JPH0447772B2 - - Google Patents
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- JPH0447772B2 JPH0447772B2 JP57174622A JP17462282A JPH0447772B2 JP H0447772 B2 JPH0447772 B2 JP H0447772B2 JP 57174622 A JP57174622 A JP 57174622A JP 17462282 A JP17462282 A JP 17462282A JP H0447772 B2 JPH0447772 B2 JP H0447772B2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、熱式流量計に係り、特に内燃機関の
吸入空気量を検出するに好適な熱式流量計に関す
る。
吸入空気量を検出するに好適な熱式流量計に関す
る。
従来、燃料噴射装置を備えた内燃機関において
は、種々のセンサを用い、これらのセンサからの
信号に基づいて内燃機関の状態を検出した上で、
燃料噴射装置による燃料噴射量の制御等を行つて
いる。これらのセンサの1つとして吸入空気量を
測定する流量計があり、温度依存性抵抗を用いた
熱式流量計がある。この種の装置としては例えば
特開昭54−111860号公報に記載されているものが
ある。
は、種々のセンサを用い、これらのセンサからの
信号に基づいて内燃機関の状態を検出した上で、
燃料噴射装置による燃料噴射量の制御等を行つて
いる。これらのセンサの1つとして吸入空気量を
測定する流量計があり、温度依存性抵抗を用いた
熱式流量計がある。この種の装置としては例えば
特開昭54−111860号公報に記載されているものが
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術においては、電気絶縁物質で構成
されている支持体の上に直接温度依存性の感熱抵
抗からなる薄膜を形成したいたため、その薄膜に
支持体の粒界による溝や窪みの影響で内部歪が生
ずるという問題があつた。
されている支持体の上に直接温度依存性の感熱抵
抗からなる薄膜を形成したいたため、その薄膜に
支持体の粒界による溝や窪みの影響で内部歪が生
ずるという問題があつた。
本発明の目的は、感熱抵抗層に生ずる内部歪を
低減し、経時変化を向上させることができる熱式
流量計を提供することにある。
低減し、経時変化を向上させることができる熱式
流量計を提供することにある。
上記目的は、電気絶縁性物質からなる支持体
と、流体の流量を検出部となる感熱抵抗を含む感
熱抵抗層とを有し、前記感熱抵抗の温度による抵
抗変化に基づいて、前記流体の流量を測定する熱
式流量計において、前記支持体の粒界による溝又
は窪みを減らすように前記支持体の表面を着膜す
るガラス層を前記支持体と前記感熱抵抗層との間
に設けることによつて達成される。
と、流体の流量を検出部となる感熱抵抗を含む感
熱抵抗層とを有し、前記感熱抵抗の温度による抵
抗変化に基づいて、前記流体の流量を測定する熱
式流量計において、前記支持体の粒界による溝又
は窪みを減らすように前記支持体の表面を着膜す
るガラス層を前記支持体と前記感熱抵抗層との間
に設けることによつて達成される。
電気絶縁物質の支持体の表面にガラスの薄膜を
着膜しているので、感熱抵抗層が形成される面が
滑らかになり、感熱抵抗層に生ずる内部歪を低減
することができる。
着膜しているので、感熱抵抗層が形成される面が
滑らかになり、感熱抵抗層に生ずる内部歪を低減
することができる。
以下、図面を用いて本発明の一実施例について
説明する。
説明する。
第1図において、発熱抵抗体エレメント1は他
の抵抗11,12,13とブリツジを構成する。
これらのブリツジ抵抗の差電圧をアンプ14を介
して差動増巾し、トランジスタ15を駆動するフ
イードバツク回路を構成している。発熱抵抗体1
は温度補償用抵抗体13と共に流体通路に配置
し、周囲温度に対して、常に所定の温度差(約
100℃〜200℃程度)を保つようにフイードバツク
回路を介して制御する。これらの駆動回路部は、
第2図に示すように、ハウジング20の中に収納
されている。抵抗1および13は、それぞれエレ
メント支持ピン21,22,23,24により支
