JPH0663798B2 - 熱式流量センサ - Google Patents
熱式流量センサInfo
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- JPH0663798B2 JPH0663798B2 JP61107233A JP10723386A JPH0663798B2 JP H0663798 B2 JPH0663798 B2 JP H0663798B2 JP 61107233 A JP61107233 A JP 61107233A JP 10723386 A JP10723386 A JP 10723386A JP H0663798 B2 JPH0663798 B2 JP H0663798B2
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- 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
- 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
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- G01F1/692—Thin-film arrangements
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気体の流量、例えば内燃機関に吸入される空気
量を測定するために用いられる熱式流量センサに関す
る。
量を測定するために用いられる熱式流量センサに関す
る。
従来より、熱式流量センサは自動車用内燃機関に採用さ
れており、該流量センサは機関の吸気系に温度変化に応
じて抵抗値変化を示す抵抗体（例えば白金線）を設け、
この抵抗体への通電を抵抗体の温度状態に応じて制御す
ることで、機関に吸入される空気流量に応じた信号を得
て、空気量測定を行なう装置である。
れており、該流量センサは機関の吸気系に温度変化に応
じて抵抗値変化を示す抵抗体（例えば白金線）を設け、
この抵抗体への通電を抵抗体の温度状態に応じて制御す
ることで、機関に吸入される空気流量に応じた信号を得
て、空気量測定を行なう装置である。
ところが上記抵抗体が長期にわたって空気中にさらされ
ていると、空気流中に含まれる浮遊粒子が上記抵抗体に
付着し、出力特性が変化するという問題点があった。
ていると、空気流中に含まれる浮遊粒子が上記抵抗体に
付着し、出力特性が変化するという問題点があった。
そしてこのような問題点に対処するために、特開昭54−
76182号公報においては、通常の測定サイクル終了後に
一時的に過大な電流を抵抗体に流し、通常の作動温度を
上回る温度まで抵抗体を加熱して、付着物を焼却（バー
ンオフ）するようにしている。
76182号公報においては、通常の測定サイクル終了後に
一時的に過大な電流を抵抗体に流し、通常の作動温度を
上回る温度まで抵抗体を加熱して、付着物を焼却（バー
ンオフ）するようにしている。
ところで上述のように吸気系に抵抗体を配置した場合に
は、抵抗体に付着する浮遊粒子の主成分はカーボン粒子
であり、このようなカーボン粒子をバーンオフするには
抵抗体を800℃以上にまで加熱する必要がある。
は、抵抗体に付着する浮遊粒子の主成分はカーボン粒子
であり、このようなカーボン粒子をバーンオフするには
抵抗体を800℃以上にまで加熱する必要がある。
しかしながら抵抗体として耐熱性を有する白金線を用い
たとしても、バーンオフが繰返し実行されると、白金線
の抵抗−温度特性に変化が生じ、正確な流量測定が不可
能となってしまう。
たとしても、バーンオフが繰返し実行されると、白金線
の抵抗−温度特性に変化が生じ、正確な流量測定が不可
能となってしまう。
また、バーンオフを実行するための別回路を備える必要
があり、流量センサがコストアップする。
があり、流量センサがコストアップする。
さらに、絶縁性の耐熱樹脂からなる基板に白金抵抗膜等
を設けたエレメントを用いた場合には、基板自体の耐熱
温度よりもバーンオフ温度の方が高いためバーンオフが
行なえず、また基板としてセラミックや半導体材料を用
いたとしても、バーンオフを行なうと基板と抵抗膜との
間の接合部分で歪みが生じて抵抗膜の特性が大きく変化
してしまう。
を設けたエレメントを用いた場合には、基板自体の耐熱
温度よりもバーンオフ温度の方が高いためバーンオフが
行なえず、また基板としてセラミックや半導体材料を用
いたとしても、バーンオフを行なうと基板と抵抗膜との
間の接合部分で歪みが生じて抵抗膜の特性が大きく変化
してしまう。
また、特開昭60−1525号公報では、流路中の流体流れ方
向に対して平行に配置される基板上の下流側の位置に、
発熱抵抗体が配置されるものが開示されている。
向に対して平行に配置される基板上の下流側の位置に、
発熱抵抗体が配置されるものが開示されている。
このため、基板の上流側部分により、発熱抵抗体付近へ
の浮遊物付着が抑制可能であると思われる。
の浮遊物付着が抑制可能であると思われる。
ところが、上記特開昭60−1525号公報に開示される流量
センサの基板は、その両端が保持部材により保持されて
いる。そして、発熱抵抗体は、この基板の両保持部間に
配置されている。このため、発熱抵抗体で発生する熱量
がセンシングエレメントから保持部材に伝わり、これに
より流量の検出応答性が低下してしまうという恐れがあ
る。
センサの基板は、その両端が保持部材により保持されて
