JPS5895265A - 熱式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱式流量計に関し、特に、被測定流体の流量に
応じて感温抵抗体から持ち去られる熱量に対応する電気
的出力を発生する熱式流量計に関する。

熱式流量計は、流れの中に感温抵抗体を設置すると共に
、この感温抵抗体へ発熱用電流を供給する制御回路によ
り感温抵抗体の温度をほぼ一定に維持しながら流量検出
信号を取り出すよう構成されている。即ち、感温抵抗体
から流れ内へ持ち去られる熱量に相当する電力を該感温
抵抗体へ常時供給しながらこれをバランスさせることに
より感温抵抗体の温度をほぼ一定に維持するよう制御し
、この供給電流の大きさ或いはこの供給電流を供給する
に必要な電圧の値によって流量を検知するものである。

！た、被検出流体の温度変化を補償するため温度補償用
の感温抵抗体を前記流量検出用の感温抵抗体と併用する
ことが行なわれている。この場合には、流量検出用の感
温抵抗体と温度補償用の感温抵抗体との温度差がほぼ一
定になるよう流量検出用感温抵抗体の電四を駆動回路に
より閉ループ制御するよう構成されている。

この種の熱式流量計は例えば自動車のエンジンの吸気流
量を検出するのに好適なも゛のであり、エンジンの回転
数或いは吸気負圧の検出信号等と共にエンジン状態を検
出しながら各種のエンジン制御（例えば点火時期、空燃
比或いはＥＧＲ制御等）を行なうのに使用されている。

本発明は前述のような熱式流量計の感温抵抗体及びその
支持部の改良に関するものであり、以下本明細書中にお
ける感温抵抗体は前述の流量検出用感温抵抗体のみなら
ず温度補償用感温抵抗体音も含むものとする。

前記感温抵抗体としては現在２種類の形式のものが提案
されている。即ち一絶縁性の円柱状支持体の゛両端に導
電性のリードを固着し、該支持体に抵抗線を巻回すると
ともにその両端を前記リードに接合して成る感温抵抗体
（熱線式抵抗体］と、絶縁性の円柱状支持体の表面に金
属の抵抗皮膜を一形成してなる感温抵抗体（皮膜抵抗体
ンとの２種類が提案されている。これらの抵抗体はいず
れも導電性の支持ターミナルに接合して支持され駆動回
路へ電気的に接続されている。即ち熱線式抵抗体の場合
には前記リードに支持ターミナルが接合され、前記皮膜
抵抗体の場合にはその両端電極部に支持ターミナルが接
合されていた。

本発明はこれらの熱式流量計のそれぞれの改良に係わる
ものであり、第１の本発明は熱線式抵抗体を有するもの
に係わり、第２の本発明は皮膜抵抗体を有するものに係
わる。

従来の熱線式抵抗体を有する熱式流量計にあっては、一
定の抵抗値を形成する熱線部分即ち抵抗線が一定回数巻
返えされた円柱状、支持体部分のみその全表面をガラス
コーティングしその他のリード及び支持ターミナルの部
分はそのまま流れの中に露出されていた。このため円柱
状支持体から熱伝導によりリードへ伝わった結果には該
リードから支持ターミナルの接合部に伝わった熱は流れ
の中へ熱伝達により放熱されやすい状態になっており、
この放熱量が大きいため更に前記円柱状支持体からリー
ドへ伝わる伝導熱量が促進されるという結果を招き、熱
線抵抗体へ供給される熱量のかなりの部分がリード或い
は支持ターミナルの部分から放熱されるという状態を招
いていた。そもそも、感温抵抗体をオリ用した流量検出
器にあっては抵抗体の抵抗変化のみで流量検知を行なう
ものであり、従って流量測定の梢＃全向上させるために
は、理想的には抵抗体だけから放熱しリード部或いは支
持ターミナル部等のその他の部分からの放熱は憧力零に
近づけることが要求される。これに反し、従来の熱式流
量計でハリード部或いは支持ターミナルへの熱伝導が大
きいため、特に高速領域ではその熱放散量が増大して流
量測定値が実際の流量よりも犬きく検出され測定誤差を
生じるという欠点があった。

前述の皮膜抵抗体を形成した感温抵抗体を有する熱式流
量計、即ち絶縁性の円柱状支持体の表面に金属の抵抗皮
膜を形成してなる感温抵抗体金偏え、この感温抵抗体の
両端電極部を導電性の支持ターミナルで支持するよう構
成した熱式流量計にあっても、従来のものでは金属の抵
抗皮膜の外表面のみをガラスコーティング等で被覆して
いたので、前述の熱線式抵抗体の場合と同様の欠点があ
った。即ち、加熱された円柱状支持体から熱伝導により
支持ターミナルへ伝えられた熱量はこの支持ターミナル
表面から流れの中へ熱伝達により放散されるが、この部
分には何らの保護皮膜も形成されていないのでその熱伝
達量が大きくなり、ひいては前記円柱状支持体から支持
ターミナルへ伝わる熱量も大きくなり、理想的には金属
の抵抗皮膜からのみ放熱したいという要求にもかかわら
ず、支持ターミナルからかなりの熱量が放散され、この
ため抵抗体の抵抗値変化のみで流量検知を行なうことを
前提とするこの種の熱式流量計における測定誤差を犬き
くするという欠点があった。

