JP2690066B2 - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
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- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
- F02B77/089—Safety, indicating, or supervising devices relating to engine temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
-
- G—PHYSICS
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- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
- G01F1/692—Thin-film arrangements
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、感熱抵抗体を用いて
流体の流量を検出する感熱式流量センサに関するもので
ある。
流体の流量を検出する感熱式流量センサに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】流体中に配設された感熱抵抗体を含むブ
リッジ回路の熱平衡状態から流量を検出する方式の流量
センサとしては例えば実開昭６１−１０８９３０号公報
や特開平１−２１６２１４号公報に示されたものがあ
る。
リッジ回路の熱平衡状態から流量を検出する方式の流量
センサとしては例えば実開昭６１−１０８９３０号公報
や特開平１−２１６２１４号公報に示されたものがあ
る。
【０００３】図２は感熱式流量センサの構成を示し、流
体の主通路となるハウジング１内の所定の位置に検出管
２が設けられ、検出管２の所定の位置に感熱抵抗体３及
び流体温センサ４が配設され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 と共にブ
リッジ回路が構成される。又、差動増幅器１０１の両入
力はブリッジ回路の接続点ｂ，ｆに接続され、差動増幅
器１０１の出力はトランジスタ１０２のベースに接続さ
れ、トランジスタ１０２のエミッタはブリッジ回路の一
端ａに接続され、コレクタは電源１０３の正極に接続さ
れる。
体の主通路となるハウジング１内の所定の位置に検出管
２が設けられ、検出管２の所定の位置に感熱抵抗体３及
び流体温センサ４が配設され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 と共にブ
リッジ回路が構成される。又、差動増幅器１０１の両入
力はブリッジ回路の接続点ｂ，ｆに接続され、差動増幅
器１０１の出力はトランジスタ１０２のベースに接続さ
れ、トランジスタ１０２のエミッタはブリッジ回路の一
端ａに接続され、コレクタは電源１０３の正極に接続さ
れる。
【０００４】図３は平棒状の絶縁基材３１の表面に温度
依存性抵抗膜３２を有する感熱抵抗体３の支持構造を示
し、感熱抵抗体３の一端は支持部材５によって支持さ
れ、支持部材５は検出管２に支持される。又、支持部材
５に支持されたターミナル６と感熱抵抗体３がリードワ
イヤ３４によって接続されている。又、図４は流量セン
サにより検出された機関の吸入空気量Ｑと機関の出力量
Ｌとの関係を示す吸入空気線図、図５は機関の全開運転
ＷＯＴ時の吸入空気量の流入状態図である。
依存性抵抗膜３２を有する感熱抵抗体３の支持構造を示
し、感熱抵抗体３の一端は支持部材５によって支持さ
れ、支持部材５は検出管２に支持される。又、支持部材
５に支持されたターミナル６と感熱抵抗体３がリードワ
イヤ３４によって接続されている。又、図４は流量セン
サにより検出された機関の吸入空気量Ｑと機関の出力量
Ｌとの関係を示す吸入空気線図、図５は機関の全開運転
ＷＯＴ時の吸入空気量の流入状態図である。
【０００５】上記構成において、接続点ｂ，ｆの電位が
等しくなったときブリッジ回路は平衡状態に達し、感熱
抵抗体３には流量に対応した電流ＩH が流れ、ｂ点の電
位ＶO はＶO ＝ＩH ×Ｒ1 で表わされ、この電圧ＶO が
流量信号として用いられる。
等しくなったときブリッジ回路は平衡状態に達し、感熱
抵抗体３には流量に対応した電流ＩH が流れ、ｂ点の電
位ＶO はＶO ＝ＩH ×Ｒ1 で表わされ、この電圧ＶO が
