JPH02238325A - 風速計 - Google Patents

風速計

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JPH02238325A
JPH02238325A JP1328530A JP32853089A JPH02238325A JP H02238325 A JPH02238325 A JP H02238325A JP 1328530 A JP1328530 A JP 1328530A JP 32853089 A JP32853089 A JP 32853089A JP H02238325 A JPH02238325 A JP H02238325A
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JP
Japan
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substrate
width
anemometer
resistor
surface resistor
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JP1328530A
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Walter Diehl
バルター・デイール
Karlheinz Eckert
カールハインツ・エッケルト
Martin Hohenstatt
マルテイン・ホーエンシュタット
Dieter Link
デイーター・リンク
Otokar Prokopec
オトカール・プロコペク
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Evonik Operations GmbH
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Degussa GmbH
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    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G01F1/692Thin-film arrangements
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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】 [発明の背景] 本発明はガス若しくは流体の量をδllj定する為の風
速計に関し、特にチャネルを通る内燃エンジンの吸気エ
ア量を測定する為の風速計に関し、ここで風速計は、チ
ャネルに配列された低熱伝導性のブロック状基板を有し
、また上記基板の少なくとも一表面上の温度依存表面抵
抗体、表面抵抗体への電流接続手段、及び上記基板の為
のホルダを有する。
特に内燃エンジンの為に最適燃焼シーケンスを達成する
為、各吸気エア量の正確な情報が入手可能でなければな
らない。発火点、注入される燃料の量等は、その関数と
して制御可能となる。
風速計は広範囲な設計態様で人手可能となる。
一般的な風速計は、ドイツ特許出願DIE−A8 2G
 49040に記述されるように、一定温度原理におい
て運転される。厠定エア量を決定する為、ブリ・ンジ回
路が使用され、ここに温度依存抵抗体が配置される。こ
の抵抗体は電気的に加熱され、測定される流体の流れを
受ける。電気制御回路は、加熱された電気抵抗体が一定
温度に加熱されることを確実にする。ブリッジを介して
の流れの測定は、抵抗体を流過するエア量として結論を
導くことを可能とする。第2温度依存抵抗体が、吸気エ
ア温度効果を補正する為に、第2ブリッジの垂直辺に接
続可能となる。
特性曲線における時間変動は、温度依存抵抗体の設計及
びエア流に対するそれらの配列により部分的に回避され
る。抵抗体を支持する基板の選択及び設計は、基板の熱
慣性が大幅に排除されることを確実にすると共に、エア
量若しくはその変化の迅速な記録を確実にするように意
図される。
電流接続手段に関し、これらは、例えば、ワイヤ状に設
計するか、或いは、導電性ホルダに対する半田付け若し
くは導電性接着アタッチメントにより設計可能である。
[発明の要約] 従って本発明の目的は、流速が変化する時、耐熱表面抵
抗体の為、殆ど熱慣性がない、安定な温度条件が得られ
るように、前述のタイプの風速計を設計することである
上記目的は、本発明によれば、ガラス材料からなる基板
により実質的に達成でき、ここで、基板の長さし及び幅
Bはその厚さDよりも十分大きく、またホルダ側上の基
