JPH0441764B2 - - Google Patents
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- JPH0441764B2 JPH0441764B2 JP59261995A JP26199584A JPH0441764B2 JP H0441764 B2 JPH0441764 B2 JP H0441764B2 JP 59261995 A JP59261995 A JP 59261995A JP 26199584 A JP26199584 A JP 26199584A JP H0441764 B2 JPH0441764 B2 JP H0441764B2
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- resistor
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、空気流量計、特に内燃機関の吸入空
気流量測定装置の空気流量計の感温抵抗体及びそ
の製造方法に関するものである。
気流量測定装置の空気流量計の感温抵抗体及びそ
の製造方法に関するものである。
高馬力、低燃費、排ガス等の制御に高精度で即
応できる燃料噴射装置を有する内燃機関の制御に
用いられる感温抵抗体を用いた空気流量計（以下
AFMと称する）には、例えば、特開昭55−43448
号公報に示されているようにφ0.5mmのアルミナボ
ビンにφ20μmの白金細線を捲きその上にガラス
をオーバコートした巻線抵抗を発熱抵抗体とする
感温抵抗体（以下HWと称する）を用いていた。
第４図及び第５図は従来のHWの構造を示すもの
で第４図は斜視図、第５図は第４図のＸ部の断面
図を示している。これらの図で、１はアルミナ円
筒体、２はリード、３は白金細線、４はガラスを
示している。しかしHWは、捲線が細線であるた
め、捲線途中におけるテンシヨンの変動やアルミ
ナボビン端部の巻上げ、巻下し時の摩擦力により
断線することがしばしばあり量産性を著しく阻害
し、高価であつた。
応できる燃料噴射装置を有する内燃機関の制御に
用いられる感温抵抗体を用いた空気流量計（以下
AFMと称する）には、例えば、特開昭55−43448
号公報に示されているようにφ0.5mmのアルミナボ
ビンにφ20μmの白金細線を捲きその上にガラス
をオーバコートした巻線抵抗を発熱抵抗体とする
感温抵抗体（以下HWと称する）を用いていた。
第４図及び第５図は従来のHWの構造を示すもの
で第４図は斜視図、第５図は第４図のＸ部の断面
図を示している。これらの図で、１はアルミナ円
筒体、２はリード、３は白金細線、４はガラスを
示している。しかしHWは、捲線が細線であるた
め、捲線途中におけるテンシヨンの変動やアルミ
ナボビン端部の巻上げ、巻下し時の摩擦力により
断線することがしばしばあり量産性を著しく阻害
し、高価であつた。
また、近年ターボチヤージヤ車の需要が高まる
のに伴つて、自動車の吸入空気流量範囲も増加
し、AFMの流量測定精度を上げる必要が生じて
きた。
のに伴つて、自動車の吸入空気流量範囲も増加
し、AFMの流量測定精度を上げる必要が生じて
きた。
本発明は、このような実状に対して、安価で高
精度な空気流量計の感温抵抗体及びその製造方法
を提供可能とするものである。
精度な空気流量計の感温抵抗体及びその製造方法
を提供可能とするものである。
本発明の空気流量計の感温抵抗体は、円筒体の
両端にそれぞれリードが挿嵌され、該リードのそ
れぞれにその両端が接続する発熱抵抗体が前記円
筒体上に配設され、該発熱抵抗体をガラスで被覆
してなる空気流量計の感温抵抗体において、前記
発熱抵抗体が前記円筒体にスパイラル状に被着し
た白金薄膜よりなり、その表面積が2.5mm2以下で、
前記リードを除いた発熱抵抗体の配設されている
部分の熱容量が1.3×10-3cal／℃以下、前記円筒
体の外径がｄmm、長さがｌmmであるときｌ／ｄが
5.5以上であることを特徴とするもので、本発明
の空気流量計の感温抵抗体の製造方法は、円筒体
の両端にそれぞれリードが挿嵌され、該リードの
それぞれにその両端が接続され前記円筒体上に発
熱抵抗体が配設され、該発熱抵抗体をガラスで被
覆してなる空気流量計の感温抵抗体の製造方法に
おいて、前記円筒体の内側中央部を除いた部分に
白金薄膜を被着させ、ついで白金薄膜が被着され
た該円筒体の両端部内周及び断面に白金ペースト
を存在させた状態で前記リードを挿嵌した後加熱
して、前記リードの前記円筒体への固定及び前記
白金薄膜の熱処理を行ない、次に該円筒体上の白
金薄膜をレーザ光を用いてスパイラル状にトリミ
ングして前記発熱抵抗体を形成し、トリミングさ
れた該発熱抵抗体の設けられた前記円筒体及び該
発熱抵抗体と前記リードとの接続部をガラスで被
覆することを第一の特徴とし、前記円筒体の両端
部内周及び断面に白金ペーストを存在させた状態
で前記リードを挿嵌して焼付固定し、次に前記円
筒体及び前記リード外面に白金薄膜を被着させ熱
処理した後、該円筒体上の白金薄膜をレーザ光を
用いてスパイラル状にトリミングして前記発熱抵
抗体を形成し、トリミングされた該発熱抵抗体の
設けられた前記円筒体及び該発熱抵抗体と前記リ
ードとの接続部をガラスで被覆することを第二の
特徴とするものである。
両端にそれぞれリードが挿嵌され、該リードのそ
れぞれにその両端が接続する発熱抵抗体が前記円
筒体上に配設され、該発熱抵抗体をガラスで被覆
してなる空気流量計の感温抵抗体において、前記
発熱抵抗体が前記円筒体にスパイラル状に被着し
た白金薄膜よりなり、その表面積が2.5mm2以下で、
