(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材、および/または、前記センサ素子から突出した凸部形状からなる突起物であり、
前記センサ素子が設置される面と平行な面での前記ガイド部材の断面は略四角形であり、前記四角形の２つの対角線のうちいずれかの対角線が前記Ｌに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の熱式流量計において、
前記２つの対角線の長さが異なり、前記２つの対角線のうち長い方の対角線は前記Ｌに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項３】
請求項２に記載の熱式流量計において、
前記２つの対角線が交わる点は、前記Ｌに沿う側の対角線の中心よりも前記センサ素子から遠ざかる方向に位置することを特徴とする。
【請求項４】
請求項２または３に記載の熱式流量計において、
前記２つの対角線のうち短い方の対角線の長さは、前記ダイアフラムの前記Ｌに対して垂直方向の長さよりも長くなる形状であることを特徴とする熱式流量計。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の熱式流量計において、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記支持部材の表面からの前記凸部の高さＨと、前記絞り部の突出量Ｔとの関係が、Ｈ＞Ｔであることを特徴とする熱式流量計。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の熱式流量計において、
前記略四角形の断面形状は、曲線をもつ断面形状であり、前記２つの対角線は、前記断面形状の空気の流れに沿う方向の長さXと、空気の流れに対して垂直方向の最大幅Yとし、前記流れに沿う方向の長さXは前記Lに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れかに記載の熱式流量系において、
前記ガイド部材の略四角形の断面は、複数の板を組み合わせたものであって、前記２つの対角線は、複数の板が設けられた領域における空気の流れに沿う方向の長さXと、複数の板が設けられた領域において空気の流れに対して垂直方向の最大幅Yとし、前記流れに沿う方向の長さXは前記Lに沿う方向を向いていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項８】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材から突出した凸部形状からなる突起物であり、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記支持部材の表面からの前記凸部の高さＨと、前記絞り部の突出量Ｔとの関係が、Ｈ＞Ｔであることを特徴とする熱式流量計。
【請求項９】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材に設けられた発熱体であり、
前記発熱体は、前記発熱体の空気流の流れ方向の幅Ｘ、空気流に対して垂直方向の幅ＹとしたときＸ＞Ｙを満たす形状であることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１０】
請求項９に記載の熱式流量計において、
前記発熱体は、前記ダイアフラムの前記Ｌに対して垂直方向の長さＹｄとしたとき、前記幅Ｙとの関係がＹ＞Ｙｄを満たす形状であることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１１】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記センサ素子に設けられた発熱体であり、
前記発熱体は、前記発熱体の空気流に対して垂直方向の幅Ｙ、前記発熱抵抗体の空気流に対して垂直方向の幅Ｙｈとしたとき、Ｙ＜Ｙｈを満たす形状であることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１２】
請求項９に記載の熱式流量計において、
前記発熱体と前記発熱抵抗体は、直列または並列に電気的に接続されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１３】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記センサ素子に設けられた発熱体であり、
前記発熱体と前記発熱抵抗体は、直列または並列に電気的に接続されていることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１４】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、第１の電極部と第２の電極部から成り、前記第１の電極部と前記第２の電極部は前記Ｌを挟むように配置されることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１５】
請求項１４に記載の熱式流量計において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間隔をＹ、前記ダイアフラムの空気流の流れ方向に対して垂直方向の幅をＹｄとしたとき、Ｙ＞Ｙｄを満たすことを特徴とする熱式流量計。
【請求項１６】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材に設けられた第１の突出部と第２の突出部からなり、
前記線Ｌを挟むように前記第１の突出部と前記第２の突出部とを配置し、
前記第１の突出部と前記第２の突出部との間隔をＹ、前記ダイアフラムの空気流の流れ方向に対して垂直方向の幅Ｙｄとしたとき、Ｙ＞Ｙｄを満たすことを特徴とする熱式流量計。
【請求項１７】
請求項１６に記載の熱式流量計において、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記第１の突出部と前記第２の突出部の前記支持部材の表面からの高さＨと、前記絞り部の突出量Ｔとの関係が、Ｈ＞Ｔであることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１８】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、
前記副通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、前記支持部材に設けられた第１の突出部と第２の突出部からなり、
前記線Ｌを挟むように前記第１の突出部と前記第２の突出部とを配置し、
前記支持部材の前記センサ素子が設置される面と対向する前記副通路の壁面は、前記壁面から突出する絞り部が設けられ、
前記第１の突出部と前記第２の突出部の前記支持部材の表面からの高さＨと、前記絞り部の突出量Ｔとの関係が、Ｈ＞Ｔであることを特徴とする熱式流量計。
【請求項１９】
請求項１乃至１８に記載の熱式流量計において、