いる。そして、発熱抵抗体は、この基板の両保持部間に
配置されている。このため、発熱抵抗体で発生する熱量
がセンシングエレメントから保持部材に伝わり、これに
より流量の検出応答性が低下してしまうという恐れがあ
る。
このように、発熱抵抗体からの放熱量に応じた信号によ
り流体流量を計測する熱式量流センサでは、流路中の浮
遊粒子の付着による発熱抵抗体の放熱特性の変化と、流
量検出応答性の低下という問題点があった。
り流体流量を計測する熱式量流センサでは、流路中の浮
遊粒子の付着による発熱抵抗体の放熱特性の変化と、流
量検出応答性の低下という問題点があった。
従って本発明は、上記問題点に鑑み、流路中の浮遊粒子
の付着が防止でき、かつ、検出応答性が向上した熱式流
量センサを提供することを目的とする。
の付着が防止でき、かつ、検出応答性が向上した熱式流
量センサを提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために、 流体中に発熱部を配設し、前記発熱部からの放熱量に応
じた信号により流体流量を計測する熱式流量センサにお
いて、 流体が流れる流路と、 薄板状に形成されるセンシングエレメントと、 前記センシングエレメントの一端側を保持するととも
に、前記センシングエレメントを前記流路中に突出させ
て配置して、前記センシングエレメントを片持ち保持す
る保持部材と、 前記センシングエレメント上の前記片持ち保持部から離
れた位置であって、かつ、前記センシングエレメント上
の前記流路中の流体の流れ方向に対して下流側の位置に
設けられる発熱部と を備えることを特徴とする熱式流量センサという技術的
手段を採用する。
じた信号により流体流量を計測する熱式流量センサにお
いて、 流体が流れる流路と、 薄板状に形成されるセンシングエレメントと、 前記センシングエレメントの一端側を保持するととも
に、前記センシングエレメントを前記流路中に突出させ
て配置して、前記センシングエレメントを片持ち保持す
る保持部材と、 前記センシングエレメント上の前記片持ち保持部から離
れた位置であって、かつ、前記センシングエレメント上
の前記流路中の流体の流れ方向に対して下流側の位置に
設けられる発熱部と を備えることを特徴とする熱式流量センサという技術的
手段を採用する。
以上に述べた本発明の熱式流量センサの構成によると、
薄板状のセンシングエレメントは、一端側が保持される
とともに、流路中に突出させて配置されることによっ
て、保持部材に片持ち保持される。そして、発熱部が、
センシングエレメント上の片持ち保持部から離れた位置
であり、かつセンシングエレメント上の流体の流れ方向
に対して下流側の位置に設けられる。
薄板状のセンシングエレメントは、一端側が保持される
とともに、流路中に突出させて配置されることによっ
て、保持部材に片持ち保持される。そして、発熱部が、
センシングエレメント上の片持ち保持部から離れた位置
であり、かつセンシングエレメント上の流体の流れ方向
に対して下流側の位置に設けられる。
このため、センシングエレメントの上流側部分の存在に
より発熱部近くの浮遊粒子の付着が抑えられる。
より発熱部近くの浮遊粒子の付着が抑えられる。
さらに、発熱部が、センシングエレメント上の片持ち保
持部から離れた位置に設けられるため発熱部から保持部
材へ伝わる熱量が低減される。
持部から離れた位置に設けられるため発熱部から保持部
材へ伝わる熱量が低減される。
以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第５図は本発明に係る熱式流量センサが適用された内燃
機関を示す全体概略図である。第２図において、内燃機
関１の吸気通路２にはエアクリーナ３および整流格子４
を介して空気が吸入される。この吸気通路２内に計測管
（ダクト）５がスティ６によって固定されており、その
内部には、空気流量を計測するための温度変化に応じた
抵抗値変化を示す電気抵抗材料からなり、通電されるこ
とで発熱する発熱部が設けられたセンシングエレメント
７およびこのセンシングエレメント７と同様に形成さ
れ、空気温度に応じた抵抗値変化を示す補償低抗体が設
けられた、外気温度補償を行う温度補償素子８が設けら
れている。これらセンシングエレメント７および温度補
償素子８はハイブリッド基板に形成されたセンサ回路９
に接続されている。
機関を示す全体概略図である。第２図において、内燃機
関１の吸気通路２にはエアクリーナ３および整流格子４
を介して空気が吸入される。この吸気通路２内に計測管
（ダクト）５がスティ６によって固定されており、その
内部には、空気流量を計測するための温度変化に応じた
抵抗値変化を示す電気抵抗材料からなり、通電されるこ
とで発熱する発熱部が設けられたセンシングエレメント
７およびこのセンシングエレメント７と同様に形成さ
れ、空気温度に応じた抵抗値変化を示す補償低抗体が設
けられた、外気温度補償を行う温度補償素子８が設けら
れている。これらセンシングエレメント７および温度補
償素子８はハイブリッド基板に形成されたセンサ回路９
に接続されている。
センサ回路９はセンシングエレメント７の発熱部の温度
と温度補償素子８の抵抗体の温度との差が一定値になる
ように該発熱部の発熱量をフィードバック制御し、その
センサ出力VQを制御回路10に供給する。制御回路10はた
とえばマイクロコンピュータによって構成され、燃料噴
射弁11の制御等を行うものである。
と温度補償素子８の抵抗体の温度との差が一定値になる