本発明の目的は、以上述ぺたような従来技術の欠点を解
消し、抵抗体表面以外からの熱放散量を最少減に抑さえ
ジュール熱によって温度上昇した抵抗体の熱量をできる
だけこの抵抗体の表面から流れ中へ放散させるようにし
、もって抵抗体の抵抗値変化と供給電流との変化をあら
ゆる流量の範囲で一定の理論関数に維持することにより
高い精度で流量を検出し得る熱式流量計を提供すること
である。

本発明の特徴は抵抗体に接続された導電体の部分からの
放熱量を低下させることにより抵抗体から熱伝導により
流出する熱量を減少させることにある。

即ち、第１の本発明によれば、絶縁性の円柱状支持体の
両端に導電性のリードを固着し、該支持体に抵抗線を巻
回するとともにその両端を前記リードに接合して成る感
温抵抗体を備え、前記ＩＪ−ドを導電性の支持ターミナ
ルに接合して前記感温抵抗体を支持するよう構成した熱
式流量計において、前記抵抗線を含む円柱状支持体の全
表面、前記リードの全表面並びに前記支持ターミナルの
リードとの接合部近傍の全表面に耐熱樹脂またはガラス
の皮膜を形成することを特徴とする熱式流量計が提供さ
れる。

また、第２の本発明によれば、絶縁性の円柱状支持体の
表面に金属の抵抗皮膜を形成して成る感温抵抗体を備え
、該感温抵抗体の岡端電惨部を導電性の支持ターミナル
で支持するよう構成した熱式流量計において、前記感温
抵抗体との接合部近傍の全表面に耐熱樹脂盪たはガラス
の皮膜を形成することを特徴とする熱式流量計が提供さ
れる。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は第１の本発明の熱式流量計の一実施例を示す凶
である。

アルミナ等のセラミック或いはその他の絶縁性の材料で
作ら汎た円柱状支持体１の両端に金属等の導電性のリー
ド２が固着され、前記支持体１には一定の抵抗値を形成
すべく所定長さの抵抗線３が巻回されている。この抵抗
線３は例えば白金線或いはニッケル線が使用される。抵
抗線３０両端は前記円柱状支持体から巻下げられた後前
記ＩＪ　−ド２に対し熔接等により電気的に接合されて
いる。

こうして形成された感温抵抗体は前記リード２の先端部
を導電性の支持ターミナル４と接合することにより支持
されると共に該支持ターミナルを介して駆動回路に電気
的に接続されている。前記支持ターミナル４は例えばス
テンレス鋼のワイヤで構成され前記リード２に対し熔接
或いにろう付は等により電気的に接続されている。

前記抵抗ＩｆＭ３’を含む円柱状支持体１の全表面、前
記リード２の全表面並びに前記支持ターミナル４のリー
ド２との接合部近傍の全表面には耐熱樹脂またはガラス
の皮膜５が形成されている。この耐熱樹脂としては例え
ばポリイミド樹脂が使用される。前記皮膜５の形成方法
としては液状の皮膜材料に感温抵抗体を浸漬した後遠心
分離等で余分のものを除き例えば０，５ミクロンないし
これよりやや厚い層を形成する方法が採用される。なお
、皮膜５の厚さはあまり大きすぎるとジュール熱が内部
に蓄熱し、この蓄熱によって流量検出時の応答遅れが生
じるので一定以下の薄い皮膜層を形成する必要がある。

前記ポリイミドは耐熱温度が約３００ｃであり硬化させ
るための処理温度が約４３０Ｃであり、最高使用温度が
３００Ｃ程度である抵抗体の皮膜に適している。

以上第１図について説明した実施例によれば、第３図に
示す如く流量Ｑに対するジュール熱■２の理論関数を示
す曲線Ａに対し点線Ｂで示す如く高い風量域で検出値が
大きく上方へずれていた従来の特性を低下させて、該３
図中２点鎖線Ｃで示すように理想的な理論関数Ａの特性
に近似させ、もって高風量域の流量測定精度を大幅に向
上させることができる。

第２図は第２の本発明による熱式流量計の一実施例を示
す図である。

第２図において、アルミナ等のセラミック或いはその他
適当な絶縁性の材料からなる円柱状支持体１の表面に金
属の抵抗皮膜６が形成されて金属抵抗皮膜を利用した感
温抵抗体が構成されている。