流量信号として用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車等の
内燃機関の吸入空気量Ｑは機関の出力量Ｌに応じて増大
する。図４は回転数Ｎをパラメータとした吸入空気線図
であり、低出力から高出力になるに従って吸入空気量Ｑ
は直線的に増大し、実線イで示す値となる。吸入空気量
Ｑは図示しないスロットル弁によって制御されるが、ス
ロットル弁が全開ＷＯＴ付近になると、機関の吸入空気
は図５に示すように脈動流となり、この平均値が直線増
加となる。しかし、一般の機関では、特定の回転領域で
は機関側からの吹き返しを生じる。このときは図５に示
す脈動流の下限側で破線で示すような逆流が生じ、これ
によって流量センサの計測空気量Ｑは増大し、図４の破
線ロで示すように真の空気量線イとは異なる値をとる。
又、全開ＷＯＴ時に図４の一点鎖線ハのように流量セン
サの計測空気量Ｑが減少する場合がある。これは、全開
ＷＯＴ時の吹き返し量が無いかもしくは少なく、かつ脈
動波が特定の波形率を持ち、さらに流量センサの主とし
て感熱抵抗体３の応答性が遅いことによる。このような
計測流量の増大も減少も真値に対する誤差ではあるが、
中でも減少の場合には機関出力量Ｌに対して吸入空気量
Ｑが二値をとるため、流量センサの出力を使用する例え
ば燃料噴射システム等においては、許容できない現象で
あった。また、感熱抵抗体３を、細いリード線を介して
支持するような場合や，ガラスなどのような熱伝導率の
小さい部材を介して支持するような場合、すなわち、図
３のように、感熱抵抗体３を支持部材５に直接的に支持
するのではなく、細いリード線や熱伝導率の小さい部材
などの別部材を介して支持する場合は、支持部への熱流
を小さくすることが可能であり、応答性を向上させるこ
とが可能である。しかしながら、図３のように、感熱抵
抗体３を支持部材５に直接的に支持する形態では、支持
部へ流れる熱流を少なくするための積極的手段（例え
ば、上述したような、細いリード線や熱伝導率の小さい
部材を介して支持するような手段）がとれない。
内燃機関の吸入空気量Ｑは機関の出力量Ｌに応じて増大
する。図４は回転数Ｎをパラメータとした吸入空気線図
であり、低出力から高出力になるに従って吸入空気量Ｑ
は直線的に増大し、実線イで示す値となる。吸入空気量
Ｑは図示しないスロットル弁によって制御されるが、ス
ロットル弁が全開ＷＯＴ付近になると、機関の吸入空気
は図５に示すように脈動流となり、この平均値が直線増
加となる。しかし、一般の機関では、特定の回転領域で
は機関側からの吹き返しを生じる。このときは図５に示
す脈動流の下限側で破線で示すような逆流が生じ、これ
によって流量センサの計測空気量Ｑは増大し、図４の破
線ロで示すように真の空気量線イとは異なる値をとる。
又、全開ＷＯＴ時に図４の一点鎖線ハのように流量セン
サの計測空気量Ｑが減少する場合がある。これは、全開
ＷＯＴ時の吹き返し量が無いかもしくは少なく、かつ脈
動波が特定の波形率を持ち、さらに流量センサの主とし
て感熱抵抗体３の応答性が遅いことによる。このような
計測流量の増大も減少も真値に対する誤差ではあるが、
中でも減少の場合には機関出力量Ｌに対して吸入空気量
Ｑが二値をとるため、流量センサの出力を使用する例え
ば燃料噴射システム等においては、許容できない現象で
あった。また、感熱抵抗体３を、細いリード線を介して
支持するような場合や，ガラスなどのような熱伝導率の
小さい部材を介して支持するような場合、すなわち、図
３のように、感熱抵抗体３を支持部材５に直接的に支持
するのではなく、細いリード線や熱伝導率の小さい部材
などの別部材を介して支持する場合は、支持部への熱流
を小さくすることが可能であり、応答性を向上させるこ
とが可能である。しかしながら、図３のように、感熱抵
抗体３を支持部材５に直接的に支持する形態では、支持
部へ流れる熱流を少なくするための積極的手段（例え
ば、上述したような、細いリード線や熱伝導率の小さい
部材を介して支持するような手段）がとれない。
【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、簡単な構成で、かつ応答性を
向上させることができて、二値特性を有しない感熱式流
量センサを得ることを目的とする。
めに成されたものであり、簡単な構成で、かつ応答性を
向上させることができて、二値特性を有しない感熱式流
量センサを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量センサは、感熱抵抗体（３）の発熱部（３５）を含む
