホルダの上流側の開口部と、収容している流量検出素子における流体流通路としての孔とを対向させることができるので、素子ホルダ内及び流量検出素子の周囲における流体の流通をより円滑に行わせることができる。
この出願の第３の形態に係る素子ホルダの発明は、第１の形態に係る素子ホルダにおいて、比較抵抗部の上流側に位置する開口部の下側縁部は、収容している流量検出素子における基材の端部壁面に対応する位置に設けられていることを特徴とする。
このように構成された素子ホルダは、基材の上流側の端部壁面に開口する管状路を有する流量検出素子と組み合わせて使用する場合に、素子ホルダの上流側の開口部と、収容している流量検出素子における流体流通路としての管状路とを対向させることができるので、素子ホルダ内及び流量検出素子の周囲における流体の流通をより円滑に行わせることができる。
この出願の第４の形態に係る素子ホルダの発明は、第１の形態に係る素子ホルダにおいて、比較抵抗部の上流側に位置する開口部の下側縁部は、収容している流量検出素子における基材の下側表面又はそれより下側の位置に設けられていることを特徴とする。
このように構成された素子ホルダは、流量検出素子の上流側の流体流通路として基材の下側表面に設けられた溝を有する流量検出素子と組み合わせて使用する場合に、素子ホルダの上流側の開口部と、収容している流量検出素子における流体流通路としての溝とを対向させることができるので、素子ホルダ内及び流量検出素子の周囲における流体の流通をより円滑に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、流量検出素子に係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に実施の形態１〜４、９又は１２についての特徴を示しており、図１ａは流量検出素子の比較抵抗部及びその周囲を示す平面図であり、図１ｂは図１ａにおけるＩｂ−Ｉｂ線についての断面図である。
図２は、流量検出素子に係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に実施の形態１３及び１４についての特徴を示しており、図２ａは流量検出素子の比較抵抗部及びその周囲を示す平面図であり、図２ｂは図２ａにおけるIIｂ−IIｂ線についての断面図、図２ｃは図２ａにおけるIIｃ−IIｃ線についての断面図である。
図３は、流量検出素子に係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に実施の形態１〜４及び１５についての特徴を示しており、図３ａは流量検出素子の比較抵抗部及びその周囲を示す平面図であり、図３ｂは図３ａにおけるIIIｂ−IIIｂ線についての断面図、図３ｃは図３ａを右側方から観察した状態の端面図である。
図４は、流量検出素子に係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に実施の形態１〜４、９及び１５についての特徴を示しており、図４ａは流量検出素子の比較抵抗部及びその周囲を示す平面図であり、図４ｂは図４ａにおけるIVｂーIVｂ線についての断面図、図４ｃは図４ａを右側方から観察した状態の端面図である。
図５は、流量検出素子に係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に実施の形態１〜４、９及び１６についての特徴を示しており、図５ａは流量検出素子の比較抵抗部及びその周囲を示す平面図であり、図５ｂは図５ａにおけるＶｂ−Ｖｂ線についての断面図、図５ｃは図５ａを右側方から観察した状態の端面図である。
図６は、流量検出素子に係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に実施の形態１４についての特徴を示しており、図６ａは流量検出素子の比較抵抗部及びその周囲を示す平面図であり、図６ｂは図６ａにおけるVIｂ−VIｂ線についての断面図、図６ｃは図６ａを右側方から観察した状態の端面図である。
図７は、素子ホルダに係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に素子ホルダの第２又は第３の形態についての特徴を示しており、図７ａは流量検出素子を収容している状態の素子ホルダについて、流量検出素子と、流量検出素子の上部表面に対応する高さでの素子ホルダの水平断面図とを模式的に示しており、図７ｂは図７ａにおけるVIIｂ−VIIｂ線についての断面図、図７ｃは図７ａにおける端面図である。図７ａは図７ｂにおけるVIIａ−VIIａ線についての断面図に対応する。
図８は、素子ホルダに係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、特に素子ホルダの第４の形態についての特徴を示しており、図８ａは流量検出素子を収容している状態の素子ホルダについて、流量検出素子と、流量検出素子の上部表面に対応する高さでの素子ホルダの水平断面図とを模式的に示しており、図８ｂは図８ａにおけるVIIIｂ−VIIIｂ線についての断面図、図８ｃは図８ａにおける端面図である。図８ａは図８ｂにおけるVIIIａ−VIIIａ線についての断面図に対応する。
図９は、従来のダイヤフラム型の感熱式流量検出素子の基本的構成を示す模式図であって、図９ａは流量検出素子を収容している状態の素子ホルダについて、流量検出素子を模式的に示しており、図９ｂは図９ａにおけるIXｂ−IXｂ線についての断面図である。
図１０は、流量検出素子に係る発明において、基材の中を貫通する管状路を形成する工程を模式的に示す図であって、図１０ａはエレクトロケミカルエッチングを行う前の状態の基材の下面を示す図であり、図１０ｂは基材の下面側の表面にＶ字溝ａを形成した状態を示す端面図、図１０ｃは基材の下面側においてＶ字溝ａから下方へ、溝ｂ及び溝ｃを形成した状態を示す端面図、図１０ｄは基材の下面側において、溝ｂの部分を塞いで、溝ｃの部分を残すことによって管状路を形成した状態を示す端面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、この出願に係る各発明について、各実施の形態に基づいて説明する。
実施の形態１
この出願の流量検出素子の発明に係る第１の形態は、図１〜６に模式的に示されている。
