JP2530988B2 - Thermal flow meter - Google Patents
Thermal flow meterInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、熱式流量計、特に感温
抵抗体を用いる熱式流量計に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal type flow meter, and more particularly to a thermal type flow meter using a temperature sensitive resistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】高馬力、低燃費、排ガス等の制御に高精
度で即応できる燃料噴射装置を有する内燃機関の制御に
は感温抵抗体を用いた空気流量計(以下AFMと称す
る)が用いられている。このような熱式流量計には、例
えば、特開昭55−43448号公報に示されているよ
うにφ0.5mmのアルミナボビンにφ20μmの白金細
線を捲きその上にガラスをオーバ−コートした巻線抵抗
体を発熱抵抗体とする感温抵抗体(以下HWと称する)
を用いていた。2. Description of the Related Art An air flow meter (hereinafter referred to as AFM) using a temperature sensitive resistor is used for controlling an internal combustion engine having a fuel injection device capable of quickly and accurately responding to control of high horsepower, low fuel consumption, exhaust gas and the like. Has been. In such a thermal type flow meter, for example, as shown in JP-A-55-43448, a φ0.5 mm alumina bobbin is wound with a φ20 μm fine platinum wire, and glass is over - coated on the wound wire. Temperature-sensitive resistor (hereinafter referred to as HW) that uses a linear resistor as a heating resistor
Was used.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】図4及び図5は従来の
HWの構造を示すもので図4は斜視図、図5は図4のX
部の断面図を示している。これらの図で、1はアルミナ
パイプ、2はリード、3は白金細線、4はガラスを示し
ている。しかしHWは、捲線が細線であるため捲線途中
におけるテンションの変動やアルミナボビン端部の巻上
げ、巻下し時の摩擦力により断線することがしばしばあ
り量産性を著しく阻害し、高価であった。4 and 5 show the structure of a conventional HW, FIG. 4 is a perspective view, and FIG. 5 is an X of FIG.
The sectional view of the part is shown. In these figures, 1 is an alumina pipe, 2 is a lead, 3 is a platinum thin wire, and 4 is glass. However, since the HW is a thin wire, the HW often breaks due to fluctuations in tension during winding and frictional forces at the time of winding up and down the end of the alumina bobbin, which significantly impairs mass productivity and is expensive.
【0004】また、近年ターボチャージャ車の需要が高
まるのに伴って、自動車の吸入空気流量範囲も増加し、
AFMの流量測定精度を上げる必要が生じてきた。Further, as the demand for turbocharged vehicles has increased in recent years, the range of intake air flow rate of vehicles has also increased,
It has become necessary to improve the accuracy of AFM flow rate measurement.
【0005】本発明はこのような実状に対して、安価で
高精度な感温抵抗体を用いる熱式流量計を提供可能とす
るものである。The present invention makes it possible to provide an inexpensive thermal type flow meter using a highly sensitive temperature sensitive resistor against such a situation.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にとられた本発明の構成は、 (1) 円筒体の両端にそれぞれリードが挿嵌され、該
リードのそれぞれにその両端が接続する発熱抵抗体が前
記円筒体上に配設され、該発熱抵抗体をガラスで被覆し
てなる感温抵抗体をブリツジの構成要素とする熱式流量
計において、前記感温抵抗体が前記円筒体外表面にスパ
イラル状に被着した白金薄膜よりなり、かつ該白金薄膜
が前記円筒体の内周中心部を除く全面に被着されている
構造になつていることを特徴とする。(2) (1)において、前記円筒体がアルミナよりな
ることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the structure of the present invention is as follows: (1) Leads are inserted into both ends of a cylindrical body, and both ends are connected to each of the leads. In a thermal type flow meter in which a heating resistor is disposed on the cylindrical body, and the heating resistor is covered with glass, and the temperature sensing resistor is a component of a bridge, the temperature sensing resistor is outside the cylindrical body. made of a platinum thin film deposited in a spiral shape, and platinum thin film is deposited on the entire surface except the inner peripheral center portion of the cylindrical body to the surface
It is characterized by having a structure . (2) In (1), the cylindrical body is made of alumina.
It is characterized by
【0007】(3) 円筒体の両端にそれぞれリードが
挿嵌され、該リードのそれぞれにその両端が接続する発
熱抵抗体が前記円筒体上に配設され、該発熱抵抗体をガ
ラ スで被覆してなる感温抵抗体をブリツジの構成要素と
する熱式流量計において、前記感温抵抗体が前記円筒体
外表面にスパイラル状に被着した白金薄膜よりなり、該
白金薄膜が前記円筒体の両端面及び該円筒体の両端部内
周と前記リ−ドとの間に介在している白金ペーストと該
円筒体の両端部において重畳して一体構造となっている
ことを特徴とする。 (4) (3)において、前記円筒体がアルミナよりな
ることを特徴とする請求項3記載の熱式流量計。 (3) Leads are provided on both ends of the cylindrical body, respectively.
Inserted and connected to each of the leads at both ends
A heat resistor is arranged on the cylindrical body, and the heat resistor is
Temperature-sensitive resistor made coated with La Graphics and components of Buritsuji
In the thermal type flow meter, the temperature-sensitive resistor is the cylindrical body.
Consisting of a platinum thin film spirally deposited on the outer surface,
Platinum thin film in both end faces of the cylinder and both ends of the cylinder
The platinum paste present between the circumference and the lead and
Both ends of the cylinder overlap to form a unitary structure
It is characterized by (4) In (3), the cylindrical body is made of alumina.