前記ガイド部材は、前記発熱抵抗体に対して前記空気流の流れの上流側と下流側に設けたことを特徴とする熱式流量計。
【請求項２０】
吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、
前記副通路内に配置され、ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、を有し、
前記副空気通路内を流れる空気流に沿い前記ダイアフラム上を通る直線をＬとしたとき、
空気流と共に飛来してくる微粒子を、前記Ｌから遠ざける方向へ向って発熱体から遠ざけるようにガイドするガイド部材と、を備える熱式流量計。
【請求項２１】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、
柱状であり、前記支持部材および/または前記センサ素子表面から突出するガイド部材と、を有し、
前記ガイド部材は、
前記発熱抵抗体に対して、空気流れの上流側に形成されており、
前記ガイド部材は、微粒子が飛来し衝突する側の側面が、該飛来方向に対して傾斜する断面形状を有し、
前記空気流れに垂直な方向における前記ガイド部材の最大幅が、前記空気流れに垂直な方向における前記発熱抵抗体の幅よりも大きい形状である
熱式流量計。
【請求項２２】
ダイアフラムに形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子が設置される支持部材と、
前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、
前記支持部材または前記センサ素子表面に形成された発熱体と、を有し、
前記発熱体は、前記発熱抵抗体に対して、空気流れの上流側に形成されており、
前記発熱体は、空気流れに沿う方向の幅よりも、空気流れに垂直な幅の方が小さくなるように形成されている熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測流体中に発熱抵抗体を設置し流量を測定する熱式流量計に係り、特に、自動車の内燃機関の吸入空気量や排ガス流量の測定に好適な熱式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関の吸入空気量を検出する空気流量計として、質量流量を直接測定できる熱式の空気流量計が主流になっている。【０００３】
熱式の空気流量計としては、シリコン（Ｓｉ）などの半導体基板に、半導体基板の一部を除去した数ミクロンの薄膜部を設け、この薄膜部に発熱抵抗体及び感温抵抗体を形成したセンサ素子を備えた半導体タイプのものがある。このような半導体タイプの熱式流量計は、内燃機関の吸気管路に設置され、吸入空気の流量など流体の所量を測定するために用いられる。【０００４】
上流側にエアクリーナを設けダストを捕獲しているが、内燃機関の吸気管路には、エアクリーナでは捕獲できない微粒子や内燃機関の燃焼室側から拡散するカーボン・オイルなどの異物が混入した吸入空気が流れてしまう。そのため、吸入空気量を高精度に測定するためには、このような異物からセンサ素子を保護することが必要である。【０００５】
従来、流体中の異物からセンサ素子を保護するための技術として、特許文献１あるいは特許文献２に記載のものがある。特許文献１に記載の技術は、流量測定装置またはセンサ素子の上流側に障害物を設けることにより、ダストの浸入やセンサ素子への衝突を防止したものである。特許文献２に記載の技術は、副通路の内面に溝や突起を設けることで、その溝等で水滴などの液状体を捕獲してセンサ素子に液状体が付着することを防止したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１４９１５号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
センサ素子が搭載される側の面に対向する副通路内壁面には流体の流速を加速させセンサ素子の検出感度を向上させるための絞り部が設けられている。特許文献１に記載された技術は、センサ素子の上流側に障害物を設けることによりセンサ素子にダストが衝突するのを回避しているが、絞り部の形状によっては、障害物によってセンサ素子から離れたはずのダストが絞り部によってセンサ素子に向かう方向に曲げられセンサ素子に飛来し衝突・付着してしまう。これを回避するには緩やかな絞り部とすることが必要である。しかし、そのような形状では絞り部の形状に自由度がなくなり、また、ある程度絞り部の距離を長く設ける必要があるため、小型化に限界がある。さらに、障害物からセンサ素子までの距離が長くなり、障害物によってセンサ素子が設置される設置面から離れる方向に回避させたダストが拡散してしまい障害物を設置した効果が十分に得られない。特に、粒径が数ミクロンの微粒子は拡散しやすく、さらに効果が得られない。【０００８】
また、特許文献２に記載された技術は、副通路壁面に溝等を設けることによって水滴がその溝等に付着し、溝等が延設された方向に水滴を誘導することによってセンサ素子への水滴の付着を抑制している。すなわち、本技術においては、副通路壁面に付着した液体に効果が得られるが、副通路の全体に浮遊する微粒子に関しては効果が得られない。【０００９】
したがって、従来技術では絞り部との関係や、拡散しやすいダストなど微粒子に対するセンサ素子の保護について十分な検討がなされておらず、センサ素子がダスト等により汚損されてしまい、汚損による計測誤差が生じていた。【００１０】
本発明の目的は、センサ素子の汚損を低減した熱式流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の熱式流量計は、基板に形成されたダイアフラム上に薄膜部を設け、前記薄膜部に形成された発熱抵抗体を備えたセンサ素子と、前記センサ素子が設置される支持部材と、前記支持部材の一部が配置され、吸気管路を流れる吸気の一部を取り込む副通路と、を有し、前記副通路内を流れる空気流に沿い前記薄膜部上を通る直線をＬとしたとき、前記Ｌ上の前記支持部材または前記センサ素子に設けられ、前記支持部材または前記センサ素子の表面に沿って空気流とともに飛来する微粒子を前記Ｌから遠ざける方向へ向かわせるガイド部材と、を備えた。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センサ素子の汚損を低減した熱式流量計を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例である熱式流量センサのセンサ素子の平面図である。
【図２】図１のセンサ素子１のＸ−Ｘ′断面及び温度分布を示す図である。
【図３】図１のセンサ素子１を駆動する電気回路である。
【図４】熱式流量センサのセンサ素子１の実装構造を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例である支持部材２３の平面図である。
【図６】図５の支持部材２３のＬ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第１実施例であるガイド手段を示す平面図である。
【図８】従来技術における微粒子の流れを示す図である。
