JPH07190823A

JPH07190823A - 熱式流量計

Info

Publication number: JPH07190823A
Application number: JP5333320A
Authority: JP
Inventors: Toru Kikuchi; 徹菊地
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】リード線と導電性支持体との固着強度が高く
且つ均一であり、耐久性及び測定精度が良好且つ均一な
熱式流量計を提供する。【構成】抵抗体素子１０は支持棒２２に対し矢印Ａの
方向に連結される。支持棒２２の側面には、平坦部２２
ａが設けられている。平坦部２２ａとリード１４とを組
み合わせ、固着させた構造を有する熱式流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度に応じて抵抗値が
変化する抵抗体素子を用いた熱式流量計に係り、更に詳
細には、耐久性が向上した熱式流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関等の吸入空気量を測定す
る機器として、熱式流量計が知られている。かかる熱式
流量計は、一般に、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗
素子に設けたリード線と、制御回路に接続された導電性
支持体とを連結させることにより、測定すべき流体が通
過するガス流路内に配置される。

【０００３】この場合、上記リードと導電性支持体との
連結方法としては、特開平５−６０５８７号公報に記載
されているように、リード線を平板状に加工した平坦部
を、円柱状をなす導電性支持体の頂部に電気抵抗溶接し
て固着する方法が知られている。また、他の連結方法と
しては、本出願人による実開平４−１６３２３号公報に
記載されているように、円柱状をなす導電性支持体の側
面部に凹部を設け、この凹部にリード線を係止して電気
抵抗溶接することにより固着する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−６０５８７号公報のような連結方法によると、
導電性支持体の頂部は、通常、棒材を切断するすること
により得られるため、頂部の平滑性が不十分となった
り、その表面粗さも大きくなり易い。従って、上記リー
ド線との固着強度が不十分になり易く、振動等によって
抵抗体素子の抵抗率が変化し易くなり、吸入空気量等の
測定精度が経時的に変化し低下し易くなるという課題が
あった。また、得られる熱式流量計の機械的な耐久性が
十分とは言えないという課題があった。更に、上述のよ
うにして得られる頂部の平滑性・表面粗さは個体間でバ
ラツキが大きく（ロットぶれが大きく）、この結果、熱
式流量計における固着強度もバラツキが大きくなり、得
られる熱式流量計の測定精度及び耐久性についてもロッ
トぶれ等のバラツキが大きくなり易いという課題があっ
た。更にまた、リード線と導電性支持体の頂部を電気抵
抗溶接するに当たっては、導電性支持体が立設されてい
るため、リードと導電性支持体とを挾持する電極間の距
離が大きくなり、溶接効率が低下し易く、また、最悪の
場合には溶接機の故障を招くという課題があった。

【０００５】一方、実開平４−１６３２３号公報号の方
法によれば、リード線と導電性支持体との位置決めは良
好に行えるものの、導電性支持体に設けた凹部とリード
線との間の接触面積にバラツキを生じ易く、また、両者
を電気抵抗溶接した場合には固着強度にバラツキを生じ
易くなることが判明した。また、上記凹部を形成するた
めに工数が多くなり、熱式流量計の製造コストが高くな
るという課題もあった。本発明は、このような従来技術
の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、リード線と導電性支持体との固着強度が
高く且つ均一であり、耐久性及び測定精度が良好且つ均
一な熱式流量計を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、導電性支持体の側面を特
定形状に加工することにより、上記課題が解決できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。従って、本発
明の熱式流量計は、電気絶縁性の基体と、この基体上に
形成された金属抵抗と、この金属抵抗を被覆する保護層
と、上記金属抵抗と電気接続されたリードと、このリー
ドを上記基体と連結する接着部と、を有する抵抗体素子
を備え、この抵抗体素子を、上記リードと導電性支持体
とを固着することにより流体流路内に配設して成る熱式
流量計において、上記導電性支持体の側面が平坦部を備
え、この平坦部と上記リードの側面とが固着されて成る
ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の熱式流量計においては、導電性支持体
の側面に平坦部を有し、この平坦部をリードの側面と固
着することにより、導電性支持体と抵抗体素子とを連結
することにした。導電性支持体の側面に設けた平坦部
は、その平滑性が高く、また、平滑性の均一性も良好で
あるため、導電性支持体と抵抗体素子との固着強度を高
くでき、且つ個体（各熱式流量計）間における固着強度
のバラツキを小さくできる。また、導電性支持体の側面
に設けた平坦部は抵抗体素子のリードとの接触面積を増
大させるので、振動等による連結部の抵抗値変化が少な
く、ひいては熱式流量計の実使用において長期に安定し
た出力が得られる。更に、リードと導電性支持体との電
気抵抗溶接は、導電性支持体が横設されているため、電
極間距離を小さくでき、溶接効率を良好なものとするこ
とができる。