ように該発熱部の発熱量をフィードバック制御し、その
センサ出力VQを制御回路10に供給する。制御回路10はた
とえばマイクロコンピュータによって構成され、燃料噴
射弁11の制御等を行うものである。
第１図〜第４図は本発明の第１の実施例を示しており、
第２図に示すように、スティ６により吸気通路２内の略
中央に固定されるダクト５内には、空気流方向に平行に
配置された保持部材21、22が固定されており、この保持
部材21、22にそれぞれセンシングエレメント７、温度補
償素子８が固定されており、センシングエレメント７、
および温度補償素子８は、保持部材21、22と同様、空気
流方向と平行に配置されている。すなわちセンシングエ
レメント７、および温度補償素子８はその最小寸法部
分、つまりその厚み部分のみが空気流に対して対向する
ように配設される。
第２図に示すように、スティ６により吸気通路２内の略
中央に固定されるダクト５内には、空気流方向に平行に
配置された保持部材21、22が固定されており、この保持
部材21、22にそれぞれセンシングエレメント７、温度補
償素子８が固定されており、センシングエレメント７、
および温度補償素子８は、保持部材21、22と同様、空気
流方向と平行に配置されている。すなわちセンシングエ
レメント７、および温度補償素子８はその最小寸法部
分、つまりその厚み部分のみが空気流に対して対向する
ように配設される。
上記センシングエレメント７は第３図の断面図に示すよ
うに、シリコン単結晶からなる薄い板状の基板71上に絶
縁膜（例えばSiO２）71aを介して温度変化に応じて抵抗
値変化を示す電気抵抗材料である白金（Pt）からなる抵
抗パターン72が薄膜状に形成されている。なお、この抵
抗パターン72はPtを蒸着、スパッタ等により薄く成膜
し、ケミカルまたはドライエッチングにより第１図に示
されるようなパターン形状に形成する。この抵抗パター
ン72はその幅を変えることで、相対的に抵抗値の低い部
分と高い部分とが構成されている。そして抵抗値の低い
部分が導電部72aとして、高い部分が発熱部72bとして作
用する。導電部72a上には、さらに抵抗値を低くするた
めに金（Au）等の耐熱性、高導電性の金属層73が形成し
てあり、この抵抗パターン72への通電時における導電部
72aでの発熱を抑制している。そして、金属層73を含む
この抵抗パターン72はSiO２、Si３Ｎ４等の電気絶縁性
のパッシベーション膜74に被覆されている。なお、抵抗
パターン72に対しての通電を確保するために、パッシベ
ーション膜74を介すことなく導電金属層73が形成された
パット部76a、76bが設けられている。
うに、シリコン単結晶からなる薄い板状の基板71上に絶
縁膜（例えばSiO２）71aを介して温度変化に応じて抵抗
値変化を示す電気抵抗材料である白金（Pt）からなる抵
抗パターン72が薄膜状に形成されている。なお、この抵
抗パターン72はPtを蒸着、スパッタ等により薄く成膜
し、ケミカルまたはドライエッチングにより第１図に示
されるようなパターン形状に形成する。この抵抗パター
ン72はその幅を変えることで、相対的に抵抗値の低い部
分と高い部分とが構成されている。そして抵抗値の低い
部分が導電部72aとして、高い部分が発熱部72bとして作
用する。導電部72a上には、さらに抵抗値を低くするた
めに金（Au）等の耐熱性、高導電性の金属層73が形成し
てあり、この抵抗パターン72への通電時における導電部
72aでの発熱を抑制している。そして、金属層73を含む
この抵抗パターン72はSiO２、Si３Ｎ４等の電気絶縁性
のパッシベーション膜74に被覆されている。なお、抵抗
パターン72に対しての通電を確保するために、パッシベ
ーション膜74を介すことなく導電金属層73が形成された
パット部76a、76bが設けられている。
ところで上記基板は第１図に示すように途中で直角に屈
曲したＬ字形状をしており、従って上述の抵抗パターン
72の導電部72aも該形状に沿ったパターン形状とされて
いる。そして上記発熱部72bとパット部76a、76bはそれ
ぞれＬ字形状の基板71の両端部に形状されている。
曲したＬ字形状をしており、従って上述の抵抗パターン
72の導電部72aも該形状に沿ったパターン形状とされて
いる。そして上記発熱部72bとパット部76a、76bはそれ
ぞれＬ字形状の基板71の両端部に形状されている。
このように形成されたセンシングエレメント７は第１図
に示すごとく、発熱部72bが形成されている部分がセン
シングエレメント７の最下流側に位置し、しかもセンシ
ングエレメント７の発熱部72bが形成されている側が空
気流に対して下流側に平行に伸び、かつセンシングエレ
メント７のパット部76a、76bが形成されている側がが空
気流に対して垂直方向に伸びるように、パット部76a、7
6bが形成されている側の端部のみで保持部材21に保持さ
れている。このように、センシングエレメント７は、一
端側が保持部材21に保持されるとともに、空気流中に突
出させるように配置されることによって保持部材21に片
持ち保持される。
に示すごとく、発熱部72bが形成されている部分がセン
シングエレメント７の最下流側に位置し、しかもセンシ
ングエレメント７の発熱部72bが形成されている側が空
気流に対して下流側に平行に伸び、かつセンシングエレ
メント７のパット部76a、76bが形成されている側がが空
気流に対して垂直方向に伸びるように、パット部76a、7
6bが形成されている側の端部のみで保持部材21に保持さ
