(57)【要約】【課題】本発明の目的は空気流量測定の感度を向上させ、発熱体の消費電力を低減できると共に測定範囲を大きくすることができる熱式尾空気流量計を提供することにある。【解決手段】平板状基板（シリコン基板）１に構成されている矩形状空間の熱絶縁領域２の絶縁膜６に発熱抵抗体４を形成し、発熱抵抗体４の上流側および下流側に２つの測温抵抗体とを形成する。矩形状空間の熱絶縁領域２は空気流の軸線方向と平行辺の長さが垂直辺とり大きく構成されている。【選択図】  図１
2004361271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜を表面に配置され、矩形状空間の熱絶縁領域が構成されている平板状基板と、前記熱絶縁領域の絶縁膜に形成される発熱体と、前記熱絶縁領域の絶縁膜に空気の流れ方向に沿って前記発熱体の両側に形成される２つの測温体とを備え、前記矩形状空間の熱絶縁領域は空気流軸線方向と平行辺の長さが前記空気流軸線方向と垂直辺より大きく構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項２】
矩形状空間の熱絶縁領域が構成されている半導体基板と、前記熱絶縁領域の絶縁膜に形成される発熱抵抗体と、前記熱絶縁領域の絶縁膜に前記発熱抵抗体の上流側と下流側に形成される２つの測温抵抗体とを備え、前記矩形状空間の熱絶縁領域は空気流軸線方向と平行方向の平行辺の長さが前記空気流軸線方向と垂直方向の垂直辺より大きく構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項３】
矩形状空間の熱絶縁領域が構成されているシリコン基板と、前記熱絶縁領域の絶縁膜に形成される発熱抵抗体と、前記熱絶縁領域の絶縁膜に前記発熱抵抗体の上流側と下流側に形成される２つの測温抵抗体とを備え、前記矩形状空間の熱絶縁領域は空気流軸線方向に沿って長方形状に構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記熱絶縁領域は空気流軸線方向と平行辺の長さが垂直辺より１．５倍以上大きく構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記熱絶縁領域は前記発熱抵抗体の端部から空気流軸線方向と垂直辺までの平行方向長を前記垂直辺より大きく構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記熱絶縁領域は前期発熱体あるいは前期発熱抵抗体が形成される領域が空気流軸線方向と垂直方向長を前期測温体あるいは前記測温抵抗体が形成される領域より大きく構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加熱制御される発熱体の上流側と下流側の温度差によって内燃機関の吸入空気などの空気流量を計測する熱式空気流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−２０２１６８号公報
【特許文献２】特許第３３６６８１８号公報
一般に、自動車などの内燃機関の吸入空気量を計測する空気流量計としては、加熱制御される発熱体（発熱抵抗体）の放熱量によって流量を計測するものや、発熱体の上流側と下流側の温度差によって流量を計測する熱式空気流量計が知られている。温度差によって流量を計測する熱式空気流量計は温度差方式と称されている。
【０００３】
温度差方式の熱式空気流量計は平板状基板（シリコン基板などの半導体基板）の表面（上面）に電気絶縁膜（支持膜）を設け、この絶縁膜に発熱体（発熱抵抗体）を形成し発熱体の両側（空気流の上流側と下流側）に測温体（測温抵抗体、熱電対など）を形成している。平板状基板は発熱体や測温体を覆うように保護膜で被覆されている。
【０００４】
ところで、発熱体が形成される平板状基板には発熱体との熱絶縁を図るためにエッジングにより空洞を穿設して空間の熱絶縁領域を構成している。従来、空間熱絶縁領域は略正方形に形成している。このことは、例えば、上記特許文献１、２に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は平板状基板に形成する熱絶縁領域を略正方形にしている。熱絶縁領域を形成された平板状基板の熱絶縁部は厚さ数ミクロンの薄膜の電気絶縁膜（ダイヤフラム）で構成されるため、略正方形では強度の観点から熱絶縁部の面積の大きさが制限される。例えば、空気に埃などの粒子が混ざっていると、この埃が熱絶縁部に衝突して厚さ数ミクロンの薄膜を破壊する。熱絶縁領域の大きさが制限されると空気流量測定の感度を向上させることができず、その上、発熱体の消費電力を低減できないと共に測定範囲を大きくできないという問題点を有する。