図１について説明すると、１は例えば厚さ約４００μｍのシリコンウェハからなる平板状基材であり、この平板状基材１の上面側に、厚さ約１μｍの窒化シリコン膜からなる支持膜２がスパッタリング法等により形成されている。支持膜２の上には、白金よりなる感熱抵抗が、例えば０．２μｍの厚さに、蒸着法やスパッタリング法等によって図に示すような所定のパターンにて配設されて、比較抵抗部４を形成している。この比較抵抗部４は、写真製版法、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法等を用いてパターニングを行うことにより形成された電流路である。支持膜２及び比較抵抗部４の上面側には、厚さ約１μｍの窒化シリコン膜からなる保護膜３がスパッタリング法等により形成されている。比較抵抗部４をサンドイッチ状に挟んで、支持膜２及び保護膜３を積層して形成される層を、この明細書において薄膜層とも称する。
平板状基材１の下面側、即ち、基材１において支持膜２が形成されている側の表面とは反対側の表面は、裏面保護膜５によって被覆されている。裏面保護膜５は、基材の下面側を保護するための層であって、例えばＳｉＯ2などによって形成されている。
次いで、裏面保護膜５の下面側表面に、基材の下面側に形成しようとする凹部の形状に対応するエッチングホールを形成する。図において、１７は、エッチングホールの外側の輪郭線を示している。エッチングホールは写真製版法等によって形成される。
エッチングホールを形成した後、所定のエッチング、例えばアルカリエッチング等によって、基材１が部分的に除去される結果、所定の平面形状（図１ａではほぼ四角形）を有し、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部７が、基材１の下面側に形成される。また、図１ｂに示すように、凹部７の縦断面の形状はほぼ台形形状をしており、基材の下面側が幅広くなっている。この凹部７の寸法及び形状は、従来知られている技術によって形成することもできるし、設計上の都合によって変更を加えることもできる。
図１ａにおいて、凹部７に面する薄膜層の領域であって、比較抵抗部４及びその周囲を含む領域を、四角形の二点鎖線によって囲んで符号８で示しているが、説明の便宜上、この領域を比較抵抗領域８と称する。従って、流量検出素子の比較抵抗領域８の下面側には凹部７が形成されているので、比較抵抗領域８において薄膜層はいわゆるダイヤフラム構造となっていると表現することができる。
流量検出素子には、凹部７に連絡して、凹部７に流体を流通させる流体流通路が設けられている。
この出願の第１の形態に係る流量検出素子の発明では、流体流通路は、基本的に、凹部７に連絡して凹部７に流体を流通させるという機能を果たすことができれば、どのような寸法及び形状又は形態を有するものであってもよい。
そのような流体流通路の具体的形態としては、図１及び２に示すように、比較抵抗部の左右両側に配され、薄膜層をその厚さ方向に貫通する孔９の形態、図３、４及び６に示すように、基材の下面側に設けられる溝１３、１４、１６の形態、及び図５に示すように、基材の中を貫通する管状路１５の形態を例示することができる。
図１に示す場合の孔は、図１ａに示すように、平面形状において、矢印１０で示す流体の主たる流れ方向に対して垂直な方向に延びる細長い長方形（スリット）の形態を有しており、図１ｂに示すように、縦断面の形状において、薄膜層を上下方向について垂直に切り落として、ほぼ平行な２つの垂直壁が形成された形状となっているが、本発明ではこのような形状に特に限定されない。流体流通路は、例えば、平面形状において、三角形、四角形その他の多角形の形状や、円形、長円形、楕円形などの丸みを帯びた形状や、複数の直線及び／又は曲線を組み合わせて形成される形状であってもよいし、断面形状において、断面に現れる基材の壁面の輪郭線も、種々の角度で傾斜した直線や種々の曲線によって構成される線、又はそれらの組合せであってもよい。
本発明に関して、流体の主たる流れ方向という用語は、流体が全体として流れる場合の主たる速度成分が向いている方向を意味する。従って、図１〜８に示す例ではすべて、流体が局部的に乱流や渦巻き流を形成することがあっても、流体の主たる流れ方向は左から右へ向かう方向である。図１〜８では、流体の流れを矢印１０で示している。
孔又はスリットの形態の流体流通路は、例えば、基材に薄膜層を積層した状態で、薄膜層をドライエッチング等によってエッチングしておくことによって容易に形成できる。
また、図１においては、図１ｂに矢印１０で示すように、流体は左側から右側へ流れることを想定しており、２つの流体流通路が比較抵抗領域８の上流側及び下流側に設けられている。しかし、薄膜層の下面側に設けた凹部７への流体の流通をより円滑に行わせることができるのであれば、流体流通路の数についても、設ける位置についても特に限定されない。従って、流体流通路の数は１つであっても、流体流通路を設ける位置は図１ａにおいて比較抵抗部４の上側部分又は下側部分であっても、この実施の形態１に係る本発明の範囲に含まれる。また、使用状態において、流体が流れる向きについても図面の形態に必ずしも限定されない。
このように構成された流量検出素子によれば、比較抵抗領域に面する凹部に流体流通路が連絡することによって、その流体流通路を通して流体を凹部の中に円滑に流通させて、ダイヤフラム構造となっている比較抵抗領域の下面側にも流体を十分に接触させることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部はその上面側及び下面側の両方で流体に接触することができ、下面側に接触する流体も流体流通路を通って速やかに流れるので、流体の温度を鋭敏に検知することができる。従って、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
実施の形態２
この出願の流量検出素子の発明に係る第２の形態は、図１〜６に模式的に示されている。
この第２の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、少なくとも２つの流体流通路を有することを特徴とする。
図１及び２に示す例では、比較抵抗部４の左右両側の２箇所にスリット形態の流体流通路９が設けられており、図３及び６に示す例では、比較抵抗部４の左側に３本の溝１３を設けると共に、比較抵抗部４の右側にも３本の溝１３を設けており、図４に示す例では、比較抵抗部４の左側に幅広い１本の溝１４を設けると共に、比較抵抗部４の右側にも幅広い１本の溝１４を設けており、図５に示す例では、比較抵抗部４の左側に３本の管状路１５を設けると共に、比較抵抗部４の右側にも３本の管状路１５を設けている。図１〜６を通じて、流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１の場合と同様である。
このように構成された流量検出素子においては、少なくとも１つの流体流通路を流体の導入側とし、少なくとも１つの流体流通路を流体の導出側と設定することができ、流体を凹部へより円滑に流通させることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