【図９】本発明の第１実施例における微粒子の流れを示す図である。
【図１０】本発明の第１実施例であるガイド手段のその他の形状を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施例であるガイド手段のその他の配置を示す図である。
【図１２】本発明の第１実施例であるガイド手段のその他の配置を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例である支持部材２３の平面図である。
【図１４】本発明の第２実施例であるガイド手段を示す平面図である。
【図１５】本発明の第２実施例であるガイド手段のその他の形状を示す平面図である。
【図１６】本発明の第２実施例であるガイド手段の実装例を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施例であるダイアフラム部を示す平面図である。
【図１８】本発明の第３実施例であるダイアフラム４の温度分布及びガイド手段を示す図である。
【図１９】本発明の第３実施例であるガイド手段のその他の形状に示す図である。
【図２０】本発明の第３実施例であるセンサ素子１及びガイド手段の駆動方法を示す電気回路である。
【図２１】本発明の第３実施例であるガイド手段のその他の形状を示す平面図である。
【図２２】本発明の第４実施例であるガイド手段を示す平面図である。
【図２３】本発明の第４実施例であるガイド手段の実装例を示す図である。
【図２４】本発明の第５実施例である支持部材２３を示す平面図である。
【図２５】本発明の第５実施例であるガイド手段を示す平面図である。
【図２６】本発明の第５実施例における微粒子の流れを示す図である。
【図２７】本発明の第５実施例である支持部材２３のその他の形状を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施例について説明する。各実施例は、一例としてエンジンの吸気管路に取り付け、吸気管路内を流れる吸入空気の流量計測を行うものについて説明するが、例えば、排ガス流量やその他の物理量を計測するものにも適用できる。尚、以下の各実施形態において、同一部分には図中、同一符号を付してある。
【実施例１】
【００１５】
本発明に係る第１の実施例について以下説明する。  
本実施例による熱式流量計のセンサ素子１の構成を図１、図２により説明する。センサ素子１の基板２は、シリコンやセラミック等の熱伝導率の良い材料で構成される。そして、基板２上に電気絶縁膜３ａを形成し、基板２を裏面からエッチングすることで薄膜部を形成しダイアフラム４を形成する。【００１６】
ダイアフラム４上の電気絶縁膜３ａの中心付近の表面には発熱抵抗体５を形成する。発熱抵抗体５の周囲に発熱抵抗体５の加熱温度を検出する加熱温度センサ７が、発熱抵抗体５を取り巻くように形成される。発熱抵抗体５の温度を加熱温度センサ７で検出し、空気流６の温度に対して一定温度高くなるように加熱制御されている。さらに加熱温度センサ７の両側には上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂを形成する。上流側温度センサ８ａ、８ｂは発熱抵抗体５に対して空気流６の流れの上流側、下流側温度センサ９ａ、９ｂは発熱抵抗体５に対して空気流６の流れの下流側に配置する。センサ素子１の最表面は電気絶縁膜３ｂによって覆われる。電気絶縁膜３ｂは電気的絶縁を行うほか、保護膜としても働く。ダイアフラム４の外部の電気絶縁膜３ａ上には、空気流６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０、１１、１２を配置する。【００１７】
これらの発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０、１１、１２は温度によって抵抗値が変化する比較的に抵抗温度係数が大きい材料で形成する。例えば、不純物をドープした多結晶シリコンや単結晶シリコンなどの半導体材料、また白金、モリブデン、タングステン、ニッケル合金などの金属材料などで形成すると良い。また、電気絶縁膜３ａ、３ｂは二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）により約２ミクロン厚の薄膜状に形成し、熱絶縁効果が十分に得られる構造とする。【００１８】
上記のように、発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂも、感温抵抗体１０、１１、１２と同様に、温度依存性を有する感温抵抗体である。【００１９】
さらにセンサ素子１の端部には、発熱抵抗体５、加熱温度センサ７、上流側温度センサ８ａ、８ｂ、下流側温度センサ９ａ、９ｂ、感温抵抗体１０、１１、１２を構成する各抵抗体を駆動・検出回路と接続するための電極が形成された電極パッド部１３を設ける。尚、電極はアルミなどで形成する。【００２０】
図２のセンサ素子１の断面構成と共に示した温度分布１４はセンサ素子１の表面温度の分布である。温度分布１４の実線は無風時のダイアフラム４の温度分布を示す。発熱抵抗体５は、空気流６の温度よりもΔＴｈ高くなるように加熱する。温度分布１４の破線は、空気流６が発生したときのダイアフラム４の温度分布である。空気流６が発生することにより、発熱抵抗体５の上流側は空気流６により冷却され温度が下がり、下流側は発熱抵抗体５を通過し加熱された空気が流れることから温度が上がる。したがって、上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂとによって発熱抵抗体５の上下流の温度差ΔＴｓを測定することにより、流量が計測される。【００２１】
次に、センサ素子１の駆動・検出回路について説明する。  
図３に、示されるように、発熱抵抗体５の温度によって抵抗値が変化する加熱温度センサ７と感温抵抗体１０とからなる直列回路と、感温抵抗体１１と感温抵抗体１２とからなる直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成し、各直列回路に基準電圧Ｖｒｅｆを印加する。これらの直列回路の中間電圧を取り出し、増幅器１５に接続する。増幅器１５の出力は、トランジスタ１６のベースに接続する。トランジスタ１６のコレクタは電源ＶＢに接続し、エミッタは発熱抵抗体５に接続し、フィードバック回路を構成する。これにより、発熱抵抗体５の温度Ｔｈは空気流６の温度Ｔａに対して一定温度ΔＴｈ（＝Ｔｈ−Ｔａ）高くなるように制御される。【００２２】
そして、上流側温度センサ８ａと下流側温度センサ９ａとからなる直列回路と、下流側温度センサ９ｂと上流側温度センサ８ｂとからなる直列回路とを並列に接続したブリッジ回路を構成し、各直列回路に基準電圧Ｖｒｅｆを印加する。空気流により上流側温度センサ８ａ、８ｂと下流側温度センサ９ａ、９ｂとに温度差が発生すると、ブリッジ回路の抵抗バランスが変化して差電圧が発生する。この差電圧を増幅器１７を介して検出することよって空気流量に応じた出力が得られる。【００２３】
次に、センサ素子１、駆動・検出回路を実装した一例について図４を用いて説明する。【００２４】