持され、これらの支持ピンをインサートした4端
子ホルダ25と一体にして流体通路を構成するチ
ヤンバに組付けられる。チヤンバは入口部30か
ら主通路31に開口する静圧取込口32を経由し
て、バイパス通路33が形成されている。バイパ
ス通路33の中央直管部34に発熱抵抗体エレメ
ント1と温度補償用抵抗体エレメント13を配置
する。さらにバイパス通路33の下流は主通路3
1の円周方向にリング状に所定の距離進んで、主
通路31のベンチユリー部35を合流する。吐出
口36はダクトによりエンジンの吸気管にスロツ
トルチヤンバを中継して連結される。尚、チヤン
バ入口部30はエアクリーナに接続される。
の抵抗11,12,13とブリツジを構成する。
これらのブリツジ抵抗の差電圧をアンプ14を介
して差動増巾し、トランジスタ15を駆動するフ
イードバツク回路を構成している。発熱抵抗体1
は温度補償用抵抗体13と共に流体通路に配置
し、周囲温度に対して、常に所定の温度差(約
100℃〜200℃程度)を保つようにフイードバツク
回路を介して制御する。これらの駆動回路部は、
第2図に示すように、ハウジング20の中に収納
されている。抵抗1および13は、それぞれエレ
メント支持ピン21,22,23,24により支
持され、これらの支持ピンをインサートした4端
子ホルダ25と一体にして流体通路を構成するチ
ヤンバに組付けられる。チヤンバは入口部30か
ら主通路31に開口する静圧取込口32を経由し
て、バイパス通路33が形成されている。バイパ
ス通路33の中央直管部34に発熱抵抗体エレメ
ント1と温度補償用抵抗体エレメント13を配置
する。さらにバイパス通路33の下流は主通路3
1の円周方向にリング状に所定の距離進んで、主
通路31のベンチユリー部35を合流する。吐出
口36はダクトによりエンジンの吸気管にスロツ
トルチヤンバを中継して連結される。尚、チヤン
バ入口部30はエアクリーナに接続される。
発熱抵抗体の構造について第3図を用いて説明
する。第3図aは、その全体構造を示し、同図b
は、部分拡大したものを示している。
する。第3図aは、その全体構造を示し、同図b
は、部分拡大したものを示している。
支持体であるセラミツク製ボビン40の両端に
は、白金などのリード42が白金ペーストなどの
耐熱性接着剤44によつて固定されている。ボビ
ンの表面には、感熱抵抗を含む層50が形成され
ている。セラミツクとしては、アルミナ、マグネ
シア、ベリリア、ジルコニア、ムライト、ホルス
テライト、ステアタイト、スピネル、チタニアな
どがある。400℃以上の耐熱性、小形にした時の
機械的強度、加工性の点からはアルミナがよい。
例えば、アルミナ純度が99%の場合、アルミナの
粒径は5〜50μとなり、粒界には3〜5μの溝又は
窪みができる。アルミナの純度が低いと溝は小さ
くなるが強度的には劣つてくる。このアルミナ製
ボビン44の表面には、第3図bに示すように、
3〜5μの厚さのガラス層52が形成される。ガ
ラス層52の軟化点は800℃以上である。これは、
このガラス層52の上に形成される白金層を安定
化するためのエージング処理が700〜800℃で行な
われるためである。また、ガラス層52の熱膨張
係数は、主成分のSiO2に対してBaOやCaOを微
量含むと65〜70×10-7/℃となり、アルカリ系の
Na2O3、K2O、LiO2を数%配合することにより、
70〜75×10-7/℃となる。そして、膨張係数は、
アルミナとほぼ膨張係数をあわせるように選ばれ
る。このガラス層52は、テリプニオールなどの
バインダーと配合して、デイスペンサなどを用い
て定量化して塗布する。塗布後、予備乾燥を行
い、その後1200℃前後で焼成する。アアルミナの
ボビン44の表面には、ガラスの薄膜が強固に着
膜され、表面の粗さは0.5μ以下の滑らかな面にな
る。このガラス層は、スパツタなどによる着膜も
可能である。このガラス層52の上に、感熱抵抗
膜54が形成される。ここで、このガラス層52
がなく、ボビン40上に直接感熱抵抗膜54を形
成すると、ボビンの窪みの部分の側壁では薄く、
底部では厚くなり、ボビンの熱膨張収縮による歪
が、不純物のある粒界に集中し、薄膜にも歪が集
中する。この内部歪によつて、経時変化が大きく
なり、耐久性が悪くなる。それに対して、このガ
ラス層52を用いることにより、かかる問題はな
くなる。