れている。このように、センシングエレメント７は、一
端側が保持部材21に保持されるとともに、空気流中に突
出させるように配置されることによって保持部材21に片
持ち保持される。
ところで、上記センシングエレメント７を保持する保持
部材21は、アルミニウム、銅、モリブデン等の熱伝導率
が大きな材料から構成され、望ましくはさらに比熱の小
さい材料が選定される。そしてこの保持部材21に対して
センシングエレメント７は第４図に示すように断熱材2
3、及び接着剤25a、25bを介して保持されている。この
断熱材23としては熱伝導率の小さい、例えばムライト、
ジルコニア、ジルコン、SiO２ガラス等が用いられる。
部材21は、アルミニウム、銅、モリブデン等の熱伝導率
が大きな材料から構成され、望ましくはさらに比熱の小
さい材料が選定される。そしてこの保持部材21に対して
センシングエレメント７は第４図に示すように断熱材2
3、及び接着剤25a、25bを介して保持されている。この
断熱材23としては熱伝導率の小さい、例えばムライト、
ジルコニア、ジルコン、SiO２ガラス等が用いられる。
また保持部材21は空気の流れに対して、上流側が凹形状
の凹部21aが形成されている。そしてこの凹部21aの範囲
内にセンシングエレメント７の発熱部72bが位置するよ
うにセンシングエレメント７が保持部材21に対して設定
されている。このようにすることで保持部材21によりセ
ンシングエレメント７近傍の空気の流れを乱さないよう
にしている。
の凹部21aが形成されている。そしてこの凹部21aの範囲
内にセンシングエレメント７の発熱部72bが位置するよ
うにセンシングエレメント７が保持部材21に対して設定
されている。このようにすることで保持部材21によりセ
ンシングエレメント７近傍の空気の流れを乱さないよう
にしている。
さらに、保持部材21にはアルミナ等からなるリード部材
30が接着剤32によって接着固定されており、このリード
部材30には上記センサ回路９と電気的に接続されている
Au等からなるリード線31a、31bが印刷、焼付により形成
されている。そして、このリード線31a、31bはそれぞれ
センシングエレメント７のパット部76a、76bとワイヤボ
ンディング法により形成された導電線24a、24bを介して
電気的に接続されている。
30が接着剤32によって接着固定されており、このリード
部材30には上記センサ回路９と電気的に接続されている
Au等からなるリード線31a、31bが印刷、焼付により形成
されている。そして、このリード線31a、31bはそれぞれ
センシングエレメント７のパット部76a、76bとワイヤボ
ンディング法により形成された導電線24a、24bを介して
電気的に接続されている。
なお、センシングエレメント７の系の過渡温度特性と温
度補償素子８の系の過渡温度特性を同一せしめるため
に、実質的にセンシングエレメント７および温度補償素
子８を、同一基板材料、同一熱量、および同一寸法によ
り構成し、同一構成の保持部材21、２に対して対称的に
固定してある。
度補償素子８の系の過渡温度特性を同一せしめるため
に、実質的にセンシングエレメント７および温度補償素
子８を、同一基板材料、同一熱量、および同一寸法によ
り構成し、同一構成の保持部材21、２に対して対称的に
固定してある。
また上記センサ回路９、例えば第６図に示すごとく、セ
ンシングエレメント７、温度補償素子８とブリッジ回路
を構成する抵抗91、92、比較器93、比較器93の出力によ
って制御されるパワートランジスタ94、および電圧バッ
ファ95により構成される。つまり、空気流量が増加して
センシングエレメント７の発熱部72bの温度が低下し、
この結果、センシングエレメント７の抵抗値が下降して
Ｖ１＜VRとなると、比較器93の出力によってトランジス
タ94の導電率が増加する。従って、センシングエレメン
ト７の発熱量が増加し、同時に、トランジスタ94のコレ
クタ電位すなわち電圧バッファ95の出力電圧VQは上昇す
る。逆に、空気流量が減少してセンシングエレメント７
の発熱部72bの温度が上昇すると、センシングエレメン
ト７の抵抗値が上昇してＶ１＜VRとなり、比較器93の出
力によってトランジスタ94の導電率が減少する。従っ
て、センシングエレメント７の発熱量が減少し、同時に
トランジスタ94のコレクタ電位すなわち電圧バッファ95
の出力電圧VQは低下する。このようにして、センシング
エレメント７の温度は外気温度によって定まる値になる
ようにフィードバック制御され、出力電圧VQは空気流量
を示すことになる。
ンシングエレメント７、温度補償素子８とブリッジ回路
を構成する抵抗91、92、比較器93、比較器93の出力によ
って制御されるパワートランジスタ94、および電圧バッ
ファ95により構成される。つまり、空気流量が増加して
センシングエレメント７の発熱部72bの温度が低下し、
この結果、センシングエレメント７の抵抗値が下降して
Ｖ１＜VRとなると、比較器93の出力によってトランジス
タ94の導電率が増加する。従って、センシングエレメン
ト７の発熱量が増加し、同時に、トランジスタ94のコレ
クタ電位すなわち電圧バッファ95の出力電圧VQは上昇す
る。逆に、空気流量が減少してセンシングエレメント７
の発熱部72bの温度が上昇すると、センシングエレメン
ト７の抵抗値が上昇してＶ１＜VRとなり、比較器93の出
力によってトランジスタ94の導電率が減少する。従っ
て、センシングエレメント７の発熱量が減少し、同時に
トランジスタ94のコレクタ電位すなわち電圧バッファ95