前記リードを除いた発熱抵抗体の配設されている
部分の熱容量が1.3×10-3cal／℃以下、前記円筒
体の外径がｄmm、長さがｌmmであるときｌ／ｄが
5.5以上であることを特徴とするもので、本発明
の空気流量計の感温抵抗体の製造方法は、円筒体
の両端にそれぞれリードが挿嵌され、該リードの
それぞれにその両端が接続され前記円筒体上に発
熱抵抗体が配設され、該発熱抵抗体をガラスで被
覆してなる空気流量計の感温抵抗体の製造方法に
おいて、前記円筒体の内側中央部を除いた部分に
白金薄膜を被着させ、ついで白金薄膜が被着され
た該円筒体の両端部内周及び断面に白金ペースト
を存在させた状態で前記リードを挿嵌した後加熱
して、前記リードの前記円筒体への固定及び前記
白金薄膜の熱処理を行ない、次に該円筒体上の白
金薄膜をレーザ光を用いてスパイラル状にトリミ
ングして前記発熱抵抗体を形成し、トリミングさ
れた該発熱抵抗体の設けられた前記円筒体及び該
発熱抵抗体と前記リードとの接続部をガラスで被
覆することを第一の特徴とし、前記円筒体の両端
部内周及び断面に白金ペーストを存在させた状態
で前記リードを挿嵌して焼付固定し、次に前記円
筒体及び前記リード外面に白金薄膜を被着させ熱
処理した後、該円筒体上の白金薄膜をレーザ光を
用いてスパイラル状にトリミングして前記発熱抵
抗体を形成し、トリミングされた該発熱抵抗体の
設けられた前記円筒体及び該発熱抵抗体と前記リ
ードとの接続部をガラスで被覆することを第二の
特徴とするものである。
以下、実施例について説明する。
第１図及び第２図は一実施例の感温抵抗体の構
造を示すもので、第１図は斜視図、第２図は第１
図のＹ部の断面図を示しており、第３図は第１図
の感温抵抗体と温度補償用抵抗体（以下CFと称
する）とを流路に設置したAFMの構造の説明図
である。これらの図で第１図及び第２図と同一部
分には同一符号が付してある。これらの図で、５
は薄膜を発熱抵抗体とする感温抵抗体（以下HF
と称する）、６は発熱抵抗体を構成する白金薄膜、
７は白金ペーストを示し、８は主通路、９はバイ
パス通路、１０はCFを示している。
造を示すもので、第１図は斜視図、第２図は第１
図のＹ部の断面図を示しており、第３図は第１図
の感温抵抗体と温度補償用抵抗体（以下CFと称
する）とを流路に設置したAFMの構造の説明図
である。これらの図で第１図及び第２図と同一部
分には同一符号が付してある。これらの図で、５
は薄膜を発熱抵抗体とする感温抵抗体（以下HF
と称する）、６は発熱抵抗体を構成する白金薄膜、
７は白金ペーストを示し、８は主通路、９はバイ
パス通路、１０はCFを示している。
主通路８は冷間圧延鋼板を板金絞り成形した上
流側ダクト１１と下流側ダクト１２を中央部でロ
ー付により結合してなる。上流ダクト１１の下流
側にはリング状のコ形突部１３が形成され、下流
ダクト１２と組合わされた時、主通路８の外周に
リング状の通路を形成する。このリング状の通路
の外周には流入口１４があり内周部には流入口１
４に対して210゜離れた位置に主通路８の最狭部１
５と合流する開口部１６を有する。主通路８の上
流にはメツシユ１７が固定されている。バイパス
通路９とHF５、CF１０を駆動する回路を収納す
るモジユール部１８を一体にしたバイパスモジユ
ール１９は薄肉のアルミダイカストにより成形さ
れる。バイパス入口部２０は突出しHF５の上流
部の長さを長くして整流効果を得ることができ
る。HF５とCF１０は樹脂部２１に埋設されたリ
ードピン２２，２２，２３，２３のバイパス側突
出部にそれぞれ点溶接して固定する。これらのリ
ードピンの他端はモジユールケースの中に入り、
HF駆動回路２３にリードフレーム（図示せず）
などを介して連結される。また、バイパスモジユ
ール１９のバイパスの下流側外周はパイプが連結
できる直管部２５を有する。バイパスモジユール
１９は主通路８の上流部で流路に垂直な面に穿つ
た孔にバイパス上流部を差し込みＯリング２６を
介して上方から４本のネジ（図示せず）で固定す
る。バイパスの下流側と前記主通路側リング状通
路入口１４間はＬ形ゴムホース２６で連結する。
尚、フランジ２７はAFMをエアクリーナに直結
するためのものである。
流側ダクト１１と下流側ダクト１２を中央部でロ
ー付により結合してなる。上流ダクト１１の下流
側にはリング状のコ形突部１３が形成され、下流
ダクト１２と組合わされた時、主通路８の外周に
リング状の通路を形成する。このリング状の通路
の外周には流入口１４があり内周部には流入口１
４に対して210゜離れた位置に主通路８の最狭部１
５と合流する開口部１６を有する。主通路８の上
流にはメツシユ１７が固定されている。バイパス
通路９とHF５、CF１０を駆動する回路を収納す
るモジユール部１８を一体にしたバイパスモジユ
ール１９は薄肉のアルミダイカストにより成形さ
れる。バイパス入口部２０は突出しHF５の上流
部の長さを長くして整流効果を得ることができ
る。HF５とCF１０は樹脂部２１に埋設されたリ
ードピン２２，２２，２３，２３のバイパス側突
出部にそれぞれ点溶接して固定する。これらのリ
ードピンの他端はモジユールケースの中に入り、
HF駆動回路２３にリードフレーム（図示せず）
などを介して連結される。また、バイパスモジユ
ール１９のバイパスの下流側外周はパイプが連結
できる直管部２５を有する。バイパスモジユール
１９は主通路８の上流部で流路に垂直な面に穿つ
た孔にバイパス上流部を差し込みＯリング２６を
介して上方から４本のネジ（図示せず）で固定す
る。バイパスの下流側と前記主通路側リング状通
路入口１４間はＬ形ゴムホース２６で連結する。
尚、フランジ２７はAFMをエアクリーナに直結
