JPH0726725U - 感温型流量計の発熱抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トリミング溝加工装置を複雑化させることな
く、良好な温度分布を得て検出応答性を向上させた感温
型流量計の発熱抵抗体を提供すること。 【構成】絶縁管１の外周表面に、スパッタリング等によ
り温度依存性（感温）抵抗膜としての白金薄膜２が着膜
される。白金薄膜２は、その膜厚が前記絶縁管１の両端
部から中央部に向けて徐々に厚くなるように着膜され
る。そして、該白金薄膜２には、レーザー加工等により
一定ピッチの螺旋状トリミング溝３が形成される。これ
により、発熱抵抗体の温度分布の均一化が図られ空気流
量の検出応答性が向上すると共に、従来例のようにトリ
ミング溝３のピッチを変化させずに発熱抵抗体の温度分
布を均一化することができるので、トリミング溝３のピ
ッチ変化に伴うレーザー加工装置の複雑化を防止するこ
とができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、感温型流量計の発熱抵抗体（センサ素子）の改良に関し、特に自動 車用内燃機関に用いる吸入空気流量計の発熱抵抗体（センサ素子）に関する。

【０００２】

【従来の技術】

発熱抵抗体（センサ素子）を用いた空気流量計は、測定すべき空気通路中に発 熱抵抗体を配設し、空気流による該発熱抵抗体の冷却を打ち消すように該発熱抵 抗体を流れる電流を増加させて発熱させ、該電流の増加量に基づいて空気通路中 を流れる空気流量を検知するようにしている。このものは、質量空気流量を直接 検出可能であり、体積流量計等に較べ圧力変化や温度変化等の影響を受け難いた め、圧力変化や温度変化が比較的大きな大気を吸入する自動車用内燃機関の吸入 空気流量計として用いられ、機関の空燃比制御等に利用されている。

【０００３】 このような従来の発熱抵抗体としては、例えば特開昭６０−２１８０３４号公 報に開示されるように、感温抵抗としての白金を円筒状セラミック（セラミック ボビン）の外周部にスパッタリング等により薄膜形成した後、該白金薄膜をレー ザー等により一定ピッチで螺旋状にトリミングしたものがある（図３参照）。 このものは、白金ワイヤ等を螺旋状に巻回するものに較べ、白金（感温抵抗） を大幅に薄肉化することができるので、発熱抵抗体自体の熱容量が低減され空気 流量変化に敏感に応答可能となり、以って検出応答性を向上させることができる 。また、このものは、白金ワイヤを用いた場合に較べ、白金の薄肉化による材料 費の低減、或いは生産性の向上が図れる（極細白金ワイヤを巻回する際のワイヤ 切れ等がない）等の効果も期待できる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記の従来例のものであっても、以下のような問題があった。 つまり、一定の空気流量の下に発熱抵抗体の温度分布は、図３に示すように、 発熱抵抗体から発熱した熱量が発熱抵抗体の端部からリード線へ放熱されるため 、発熱抵抗体の中央部温度が端部温度に較べて高温となった状態でバランスする ことになる。

【０００５】 ところが、前記端部温度はリード線への放熱量の影響が支配的であるのに対し て、前記中央部温度は発熱抵抗体を通過する空気が持ち去る熱量の影響が支配的 であるため、空気流量が変化し発熱抵抗体を通過する空気が持ち去る熱量が変化 すると、前記端部温度はそれ程大きな影響を受けないが、前記中央部温度は大き な影響を受けることになる（つまり、該中央部が空気流量計測の実効部分である ）。したがって、該実効部分（発熱抵抗体の中央部）と前記端部との温度差が大 きく、尚且つ前記実効部内で温度差（温度勾配）があると、空気流量が変化し前 記バランス状態が崩れた際に、発熱抵抗体を流れる電流を変化させ、これら温度 差を回復して再びバランス状態にするには（なお、空気流量に応じて前記実効部 分の長さが変化するため、ここで言うバランス状態と上記のバランス状態とでは 温度分布が異なる。）、比較的長時間を要するため、結果的に検出速度が低下し てしまうという問題を解消することはできなかった。

【０００６】 そこで、例えば特開平１−１０９２２１号公報に開示された発熱抵抗体では、 前記特開昭６０−２１８０３４号公報における白金薄膜をレーザー等により螺旋 状にトリミングする際に中央部のトリミングピッチを両端部に較べて徐々に粗く して中央部における発熱量を端部における発熱量より少なくして、発熱抵抗体内 の温度分布を均一化することで、バランス状態の回復速度を上昇させ、以って検 出速度の向上を図るようにしている。

【０００７】 しかしながら、発熱量は電流が通過する白金薄膜の断面積により決定されるも のであり、前記中央部において所望の発熱量を得るために、白金薄膜厚さ一定で トリミングピッチを変化させるのでは、トリミング溝加工装置が複雑化するとい う問題がある。 本考案は、かかる従来の問題点に鑑みなされたものであり、トリミング溝加工 装置を複雑化させずに、良好な温度分布を得て検出応答性を向上させることがで きる感温型流量計の発熱抵抗体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案は、絶縁体表面に形成した感温抵抗膜に螺旋状トリミング溝 を形成してなる感温型空気流量計の発熱抵抗体において、前記感温抵抗膜の厚さ を発熱抵抗体の両端部から中央部に向けて厚くするようにした。