被測流体と接する部分の長さをＬ、その幅又は直径をｗ
とし、支持部材（５）による感熱抵抗体支持端の数ｎ
（ｎ＝１又は２）とするとき、式、Ｌ／（ｗ・ｎ）≧４
を満足するように、前記感熱抵抗体の長手方向の一端又
は両端の絶縁性基材（３１）に支持部（３７）が設定さ
れ、当該支持部を介して感熱抵抗体を支持部材に直接的
に取付けて成るものである。
量センサは、感熱抵抗体（３）の発熱部（３５）を含む
被測流体と接する部分の長さをＬ、その幅又は直径をｗ
とし、支持部材（５）による感熱抵抗体支持端の数ｎ
（ｎ＝１又は２）とするとき、式、Ｌ／（ｗ・ｎ）≧４
を満足するように、前記感熱抵抗体の長手方向の一端又
は両端の絶縁性基材（３１）に支持部（３７）が設定さ
れ、当該支持部を介して感熱抵抗体を支持部材に直接的
に取付けて成るものである。
【０００９】
【作用】この発明においては、感熱抵抗体の発熱部を含
む被測流体と接する部分の長さをＬ、その幅又は直径を
ｗとされ、上記支持部材による感熱抵抗体支持端の数ｎ
（ｎ＝１又は２）とされるとき、Ｌ／（ｗ・ｎ）≧４が
満足され、感熱抵抗体の発熱部から支持部材への放熱量
に比べて被測流体への放熱量が増大し、感熱抵抗体の流
量変化への応答性が高まる。
む被測流体と接する部分の長さをＬ、その幅又は直径を
ｗとされ、上記支持部材による感熱抵抗体支持端の数ｎ
（ｎ＝１又は２）とされるとき、Ｌ／（ｗ・ｎ）≧４が
満足され、感熱抵抗体の発熱部から支持部材への放熱量
に比べて被測流体への放熱量が増大し、感熱抵抗体の流
量変化への応答性が高まる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
する。図１はこの実施例による感熱抵抗体３の正面図で
あり、感熱抵抗体３は平棒状の絶縁基材３１の表面に温
度依存性抵抗膜３２を設けたものであり、その長手方向
の一端をこの長手方向が流体中で流体の流れ方向に対し
てほぼ垂直となるように支持部材５により支持されてい
るが、一方では感熱抵抗体３は先端側から長さｌ1 の発
熱部３５、長さｌ2 の非発熱部３６及び支持部材５によ
り支持された長さｌ3 の支持部３７とに区分される。発
熱部３５に給電することにより発生した熱量Ｐは、発熱
部３５から直接流体へ放熱される放熱量Ｐ1 と、発熱部
３５から非発熱部３６を介して流体へ放熱される放熱量
Ｐ2と、発熱部３５から非発熱部３６及び支持部３７を
介して支持部材５への放熱される放熱量Ｐ3 の和に一致
する。即ち、 Ｐ＝Ｐ1 ＋Ｐ2 ＋Ｐ3 (1) となる。この(1) 式において、放熱量Ｐ1 ，Ｐ2 は流体
への放熱量であるので流体量に応動することになるが、
放熱量Ｐ3は支持部材５への放熱量であるため流体量と
の関係は原理的にはない。従って、感熱抵抗体３の流量
変化への応答性τは放熱量Ｐ1 ，Ｐ2 の大きさに依存
し、(2) 式の関係となる。 τ∝Ｐ／（Ｐ1 ＋Ｐ2 ） （２）
する。図１はこの実施例による感熱抵抗体３の正面図で
あり、感熱抵抗体３は平棒状の絶縁基材３１の表面に温
度依存性抵抗膜３２を設けたものであり、その長手方向
の一端をこの長手方向が流体中で流体の流れ方向に対し
てほぼ垂直となるように支持部材５により支持されてい
るが、一方では感熱抵抗体３は先端側から長さｌ1 の発
熱部３５、長さｌ2 の非発熱部３６及び支持部材５によ
り支持された長さｌ3 の支持部３７とに区分される。発
熱部３５に給電することにより発生した熱量Ｐは、発熱
部３５から直接流体へ放熱される放熱量Ｐ1 と、発熱部
３５から非発熱部３６を介して流体へ放熱される放熱量
Ｐ2と、発熱部３５から非発熱部３６及び支持部３７を
介して支持部材５への放熱される放熱量Ｐ3 の和に一致
する。即ち、 Ｐ＝Ｐ1 ＋Ｐ2 ＋Ｐ3 (1) となる。この(1) 式において、放熱量Ｐ1 ，Ｐ2 は流体
への放熱量であるので流体量に応動することになるが、
放熱量Ｐ3は支持部材５への放熱量であるため流体量と
の関係は原理的にはない。従って、感熱抵抗体３の流量
変化への応答性τは放熱量Ｐ1 ，Ｐ2 の大きさに依存
し、(2) 式の関係となる。 τ∝Ｐ／（Ｐ1 ＋Ｐ2 ） （２）
【００１１】この（２） 式において、Ｐ1 ＋Ｐ2 が大
きい程応答性が早いのは自明である。従って、図１にお
いてＰ3 に比べてＰ1 ＋Ｐ2 を大きくすればよいが、こ
のためにはｌ1 ＋ｌ2 を長くするかあるいは感熱抵抗体
３の幅ｗを小さくすればよい。このため、発熱部３５、
非発熱部３６及び支持部３７の太さが一定の感熱抵抗体
３においては、ｌ1 ＋ｌ2 を拡大することが応答性を高