するためのものである。
次に、HFの製造方法について説明する。
第１図及び第２図に示すような外径φ0.35mm、
内径φ0.2mm、長さ２mmのアルミナパイプ１に白金
薄膜６をバレルスパツタにより膜厚２μm〜4μm
着膜する。スパツタ後の抵抗値は目標最終抵抗値
の1/50〜1/100であり抵抗値のばらつきは±15％
以内である。アルミナパイプ１にバレルスパツタ
する時にはアルミナパイプ１内径に対する長さが
８倍以上でないとアルミナパイプ１内径部に導体
が入り導通してしまうことがある。次にアルミナ
パイプ１の内側両端及び両断面にフイラ入りの白
金ペースト７を塗布したものに先端部にフイラ入
りの白金ペーストを塗布したリードを嵌挿し1000
℃〜1200℃で焼付け固定すると同時に白金薄膜も
熱処理して結晶化し耐久的に安定な薄膜にする。
この熱処理で抵抗値はスパツタ後の値の約1/2に
なり、その抵抗値のばらつきは±15％であつた。
次にレーザによる抵抗スパイラルトリミングを行
うが、白金抵抗体は通常の抵抗トリミングを行う
と白金の温度係数が大きいためトリミング中のレ
ーザの熱で抵抗値は数百〜数千Ωの値を示し大き
くばらつくため、予測法トリミングを採用する。
たとえば、スパイラルトリミングを途中で一旦停
止してトリミング長とトリミング後の抵抗値をも
とに残りのトリミング長を目標抵抗値からわり出
す方法をとれば良い。最後にガラス４をオーバコ
ートする。このようにして得られた感温抵抗体に
は、過電流を流してエージングを行い薄膜の継時
変化をおさえる。このようにして製造された
HF，CFを支持ターミナル２２，２２，２３，２
３に溶接固定して第３図に示すようにAFMに組
上げる。電気的にはこれらHF，CFを第６図に示
す電子回路に組込み駆動する。即ちHF５，CF１
０は他の抵抗２８，２９とブリツジを構成する。
このブリツジの差電圧をアンプ３０を介して差動
増幅し、トランジスタ３１を駆動するフイードバ
ツク回路を構成する。そしてHF５はCF１０と共
にバイパス通路９の中に配置し、周囲温度に対し
て常に一定の温度差TR＝200℃を保持するように
制御する。出力電圧は第６図におけるV2をゼロ、
スパン調整回路（図示せず）により調整しV0と
して取出す。流量出力Ｑは Ｑ＝aV0 4＋bV0 3＋cV0 2＋dV＋ｅ …(1) としてV0の４乗根関数として表わされる。ここ
でａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは定数を表わす。
内径φ0.2mm、長さ２mmのアルミナパイプ１に白金
薄膜６をバレルスパツタにより膜厚２μm〜4μm
着膜する。スパツタ後の抵抗値は目標最終抵抗値
の1/50〜1/100であり抵抗値のばらつきは±15％
以内である。アルミナパイプ１にバレルスパツタ
する時にはアルミナパイプ１内径に対する長さが
８倍以上でないとアルミナパイプ１内径部に導体
が入り導通してしまうことがある。次にアルミナ
パイプ１の内側両端及び両断面にフイラ入りの白
金ペースト７を塗布したものに先端部にフイラ入
りの白金ペーストを塗布したリードを嵌挿し1000
℃〜1200℃で焼付け固定すると同時に白金薄膜も
熱処理して結晶化し耐久的に安定な薄膜にする。
この熱処理で抵抗値はスパツタ後の値の約1/2に
なり、その抵抗値のばらつきは±15％であつた。
次にレーザによる抵抗スパイラルトリミングを行
うが、白金抵抗体は通常の抵抗トリミングを行う
と白金の温度係数が大きいためトリミング中のレ
ーザの熱で抵抗値は数百〜数千Ωの値を示し大き
くばらつくため、予測法トリミングを採用する。
たとえば、スパイラルトリミングを途中で一旦停
止してトリミング長とトリミング後の抵抗値をも
とに残りのトリミング長を目標抵抗値からわり出
す方法をとれば良い。最後にガラス４をオーバコ
ートする。このようにして得られた感温抵抗体に
は、過電流を流してエージングを行い薄膜の継時
変化をおさえる。このようにして製造された
HF，CFを支持ターミナル２２，２２，２３，２
３に溶接固定して第３図に示すようにAFMに組
上げる。電気的にはこれらHF，CFを第６図に示
す電子回路に組込み駆動する。即ちHF５，CF１
０は他の抵抗２８，２９とブリツジを構成する。
このブリツジの差電圧をアンプ３０を介して差動
増幅し、トランジスタ３１を駆動するフイードバ
ツク回路を構成する。そしてHF５はCF１０と共
にバイパス通路９の中に配置し、周囲温度に対し
て常に一定の温度差TR＝200℃を保持するように
制御する。出力電圧は第６図におけるV2をゼロ、
スパン調整回路（図示せず）により調整しV0と
して取出す。流量出力Ｑは Ｑ＝aV0 4＋bV0 3＋cV0 2＋dV＋ｅ …(1) としてV0の４乗根関数として表わされる。ここ
でａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは定数を表わす。
AFMに電源電圧VB＝14Vを供給し駆動すると
Ｑ＝100Kg／ｈの場合にV0＝4.010Vの出力電圧が
得られるが、そのV0P-P＝83mVで、Ｎ／Ｓ＝
ΔQ／Ｑ＝8.28％変動していた。その主要な原因
は電子回路そのものから発生するのではなく、
HFの空気の流れへの熱伝達量の変化によるもの
である。すなわち、空気の流れはバイパス径D1
の大小や、バイパス入力からHF取付位置l1まで
の距離の大小によつて微妙な変化を示すが、ここ
では最適値としてD1＝10mm、l1＝30mmとした。第
７図はHFの出力変動、所謂、ノイズをHWと比
較して示したもので、横軸、縦軸にはそれぞれ流
量（Kg／ｈ）、ノイズΔQ／Ｑ（％）、すなわち、