図４において、吸気管路１８の壁面から突出するようにベース部材１９を設ける。ベース部材１９には、吸気管路１８を流れる吸気２０の一部を取り込む副通路２１を形成する。副通路２１は、湾曲部を有した通路形状であるが、センサ素子１付近の通路形状は直線形状である。副通路２１内にはセンサ素子１を支持する支持部材２３の一部が露出している。支持部材２３に形成した矩形状の凹部に、センサ素子１を設置する。センサ素子１を設置する部分の副通路２１は流路を直線状とし、その上流側および下流側では流路を湾曲した形状とする。また、支持部材２３には、センサ素子１の駆動・検出回路を搭載した回路チップ２２が設けられ、金線ボンディングワイヤー２４ａなどによりセンサ素子１と回路チップ２２を電気的に接続する。そして、回路チップ２２は、金線ボンディングワイヤー等によりリード部材３１に電気的に接続される。さらに、駆動回路の電源供給、出力信号の取り出しのための端子２５を設け、アルミボンディングワイヤー２４ｃ、金線ボンディングワイヤー２４ｂにより、回路チップ２２に電気的に接続されたリード部材３１と端子２５とを電気的に接続した構成である。【００２５】
次に図５、図６を用いて、このような平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計に、センサ素子１の上流側と下流側の支持部材２３に設けた障害物２６ａ、２６ｂからなるガイド手段を講じる点について詳細に説明する。【００２６】
障害物２６ａ、２６ｂは、本実施例では支持部材２３から突出した柱状の突起物であり、その断面が略四角となる角柱である。障害物２６ａ、２６ｂは、副通路内の空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌ上に位置する。また障害物２６ａ、２６ｂの断面は略四角であり、その四角形の２つの対角線のうちいずれかの対角線が線Ｌに沿う方向を向いている。また、障害物２６ａ、２６ｂの断面は略四角であり、その四角形の２つの対角線の長さが異なり、図７に示されるように２つの対角線のうち長い方の対角線Ｘが、線Ｌに沿う方向を向いている。また、２つの対角線のうち短い方の対角線Ｙの長さが、センサ素子１のダイアフラム４の長さよりも長くなる形状である。また、２つの対角線が交わる点が、線Ｌに沿う側の対角線の中心よりも上流側に位置する。【００２７】
この障害物２６ａ、２６ｂからなるガイド手段の作用について図７を参照して説明する。【００２８】
センサ素子１が設置される側の支持部材２３の表面はセンサ素子１の検出面とほぼ同一面、または、微小ながらセンサ素子１の表面が凹む、または凸となるような構成である。少なくとも支持部材２３の表面を流れる空気がセンサ素子１の表面を通過する構成である。障害物２６ａ、２６ｂは本実施形態では、支持部材２３から突出した柱状の突起物であるとともに空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌ上に位置する。そのため、空気流６とともに飛来する微粒子２７は、障害物２６ａに衝突する。衝突した微粒子２７は、支持部材２３の表面に沿って、線Ｌから遠ざかる方向に向かう。すなわちセンサ素子１の表面上を避けるような軌跡となる。【００２９】
また、障害物２６ａ、２６ｂの断面は略四角であり、その四角形の２つの対角線Ｘ、Ｙのうちいずれかの対角線が線Ｌに沿う方向を向いている。これにより、微粒子２７が飛来し衝突する側の側面が、飛来方向に対して傾斜する形状となるため傾斜方向に微粒子を反射させやすくなる。また、傾斜させることによって障害物２６ａに対する粒子の衝突エネルギーが低減し、障害物２６ａに微粒子が付着することを低減することができる。【００３０】
また、障害物２６ａ、２６ｂの断面は略四角であり、その四角形の２つの対角線Ｘ、Ｙの長さが異なり、２つの対角線のうち長い方の対角線Ｘが、線Ｌに沿う方向を向いている。こうすることにより、空気流６に沿った形状になり過度にセンサ素子１上を流れる空気流を乱すことがなくなる。【００３１】
また、２つの対角線のうち短い方の対角線の長さＹが、センサ素子１のダイアフラム４の線Ｌに対して垂直方向の長さＹｄよりも長くなる形状である。こうすることにより、障害物２６ａによってガイドされた微粒子を、ダイアフラム４上を通過することなくセンサ素子１の下流側に流すことができる。センサ素子１に微粒子が付着した場合、特にダイアフラム４部に付着するとセンサ素子１の検出誤差が発生しやすい。これは、ダイアフラム４は数ミクロンの薄膜であり熱容量や熱伝導率が小さく、数ミクロンから数十ミクロンの微粒子が付着すると、ダイアフラム４上の温度分布が変化し検出精度に誤差が発生するためである。センサ素子１のダイアフラム４以外の部分に付着した場合は、センサ素子１の基板２の厚みが数百ミクロンであり、基板２の温度も周囲温度であるため微粒子が付着しても、基板２の温度は変化せず特性への影響はほとんどない。したがって、障害物２６ａ、２６ｂの２つの対角線のうち短い方の対角線の長さＹが、センサ素子１のダイアフラム４の長さＹｄよりも長くなる形状であれば、より効果が得られる。【００３２】
また、２つの対角線が交わる点が、線Ｌに沿う側の対角線の中心よりも上流側（センサ素子１から遠ざかる方向）に位置する。こうすることによって、障害物２６ａの断面が略流線型となり障害物２６ａの下流の空気流の乱れを低減することができる。センサ素子１上を流れる空気に乱れがあると、検出ノイズが増加し流量検出誤差の要因となる。そのため、障害物２６ａの断面を略流線形とすることにより、空気の乱れによる検出ノイズを悪化させることなく、微粒子の付着を低減し高精度な熱式流量計が得られる。【００３３】
次に、図８を用いて、障害部材２６ｃ、２６ｄを持つ構成の一例におけるセンサ素子１の表面を流れる微粒子について説明する。センサ素子１は支持部材２３に設けた凹部に設置される。センサ素子１の上流側と下流側の支持部材２３上には従来技術の障害部材２６ｃ、２６ｄが設けられている。センサ素子１の表面に対面する副通路壁２８には、絞り部２９が設けられている。このような構成において、微粒子が流れると、障害部材２６ｃによって微粒子２７ａが跳ねあげられるように支持部材２３の表面から遠ざかる効果が得られる。しかし、センサ素子１上の空気流が絞り部２９によって圧縮される。そうすると、微粒子２７ａは、センサ素子１の表面へ向かい、衝突・付着する。特に、絞り部２９の効果を高めるために副通路壁面からの絞り部２９の突出量を増した形状や、急伸な角度で絞った場合においては、センサ素子１への付着量が増すことになる。【００３４】
図７に示した障害物２６ａの場合、微粒子２７ａをガイドする方向が従来技術とは異なる。すなわち、図７に示す障害物２６ａは、微粒子２７を支持部材２３の表面に沿って線Ｌから徐々に遠ざかるガイド手段となっている。ガイドされた微粒子はセンサ素子１上のダイアフラム４上を通過しないため、センサ素子１の対面側の副通路壁に絞り部の形状の影響を受けない。【００３５】