めるために有効である。図６は感熱抵抗体３の（ｌ1 ＋
ｌ2 ）／ｗの比を変えた場合の測定吸入空気量減少率Δ
Ｑ／ＱWOT の変化を実験により求めた結果である。図か
ら明らかなように、（ｌ1 ＋ｌ2 ）／ｗの比が４以上で
あれば、減少率を零にすることも可能である。
きい程応答性が早いのは自明である。従って、図１にお
いてＰ3 に比べてＰ1 ＋Ｐ2 を大きくすればよいが、こ
のためにはｌ1 ＋ｌ2 を長くするかあるいは感熱抵抗体
３の幅ｗを小さくすればよい。このため、発熱部３５、
非発熱部３６及び支持部３７の太さが一定の感熱抵抗体
３においては、ｌ1 ＋ｌ2 を拡大することが応答性を高
めるために有効である。図６は感熱抵抗体３の（ｌ1 ＋
ｌ2 ）／ｗの比を変えた場合の測定吸入空気量減少率Δ
Ｑ／ＱWOT の変化を実験により求めた結果である。図か
ら明らかなように、（ｌ1 ＋ｌ2 ）／ｗの比が４以上で
あれば、減少率を零にすることも可能である。
【００１２】なお、上記実施例においては、感熱抵抗体
３を平棒状とし、かつ一端支持としたが、これを丸棒状
としてもよく、また両端支持としてもよい。一端支持で
丸棒状の場合にはその直径をｗとして（ｌ 1 ＋ｌ 2 ）／
ｗを４以上とすればよく、両端支持の場合には、平棒状
あるいは丸棒状のいずれの場合も（ｌ 1 ＋ｌ 2 ）／２ｗ
を４以上とすればよい。つまり、支持端の数をｎ（ｎ＝
１又は２）；Ｌ＝ｌ 1 ＋ｌ 2 とするとＬ／（ｗ・ｎ）≧
４とすればよい。
３を平棒状とし、かつ一端支持としたが、これを丸棒状
としてもよく、また両端支持としてもよい。一端支持で
丸棒状の場合にはその直径をｗとして（ｌ 1 ＋ｌ 2 ）／
ｗを４以上とすればよく、両端支持の場合には、平棒状
あるいは丸棒状のいずれの場合も（ｌ 1 ＋ｌ 2 ）／２ｗ
を４以上とすればよい。つまり、支持端の数をｎ（ｎ＝
１又は２）；Ｌ＝ｌ 1 ＋ｌ 2 とするとＬ／（ｗ・ｎ）≧
４とすればよい。
【００１３】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、感熱抵
抗体の発熱部を含む被測流体と接する部分の長さをＬ、
その幅又は直径をｗとし、支持部材による感熱抵抗体支
持端の数ｎ（ｎ＝１又は２）とするとき、式、Ｌ／（ｗ
・ｎ）≧４を満足するように、感熱抵抗体の長手方向の
一端又は両端の絶縁性基材に支持部が設定され、当該支
持部を介して感熱抵抗体を支持部材に直接的に取付けて
成るので、感熱抵抗体の流量変化への応答性が高まり、
計測すべき流体量が脈動しても十分に応動して二値をと
ることがなく、簡単な構成で優れた感熱式流量センサを
得ることができる。つまり、脈動率の大きな流体にあっ
ても正確に計測でき、しかも簡単な構成の感熱式流量セ
ンサが得られる。
抗体の発熱部を含む被測流体と接する部分の長さをＬ、
その幅又は直径をｗとし、支持部材による感熱抵抗体支
持端の数ｎ（ｎ＝１又は２）とするとき、式、Ｌ／（ｗ
・ｎ）≧４を満足するように、感熱抵抗体の長手方向の
一端又は両端の絶縁性基材に支持部が設定され、当該支
持部を介して感熱抵抗体を支持部材に直接的に取付けて
成るので、感熱抵抗体の流量変化への応答性が高まり、
計測すべき流体量が脈動しても十分に応動して二値をと
ることがなく、簡単な構成で優れた感熱式流量センサを
得ることができる。つまり、脈動率の大きな流体にあっ
ても正確に計測でき、しかも簡単な構成の感熱式流量セ
ンサが得られる。
【図１】この発明による感熱抵抗体の正面図である。
【図２】感熱式流量センサの構成図である。
【図３】感熱抵抗体の支持構造図である。
【図４】機関の測定吸入空気線図である。
【図５】機関の全開運転時の吸入空気状態図である。
【図６】感熱抵抗体の寸法比と測定吸入空気量の減少率
の関係図である。
の関係図である。
３ 感熱抵抗体 ５ 支持部材 ３１ 絶縁性基材 ３２ 抵抗膜 ３５ 発熱部 ３６ 非発熱部 ３７ 支持部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷本 考司 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社産業システム研究所内 (72)発明者 別所 三樹生 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社産業システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−60521（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134920（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−135618（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 平棒状又は丸棒状の絶縁性基材の上に温
