JPS5965216A - 熱式流量計 - Google Patents

熱式流量計

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JPS5965216A
JPS5965216A JP57174622A JP17462282A JPS5965216A JP S5965216 A JPS5965216 A JP S5965216A JP 57174622 A JP57174622 A JP 57174622A JP 17462282 A JP17462282 A JP 17462282A JP S5965216 A JPS5965216 A JP S5965216A
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JP
Japan
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glass layer
resistor
bobbin
heat
layer
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JP57174622A
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Kanemasa Sato
佐藤 金正
Sadayasu Ueno
上野 定寧
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring 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

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  • Fluid Mechanics (AREA)
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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】 〔発明の利用分野〕 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。
〔従来技術〕
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っている。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る。流量計に
は、種々の方式のものが知られているが、温度依存性抵
抗を用いた熱式流量計が、その測定精度の点から注目さ
れている。現在、本出願人が実用化しているものは、次
のようなものでるる。すなわち、直径0.5間、長さ2
mのアルミナ製のボビンの周囲に、直径20μmの白金
線を巻いた構造のものを熱式流td1の温度依存抵抗体
として用いている。しかしながら、ここで問題となるは
、20μmの極細の白金線を小さなボビン上に、切損し
ないようにして等ピッチで巻くのは非常に困難でめ91
歩留りが悪いという問題点があるう そこで、本発明者らは、巻線形の抵抗体に変えて、薄1
摸形の抵抗体を用いる熱式流鼠計について研究を行って
いる。しかしながら、この<If究過程において、アル
ミナ等の底面に薄膜抵抗体を形成したものにおいては、
耐久性に問題かめることが判明した。
〔発明の目的〕
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、耐久性に富む薄膜抵抗音用いた
熱式流址計を提供するにβる。
〔発明の概要〕
本発明eよ、絶縁性物質の支持体上にガラス層を形成し
た後、その上に感熱抵抗層を形成するようにしたもので
ある。
〔発明の実施例〕
以下、図面を用いて本発明の一実施例について説明する
第1図において、発熱抵抗体エレメント1は他の抵抗1
1,12.13とブリッジ釡構成する。
これらのブリッジ抵抗の差覗圧をアンプ14を介して差
動増rjyし、トランジスタ15を駆動するフィードバ
ッ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、11シ、周囲温度に対し
て、常に所定の温度差(約1o。
C〜200C程度)を保つようにフィードバック回路を
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ビン21,22
,23.24にょシ支持され、これらの支持ビンをイン
サートした4端子ホルダ25と一体にして流体通路を1
゛薄成するチャンバに組・Nけられる。チャンバは入口
部3o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34Km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31の円周方向にリング状
に所定の距離進んで、主通路31のベンチュリ一部35
で合流する。吐出口36はダクトによりエンジンの吸気
tにスロットルチャンバを中継して連結される。尚、チ
ャンバ入口部30はエアクリーナに接続される。
発熱抵抗体の11を造について第3図を用いて説明する
。第3図(R)は、その全体石造を示し、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ック製ボビン40の両端には、白金
などのり−ド42が白金ベーストなどの耐熱性接着剤4
4によって固定されている。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。セラミックとしては
、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。400C以上の耐熱性、小形にした時
の嘘械的強度、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となシ、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
的には劣ってくる。このアルミナ製ポビ/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
C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54
を安定化する/こめのエージング処理が700〜800
C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5totに対してBaOやCaOを
微量含むと65〜70 Xl0−’/Cとなり、アルカ
リ系のNatOs、 KIO、L it Oを数%配合
することにより、70〜75 X 10−’/C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
ールなどのノくインダーと配合して、ディスペンサなど
を用いて定量化して塗布する。塗布淡、予備乾燥を行い