流体流通路の寸法及び形状については、実施の形態１の場合と同様に、種々の形態を採用することができる。
実施の形態３
この出願の流量検出素子の発明に係る第３の形態は、図１〜６に模式的に示されている。
この第３の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の上流側に少なくとも１つの流体流通路が設けられていることを特徴とする。
図１〜６について、測定すべき流体の主たる流れ方向は、矢印１０で示すように、図面について左側から右側へ向かう方向である。従って、図１〜６に示す全ての場合に関して、比較抵抗部４の上流側、即ち、比較抵抗部４の左側に流体流通路が設けられている。図１〜６を通じて、流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１の場合と同様である。
このように構成された流量検出素子においては、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の上流側に少なくとも１つの流体流通路を設けることによって、流体はその流体流通路を通って凹部へ流入しやすくなり、流体の凹部への流通をより円滑に行わせることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
実施の形態４
この出願の流量検出素子の発明に係る第４の形態は、図１〜６に模式的に示されている。
この第４の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の下流側に少なくとも１つの流体流通路が設けられていることを特徴とする。
図１〜６について、測定すべき流体の主たる流れ方向は、矢印１０で示すように、図面について左側から右側へ向かう方向である。従って、図１〜６に示す全ての場合に関して、比較抵抗部４の上流側、即ち、比較抵抗部４の右側に流体流通路が設けられている。図１〜６を通じて、流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１の場合と同様である。
このように構成された流量検出素子においては、測定すべき流体の主たる流れ方向について、比較抵抗部の下流側に少なくとも１つの流体流通路を設けることによって、流体はその流体流通路を通って凹部から流出しやすくなり、流体の凹部への流通をより円滑に行わせることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
実施の形態５
この出願の流量検出素子の発明に係る第５の形態は、図７又は８に模式的に示されている。
この第５の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、比較抵抗部及び発熱抵抗部は、測定すべき流体の主たる流れ方向に交差する線上に配されていることを特徴とする。
図７及び８に示す例では、比較抵抗部２５の左右両側に流体流通路が設けられており、測定すべき流体の主たる流れ方向は、矢印１０で示すように、図面について左側から右側へ向かう方向である。
図７及び８に示す流量検出素子２３においては、流体が比較抵抗部２５の上面側及び下面側に良好に接触するように流体流通路を設けているので、発熱抵抗部が比較抵抗部の熱的影響を受けることを防止するため、図９に示す例のように発熱抵抗部を比較抵抗部の下流側に配することはできない。従って、本発明に係る流量検出素子を使用する場合、発熱抵抗部と比較抵抗部との配置に関して、発熱抵抗部が比較抵抗部によって熱的影響を受けないか又は受けにくいように考慮する必要がある。
そこで、図７に示す例では、比較抵抗部２５と発熱抵抗部２４とを測定すべき流体の主たる流れ方向に交差する線上に配している。図８に示す例でも同様である。
ここで、流体の主たる流れ方向に交差する線とは、流体の主たる流れ方向と平行な関係にある線を除くすべての線を意味する。従って、比較抵抗部及び発熱抵抗部を、測定すべき流体の主たる流れ方向と平行な線上に配すること以外の態様は、この発明の範囲に含まれる。従って、比較抵抗部と発熱抵抗部とを１枚の平板状基材の同一表面において、測定すべき流体の主たる流れ方向に交差する線上に配するだけでなく、適当な間隔をおいて２枚又はそれ以上の平板状基材を積み重ねる場合に、比較抵抗部を１枚の基材表面に配し、発熱抵抗部をそれより上側又は下側の基材表面に配することもこの発明の範囲に含まれる。
このように構成された流量検出素子においては、比較抵抗部と発熱抵抗部とを測定すべき流体の主たる流れ方向に交差する線上に配することによって、比較抵抗部に接触した流体がその後に発熱抵抗部に接触したり、これとは逆に発熱抵抗部に接触した流体がその後に比較抵抗部に接触したりすることを防止することができ、比較抵抗部と発熱抵抗部とが相互に熱的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は、発熱抵抗部の影響を受けることなく、流体の温度をより正確に検知することができる。また、発熱抵抗部は、比較抵抗部の影響を受けることなく、流体との相互作用による温度変化を検知することができる。
実施の形態６
この出願の流量検出素子の発明に係る第６の形態は、図７又は８に模式的に示されている。
この第６の形態に係る流量検出素子の発明は、第１の形態に係る流量検出素子において、比較抵抗部及び発熱抵抗部は、測定すべき流体の主たる流れ方向に直交する線上に配されていることを特徴とする。
図７及び８に示す例では、比較抵抗部２５の左右両側に流体流通路が設けられており、測定すべき流体の主たる流れ方向は、矢印１０で示すように、図面について左側から右側へ向かう方向である。
この形態においても、上記の実施の形態５の場合と同様の理由から、図９に示す例のように発熱抵抗部を比較抵抗部の下流側に配することはできない。従って、本発明に係る流量検出素子を使用する場合、発熱抵抗部と比較抵抗部との配置に関して、発熱抵抗部が比較抵抗部によって段熱的影響を受けないか又は受けにくいように考慮する必要がある。
そこで、図７に示す例では、比較抵抗部２５と発熱抵抗部２４とを測定すべき流体の主たる流れ方向に直交する線上に配している。図８に示す例でも同様である。
このように構成された流量検出素子においては、比較抵抗部と発熱抵抗部とを測定すべき流体の主たる流れ方向に直交する線上に配することによって、比較抵抗部に接触した流体がその後に発熱抵抗部に接触したり、これとは逆に発熱抵抗部に接触した流体がその後に比較抵抗部に接触したりすることを防止することができ、比較抵抗部と発熱抵抗部とが相互に熱的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は、発熱抵抗部の影響を受けることなく、流体の温度をより正確に検知することができる。また、発熱抵抗部は、比較抵抗部の影響を受けることなく、流体との相互作用による温度変化を検知することができる。