【０００６】
本発明の目的は空気流量測定の感度を向上させ、発熱体の消費電力を低減できると共に測定範囲を大きくすることができる熱式尾空気流量計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、平板状基板に構成されている矩形状空間の熱絶縁領域の絶縁膜に発熱体と発熱体の上流側および下流側に２つの測温体とを形成し、矩形状空間の熱絶縁領域が空気流の軸線方向と平行辺の長さが軸線方向と垂直辺の長さより大きく構成されていることにある。
【０００８】
換言すると、本発明は平板状基板に空気流の軸線方向に長方形の熱絶縁領域を構成し、この長方形熱絶縁領域の絶縁膜に発熱体と２つの測温体を形成したものである。
【０００９】
本発明の望ましい熱絶縁領域は空気流の軸線方向と平行辺の長さが垂直辺の１．５倍以上にして構成される。
【００１０】
本発明は熱絶縁領域における空気流の軸線方向と平行辺が垂直辺の長さより大きくしており、発熱体と熱絶縁領域における空気流の軸線方向と垂直辺までの間隔（距離）を大きくとれるので流量測定感度を向上させることができる。また、発熱体の空気流軸線方向と垂直方向の長さを短くできるので消費電力を低減でき、発熱体の空気流軸線方向と平行方向の幅を大きくとれるので測定範囲を大きくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１、２に本発明の第１の実施例を示す。図１は第１の実施例の平面図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１、２において保護膜は図示を省略しており、また、図２は見易くするために断面を示すハッチングを省略している。図１、２において、シリコンを材料にした平板状基板１の表面（上面）には電気絶縁膜（支持膜）６が形成配置されている。平板状基板１は裏面（下面）からエッチングした空間（空洞）の熱絶縁領域（熱絶縁部）２が構成されている。空間熱絶縁領域２は平板状基板１の下面から電気絶縁膜６の境界まで形成され、熱絶縁領域２の絶縁膜６の下部が空間になる。
【００１３】
熱絶縁領域２は図１に破線で示すように矩形状で黒塗り矢印で示す空気流の軸線方向と平行辺の長さが軸線方向と垂直辺の長さより大きく構成されている。換言すると、平板状基板１は空気流の軸線方向に長方形の熱絶縁領域２が構成されている。
【００１４】
長方形熱絶縁領域２の絶縁膜６には長手方向の略中央部にコ字型の発熱抵抗体４が形成されている。発熱抵抗体４は測定空気流の温度と一定温度差になるように加熱され、ポリシリコン薄膜や白金薄膜で作成される。発熱抵抗体４の両側（空気流の上流側と下流側）に測温抵抗体３，５が形成されている。測温抵抗体３，５は矩形状に複数回折曲して構成され、ポリシリコン薄膜や白金薄膜で作成される。
【００１５】
発熱抵抗体４、測温抵抗体３，５はその両端を外部回路と接続する電極端子７に接続されている。複数の電極端子７は平板状基板１の空気流軸線方向に対する垂直方向の一方端に配設されている。
【００１６】
この構成において、発熱抵抗体４を空気温度と一定温度差に成るように加熱しておき、空気が流れると発熱抵抗体４の上流側の温度が低下し下流側の温度が上昇することを利用して、この温度の変化を測温抵抗体３，５により検出して空気流量を測定する。このような空気流量測定は良く知られているので詳細説明を省略する。
【００１７】
さて、本発明においては熱絶縁領域２が空気流の軸線方向と平行辺の長さを軸線方向と垂直辺の長さより大きく構成されている。つまり、空気流の軸線方向に長方形に構成されている。発熱抵抗体４の空気流軸線方向と垂直方向の長さ（垂直方向長）Ｗｈと発熱抵抗体４を所定温度まで発熱させるために必要な電力（発熱電力）は図３に示すように表される。
【００１８】
図３から明らかなように、発熱抵抗体４の垂直方向長Ｗｈを短くするほど発熱抵抗体４に必要な電力を低減することができる。これは発熱抵抗体４によって暖める空気の量、つまり、発熱抵抗体４の上を通過する空気の量が垂直方向長Ｗｈに比例するためである。
【００１９】
本発明は熱絶縁領域２の空気流軸線方向と平行辺（長辺）を垂直辺（短辺）より大きくしている。したがって、本発明は発熱抵抗体４の容量を確保した上で垂直方向長Ｗｈを小さくでき発熱抵抗体４に必要な電力を低減することができる。なお、切片の部分は発熱抵抗体４への配線の発熱や発熱抵抗体４から平板状基板１への放熱によって生じる。
