JPH0674804A - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- JPH0674804A JPH0674804A JP4229895A JP22989592A JPH0674804A JP H0674804 A JPH0674804 A JP H0674804A JP 4229895 A JP4229895 A JP 4229895A JP 22989592 A JP22989592 A JP 22989592A JP H0674804 A JPH0674804 A JP H0674804A
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- 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
- 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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
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- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 測定抵抗器３Ａに電気絶縁性の支持基材５
と、この支持基材５の表面上に着膜され、単位面積当た
りの抵抗値が測定抵抗器３Ａの支持部１０の方向にかけ
て徐々に減少していくように設けられた感熱抵抗体６Ａ
とを備えた。 【効果】 感熱抵抗器の感熱抵抗体から支持基材、及び
支持基材から測定抵抗器の支持部への熱伝導における温
度勾配を縮小し、精度及び応答性に優れた感熱式流量セ
ンサを得る。
と、この支持基材５の表面上に着膜され、単位面積当た
りの抵抗値が測定抵抗器３Ａの支持部１０の方向にかけ
て徐々に減少していくように設けられた感熱抵抗体６Ａ
とを備えた。 【効果】 感熱抵抗器の感熱抵抗体から支持基材、及び
支持基材から測定抵抗器の支持部への熱伝導における温
度勾配を縮小し、精度及び応答性に優れた感熱式流量セ
ンサを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は流体の流量、流速を計
測するための感熱式流量センサに係り、特に流体の通過
によって測定抵抗器から奪われる熱量に基づいて流体の
流速、流量を測定する感熱式流量センサに関するもので
ある。
測するための感熱式流量センサに係り、特に流体の通過
によって測定抵抗器から奪われる熱量に基づいて流体の
流速、流量を測定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】図５は、例えば実開昭６１−１０８９３
０号公報に開示された従来の感熱式流量センサの動作説
明に供する構成図である。流体の主流路となるハウジン
グ１内の所定位置には検出管２が設けられ、検出管２の
所定位置に感熱抵抗体６（図６参照）を備えた測定抵抗
器３及び流体温センサ４が配設され、抵抗Ｒ１，Ｒ２と
共にブリッジが構成されている。ブリッジの接続点
（ｂ），（ｃ）は差動増幅器１０１に入力され、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の一端
（ａ）に接続され、トランジスタ１０２のコレクタは電
源１０３に接続されている。
０号公報に開示された従来の感熱式流量センサの動作説
明に供する構成図である。流体の主流路となるハウジン
グ１内の所定位置には検出管２が設けられ、検出管２の
所定位置に感熱抵抗体６（図６参照）を備えた測定抵抗
器３及び流体温センサ４が配設され、抵抗Ｒ１，Ｒ２と
共にブリッジが構成されている。ブリッジの接続点
（ｂ），（ｃ）は差動増幅器１０１に入力され、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の一端
（ａ）に接続され、トランジスタ１０２のコレクタは電
源１０３に接続されている。
【０００３】図６は、従来の感熱式流量センサの測定抵
抗器３を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図
において、５はアルミナよりなる絶縁性の支持基材、６
は支持基材５上に着膜され、温度によって抵抗値の変化
する素材で構成された膜状の感熱抵抗体、７は電流路を
構成するために感熱抵抗体６に描かれたトリミングライ
ン、８は感熱式抵抗体６の両端に接続されたリード線、
９は感熱抵抗体６を保護する保護コート、１０は測定抵
抗器３を支持するホルダである。
抗器３を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図
において、５はアルミナよりなる絶縁性の支持基材、６