、その後1200C前後で焼成する。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、スパッ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7Lる。ここ
で、このガラス層52がすく、ボビン40−4−に直接
感熱抵抗膜54f:形成すると、ボビンのε■みの部分
の11111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
、1漠にも歪が集中する。この内i5μ歪によって、経
時変化が大きくなり、耐久性が悪くな・;)。それに対
し、で、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Vま、商議雰囲気で安定であるこ
と、1↓(抗の温度係数(+=3000茫/C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、スパッタ、又は蒸着、又はイオ
ンブレーティングにより、2〜4μの厚さに溝膜される
。スパッタ後の白金薄〕換の抵抗の7fiAI庭係数は
、約1500茫/C前後と低く、感熱抵抗どして用い乙
には、感度が悪い。この温度係数をaooo「/c以上
にするため、700〜800Cで熱処理を行ううその陵
、レーザーにより抵抗トリミングを行い、抵抗値を−に
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、B、03を含
有することにより、軟化点は500〜550r−?lJ
、膨張係数は75〜85X10−7/Cugでアリ、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!iケ性が液化するのを防止す
る。
ガラス層56を形成後、通1イして、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。
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、空気流体
の温度よシ通常170C高く設定される。一方、空気流
体の温度は、100c近くなることもある。そこで、発
熱抵抗体の温度を250Cと一30Cの間で繰シ返すよ
うに設定し、空気流鮭を200 Kg/I(として、蹴
諒のオン・オフの耐久試験ケ行った結果を第4図に示す
。図中、iよ、ボビン上にガラス層がある。嚇汁であり
、100009〜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015%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
で必り、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tよ、流hiffiステッ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ドりの応答特性で、A4は立上りの
応答特性である。B、はボビン上にガラス層がない、(
ホ)汗の立下りの応答特性でめり、B2は、立上シの応
答付性である。流幇計は、芙質的にはエンジンの吸気脈
動流の平均値を検出する。
従って、応答特性の立上り、立Fl)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
立下シ時間を遅くして、立丁シ時間と立上9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、棒状のセラミッ
ク46が耐熱性接着剤44でリード42に固着される。
セラミック46の表面にtよ第3図(b)と同様に層5
0が形成される。
第7図は、本発明のその他の実施列を示しており、ボビ
ン状のセラミック400表面に層50が形成され、セラ
ミック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、白金は荷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もめる。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
とがわかっている。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、白金薄膜スパッタ、抵抗
トリミング、ガラスコーテング、エージングと多工、P
I′iであるがガラス層の形成はディスペンサにより1
〜2秒/ケで定量塗布可能である。スパッタは6インチ
のターゲットを用いて基板をドーナッソ状に回転するこ
とによりボビンを立てて1回のスパッタで済ませられる
として、1回のスパッタで1力本着膜でき、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ィスペンサにより1〜2秒/ケでコ
ーテングできる。工程間のつなぎのザンプルのセット、
取り外しの作条をできるだけ単純化しで自動化すること
により、1分以下/ケの力11エエ敬は実現可能である
〔発明の効果〕
本発明によれば、熱式流量計の耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の一実施例の回路図であシ、第2図は
、本発明の一実施例の部分断面図でめシ、第3図は、本
発明の一実施例の断面図であり、第4図および第5図は
、本発明の一実bl!i例の実験データ図でろシ、第6
図および第7図は、本発明の他の実施例の一1面図であ
る。 40・・・ボビン、52.56・・・ガラス層、54・
・・感熱抵抗膜。 第 1 図 第Z図 第 3 図 第 L/−図 第 5 M 105−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁性物質からなる支持体と、この支持体の上に形
    成された第1のガラス層と、このガラス層の上に形成さ
    れた感熱抵抗層と、この感熱抵抗層の上に形成された第
    2のガラス層とを有し、上記感熱抵抗の温度による抵抗
    変化に基づいて流体の渡欧を測定することを/rか徴と
    する熱式流量計。 2、 上記絶縁性物質は、セラミックであることを特徴
    とする特fl:請求の範囲第1項記載の熱式流量a1゜ 3、 上記セラミックは、アルミナであることを特徴と
    する特許 4、上記第1のガラス層は、上記第2のガラス層より軟
    化点が向いことを特徴とする熱式流量計。 5 上記第1のガラス層は、上記第2のガラス層より熱
    膨張係数が小さいことを特徴とする熱式流量d1″。
JP57174622A 1982-10-06 1982-10-06 熱式流量計 Granted JPS5965216A (ja)

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JPH0447772B2 JPH0447772B2 (ja) 1992-08-04

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