The thermal type flow meter according to claim 3, wherein:
【0008】[0008]
【作用】本発明の熱式流量計は、ブリツジを構成する感
温抵抗体が、円筒体外表面にスパイラル状に被着した白
金薄膜よりなり発熱抵抗体よりなるが、この白金薄膜は
円筒体の内周中心部を除く全面に被着されている構造に
なつているため、白金薄膜とリ−ドの接続が円筒体の両
内周及び円筒体両端面の両方で電気的に接続されるた
め、接触不良や断線の危険性を大幅に軽減できる。 な
お、ブリツジを構成する感温抵抗体が、円筒体外表面に
スパイラル状に被着した白金薄膜よりなり発熱抵抗体よ
りなり、この白金薄膜が円筒体の両端面及び円筒体の両
端部内周に形成されている白金ペーストと重畳して一体
構造となっている場合も、リードと発熱抵抗体との電気
的接続を確実に行うことができるので、製造上の点で
も、性能上の点でも優れた製品を提供可能とすることが
できる。[Action] thermal flow meter of the present invention, the temperature sensitive resistor constituting the Buritsuji is becomes more spirally consists platinum film was deposited heating resistor to the cylindrical outside surface of the platinum thin film cylinder For the structure that is attached to the entire surface except the center of the inner circumference
Therefore, the platinum thin film and the lead are connected on both sides of the cylindrical body.
It was electrically connected to both the inner circumference and both end faces of the cylinder.
Therefore, the risk of poor contact and disconnection can be greatly reduced. What
On the outer surface of the cylindrical body,
It consists of a platinum thin film deposited in a spiral shape and is a heating resistor.
This platinum thin film is used on both end faces of the cylinder and on the cylinder.
Integrated with the platinum paste formed on the inner circumference of the end
Even in the case of the structure, the lead and the heating resistor can be reliably electrically connected, so that a product excellent in terms of manufacturing and performance can be provided.
【0009】[0009]
【実施例】以下、実施例について説明する。EXAMPLES Examples will be described below.
【0010】図1及び図2は一実施例の熱式流量計で用
いる感温抵抗体の構成を示すもので、図1は斜視図、図
2は図1のY部の断面図を示しており、図3は図1の感
温抵抗体と温度補償用抵抗体(以下CFと称する)とを
流路に設置したAFMの構造の説明図である。これらの
図で図1及び図2と同一部分には同一符号が付してあ
る。これらの図で、5は薄膜を発熱抵抗体とする感温抵
抗体(以下HFと称する)、6、6´は発熱抵抗体を構
成する白金薄膜、7は白金ペーストを示し、8は主通
路、9はバイパス通路、10はCFを示している。1 and 2 show the structure of a temperature sensitive resistor used in a thermal type flow meter of one embodiment. FIG. 1 is a perspective view and FIG. 2 is a sectional view of a Y portion of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of the AFM in which the temperature sensitive resistor of FIG. 1 and the temperature compensating resistor (hereinafter referred to as CF) are installed in the flow path. In these figures, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals. In these figures, 5 is a temperature sensitive resistor (hereinafter referred to as HF) having a thin film as a heating resistor, 6 , 6'is a platinum thin film constituting the heating resistor, 7 is a platinum paste, and 8 is a main passage. , 9 indicates a bypass passage, and 10 indicates a CF.
【0011】主通路8は冷間圧延鋼板を板金絞り成形し
た上流側ダクト11と下流側ダクト12を中央部でロー
付により結合してなる。上流側ダクト11の下流側には
リング状のコ形突部13が形成され、下流側ダクト12
と組合わされた時、主通路8の外周にリング状の通路を
形成する。このリング状の通路の外周には流入口14が
あり内周部には流入口14に対して210°離れた位置
に主通路8の最狭部15と合流する開口部16を有す
る。主通路8の上流にはメッシュ17が固定されてい
る。The main passage 8 is formed by connecting an upstream duct 11 and a downstream duct 12 formed by drawing a cold-rolled steel sheet into a sheet metal by brazing at the central portion. The downstream side of the upstream duct 11 annular co shaped projection 13 is formed, downstream duct 12
When combined with to form a-ring-shaped passage on the outer periphery of the main passage 8. An inflow port 14 is provided on the outer periphery of the ring-shaped passage, and an opening 16 is formed at the inner peripheral portion at a position 210 ° away from the inflow port 14 to join the narrowest portion 15 of the main passage 8. A mesh 17 is fixed upstream of the main passage 8.
【0012】バイパス通路9とHF5、CF10を駆動
する回路を収納するモジュール部18を一体にしたバイ
パスモジュール19は薄肉のアルミダイカストにより成
形される。バイパス入口部20は突出しHF5の上流部
の長さを長くして整流効果を得ることができる。HF5
とCF10は樹脂部21に埋設されたリードピン22、
22、23、23のバイパス側突出部にそれぞれ点溶接
して固定する。これらのリードピンの他端はモジュール
ケースの中に入り、HF駆動回路24にリードフレーム
(図示せず)などを介して連結される。また、バイパス
モジュール19のバイパスの下流側外周はパイプが連結
できる直管部25を有する。バイパスモジュール19は
主通路8の上流部で流路に垂直な面に穿った孔にバイパ
ス上流部を差し込みOリングを介して上方から4本のネ
ジ(図示せず)で固定する。バイパス通路9の下流側と
主通路側のリング状の流入口14間はL形ゴムホース2
6で連結する。なお、フランジ27はAFMをエアクリ
ーナに直結するためのものである。A bypass module 19 in which the bypass passage 9 and a module portion 18 for accommodating a circuit for driving the HF 5 and CF 10 are integrated is formed by thin-walled aluminum die casting. The bypass inlet portion 20 projects and the length of the upstream portion of the HF 5 can be increased to obtain a rectifying effect. HF5
And CF10 are lead pins 22 embedded in the resin portion 21,
Spot-welded and fixed to the bypass side projections of 22, 23, and 23, respectively. The other ends of these lead pins enter the module case and are connected to the HF drive circuit 24 via a lead frame (not shown) or the like. Further, the outer periphery of the bypass module 19 on the downstream side of the bypass has a straight pipe portion 25 to which a pipe can be connected. Bypass module 19 is fixed at the main four screws in the flow path at the upstream portion through an O-ring plug the bypass upstream portion in a hole bored in a plane perpendicular from the upper passage 8 (not shown). An L-shaped rubber hose 2 is provided between the downstream side of the bypass passage 9 and the ring-shaped inlet 14 on the main passage side.