実施の形態７
この出願の流量検出素子の発明に係る第７の形態は、図１〜６に模式的に示されている。
この第７の形態に係る流量検出素子の発明は、
比較抵抗部に面する凹部に連絡して、凹部に流体を流通させる少なくとも２つの流体流通路が設けられており、
各流体流通路として、
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔、
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝、及び
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路
の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有する
ことを特徴とする。
図１及び２に示す例では、比較抵抗部４の左右両側の２箇所にスリット状の孔９の形態の流体流通路が設けられており、図３及び６に示す例では、比較抵抗部４の左右両側にそれぞれ３本ずつの溝１３、１６の形態の流体流通路が設けられており、図４に示す例では、比較抵抗部４の左右両側にそれぞれ幅広い１本の溝１４の形態の流体流通路が設けられており、図５に示す例では、比較抵抗部４の左右両側にそれぞれ３本ずつの管状路１５の形態の流体流通路が設けられている。図１〜６を通じて、流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１の場合と同様である。
(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔は、図１に示す例では、比較抵抗領域８の内部の領域に設けられているが、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させるという機能を発揮するのであれば、比較抵抗領域８の外側であって、薄膜層の下面側に基材１が存在する部分に設けることもできる。
また、孔の平面形状及び縦断面の形状は、実施の形態１において説明したように、図面に示す形状に特に限定されず、例えば、平面形状において、三角形、四角形その他の多角形の形状や、円形、長円形、楕円形などの丸みを帯びた形状や、複数の直線及び／又は曲線を組み合わせて形成される形状であってもよいし、断面形状において、断面に現れる基材の壁面の輪郭線も、種々の角度で傾斜した直線や種々の曲線によって構成される線、又はそれらの組合せであってもよい。
(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝は、図３に示す例では、図３ｃのように溝１３の開口部分における断面形状はほぼ三角形となっており、ほぼ三角形状の断面を有する溝１３が、比較抵抗部に面する凹部壁面６と基材の１つ端部壁面１８との間を連絡して延びている。図４に示す例では、図４ｃのように溝１４の開口部分における断面形状はほぼ台形となっており、ほぼ台形形状の断面を有する溝１４が、比較抵抗部に面する凹部壁面６と基材の１つ端部壁面１８との間を連絡して延びている。図６に示す例では、溝の形状は全体として図３に示す例と似ているが、比較抵抗部に面する凹部壁面６又は基材の端部壁面１８に連絡する開口部における溝１６の断面積が、溝１６のその他の部分における断面積よりも大きく設けられている。従って、この第７の形態に係る流量検出素子において、比較抵抗部に面する凹部壁面６と基材の１つ端部壁面１８との間が溝によって連絡される場合には、流体は溝の中を円滑に流通することができる。
これらの図の例では、溝は開口断面が三角形又は四角形であって、平面図に示される溝の輪郭線は直線であって、真っ直ぐに延びる形態となっているが、本発明ではこの形態に限定されず、溝の開口断面は、孔の平面形状の場合と同様に種々の形状を採用することができ、平面図に示される溝の輪郭線も１又はそれ以上の直線及び／又は曲線を組み合わせて形成される形状を採用することができる。
(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路は、図５に示す例にとって示しているが、これは一端が凹部を包囲する基材の凹部壁面６に開口し、他端が基材１の１つの端部壁面１８に開口して、基材１の内部をチューブ状に貫通する流体流通路１５を意味する。図５の例では、管状路は開口断面が四角形であり、平面図に示される溝の両側の輪郭線は直線で、全体として真っ直ぐ延びる形態となっているが、本発明ではこの形態に限定されず、管状路の開口断面の形状は、孔の平面形状の場合と同様に種々の形状を採用することができ、平面図に示される管状路の輪郭線も１又はそれ以上の直線及び／又は曲線を組み合わせて形成される形状を採用することができる。従って、この第７の形態に係る流量検出素子において、凹部壁面６と基材の端部壁面１８との間が管状路によって連絡されることによって、流体は管状路の中を円滑に流通することができる。
シリコン基材にこのような管状路を形成するには、エレクトロケミカルエッチングという技術を用いることができる。エレクトロケミカルエッチングの技術については、H. Ohji, P. T. J. Gennissen, P. J. French及びK. Tsutumiによる「FABRICATION OF ACCELEROMETER USING SINGLE-STEP ELECTROCHEMICAL ETCHING FOR MICRO STRUCTURES (SEEMS)」(IEEE MEMS Workshop 1999, Orlando, USA, pp61-65)という論文に詳細に説明されており、本明細書においては上記文献を引用することによって、その開示内容を本明細書に包含することとする。
管状路の具体的な形成方法については、図１０ａ、ｂ、ｃ及びｄを参照して説明する。平板状基材１の上面側に薄膜層を積層すること、及び基材１の下面側を裏面保護膜５で被覆することについては、実施の形態１において説明したのと同様に行う。
図１０ａは、図５ａに示した基材１を下面側から観察し、更に、図の平面内で左へ９０度回転させた状態であって、エレクトロケミカルエッチングを行う前の状態の基材の下面を示す図であり、図１０ｂ〜１０ｄは、図１０ａの基材１を矢印[Ｘｂ−Ｘｄ]の方向から観察した端面図である。従って、図１０ｂ〜ｄは、図５ｂに示す平板状基材１を上下方向についてひっくり返して置いた状態を示しており、この図を参照して、エレクトロケミカルエッチング処理の各処理工程について説明する。
