JPH0641133Y2 - 熱線式流量計 - Google Patents

熱線式流量計

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JPH0641133Y2
JPH0641133Y2 JP6869089U JP6869089U JPH0641133Y2 JP H0641133 Y2 JPH0641133 Y2 JP H0641133Y2 JP 6869089 U JP6869089 U JP 6869089U JP 6869089 U JP6869089 U JP 6869089U JP H0641133 Y2 JPH0641133 Y2 JP H0641133Y2
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resistance
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flow meter
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浩一 藤原
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株式会社ユニシアジェックス
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は例えば自動車用エンジン等の吸入空気流量を検
出するのに好適に用いられる熱線式流量計に関する。
〔従来の技術〕
一般に、自動車用のエンジン等では、吸気通路の途中に
感熱素子等からなる熱線抵抗を配設し、該熱線抵抗を吸
気通路内を流れる吸入空気で冷却することにより吸入空
気流量を検出するようにした熱線式流量計が用いられて
いる。
そこで、第3図にこの種の従来技術による熱線式流量計
を示す。
図において、1は温度変化に対応して抵抗値RHが変化す
る熱線抵抗としての感熱素子を示し、該感熱素子1は温
度補償抵抗2と共にエンジンの吸気通路(図示せず)内
に配設され、この吸気通路内を流れる吸入空気によって
冷却されるようになっている。ここで、該感熱素子1は
温度変化に敏感に反応してその抵抗値が変化する白金等
の材料を用いて形成され、例えばセラミック等の絶縁性
筒体に白金線を巻回したり白金薄膜を蒸着したりして形
成される小形の抵抗素子等によって構成されている。ま
た、温度補償抵抗2はアルミナ等の基板に白金をスパッ
タリング等の手段で蒸着することにより形成され、その
抵抗値はRKとなっている。
3,4は吸気通路の外部に配設される流量調整抵抗,基準
抵抗を示し、該流量調整抵抗3,基準抵抗4はR2,R3なる
抵抗値を有し、それぞれ接続点5,6で温度補償抵抗2,感
熱素子1と直列接続されている。そして、感熱素子1,基
準抵抗4からなる直列回路と温度補償抵抗2,流量調整抵
抗3からなる直列回路とは後述のバッテリ11とアースと
の間に接続点7,8で並列接続され、図示の如くブリッジ
回路を構成している。
9は入力側が前記接続点5,6と接続され、出力側がパワ
ートランジスタ10のベース側に接続された差動増幅器を
示し、該差動増幅器9は接続点5,6間の電位差に基づ
き、直流電源としてのバッテリ11から感熱素子1等に供
給される供給電流をパワートランジスタ10を介して制御
するようになっている。即ち、接続点6の電位が高くな
ったときには差動増幅器9の出力が減少して、パワート
ランジスタ10のコレクタ電流が増大するようになり、こ
れによって感熱素子1等に供給される供給電流が増大す
る。また、接続点6の電位が下がったときには、前記の
場合と逆になって供給電流は減少する。そして、差動増
幅器9およびパワートランジスタ10等は前記流量調整抵
抗3および基準抵抗4と共に前記吸気通路の外部で絶縁
性の基板(図示せず)上に実装されている。
このように構成される熱線式流量計では、まず、バッテ
リ11からパワートラジスタ10等を介して感熱素子1等に
電流を供給し、例えば240℃程度まで感熱素子1を加熱
する。そして、吸気通路内を流れる吸入空気の流速が速