【０００８】以下、本発明の熱式流量計について、図面
を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の熱式流量
計に用いる抵抗体素子の一例を示す。同図において、抵
抗体素子１０は、円筒状のアルミナ製基体１２に白金製
の金属抵抗１８を部分的に被覆され、更にガラス製の保
護層１９を被覆されている。そして、白金等の導電性材
料製のリード１４が接着部１６を介して金属抵抗１８に
接続され、抵抗体素子１０を構成している。ここで、接
着部１６を形成する材料としては、白金等の金属粉末を
含有する導電性ペーストが好ましく、白金とガラスとの
混合ペーストを例示でき、このうち、ガラス軟化点の異
なる２種以上のガラスを含有する混合ペーストが特に好
ましい。上記抵抗体素子１０は、流体の流量又は流速を
検出する検出素子、即ち、発熱抵抗体又は温度補償用抵
抗体として好適に用いることができる。

【０００９】図２に、本発明の熱式流量計における抵抗
体素子の配置構成の一例を示す。通常、熱式流量計は、
２つの抵抗体素子１０を一組とし、一方を流体温度補償
用素子３１とし、他方を発熱素子３２とし、被測定流体
を通過させる流体流路２４内に配設される。抵抗体素子
１０は、その両端のリード１４を介して、スポット溶接
等によりステンレス製等の導電性支持棒２２に固着さ
れ、導電性支持棒２２は、合成樹脂２３で流体流路を構
成する流路壁２５に固定される。

【００１０】次に、上記熱式流量計の駆動回路の回路図
を図３に示す。同図において、温度補償用素子３１と発
熱素子３２とは、他の抵抗３３、３４と共にブリッジを
構成している。温度補償用素子３１は、被測定流体と同
一温度になるようにし、一方、発熱素子３２の温度は、
温度補償用素子３１より、約１００〜２００℃程度の所
定の温度だけ高くなるように、差動アンプ３６にてフィ
ードバック制御されるようになっている。

【００１１】上記回路において、温度補償用素子３１
は、この素子３１に発熱が無視できる程度の微小電流が
流れるようにし、発熱素子３２の熱放散量を被測定流体
の温度で補償するために用いるものである。そして、こ
のような通電制御のもとでは、被測定流体の流量、例え
ば、空気流量が変化すると発熱素子３２及びそれに直列
に接続する抵抗３３の電流量が変化する。そこで、発熱
素子３２に流れる電流量、又は、図示するように抵抗３
３に流れる電流量、即ち、出力端子３８、３８間に出力
される電流量によって、発熱素子３２を加熱するのに要
する電力が分かり、ひいては、流体通路２４内を通過さ
せられる流体量及び流体速度が算出されて、計測され得
るのである。なお、流体通路２４を、流体の主通路から
分流して設けることができる。