最初に、図１０ａに示すように、裏面保護膜５の表面に写真製版等を用いて、形成しようとする管状路１５の裏面保護膜５側から見た平面形状の基準となるライン１９を描く。図１０ａにおいて管状路１５の平面形状は、凹部壁面６と端部壁面１８との間で延びる細長い長方形の形状となっており、個々の管状路１５の基準となるライン１９を一点鎖線で示している。図１０ａにおいて１つの端部壁面１８と凹部壁面６との間に３本の管状路１５を形成しようとしているため、ライン１９もこれに対応して３本形成されている。ライン１９が描かれた基材１に対して、例えばアルカリエッチング等を施すことによって、図１０ｂに示すような縦断面がＶ字形状の溝ａを各ライン１９の位置に形成する。このＶ字溝ａをイニシャルピットとしてエレクトロケミカルエッチングを行うことによって、図１０ｃに示すように、Ｖ字溝ａから垂直方向（従って、基材の厚さ方向）下向きに延びる溝ｂを形成する。溝ｂの深さが所定の深さに達したら、電流密度を増加させることによって溝の幅を水平方向（従って、基材の平面方向）に拡張させ、従って、図１０ｃに示すように、相対的に狭い幅を有し、垂直方向に延びる溝ｂの先端位置に、四角形の断面を有し、相対的に広い幅の溝ｃを形成する。その後、ＣＶＤ法等を用いて溝ｂの部分を塞ぐことによって、図１０ｄに示すように、基材１の内部に溝ｃの部分のみを残すことができる。以上のようにして、基材１の内部をチューブ状に貫通する管状路１５を形成することができる。
このように構成された流量検出素子においては、第１に、比較抵抗部に面する凹部壁面に連絡して、凹部に流体を流通させる少なくとも２つの流体流通路を有することによって、少なくとも１つの流体流通路を流体の導入側とし、他の少なくとも１つの流体流通路を流体の導出側と設定することができ、流体を凹部へより円滑に流通させることができる。従って、流量検出素子の比較抵抗部は流体の温度を鋭敏に検知することができ、流体の温度が急激に変化する場合であっても、流量検出素子はその温度変化に迅速に応答することができる。
また、このように構成された流量検出素子においては、第２に、各流体流通路として、上述するような（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の群から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することによって、各流体流通路を通して凹部への流体の円滑な流通を確保することができる。
生産効率や種々のコストを考慮すると、１つの基材に形成する流体流通路は、上記の（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の群から選ばれるいずれか１種の流体流通路を採用することが好ましいが、場合によっては、（ｉ）孔及び／又は（ii）溝及び／又は（iii）管状路の任意の組合せを採用することもできる。即ち、比較抵抗部４の上流側に（ｉ）孔及び／又は（ii）溝及び／又は（iii）管状路の任意の組合せの流体流通路を設け、比較抵抗部４の下流側には（ｉ）孔及び／又は（ii）溝及び／又は（iii）管状路の任意の組合せであって、上流側の組合せと同じ組合せ、又は上流側の組合せとは異なる組合せの流体流通路を設けることもできる。
実施の形態８
この出願の流量検出素子の発明に係る第８の形態は、図１及び２に模式的に示されている。
この第８の形態に係る流量検出素子の発明は、第７の形態に係る流量検出素子において、
比較抵抗部４の上流側に（ｉ）孔の形態の流通路を有し、下流側に（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の群から選ばれる少なくとも１種の形態の流通路を有することを特徴とする。図１〜６を通じて、流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１及び７の場合と同様である。また、（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の形態についても、上記の実施の形態７において説明したものと同様である。
このように構成された流量検出素子は、上流側の流体流通路として孔を有しており、下流側の流体流通路としては孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の流通路を有していることによって、上流側の孔９を通して凹部７へ流体を流入させ、その流体は凹部から、孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の下流側の流通路を通して流出させることができ、凹部７への流体の円滑な流通を確保することができる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体を十分に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
実施の形態９
この出願の流量検出素子の発明に係る第９の形態は、図２に模式的に示されている。
この第９の形態に係る流量検出素子の発明は、第８の形態に係る流量検出素子において、上流側にスリットの形態の流体流通路９を有し、薄膜層が比較抵抗部の少なくとも一部において、基材の反対側へ凸となるように湾曲していることを特徴とする。
薄膜層を図２に示すような形状に加工することは、平板状基材１の上面側に薄膜層を積層する際に、支持膜２に引っ張り応力を持たせ、保護膜１１に圧縮応力を持たせるようにして着膜することによって達成することができる。そのためには、例えば、支持膜２の材料として窒化シリコンを用い、保護膜１１の材料として酸化シリコンを用いることができる。更に、このような薄膜層には、比較抵抗部４の上流側の比較抵抗領域８において、流体流通路としてスリット形状の孔９を設けていることから、ダイヤフラム構造を形成すると、ダイヤフラム部分の中央部１２は膜の応力によって、上面側（流体側）に湾曲して凸の形状になる。
このように構成された流量検出素子は、薄膜層を比較抵抗部の少なくとも一部において基材の反対側へ凸となるように湾曲させることによって、スリット形状の孔９を通して凹部７への流体の流入をより円滑に行うことができる。従って、比較抵抗部の下面側に流体をより効率的に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
実施の形態１０
この出願の流量検出素子の発明に係る第１０の形態は、図２に模式的に示されている。
この出願の第１０の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第８の形態に係る流量検出素子において、下流側にスリットの形態の流体流通路を有することを特徴とする。