は、白金などのリード42が白金ペーストなどの
耐熱性接着剤44によつて固定されている。ボビ
ンの表面には、感熱抵抗を含む層50が形成され
ている。セラミツクとしては、アルミナ、マグネ
シア、ベリリア、ジルコニア、ムライト、ホルス
テライト、ステアタイト、スピネル、チタニアな
どがある。400℃以上の耐熱性、小形にした時の
機械的強度、加工性の点からはアルミナがよい。
例えば、アルミナ純度が99%の場合、アルミナの
粒径は5〜50μとなり、粒界には3〜5μの溝又は
窪みができる。アルミナの純度が低いと溝は小さ
くなるが強度的には劣つてくる。このアルミナ製
ボビン44の表面には、第3図bに示すように、
3〜5μの厚さのガラス層52が形成される。ガ
ラス層52の軟化点は800℃以上である。これは、
このガラス層52の上に形成される白金層を安定
化するためのエージング処理が700〜800℃で行な
われるためである。また、ガラス層52の熱膨張
係数は、主成分のSiO2に対してBaOやCaOを微
量含むと65〜70×10-7/℃となり、アルカリ系の
Na2O3、K2O、LiO2を数%配合することにより、
70〜75×10-7/℃となる。そして、膨張係数は、
アルミナとほぼ膨張係数をあわせるように選ばれ
る。このガラス層52は、テリプニオールなどの
バインダーと配合して、デイスペンサなどを用い
て定量化して塗布する。塗布後、予備乾燥を行
い、その後1200℃前後で焼成する。アアルミナの
ボビン44の表面には、ガラスの薄膜が強固に着
膜され、表面の粗さは0.5μ以下の滑らかな面にな
る。このガラス層は、スパツタなどによる着膜も
可能である。このガラス層52の上に、感熱抵抗
膜54が形成される。ここで、このガラス層52
がなく、ボビン40上に直接感熱抵抗膜54を形
成すると、ボビンの窪みの部分の側壁では薄く、
底部では厚くなり、ボビンの熱膨張収縮による歪
が、不純物のある粒界に集中し、薄膜にも歪が集
中する。この内部歪によつて、経時変化が大きく
なり、耐久性が悪くなる。それに対して、このガ
ラス層52を用いることにより、かかる問題はな
くなる。
感熱抵抗膜54としては、高温雰囲気で安定で
あること、抵抗の温度係数が3000ppm/℃以上と
したいことから、白金を用いるのが好ましい。こ
の白金は、ガラス層52の上に、スパツタ、又は
蒸着、又はイオンプレーテイングにより、2〜
4μの厚さに着膜される。スパツタ後の白金薄膜
の抵抗の温度係数は、約1500ppm/℃前後と低
く、感熱抵抗として用いるには、感度が悪い。
700〜800℃で熱処理を行う。その後、レーザーに
より抵抗トリミングを行い、抵抗値を一定値(例
えば20Ω)にあわせる。トリミングは、抵抗層に
ついてのみ行われ、ガラス層52をすべて除去す
る必要はない。
あること、抵抗の温度係数が3000ppm/℃以上と
したいことから、白金を用いるのが好ましい。こ
の白金は、ガラス層52の上に、スパツタ、又は
蒸着、又はイオンプレーテイングにより、2〜
4μの厚さに着膜される。スパツタ後の白金薄膜
の抵抗の温度係数は、約1500ppm/℃前後と低
く、感熱抵抗として用いるには、感度が悪い。
700〜800℃で熱処理を行う。その後、レーザーに
より抵抗トリミングを行い、抵抗値を一定値(例
えば20Ω)にあわせる。トリミングは、抵抗層に
ついてのみ行われ、ガラス層52をすべて除去す
る必要はない。
この感熱抵抗膜54の上に、ガラス層56が形
成される。このガラス層は、PbOを主成分とし、
B2O3を含有することにより、軟化点は500〜550
℃であり、白金の膨張係数に近いものとする。こ
のガラス層は、低融点粉末ガラスを塗布焼成し、
5〜10μの厚さのガラス層を形成する。このガラ
ス層は、抵抗が流体のゴミなどにより削られた
り、付着したりして発熱特性が変化するので防止
する。
成される。このガラス層は、PbOを主成分とし、
B2O3を含有することにより、軟化点は500〜550
℃であり、白金の膨張係数に近いものとする。こ
のガラス層は、低融点粉末ガラスを塗布焼成し、
5〜10μの厚さのガラス層を形成する。このガラ
ス層は、抵抗が流体のゴミなどにより削られた
り、付着したりして発熱特性が変化するので防止
する。
ガラス層56を形成後、通電して、使用状態で
の最大電流を断続的に加えてエージング処理す
る。