は支持基材５上に着膜され、温度によって抵抗値の変化
する素材で構成された膜状の感熱抵抗体、７は電流路を
構成するために感熱抵抗体６に描かれたトリミングライ
ン、８は感熱式抵抗体６の両端に接続されたリード線、
９は感熱抵抗体６を保護する保護コート、１０は測定抵
抗器３を支持するホルダである。
【０００４】次に従来の感熱式流量センサの動作につい
て説明する。ハウジング１内に一定流量の流体が流れて
いる場合には、差動増幅器１０１と、トランジスタ１０
２により構成される制御回路により、測定抵抗器３に設
けられた感熱抵抗体６の平均温度が流体より一定温度だ
け高くなるようにブリッジ回路への供給電流が制御さ
れ、ブリッジ回路は平衡状態になっている。この状態に
おいて被測定流体の流量が変化すると、感熱抵抗体６及
び支持基材５の表面への熱伝導が変化し、測定抵抗器３
は温度に依存して、電気抵抗が変化する。これによりブ
リッジ回路は不平衡になり、上記制御回路により、ブリ
ッジへの供給電流が増加され、感熱抵抗体６が加熱され
て平均温度がもとの温度に戻ることにより、ブリッジ回
路の平衡状態が回復される。その際に測定抵抗器３へ供
給される電力が被測定流体の流量の尺度として用いられ
る。別の支持基材５に設けられている温度に依存する抵
抗により構成された流体温センサ４が、流体の温度の補
償のために用いられる。
て説明する。ハウジング１内に一定流量の流体が流れて
いる場合には、差動増幅器１０１と、トランジスタ１０
２により構成される制御回路により、測定抵抗器３に設
けられた感熱抵抗体６の平均温度が流体より一定温度だ
け高くなるようにブリッジ回路への供給電流が制御さ
れ、ブリッジ回路は平衡状態になっている。この状態に
おいて被測定流体の流量が変化すると、感熱抵抗体６及
び支持基材５の表面への熱伝導が変化し、測定抵抗器３
は温度に依存して、電気抵抗が変化する。これによりブ
リッジ回路は不平衡になり、上記制御回路により、ブリ
ッジへの供給電流が増加され、感熱抵抗体６が加熱され
て平均温度がもとの温度に戻ることにより、ブリッジ回
路の平衡状態が回復される。その際に測定抵抗器３へ供
給される電力が被測定流体の流量の尺度として用いられ
る。別の支持基材５に設けられている温度に依存する抵
抗により構成された流体温センサ４が、流体の温度の補
償のために用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の感熱式
流量センサにおいては、測定すべき流体に伝達される熱
流が検出されるのに加えて、熱伝導により支持基材５か
ら測定抵抗器３の支持部へ伝導する熱流までも検出され
てしまう。支持基材５及び測定抵抗器３の支持部は感熱
抵抗体６に比べて大きな熱容量を有しており、このよう
な期待しない熱移動により感熱式流量センサの必要な作
動温度に達するまでの時間が遅延されると同時に流体の
流量変化に対する応答が緩慢になる。従って定常的な温
度分布を形成するまでの温度分布の整合、または再形成
は長時間が経過した後に完了するという問題点があっ
た。
流量センサにおいては、測定すべき流体に伝達される熱
流が検出されるのに加えて、熱伝導により支持基材５か
ら測定抵抗器３の支持部へ伝導する熱流までも検出され
てしまう。支持基材５及び測定抵抗器３の支持部は感熱
抵抗体６に比べて大きな熱容量を有しており、このよう
な期待しない熱移動により感熱式流量センサの必要な作
動温度に達するまでの時間が遅延されると同時に流体の
流量変化に対する応答が緩慢になる。従って定常的な温
度分布を形成するまでの温度分布の整合、または再形成
は長時間が経過した後に完了するという問題点があっ
た。
【０００６】又、この原因は、図７に示すように、感熱
抵抗体の支持基材の加熱される領域と加熱されない領域
との間、及び支持基材と測定抵抗器の支持部との間の熱
移動箇所における温度勾配が大きいことにある。よって
感熱式流量センサが必要な作動温度に達するまでは、感
熱抵抗体に供給される電気エネルギーは流体の流量に対
する尺度としては誤った評価となり、従来の装置によっ
て流体の流量を検出する場合不正確をきたすことがある
という問題点もあった。
抵抗体の支持基材の加熱される領域と加熱されない領域
との間、及び支持基材と測定抵抗器の支持部との間の熱
移動箇所における温度勾配が大きいことにある。よって
感熱式流量センサが必要な作動温度に達するまでは、感
熱抵抗体に供給される電気エネルギーは流体の流量に対
する尺度としては誤った評価となり、従来の装置によっ
て流体の流量を検出する場合不正確をきたすことがある
という問題点もあった。
【０００７】この発明は、上述した問題点を解決するた
めになされたもので、測定抵抗器の感熱抵抗体から支持
基材、及び支持基材から測定抵抗器の支持部への熱伝導
における温度勾配の縮小し、精度及び応答性に優れた感
熱式流量センサを得ることを目的とする。