薄膜層を上面側（流体側）に湾曲させて凸な形状とする手段については、実施の形態９において説明したのと同様である。
図２に示す例では、比較抵抗部４の下流側の比較抵抗領域８において、流体流通路としてスリット形状の孔９を設けている。
このように構成された流量検出素子は、上流側及び下流側の両方の流体流通路をスリット状の孔９とし、薄膜層を比較抵抗部の少なくとも一部において基材の反対側へ凸となるように湾曲させることによって、孔９を通して凹部７への流体の流通をより円滑に行うことができる。従って、比較抵抗部の下面側に流体をより効率的に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
実施の形態１１
この出願の流量検出素子の発明に係る第１１の形態は、図３、４及び６に模式的に示されている。
この出願の第１１の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第７の形態に係る流量検出素子において、
比較抵抗部４の上流側に（ii）溝の形態の流通路を有し、下流側に（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の群から選ばれる少なくとも１種の形態の流通路を有することを特徴とする。図１〜６を通じて、流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１及び７の場合と同様である。また、（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の形態についても、上記の実施の形態７において説明したものと同様である。
このように構成された流量検出素子は、上流側の流体流通路として溝を有しており、下流側の流体流通路としては孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の流通路を有することによって、上流側の溝を通して凹部７へ流体を流入させ、その流体は凹部７から、孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の下流側の流通路を通して流出させることができ、凹部への流体の円滑な流通を確保することができる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体を十分に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
実施の形態１２
この出願の流量検出素子の発明に係る第１２の形態は、図６に模式的に示されている。
この出願の第１２の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第１１の形態に係る流量検出素子において、流体流通路としての溝１６を、比較抵抗部に面する凹部壁面６又は基材の端部壁面１８に連絡する開口部における断面積が、溝のその他の部分における断面積よりも大きくなるように設けることを特徴とする。流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１及び７の場合と同様であり、また、（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の形態についても、上記の実施の形態７において説明したものと同様である。
このように構成された流量検出素子は、比較抵抗部に面する凹部壁面６又は基材の端部壁面１８に連絡する開口部における溝１６の断面積が、溝のその他の部分における断面積よりも大きく設けられているので、流体が溝の中へ流入しやすくなり、かつ、流体が溝から流出しやすくなる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体をより円滑に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
実施の形態１３
この出願の流量検出素子の発明に係る第１３の形態は、図５に模式的に示されている。
この出願の第１３の形態に係る流量検出素子の発明は、上記第７の形態に係る流量検出素子において、
比較抵抗部４の上流側に（iii）管状路１５の形態の流通路を有し、下流側に（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の群から選ばれる少なくとも１種の形態の流通路を有することを特徴とする。図１〜６を通じて、流量検出素子の基本的構成は、上述した実施の形態１及び７の場合と同様である。また、（ｉ）孔、（ii）溝、及び（iii）管状路の形態についても、上記の実施の形態７において説明したものと同様である。
このように構成された流量検出素子は、上流側の流体流通路として管状路１５を有しており、下流側の流体流通路としては孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の流通路を有していることによって、上流側の管状路を通して凹部へ流体を流入させ、その流体は凹部７から、孔、溝及び管状路から選ばれる少なくとも１種の下流側の流通路を通して流出させることができ、凹部７への流体の円滑な流通を確保することができる。従って、比較抵抗部の下面側へも流体を十分に流通させることによって、比較抵抗部は向上した温度応答性を示すことができる。
実施の形態１４
この実施の形態では、この出願の流量検出素子のための素子ホルダの発明に係る第１の形態について、図７及び８を参照して説明する。
この第１の形態に係る素子ホルダの発明は、
平板状基材の１つの表面に絶縁性の支持膜及び保護膜を積層してなる薄膜層を有しており、
薄膜層において、支持膜と保護膜との間に感熱抵抗を所定のパターンで配することによって発熱抵抗部及び比較抵抗部が設けられており、
平板状基材において発熱抵抗部及び比較抵抗部にそれぞれ面する領域の少なくとも一部には、平板状基材を厚さ方向に貫通する凹部が設けられており、
比較抵抗部に面する凹部壁面に連絡して、凹部に流体を流通させる流体流通路が設けられており、
比較抵抗部で検知する流体温度の情報に基づいて、発熱抵抗部で流体の流量又は流速を測定する感熱式の流量検出素子を収容する素子ホルダであって、
全体として翼形状を有しており、
比較抵抗部を基準としてその上流側及び下流側の領域のホルダ表面において、それぞれ少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする。
この発明の素子ホルダが収容する感熱式の流量検出素子は、一般的な感熱式の流量検出素子を意味しており、従って、背景技術の項において説明したような従来の感熱式の流量検出素子も、この出願に係る流量検出素子も含むことを意図している。