の最大電流を断続的に加えてエージング処理す
る。
この発熱抵抗体を4端子ホルダ25の支持ピン
にそれぞれ点溶接して固定する。発熱抵抗体の温
度は、空気流量の温度より通常170℃高く設定さ
れる。一方、空気流体の温度は、100℃近くなる
こともある。そこで、発熱抵抗体の温度を250℃
と−30℃の間で繰り返すように設定し、空気流量
を200Kg/Hとして、電源のオン・オフの耐久試
験を行つた結果を第4図に示す。図中、Aは、ボ
ビン上にガラス層がある場合であり、10000サイ
クル後の流量変化率は1.5%以下であり、抵抗値
の変化率に換算すると0.5%以下である。一方、
図中のBは、ボビン上にガラス層がない場合であ
り、10000サイクル後の流量変化率は9%以上で
あり、抵抗値の変化率では3%以上である。
にそれぞれ点溶接して固定する。発熱抵抗体の温
度は、空気流量の温度より通常170℃高く設定さ
れる。一方、空気流体の温度は、100℃近くなる
こともある。そこで、発熱抵抗体の温度を250℃
と−30℃の間で繰り返すように設定し、空気流量
を200Kg/Hとして、電源のオン・オフの耐久試
験を行つた結果を第4図に示す。図中、Aは、ボ
ビン上にガラス層がある場合であり、10000サイ
クル後の流量変化率は1.5%以下であり、抵抗値
の変化率に換算すると0.5%以下である。一方、
図中のBは、ボビン上にガラス層がない場合であ
り、10000サイクル後の流量変化率は9%以上で
あり、抵抗値の変化率では3%以上である。
第5図は、流量をステツプ的に変化させた場合
の応答特性を示している。図中、A1はボビン上
にガラス層がある場合の立下りの応答特性で、
A2は立上りの応答特性である。B1はボビン上に
ガラス層がない場合の立下りの応答特性であり、
B2は、立上りの応答特性である。流量計は、実
質的にはエンジンの吸気脈動流の平均値を検出す
る。従つて、応答特性の立上り、立下りの時定数
が等しいことが望ましい。ここで、図中のAのよ
うにボビンにガラス層を設けることにより、ガラ
ス層の断熱効果により立下り時間を遅くして、立
下り時間と立上り時間の差を短縮できる。
の応答特性を示している。図中、A1はボビン上
にガラス層がある場合の立下りの応答特性で、
A2は立上りの応答特性である。B1はボビン上に
ガラス層がない場合の立下りの応答特性であり、
B2は、立上りの応答特性である。流量計は、実
質的にはエンジンの吸気脈動流の平均値を検出す
る。従つて、応答特性の立上り、立下りの時定数
が等しいことが望ましい。ここで、図中のAのよ
うにボビンにガラス層を設けることにより、ガラ
ス層の断熱効果により立下り時間を遅くして、立
下り時間と立上り時間の差を短縮できる。
第6図は、本発明の他の実施例であり、棒状の
セラミツク46が耐熱性接着剤44でリード42
に固着される。セラミツク46の表面には第3図
bと同様に層50が形成される。
セラミツク46が耐熱性接着剤44でリード42
に固着される。セラミツク46の表面には第3図
bと同様に層50が形成される。
第7図は、本発明のその他の実施例を示してお
り、ボビン状のセラミツク40の表面に層50が
形成され、セラミツク40の両端を円弧状の支持
部48に圧接したものである。
り、ボビン状のセラミツク40の表面に層50が
形成され、セラミツク40の両端を円弧状の支持
部48に圧接したものである。
経時変化が改善できた理由としては、アルミナ
表面の起伏をガラス層を形成しておおい、白金薄
膜形成のための基板表面の粗さを0.5μ以下にして
白金薄膜に膨張収縮による歪を起こさぬようにし
たことである。歪が発生すると、白金は特に抵抗
値が大きく変化する材料であり、歪計などは白金
で構成されているものである。例えば白金線はダ
イス引抜時の歪で約3%抵抗値が変化することが
わかつている。このような歪の発生を防止できた
ことが主因である。発熱抵抗体エレメントは白金
薄膜抵抗体として構成できた。薄膜の製造プロセ
スは、アルミナへのガラス層の形成に始まり、白
金薄膜スパツタ、抵抗トリミング、ガラスコーテ
ング、エージングと多工程であるがガラス層の形
成はデイスペンサにより1〜2秒/ケで定量塗布
可能である。スパツタは6インチのターゲツトを
用いて基板をドーナツ状に回転することによりボ
ビンを立てて1回のスパツタで済ませられるとし
て、1回のスパツタで1廿本着膜でき、工数は1