の出力電圧VQは低下する。このようにして、センシング
エレメント７の温度は外気温度によって定まる値になる
ようにフィードバック制御され、出力電圧VQは空気流量
を示すことになる。
上記実施例に示される構成によれば、空気流中に含まれ
る浮遊粒子は空気流に対向しているセンシングエレメン
ト７の基板71を含む上流側端部71bに付着するものの、
センシングエレメント７が空気流と平行に配置されてい
るので、センシングエレメント７の表面、すなわちパッ
シベーション膜74上にはほとんど付着しない。さらにセ
ンシングエレメント７がＬ字形状に形成されており、発
熱部72bがセンシングエレメント７の空気流に対して平
行に下流側へと伸びる部分の最下流側に設けられている
ので、発熱部72b付近への浮遊粒子の付着がさらに抑制
される。従って空気流に放散される熱を発生する発熱部
72b付近への浮遊粒子の付着が充分に抑制されているの
で、発熱部72bでの放熱特性の変化はほとんどない。
る浮遊粒子は空気流に対向しているセンシングエレメン
ト７の基板71を含む上流側端部71bに付着するものの、
センシングエレメント７が空気流と平行に配置されてい
るので、センシングエレメント７の表面、すなわちパッ
シベーション膜74上にはほとんど付着しない。さらにセ
ンシングエレメント７がＬ字形状に形成されており、発
熱部72bがセンシングエレメント７の空気流に対して平
行に下流側へと伸びる部分の最下流側に設けられている
ので、発熱部72b付近への浮遊粒子の付着がさらに抑制
される。従って空気流に放散される熱を発生する発熱部
72b付近への浮遊粒子の付着が充分に抑制されているの
で、発熱部72bでの放熱特性の変化はほとんどない。
また浮遊粒子が付着するセンシングエレメント７の上流
側端部71bと発熱部72bとの間にはある程度の距離が保た
れており、しかも上流側端部71b付近に形成されている
導電部72a、金属層73の抵抗値は低いことから、その部
分での発熱はほとんどないので、センシングエレメント
７の上流側部分の熱は発熱部72bで発生した熱が基板71
等を介して伝えられてきたものであり、このようにして
伝えられてきた熱は発熱部72bで放散される熱に比べ充
分に少ない。従ってセンシングエレメント７の上流側端
部71bへの浮遊粒子付着によるセンシングエレメント７
の上流側部分からの空気流への放熱特性の変化はセンシ
ングエレメント７全体からの放熱特性からすればごくわ
ずかなものであるため、センシングエレメント７全体か
らすれば浮遊粒子付着による放熱特性の変化は充分に抑
制される。
側端部71bと発熱部72bとの間にはある程度の距離が保た
れており、しかも上流側端部71b付近に形成されている
導電部72a、金属層73の抵抗値は低いことから、その部
分での発熱はほとんどないので、センシングエレメント
７の上流側部分の熱は発熱部72bで発生した熱が基板71
等を介して伝えられてきたものであり、このようにして
伝えられてきた熱は発熱部72bで放散される熱に比べ充
分に少ない。従ってセンシングエレメント７の上流側端
部71bへの浮遊粒子付着によるセンシングエレメント７
の上流側部分からの空気流への放熱特性の変化はセンシ
ングエレメント７全体からの放熱特性からすればごくわ
ずかなものであるため、センシングエレメント７全体か
らすれば浮遊粒子付着による放熱特性の変化は充分に抑
制される。
また上記構成によれば、センシングエレメント７が断熱
材23を介して保持部材21に保持されていることから、保
持部材21に伝達される熱量は充分に抑えられ、また保持
部材21が熱伝導率の大きいものを用いていることから、
断熱材23を介して保持部材21に伝えられた熱も保持部材
21から速やかに空気流へと放熱される。従ってセンシン
グエレメント７の発熱部72bで生じた熱量のうち、ダク
ト５、スティ６を介して空気流以外に伝達される熱量は
著しく減少する。
材23を介して保持部材21に保持されていることから、保
持部材21に伝達される熱量は充分に抑えられ、また保持
部材21が熱伝導率の大きいものを用いていることから、
断熱材23を介して保持部材21に伝えられた熱も保持部材
21から速やかに空気流へと放熱される。従ってセンシン
グエレメント７の発熱部72bで生じた熱量のうち、ダク
ト５、スティ６を介して空気流以外に伝達される熱量は
著しく減少する。
第７図は本発明の第２の実施例を示す図であり、本実施
例においても、センシングエレメント７の基板71は途中
で屈曲した形状をしているが、本実施例における基板71
は２段に屈曲しており、詳しくは、パット部76a、76bが
形成される部分と発熱部72bが形成される部分と、両部
の間に形成され、両部に対して略45゜をなすように形成
された斜め部71cとから構成される。そしてこのように
構成される基板71に対して上記第１の実施例と同様にし
て抵抗パターン72等が形成されることで、センシングエ
レメント７が形成される。このセンシングエレメント７
は上記第１の実施例と同様にして保持部材21に保持され
る。
例においても、センシングエレメント７の基板71は途中
で屈曲した形状をしているが、本実施例における基板71
は２段に屈曲しており、詳しくは、パット部76a、76bが
形成される部分と発熱部72bが形成される部分と、両部
の間に形成され、両部に対して略45゜をなすように形成
された斜め部71cとから構成される。そしてこのように
構成される基板71に対して上記第１の実施例と同様にし