実測の最大ノイズ分を出力の平均値に対する割合
で示したもので、ΔV／Ｖ値を(1)式をもとにして
ΔQ／Ｑ値に変換して示してあり、Ｆ，Ｗはそれ
ぞれHF，HWを示している。グラフ上で40〜80
Kg／ｈ付近にピーク値があり、HWの最大ノイズ
は約９％であるが、これに対してHFは最大３％
低減されて最大値で６％となつている。現行のエ
ミツシヨンコントロール用コンピユータのサンプ
リングは20ms〜800μs毎に行なわれているため、
その取込は全くランダムでありその時々による誤
差が問題となる。ノイズ成分は小さくしないと必
要空気流量の測定精度が向上しないためHFにし
たことによるノイズ低減の精度に対する効果は大
である。
Ｑ＝100Kg／ｈの場合にV0＝4.010Vの出力電圧が
得られるが、そのV0P-P＝83mVで、Ｎ／Ｓ＝
ΔQ／Ｑ＝8.28％変動していた。その主要な原因
は電子回路そのものから発生するのではなく、
HFの空気の流れへの熱伝達量の変化によるもの
である。すなわち、空気の流れはバイパス径D1
の大小や、バイパス入力からHF取付位置l1まで
の距離の大小によつて微妙な変化を示すが、ここ
では最適値としてD1＝10mm、l1＝30mmとした。第
７図はHFの出力変動、所謂、ノイズをHWと比
較して示したもので、横軸、縦軸にはそれぞれ流
量（Kg／ｈ）、ノイズΔQ／Ｑ（％）、すなわち、
実測の最大ノイズ分を出力の平均値に対する割合
で示したもので、ΔV／Ｖ値を(1)式をもとにして
ΔQ／Ｑ値に変換して示してあり、Ｆ，Ｗはそれ
ぞれHF，HWを示している。グラフ上で40〜80
Kg／ｈ付近にピーク値があり、HWの最大ノイズ
は約９％であるが、これに対してHFは最大３％
低減されて最大値で６％となつている。現行のエ
ミツシヨンコントロール用コンピユータのサンプ
リングは20ms〜800μs毎に行なわれているため、
その取込は全くランダムでありその時々による誤
差が問題となる。ノイズ成分は小さくしないと必
要空気流量の測定精度が向上しないためHFにし
たことによるノイズ低減の精度に対する効果は大
である。
この他の精度に対する要因として応答性があ
る。第８図は高圧のエアを吹付ける方式でHFと
HWとの応答性を比較測定したもので、図の横軸
には時間（ｍ sec）、縦軸には空気流量（Kg／
ｈ）、すなわち、電圧V0値を(1)式を用いてコンピ
ユータにより流量Ｑ値に変換した値がとつてあ
り、Ｆ，ＷはそれぞれHF（φ0.36mm，2l）、HW
（φ0.55mm，2l）の場合を示している。この図から
明らかなように、HF，HWの場合の立上り応答
はそれぞれ約100ms，1sec以上であるので、HF
にすることにより、応答時間は1/10以下に短縮で
きたことになる。応答特性の改善により第９図に
示すように始動時間が短縮され、自動車の加速時
の空気流量急変時の追従性が向上し、運転性が大
幅に向上することができる。第９図は横軸に時間
Ｔ（ｍ sec）、縦軸に出力電圧V0（Ｖ）がとつて
あり、VB＝14.5V，Ｑ＝13Kg／ｈ，Th−Ta＝200
℃の場合を示し、Ｆ，ＷはそれぞれHF（φ0.35mm，
2l）、HW（φ0.50mm，2l）の場合を示している。
る。第８図は高圧のエアを吹付ける方式でHFと
HWとの応答性を比較測定したもので、図の横軸
には時間（ｍ sec）、縦軸には空気流量（Kg／
ｈ）、すなわち、電圧V0値を(1)式を用いてコンピ
ユータにより流量Ｑ値に変換した値がとつてあ
り、Ｆ，ＷはそれぞれHF（φ0.36mm，2l）、HW
（φ0.55mm，2l）の場合を示している。この図から
明らかなように、HF，HWの場合の立上り応答
はそれぞれ約100ms，1sec以上であるので、HF
にすることにより、応答時間は1/10以下に短縮で
きたことになる。応答特性の改善により第９図に
示すように始動時間が短縮され、自動車の加速時
の空気流量急変時の追従性が向上し、運転性が大
幅に向上することができる。第９図は横軸に時間
Ｔ（ｍ sec）、縦軸に出力電圧V0（Ｖ）がとつて
あり、VB＝14.5V，Ｑ＝13Kg／ｈ，Th−Ta＝200
℃の場合を示し、Ｆ，ＷはそれぞれHF（φ0.35mm，
2l）、HW（φ0.50mm，2l）の場合を示している。
第１０図はHFの消費電力をHWと比較して示
したものでTh−Ta＝200℃の場合で、横軸には√
Ｑ（Kg／ｈ）1/2、縦軸にはIh 2（×10-2A2）がとつ
てあり、Ｈ，ＷはそれぞれHF（φ0.35mm，2l）、
HW（φ0.5mm，2l）の場合を示しており、Ａ，Ｂ
をそれぞれ√＝０の場合のIh 2の値、曲線の勾
配を示すとすれば、Ih 2＝Ａ＋Ｂ√で表わされ
る。この図から明らかなように、HFの場合に
は、全熱容量が少ないこととリードを介してター
ミナルへ伝導する熱量が少なくなつたことにより
電力消費量は減少している。
したものでTh−Ta＝200℃の場合で、横軸には√
Ｑ（Kg／ｈ）1/2、縦軸にはIh 2（×10-2A2）がとつ
てあり、Ｈ，ＷはそれぞれHF（φ0.35mm，2l）、
HW（φ0.5mm，2l）の場合を示しており、Ａ，Ｂ
をそれぞれ√＝０の場合のIh 2の値、曲線の勾
配を示すとすれば、Ih 2＝Ａ＋Ｂ√で表わされ
る。この図から明らかなように、HFの場合に
は、全熱容量が少ないこととリードを介してター
ミナルへ伝導する熱量が少なくなつたことにより
電力消費量は減少している。
以上の如く、この実施例のHFは従来のHWに
対してこのような特性上のメリツトがある他、半
導体技術を応用して大量生産ができるためエレメ
ントのコストがHWに対し約1/2に低減できる利