図７において、２４は発熱抵抗部を示しており、２５は比較抵抗部を示しており、２３は感熱式の流量検出素子を示している。この図は、説明の便宜上、素子ホルダが流量検出素子を収容する形態を説明するために、流量検出素子に関して、発熱抵抗部及び比較抵抗部の２つの要素のみを示しているのであって、流量検出素子がその他の要素も必要に応じて具備し得ることは、当業者であれば容易に理解できるであろう。
尚、流量検出素子を収容する素子ホルダについては、出願人は既に特開平１０−２９３０５２号において開示している。その明細書に説明しているように、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量センサに感熱式の流量検出素子を用いる場合、感熱式の流量検出素子を備えた感熱式流量センサは、素子ホルダに収容されて、エアクリーナエレメントの下流に配設される。従って、吸入された空気がエアクリーナエレメントを通過した後、素子ホルダに取り付けられた感熱式流量センサに接触することによって、吸入された空気の流量を求めることができる。ここで、素子ホルダは、１つの効果として、素子ホルダの表面付近での流体の流れを整える作用、即ち整流作用を果たしており、それによって計測感度及びＳ／Ｎ比を向上させ、並びに流体通路内に流れの偏りに対する流量検出特性の変化を低減させるという効果も提供している。
この発明に係る素子ホルダにおいて、全体として翼形状を有するとは、上記の特開平１０−２９３０５２号の発明と同様に、素子ホルダは、素子ホルダの表面付近での流体の流れを整える作用、即ち整流作用を果たすことを意味する。ここでの翼形状とは、流体力学の分野において従来から知られている翼又はフィンであって、流体に対して整流作用を示すものであればいずれの形状であってもよい。
また、図７ａ及び８ａに示すように、素子ホルダは、収容している流量検出素子の比較抵抗部を基準として、その上流側及び下流側の領域のホルダ表面に、それぞれ少なくとも１つの開口部を有している。ここで、収容とは、流量検出素子が素子ホルダに取り付けられて、一体となった状態で使用されることを意味しており、流量検出素子は素子ホルダの内部に含まれて、素子ホルダの表面に露出する部分を有さない場合も含まれるし、また、流量検出素子は素子ホルダの内部に含まれているが、素子ホルダの表面に露出する部分を少なくとも部分的に有する場合も含まれる。
また、素子ホルダに設けられる開口部は、収容している流量検出素子の上側表面に対応する位置に設けられていてもよいし、収容している流量検出素子における基材の端部壁面に対応する位置に設けられていてもよいし、収容している流量検出素子における基材の下側表面又はそれより下側の位置に設けられていてもよい。更に、１つの素子ホルダにおいて、比較抵抗部を基準として、その上流側に設けられる開口部の位置と、その下流側に設けられる開口部の位置とは、同じであってもよいし、異なるものであってもよい。
この出願の素子ホルダに係る発明では、収容する流量検出素子が流体と良好に接触して、流体の温度をできるだけ正確に測定し、その結果に基づいて流体の流量をできるだけ正確に測定することを目的としていることから、その機能を達成できるように開口部が設けられていれば、本発明の範囲に含まれるものと考えられる。
尚、この発明の素子ホルダがこの出願に記載する流量検出素子を収容する場合において、
（ａ）流量検出素子が、(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔の形態の流体流通路を有するものであれば、素子ホルダもこれに対応して、収容している流量検出素子の上側表面に対応する位置に開口部を有するものであることが好ましく、
（ｂ）流量検出素子が、(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つ端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝の形態の流体流通路を有するものであれば、素子ホルダもこれに対応して、収容している流量検出素子における基材の端部壁面に対応する位置に開口部を有するものであることが好ましく、
（ｃ）流量検出素子が、(iii)比較抵抗部に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路の形態の流体流通路を有するものであれば、素子ホルダもこれに対応して、収容している流量検出素子における基材の下側表面又はそれより下側の位置に開口部を有するものであることが好ましい。この関係は、比較抵抗部を基準としてその上流側についても、その下流側についても同様に適用することができる。更に、流量検出素子が、比較抵抗部の上流側及び／又は下流側に、（ｉ）孔及び／又は（ii）溝及び／又は（iii）管状路の任意の組合せの流体流通路を有する場合にも、素子ホルダにはそれらの流体流通路に対応する位置に開口部を設けることができる。
また、素子ホルダに設ける開口部の位置は、図７ａ及び８ａに示すように、流量検出素子の比較抵抗部２５のみに流体を流通させ得る位置である。
図７ｂに示す態様では、素子ホルダ２１の開口部２２は、比較抵抗部２５の上流側及び下流側の両方において、収容している流量検出素子の上側表面に対応する位置、及び流量検出素子における基材の端部壁面に対応する位置に設けられている。図７ｃからも理解できるように、素子ホルダ２１は、上面側に開口する開口部２２を有している。従って、素子ホルダ２１は、全体として流体に対する整流作用を果たすと共に、開口部２２において流体と流量検出素子との間での良好な接触を確保することができる。
図８ｂに示す態様では、素子ホルダ２１の開口部２６は、比較抵抗部２５の上流側及び下流側の両方において、収容している流量検出素子の基材の下側表面又はそれより下側の位置に設けられている。図８ｃからも理解できるように、素子ホルダ２１は、１つの端部壁面に開口する開口部２６を有している。従って、素子ホルダ２１は、全体として流体に対する整流作用を果たすと共に、開口部２６において流体と流量検出素子との間での良好な接触を確保することができる。
実施の形態１５
この実施の形態では、この出願の流量検出素子のための素子ホルダの発明に係る第２の形態について、図７を参照して説明する。
この形態に係る素子ホルダの発明は、上記の実施の形態１４において説明した素子ホルダに関して、特に、比較抵抗部の上流側に位置する開口部の下側縁部が、収容している流量検出素子の上面に対応する位置に設けられていることを特徴とする。
図７は、素子ホルダに係る発明の基本的な実施の形態を示す模式図であって、図７ａは流量検出素子を収容している状態の素子ホルダ２１について、流量検出素子と、流量検出素子の上部表面に対応する高さでの素子ホルダの水平断面図とを模式的に示しており、図７ｂは図７ａにおけるVIIｂ−VIIｂ線についての断面図を示している。