次に、より効果的な障害物２６ａ、２６ｂの構成について説明する。図９は、図５における副通路内の空気流６に沿ってセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌに沿った断面図である。図９（ａ）は、支持部材２３の表面からの障害物２６ａ、２６ｂの高さＨと、副通路壁２８の表面からの突出した絞り部２９の突出量Ｔとの関係が、Ｈ＜Ｔとなる条件における微粒子の流れを示した図である。図中の支持部材２３の表面付近を流れる微粒子２７ａは、障害物２６ａによってガイドされるためセンサ素子１上を通過しない。支持部材２３の表面からＨの距離を流れる微粒子２７ｂは、障害物２６ａ上を流れセンサ素子１上を通過する。微粒子２７ｂは、絞り部２９によって飛来方向が変化した微粒子２７ｃと衝突することによってセンサ素子１表面へ向かい衝突または付着しやすくなる。【００３６】
図９（ｂ）は、上記のＨとＴとの関係が、Ｈ＞Ｔとなる条件における微粒子の流れを示した図である。図中の支持部材２３の表面付近を流れる微粒子２７ａは、障害物２６ａによってガイドされるためセンサ素子１上を通過しない。支持部材２３の表面からＨの距離を流れる微粒子２７ｂは、障害物２６ａ上を流れセンサ素子１上を通過する。微粒子２７ｂは、絞り部２９によって飛来方向が変化した微粒子２７ｃと衝突することによってセンサ素子１表面へ近づくが、センサ素子１からの距離を確保できるため衝突または付着に至らない。【００３７】
上記のように微粒子は絞り部２９の突出量Ｔによってセンサ素子１への付着量が変化することになる。少なくとも絞り部２９の高さＨを突出量Ｔよりも大きくしておくことにより、センサ素子１への付着をより低減できる効果が得られる。【００３８】
図９（ｃ）は、障害物２６ａ、２６ｂが副通路壁２８近傍または接触するまでＨを大きくした条件における微粒子の流れを示した図である。センサ素子１に向かう微粒子２７のほとんどは障害物２６ａによってガイドされるためセンサ素子１上を通過しない。したがって、絞り部２９の突出量Ｔにほぼ影響されない構成である。【００３９】
本実施例では、センサ素子１に対して空気流６の流れの上流側と下流側の両側に障害物２６ａ及び障害物２６ｂを設けた構成であるが、上流側の障害物２６ａだけでも効果が得られる。【００４０】
センサ素子１に対して空気流６の流れの上流側と下流側の両側に障害物２６ａ及び障害物２６ｂを設けた場合、その他の効果として、逆流が発生した場合においても微粒子の付着を低減できる。また、両側に設けることによって空気流が順流方向に流れた場合と、逆流方向に流れた場合とでセンサ素子１に流れる空気流が同一となるため、例えば空気流に逆流を伴う高振幅な脈動が発生した場合のセンサ素子の検出精度を損なうことなく微粒子の付着を低減することが可能である。【００４１】
本実例態では、障害物２６ａ、２６ｂは略四角柱であったが、先端が徐々に細くなる形状であっても良い。この場合、少なくとも障害物２６ａの根元部において、本実施形態に示した形状を備えていれば効果が得られる。【００４２】
なお、本実施例では障害物２６ａの断面が四角形である構成について示したが図１０（ａ）に示すような曲線をもつ断面であっても良い。この場合、図７に示した対角線Ｘに相当する線は、空気の流れに沿う方向の長さである。また、対角線Ｙに相当する線は空気の流れに対して垂直方向の最大幅である。【００４３】
なお、本実施例では障害物２６ａは一つの構造物である構成について示したが図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、複数の板を組み合わせたものであっても良い。この場合、図７に示した対角線Ｘに相当する線は、複数の板が設けられた領域における空気の流れに沿う方向の長さである。また、対角線Ｙに相当する線は、複数の板が設けられた領域における空気の流れに対し垂直方向の最大幅である。【００４４】
なお、本実施例では障害物２６ａ、２６ｂを支持部材２３上に設けた構成を示したが、図１１に示すように支持部材２３とセンサ素子１の表面上まで延設された構成であっても良い。また、図１２に示すように、障害物２６ａ、２６ｂをセンサ素子１上に形成した構成であっても良い。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明に係る第２の実施例について以下説明する。  
本実施例では、図１３に示されるように、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計に、センサ素子１に対して空気流６の流れの上流側と下流側の支持部材２３に設けた発熱体３０ａ、３０ｂによる温度分布を利用したガイド手段を講じている。【００４６】
本実施例では、発熱体３０ａ、３０ｂを支持部材２３に設けている。そして、発熱体３０ａ、３０ｂは支持部材２３の平面方向に延設される。【００４７】
図１４に示されるように、発熱体３０ａ、３０ｂの形状としては、空気流６の流れ方向の幅Ｘと、空気流６に対して垂直方向の幅Ｙとの関係がＸ＞Ｙを満たす形状である。また発熱体３０ａ、３０ｂは、副通路内の空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌ上に位置する。【００４８】
この発熱体３０ａ、３０ｂからなるガイド手段の作用についてさらに図１４を参照して説明する。【００４９】
センサ素子１が設置される側の支持部材２３の表面はセンサ素子１の検出面とほぼ同一面、または、微小ながらセンサ素子１の表面が凹む、または凸となるような構成である。少なくとも支持部材２３の表面を流れる空気がセンサ素子１の表面を通過する構成である。発熱体３０ａ、３０ｂは本実施例では、支持部材２３に設けられるとともに空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌ上に位置する。発熱体３０ａの近傍の空気は、温度が高く空気の分子運動が活発である。そのため、空気流６とともに飛来する微粒子２７は、発熱体３０ａ近傍の分子運動が活発な空気と衝突し、発熱体３０ａから遠ざかる方向に力を受ける。発熱体３０ａの幅Ｘと幅Ｙとの関係がＸ＞Ｙを満たす形状であれば、発熱体３０ａ近傍の空気の分子に衝突した微粒子２７は、支持部材２３の表面に沿って、線Ｌから遠ざかる方向にガイドしやすくなる。すなわちセンサ素子１の表面上を避けるような軌跡となる。【００５０】
図１５に発熱体３０ａの縦横比を変化させたときの温度分布の形状を表した等温線と、微粒子の流れを説明した図である。図１５（ａ）は、Ｘ＜Ｙとなる条件における微粒子の流れを示す図である。発熱体３０ａによる温度分布は、空気流６の流れ方向に対して垂直方向に長い楕円形状となる。このような形状をもった発熱体３０ａに微粒子が空気流によって運ばれてくると、発熱体３０ａの発熱により周辺の空気の熱運動が活発になって熱的な障壁ができ、発熱体３０ａの上流側のダイアフラム４の端部に沿って微粒子の付着が起きる。（熱泳動効果）さらに、発熱体３０ａの加熱温度を上げると熱泳動効果が高まり、微粒子の付着が促進する。【００５１】
一方、図１５（ｂ）はＸ＞Ｙとなる条件における微粒子の流れを示す図である。発熱体３０ａによる温度御分布は、空気流６の流れ方向に長い楕円形状となる。このような形状をもった発熱体３０ａに微粒子が空気流によって運ばれてくると、微粒子は発熱体３０ａの発熱による熱的な障壁に当たり、その後、発熱体３０ａを回避するよう流れやすくなる。【００５２】