て抵抗パターン72等が形成されることで、センシングエ
レメント７が形成される。このセンシングエレメント７
は上記第１の実施例と同様にして保持部材21に保持され
る。
上記構成によれば、斜め部71cの上流端では空気流のよ
どみが生じにくいため、その上流端には浮遊粒子がほと
んど付着せず、従ってセンシングエレメント７全体とし
ての浮遊粒子の付着量がさらに抑制できる。
どみが生じにくいため、その上流端には浮遊粒子がほと
んど付着せず、従ってセンシングエレメント７全体とし
ての浮遊粒子の付着量がさらに抑制できる。
第８図は第３の実施例を示す図であり、基本的には上記
第１の実施例と同様であ。相違するのはセンシングエレ
メント７の基板71の上流側端部71bの一部が、発熱部72b
が形成される下流側へと平行に伸びる部分に対応して該
部分と同じ幅だけ上流側に突出した突出部71dを備えて
いる点である。該構成によれば突出部71dが浮遊粒子の
主たる付着部となり、この付着部と発熱部72bとの距離
を大きくすることができる。従って、放熱特性の変化を
さらに抑制し得る。
第１の実施例と同様であ。相違するのはセンシングエレ
メント７の基板71の上流側端部71bの一部が、発熱部72b
が形成される下流側へと平行に伸びる部分に対応して該
部分と同じ幅だけ上流側に突出した突出部71dを備えて
いる点である。該構成によれば突出部71dが浮遊粒子の
主たる付着部となり、この付着部と発熱部72bとの距離
を大きくすることができる。従って、放熱特性の変化を
さらに抑制し得る。
なお、空気中の浮遊粒子が付着するセンシングエレメン
ト７が形成された基板71の上流側端部71b、突出部71dと
発熱部72bとの距離は、基板71の寸法諸元、発熱部の面
積等によって決められる。すなわち浮遊粒子の付着によ
る放熱特性変化を小さくするためには距離を長くすべき
であるが、あまりにも長いと基板71自体が大型化するた
め、検出特性、特にダイナミックレンジが悪化する。従
って、目的に応じて両者をバランスするよう決めるべき
である。
ト７が形成された基板71の上流側端部71b、突出部71dと
発熱部72bとの距離は、基板71の寸法諸元、発熱部の面
積等によって決められる。すなわち浮遊粒子の付着によ
る放熱特性変化を小さくするためには距離を長くすべき
であるが、あまりにも長いと基板71自体が大型化するた
め、検出特性、特にダイナミックレンジが悪化する。従
って、目的に応じて両者をバランスするよう決めるべき
である。
第９図は第４の実施例を示す図である。本実施において
は、長方形状に形成された薄板状の基板71に上記第１の
実施例と同様にして抵抗パターン72等を設けて、センシ
ングエレメントを形成する。そしてこのセンシングエレ
メント７を空気流に対して抵抗パターン72等が形成され
ている面が平行となるように、しかも発熱部72bが保持
部材21により保持されている部分よりも下流側になるよ
うに空気流方向に対して斜めに傾むけて設定されてい
る。
は、長方形状に形成された薄板状の基板71に上記第１の
実施例と同様にして抵抗パターン72等を設けて、センシ
ングエレメントを形成する。そしてこのセンシングエレ
メント７を空気流に対して抵抗パターン72等が形成され
ている面が平行となるように、しかも発熱部72bが保持
部材21により保持されている部分よりも下流側になるよ
うに空気流方向に対して斜めに傾むけて設定されてい
る。
上記構成によれば、センシングエレメント７の空気流と
対向する上流側端部71bはすべて空気流に対して斜めと
なっているので、センシングエレメント７の上流側端部
71bでの空気流のよどみが少なくなり、浮遊粒子の付着
量が低減できる。
対向する上流側端部71bはすべて空気流に対して斜めと
なっているので、センシングエレメント７の上流側端部
71bでの空気流のよどみが少なくなり、浮遊粒子の付着
量が低減できる。
なお、空気流方向に対する垂直断面に対するセンシング
エレメント７の取付角度θは大きいほど浮遊粒子の付着
量低減効果は高められるが、あまりにも大きいとセンシ
ングエレメント７の保持部材21に対する保持部分、特に
図示しない断熱材の存在により発熱部72b近傍での空気
流が大きく乱れるためにダイナミックレンジが低下す
る。従って取付角度θは許容範囲30゜〜80゜、望ましく
は50゜〜70゜にするのが適当である。
エレメント７の取付角度θは大きいほど浮遊粒子の付着
量低減効果は高められるが、あまりにも大きいとセンシ
ングエレメント７の保持部材21に対する保持部分、特に
図示しない断熱材の存在により発熱部72b近傍での空気
流が大きく乱れるためにダイナミックレンジが低下す
る。従って取付角度θは許容範囲30゜〜80゜、望ましく
は50゜〜70゜にするのが適当である。
なお、上記実施例において、基板71の材を単結晶シリコ
ンとしていたが、耐熱性の絶縁樹脂やセラミックであっ
てもよい。
ンとしていたが、耐熱性の絶縁樹脂やセラミックであっ
てもよい。
また上記実施例において、基板71上に白金の抵抗パター
ン72を薄膜状に形成したが、基板71として単結晶シリコ
ンを用いた場合には、半導体技術を適用して、不純物を
所定パターンで拡散して、拡散抵抗を形成して抵抗パタ
ーン72を形成してもよい。
ン72を薄膜状に形成したが、基板71として単結晶シリコ
ンを用いた場合には、半導体技術を適用して、不純物を
所定パターンで拡散して、拡散抵抗を形成して抵抗パタ
ーン72を形成してもよい。
以上に述べた本発明の熱式流量センサの構成および作用