めになされたもので、測定抵抗器の感熱抵抗体から支持
基材、及び支持基材から測定抵抗器の支持部への熱伝導
における温度勾配の縮小し、精度及び応答性に優れた感
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】この発明の請求項１に係
る感熱式流量センサは、測定抵抗器に、電気絶縁性の支
持基材と、この支持基材の表面上に着膜され、単位面積
当たりの抵抗値が上記測定抵抗器支持部の方向において
徐々に減少していくように設けられた感熱抵抗体とを備
えたものである。
る感熱式流量センサは、測定抵抗器に、電気絶縁性の支
持基材と、この支持基材の表面上に着膜され、単位面積
当たりの抵抗値が上記測定抵抗器支持部の方向において
徐々に減少していくように設けられた感熱抵抗体とを備
えたものである。
【０００９】又、この発明の請求項２に係る感熱式流量
センサは、感熱抵抗体が、電気伝導度の異なる少なくと
も２種類の成分より成る複合材料を備え、かつ単位面積
当たりの抵抗値が測定抵抗器支持部の方向において徐々
に減少していくように上記複合材料中の各成分の組成比
が調整されたものである。
センサは、感熱抵抗体が、電気伝導度の異なる少なくと
も２種類の成分より成る複合材料を備え、かつ単位面積
当たりの抵抗値が測定抵抗器支持部の方向において徐々
に減少していくように上記複合材料中の各成分の組成比
が調整されたものである。
【００１０】
【作用】この発明における感熱式流量センサは、以上の
ように構成されているので感熱抵抗体の先端より測定抵
抗器の支持部の方向に抵抗値が低くなり、感熱抵抗体上
の局所的な最高温度を有する部位が感熱抵抗体の先端側
へ移行し、そのために感熱抵抗体の支持基材の加熱され
る領域と加熱されない領域との間、及び支持基材と測定
抵抗器の支持部との間の熱移動箇所における温度勾配が
小さくなる。
ように構成されているので感熱抵抗体の先端より測定抵
抗器の支持部の方向に抵抗値が低くなり、感熱抵抗体上
の局所的な最高温度を有する部位が感熱抵抗体の先端側
へ移行し、そのために感熱抵抗体の支持基材の加熱され
る領域と加熱されない領域との間、及び支持基材と測定
抵抗器の支持部との間の熱移動箇所における温度勾配が
小さくなる。
【００１１】
実施例１．以下、この発明の実施例１として感熱式流量
センサの測定抵抗器を図について説明する。図１に示す
測定抵抗器３Ａにおいて、５，８，９，１０は図６にお
いて示したものと同じである。６Ａは支持基材５上に着
膜され、金属等の導体より成る厚膜または薄膜の感熱抵
抗体である。
センサの測定抵抗器を図について説明する。図１に示す
測定抵抗器３Ａにおいて、５，８，９，１０は図６にお
いて示したものと同じである。６Ａは支持基材５上に着
膜され、金属等の導体より成る厚膜または薄膜の感熱抵
抗体である。
【００１２】以下に実施例１の動作について説明する。
基本的な動作は、従来技術と同様であるが、実施例１に
よる感熱式流量センサの測定抵抗器３Ａは、感熱抵抗体
６Ａの膜厚が、測定抵抗器支持部１０の方向において徐
々に増加していく厚膜または薄膜で構成されている。そ
れ故に単位面積当たりの抵抗値が減少する。従って、測
定抵抗器３Ａの温度プロフィルは測定抵抗器支持部１０
の方向において徐々に減少していく。これにより測定抵
抗器３Ａの感熱抵抗体６Ａから支持基材５、及び支持基
材５から測定抵抗器３Ａの支持部１０への熱伝導におけ
る温度勾配が縮小できる。さらに、測定対象流体の流量
が急変した場合、上記温度勾配が縮小したために感熱抵
抗体６Ａの各部位における、図２に示すような温度分布
がその流量に対応した温度分布を再形成するまでの時間
を短縮することができる。よって、実施例１による測定
装置の必要な作動温度に達するまでの投入接続時間が短
縮できると共に、装置の被測定流体の流量の変化に対す
る応答速度を短くすることができる。
基本的な動作は、従来技術と同様であるが、実施例１に
よる感熱式流量センサの測定抵抗器３Ａは、感熱抵抗体
６Ａの膜厚が、測定抵抗器支持部１０の方向において徐
々に増加していく厚膜または薄膜で構成されている。そ
れ故に単位面積当たりの抵抗値が減少する。従って、測
定抵抗器３Ａの温度プロフィルは測定抵抗器支持部１０
の方向において徐々に減少していく。これにより測定抵
抗器３Ａの感熱抵抗体６Ａから支持基材５、及び支持基
材５から測定抵抗器３Ａの支持部１０への熱伝導におけ
る温度勾配が縮小できる。さらに、測定対象流体の流量
が急変した場合、上記温度勾配が縮小したために感熱抵
抗体６Ａの各部位における、図２に示すような温度分布
がその流量に対応した温度分布を再形成するまでの時間
を短縮することができる。よって、実施例１による測定
装置の必要な作動温度に達するまでの投入接続時間が短
縮できると共に、装置の被測定流体の流量の変化に対す
る応答速度を短くすることができる。
【００１３】実施例２．また、上記実施例１では、支持