【００１２】次に、本発明の特徴をなすリードと導電性
支持棒との連結構造について説明する。図４は、本発明
の熱式流量計におけるリードと導電性支持棒との連結構
造の一例を示す斜視図である。同図において、抵抗体素
子１０は支持棒２２に対し矢印Ａの方向に固着される。
支持棒２２の側面は研削加工されており、平坦部２２ａ
を構成している。この平坦部２２ａと抵抗体素子１０の
リード１４の側面を、図４に示すように組合せ、電気抵
抗溶接等によって平坦部２２ａとリード１４とを固着さ
せる。

【００１３】図５に示すように、リード１４と支持棒２
２とは、線分Ｐ−Ｐをもって線接触しており、図１１に
示すような点Ｑをもって点接触している従来の固着構造
と比べると、接触面積が大きく、従って、リード１４と
支持棒２２との固着強度を増大させることができる。よ
って、リード１４と支持棒２２との固着強度としては、
電気抵抗溶接の際に発生するナゲット（図示せず）の影
響を受け難くなり、均一なものとなる。また、支持棒２
２に平坦部２２ａを設ける方法としては、プレス成形、
研削加工等すればよく、従来のように支持棒の頂部と比
較して平滑でロットぶれの少ない平坦部を得ることがで
きる。従って、上記固着強度の均一性を更に向上させる
ことができる。更に、リード１４と支持棒２２との電気
抵抗溶接においては、図５に示すように、電極（図示せ
ず）間距離を小さくすることができ、簡易な溶接機を用
いるだけで十分であり、溶接効率を向上させることもで
きる。

【００１４】なお、図４及び図５に示すような連結（固
着）に際しては、リード１４の直径ＤＬと支持棒２２の
平坦部２２ａの幅Ｗとが、Ｗ≧２×ＤＬの関係を満足す
るのが好ましい。この関係を満足しない場合には、リー
ド１４と支持棒２２の平坦部２２ａとの接触面積が小さ
くなり、振動等に対する耐久性に劣ることとなって好ま
しくない。

【００１５】図６は、リードと導電性支持棒との連結構
造の他の例を示す斜視図である。同図において、リード
１４の側面は平坦部１４ａを有するように加工されてい
る。従って、上述のようなリードと支持棒との固着にお
いて、リード１４と支持棒２２とは、夫々平坦部１４ａ
と平坦部２２ａとによって面接触することになり、両者
の固着強度を増大し、且つその固着強度の均一性を向上
させることができる。なお、平坦部１４ａは、リード１
４の側面の一部に配設すればよく、長さ全体に亘って配
設されていなくてもよい。従って、図７に示すような固
着構造であっても十分である。

【００１６】図６又は図７に示すような連結において
は、リード１４の平坦部１４ａの幅ＷＬと支持棒２２の
平坦部２２ａの幅Ｗとが、Ｗ≧２×ＷＬの関係を満足す
るのが好ましい。この関係を満足しない場合には、連結
部における両者の接触面積が小さくなり、振動等に対す
る耐久性に若干劣ることになる。

【００１７】また、支持棒２２としては、その側面の一
部に平坦部を有すれば十分であり、図８及び図９に示す
ような４角柱状又は３角柱状の支持棒２２（Ａ）又は２
２（Ｂ）であっても好ましく用いることができる。更
に、他の多角柱状の支持棒を用いることができるのは勿
論のことである。

【００１８】以上に説明したように、本発明の熱式流量
計は、リードと導電性支持棒との固着強度が高く接触面
積が大きいため耐久性に優れ、測定精度も振動等によっ
て低下し難く、且つ固着強度の均一性が良好でありロッ
トブぶれが少ない。近年、一つの内燃機関などに複数の
熱式流量計を配置することが検討されているが、本発明
の熱式流量計によれば、夫々の熱式流量計における測定
値のバラツキを小さく保つことができ、精密な流量測定
等を行うことが可能になる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。（実施例１）基体１２をアルミナ製、金属抵抗を白金
製、保護層１９をガラス製、リード１４をＦｅ−Ｎｉの
合金製、接着部１４を白金粉末とガラスのペースト製と
して抵抗体素子１０を得た。得られた抵抗体素子１０
を、図４に示すように支持棒２２に固着連結させた。固
着連結に適用した溶接条件を表１に示す。得られた熱式
流量計のリード１４と支持棒２２との固着強度を測定し
たところ良好な値が得られた。次に、熱式流量計の振動
安定性を測定し、得られた結果を図１０に示した。な
お、振動条件は２００Ｈｚ、３０Ｇであり、抵抗変化率
は支持棒両端の抵抗値の変化率として算出した。