によると、センシングエレメントの上流側部分の存在に
より、発熱部付近への浮遊粒子の付着が抑えられる。し
たがって、発熱部での放熱特性に変化が生ずることを防
止できる。
によると、センシングエレメントの上流側部分の存在に
より、発熱部付近への浮遊粒子の付着が抑えられる。し
たがって、発熱部での放熱特性に変化が生ずることを防
止できる。
また、発熱部が、センシングエレメント上の片持ち保持
部から離れた位置に配置されるため、保持部材へ伝わる
発熱部からの熱量を低減できる。したがって、発熱部で
の断熱状態を極力保持できるため、流量検出の応答性の
向上を図ることができる。
部から離れた位置に配置されるため、保持部材へ伝わる
発熱部からの熱量を低減できる。したがって、発熱部で
の断熱状態を極力保持できるため、流量検出の応答性の
向上を図ることができる。
第１図は本発明の第１の実施例の主要部分を示す主要構
成図，第２図は第１図図示構成を備えたダクト内の構成
をダクトの一部を切り欠いて示す構成図、第３図は第１
図のIII−III断面を示す断面図、第４図は第１図のIV−
IV断面を示す断面図、第５図は本発明の採用される内燃
機関の吸気系ならびに周辺機器を示す概略構成図、第６
図は第５図図示のセンサ回路の一例を示す回路図、第７
図、第８図、および第９図は本発明の第２、第３、およ
び第４の実施例を示す構成図である。 １……内燃機関,2……吸気通路,7……センシングエレメ
ント,8……温度補償素子,21、22……保持部材,71……基
板,72……抵抗パターン,72a……導電部,72b……発熱
部。
成図，第２図は第１図図示構成を備えたダクト内の構成
をダクトの一部を切り欠いて示す構成図、第３図は第１
図のIII−III断面を示す断面図、第４図は第１図のIV−
IV断面を示す断面図、第５図は本発明の採用される内燃
機関の吸気系ならびに周辺機器を示す概略構成図、第６
図は第５図図示のセンサ回路の一例を示す回路図、第７
図、第８図、および第９図は本発明の第２、第３、およ
び第４の実施例を示す構成図である。 １……内燃機関,2……吸気通路,7……センシングエレメ
ント,8……温度補償素子,21、22……保持部材,71……基
板,72……抵抗パターン,72a……導電部,72b……発熱
部。
Claims (3)
- 【請求項１】流体中に発熱部を配設し、前記発熱部から
の放熱量に応じた信号により流体流量を計測する熱式流
量センサにおいて、 流体が流れる流路と、 薄板状に形成されるセンシングエレメントと、 前記センシングエレメントの一端側を保持するととも
に、前記センシングエレメントを前記流路中に突出させ
て配置して、前記センシングエレメントを片持ち保持す
る保持部材と、 前記センシングエレメント上の前記片持ち保持部から離
れた位置であって、かつ、前記センシングエレメント上
の前記流路中の流体の流れ方向に対して下流側の位置に
設けられる発熱部と を備えることを特徴とする熱式流量センサ。 - 【請求項２】前記センシングエレメントは屈曲した形状
をしており、前記保持部材に対して前記センシングエレ
メントはその一端部を下流側に向けて固定されており、
しかも前記発熱部は前記センシングエレメントの下流側
に向いた部分に配設されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の熱式流量センサ。 - 【請求項３】前記センシングエレメントは長方形状に形
成されており、前記流路内を流れる流体の流れ方向に対
して下流側に傾斜して前記保持部材に保持されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱式流量セ
ンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61107233A JPH0663798B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 熱式流量センサ |
| US07/046,938 US4761995A (en) | 1986-05-09 | 1987-05-05 | Direct-heated flow measuring apparatus having improved sensitivity and response speed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61107233A JPH0663798B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 熱式流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62263417A JPS62263417A (ja) | 1987-11-16 |
| JPH0663798B2 true JPH0663798B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=14453861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61107233A Expired - Fee Related JPH0663798B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 熱式流量センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4761995A (ja) |