基材５に片持ち支持の平板状のものを用いたが、支持基
材５Ａは図３に示す如く両持ちの支持であって、さらに
その表面上に形成される感熱抵抗体６Ｂの中央部におけ
る抵抗値が最も大きく測定抵抗器の支持部１０の方向に
徐々に減少するように膜厚を形成するとともに保護コー
ト９Ａを形成するよう構成した測定抵抗器であっても良
い。
基材５に片持ち支持の平板状のものを用いたが、支持基
材５Ａは図３に示す如く両持ちの支持であって、さらに
その表面上に形成される感熱抵抗体６Ｂの中央部におけ
る抵抗値が最も大きく測定抵抗器の支持部１０の方向に
徐々に減少するように膜厚を形成するとともに保護コー
ト９Ａを形成するよう構成した測定抵抗器であっても良
い。
【００１４】実施例３．また、感熱抵抗体６Ｃは図４に
示す如く金属等の導体１１とガラスグレーズ等の絶縁体
１２より成る複合材料を用い、かつ単位面積当たりの抵
抗値が上記測定抵抗器支持部の方向において徐々に減少
していくように上記複合材料中の金属等の導体１１の濃
度を調整することにより構成したものであっても良い。
示す如く金属等の導体１１とガラスグレーズ等の絶縁体
１２より成る複合材料を用い、かつ単位面積当たりの抵
抗値が上記測定抵抗器支持部の方向において徐々に減少
していくように上記複合材料中の金属等の導体１１の濃
度を調整することにより構成したものであっても良い。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、測定抵抗器に、電気絶縁性の支持基材と、この支
持基材の表面上に着膜され、単位面積当たりの抵抗値が
上記測定抵抗器支持部の方向において徐々に減少してい
くように設けられた感熱抵抗体とを備えたため、又、こ
の発明の請求項２によれば、感熱抵抗体が、電気伝導度
の異なる少なくとも２種類の成分より成る複合材料を備
え、かつ単位面積当たりの抵抗値が測定抵抗器支持部の
方向にかけて徐々に減少していくように上記複合材料中
の各成分の組成比が調整されているため、測定装置の必
要な作動温度に達するまでの投入接続時間が短く、装置
の測定対象流体の流量の変化に対する応答速度を短くす
ることができ、高い測定精度を有する優れた感熱式流量
センサを得ることができるという効果を奏する。
れば、測定抵抗器に、電気絶縁性の支持基材と、この支
持基材の表面上に着膜され、単位面積当たりの抵抗値が
上記測定抵抗器支持部の方向において徐々に減少してい
くように設けられた感熱抵抗体とを備えたため、又、こ
の発明の請求項２によれば、感熱抵抗体が、電気伝導度
の異なる少なくとも２種類の成分より成る複合材料を備
え、かつ単位面積当たりの抵抗値が測定抵抗器支持部の
方向にかけて徐々に減少していくように上記複合材料中
の各成分の組成比が調整されているため、測定装置の必
要な作動温度に達するまでの投入接続時間が短く、装置
の測定対象流体の流量の変化に対する応答速度を短くす
ることができ、高い測定精度を有する優れた感熱式流量
センサを得ることができるという効果を奏する。
【図１】この発明の実施例１による感熱式流量センサの
測定抵抗器３を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）であ
る。
測定抵抗器３を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）であ
る。
【図２】この発明の実施例１による感熱式流量センサの
測定抵抗器３の温度分布を示す図である。
測定抵抗器３の温度分布を示す図である。
【図３】この発明の他の実施例２による感熱式流量セン
サの測定抵抗器３を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）
である。
サの測定抵抗器３を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）
である。
【図４】この発明の他の実施例３による感熱式流量セン
サの測定抵抗器３を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）及
び一部拡大図（ｃ）である。
サの測定抵抗器３を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）及
び一部拡大図（ｃ）である。
【図５】従来の感熱式流量センサの構成図である。
【図６】従来の感熱式流量センサの測定抵抗器３を示す
正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図７】従来の感熱式流量センサの測定抵抗器３の温度
分布を示す図である。
分布を示す図である。
３Ａ 測定抵抗器 ５，５Ａ 支持基材 ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 感熱抵抗体 １０ 支持部 １１ 導体 １２ 絶縁体