〜2秒/ケとなる。トリミング時間は2秒/ケ、
ガラスのオーバーコートはデイスペンサにより1
〜2秒/ケでコーテイングできる。工程間のつな
ぎのサンプルのセツト、取り外しの作業をできる
だけ単純化して自動化することにより、1分以
下/ケの加工工数は実現可能である。
表面の起伏をガラス層を形成しておおい、白金薄
膜形成のための基板表面の粗さを0.5μ以下にして
白金薄膜に膨張収縮による歪を起こさぬようにし
たことである。歪が発生すると、白金は特に抵抗
値が大きく変化する材料であり、歪計などは白金
で構成されているものである。例えば白金線はダ
イス引抜時の歪で約3%抵抗値が変化することが
わかつている。このような歪の発生を防止できた
ことが主因である。発熱抵抗体エレメントは白金
薄膜抵抗体として構成できた。薄膜の製造プロセ
スは、アルミナへのガラス層の形成に始まり、白
金薄膜スパツタ、抵抗トリミング、ガラスコーテ
ング、エージングと多工程であるがガラス層の形
成はデイスペンサにより1〜2秒/ケで定量塗布
可能である。スパツタは6インチのターゲツトを
用いて基板をドーナツ状に回転することによりボ
ビンを立てて1回のスパツタで済ませられるとし
て、1回のスパツタで1廿本着膜でき、工数は1
〜2秒/ケとなる。トリミング時間は2秒/ケ、
ガラスのオーバーコートはデイスペンサにより1
〜2秒/ケでコーテイングできる。工程間のつな
ぎのサンプルのセツト、取り外しの作業をできる
だけ単純化して自動化することにより、1分以
下/ケの加工工数は実現可能である。
本発明によれば、熱式流量計の感熱抵抗層に生
ずる内部歪を低減させることにより、経時変化耐
久性の向上を図ることができる。
ずる内部歪を低減させることにより、経時変化耐
久性の向上を図ることができる。
第1図は本発明の一実施例の回路図であり、第
2図は本発明の一実施例の部分断面図であり、第
3図は本発明の一実施例の断面図であり、第4図
及び第5図は本発明の一実施例の実験データ図で
あり、第6図及び第7図は本発明の他の実施例の
断面図である。 〔符号の説明〕、40……ボビン、52,56
……ガラス層、54……感熱抵抗膜。
2図は本発明の一実施例の部分断面図であり、第
3図は本発明の一実施例の断面図であり、第4図
及び第5図は本発明の一実施例の実験データ図で
あり、第6図及び第7図は本発明の他の実施例の
断面図である。 〔符号の説明〕、40……ボビン、52,56
……ガラス層、54……感熱抵抗膜。
Claims (1)
- 1 電気絶縁性物質からなる支持体と、流体の流
量を検出部となる感熱抵抗を含む感熱抵抗層とを
有し、前記感熱抵抗の温度による抵抗変化に基づ
いて前記流体の流量を測定する熱式流量計におい
て、前記支持体の粒界による溝又は窪みを減らす
ように前記支持体の表面を着膜するガラス層を前
記支持体と前記感熱抵抗層との間に設けたことを
特徴とする熱式流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57174622A JPS5965216A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | 熱式流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57174622A JPS5965216A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | 熱式流量計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5965216A JPS5965216A (ja) | 1984-04-13 |
JPH0447772B2 true JPH0447772B2 (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=15981807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57174622A Granted JPS5965216A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | 熱式流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5965216A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0682057B2 (ja) * | 1987-07-13 | 1994-10-19 | 日本碍子株式会社 | 検出素子 |