くなって吸入空気流量が増大すると、感熱素子1がより
大きく冷却されるようになるから、感熱素子1の抵抗値
RHは減少傾向となり、接続点6の電位が上がって接続点
5,6間の電位差により、差動増幅器9がバッテリ11から
の供給電流を増大させるようにパワートランジスタ10を
制御する。これによって、感熱素子1の温度を240℃程
度とし、その抵抗値RHを一定に保つように感熱素子1を
加熱でき、例えば基準抵抗4の両端電圧から吸入空気流
量に対応した電圧信号を取出すことができる。
即ち、差動増幅器9およびパワートランジスタ10等は感
熱素子1の抵抗値RHを一定に保つ定抵抗制御を行ってお
り、この定抵抗制御時には感熱素子1の抵抗値RHが温度
補償抵抗2,流量調整抵抗3および基準抵抗4の抵抗値
RK,R2,R3に対して、 なる関係を満たす制御値となり、感熱素子1は例えば24
0℃程度の所定温度まで加熱される。なお、抵抗値RK,R
2は抵抗値RH,R3に比較して非常に大きな値となってい
る。
〔考案が解決しようとする課題〕
ところで、上述した従来技術では、吸入空気流量が増大
するに応じて感熱素子1が冷却されるときに、該感熱素
子1の抵抗値RHを一定に保つべく、該感熱素子1への供
給電流を増大させるようにしているから、例えば感熱素
子1と基準抵抗4との直列回路に供給電流IHが流れた場
合、基準抵抗4には、 H=0.24×IH 2×R3(cal/sec)……(2) なるジュール熱Hが発生し、基準抵抗4は自己発熱を起
こしてしまう。そして、該基準抵抗4はジュール熱Hや
周囲温度の変化に応じて、その抵抗値R3が、 R3′=R3(1+α3×ΔT)……(3) ただし、α3:温度係数 ΔT:温度変化量 なる抵抗値R3′まで増大してしまう。
このため従来技術では、基準抵抗4の抵抗値R3がR3′へ
と変化するに伴ない、供給電流IHの値が変ってしまうば
かりでなく、前記(1)式で定められる感熱素子1の抵
抗値RHが所定の制御値からずれてしまい、熱線流量計に
よる流量の検出精度が低下するという問題がある。ま
た、基準抵抗4の抵抗値R3がR3′へと変化するのを防止
すべく、前記温度係数α3が非常に小さい、例えばマン
ガニン等の特殊材料を用いて巻線抵抗とすることにより
基準抵抗4を形成したものも知られている。しかし、こ
の場合にはマンガニン等の特殊材料を用いて巻線抵抗を
形成しなければならないから、コストアップを招く上に
コンパクトに形成できず、実装作業が面倒になるという
問題がある。
本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本考案は熱線抵抗の制御値がずれるのを防止でき、
検出精度を向上できるようにした熱線式流量計を提供す
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
上述した課題を解決するために本考案が採用する構成の
特徴は、基準抵抗と流量調整抵抗を、その間に薄い絶縁
層を挟んで対面するように絶縁性の基板に配設し、該基
準抵抗と流量調整抵抗との温度を均一化する構成とした
ことにある。
また、前記基準抵抗と流量調整抵抗とは同一の抵抗体材
料を用いて形成し、前記基板上に積層化して配設するの
が好ましい。
〔作用〕
上記構成により基準抵抗と流量調整抵抗との温度を均一
化することができ、前記(1)式に基づく熱線抵抗(感
熱素子)の制御値が温度変化によりずれるのを抑えるこ
とができる。また、基準抵抗と流量調整抵抗とを同一の
抵抗体材料によって形成すれば、熱線抵抗の制御値のず
れをより効果的に抑えることができる。
〔実施例〕
以下、本考案の実施例を第1図および第2図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第3図に示す従来
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。
図中、21は吸気通路の外部に位置して、当該熱線流量計
のケーシング(図示せず)内に設けられる基板を示し、
該基板21はセラミック等の絶縁性材料によって形成さ