Claims (2)
- 【請求項１】 流体の通過によって測定抵抗器から奪わ
れる熱量に基づいて流体の流速、流量を測定する感熱式
流量センサにおいて、 上記測定抵抗器に、電気絶縁性の支持基材と、この支持
基材の表面上に着膜され、単位面積当たりの抵抗値が上
記測定抵抗器支持部の方向にかけて徐々に減少していく
ように設けられた感熱抵抗体と、 を備えたことを特徴とする感熱式流量センサ。 - 【請求項２】 流体の通過によって測定抵抗器の感熱抵
抗体から奪われる熱量に基づいて流体の流速、流量を測
定する感熱式流量センサにおいて、 上記感熱抵抗体は、電気伝導度の異なる少なくとも２種
類の成分より成る複合材料を備え、かつ単位面積当たり
の抵抗値が上記測定抵抗器支持部の方向にかけて徐々に
減少していくように上記複合材料中の各成分の組成比が
調整されていることを特徴とする感熱式流量センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229895A JPH0674804A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
| US08/111,871 US5361634A (en) | 1992-08-28 | 1993-08-26 | Heat-sensitive flow rate sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229895A JPH0674804A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674804A true JPH0674804A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16899410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4229895A Pending JPH0674804A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5361634A (ja) |
| JP (1) | JPH0674804A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5576488A (en) * | 1994-11-21 | 1996-11-19 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Micro-sensor thin-film anemometer |
| US9064773B2 (en) * | 2012-10-26 | 2015-06-23 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3328852A1 (de) * | 1983-08-10 | 1985-02-28 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| JPS61108930A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 粒子線等の入射位置を検出するための半導体入射位置検出装置 |
| JPS61178614A (ja) * | 1985-02-02 | 1986-08-11 | Nippon Soken Inc | 直熱型流量センサ |
| DE3638137A1 (de) * | 1986-11-08 | 1988-05-11 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur bestimmung der masse eines stroemenden mediums |
| US5094105A (en) * | 1990-08-20 | 1992-03-10 | General Motors Corporation | Optimized convection based mass airflow sensor |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4229895A patent/JPH0674804A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-26 US US08/111,871 patent/US5361634A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5361634A (en) | 1994-11-08 |
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