【００２０】
また、発熱抵抗体４の空気流軸線方向と平行方向の長さ（平行方向長）Ｌｈと空気流量の測定範囲は図４に示すように表される。図４から明らかなように発熱抵抗体４の平行方向長Ｌｈを大きくすることによって測定範囲を拡大させることができる。
【００２１】
空気流量の測定範囲の制限は測定空気流量が増加するに伴い測定する空気流の流速が増加することから測定する空気流の空気が発熱抵抗体４の上を通過する時間が減少し、測定する空気流の空気を所定の温度まで過熱できなくなることにより生じる。
【００２２】
具体的に説明すると、発熱抵抗体４の上を通過する空気を発熱抵抗体４で暖めて下流側の測温抵抗体５の温度を上昇させている。発熱抵抗体４によって空気を所定温度まで過熱できないと、発熱抵抗体４を通過後の空気流の温度が低下する。下流側の測温抵抗体５の温度を上昇させる効果が小さくなるために空気流量に応じて変化していた測温抵抗体３，５の温度差が小さくなる。このため、空気量が多くなると、出力は飽和したりあるいは減少することになり測定範囲が制限される。
【００２３】
本発明は熱絶縁領域２の空気流軸線方向と平行辺（長辺）を垂直辺（短辺）より大きくしており、発熱抵抗体４の水平方向長Ｌｈを大きくできる。したがって、空気流量の増加に伴い流速が増加しても発熱抵抗体４の上を通過する空気の通過時間を確保でき、測定範囲を大きくできる。
【００２４】
次に、流量測定感度は発熱抵抗体４と熱絶縁領域２の空気流軸線方向の垂直辺（短辺）までの間隔Ｌｄと図５に示すような関係になる。図５から明らかなように、間隔Ｌｄを長くすることによって空気量の対する流量測定出力（測温抵抗体３，５の温度差）を大きくすることができる。これは、熱絶縁領域２の上を通過する空気の時間が長くなることによって、熱絶縁領域２と空気の間での熱のやり取りの総量が増加することで生じる。
【００２５】
本発明は熱絶縁領域２の空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、発熱抵抗体４と熱絶縁領域２の垂直辺までの間隔Ｌｄを長くできる。したがって、空気量の対する流量測定出力を大きくすることができ流量測定感度を向上させることが可能になる。
【００２６】
また、熱絶縁領域２における絶縁膜６の周囲を平板状基板１に固定した熱式空気流計では、熱絶縁領域（熱絶縁部）２の破壊強度が図６に示すように熱絶縁部２の空気流軸線方向の垂直辺（短辺）の長さＷによって決まる。図６から明らかなように熱絶縁部２の短辺を短くすると熱絶縁部２の破壊強度が増加する。
【００２７】
本発明は熱絶縁領域２を長方形にし、空気流軸線方向との垂直辺を短辺にして長さＷを小さくしており、熱絶縁部２の破壊強度を増加させることができる。
【００２８】
このように本発明は熱絶縁領域における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、発熱抵抗体と熱絶縁領域における空気流の軸線方向と垂直辺までの間隔（距離）を大きくとれるので流量測定感度を向上させることができる。また、発熱抵抗体の空気流軸線方向と垂直方向の長さを短くできるので消費電力を低減でき、発熱体の空気流軸線方向と平行方向の幅を大きくとれるので測定範囲を大きくすることができる。
【００２９】
その上、熱絶縁領域の空気流軸線方向との垂直辺を短辺にして長さを小さくしており、熱絶縁領域の破壊強度を増加させることができる。
【００３０】
以上説明したことに基づいて発熱抵抗体を発熱させるための電力が小さく、測定範囲が広く、感度が高く、かつ熱絶縁領域の破壊強度が高い熱式空気流量計を検討する。
【００３１】
このために、測定範囲と感度と破壊強度の積を発熱電力で割った値（指標値）と熱絶縁部２の空気流軸線方向と平行方向長（平行辺、長辺）Ｌと垂直方向長（垂直辺、短辺）Ｗの比（長方形の長短比）Ｌ／Ｗの関係を求めてみる。なお、平行方向長Ｌと垂直方向長Ｗの積、つまり熱絶縁部２の面積を一定とし、発熱抵抗体４の平行方向長（幅）Ｌｈと発熱抵抗体４から熱絶縁部２の垂直辺までの距離（間隔）Ｌｄは熱絶縁部２の平行方向長Ｌに比例するものとしている。
【００３２】
このような条件で求めた計算結果を図７に示す。図７に示すように長短比Ｌ／Ｗが１を超えると、測定範囲と感度と破壊強度の積を必要電力で割った値が急激に増加している。つまり、発熱抵抗体４を発熱させるための電力が小さく、空気流量の測定範囲が広く、空気流量に対する感度が高く、熱絶縁部２の破壊強度が高い熱式空気流量計を得るためには、熱絶縁部２の平行水平方向長Ｌと垂直方向長Ｗの長短比Ｌ／Ｗを１以上、望ましくは１．５以上にすることが非常に有効であることが判る。