Connect at 6. The flange 27 is for directly connecting the AFM to the air cleaner.
【0013】次に、HFの製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing HF will be described.
【0014】図1及び図2に示すような外径φ0.35
mm、内径φ0.2mm、長さ2mmのアルミナパイプ1に白
金薄膜6、6´をバレルスパッタにより膜厚2μm〜4
μm着膜する。スパッタ後の抵抗値は目標最終抵抗値の
1/50〜1/100であり抵抗値のばらつきは±15
%以内である。アルミナパイプ1にバレルスパッタする
時にはアルミナパイプ1内径に対する長さが8倍以上で
ないとアルミナパイプ内径部に導体が入り導通してしま
うことがある。次にアルミナパイプ1の内側両端及び両
端面にフイラ入りの白金ペースト7を塗布したものに先
端部にフイラ入りの白金ペーストを塗布したりードを嵌
挿し1000℃〜1200℃で焼き付け固定すると同時
に白金薄膜も熱処理して結晶化し耐久的に安定な薄膜に
する。このような構造をとることにより、白金薄膜6、
6´とリ−ド2の接続がアルミナパイプ1の両内周及び
アルミナパイプ1両端面の両方で電気的に接続されるた
め、接触不良や断線の危険性を大幅に軽減できる。また
アルミナパイプ1とリ−ド2の接着には金属を含むフィ
ラ入りのペ−ストを用いれば接続が可能であるが、特に
白金薄膜と同じ物質である白金ペ−ストを用いることで
白金薄膜との化学的結合をより確実なものとし、接触電
位差の少ない安定な接続構造を得ることができる。また
熱処理で抵抗値はスパッタ後の値の約1/2になり、そ
の抵抗値のばらつきは±15%であった。Outer diameter φ0.35 as shown in FIGS. 1 and 2.
mm, an inner diameter of 0.2 mm in diameter, platinum thin film 6 on the alumina pipe 1 of length 2 mm, film thickness by barrel sputtering 6'2Myuemu~4
Apply μm film. The resistance value after sputtering is 1/50 to 1/100 of the target final resistance value, and the variation in resistance value is ± 15.
Within%. When barrel sputtering is performed on the alumina pipe 1, the conductor may enter the inner diameter portion of the alumina pipe and become conductive unless the length is 8 times or more the inner diameter of the alumina pipe 1. Next, the inner end and both end surfaces of the alumina pipe 1 are coated with the platinum paste 7 containing filler, the tip of the alumina paste is coated with platinum paste containing filler, and a lead is inserted and fixed by baking at 1000 ° C to 1200 ° C. The thin film is also heat-treated to crystallize into a durable and stable thin film. By taking such a structure, the platinum thin film 6,
6'and the lead 2 are connected to both inner circumferences of the alumina pipe 1 and
The alumina pipe 1 was electrically connected on both ends.
Therefore, the risk of poor contact and disconnection can be greatly reduced. Also
The alumina pipe 1 and the lead 2 are bonded to each other with a metal-containing fiber.
It is possible to connect using a paste containing la, but especially
By using platinum paste, which is the same substance as the platinum thin film,
The chemical bond with the platinum thin film is made more reliable, and the contact electric
It is possible to obtain a stable connection structure with little displacement. In addition , the resistance value became about 1/2 of the value after sputtering by the heat treatment, and the dispersion of the resistance value was ± 15%.
【0015】次にレーザによる抵抗スパイラルトリミン
グを行うが、白金抵抗は通常の抵抗トリミングを行うと
白金の温度係数が大きいためトリミング中のレーザの熱
で抵抗値は数百〜数千Ωの値を示し大きくばらつくた
め、予測法トリミングを採用する。たとえば、スパイラ
ルトリミングを途中で一旦停止してトリミング長とトリ
ミング後の抵抗値をもとに残りのトリミング長を目標抵
抗値からわり出す方法をとれば良い。最後にガラス4を
オーバーコートする。このようにして得られた感温抵抗
体には、過電流を流してエージングを行い薄膜の継時変
化をおさえる。Next, resistance spiral trimming with a laser is carried out. When platinum resistance is subjected to ordinary resistance trimming, the temperature coefficient of platinum is large, so the resistance value of the platinum resistance is several hundred to several thousand Ω due to the heat of the laser during trimming. Prediction method trimming is used because it shows a large variation. For example, a method may be adopted in which the spiral trimming is stopped halfway and the remaining trimming length is calculated from the target resistance value based on the trimming length and the resistance value after trimming. Finally, the glass 4 is overcoated. The temperature-sensitive resistor thus obtained is subjected to aging by passing an overcurrent so as to suppress changes in the thin film over time.