この感温抵抗体の両端部には白金または鋼金属等。

からなる内部層を有する両端電極部７が形成されている
。両端電極部７にはステンレス鋼の線材等からなる支持
ターミナル４が熔接又はろう付は等により接合され、こ
れ−らの支持ターミナル４，４で感温抵抗体が支持され
ると共に駆動回路に電気的に接続されている。

第２図に示す如く前記感温抵抗体の全表面並びに前記支
持ターミナル４の感温抵抗体との接合部近傍の全表面に
は耐熱樹脂またはガラスの皮膜５が形成されている。こ
の皮膜５も第１図の場合の皮膜５と同様ポリイミド等の
耐熱樹脂或いは低融点ガラスで形成されている。

第２図に示す実施例によっても、支持ターミナル４の接
合部近傍の全表面が皮膜５によって被覆されているので
、この部分から流れへの熱放散量が抑制され、ジュール
熱によって温度上昇した感温抵抗体から熱伝導により支
持ターミナル４へ漏れ出る熱量が最小に抑えられ、従っ
てジュール熱の殆んどが抵抗体を形成する金属皮膜６の
部分から流れ中へ熱伝達により放散されることになり、
第１図の場合と同様流量の検知精度を向上させることが
できる。特に流速が増大し風量が増大した時には抵抗体
から漏れ出た熱量により昇温（例えば約ｓｏｃ＞した支
持ターミナル４からの放熱量が轡太し、これによって奪
われた分たけ余分に抵抗体へ電流供給が行なわれ供給電
力が増大し、見かけの流量測定値が実際の流量よりも増
大するという従来の検出誤差を除去することができる。

即ち、第３図に示す如く理論関数から得られる理想的流
量Ｑに対するジュール熱Ｉ２　　＜抵抗値Ｒは一定とし
てＪの特性曲線に対し、従来の流量計では近似させるこ
とができる。

なお第２図の場合にも、耐熱樹脂或いはガラスのコーテ
ィング（皮膜〕５の厚さは５ミクロン程度の薄い層にす
ることが好ましく厚すぎる場合には抵抗体部分の蓄熱効
果により流量変化時の検出値の応答遅れが生じやすくな
るので好ましくない。

以−ヒの説明から明らかな如く、本発明によれば流れの
全域において流量検出値（出力値］特性が理論関数に近
似し、高い精度で流量を検出し得る熱式流量計が得られ
る。

即ち、感温抵抗体による熱式流量計にあっては、抵抗体
での発熱量がすべて被測定流体に奪われることを前提と
して設計計算されるのが通常であり、従来の熱式流量計
ではリード部或いは支持ターミナルへ熱伝導により漏れ
出る熱量が大きくその分がエラーとなって測定精度の低
下を招いていたが、本発明によれは感温抵抗体のジュー
ル熱による温度上昇を生ずる部分の全表面即ち抵抗体表
面のみならず該抵抗体のジュール熱が熱伝導により伝わ
り所定温度以上（例えば５００以上）に昇温されその熱
が流れ中へ放散される部分にも耐熱樹脂等の皮膜を形成
したので、抵抗体表面以外の部分から流れ中へ放散され
る熱量を極力抑えることができ、特に高流量域における
抵抗体以外の部分からの熱放散が抑えられ、すべての流
量域においてその出力特性を理論関数に近似した特性に
維持することができ、もってすべての流量域において高
い４ｆ１度で流量を検知し得る熱式流量計が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明による熱式流量計の一実施例の袋
部を示す縦断面図、第２図は第２の本発明による熱式流
量計の一実施例を示す縦断面図、第３図は流量Ｑに対す
る抵抗体のジュール熱■２の関係を理論関数特性と従来
の熱式流量計及び本発明による熱式流量計のそれぞれの
特性とを例示するグラフである。 ■・・・円柱状支持体、２・・・導電性のリード、３・
・・抵抗線、４・・・支持ターミナル、５・・・耐熱樹
脂またはガラスの皮膜（コーティング］、６・・・金属
の抵抗茅　／　ｍ Ｐｚ　図 第３　図 むテ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性の円柱状支持体の両端に導電性のリードを固
   着し、該支持体に抵抗線を巻回するとともにその両端を
   前記リードに接合して成る感温抵抗体金偏え、前記リー
   ドを導電性の支持ターミナルに接合して前記感温抵抗体
   を支持するよう構成した熱式流量計において、前記抵抗
   線を含む円柱支持体の全表面、前記リードの全表面並び
   に前記支持ターミナルのリードとの接合部近傍の全表面
   に耐熱樹脂またはガラスの皮膜を形成することを特徴と
   する熱式流量計。 ２、絶縁性の円柱状支持体の光面に金属の抵抗皮膜を形
   成して成る感温抵抗体を備え、該感温抵抗体の両端電極
   部を導電性の支持ターミナルで支持するよう構成した熱
   式流量計において、前記感温抵抗体の全表面並びに前記
   支持ターミナルとの感温抵抗体との接合部近傍の全表面
   に耐熱樹脂またはガラスの皮膜を形成することを特徴と
   する熱式