【００３３】
また、この関係は発熱抵抗体４から熱絶縁部２の垂直辺までの距離Ｌｄと熱絶縁部２の垂直方向長Ｗの関係でも書き表すこともでき、この場合にはＬｄ／Ｗを１以上にすると非常に有効となる。
【００３４】
図８に本発明の第２の実施例を示す。図８は第２の実施例の熱式空気流量計の平面図である。
【００３５】
図８において図１と同一符号は相当物を示し、発熱抵抗体４の両側にそれぞれ一対の測温抵抗体３ａ、３ｂと測温抵抗体５ａ、５ｂが形成されている。また、平板状基板（シリコン基板）１には発熱抵抗体４に直列接続された抵抗体１０、空気の温度を測定する抵抗体１１、抵抗体１１に直列接続された抵抗体１２が形成されている。抵抗体１１、１２は測定空気流の空気温度に応じて抵抗値が変化するように、測定空気流に露出して平板状基板１に形成されている。
【００３６】
発熱抵抗体４と抵抗体１０は線幅を同一に形成して比抵抗がパターン二ングやエッチングによって変化しないようにしている。同様に、抵抗体１１と抵抗体１２も線幅を同一に形成してパターン二ングやエッチングによって比抵抗が変化しないようにしている。発熱抵抗体４、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ，抵抗体１０、１１、１２はそれぞれ外部回路と接続する電極端子７に接続されている。
【００３７】
この構成において、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂは温度を測定するために電圧を印加されて発熱する。測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの発熱によって、特に低流量側の特性が悪化する。
【００３８】
図８に示す実施例ではこれを防ぐために、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂは線幅（厚み）を発熱抵抗体４より薄く形成し比抵抗を高くして高抵抗にしている。
【００３９】
なお、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂを高抵抗にするには測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂと発熱抵抗体４をポリシリコン薄膜で構成し、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂのドーズ量を発熱抵抗体４のドーズ量よりも少なくしても行える。この場合、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂを構成するポリシリコン薄膜のドーズ量を減らすことによって、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの温度係数を増加させることもできるので温度検出の感度を更によくすることが可能になる。
【００４０】
図８に示す熱式空気流量計の駆動回路の一例を図９に示す。
【００４１】
図９において熱式空気流量計１４の電気回路は発熱抵抗体４、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ、抵抗体１０、１１、１２によって構成される。発熱抵抗体４と抵抗体１０、１１、１２でブリッジ回路１５を構成し、また、測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂでブリッジ回路１６を構成する。
【００４２】
直流電源１７はでブリッジ回路１５の発熱抵抗体４に電力を供給する。比較器１８はブリッジ回路１５の出力電圧を検出し演算器１９に加える。演算器１９は比較器１８の出力信号を比例積分演算しＰＷＭ回路２０に与える。ＰＷＭ回路２０は演算器１９の出力に応じたＰＷＭ信号を発生しトランジスタ２１をオンオフ制御する。トランジスタ２１のオンオフによって発熱抵抗体４の電流が制御される。
【００４３】
パルス発生回路２２はパルス信号を発生して切替回路２３をａ側とｂ側にスイッチングする。切替回路２３は抵抗体１１、１２の接続先を切替える。切替回路２３のｂ側には抵抗体１１、１５と異なる温度係数を持つ抵抗体２５が接続されている。抵抗体１１、１５と抵抗体２５でハーフブリッジを構成する。
【００４４】