US4870745A (en) * | 1987-12-23 | 1989-10-03 | Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. | Methods of making silicon-based sensors |
US4888988A (en) * | 1987-12-23 | 1989-12-26 | Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. | Silicon based mass airflow sensor and its fabrication method |
DE19537466A1 (de) * | 1995-10-07 | 1997-04-10 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Temperatur eines den Durchsatz eines strömenden Mediums erfassenden Meßwiderstandes |
DE102014104219B4 (de) | 2014-03-26 | 2019-09-12 | Heraeus Nexensos Gmbh | Keramikträger sowie Sensorelement, Heizelement und Sensormodul jeweils mit einem Keramikträger und Verfahren zur Herstellung eines Keramikträgers |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4964478A (ja) * | 1972-06-14 | 1974-06-21 | ||
JPS54111860A (en) * | 1978-02-04 | 1979-09-01 | Degussa | Device for measuring flow velocity of gas |
JPS56146205A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-13 | Kaaku Kk | Method of manufacturing stable platinum thin film resistance element using transparent quartz tube and platinum film temperature measuring element |
-
1982
- 1982-10-06 JP JP57174622A patent/JPS5965216A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4964478A (ja) * | 1972-06-14 | 1974-06-21 | ||
JPS54111860A (en) * | 1978-02-04 | 1979-09-01 | Degussa | Device for measuring flow velocity of gas |
JPS56146205A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-13 | Kaaku Kk | Method of manufacturing stable platinum thin film resistance element using transparent quartz tube and platinum film temperature measuring element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5965216A (ja) | 1984-04-13 |
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