れ、該基板21上には所定のプリント配線(図示せず)が
印刷等の手段で設けられている。そして、該基板21上に
はプリント配線の途中に位置して、差動増幅器9およひ
パワートランジスタ10等が配設されている。
22はプリント配線の途中に位置して基板21上に配設され
た基準抵抗を示し、該基準抵抗22は、例えば温度係数が
α3となる所定の厚膜抵抗体材料を基板21上に印刷、焼
成することにより長方形の板状に形成され、従来技術で
述べた基準抵抗4と同様に抵抗値R3を有するようになっ
ている。そして、該基準抵抗22はその温度変化量がΔT
のときに、前記(3)式により抵抗値R3からR3′へと変
化するようになっている。23は基準抵抗22を覆うように
基板21上に設けられた絶縁層を示し、該絶縁層23はガラ
ス等の絶縁性材料によって薄膜状に形成され、その薄膜
部23Aが基準抵抗22を被覆するようになっている。
24は薄膜部23Aを挟んで基準抵抗22と大きな接触面積を
もって対面するように基板21上に積層化された流量調整
抵抗を示し、該流量調整抵抗24は薄膜23上に例えば温度
係数α2なる所定の厚膜抵抗体材料を印刷、焼成するこ
とにより幅広長方形に形成され、従来技術で述べた流量
調整抵抗3と同様に抵抗値R2を有するようになってい
る。また、該流量調整抵抗24は薄膜23上に配設したプリ
ント配線(図示せず)に接続され、このプリント配線を
介して基板21上の基準抵抗22(抵抗値R3)と第3図に示
す接続点8で接続されている。
ここで、該流量調整抵抗24は基準抵抗22上に薄膜部23A
を介して積層化されているから、基準抵抗22と同様に均
一な温度変化量ΔTを有し、その抵抗値R2は前記(3)
式とほぼ同様に、 R2′=R2(1+α2ΔT)……(4) なる抵抗値R2′へと変化する。そして、該流量調整抵抗
24を基準抵抗22と同一の厚膜抵抗体材料を用いて形成す
れば、その温度係数α2はα2=α3となり、前記
(4)式により抵抗値R2′は、 R2′=R2(1+α3ΔT)……(5) となる。
さらに、25は流量調整抵抗24等を覆うようになった保護
層を示し、該保護層25はガラス等の絶縁性材料によって
形成され、基板21上に実装された差動増幅器9,パワート
ランジスタ10,基準抵抗22および流量調整抵抗24等を絶
縁層23と共に外部に対して絶縁するようになっている。
なお、該保護層25は基板21の上面側をほぼ全面に亘って
覆うように形成する場合には、絶縁層23は少なくとも薄
膜部23Aによって基準抵抗22,流量調整抵抗24間を絶縁で
きるように基板21上に設ければよい。
本実施例による熱線式流量計は上述のごとき構成を有す
るもので、その基本的動作については従来技術によるも
のと格別差異はない。
然るに本実施例では、基板21上に基準抵抗22と流量調整
抵抗24とを薄膜部23Aを介して積層化する構成としたか
ら、基準抵抗22と流量調整抵抗24とを実質的に大きな接
触面積をもって対面させ、両者の温度を常に均一化する
ことができ、その温度変化量ΔTを同一の値とすること
ができる。そして、基準抵抗22と流量調整抵抗24とを同
一の厚膜抵抗体材料によって形成すれば、その温度係数
α3,α2が同一(α3=α2)となるから、それぞれ
の抵抗値R3,R2を前記(3)式,(5)式に示す如く抵
抗値R3′,R2′として変化させることができる。
従って、感熱素子1の抵抗値RHを前記(1)式を満たす
制御値とした場合に、基準抵抗22,流量調整抵抗24の抵
抗値R3,R2がR3′,R2′へと変化したとしても、感熱素
子1の抵抗RHを前記(1)式および(3)式,(5)式
により、 として設定でき、基準抵抗22の抵抗値R3が温度変化によ
り抵抗値R3′に変化しても、前記(1)式の関係を常に
満たすことができ、感熱素子1の制御値としての抵抗値
RHがずれてしまうのを防止でき、当該熱線流量計の検出
精度を向上できる。
また、基準抵抗22と流量調整抵抗24とを同一の抵抗体材
料によって形成しない場合でも、両者の温度係数α3,
α2がほぼ等しい値(α3≒α2)であれば、両者の抵
抗値R3,R2は温度変化量ΔTによって抵抗値R3′,R2′