【0016】このようにして製造されたHF、CFを支
持ターミナル22、22、23、23に溶接固定して図
3に示すようにAFMに組上げる。電気的にはこれらH
F、CFを図6に示す電気回路に組込み駆動する。すな
わちHF5、CF10は他の抵抗28、29とブリッジ
を構成する。このブリッジの差電圧をアンプ30を介し
て差動増幅し、トランジスタ31を駆動するフイードバ
ツク回路を構成する。そしてHF5はCF10と共にバ
イパス通路9の中に配置し、周囲温度に対して常に一定
の温度差TR=200℃を保持するように制御する。出
力電圧は図6におけるV2をゼロ、スパン調整回路(図
示せず)により調整しV0として取出す。The HF and CF thus manufactured are welded and fixed to the support terminals 22, 22, 23 and 23 and assembled into an AFM as shown in FIG. Electrically these H
F and CF are incorporated into the electric circuit shown in FIG. 6 and driven. That HF 5, CF10 constitute the bridge and the other resistors 28, 29. This bridges differential voltage between di and through the amplifier 30 differentially amplifies, constituting the fed back circuit for driving the transistor 31. The HF 5 is arranged in the bypass passage 9 together with the CF 10 and is controlled so as to always maintain a constant temperature difference T R = 200 ° C. with respect to the ambient temperature. For the output voltage, V 2 in FIG. 6 is adjusted to zero by a span adjustment circuit (not shown) and taken out as V 0 .
【0017】流量出力Qは、The flow rate output Q is
【0018】[0018]
【数1】 Q=aV0 4+bV0 3+cV0 2+dV+e ……(1)## EQU1 ## Q = aV 0 4 + bV 0 3 + cV 0 2 + dV + e (1)
【0019】としてV0の4乗根関数として表わされ
る。ここで、a、b、c、d、eは定数を表わす。Is expressed as a fourth root function of V 0 . Here, a, b, c, d, and e represent constants.
【0020】AFMに電源電圧VB=14Vを供給し駆
動すると、Q=100Kg/hの場合にV0=4.010
Vの出力電圧が得られるが、そのVO P-P=83mVで、
N/S=ΔQ/Q=8.28%変動していた。その主要
な原因は電子回路そのものから発生するのでははなく、
HFの空気の流れへの熱伝導量の変化によるものであ
る。すなわち、空気の流れはバイパス径D1の大小や、
バイパス入力からHF取付位置l1までの距離の大小に
よって微妙な変化を示すが、ここでは最適値としてD1
=10mm、l1=30mmとした。When the power supply voltage V B = 14 V is supplied to the AFM for driving, V 0 = 4.010 when Q = 100 Kg / h.
An output voltage of V is obtained, but V O PP = 83 mV,
There was a fluctuation of N / S = ΔQ / Q = 8.28%. The main cause is not the electronic circuit itself,
This is due to the change in the amount of heat conduction of HF to the air flow. That is, the flow of air is large or small with the bypass diameter D 1 ,
Although there is a slight change depending on the size of the distance from the bypass input to the HF mounting position l 1 , the optimum value is D 1 here.
= 10 mm and l 1 = 30 mm.
【0021】図7はHFの出力変動、所謂、ノイズをH
Wと比較して示したもので、横軸、縦軸にはそれぞれ流
量(Kg/h)、ノイズΔQ/Q(%)、すなわち、実測
の最大ノイズ分を出力の平均値に対する割合で示したも
ので、ΔV/V値を(1)式をもとにしてΔQ/Q値に
変換して示してあり、F、WはそれぞれHF、HWを示
している。グラフ上で40〜80Kg/h付近にピーク値
があり、HWの最大ノイズは約9%であるが、これに対
してHFは最大3%低減されて最大値で6%となってい
る。現行のエミッションコントロール用コンピュータの
サンプリングは20ms〜800μs毎に行なわれてい
るため、その取込は全くランダムでありその時々による
誤差が問題となる。ノイズ成分は小さくしないと必要空
気流量の測定精度が向上しないためためHFにしたこと
によるノイズ低減の精度に対する効果は大である。FIG. 7 shows HF output fluctuation, so-called noise
In comparison with W, the horizontal axis and the vertical axis respectively show the flow rate (Kg / h) and the noise ΔQ / Q (%), that is, the maximum noise amount of the actual measurement as a ratio to the average value of the output. The ΔV / V value is converted into the ΔQ / Q value on the basis of the equation (1), and F and W represent HF and HW, respectively. There is a peak value in the vicinity of 40 to 80 kg / h on the graph, and the maximum noise of HW is about 9%, while the HF is reduced by 3% at the maximum and reaches 6% at the maximum. The sampling of the current emission control computer is performed every 20 ms to 800 μs, so that the sampling is completely random, and the error due to each time becomes a problem. Since the measurement accuracy of the required air flow rate cannot be improved unless the noise component is reduced, the effect on the accuracy of noise reduction due to HF is great.
【0022】この他の精度に対する要因として応答性が
ある。図8は高圧のエアを吹付ける方式でHFとHWと
の応答性を比較測定したもので、図の横軸には時間(ms
ec)、縦軸には空気流量(Kg/h)、すなわち、電圧V
0値を(1)式を用いてコンピュータにより流量Q値に
変換した値がとってあり、F、WはそれぞれHF(φ
0.36mm、2l)、HW(φ0.55mm、2l)の場
合を示している。この図から明らかなように、HF、H
Wの場合の立上り応答はそれぞれ約100ms、1sec
以上でああるので、HFにすることにより、応答時間は
1/10以下に短縮できたことになる。応答特性の改善
により図9に示すように始動時間が短縮され、自動車の
加速時の空気流量急変時の追従性が向上し、運転性が大
幅に向上することができる。図9は横軸に時間T(mse
c)、縦軸に出力電圧V0(V)がとってあり、VB=1
4.5V、Q=13Kg/h、Th−Ta=200℃の場合
を示し、F、WはそれぞれHF(φ0.35mm、2
l)、HW(φ0.50mm、2l)の場合を示してい
る。Another factor for accuracy is responsiveness. Fig. 8 shows a comparative measurement of the responsiveness of HF and HW using the method of blowing high-pressure air.
ec), the vertical axis represents the air flow rate (Kg / h), that is, the voltage V
The zero value (1) Yes with value converted into the flow rate Q values taken by the computer using the formula, F, W respectively HF (phi
0.36 mm, 2 l) and HW (φ0.55 mm, 2 l). As is clear from this figure, HF, H
The rising response in the case of W is about 100 ms and 1 sec, respectively.