図７ａは図７ｂにおけるVIIａ−VIIａ線についての断面図に対応しており、流量検出素子２３の周囲は素子ホルダ２１によって包囲された状態を示している。図７ｃは図７ａにおける端面図である。
この発明によれば、比較抵抗部２５を基準としてその上流側において、
（ａ）流量検出素子が、(ｉ)薄膜層をその厚さ方向に貫通して、薄膜層の上面側と下面側との間で流体を流通させる孔の形態の流体流通路を有するものである場合（図示せず）に、素子ホルダ２１もこれに対応して、収容している流量検出素子の上側表面に対応する位置に開口部２２を有するようにすることによって、流体を円滑に流量検出素子の表面に案内することができる。
実施の形態１６
この実施の形態では、この出願の流量検出素子のための素子ホルダの発明に係る第３の形態について、図７を参照して説明する。
この形態に係る素子ホルダの発明は、上記の実施の形態１４において説明した素子ホルダに関して、特に、比較抵抗部２５の上流側に位置する開口部２２の下側縁部は、収容している流量検出素子における基材の端部壁面に対応する位置に設けられていることを特徴とする。
この発明によれば、比較抵抗部２５を基準としてその上流側において、
（ｂ）流量検出素子が、(ii)基材の薄膜層とは反対側の表面において、比較抵抗部に面する凹部壁面と基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの溝の形態の流体流通路を有するものである場合（図示せず）に、素子ホルダ２１もこれに対応して、収容している流量検出素子における基材の端部壁面に対応する位置に開口部２２を有するようにすることによって、流体を円滑に流量検出素子の表面に案内することができる。
実施の形態１７
この実施の形態では、この出願の流量検出素子のための素子ホルダの発明に係る第４の形態について、図８を参照して説明する。
この形態に係る素子ホルダの発明は、上記の実施の形態１４において説明した素子ホルダに関して、特に、比較抵抗部の上流側に位置する開口部の下側縁部が、収容している流量検出素子の上面に対応する位置に設けられていることを特徴とする。
図８は、この形態に係る素子ホルダを模式的に示しており、図８ａは流量検出素子を収容している状態の素子ホルダについて、流量検出素子と、流量検出素子の上部表面に対応する高さでの素子ホルダの水平断面図とを模式的に示しており、図８ｂは図８ａにおけるVIIIｂ−VIIIｂ線についての断面図、図８ｃは図８ａにおける端面図を示している。図８ａは図８ｂにおけるVIIIａ−VIIIａ線についての断面図に対応する。
この発明によれば、比較抵抗部２５を基準としてその上流側において、
（ｃ）流量検出素子が、(iii)比較抵抗部２５に面する凹部壁面と、基材の１つの端部壁面との間を連絡する少なくとも１つの管状路の形態の流体流通路を有するものである場合（図示せず）に、素子ホルダ２１もこれに対応して、収容している流量検出素子における基材の下側表面又はそれより下側の位置に開口部２６を有するようにすることによって、流体を円滑に流量検出素子の表面に案内することができる。
実施例
この出願に係る流量検出素子及び素子ホルダの発明について、流体の温度変化に対する温度応答性は、以下のようにして測定した。
風洞のような、設定した流量にて気体の流れを形成できる流量測定用チャンバーの中に、必要な電気回路に接続されている流量検出素子を設置して、予め設定されている流量にて、比較的低温の空気を流す。次いで、このチャンバーに流入させる空気を、所定の温度だけ高い温度に加熱した空気に切り換え、その際に流量検出素子から得られる抵抗値の変化を測定し、抵抗値が一定の値を示すようになるまでの時間を求める。この時間の値を、比較の対象とすべき従来の感熱式の流量検出素子について同様の実験をして得られる時間の値と比較して、時間が短縮された割合を、流体の温度変化に対して温度応答性が向上したパーセンテージとして表現する。
実施例１
図８に示す形態の流量検出素子及び素子ホルダを形成した。素子ホルダにおける開口部の寸法は、図８ｃに示す開口部２６についてＷ＝２ｍｍ、Ｄ＝１ｍｍに設定した。この素子ホルダを用いて、上記のような流体の温度変化に対する温度応答性を測定したところ、従来の流量検出素子及び素子ホルダを用いた場合と比較して、応答性が３０％向上するという結果が得られた。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明に係る流量検出素子は、測定すべき流体の温度変化に対して、より敏感に応答するという良好な温度応答性を発揮することができるため、この流量検出素子を種々の流体、例えば気体及び／又は液体の流量、好ましくは気体、特に空気及び／又はその他の混合気体の流量を測定するために用いることによって、流体の流量をより正確に求めることができる。従って、本発明に係る流量検出素子は、特に、流入する空気の正確な流量を常に求める必要がある内燃機関用の流量センサーに採用すると有用である。
また、本発明に係る素子ホルダは、感熱式の流量検出素子を収容して、流体に対して整流作用を及ぼすことに加えて、流量検出素子と流体との間の良好な接触を確保することができるので、特に内燃機関用の流量センサーに採用すると有用である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
0003653498.tif 000008
【図３ｃ】
0003653498.tif 000009
【図４ａ】
0003653498.tif 000010
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
0003653498.tif 000013
【図５ｂ】
0003653498.tif 000014
【図５ｃ】
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【図６ａ】
0003653498.tif 000016
【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
0003653498.tif 000022
【図８ｂ】
0003653498.tif 000023
【図８ｃ】
0003653498.tif 000024
【図９ａ】
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【図９ｂ】
0003653498.tif 000026
【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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