度依存性抵抗膜を設けた感熱抵抗体の長手方向の一端又
は両端において、前記感熱抵抗体の前記絶縁性基材を直
接的に支持部材により支持し、この感熱抵抗体を被測流
体中に設置して感熱抵抗体を発熱させたときの放熱量に
より被測流体の流量を検出する感熱式流量センサにおい
て、感熱抵抗体の発熱部を含む被測流体と接する部分の
長さをＬ、その幅又は直径をｗとし、前記支持部材によ
る感熱抵抗体支持端の数ｎ（ｎ＝１又は２）とすると
き、式、Ｌ／（ｗ・ｎ）≧４を満足するように、前記感
熱抵抗体の長手方向の一端又は両端の前記絶縁性基材に
支持部が設定され、当該支持部を介して前記感熱抵抗体
を前記支持部材に直接的に取付けて成ることを特徴とす
る感熱式流量センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405866A JP2690066B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
| KR1019910017503A KR920012888A (ko) | 1990-12-25 | 1991-10-07 | 감열식 유량센서 |
| DE4142853A DE4142853A1 (de) | 1990-12-25 | 1991-12-20 | Thermischer durchflusssensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405866A JP2690066B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221716A JPH04221716A (ja) | 1992-08-12 |
| JP2690066B2 true JP2690066B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=18515471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2405866A Expired - Lifetime JP2690066B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2690066B2 (ja) |
| KR (1) | KR920012888A (ja) |
| DE (1) | DE4142853A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2804850C2 (de) * | 1978-02-04 | 1983-11-17 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen |
| JPS57201858A (en) * | 1981-06-08 | 1982-12-10 | Tdk Corp | Flow rate detection element |
| JPS5957118A (ja) * | 1982-09-28 | 1984-04-02 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | 流量計 |
| JPS63233325A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-09-29 | Hitachi Ltd | 熱膜式流量計用感温抵抗体 |
| JPS63307315A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-15 | Hitachi Ltd | ホツトフイルム形空気流量計 |
| DE3843746C1 (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-12 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De |
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