へと実質的に変化するので、この場合でも前記(1)式
の関係を実質的に満たすことができ、感熱素子1の制御
値としての抵抗値RHがずれるのを効果的に抑えることが
できる。
そして、基準抵抗22と流量調整抵抗24とを同一の抵抗体
材料または温度係数α3,α2のほぼ等しい材料によっ
て形成すれば、従来技術で述べた如くマンガニン等の特
殊材料を用いて基準抵抗22を形成する必要がなくなるか
ら、基準抵抗22等を安価な抵抗体材料によってコンパク
トに形成することができ、当該熱線式流量計の温度特性
を低コストで改善できる等、種々の効果を奏する。
なお、前記実施例では、基板21上に基準抵抗22を設け、
該基準抵抗22上に絶縁層23を介して流量調整抵抗24を積
層化するものとして述べたが、これに替えて、基板21上
に流量調整抵抗24を設け、この流量調整抵抗24上に薄膜
23を介して基準抵抗22を積層化するようにしてもよい。
また、基準抵抗22と流量調整抵抗とは必ずしも積層化す
る必要はなく、両者が薄い絶縁層を挟んで対面し、両者
の温度を均一化できる構成であれば、どのような配設構
造であってもよいものである。
〔考案の効果〕
以上詳述した通り本考案によれば、絶縁性の基板上に基
準抵抗と流量調整抵抗とを薄い絶縁層を挟んで対面させ
るように配設し、両者の温度を均一化する構成としたか
ら、熱線抵抗の制御値としての抵抗値が基準抵抗の抵抗
値の変化によりずれてしまうのを効果的に抑えることが
でき、検出精度を向上できる。また、基準抵抗と流量調
整抵抗とを同一の材料で形成すれば、基準抵抗を安価な
材料でコンパクトに形成でき、温度特性を低コストで改
善できる等、種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本考案の実施例を示し、第1図は
基板上に積層化した抵抗等を示す平面図、第2図は第1
図中の矢示II-II方向拡大断面図、第3図は従来技術を
示す熱線式流量計の回路図である。 1……感熱素子(熱線抵抗)、2……温度補償抵抗、9
……差動増幅器、10……パワートランジスタ、11……バ
ッテリ(電源)、21……基板、22……基準抵抗、23……
絶縁層、24……流量調整抵抗、25……保護層。

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの吸気通路内には該吸気通路内を
    流れる吸入空気によって冷却される熱線抵抗と温度補償
    抵抗とを配設し、前記吸気通路外には基準抵抗と流量調
    整抵抗とを配設し、電源とアースとの間には前記熱線抵
    抗,基準抵抗からなる直列回路と前記温度補償抵抗,流
    量調整抵抗からなる直列回路とを並列に接続して、ブリ
    ッジ回路を構成してなる熱線式流量計において、前記基
    準抵抗と流量調整抵抗とは、その間に薄い絶縁層を挟ん
    で対面するように絶縁性の基板に配設し、該基準抵抗と
    流量調整抵抗との温度を均一化する構成としたことを特
    徴とする熱線式流量計。
  2. 【請求項2】前記基準抵抗と流量調整抵抗とは同一の抵
    抗体材料を用いて形成し、前記基板上に積層化して配設
    してなる実用新案登録請求の範囲(1)項記載の熱線式
    流量計。
JP6869089U 1989-06-13 1989-06-13 熱線式流量計 Expired - Lifetime JPH0641133Y2 (ja)

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JPH038637U JPH038637U (ja) 1991-01-28
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JPS5549959U (ja) * 1978-09-28 1980-04-01
JPS5676482U (ja) * 1979-11-15 1981-06-22
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