抵抗体１１、１５と抵抗体２５で構成されるハーフブリッジの電圧は増幅器２４で増幅されサンプルホールド回路２６に入力される。サンプルホールド回路２６はパルス発生回路２２のパルス信号によって増幅器２４の出力をサンプリングする。
【００４５】
測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂで構成されるブリッジ回路１６はパルス発生回路２８から電力を供給される。ブリッジ回路１６のブリッジ電圧は増幅器２４で増幅されサンプルホールド回路３０に取込まれる。サンプルホールド回路３０はパルス発生回路２８のパルス信号によって増幅器２４の出力をサンプリングする。
【００４６】
図９の駆動回路は発熱抵抗体４の温度制御、測定空気流の温度検出および感温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの温度差で空気流量を行うようになっている。
発熱抵抗体４の温度制御は切替回路２３をａ側に閉路し、発熱抵抗体４の温度をブリッジ回路１５のブリッジ電圧により比較器１８で検出する。比較器１８で検出された発熱抵抗体４の温度信号を演算器１９で比例積分補償してＰＷＭ回路２０からＰＷＭ信号を得てトランジスタ２１をオンオフ制御する。発熱抵抗体４はトランジスタ２１のオンオフにより電流を制御され、温度制御される。
【００４７】
なお、トランジスタ２１をオンオフ制御しているのでトランジスタ２１の自己発熱を低減させている。
【００４８】
次に、測定空気流の空気温度検出は切替回路２３をｂ側に閉路し、測定空気流に露出して平板状基板１に形成された抵抗体１１、１２と基準抵抗である抵抗体２５によって構成されるハーフブリッジの出力電圧を増幅器２４で増幅してサンプルホールド回路２６でサンプリングする。サンプルホールド回路２６の出力として空気温度が検出される。
【００４９】
このように、切替回路２３を用いて空気温度を検出することによって、平板状基板１に空気流の空気の温度を検出ための特別な回路素子を必要とせずに空気流の空気温度を検出することができる。
【００５０】
次に、感温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの温度差検出はブリッジ回路１６にパルス発生回路２８からパルス電圧を印加してブリッジ回路１６のブリッジ電圧を増幅器２９で増幅してサンプルホールド回路３０でサンプリングする。サンプルホールド回路３０の出力として温度差つまり空気流量が検出される。
【００５１】
このように感温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂで構成されるブリッジ回路１６の電源をパルス駆動することにより感温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの自己発熱を低減することができる。感温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの自己発熱は直流的に電圧を印加すると、熱絶縁部２の温度を２０℃以上増加させ流量測定特性に大きな影響を与えるのを防止できる。
【００５２】
図８、図９に示す第２の実施例も熱絶縁部における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００５３】
図１０に本発明の第３の実施例を示す。図１０は第３の実施例の平面図である。
【００５４】
図１０において図１と同一符号は相当物を示し、図１の実施例と異なるところは、熱絶縁領域２の発熱抵抗体４が形成される領域２ａを空気流軸線方向と垂直方向（図の上下方向）に大きくしたものである。換言すると、熱絶縁領域２を十字型に構成したものである。
【００５５】
図１０の実施例では発熱抵抗体４から空気流軸線方向と垂直方向に伝わり平板状基板１へ伝熱する熱量を低減することができる。また、熱絶縁部（熱絶縁領域）２を十字型にすることによって垂直辺（短辺）を小さくでき熱絶縁部２の強度を損なうことなく発熱抵抗体４から平板状基板１への放熱を低減することができる。なお、熱絶縁部２の構成は十字型以外にもＴ字型などでも同様の効果を得ることができる。
【００５６】
図１０に示す第３の実施例も熱絶縁部における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００５７】
図１１に本発明の第４の実施例を示す。図１１は第４の実施例の平面図である。
【００５８】