点がある。なお、耐熱性は450℃以上でありHW
と同等である。−40℃中でTR＝300℃14V通電オ
ン4sec、オフ4secの10万サイクルの耐久テスト結
果でも出力の変化はΔQ／Ｑ≦±２％であり、耐
振性も50G、10Hz〜1KHz２mm掃引、XYZ軸各３
時間で出力の変化ΔQ／Ｑ≦±１％以下である。
以上の実施例によれば小形のHFを空気流量計の
センサエレメントとして採用することによりノイ
ズをΔQ／Ｑで最大30％低減できる。応答時間は
熱容量が小さくなりリードが細くなつたため、3τ
（95％応答）で1/10以下に短縮できる。また、セ
ンサエレメントの製造原価は半導体製造技術が応
用でき約1/2に低減できる。本発明によれば安価
で高精度のAFM用のセンサエレメントが提供で
きる。
対してこのような特性上のメリツトがある他、半
導体技術を応用して大量生産ができるためエレメ
ントのコストがHWに対し約1/2に低減できる利
点がある。なお、耐熱性は450℃以上でありHW
と同等である。−40℃中でTR＝300℃14V通電オ
ン4sec、オフ4secの10万サイクルの耐久テスト結
果でも出力の変化はΔQ／Ｑ≦±２％であり、耐
振性も50G、10Hz〜1KHz２mm掃引、XYZ軸各３
時間で出力の変化ΔQ／Ｑ≦±１％以下である。
以上の実施例によれば小形のHFを空気流量計の
センサエレメントとして採用することによりノイ
ズをΔQ／Ｑで最大30％低減できる。応答時間は
熱容量が小さくなりリードが細くなつたため、3τ
（95％応答）で1/10以下に短縮できる。また、セ
ンサエレメントの製造原価は半導体製造技術が応
用でき約1/2に低減できる。本発明によれば安価
で高精度のAFM用のセンサエレメントが提供で
きる。
すなわち、本発明の感温抵抗体はアルミナパイ
プを押出し成形し焼成して切断後、パイプの表面
に白金をバレルスパツタにより着膜形成する。そ
してリードをパイプの両端に白金ペーストを用い
て焼付けると同時に白金薄膜も熱処理し、その後
レーザでスパイラル状にトリミングして、ガラス
をオーバコートしている。従つて、HWの線を捲
く約２mm間の作業に相当するレーザのスパイラル
トリミング作業は約2sec間で完了する。また、薄
膜抵抗体には外力を全くかけずに抵抗体を形成で
き、大量生産が可能である。レーザのトリミング
スポツトは最小でφ30μmであり導体幅はほぼこ
の幅以上であればHFとしての機能を保持でき
る。トリミングはボビンの外径に偏心がなければ
φ0.1mmの極細のボビンまで抵抗トリミングが可能
である。従つて、このように径の小さいアルミナ
パイプや棒ができれば、HWでは作ることのでき
なかつた非常に小形状のHFも容易に作ることが
可能である。すなわち、HWでは従来外径φ0.5
mm、長さ２mmのボビンにφ20μmの白金線を37巻
巻いて20Ωの抵抗値を得ていた。ところが外径
φ0.35mm、長さ２mmにすると同じ抵抗値にするた
めには線の太さをφ16μmにする必要がある。こ
のように線が細くなると捲線時の断線の頻度が上
昇し、HWの価格はさらに高価なものになる。こ
れに対して、HFの外径を細くした場合には膜厚
3μmを2μmに薄くすることにより容易に対応が可
能である。
プを押出し成形し焼成して切断後、パイプの表面
に白金をバレルスパツタにより着膜形成する。そ
してリードをパイプの両端に白金ペーストを用い
て焼付けると同時に白金薄膜も熱処理し、その後
レーザでスパイラル状にトリミングして、ガラス
をオーバコートしている。従つて、HWの線を捲
く約２mm間の作業に相当するレーザのスパイラル
トリミング作業は約2sec間で完了する。また、薄
膜抵抗体には外力を全くかけずに抵抗体を形成で
き、大量生産が可能である。レーザのトリミング
スポツトは最小でφ30μmであり導体幅はほぼこ
の幅以上であればHFとしての機能を保持でき
る。トリミングはボビンの外径に偏心がなければ
φ0.1mmの極細のボビンまで抵抗トリミングが可能
である。従つて、このように径の小さいアルミナ
パイプや棒ができれば、HWでは作ることのでき
なかつた非常に小形状のHFも容易に作ることが
可能である。すなわち、HWでは従来外径φ0.5
mm、長さ２mmのボビンにφ20μmの白金線を37巻
巻いて20Ωの抵抗値を得ていた。ところが外径
φ0.35mm、長さ２mmにすると同じ抵抗値にするた
めには線の太さをφ16μmにする必要がある。こ
のように線が細くなると捲線時の断線の頻度が上
昇し、HWの価格はさらに高価なものになる。こ
れに対して、HFの外径を細くした場合には膜厚
3μmを2μmに薄くすることにより容易に対応が可
能である。
すなわち、従来のHWに比して小形状のHFを
採用することにより、第７図に示すように出力電
圧ノイズの影響は最大30％低減することが可能で
ある。その原因はエレメント形状が小さくなつた
ためにリードやターミナルなどの支持部の温度分
布が低くなり壁面流によつて生ずる乱流の影響度
が低減されたことによる。また、第９図に示すよ
うに応答時間は立上り3τの応答で従来のHWが
1secであつたのに対し、HFは100m sec前後と約
１／１０に低減する。その原因としてはエレメントの
熱容量がHW外径φ0.55mmに対しHF外径φ0.37mm
では約1/2に減少したこととリード線径が
HWφ0.2mmに対しHFφ0.15mmと細くなつてターミ
ナルへの熱伝導量が減少し、それにHWは白金捲
線が熱伝導率（λG＝0.64kcal／mh℃）の悪いオ
ーバコートガラスに包まれてアルミナパイプに対
して線接触していたのに対しHFでは熱伝導率
（λA＝15.8kcal／mh℃）の良いアルミナパイプに