発熱体３０ａの幅Ｙは、図１４に示すようにセンサ素子１のダイアフラム４の線Ｌに対して垂直方向の長さＹｄよりも長くなる形状である。こうすることにより、発熱体３０ａによってガイドされた微粒子を、ダイアフラム４上を通過することなくセンサ素子１の下流側に流すことができる。センサ素子１に微粒子が付着する場合、特に、ダイアフラム４部に付着するとセンサ素子１の検出誤差が発生しやすい。これはダイアフラム４は数ミクロンの薄膜であり熱容量や熱伝導率が小さく、数ミクロンから数十ミクロンの微粒子が付着すると、ダイアフラム４上の温度分布が変化し検出精度に誤差が発生しやすい。センサ素子１のダイアフラム４以外の部分に付着した場合は、センサ素子１の基板２の厚みが数百ミクロンであり、基板２の温度も周囲温度であるため微粒子が付着しても、基板２の温度は変化せず特性への影響はほとんどない。したがって、発熱体３０ａ、３０ｂの幅Ｙは、センサ素子１のダイアフラム４の長さＹｄよりも長くなる形状であれば、より効果が得られる。【００５３】
次に、発熱体３０ａ、３０ｂの実装方法について説明する。図１６に本実施例における支持部材２３の内部構造を示す。センサ素子１及び回路チップ２２はリード部材３１ａに接着、固定されている。センサ素子１と回路チップ２２は金線ボンディングワイヤー２４ａにより電気的に接続される。リード部材３１ａの一部は支持部材２３から露出され接地（ＧＮＤ）端子３４となる。またリード部材３１ｂは、その一部が支持部材２３から露出され電源端子３２となる。発熱体３０ａ、３０ｂはリード部材３１ａとリード部材３１ｂに接続することにより電源端子３２から電流が供給される。またリード部材３１ｃは、その一部が支持部材２３から露出し検出した流量信号を出力する出力端子３３となる。回路チップ２２は、電源端子３２、接地端子３４、出力端子３３に金線ボンディングワイヤー２４ｂによって接続される。【００５４】
上記のセンサ素子１、回路チップ２２、発熱体３０ａ、３０ｂ、リード部材３１ａ〜３１ｃは樹脂モールドにより一体成形することにより低コストで簡易に製造することが可能である。この場合、樹脂モールド材は支持部材２３として用いることができる。【００５５】
発熱体３０ａ、３０ｂとしては、炭素繊維、ニッケル合金、アルミナ、窒素化珪素などのヒータ材料を用いる。またリード部材３１ａ〜３１ｃとしては、銅や銅合金などのＣｕ系素材、鉄などのＦｅ系素材を用いられる。また、支持部材２３として用いるモールド材としては、エポキシ系の封止材を用いる。【００５６】
支持部材２３としてはセラミック基板も用いることができる。この場合、セラミック基板上に発熱体３０ａ、３０ｂを実装するための電極を設け、溶接またははんだ等により電気的に接続することになる。電極部は金属であるため腐食に対する耐性を高めるために電極部の保護する必要がある。本実施形態の樹脂モールドの場合、モールド材で発熱体３０ａ、３０ｂが保護されるため、このような腐食に対する対策を別途講じる必要がなく低コストで製造することができる。
【実施例３】
【００５７】
本発明に係る第３の実施例について以下説明する。  
本実施例では、図１７に示されるように、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計に、センサ素子１のダイアフラム４内の上流側温度センサ８ａ、８ｂの上流側と下流側温度センサ９ａ、９ｂの下流側に発熱体３０ａ、３０ｂによる温度分布を利用したガイド手段を講じている。【００５８】
発熱体３０ａ、３０ｂの形状としては、空気流６に対して垂直方向の幅Ｙと、発熱抵抗体５の空気流６に対して垂直方向の幅Ｙｈとの関係が、Ｙ＜Ｙｈを満たす形状である。また発熱体３０ａ、３０ｂは、副通路内の空気流６に沿いセンサ素子１の発熱抵抗体５を通る線Ｌ上に位置する。【００５９】
この発熱体３０ａ、３０ｂからなるガイド手段の作用について従来構成と比較して説明する。【００６０】
図１８（ａ）は、従来構成におけるダイアフラム４上の温度分布の等温線と、微粒子２７の流れを示す図である。発熱抵抗体５のごく近傍の空気は、温度が高く空気の分子運動が活発である。空気流６が発生すると発熱抵抗体５より上流側の温度が低下する。空気流６とともに飛来する微粒子２７は、発熱抵抗体５近傍の分子運動が活発な空気と衝突し、発熱抵抗体５から遠ざかる方向に力を受ける。微粒子２７はダイアフラム４上に浸入し発熱抵抗体５の近傍に至りガイドされるため、ダイアフラム４内の上流側に微粒子が到達し付着してしまう。【００６１】
図１８（ｂ）は本発明の発熱体３０ａ、３０ｂを設けた構成のダイアフラム４上の温度分布の等温線と、微粒子の流れを示す図である。空気流６が発生すると発熱抵抗体５近傍の上流側と下流側とで温度差が発生する。本実施例では、発熱体３０ａをダイアフラム４内の上流側に設けているため、空気流６が発生してもダイアフラム４の上流側の端部付近で温度が高い状態になる。そのため、発熱体３０ａのごく近傍の空気は、温度が高く空気の分子運動が活発である。空気流６とともに飛来する微粒子２７は、発熱体３０ａの近傍の分子運動が活発な空気と衝突し、発熱体３０から遠ざかる方向に力を受ける。従来構成と比較し、ダイアフラム４上に浸入する微粒子の量を低減することが可能で、ダイアフラム４への微粒子の付着を低減することができる。【００６２】
発熱体３０ａ、３０ｂの形状としては、空気流６に対して垂直方向の幅Ｙと、発熱抵抗体５の空気流６に対して垂直方向の幅Ｙｈとの関係が、Ｙ＜Ｙｈを満たす形状である。この効果について図１８（ｂ）と図１９を参照して説明する。【００６３】
図１９はＹ＞Ｙｈである場合の温度分布である。発熱体３０ａによる温度御分布は、空気流６の流れ方向に対して垂直方向に長い楕円形状となる。このような形状をもった発熱体３０ａに微粒子が空気流によって運ばれてくると、発熱抵抗体２６の発熱により周辺の空気の熱運動が活発になって熱的な障壁ができ、上流側のダイアフラム４の端部に沿って微粒子の付着が起きる。（熱泳動効果）さらに、発熱体３０ａの加熱温度を上げると熱泳動効果が高まり、微粒子の付着が促進する。微粒子がセンサ素子１に付着すると、付着した微粒子による段差が形成され、この段差により空気流が乱れ検出精度に誤差が発生する。【００６４】
図１８（ｂ）は、発熱体３０ａ、３０ｂの形状が上記Ｙ＜Ｙｈを満たす場合の温度分布である。発熱体３０ａ、３０ｂ、発熱抵抗体５によって形成される温度御分布は、空気流６が発生しても空気流６の流れ方向に長い楕円形状を維持することができる。このような形状をもった発熱体３０ａに微粒子が空気流によって運ばれてくると、微粒子は発熱体３０ａの発熱による熱的な障壁に当たり、その後、発熱体３０ａを回避するように流れやすくなる。すなわちＹとＹｈとの関係がＹ＜Ｙｈを満たす形状であれば、発熱体３０ａ近傍の空気の分子に衝突した微粒子２７は、支持部材２３の表面に沿って、線Ｌから遠ざかる方向にガイドしやすくなる。したがって、センサ素子１への微粒子の付着を低減することができる。【００６５】