【０００９】

【作用】

かかる構成によれば、感温抵抗膜の膜厚を発熱抵抗体の両端部から中央部に向 けて徐々に厚くしたことにより、発熱抵抗体の両端部に較べ発熱抵抗体の中央部 の電気抵抗が小さくなり発熱量が低減される。これにより、発熱抵抗体の中央部 温度が低減し、以って発熱抵抗体の温度分布が均一化する。

【００１０】 したがって、空気流量の検出応答性の向上が図れると共に、従来例のようにト リミング溝ピッチを変化させる必要がないので、トリミング溝加工装置の複雑化 を防止することができる。

【００１１】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１において、絶縁管１は、アルミナ系，ジルコニア系等のセラミックス、或 いはグラスファイバ等からなる円筒形状等の絶縁体（セラミックボビン）で、該 絶縁管１の外周表面には、スパッタリング等により温度依存性（感温）抵抗膜と しての白金薄膜２が着膜されている。

【００１２】 該白金薄膜２には、レーザー加工等により一定ピッチの螺旋状トリミング溝３ が形成される。 なお、白金薄膜２の膜厚は、前記絶縁管１の両端部から中央部に向けて徐々に （滑らかに、或いは段階的に）厚くなるように形成されている。このような薄膜 厚さの変化は、着膜時のマスキングや着膜後の加工によって得ることができる。

【００１３】 そして、このように白金薄膜２が着膜された絶縁管１の両端部には、白金−イ ンジウム合金のリード線４が、白金等の導通ペースト５を介して焼結等により接 続されている。 さらに、前記白金薄膜２表面やリード線４との接続部表面は、保護強化のため に鉛ガラス等からなるコーティング剤６により被膜されている。

【００１４】 このような構成を備えた発熱抵抗体の長軸方向での温度分布は、図２に示すよ うに、従来例（該図では、比較のため破線で示してある。）に較べ均一化が図ら れている。 つまり、螺旋状トリミング溝３のトリミングピッチを中央部に向けて変化させ なくても、発熱抵抗体の中央部の白金薄膜２の膜厚を、両端部の膜厚に比較して 厚くしているので、中央部の電流の通過断面積が両端部に較べて大きく（電気抵 抗が小さく）することができ、以って中央部での発熱量を小さくすることができ る。したがって、両端部からリード線４への放熱により両端部温度が低下しても 、発熱抵抗体の中央部（実効部）の温度低減と、温度分布の均一化を図ることが できるのである。

【００１５】 このように、発熱抵抗体の中央部（実効部分）と前記両端部との温度差が低減 されると共に、前記実効部内での温度差（温度勾配）も低減されるので、空気流 量が変化しバランス状態が崩れても、短時間で再びバランス状態を回復すること ができるようになり、以って空気流量の検出速度を向上させることができる。 しかも、本実施例によれば、従来例のようにトリミング溝３のピッチを変化さ せないので、レーザー加工装置の複雑化を防止することができる。また、従来の ものに較べ設計自由度を向上させることができるので、例えば白金薄膜２を一定 厚みとする従来例では所望の温度分布を得るために発熱抵抗体（具体的にはトリ ミング溝３のピッチ変更に伴う絶縁管１）の長さを変えなければ対応できないよ うな場合にでも、１種類の絶縁管１で対応可能となり、以って部品点数の増加に よる生産性の悪化を抑制することもできる。

【００１６】 なお、本実施例では、感温抵抗膜として白金を用いた場合について説明したが 、ニッケル等を用いても構わない。また、薄膜形成方法として、スパッタリング 以外にも、薄膜をプリントする方法や、ＰＶＤ、ＣＶＤ、真空蒸着等の方法とす ることもできる。また、本実施例では、発熱抵抗体の最終的な外形形状はバレル 形状となるようにしたが、勿論、絶縁管１の外形形状を中央部の外径が両端部の 外径より小さくして、最終的な形状を円柱形状に維持しつつ中央部の白金薄膜２ の膜厚を両端部に較べ厚くするようにしても構わない。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、感温抵抗膜の膜厚を発熱抵抗体の端部 から中央部に向けて徐々に厚くすることで、発熱抵抗体の温度分布の均一化を図 るようにしたので、空気流量の検出応答性を向上させることができると共に、従 来例のようにトリミング溝ピッチを変化させる必要がないので、トリミング溝加 工装置の複雑化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例の全体構成断面図。

【図２】 本考案の一実施例にかかる発熱抵抗体の温度
分布を示す図。

【図３】 従来例の発熱抵抗体の温度分布を示す図。

【符号の説明】

１ 絶縁管 ２ 白金薄膜 ３ トリミング溝 ４ リード線 ５ 導通ペースト ６ コーティング剤

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁体表面に形成した感温抵抗膜に螺旋状
   トリミング溝を形成してなる感温型空気流量計の発熱抵
   抗体において、 前記感温抵抗膜の厚さを発熱抵抗体の両端部から中央部
   に向けて厚くしたことを特徴とする感温型空気流量計の
   発熱抵抗体。