Since the above is the case, the response time can be shortened to 1/10 or less by setting HF. By improving the response characteristics, the starting time is shortened as shown in FIG. 9, the followability when the air flow rate suddenly changes during acceleration of the vehicle is improved, and the drivability can be greatly improved. In FIG. 9, the horizontal axis represents time T (mse
c), the output voltage V 0 (V) is plotted on the vertical axis, and V B = 1
4.5V, Q = 13Kg / h, shows the case of a T h -T a = 200 ℃, F, W respectively HF (0.35 mm, 2
1) and HW (φ0.50 mm, 2 l).
【0023】図10はHFの消費電力をHWと比較して
示したものでTh−Ta=200℃の場合で、横軸には√
Q(Kg/h)1/2、縦軸にはIh 2(×10〜2A2)がと
ってあり、F、WはそれぞれHF(φ0.35mm、2
l)、HW(φ0.5mm、2l)の場合を示しており、
A、Bはそれぞれ√Q=0の場合のIh 2の値、曲線の勾
配を示すとすれば、Ih 2=A+B√Qで表わされる。こ
の図から明らかなように、HFの場合には、全熱容量が
少ないこととリードを介してターミナルへ伝導する熱量
が少なくなったことにより電力消費量は減少している。FIG. 10 is a case of T h -T a = 200 ℃ with those shown by comparing the power consumption of the HF and HW, √ the horizontal axis
Q (Kg / h) 1/ 2, the vertical axis Yes taken is I h 2 (× 10~ 2 A 2), F, W respectively HF (0.35 mm, 2
1), HW (φ 0.5 mm, 2 l)
A and B are values of I h 2 when √Q = 0, respectively, and if the gradient of the curve is indicated, then I h 2 = A + B√Q. FIG As apparent from the case of HF, the power consumption by having fewer amount of heat conducted to the terminal through the lead all the heat capacity is small is reduced.
【0024】以上の如く、この実施例のHFは従来のH
Wに対してこのような特性上のメリットがある他、半導
体技術を応用して大量生産ができるためエレメントのコ
ストがHWに対し約1/2に低減できる利点がある。な
お、耐熱性は450℃以上でありHWと同等である。−
40℃中でTR=300℃14V通電オン4sec、オフ4
secの10万サイクルの耐久テスト結果でも出力の変化
ははΔQ/Q≦±2%であり、耐震性も50G、10H
Z〜1KHZ2mm掃引、XYZ軸各3時間で出力の変化Δ
Q/Q≦±1%以下である。As described above, the HF of this embodiment is the conventional H
In addition to having such a merit in characteristics with respect to W, there is an advantage that the cost of the element can be reduced to about 1/2 of HW because mass production is possible by applying the semiconductor technology. The heat resistance is 450 ° C. or higher, which is equivalent to HW. −
T R = 300 ° C 14V energization at 40 ° C ON 4sec, OFF 4
Even in the endurance test result of 100,000 sec, the output change is ΔQ / Q ≦ ± 2%, and the earthquake resistance is 50G, 10H.
Z 〜 1KH Z 2mm sweep, output change in 3 hours each for XYZ axis Δ
Q / Q ≦ ± 1% or less.
【0025】以上の実施例によれば小形のHFを空気流
量計のセンサエレメントとして採用することによりノイ
ズをΔQ/Qで最大30%低減できる。応答時間は熱容
量が小さくなりリードが細くなったため、3τ(95%
応答)で1/10以下に短縮できる。またセンサエレメ
ントの製造原価は半導体製造技術が応用でき約1/2に
低減できる。本発明によれば安価で高精度のAFM用の
センサエレメントが提供できる。According to the above-mentioned embodiment, the noise can be reduced by up to 30 % in ΔQ / Q by adopting the small HF as the sensor element of the air flow meter. The response time was 3τ (95% because the heat capacity became smaller and the lead became thinner.
Response) can be shortened to 1/10 or less. Also, the manufacturing cost of the sensor element can be reduced to about 1/2 by applying the semiconductor manufacturing technology. According to the present invention, an inexpensive and highly accurate sensor element for AFM can be provided.
【0026】すなわち、本発明で用いる感温抵抗体はア
ルミナパイプを押出し成形して切断後、パイプの表面に
白金をバレルスパッタにより着膜形成する。そしてリー
ドをパイプの両端に白金ペーストを用いて焼付けると同
時に白金薄膜も熱処理し、その後レーザでスパイラル状
にトリミングして、ガラスをオーバコートしている。従
ってHWの線を捲く約2mm間の作業に相当するレーザの
スパイラルトリミング作業は約2sec間で完了する。ま
た、薄膜抵抗体には外力を全くかけずに抵抗体を形成で
き、大量生産が可能である。レーザのトリミングスポッ
トは最小でφ30μmであり導体幅はほぼこの幅以上で
あればHFとしての機能を保持できる。トリミングはボ
ビンの外径に偏心がなければφ0.1mmの極細のボビン
まで抵抗トリミングが可能である。That is, for the temperature sensitive resistor used in the present invention, an alumina pipe is extruded and cut, and then platinum is deposited on the surface of the pipe by barrel sputtering. Then, the leads are baked on both ends of the pipe by using a platinum paste, and at the same time, the platinum thin film is heat-treated, and thereafter, trimmed in a spiral shape by a laser to overcoat the glass. Therefore, the laser spiral trimming work, which corresponds to the work for winding the HW wire for about 2 mm, is completed in about 2 seconds. Further, the resistor can be formed without applying any external force to the thin film resistor, and mass production is possible. Conductor width laser trimming spots are φ30μm a minimum can hold the function as H F if substantially the width or more. For trimming, if the outer diameter of the bobbin is not eccentric, resistance trimming is possible up to a fine bobbin of φ0.1 mm.