図１１において図１と同一符号は相当物を示し、図１の実施例と異なるところは、空気流軸線方向と垂直方向の長さが異なる２つの発熱抵抗体４ａ、４ｂを設けたことである。測温抵抗体３、５にも空気流軸線方向と垂直方向の長さが異なる部分が形成されている。測温抵抗体３、５の長さの大きい部分の長さは発熱抵抗体４ａに略等しく、長さの小さい部分の長さは発熱抵抗体４ｂに略等しく形成されている。
【００５９】
図１１に示す熱式空気流量計の駆動回路の一例を図１２に示す。
【００６０】
図１２（ａ）は発熱抵抗体（短い発熱抵抗体）４ｂと抵抗３２〜３４でブリッジ回路３１を構成し、ブリッジ回路３１のブリッジ電圧を増幅器３５で増幅してブリッジ回路３１に電源電圧として供給している。
【００６１】
図１２（ｂ）は発熱抵抗体（長い発熱抵抗体）４ａと抵抗３７〜３９でブリッジ回路３６を構成し、ブリッジ回路３６のブリッジ電圧を増幅器４０で増幅し制限回路４１を介してブリッジ回路３６に電源電圧として供給している。
【００６２】
図１２（ｃ）は感温抵抗体３，５と抵抗４３，４４でブリッジ回路４２を構成し、ブリッジ回路４２に直流電源４５から給電している。ブリッジ回路４２のブリッジ電圧を増幅器４６で増幅して空気流量として出力する。
【００６３】
図１１に示す第４の実施例の熱式空気流量計を図１２の駆動回路で駆動した場合の動作特性を図１３により説明する。
【００６４】
図１２（ｂ）に示す空気流軸線方向の垂直方向の長さが大きい発熱抵抗体４ａのみを動作させた場合には、図１３の特性ａのように低流量側で大きな感度を示し、高流量側では飽和する。これは、発熱抵抗体４ａの空気流軸線方向に垂直な方向の長さが大きいために、両側に配置される感熱抵抗体３，５に与える影響が大きいためである。一方、高流量側では制限回路４２があるために発熱抵抗体４ａの温度が下がり出力電圧が飽和する。
【００６５】
図１２（ａ）に示す空気流軸線方向の垂直方向の長さが小さい発熱抵抗体４ｂのみを動作させた場合は、特性ｂのように低流量での感度は小さいが大きな測定範囲を出力電圧（流量測定電圧）を得ることができる。また、発熱抵抗体４ａ、４ｂを同時に動作させた場合には特性ｃのように低流量側での感度が大きく、高流量側で飽和しない出力電圧を得ることができる。
【００６６】
このように低流量での感度が大きく、高流量側では感度は小さいが測定範囲を広い特性はエンジンの吸入空気量の計測などに使われる熱式空気流量計として最適な特性となる。
【００６７】
また、消費電力については、図１４に示すように発熱抵抗体４ｂのみを動作させた場合は特性ｂのようになり、発熱抵抗体４ａのみを動作させた場合には特性ａのようになる。発熱抵抗体４ａのみを動作させた場合は制限回路４１により制限され、高流量における発熱抵抗体４ａの消費電力を低減させることができる。なお、図１１に示す第４の実施例も熱絶縁部における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００６８】
図１５に本発明の第５の実施例を示す。図１５は第５の実施例の平面図である。
【００６９】
図１５において図１と同一符号は相当物を示し、図１の第１の実施例と異なるところは発熱抵抗体４ｃを３個の抵抗体で形成し、この３個の抵抗体を並列接続していることである。
【００７０】
第１の実施例のような図１に示す発熱抵抗体４では発熱抵抗体４に空気流軸線方向と垂直方向に温度斑（温度不揃い）が生じ、中央部分の温度が高く周辺部分の温度が低くなることがある。図１５の実施例では発熱抵抗体４ｃを並列構成にしているために周辺部の温度が低下すると、周辺部の抵抗値の低下によって周辺部に流れる電流が増加する。このため、周辺部の温度が上昇するので、発熱抵抗体４ｃに空気流軸線方向と垂直方向に大きな温度斑が生じにくくなる。
【００７１】
このように、発熱抵抗体４ｃに空気流軸線方向と垂直方向の温度斑を低減することによって、発熱抵抗体４ｃのピーク温度を下げることができる。発熱抵抗体４ｃは白金抵抗やポリシリコンで構成されるが、ピーク温度が高くなると経時変化を生じやすくなり抵抗値が変化する。図１５の実施例では発熱抵抗体４ｃを並列構成にすることで温度斑を低減できピーク温度を低く抑えることが可能になる。
【００７２】
また、図１５に示す第５の実施例も熱絶縁部における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００７３】
図１６に本発明の第６の実施例を示す。図１６は第６の実施例の熱式空気流量計の断面図である。なお、図１６は見易くするために断面を示すハッチングを省略している。
【００７４】