白金薄膜が密着していることなどによる。また、
熱容量が小さくなつたため、消費電力も第１０図
に示すように低減する。
採用することにより、第７図に示すように出力電
圧ノイズの影響は最大30％低減することが可能で
ある。その原因はエレメント形状が小さくなつた
ためにリードやターミナルなどの支持部の温度分
布が低くなり壁面流によつて生ずる乱流の影響度
が低減されたことによる。また、第９図に示すよ
うに応答時間は立上り3τの応答で従来のHWが
1secであつたのに対し、HFは100m sec前後と約
１／１０に低減する。その原因としてはエレメントの
熱容量がHW外径φ0.55mmに対しHF外径φ0.37mm
では約1/2に減少したこととリード線径が
HWφ0.2mmに対しHFφ0.15mmと細くなつてターミ
ナルへの熱伝導量が減少し、それにHWは白金捲
線が熱伝導率（λG＝0.64kcal／mh℃）の悪いオ
ーバコートガラスに包まれてアルミナパイプに対
して線接触していたのに対しHFでは熱伝導率
（λA＝15.8kcal／mh℃）の良いアルミナパイプに
白金薄膜が密着していることなどによる。また、
熱容量が小さくなつたため、消費電力も第１０図
に示すように低減する。
なお、このHFは、表面積が2.25mm2以下、熱容
量が0.13×10-3cal／℃以下、ｌ／ｄが5.5以上の
とき良い結果が得られる。以下その根拠について
第１１〜第１３図を用いて説明する。測定に用い
たAFMは主通路に開口並設したバイパス通路を
有するもので、バイパスの直管部にHF５，CF１
０をそれぞれリードピン２２，２３で溶接固定し
た構造で第１１図はその部分の斜視図、第１２図
は第１１図のＺ方向視図である。その測定結果を
示したのが第１３図で、横軸には、表面積（mm2）、
熱容量（×10-3cal／℃）、ｌ／ｄがとつてあり、
縦軸には3τ（ms）がとつてあり、ｌ＝２mmの場合
を示してある。HF，CFは製品の価格や重量軽減
のためバイパス通路径はできるだけ小形にするこ
とが望まれ、従つて、HF，CFの長さは可能な限
り短かくすることが必要である。一方、信号出力
を得るための回路構成からエレメントの抵抗値が
10〜20Ωとなるが、この抵抗値をトリミングで得
るためには、レーザトリミングスポツト最小径
φ30μmであること、電流密度10000A／cm2以下で
使用しなければならないため薄膜厚さは1μm〜
4μmにする必要があること、アルミナパイプの両
端にリードを固定するための接着代0.5mmが必要
であること、などを総合するとボビン全長は２mm
以上が必要となる。外径寸法はアルミナパイプの
成形技術によつて左右され、現状の技術では
φ0.35mm以下は成形困難である。第１３図には、
ボビン全長２mmとして、外径を変えたボビンに白
金薄膜を形成したHFの応答特性の比較が示して
あるが、応答特性の評価の目標値は次のような実
車のデータがベースになつている。すなわち、多
点燃料噴射システムを搭載した自動車の吸気管に
AFMを取付けて運転動作させた時の加速応答の
フイーリングテストで立上り3τ180ms以下のもの
が合格し、それ以上のものでは、加速時に遅れが
生じ、運転上のフイーリングが悪いかあるいは悪
い場合があるという評価になつている。
量が0.13×10-3cal／℃以下、ｌ／ｄが5.5以上の
とき良い結果が得られる。以下その根拠について
第１１〜第１３図を用いて説明する。測定に用い
たAFMは主通路に開口並設したバイパス通路を
有するもので、バイパスの直管部にHF５，CF１
０をそれぞれリードピン２２，２３で溶接固定し
た構造で第１１図はその部分の斜視図、第１２図
は第１１図のＺ方向視図である。その測定結果を
示したのが第１３図で、横軸には、表面積（mm2）、
熱容量（×10-3cal／℃）、ｌ／ｄがとつてあり、
縦軸には3τ（ms）がとつてあり、ｌ＝２mmの場合
を示してある。HF，CFは製品の価格や重量軽減
のためバイパス通路径はできるだけ小形にするこ
とが望まれ、従つて、HF，CFの長さは可能な限
り短かくすることが必要である。一方、信号出力
を得るための回路構成からエレメントの抵抗値が
10〜20Ωとなるが、この抵抗値をトリミングで得
るためには、レーザトリミングスポツト最小径
φ30μmであること、電流密度10000A／cm2以下で
使用しなければならないため薄膜厚さは1μm〜
4μmにする必要があること、アルミナパイプの両
端にリードを固定するための接着代0.5mmが必要
であること、などを総合するとボビン全長は２mm
以上が必要となる。外径寸法はアルミナパイプの
成形技術によつて左右され、現状の技術では
φ0.35mm以下は成形困難である。第１３図には、
ボビン全長２mmとして、外径を変えたボビンに白
金薄膜を形成したHFの応答特性の比較が示して
あるが、応答特性の評価の目標値は次のような実
車のデータがベースになつている。すなわち、多
点燃料噴射システムを搭載した自動車の吸気管に
AFMを取付けて運転動作させた時の加速応答の
フイーリングテストで立上り3τ180ms以下のもの
が合格し、それ以上のものでは、加速時に遅れが
生じ、運転上のフイーリングが悪いかあるいは悪
い場合があるという評価になつている。
このような制約から前述のHFエレメントの表
面積，熱容量，ｌ／ｄの限界値が決定され、また
一方、捲線形ではボビン径φ0.4mm、リード径φ0.2
mm以下になると巻線作業が困難になり製品化が不
可能になる。
面積，熱容量，ｌ／ｄの限界値が決定され、また
一方、捲線形ではボビン径φ0.4mm、リード径φ0.2
mm以下になると巻線作業が困難になり製品化が不
可能になる。