【0027】従って、このように径の小さいアルミナパ
イプや棒ができれば、HWでは作ることのできなかった
非常に小形状のHFも容易に作ることが可能である。す
なわち、HWでは従来外径φ0.5mm、長さ2mmのボビ
ンにφ20μmの白金線を37巻巻いて20Ωの抵抗値
を得ていた。ところが外径φ0.35mm、長さ2mmにす
ると同じ抵抗値にするためには線の太さをφ16μmに
する必要がある。このように線が細くなると捲線時の断
線の頻度が上昇し、HWの価格はさらに高価なものにな
る。これに対して、HFの外径を細くした場合には膜厚
3μmを2μmに薄くすることにより容易に対応が可能で
ある。Therefore, if an alumina pipe or rod having such a small diameter can be produced, it is possible to easily produce an HF having a very small shape which could not be produced by HW. That is, in the case of HW, a bobbin having an outer diameter of 0.5 mm and a length of 2 mm was wound 37 times with a platinum wire of 20 .mu.m to obtain a resistance value of 20 .OMEGA .. However, if the outer diameter is φ0.35 mm and the length is 2 mm, it is necessary to set the wire thickness to φ16 μm in order to obtain the same resistance value. When the wire becomes thin in this way, the frequency of wire breakage during winding increases, and the price of the HW becomes even more expensive. On the other hand, when the outer diameter of HF is reduced, it can be easily dealt with by reducing the film thickness from 3 μm to 2 μm.
【0028】すなわち、従来のHWに比して小形状のH
Fを採用することにより、図7に示すように出力電圧ノ
イズの影響は最大30%低減することが可能である。そ
の原因はエレメント形状が小さくなつたためにリードや
ターミナルなどの支持部の温度分布が低くなり壁面流に
よって生ずる乱流の影響度が低減されたことによる。ま
た、図9に示すように応答時間は立上り3τの応答で従
来のHWが1secであったのに対し、HFは100msec
前後と約1/10に低減する。その原因としてエレメン
トの熱容量がHW外径が0.55mmに対しHF外径がφ
0.37mmで約1/2に減少したこととリード線径がH
Wφ0.2mmに対しHFφ0.15mmと細くなってター
ミナルへの熱伝導量が減少し、それにHWは白金捲線が
熱伝度率(λC=0.64kcal/mh℃)の悪いオーバ
ーコートガラスに包まれてアルミナパイプに対して線接
触していたのに対しHFでは熱伝導率(λA=15.8
kcal/mh℃)の良いアルミナパイプに白金薄膜が密
着していることなどによる。また、熱容量が小さくなっ
たため、消費電力も図10の示すように低減する。That is, the H-shape is smaller than that of the conventional HW.
By adopting F, as shown in FIG. 7, the influence of output voltage noise can be reduced by up to 30%. The reason for this is that the smaller element shape reduces the temperature distribution of the supporting parts such as the leads and terminals, and reduces the influence of turbulence caused by the wall surface flow. Further, as shown in FIG. 9, the response time is a rise 3τ response and the conventional HW is 1 sec, whereas the HF is 100 msec.
It is reduced to about 1/10 before and after. The cause is that the heat capacity of the element is 0.55 mm for HW outer diameter and φ for HF outer diameter.
It was reduced to about 1/2 at 0.37 mm and the lead wire diameter was H
The diameter of Wφ is 0.2 mm and HF is 0.15 mm, and the amount of heat conduction to the terminal is reduced. In addition, in HW, platinum winding is wrapped in overcoat glass with poor heat conductivity (λ C = 0.64 kcal / mh ° C). While in line contact with the alumina pipe, the thermal conductivity (λ A = 15.8) for HF.
This is due to the fact that the platinum thin film is in close contact with the alumina pipe with good kcal / mh ° C. Moreover, since the heat capacity is reduced, the power consumption is also reduced as shown in FIG.
【0029】なお、このHFは、表面積が2.25mm2
以下、熱容量が0.13×10〜3cal/℃以下、l/d
が5.5以上の時良い結果が得られる。以下その根拠に
ついて図11〜図13を用いて説明する。測定に用いた
AFMは主通路に開口並設したバイパス通路を有するも
ので、バイパスの直管部にHF5、CF10をそれぞれ
リードピン22、23で溶接固定した構造で図11はそ
の部分の斜視図、図12は図11のZ方向視図である。
その測定結果を示したのが図13で、横軸には、表面積
(mm2)、熱容量(×10〜3cal/℃)、l/dがとっ
てあり、縦軸には3τ(ms)がとてあり、l=2mmの
場合を示してある。The surface area of this HF is 2.25 mm 2.
Hereinafter, the heat capacity is 0.13 × 10~ 3 cal / ℃ below, l / d
Good results are obtained when is 5.5 or more. The basis thereof will be described below with reference to FIGS. 11 to 13. The AFM used for the measurement has a bypass passage having an opening arranged side by side in the main passage, and HF5 and CF10 are welded and fixed to the straight pipe portion of the bypass by lead pins 22 and 23, respectively, and FIG. 11 is a perspective view of that portion. FIG. 12 is a Z-direction view of FIG. 11.
The measurement results are shown in FIG. 13, where the horizontal axis shows surface area (mm 2 ), heat capacity (× 10 to 3 cal / ° C.), and 1 / d, and the vertical axis shows 3τ (ms). Is shown, and the case of l = 2 mm is shown.