図１６において図１と同一符号は相当物を示し、図１の第１の実施例と異なるところは発熱抵抗体４の下部に断面三角状のシリコン部材４８を設けたことである。
【００７５】
このようにシリコン部材４８を設けると発熱抵抗体４の部分の熱伝導性を高め、空気流軸線方向と垂直方向の温度斑を低減することができる。
【００７６】
なお、図１６の第６の実施例も熱絶縁部２は空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きく形成しており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００７７】
図１７、図１８に本発明の第７の実施例を示す。図１７は第７の実施例の平面図、図１８は図１７のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１７、１８において保護膜は図示を省略しており、また、図１８は見易くするために断面を示すハッチングを省略している。
【００７８】
図１７、１８において図１、２と同一符号は相当物を示し、図１の第１の実施例と異なるところはコ字型の発熱抵抗体４の上流側片４Ａと下流側片４Ｂの上部にそれぞれアルミ板５０、５１を設けたことである。
【００７９】
このように発熱抵抗体４の上部にアルミ板５０，５１を設けると発熱抵抗体４の空気流軸線方向に対して垂直方向の熱伝導性を高めて垂直方向の温度斑を低減することができる。また、コ字型の発熱抵抗体４の上流側片４Ａと下流側片４Ｂにアルミ板５０，５１を別々に設けているので、発熱抵抗体４の上流側の温度と下流側の温度が空気流量の変化により大きく変化し易くなり測定範囲を拡大できる。
【００８０】
また、図１７，１８に示す第７の実施例も熱絶縁部２における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００８１】
図１９に本発明の第８の実施例を示す。図１９は第８の実施例の平面図である。
【００８２】
図１９において図１、図８と同一符号は相当物を示し、発熱抵抗体４の両側にそれぞれ一対の測温抵抗体３ａ、３ｂと測温抵抗体５ａ、５ｂが形成されている。また、発熱抵抗体４と測温抵抗体３ａ、３ｂの間にシールド板（シールドパターン）５４が配置され、測温抵抗体５ａ、５ｂの周囲に間にシールド板（シールドパターン）５５、５６が形成配置されている。
【００８３】
図１９に本発明の第８の実施例は発熱抵抗体４と測温抵抗体３ａ、３ｂおよび測温抵抗体５ａ、５ｂ間にそれぞれシールド板５４，５５を配置し、測温抵抗体５ａ、５ｂの下流側にシールド板５６を配置している。
【００８４】
このように構成すると、発熱抵抗体４をパルス駆動した時に発熱抵抗体４と測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの静電結合によって生じる測温抵抗体３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの両端に現れるヒゲ状のノイズ電圧を低減することができる。
また、図１９に示す第８の実施例も熱絶縁部２における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００８５】
図２０に本発明の第９の実施例を示す。図２０は第９の実施例における空気流量計の平面図である。
【００８６】
図２０において図１と同一符号は相当物を示し、図１の第１の実施例と異なるところは測温抵抗体３，５の抵抗パターンを空気流軸線方向と平行方向の距離が長くなるように空気流軸線方向に折曲したことである。
【００８７】
測温抵抗体３、５はポリシリコン薄膜や白金薄膜によって構成されるが、その厚みは１μｍ程度である。この１μｍの厚みは熱絶縁部２の表面を流れる空気の流れに微妙な影響を与え、空気流を層流から乱流に変化させることになる。
【００８８】
図２０に示す本発明の第９の実施例は測温抵抗体３、５の抵抗パターンを空気流軸線方向と平行方向の距離が長くなるように形成しているので測温抵抗体３、５の厚みによる影響を低減できる。
【００８９】
また、図２０に示す第９の実施例も熱絶縁部２における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００９０】
また、図２０に示す第９の実施例も熱絶縁部２における空気流軸線方向と平行辺を垂直辺より大きくしており、図１、図２に示す第１の実施例と同様な効果を奏しえる。
【００９１】