次に、発熱体３０ａ、３０ｂの駆動方法について説明する。図２０に本実施例におけるセンサ素子１の駆動回路を示す。発熱体３０ａ、３０ｂは発熱抵抗体５に直列に接続されている。直列に接続することによって、発熱抵抗体５の電流・電圧に応じて発熱体３０ａ、３０ｂの発熱量が変化することになる。発熱抵抗体５は、空気流６の流量が増加する、温度を維持するために電流・電圧が増加するように制御されている。発熱抵抗体５に印加される電流・電圧が発熱体３０ａ、３０ｂに加わるように接続していれば、発熱体３０ａ、３０ｂについても空気流６の流量の増加に応じて発熱量を増加させることができる。こうすることによって、空気流６の流量が増加しても、発熱体３０ａ、３０ｂの温度が低下することなく、本実施例における効果を簡易な構成で得ることができる。【００６６】
尚、本実施形態では、発熱体３０ａ、３０ｂを発熱抵抗体５に直列に接続した構成について説明したが、発熱体３０ａ、３０ｂを発熱抵抗体５に並列に接続しても同様な効果がえられる。発熱抵抗体５に印加される電流または電圧に応じて発熱体３０ａ、３０ｂに加わる電圧または電流が変化するように接続されていれば同様な効果が得られる。【００６７】
また、発熱体３０ａ、３０ｂの材料として、発熱抵抗体５と同一材料・同一膜を用いることにより、発熱抵抗体５と同時に発熱体３０ａ、３０ｂを形成することができ、新しく工程を追加する必要がない。また、発熱体３０ａ、３０ｂは発熱抵抗体５にセンサ素子上で接続することができるため、余計な電極パッド等を設ける必要がなく低コストで微粒子の付着を低減した熱式流量計が得られる。【００６８】
また本実施形態では、発熱体３０ａ、３０ｂの形状として、発熱抵抗体５に近づくにつれ、幅Ｙが大きくなる略三角形の形状である構成について示したが図２１に示すように、略四角形、略楕円形、くの字の形状であっても良い。
【実施例４】
【００６９】
本発明に係る第４の実施例について以下説明する。  
図２２に示すように、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計において、センサ素子１の上流側と下流側の支持部材２３に設けた電極３５ａ、３５ｂによる静電気力を利用したガイド手段を講じている（下流側は図示なし）。【００７０】
電極３５ａ、３５ｂは本実施例では支持部材２３に設けられる。電極３５ａ、３５ｂは支持部材２３の平面方向に延設される。電極３５ａ、３５ｂの配置としては、電極３５ａと電極３５ｂとの間隔Ｙと、センサ素子１に形成したダイアフラム４の空気流６の流れ方向に対して垂直方向の幅Ｙｄとの関係がＹ＞Ｙｄを満たす配置である。また電極３５ａ、３５ｂは、副通路内の空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌを挟むように位置する。【００７１】
この電極３５ａ、３５ｂからなるガイド手段の作用について図２２を参照して説明する。【００７２】
センサ素子１が設置される側の支持部材２３の表面はセンサ素子１の検出面とほぼ同一面、または、微小ながらセンサ素子１の表面が凹む、または、凸となるような構成である。少なくとも支持部材２３の表面を流れる空気がセンサ素子１の表面を通過する構成である。電極３５ａ、３５ｂは本実施形態では、支持部材２３に設けられるとともに空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌに沿って延設している。電極３５ａと電極３５ｂに挟まれた領域では、電界Ｅが発生する。空気流６とともに飛来する微粒子２７は、微粒子同士の摩擦や、壁面での摩擦により電荷を帯びている。そのため、微粒子２７は、電極３５ａと電極３５ｂによって形成される電界Ｅにより静電気力を受け、電極３５ａと電極３５ｂのいずれかの方向へガイドされる。すなわち支持部材２３の表面に沿って、線Ｌから遠ざかる方向にガイドされる。ガイドされる方向は、微粒子２７が帯びている電荷が正か負かによって決まる。【００７３】
電極３５ａと電極３５ｂとの間隔Ｙとセンサ素子１に形成したダイアフラム４の空気流６の流れ方向に対して垂直方向の幅Ｙｄとの関係がＹ＞Ｙｄを満たす配置である。また、また電極３５ａ、３５ｂは、副通路内の空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌを挟むように位置する。これによりガイドされた微粒子が、センサ素子１のダイアフラム４上を通過することなくセンサ素子１の下流側へ流れる。【００７４】
また、Ｙ＞Ｙｄを満たすことにより以下の効果が得られる。電荷を帯びた微粒子は電極３５ａまたは電極３５ｂの方向へガイドされるが微粒子の種類によっては、電極３５ａまたは電極３５ｂに吸着、堆積してしまう。微粒子が堆積した場所は凸状の段差となり流れる空気を乱すことになる。本実施例では、電極３５ａまたは電極３５ｂに微粒子が堆積して段差が生じても、電極３５ａ、電極３５ｂ上を通る空気はダイアフラム４上を通過しない。したがって、微粒子の堆積によって生じた段差によって乱れた空気はダイアフラム４上を通過しないため、ノイズ等による流量検出誤差を低減することができる。したがって、長期間使用しても、計測精度を維持することができる。【００７５】
次に、電極３５ａ、３５ｂの実装方法について説明する。図２３に本実施例における支持部材２３の内部構造を示す。センサ素子１及び回路チップ２２はリード部材３１ａに接着、固定されている。センサ素子１と回路チップ２２は金線ボンディングワイヤー２４ａにより電気的に接続される。リード部材３１ａの一部は支持部材２３から露出され接地（ＧＮＤ）端子３４となる。またリード部材３１ｂは、その一部が支持部材２３から露出され電源端子３２となる。電極３５ａは接地端子３４と繋がるリード部材３１ａをセンサ素子１の上流側へ延設することにより形成している。また、センサ素子１の下流側においても接地端子３４と繋がるリード部材３１ａを延設することにより電極３５ｃを形成している。また、電極３５ｂは、電源端子３２と繋がるリード部材３１ｂをセンサ素子１の上流側へ延設することにより形成している。また、センサ素子１の下流側においても電源端子３２と繋がるリード部材３１ｂを延設することにより電極３５ｄを形成している。【００７６】
上記のセンサ素子１、回路チップ２２、電源端子３２や接地端子３４となるリード部材３１ａ、３１ｂ、電極３５ａ〜３５ｄは樹脂モールドにより一体成形することにより低コストで簡易に製造することが可能である。また、電極３５ａ〜３５ｄは電源端子３２や接地端子３４となるリード部材と共用することにより、リード部材のパターン変更のみで実現することができコストアップにならない。尚、この場合、樹脂モールド材は支持部材２３として用いることができる。【００７７】
電極３５ａ〜３５ｄとしては、リード部材３１ａ、３１ｂと同様にＣｕ系素材のほかＦｅ系素材が用いられる。また、支持部材２３として用いるモールド材としては、エポキシ系の封止材を用いる。電極３５ａ〜３５ｄは金属であるため腐食に対する耐性を高めるために電極部を保護する必要がある。本実施形例の樹脂モールドの場合、モールド材で電極３５ａ〜３５ｄを保護することができるため、このような腐食に対する対策を別途講じる必要がなく低コストで製造することができる。
【実施例５】
【００７８】
本発明に係る第５の実施例について以下説明する。  
図２４に示すように、本実施例は、平板状の表面において流量を計測するセンサ素子を備えた熱式流量計のセンサ素子１の上流側と下流側の支持部材２３に突起物３６ａ〜３６ｄを設けることで、突起物３６ａ〜３６ｄよって生じる流速分布を用いたガイド手段を講じている。【００７９】