| JP (1) | JPH0663798B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0244211A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-14 | Sharp Corp | フローセンサ |
| DE9006967U1 (ja) * | 1990-06-22 | 1991-10-24 | Sensycon Gesellschaft Fuer Industrielle Sensorsysteme Und Prozessleittechnik Mbh, 3000 Hannover, De | |
| US5201221A (en) * | 1991-03-15 | 1993-04-13 | Ford Motor Company | Flow sensor and method of manufacture |
| JP3175887B2 (ja) * | 1992-10-27 | 2001-06-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 測定装置 |
| CN1124472C (zh) * | 1997-11-21 | 2003-10-15 | 三井金属矿业株式会社 | 流量传感器及用于其上的流量检测组件及流体温度检测组件 |
| US6142123A (en) * | 1998-12-14 | 2000-11-07 | Cannondale Corporation | Motorcycle |
| JP2004361271A (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Hitachi Ltd | 熱式空気流量計 |
| JP4909561B2 (ja) * | 2005-10-19 | 2012-04-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 発熱抵抗体式空気流量測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS601525A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-07 | Nippon Soken Inc | 半導体式流量検出装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2750050C2 (de) * | 1977-11-09 | 1983-12-08 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Einrichtung zur Luftmengenmessung |
| DE2904154A1 (de) * | 1979-02-03 | 1980-08-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| US4693115A (en) * | 1984-04-24 | 1987-09-15 | Nippon Soken, Inc. | Device for measuring flow rate of air |
| JPH06100485B2 (ja) * | 1984-04-28 | 1994-12-12 | 愛三工業株式会社 | ガス流量検出装置 |
| JPS60236025A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-22 | Nippon Soken Inc | 空気流量センサ |
| JPS61188901A (ja) * | 1985-02-16 | 1986-08-22 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 流量センサ用膜式抵抗 |
| JPH0623665B2 (ja) * | 1985-02-20 | 1994-03-30 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 流量センサ |
-
1986
- 1986-05-09 JP JP61107233A patent/JPH0663798B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-05-05 US US07/046,938 patent/US4761995A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS601525A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-07 | Nippon Soken Inc | 半導体式流量検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4761995A (en) | 1988-08-09 |
| JPS62263417A (ja) | 1987-11-16 |
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| JPS61194316A (ja) | 直熱型流量センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |