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JPS63134919A - 流れる媒体の流量測定装置 - Google Patents

流れる媒体の流量測定装置

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JPS63134919A
JPS63134919A JP62278422A JP27842287A JPS63134919A JP S63134919 A JPS63134919 A JP S63134919A JP 62278422 A JP62278422 A JP 62278422A JP 27842287 A JP27842287 A JP 27842287A JP S63134919 A JPS63134919 A JP S63134919A
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resistor
substrate
flow rate
flowing medium
resistance
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JP62278422A
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ハンス・ヘヒト
ヴオルフガング・キーンツレ
ヨーゼフ・クラインハンス
ウルリツヒ・クーン
ベルトールト・ボオヘル
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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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】 産業上の利用分野 本発明は、特許請求の範囲第1項の上位概念に記載の流
れる媒体の流量測定装置から出発している。
従来の技術 米国特許第4399697号明細書から、支持板上に層
として形成されている2つの抵抗を備え、そのうち第1
の層は加熱抵抗として用いられかつ支持板上に直接固定
されており、−力筒2の層は温度に依存した測定抵抗と
して形成されておりかつ電気的な絶縁層が介挿されて上
記第1の層上に設けられている装置が既に公知である。
加熱抵抗及び測定抵抗を分離する絶縁層は、加熱抵抗か
ら測定抵抗への申し分のない熱伝導が可能である程度に
薄い。流量の流れの変化は、測定抵抗及び支持板の表面
に伝導される熱量の変化を来しかつ、測定抵抗は温度に
依存するので、測定抵抗の電気抵抗の変化を来すことに
なる。これによシ測定回路の不平衡が生じ、それが加熱
抵抗における加熱電流の変化によって補償される。流れ
る媒体の流量に対する尺度として、加熱抵抗に供給され
る電力が用いられる。別の支持板に設けられている付加
的な温度に依存する抵抗が、媒体の温度の補償のために
用いられる。
発明が解決しようとする問題点 この公知の装置において不都合なのは、測定すべき媒体
に対流的に放出される熱の流れのみが検出さればかりで
なく、支持板から支持板の保持部への熱伝導によシ移動
する熱の流れも検出されることである。支持板は抵抗と
比べて大きな熱容量を有しているので、このような不都
合な熱伝導のために測定装置の所要作動温度に達するよ
うにする切換過程の投入が遅延されることになシ、又流
れる媒体の流量の変化に対する応答が緩慢になる。従っ
て、この公知の装置の測定抵抗の幾何学配置は巌適とは
認められない。というのは、支持板からのfA+1方向
における熱の流れが測定結果の精度に不都合に作用する
からである。即ち測定抵抗の、茹量変化に対する応答速
度が低くなる。
更に公知の装置は、非常に汚れ易いという欠点を有する
。その理由は装置を内燃機関の吸気管に使用した場合、
吸気管雰囲気から成る汚れの粒子が測定抵抗の前縁に沈
積しかつ作動期間が比較的長くなると測定結果に不都合
に作用することになるからである。
従って本発明の課題は、機械的及び電子的に簡単な構成
であって投入接続時間が短く、流量変化に対する応答時
間が短く、かつ使用期間が比較的長くなっても高い測定
精度を有する、流れる媒体の流量測定装置を提供するこ
とである。
問題点を解決するための手段及び発明の利点特許請求の
範囲2g1項の特徴部分に記載の構成を有する本発明の
装置は、流量変化に対する応答時間が短いという利点を
有する。というのは、加熱抵抗の、測定抵抗に対する大
きさ及び位置が、支持板から支持板の固定部分への熱の
流れが測定結果に影響せずかつ測定抵抗がその面積全域
にわたって流量の程度に関係なくほぼ同じ温度プロフィ
ールを有するように、選定されているからである。
特許請求の範囲の実施態様項に記載の構成により、特許
請求の範囲7g1項に記載の本発明の流れる媒体の流量
測定装置の有利な実施911及び改良例が可能である。
例えば、抵抗から又は抵抗への障害となる熱の流れを妨
げるために熱絶縁性のスリットを支持板中に設けると有
利である。
更に、測定抵抗を支持板の上流側の縁から出来るだけ遠
くに帷れた所に設けて、測定抵抗の領域における汚れの
程度を出来るだけ低く抑えるようにすれば有利である。
装置のその他の抵抗は有利には同じ支持板上に収容され
かつ同様熱絶縁性のスリットによって相互に分離される
。これらの抵抗における汚れの影響は測定抵抗の場合に
比して重大でないので、これら抵抗は測定抵抗より流れ
の上流の側に位置させることができる。
抵抗を層として形成しかつ種々の抵抗に対して平方セン
ナ当たり同じ抵抗値を有する同じ層を使用すれば、本発
明の装置の製造は著しく簡単化される。その場合それぞ
れの抵抗特性は、倒えばレーザ加工により切断される、
抵抗層のミアンダ状の形状化等、抵抗材料の除去により
精確に規定し得る。
実施例 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて群細に説
明する。
第1図は本発明の回路を示すものであるが、その際1は
液体が質流する管であり、媒体の流れの方向は矢印2に
よって示されている。管1は例えば内燃機関の吸気管と
することができる。
管1の流量を検出するために用いら九る、以下測定抵抗
と表す抵抗RHが流れる媒体内に挿入されている。この
測定抵抗RHは厚膜抵抗又は薄嘆抵抗として第1図には
図示されていないサブストレート上に形成されておりか
つ例えばブリッジ回路として構成されている抵抗検出装
置3の構成部分である。抵抗検出装置3にはその他抵抗
R1,Rに1.R2,R3が設けられており、全体とし
て抵抗測定ブリッジとして構成されてアームにおいて抵
抗R2,RKl及びR,7他方ではR3及びRHが直列
接続されている。抵抗R1及びRHの接続線は回路点6
にまとめられている。調整増幅器7には、抵抗RKl 
及びR2の接続点である回路点9の信号並びに抵抗RH
及びR3の接続点である回路点10の信号が供給される
調整増幅器は例えば差動増幅器として形成されているが
、本発明はこの形式の差動増幅器には限定されず、一般
にアナログであろうとデノタルであろうとどんな調整機
能にも使用可能である。
調整増幅器7の出力量は抵抗R3に供給され、この抵抗
の他方の接続線は回路点6に接続されているので、全体
として閉ループを成している。
抵抗検出装置3けブリッジ回路によってではなくて、別
の抵抗測定回路により実現してもよいことを強調してお
きたい。それ故に本発明の実現の念めに必ずしもブリツ
ノ回路である必要はなく、ブリッジに類似した測定回路
であってもよい。
この装置の原理的な動作は次の通りである:調整増幅器
7の出力電流によって、以下加熱抵抗と呼ぶ抵抗RSの
加熱が行われ、その際この抵抗における加熱電力は実質
的に調整増幅器7に加わるブリッジ対角点電圧によって
決められる。加熱抵抗R8は、測定抵抗RHと出来るだ
け直接的な熱接触が生じるように、構成されている。R
SとRHとの間の申し分のない熱接触によって、測定抵
抗RHは媒体温度よシ著しく上方にある過度に高い温度
にされる。そこで管内を貫流する流量が変化すると、対
流により熱伝導が変化するために測定抵抗RHの温度が
変化しかつ測定抵抗RHは零とは異なった温度係数を有
するので、抵抗検出装置3が不平衡になり、これに基き
調整増幅器7は加熱抵抗R8に導かれる出力電流を変え
る。従って閉ループを介して、放出される又は流れ込む
熱量のため生じる測定抵抗RHの変化は加熱抵抗R8の
加熱電力の変化によって常時補償され、その結果測定抵
抗RHは所定の温度乃至所定の抵抗値に保持される。加
熱電流、加熱電力乃至調整増幅器7の出力電圧UAは、
流れる媒体の流量に対する尺度である。
しかし加熱電流、加熱電力乃至調整増幅器7の出力電圧
UAは付加的に、流れる媒体の温度にも依存するので、
流れる媒体の温度変動は補償されねばならない。このた
めに同じく流れる媒体にさらされかつ直列接続された抵
抗RK1とR1とを組み合わせた補償抵抗RKが用いら
れる。抵抗Rは薄膜抵抗として形成されておに1 りかつ測定抵抗RHと同じ技術並びに同じ工程で製造す
ることができるが、抵抗R1は厚膜抵抗であり、その調
整は、補償抵抗Rに及び測定抵抗RHの温度係数が信号
量を検出するための評価方式に応じて互いに前取て決め
られた関係が成立つように、例えばミアンダ形状の切断
加工によって行われる。
抵抗検出装置3は、回路点、5と回路点9との間にある
第1の基準抵抗R2並びに回路点5と回路点10との間
にある第2の基準抵抗R3によって構成される。基準抵
抗R2及びR3は流れる媒体にさらす必要はないが、R
2及びR3は相互に出来るだけ密接に熱接触されている
ようにし、そうすれば抵抗R2及びR3の温度係数の許
容偏差に関する厳密な作業が省かれる。
第2図及び第3図は、加熱抵抗R、測定抵抗RH、薄膜
抵抗Rに1 及び厚膜抵抗R1を有する本発明の第1の
有利な実施例を示す。これら抵抗はすべて、基板として
用いられるプレート状のサブストレート20上に薄い層
として形成されている。サブストレートは大体矩形であ
りかつその狭い側面が、固定部分21において測定すべ
き媒体が貫流する管1に固定されている。矢印23によ
って示されている媒体の流れの方向に対して垂直に、サ
ブストレート20に2つのスリット25.26が設けら
れている。
これらスリットはサブストレートの固定部分21とは反
対の側に始まって固定部分21の近傍まで達している。
スリット25.26によってサブストレート20は第1
の唇状部分31、第2の唇状部分32並びに第3の唇状
部分33に分割される。その際第1の唇状部分31は一
方流 においてサブストレートの、流れの上側の縁35によっ
て制限されており、他方において第1のスリット25に
よって制限されている。サブストレートの第2の唇状部
分32は一方において第1のスリット25によって制限
され、他方において第2のスリット26によって制限さ
れている。サブストレートの第3の唇状部分33は、一
方において第2のスリット26によって制限されておシ
、他方においてサブストレート20の、流れの下流側の
縁36によって制限されている。
固定部分21においてサブストレート20ては接触面3
8が設けられている。これら接触面は一方においてサブ
ストレート20に被着された導体路39を介して抵抗R
H、R3、RKI及びR1に接続されておシ、他方にお
いて抵抗R2,R,調整増幅器7及び零導体(第1図に
おける回路点6)に電気的に接続されている。
抵抗R3、RH,RKI及びR1はそれぞれ固定部分2
1とは反対側の、唇状部分31.32゜33の一部分を
被覆しておシかつ有利には、第が設けられており、第3
の唇状部分33には測定抵抗RHが設けられているよう
に配置構成されている。加熱抵抗R8は第2図及び第3
図の実施例ではサブストレート20Lv裏面に設けられ
ており、固定部分21とは反対側の、第3の唇状部分3
3の一部分を被覆している。従って測定抵抗RHはサブ
ストレート20の第3の唇状部分33の第1の側に設け
られており、加熱抵抗RSは他方の側に設けられており
、RH及びR3はサブストレート20を中間介挿して熱
接触されている。
サブストレート20の大きさに関する抵抗の幾何学的な
大きさは、薄膜抵抗RKl 及び加熱抵抗R3がサブス
トレート20の固定部分21とは反対体のおおよそ半部
を覆うよう【て、選定されている。スリット25及び2
6の長さけ、それらがそれぞれの抵抗R8,RH1RK
1及 びR1よりTA定部分21により近くに達してい
るように選定されており、これにより個々の唇状部分3
1,32,33、従って個々の抵抗の非常に申し分のな
い熱絶縁が実現される。
薄膜抵抗RK1 及び測定抵抗RHを形成する抵抗層を
同じ材料から製造しかつそれらが固定部分21の方向に
ほぼ同じ距離だけ延在するようにすれば、装置の製造は
著しく簡単化される。
薄膜抵抗RK1 及び測定抵抗RHld平方センチ当た
り同じ抵抗値を有する同じ材料から製造されるので、必
要な個別抵抗を製造するためにこれら抵抗層はミアンダ
状形状の構造を備える。
これは例えば第2図に図示されていないレーザ切断加工
によって行うことができる。RKl 及びRHを形成す
−る抵抗層に対する材料として、例えばプラチナが使用
される。
薄膜抵抗RK1 と測定抵抗RHとの間において、サブ
ストレート20の第2の唇状部分32上に厚層抵抗R1
が例えば厚膜方法で被着されている。
測定抵抗RHの領域から固定部分21の方向への熱の流
りを妨げるために、加熱抵抗R8はり 測定抵抗RHより固定部分21によ橡近くまで延在して
いる。測定抵抗RHを形成する抵抗層の、固定部分21
とは反対側の部分のみを適当にミアンダ状の形状に構成
して導電性とし、一方この抵抗層の固定部分の方の側の
部分を電気的には作用しないようにして、電気的に接続
されていない層40を形成するようにすれば、測定抵抗
RHの有効面積の既述の制限が実現される。測定抵抗R
Hの有効面積のこのような幾何学的な構成は次のように
して実現される。即ち加熱抵抗R8の広がりによって決
められる、サブストレート20の加熱される帯域が、測
定抵抗RHより固定部分21の方向により突出し、測定
抵抗RHの領域から固定部分21に向かう障害となる熱
放出がこのようにして妨げられ、従って測定抵抗RHの
流量変化に対する応答速度が良好になる。それは流量変
化の際その都度測定抵抗RHにおける新たな温度プロフ
ィールが設定調整される必要がないからである。
個々の抵抗を調整するために、層状の抵抗R5をミアン
ダ状形状にすることもできる。
第3図は、第3の唇状部分33に被着された加熱抵抗R
8を有する本発明の装置の裏面を示す。この抵抗は例え
ば固定部分21の方向に開いた切り込み41を有し、従
ってU字形の形状をしている。サブストレート20の裏
面にも、導体路39を介してU字形の加熱抵抗R3の脚
部に接続されている接点領域38がある。サブストレー
ト20の裏面において第1唇状部分31及び第2唇状部
分32の領域には電気的な構成部分は存在しない。
本発明の別の実姉例は第4図に、及び第5図にはその断
面図が図示されている。この実施例では測定抵抗RH及
び加熱抵抗RSはサブストレート20の異なった面に設
けられておらず、両方共、薄膜抵抗RK1 及び厚膜抵
抗R1と同様にサブストレート20の舵面に設けられて
いる。第1唇状部分31と第2唇状部分32の領域にお
ける抵抗層の配役は第1実施例と同様な方法で実現され
ているが、第3の唇状部分33の領域におけるサブスト
レート20の表面では加熱抵抗RS及び測定抵抗RHの
層は上下方向に重なって被着されている。基板とて用い
られるサブストレート20に直接加熱抵抗RSが設けら
れておシ、その上に電気的には絶縁性だが、熱伝導性が
良好な層43、例えばガラス層を中間介挿して測定抵抗
RHが被着されている。個々の電気的な構成部分の構造
高さを補償しかつ製造技術上の理由から、サブストレー
ト20の第3唇状部分33のみならず、その他の2つの
唇状部分31及び32にも層43が被せられ、その結果
サブストレート20とは反対側において層43は1つの
面内に終わる。層43には測定抵抗RHの他に厚膜抵抗
R1及び薄膜抵抗Rに1が設けられている。抵抗を汚れ
及び損傷からより良く保護するために、サブストレート
20及び抵抗には付加的な保護層44を被せることがで
きる。
第2図及び第3図の第1実施例と第4図及び第5図の第
2実施例との差異は第1に、測定抵抗RHと加熱抵抗R
3との間の電気的な絶縁が異なっていることである。即
ち第1実施例ではサブストレート20自体が絶縁1者と
して用いられ、これに対して第2の実施例では層43が
絶縁層として用いられる。勿論、加熱抵抗R5及び測定
抵抗RHが層43によってしか分離されていないときは
、これら抵抗に導かれる導体路39も相互に電気的に絶
縁されなければならない。このことは同じ層43を用い
て実現することができる。
図示の両方の実施例に共通していることは、測定抵抗R
Hが流れの方向に見て、サブストレート20の後方部分
にあり、これによりこの形式の装置の前方部分には非常
に沈着し易い汚れ沈着物が測定結果にほんの僅かしか影
響しないで という重要な特徴笈;ある。スリット25.26により
抵抗から又は抵抗への熱の流れが大幅に回避され、更に
スリット25.26は付加的な“汚れ溜まり場“とじて
用いられる。それは、スリットには汚れの粒子が沈着す
るからである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するための回路略図であり、第2
図は本発明の、流れる媒体の流量測定装置の第1実施例
の前面の平面図であり、第3図は相応の裏面の平面図で
あり、第4図は本発明の装置の第2実施例の平面図であ
り、第5図は第4図を線v−■に沿って切断し念断面図
である。 R8・・・加熱抵抗、RH・・・測定抵抗、R1・・・
厚膜抵抗、R・・・薄膜抵抗、5・・・抵抗検出装置、
20・・・サブストレート、21・・・固定部分、25
゜26・・・スリット、31,32.33・・・唇状部
分、39・・・導体路。 Fig、1 Fig、2        Fig、3(6e’Q

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、測定すべき流体中に固定部分を用いて保持されてい
    るサブストレートを備え、該サブストレート上に膜状の
    、温度に依存する抵抗並びに抵抗検出装置を介して流れ
    る媒体の流量に依存して閉ループ制御可能である加熱抵
    抗が設けられており、該加熱抵抗は同様膜状でありかつ
    上記測定抵抗とは電気的に絶縁されて重ねられている、
    流れる媒体の流量測定装置において、 加熱抵抗(R_S)の面積が測定抵抗(R_H)の面積
    より大きくかつ加熱抵抗(R_S)が測定抵抗(R_H
    )より大幅に固定部分(21)の方向に延在するように
    したことを特徴とする流れる媒体の流量測定装置。 2、測定抵抗(R_H)及び加熱抵抗(R_S)はサブ
    ストレート(20)の、流れの方向に対して垂直にサブ
    ストレート(20)を通って延在するスリット(26)
    より流れの下流側に存在している部分上に形成されてい
    る特許請求の範囲第1項記載の流れる媒体の流量測定装