【００２０】（比較例１）リード１４と支持棒２２との
固着連結を図１１に示すような構成とした以外は、実施
例１と同様の操作を繰り返し、熱式流量計を得た。溶接
条件を表１に示す。また、固着強度を測定したところ、
実施例１の場合より劣った。振動安定性測定の結果を図
１０に示す。これより、実施例１の方が、比較例１より
も抵抗変化率が小さいことが判る。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導電性支持体の側面を特定形状に加工することとしたた
め、リードと導電性支持体との固着強度が高く且つ均一
であり、連結部の接触面積が大きいため耐久性及び測定
精度が良好且つ均一な熱式流量計を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る抵抗体素子の一例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の熱式流量計における抵抗対素子の配置
構成の一例を示す概略説明図である。

【図３】本発明の熱式流量計の駆動回路の回路図であ
る。

【図４】本発明におけるリードと支持体との連結の一例
を示す斜視説明図である。

【図５】図４の部分側面図である。

【図６】本発明におけるリードと支持体との連結の他の
例を示す斜視説明図である。

【図７】本発明におけるリードと支持体との連結の他の
例を示す側面説明図である。

【図８】本発明におけるリードと支持体との連結の他の
例を示す側面説明図である。

【図９】本発明におけるリードと支持体との連結の他の
例を示す側面説明図である。

【図１０】熱式流量計の振動安定性を示す線図である。

【図１１】従来の熱式流量計におけるリードと支持体と
の連結例を示す側面説明図である。

【符号の説明】

１０抵抗体素子、１２基体、１４リード、１４ａ
平坦部、１６接着部、１８金属薄膜、１９保護
層、２２導電性支持棒、２２ａ平坦部、２３合成樹
脂、２４流体流路、２５流路壁、３１温度補償用
素子、３２発熱素子、３３抵抗、３４抵抗、３６
差動アンプ、３８出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁性の基体と、この基体上に形成
された金属抵抗と、この金属抵抗を被覆する保護層と、
上記金属抵抗と電気接続されたリードと、このリードを
上記基体と連結する接着部と、を有する抵抗体素子を備
え、この抵抗体素子を、上記リードと導電性支持体とを固着
することにより流体流路内に配設して成る熱式流量計に
おいて、上記導電性支持体の側面が平坦部を備え、この平坦部と
上記リードの側面とが固着されて成ることを特徴とする
熱式流量計。
【請求項２】上記導電性支持体が多角柱状をなすこと
を特徴とする請求項１記載の熱式流量計。
【請求項３】上記リードの直径と導電性支持体の平坦
部の幅とが、次式Ｗ≧２×ＤＬ（式中のＷは、導電性支持体の平坦部の幅、ＤＬは、リ
ードの直径を示す。）で表される関係を満足することを
特徴とする請求項１又は２記載の熱式流量計。
【請求項４】上記リードの側面が平坦部を備え、この
平坦部と導電性支持体側面の平坦部とが固着されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の熱式流量計。
【請求項５】上記リードの平坦部の幅と導電性支持体
の平坦部の幅とが、次式Ｗ≧２×ＷＬ（式中のＷは、導電性支持体の平坦部の幅、ＷＬは、リ
ードの平坦部の幅を示す。）で表される関係を満足する
ことを特徴とする請求項４記載の熱式流量計。