この感温抵抗体を用いた空気流量計は、内燃機
関、特に高馬力、低燃費、排ガス等の制御に高精
度で即応できる燃料噴射装置を有する内燃機関の
制御に好適である。
関、特に高馬力、低燃費、排ガス等の制御に高精
度で即応できる燃料噴射装置を有する内燃機関の
制御に好適である。
なお、前述の実施例では、HFを製造する際、
アルミナパイプに白金薄膜を着膜した後、アルミ
ナパイプ内側両端及び両断面にフイラ入りの白金
ペーストを塗布したものに先端部に白金ペースト
を塗布したリードを嵌挿し、熱処理して焼付け固
定と白金薄膜を結晶化した後レーザによる抵抗ス
パイラルトリミングを行なつたが、次のようにし
ても良い。すなわち、最初、アルミナパイプの内
側両端及び両断面にフイラ入りの白金ペーストを
塗布したものに、先端にフイラ入りの白金ペース
トを塗布したリードを嵌挿し、熱処理してリード
をアルミナパイプに焼付け固定する。このリード
の固定されたアルミナパイプにバレルスパツタに
より白金薄膜を着膜する。次に白金薄膜を熱処理
して結晶化し耐久的に安定な薄膜にする。この後
の処理は前述の実施例と同様に行なわれる。この
方法は前述の方法よりも工数が増加するが、同様
の作用効果を有するHFを製造することができ
る。
アルミナパイプに白金薄膜を着膜した後、アルミ
ナパイプ内側両端及び両断面にフイラ入りの白金
ペーストを塗布したものに先端部に白金ペースト
を塗布したリードを嵌挿し、熱処理して焼付け固
定と白金薄膜を結晶化した後レーザによる抵抗ス
パイラルトリミングを行なつたが、次のようにし
ても良い。すなわち、最初、アルミナパイプの内
側両端及び両断面にフイラ入りの白金ペーストを
塗布したものに、先端にフイラ入りの白金ペース
トを塗布したリードを嵌挿し、熱処理してリード
をアルミナパイプに焼付け固定する。このリード
の固定されたアルミナパイプにバレルスパツタに
より白金薄膜を着膜する。次に白金薄膜を熱処理
して結晶化し耐久的に安定な薄膜にする。この後
の処理は前述の実施例と同様に行なわれる。この
方法は前述の方法よりも工数が増加するが、同様
の作用効果を有するHFを製造することができ
る。
本発明は、以上の如く、安価で高精度な空気流
量計用の感温抵抗体及びその製造方法を提供可能
とするもので、産業上の効果の大なるものであ
る。
量計用の感温抵抗体及びその製造方法を提供可能
とするもので、産業上の効果の大なるものであ
る。
第１図は本発明の空気流量計の感温抵抗体の一
実施例の斜視図、第２図は第１図のＹ部の断面
図、第３図は第１図の感温抵抗体を温度補償用抵
抗体とともに流路に設置した空気流量計の説明
図、第４図は従来の空気流量計の感温抵抗体の斜
視図、第５図は第４図のＸ部の断面図、第６図は
感温抵抗体駆動用の電子回路の説明図、第７図は
実施例の感温抵抗体の出力変動を従来の感温抵抗
体と比較して示す線図、第８図は同じく応答特性
を比較して示す線図、第９図は同じく出力の始動
応答を比較して示す線図、第１０図は同じく消費
電力を比較して示す線図、第１１図は感温抵抗体
及び温度補償用抵抗体の取り付け状態を示す斜視
図、第１２図は第１１図のＺ方向矢視断面図、第
１３図は本発明の空気流量計の感温抵抗体の有効
使用範囲を示す特性線図である。 １……アルミナパイプ、２……リード、４……
ガラス、５……（薄膜を発熱抵抗体とする）感温
抵抗体、６……白金薄膜、７……白金ペースト、
８……主通路、９……バイパス通路、１０……温
度補償用抵抗体。
実施例の斜視図、第２図は第１図のＹ部の断面
図、第３図は第１図の感温抵抗体を温度補償用抵
抗体とともに流路に設置した空気流量計の説明
図、第４図は従来の空気流量計の感温抵抗体の斜
視図、第５図は第４図のＸ部の断面図、第６図は
感温抵抗体駆動用の電子回路の説明図、第７図は
実施例の感温抵抗体の出力変動を従来の感温抵抗
体と比較して示す線図、第８図は同じく応答特性
を比較して示す線図、第９図は同じく出力の始動
応答を比較して示す線図、第１０図は同じく消費
電力を比較して示す線図、第１１図は感温抵抗体
及び温度補償用抵抗体の取り付け状態を示す斜視
図、第１２図は第１１図のＺ方向矢視断面図、第
１３図は本発明の空気流量計の感温抵抗体の有効
使用範囲を示す特性線図である。 １……アルミナパイプ、２……リード、４……
ガラス、５……（薄膜を発熱抵抗体とする）感温
抵抗体、６……白金薄膜、７……白金ペースト、
８……主通路、９……バイパス通路、１０……温
度補償用抵抗体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円筒体の両端にそれぞれリードが挿嵌され、
該リードのそれぞれにその両端が接続する発熱抵
抗体が前記円筒体上に配設され、該発熱抵抗体を
ガラスで被覆してなる空気流量計の感温抵抗体に
おいて、前記発熱抵抗体アルミナよりなる前記円
筒体にスパイラル状に被着した白金薄膜よりな
り、その表面積が2.5mm2以下で、前記発熱抵抗体
の配設されている部分の熱容量が1.3×10-3cal／
℃以下、前記円筒体の外径がｄmm、長さがｌmmで
あるときｌ／ｄが5.5以上であることを特徴とす
る空気流量計の感温抵抗体。 ２ 円筒体の両端にそれぞれリードが挿嵌され、
該リードのそれぞれにその両端が接続され前記円
筒体上に発熱抵抗体が配設され、該発熱抵抗体を
ガラスで被覆してなる空気流量計の感温抵抗体の
製造方法において、前記円筒体の内側中央部を除
いた部分に白金薄膜を被着させ、ついで白金薄膜
が被着された該円筒体の両端部内周及び断面に白
金ペーストを存在させた状態で前記リードを挿嵌
した後加熱して、前記リードの前記円筒体への固
定及び前記白金薄膜の熱処理を行ない、次に該円