以上説明したように、本発明は熱絶縁領域における空気流の軸線方向と平行辺が垂直辺の長さより大きくし長方形にしており、発熱体と熱絶縁領域における空気流の軸線方向と垂直辺までの間隔（距離）を大きくとれるので流量測定感度を向上させることができる。また、発熱体の空気流軸線方向と垂直方向の長さを短くできるので消費電力を低減でき、発熱体の空気流軸線方向と平行方向の幅を大きくとれるので測定範囲を大きくすることができる。
【００９２】
また、上述の実施例は熱絶縁領域の空気流軸線方向との垂直辺を短辺にして長さを小さくしており、熱絶縁領域の破壊強度を増加させることができる。
【００９３】
なお、上述の各実施例から把握できる請求項に記載していない技術思想（発明）について下記すると次のようになる。
【００９４】
【発明１】
発熱抵抗体は２種類有り、第１の発熱抵抗体は空気流軸線方向に対して垂直方向の長さが長い発熱抵抗体で、第２の発熱抵抗体は空気流に対して垂直方向の長さが第１の発熱抵抗体より短い発熱抵抗体であることを特徴とする熱式空気流量計。
【発明２】
発熱抵抗体が並列構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【発明３】
熱絶縁部に熱伝導性材を発熱抵抗体に対抗するように配置したことを特徴とする熱式空気流量計。
【発明４】
熱伝導性の物体を空気流の方向に対して分割したことを特徴とする熱式空気流量計。
【発明５】
測温抵抗体あるいは測温抵抗体の引き出し配線の周囲に一定電位に保持された配線パターンを配置したことを特徴とする熱式空気流量計。
【発明６】
測温抵抗体が温度依存性を持つ抵抗体で、空気流軸線方向に平行に配置したことを特徴とする熱式空気流量計。
【発明７】
測温抵抗体に印加する電圧をパルス状にしたことを特徴とする熱式空気流量計。
【発明８】
発熱抵抗体と測温抵抗体はポリシリコン膜で形成され、発熱抵抗体のポリシリコン膜の抵抗率が測温抵抗体のポリシリコン膜の抵抗率より低いことを特徴とする熱式空気流量計。
【発明９】
発熱抵抗体と測温抵抗体はがポリシリコン膜で形成され、発熱抵抗体のポリシリコン膜の厚みが測温抵抗体のポリシリコン膜より厚いことを特徴とする熱式空気流量。
【００９５】
【発明の効果】
本発明は熱絶縁領域における空気流の軸線方向と平行辺が垂直辺の長さより大きくしており、発熱体と熱絶縁領域における空気流の軸線方向と垂直辺までの間隔（距離）を大きくとれるので流量測定感度を向上させることができる。また、発熱体の空気流軸線方向と垂直方向の長さを短くできるので消費電力を低減でき、発熱体の空気流軸線方向と平行方向の幅を大きくとれるので測定範囲を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明を説明するための特性図である。
【図４】本発明を説明するための特性図である。
【図５】本発明を説明するための特性図である。
【図６】本発明を説明するための特性図である。
【図７】本発明を説明するための特性図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示す平面図である。
【図９】第２の実施例を動作させる駆動回路の一例構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施例を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施例を示す平面図である。
【図１２】第４の実施例を動作させる駆動回路の一例構成図である。
【図１３】第４の実施例を説明するための特性図である。
【図１４】第４の実施例を説明するための特性図である。
【図１５】本発明の第５の実施例を示す平面図である。
【図１６】本発明の第６の実施例を示す断面図である。
【図１７】本発明の第７の実施例を示す平面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ断面図である。
【図１９】本発明の第８の実施例を示す平面図である。
【図２０】本発明の第９の実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
１…平板状基板、２…熱絶縁領域（熱絶縁部）、３、５…測温抵抗体、４…発熱抵抗体、６…絶縁膜、７…端子電極、４８…シリコン部材、５０，５１…アルミ板、５４，５５、５６…シールド板。
【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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