【0030】HF、CFは製品の価格や重量軽減のため
バイパス通路径はできるだけ小形にすることが望まれ、
従って、HF、CFの長さは可能な限り短かくすること
が必要でる。一方、信号出力を得るための回路構成から
エレメントの抵抗値が10〜20Ωとなるが、この抵抗
値をトリミングで得るためには、レーザトリミングスポ
ット最小経φ30μmであるること、電流密度10、0
00A/cm2以下で使用しなければならないため薄膜厚
さは1μm〜4μmにする必要があること、アルミナパイ
プの両端にリードを固定するための接着代0.5mmが必
要であること、などを総合するとボビン全長は2mm以上
が必要となる。外径寸法はアルミナパイプの成形技術に
よって左右され、現状の技術ではφ0.35mm以下は成
形困難である。For HF and CF, it is desirable to make the bypass passage diameter as small as possible in order to reduce the product price and weight.
Therefore, it is necessary to make the lengths of HF and CF as short as possible. On the other hand, the resistance value of the element is 10 to 20Ω due to the circuit configuration for obtaining the signal output, but in order to obtain this resistance value by trimming, the laser trimming spot minimum diameter is φ30 μm and the current density is 10, 0.
Since it must be used at less than 00 A / cm 2 , the thickness of the thin film must be 1 μm to 4 μm, and an adhesive margin of 0.5 mm for fixing the leads to both ends of the alumina pipe is required. Overall, the bobbin must have a total length of 2 mm or more. The outer diameter is affected by molding techniques aluminum Napa type, the state of the art φ0.35mm following are difficult molding.
【0031】図13には、ボビン全長2mmとして、外径
を変えたボビンに白金薄膜を形成したHFの応答特性の
比較が示してあるが、応答特性の評価の目標値は次のよ
うな実車のデータがベースになっている。すなわち、多
点燃料噴射システムを搭載した自動車の吸気管にAFM
を取付けて運転動作させた時の加速応答のフィーリング
テストで立上り3τ180ms以下のものが合格し、そ
れ以上のものでは、加速時に遅れが生じ、運転上のフィ
ーリングが悪いかあるいは悪い場合があるという評価に
なっている。このような制約から前述のHFエレメント
の表面積、熱容量、l/dの限界値が決定され、また、
一方、捲線形ではボビン径がφ0.4mm、リード径φ
0.2mm以下になると巻線作業が困難になり製品化が不
可能になる。FIG. 13 shows a comparison of response characteristics of HF having a bobbin having a total length of 2 mm and a platinum thin film formed on bobbins having different outer diameters. The target values for evaluation of response characteristics are as follows. The data is based on. That is, the AFM is installed in the intake pipe of an automobile equipped with the multipoint fuel injection system.
In the feeling test of the acceleration response when the motor is installed and operated, those with a rise of 3τ 180 ms or less pass, and with more than that, delay may occur during acceleration and the driving feeling may be bad or bad. It has been evaluated. From these restrictions, the surface area of the HF element, the heat capacity, and the limit value of 1 / d are determined.
On the other hand, in the case of winding, the bobbin diameter is 0.4 mm and the lead diameter is φ.
If it is less than 0.2 mm, winding work becomes difficult and commercialization becomes impossible.
【0032】この感温抵抗体を用いた熱式流量計は、内
燃機関、特に高馬力、低燃費、排ガス等の制御に高精度
で即応できる燃料噴射装置を有する内燃機関の制御に好
適である。The thermal type flow meter using this temperature sensitive resistor is suitable for control of an internal combustion engine, particularly an internal combustion engine having a fuel injection device capable of quickly and accurately responding to control of high horsepower, low fuel consumption, exhaust gas and the like. .
【0033】なお、前述の実施例では、HFを製造する
際、図2に示す如く、アルミナパイプに白金薄膜を着膜
した後、アルミナパイプ内側両端及び両端面にフィラ入
りの白金ペーストを塗布したものに先端部に白金ペース
トを塗布したリードを挿嵌し、熱処理して焼付け固定と
白金薄膜を結晶化した後レーザによる抵抗スパイラルト
リミングを行なったが、次のようにしても良い。すなわ
ち、図14に示す如く、最初、アルミナパイプの内側両
端及び両断面にフィラ入りの白金ペーストを塗布したも
のに、先端にフィラ入りの白金ペーストを塗布したリー
ドを挿嵌し、熱処理してリードをアルミナパイプに焼付
け固定する。このりードの固定されたアルミナパイプに
バレルスパツタにより白金薄膜を着膜する。次に白金薄
膜を熱処理して結晶化し耐久的に安定な薄膜にする。こ
の後の処理は前述の実施例と同様に行なわれる。この方
法は前述の方法よりも工数が増加し、電気的接続の点で
やや劣るが、同様の作用効果を有するHFを製造するこ
とできる。In the above-mentioned embodiment, when manufacturing HF, as shown in FIG. 2, after depositing a platinum thin film on an alumina pipe, platinum paste containing a filler was applied to both ends and both end faces inside the alumina pipe. A lead having a platinum paste applied to its tip was inserted into the product, heat-treated and fixed by baking, and resistance spiral trimming was performed with a laser after crystallizing the platinum thin film. Sunawa <br/> Chi, as shown in FIG. 14, inserted first, those coated with filler containing a platinum paste on the inside at both ends and both the cross-section of the alumina pipe, the lead was coated cloth filler containing a platinum paste on the tip Fit and heat-treat to fix the lead to an alumina pipe by baking. A platinum thin film is deposited on the alumina pipe to which the lead is fixed by a barrel sputter. Next, the platinum thin film is heat-treated and crystallized to form a durable and stable thin film. Subsequent processing is performed in the same manner as the above-mentioned embodiment. This method requires more man-hours than the above-mentioned method , and in terms of electrical connection
Although slightly inferior, it is possible to produce HF having the same action and effect.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明は、以上の如く、安価で高精度な
熱式流量計を提供可能とするもので、産業上の効果の大
なるものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention makes it possible to provide an inexpensive and highly accurate thermal type flow meter, which has a great industrial effect.