    置。 3、サブストレート(20)は一方の側が固定されてお
    りかつスリット(26)は、サブストレート(20)の
    固定部分とは反対の側から始まって、固定部分(21)
    の方向に延びている特許請求の範囲第2項記載の流れる
    媒体の流量測定装置。 4、加熱抵抗(R_S)は流れの上流の側においてスリ
    ット(26)によって制限されておりかつ流れの下流の
    側においてサブストレート(20)の流れの下流側の縁
    (36)によって制限されている特許請求の範囲第3項
    記載の流れの媒体の流量測定装置。 5、サブストレート(20)においてスリット(26)
    より流れの上流の側に補償抵抗(R_K)が設けられて
    いる特許請求の範囲第4項記の流れる媒体の流量測定装
    置。 6、サブストレート(20)は、スリット(26)より
    流れの上流の側において該スリット(26)に対して平
    行に延在する別のスリット(25)を備えておりかつ該
    別のスリット(25)の一方の側に温度に依存する薄膜
    抵抗(R_K_1)が、又他方の側に厚膜抵抗(R_1
    )がサブストレート上に被着されておりかつ上記薄膜抵
    抗(R_K_1)及び厚膜抵抗(R_1)は一緒に補償
    抵抗(R_K)を形成する特許請求の範囲第5項記載の
    流れる媒体の流量測定装置。 7、薄膜抵抗(R_K_1)は、スリット(25)乃至
    サブストレート(20)の流れの下流側の縁(35)に
    よって終っている特許請求の範囲第6項記載の流れる媒
    体の流量測定装置。 8、加熱抵抗(R_S)及び薄膜抵抗(R_K_1)は
    、サブストレート(20)の固定部分(21)とは反対
    側の部分に存在しかつサブストレート(20)の固定部
    分(21)と反対側の縁まで達している特許請求の範囲
    第7項記載の流れる媒体の流量測定装置。 9、測定抵抗(R_H)もサブストレート(20)の、
    固定部分(21)とは反対側の縁まで達している特許請
    求の範囲第8項記載の流れる媒体の流量測定装置。 10、測定抵抗(R_H)及び薄膜抵抗(R_K_1)
    は平方センチ当たり同じ抵抗値を有しかつサブストレー
    ト(20)の同じ側の平面に形成されている特許請求の
    範囲第6項から第9項までのいずれか1項記載の流れる
    媒体の流量測定装置。 11、抵抗群(R_H、R_S、R_K_1、R_1)
    の個々の抵抗は、ミアンダ状の切断加工によって決めら
    れている特許請求の範囲第6項から第9項までのいずれ
    か1項記載の流れる媒体の流量測定装置。 12、測定抵抗(R_H)及び加熱抵抗(R_S)はそ
    れぞれ、サブストレート(20)の別の側の平面に形成
    されている特許請求の範囲第1項から第11項までのい
    ずれか1項記載の流れる媒体の流量測定装置(第2図、
    第3図)。 13、測定抵抗(R_H)及び加熱抵抗(R_S)は、
    サブストレート(20)の同一側の平面に形成されてお
    りかつ測定抵抗(R_H)は加熱抵抗(R_S)の下側
    に設けられている特許請求の範囲第1項から第11項ま
    でのいずれか1項記載の流れる媒体の流量測定装置(第
    4図、第5図)。 14、少なくとも測定抵抗(R_H)、薄膜抵抗(R_
    K_1)、厚膜抵抗(R_1)には、保護層(44)が
    被覆されている特許請求の範囲第12項又は第13項記
    載の流れる媒体の流量測定装置。
JP62278422A 1986-11-08 1987-11-05 流れる媒体の流量測定装置 Expired - Fee Related JPH07113560B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19863638138 DE3638138A1 (de) 1986-11-08 1986-11-08 Vorrichtung zur bestimmung der masse eines stroemenden mediums
DE3638138.1 1986-11-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63134919A true JPS63134919A (ja) 1988-06-07
JPH07113560B2 JPH07113560B2 (ja) 1995-12-06

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ID=6313498

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