突起物３６ａ、３６ｂは本実施例では、支持部材２３から突出した柱状の突起物である。突起物３６ａ、３６ｂは支持部材２３の平面方向に延設される。突起物３６ａ、３６ｂの配置としては、突起物３６ａと突起物３６ｂとの間隔Ｙと、センサ素子１に形成したダイアフラム４の空気流６の流れ方向に対して垂直方向の幅Ｙｄとの関係がＹ＞Ｙｄを満たす配置である（図２５参照）。また突起物３６ａ、３６ｂは、副通路内の空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌを挟むように位置する。センサ素子１の下流側に位置する突起物３６ｃ、３６ｄについても同様である。【００８０】
この突起物３６ａ、３６ｂからなるガイド手段の作用について図２５を参照して説明する。【００８１】
センサ素子１が設置される側の支持部材２３の表面はセンサ素子１の検出面とほぼ同一面、または、微小ながらセンサ素子１の表面が凹む、または凸となるような構成である。少なくとも支持部材２３の表面を流れる空気がセンサ素子１の表面を通過する構成である。突起物３６ａ、３６ｂは本実施例では、支持部材２３に設けられるとともに空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌに沿って延設している。突起物３６ａと突起物３６ｂに挟まれた領域を流れる空気の流速分布３７は、突起物３６ａ及び突起物３６ｂの近傍では流速が遅く、突起物３６ａ及び突起物３６ｂから離れるに従い徐々に流速が速くなる。この流速差は空気の粘性によるものであり、比較的流速が低い層流の場合に顕著になる。空気流６とともに飛来する微粒子２７は、突起物３６ａと突起物３６ｂによって形成される流速分布３７により、流速の早い方から流速の遅い方へガイドされる。すなわち突起物３６ａまたは突起物３６ｂに向かい支持部材２３の表面に沿って、線Ｌから遠ざかる方向にガイドされる。【００８２】
突起物３６ａと突起物３６ｂとの間隔Ｙと、センサ素子１に形成したダイアフラム４の空気流６の流れ方向に対して垂直方向の幅Ｙｄとの関係がＹ＞Ｙｄを満たす配置である。また突起物３６ａ、３６ｂは、副通路内の空気流６に沿いセンサ素子１のダイアフラム４を通る線Ｌを挟むように位置する。これによりガイドされた微粒子が、センサ素子１のダイアフラム４上を通過することなくセンサ素子１の下流側へ流れる。【００８３】
また、Ｙ＞Ｙｄを満たすことにより以下の効果が得られる。微粒子は突起物３６ａまたは突起物３６ｂの方向へガイドされるが微粒子の種類によっては、突起物３６ａまたは突起物３６ｂに吸着、堆積してしまう。微粒子が堆積した場所は凸状の段差となり流れる空気を乱すことになる。本実施例では、突起物３６ａまたは突起物３６ｂに微粒子が堆積して段差が生じても、突起物３６ａ、突起物３６ｂ上を通る空気はダイアフラム４上を通過しない。したがって、微粒子の堆積によって生じた段差によって乱れた空気はダイアフラム４上を通過しないため、ノイズ等による流量検出誤差を低減することができる。したがって、長期間使用しても、計測精度を維持することができる。【００８４】
本実施例においてより効果的な突起物３６ａ、３６ｂの構成について説明する。図２６は、図２４における線Ｌに沿った断面方向から見た図である。図２６（ａ）は、支持部材２３の表面からの突起物３６ａ、３６ｂの高さＨと、副通路壁２８の表面からの絞り部２９の突出量Ｔとの関係が、Ｈ＜Ｔとなる条件における微粒子の流れを示した図である。図中の支持部材２３の表面付近を流れる微粒子２７ａは、突起物３６ａ、３６ｂによってガイドされるためセンサ素子１上を通過しない。支持部材２３の表面からＨの距離を流れる微粒子２７ｂは、突起物３６ａ、３６ｂ上を流れセンサ素子１上を通過する。微粒子２７ｂは、絞り部２９によって飛来方向が変化した微粒子２７ｃと衝突することによってセンサ素子１表面へ向かい衝突または付着しやすくなる。【００８５】
図２６（ｂ）は、上記のＨとＴとの関係が、Ｈ＞Ｔとなる条件における微粒子の流れを示した図である。図中の支持部材２３の表面付近を流れる微粒子２７ａは、突起物３６ａ、３６ｂによってガイドされるためセンサ素子１上を通過しない。支持部材２３の表面からＨの距離を流れる微粒子２７ｂは、突起物３６ａ、３６ｂ上を流れセンサ素子１上を通過する。微粒子２７ｂは、絞り部２９によって飛来方向が変化した微粒子２７ｃと衝突することによってセンサ素子１表面へ近づくが、センサ素子１からの距離を確保できるため衝突または付着に至らない。【００８６】
上記のように微粒子は絞り部２９の突出量Ｔによってセンサ素子１への付着量が変化することになる。少なくとも絞り部２９の高さＨを突出量Ｔよりも大きくしておくことにより、センサ素子１への付着をより低減できる効果が得られる。【００８７】
図２６（ｃ）は、突起物３６ａ、３６ｂが副通路壁２８近傍または接触するまでＨを大きくした条件における微粒子の流れを示した図である。センサ素子１に向かう微粒子２７のほとんどは突起物３６ａ、３６ｂによってガイドされるためセンサ素子１上を通過しない。したがって、絞り部２９の突出量Ｔにほぼ影響されない構成である。【００８８】
本実施形態では、センサ素子１の上流側と下流側の両側に突起物３６ａ、３６ｂ及び突起物３６ｃ、３６ｄを設けた構成であるが、上流側の突起物３６ａ、３６ｂだけであっても効果が得られる。センサ素子１の上流側と下流側の両側に設ければ逆流が発生した場合においても微粒子の付着を低減できる。また、両側に設けることによって空気流が順流方向に流れた場合と、逆流方向に流れた場合とでセンサ素子１に流れる空気流が同一となるため、例えば空気流に逆流を伴う高振幅な脈動が発生した場合のセンサ素子の検出精度を損なうことなく微粒子の付着を低減することが可能である。【００８９】
本実施形態では、突起物３６ａ、３６ｂを支持部材２３上に設けた構成を示したが、図２７に示すように支持部材２３とセンサ素子１まで延設された構成であっても良い。
【符号の説明】
【００９０】
１  センサ素子
２  基板
３ａ〜３ｃ  電気絶縁膜
４  ダイアフラム
５  発熱抵抗体
６  空気流
７  加熱温度センサ
８ａ、８ｂ  上流側温度センサ
９ａ、９ｂ  下流側温度センサ
１０、１１、１２  感温抵抗体
１３  電極パッド部
１４  温度分布
１５、１７  増幅器
１６  トランジスタ
１８  吸気管路
１９  ベース部材
２０  吸気
２１  副通路
２２  回路チップ
２３  支持部材
２４ａ、２４ｂ  金線ボンディングワイヤー
２４ｃ  アルミボンディングワイヤー
２５  端子
２６ａ、２６ｂ  障害物
２７、２７ａ  微粒子
２８  副通路壁
２９  絞り部
３０ａ、３０ｂ  発熱体
３１ａ  リード部材
３２  電源端子
３３  出力端子
３４  ＧＮＤ端子
３５ａ〜３５ｄ  電極
３６ａ〜３６ｄ  突起物
３７  流速分布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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