【図1】本発明の熱式流量計の一実施例の要部の感温抵
抗体の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a temperature-sensitive resistor of an essential part of an embodiment of a thermal type flow meter of the present invention.
【図2】図1のY部の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a Y portion of FIG.
【図3】図1の感温抵抗体を温度補償用抵抗体とともに
流路に設置した空気流量計の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an air flow meter in which the temperature sensitive resistor of FIG. 1 is installed in a flow path together with a temperature compensating resistor.
【図4】従来の熱式流量計の感温抵抗体の斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view of a temperature sensitive resistor of a conventional thermal type flow meter.
【図5】図4のX部の断面図である。5 is a cross-sectional view of the X part of FIG.
【図6】感温抵抗体駆動用の電子回路の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an electronic circuit for driving the temperature sensitive resistor.
【図7】実施例の感温抵抗体の出力変動を従来の感温抵
抗体と比較して示す線図である。FIG. 7 is a diagram showing an output fluctuation of the temperature-sensitive resistor of the embodiment in comparison with that of the conventional temperature-sensitive resistor.
【図8】同じく応答特性を比較して示す線図である。FIG. 8 is a diagram similarly showing comparison of response characteristics.
【図9】同じく出力の始動応答を比較して示す線図であ
る。FIG. 9 is a diagram similarly showing a comparison of output start responses.
【図10】同じく消費電力を比較して示す線図である。FIG. 10 is a diagram similarly showing power consumption in comparison.
【図11】感温抵抗体及び温度補償用抵抗体の取り付け
状態を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a mounted state of the temperature sensitive resistor and the temperature compensating resistor.
【図12】図11のZ方向矢視断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along arrow Z in FIG.
【図13】本発明の熱式流量計の感温抵抗体の有効使用
範囲を示す特性線図である。FIG. 13 is a characteristic diagram showing an effective use range of the temperature sensitive resistor of the thermal type flow meter of the present invention.
【図14】FIG. 14
本発明の熱式流量計の他の実施例の要部の感Sense of essential parts of another embodiment of the thermal type flow meter of the present invention
温抵抗体の斜視図である。It is a perspective view of a temperature resistance body.
1…アルミナパイプ、2…リード、4…ガラス、5…
(薄膜を発熱抵抗体とする)感温抵抗体、6…白金薄
膜、7…白金ペースト、8…主通路、9…バイパス通
路、10…温度補償用抵抗体。1 ... Alumina pipe, 2 ... Reed, 4 ... Glass, 5 ...
Temperature sensitive resistor (using thin film as heating resistor), 6 ... Platinum thin film, 7 ... Platinum paste, 8 ... Main passage, 9 ... Bypass passage, 10 ... Temperature compensation resistor.
Claims (4)
れ、該リードのそれぞれにその両端が接続する発熱抵抗
体が前記円筒体上に配設され、該発熱抵抗体をガラスで
被覆してなる感温抵抗体をブリツジの構成要素とする熱
式流量計において、前記感温抵抗体が前記円筒体外表面
にスパイラル状に被着した白金薄膜よりなり、かつ該白
金薄膜が前記円筒体の内周中心部を除く全面に被着され
ている構造になつていることを特徴とする熱式流量計。1. A lead is inserted into both ends of a cylindrical body, and a heating resistor whose both ends are connected to each of the leads is disposed on the cylindrical body, and the heating resistor is covered with glass. In a thermal type flow meter having a temperature sensitive resistor as a constituent element of a bridge, the temperature sensitive resistor is formed of a platinum thin film spirally adhered to the outer surface of the cylindrical body, and the platinum thin film is formed inside the cylindrical body . It is attached to the entire surface except the center of the circumference.
A thermal type flow meter characterized by having a structure .
記載の熱式流量計。2. The cylindrical body is made of alumina.
The described thermal flow meter.
れ、該リードのそれぞれにその両端が接続する発熱抵抗And a heating resistor whose both ends are connected to each of the leads.
体が前記円筒体上に配設され、該発熱抵抗体をガラスでA body is disposed on the cylindrical body, and the heating resistor is made of glass.
被覆してなる感温抵抗体をブリツジの構成要素とする熱Heat with a temperature-sensitive resistor coated on it as a component of the bridge
式流量計において、前記感温抵抗体が前記円筒体外表面In the flow meter, the temperature-sensitive resistor is the outer surface of the cylindrical body.
にスパイラル状に被着した白金薄膜よりなり、該白金薄Consisting of a platinum thin film spirally deposited on the
膜が前記円筒体の両端面及び該円筒体の両端部内周と前The membrane is formed on both end surfaces of the cylinder and the inner circumference of both ends of the cylinder.
記リ−ドとの間に介在している白金ペーストと該円筒体Platinum paste interposed between the lead and the cylindrical body
の両端部において重畳して一体構造となっていることをThat both ends of the
特徴とする熱式流量計。Characteristic thermal type flow meter.
記載の熱式流量計。The described thermal flow meter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126742A JP2530988B2 (en) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | Thermal flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126742A JP2530988B2 (en) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | Thermal flow meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160147A JPH06160147A (en) | 1994-06-07 |
| JP2530988B2 true JP2530988B2 (en) | 1996-09-04 |
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ID=14942788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5126742A Expired - Lifetime JP2530988B2 (en) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | Thermal flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2530988B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT8308U3 (en) * | 2005-12-29 | 2007-01-15 | Ditest Fahrzeugdiagnose Gmbh | METHOD AND DEVICE FOR EXHAUST SEARCH AT DIESEL ENGINES |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5126742A patent/JP2530988B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH06160147A (en) | 1994-06-07 |
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