筒体上の白金薄膜をレーザ光を用いてパイラル状
にトリミングして前記発熱抵抗体を形成し、トリ
ミングされた該発熱抵抗体の設けられた前記円筒
体及び該発熱抵抗体と前記リードとの接続部をガ
ラスで被覆することを特徴とする空気流量計の感
温抵抗体の製造方法。 ３ 前記円筒体がアルミナよりなる特許請求の範
囲第２項記載の空気流量計の感温抵抗体の製造方
法。 ４ 円筒体の両端にそれぞれリードが挿嵌され、
該リードのそれぞれにその両端が接続され前記円
筒体上に発熱抵抗体が配設され、該発熱抵抗体を
ガラスで被覆してなる空気流量計の感温抵抗体の
製造方法において、前記円筒体の両端部内周及び
断面に白金ペーストを存在させた状態で前記リー
ドを挿嵌して焼付固定し、次に前記円筒体及び前
記リード外面に白金薄膜を被着させ熱処理した
後、該円筒体上の白金薄膜をレーザ光を用いてス
パイラル状にトリミングして前記発熱抵抗体を形
成し、トリミングされた該発熱抵抗体の設けられ
た前記円筒体及び該発熱抵抗体と前記リードとの
接続部をガラスで被覆することを特徴とする空気
流量計の感温抵抗体の製造方法。 ５ 前記円筒体がアルミナよりなる特許請求の範
囲第４項記載の空気流量計の感温抵抗体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59261995A JPS61139723A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 空気流量計の感温抵抗体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59261995A JPS61139723A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 空気流量計の感温抵抗体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61139723A JPS61139723A (ja) | 1986-06-27 |
| JPH0441764B2 true JPH0441764B2 (ja) | 1992-07-09 |
Family
ID=17369546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59261995A Granted JPS61139723A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 空気流量計の感温抵抗体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61139723A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56104409A (en) * | 1980-01-23 | 1981-08-20 | Hitachi Ltd | Method of manufacturing refractory resistor |
| JPS56106159A (en) * | 1980-01-28 | 1981-08-24 | Hitachi Ltd | Production of sensor for detecting flow speed and flow rate |
| JPS59104513A (ja) * | 1982-12-08 | 1984-06-16 | Hitachi Ltd | 熱式流量計 |
| JPS59175580A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-04 | 株式会社日立製作所 | 発熱抵抗体 |
| JPS60218034A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 感熱形流量検出用センサの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5696326U (ja) * | 1979-12-26 | 1981-07-30 |
-
1984
- 1984-12-12 JP JP59261995A patent/JPS61139723A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56104409A (en) * | 1980-01-23 | 1981-08-20 | Hitachi Ltd | Method of manufacturing refractory resistor |
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| JPS59104513A (ja) * | 1982-12-08 | 1984-06-16 | Hitachi Ltd | 熱式流量計 |
| JPS59175580A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-04 | 株式会社日立製作所 | 発熱抵抗体 |
| JPS60218034A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 感熱形流量検出用センサの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61139723A (ja) | 1986-06-27 |
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