板の縁部領域は表面抵抗体により実質的に加熱され得な
い。
ある場合において知られている特徴の組合わせにより、
温度依存表面抵抗体を有する風速計が提倶され、ここで
安定な温度条件が迅速に得られる。
基板の寸法決めはこれに対して大きく貢献する。
基板の厚さがその長さ及び幅に比べて十分小さい為、ガ
ラスは低熱伝導体であるにもかかわらず、流速変化時、
安定な温度条件が迅速に得ることが可能となる。非加熱
縁部領域との組合わせにおいて、基板の低熱伝導性によ
り、熱がホルダに流出することがなくなる。加熱された
領域から縁部領域への熱の流れは、実質的に流体に流れ
、ホルダと接触する縁部領域の細いストリップへ熱伝導
により搬送されることはない。ホルダ側上の基板の縁部
領域は表面抵抗体により加熱され得ない為、たとえ全基
板領域が抵抗体材料により彼覆されていても、縁部領域
を介するホルダ自体への熱ロスが大幅に排除されること
が更に確実にされる。
長さしは望ましくは幅Bの5−10倍で、他方幅Bは望
まし《は厚さDのto−30倍である。正方形の表面を
選択することもまた当然可能であり、望ましい基板の厚
さは100−200μmである。
注目すべき実施例において、望ましくはその全表面を覆
っている表面抵抗体材料が配設された基板は、ホルダ側
上の縁部領域に平行な絶縁隔離部を有し、ホルダへの熱
流がなくなることが更に確実にされる。
別の実施例は、接触可能部分を残し、非加熱縁部の領域
において部分的に除去されるプラチナ層に関する。しか
し、これは縁部領域において顕著な抵抗及び従って加熱
効果をもたらさないことに留意すべきである。
安定な温度条件の熱慣性排除調整を達成する為の特性の
予想外の最適化は、望ましくはメアンダー状構造を有す
る電流搬送表面抵抗体の表面と、加熱されない表面との
間の比が、3;1から1:1で達成される。
プラチナのような表面抵抗体の材料は、基板表面上にス
パッタリングにより望ましくは堆積される。基板の逆側
に表面抵抗体を配置することも当然可能で、ここでも、
縁部表面が電流搬送表面から分離されるか、若しくは、
電流接続手段の領域で除去されるか、或いは加熱がオン
フロー(onf’1o1/)領域で生じない。
別の実施例によれば、基板の膨脹率が約7−10X 1
0−6/ Kであることが提案される。基板抵抗体の材
料は望ましくは基板と概ね同じ膨脹率を有する。
基阪の熱伝導性を更に低下させる為、是板は、接続され
る材料よりも低い熱伝導性を有する接青物により接続さ
れる幾つかのガラス層から構成可能となる。従って、得
られる構造はサンドイッチ構造で、極低熱伝導性さえ伴
う、表面抵抗体を保!,17する為の基板の適当な固有
の安定性を確実にする。
最後に、基板はまた一側から保持または接触可能となる
また別の注目すべき提案は、オンフロー縁部に沿った狭
いストリップ、例えばオンフロー側、即ち、僅かにセッ
トバックする第1メアンダー状通路における、加熱され
ない基板に関する。ここでも、上記プラチナが除去され
ることがまた望ましい。これは、基板の低熱伝導性故に
比較的低温を維持する。流体に対する熱伝導は殆どなく
、オンフロー縁部上に予め付いた汚染物は流体に対する
熱伝導に影響不可能となる。加熱されないオンフロー縁
部に沿ったストリップの幅は基板の幅Bに大して十分小
さく、その比は望ましくは1二10未満である。
本発明の別の詳細、利点及び特徴は、単体及び/または
組合わせとして、特許請求の範囲及びそこで見出だされ
る特徴において明確となるだけでなく、添付の図面に示
される実施例に関する下記の記載からも明確となる。
[実施例] 第1図は基板12の実質的に全表面渡って配置された温
度依存表面抵抗体10の平面図を示す。表面抵抗体の材
料は、例えば、プラチナからなり、スパッタリングによ
り基板表面上に堆積配置されることができる。例えばエ
ッチング、若しくはレーザービーム手段による切断によ
り、メアンダー状電流通路l4が形成され、ここを通っ
て{電流がコネクション18、18を介して電流が流れ
、表面抵抗体IO上及び従って、基板12上の所望の加
熱効果が得られる。電流通路14の幅は、コネクション
通路32、34のそれと比較して非常に小さい。コネク
ション通路32、34において、低抵抗故に加熱は無視
できる。表面抵抗体材料の縁部領域20、22は、夫々
絶縁隔離ライン24、26により電流搬送領域から電気
的に分離される。電流通路14において発生される熱は
縁部領域を介して流出不可能である。
概ね熱慣性排除温度セッティングを達成する為、基板1
2は、その長さL1幅B、及び厚さDに関し、長さし及
び幅Bと比較して、厚さDが十分小さいように寸法決め
される。望ましくは厚さDは幅Bの10− 30分の一
で、他方幅Bは長さの5−10分の一である。上記長さ
及び幅を同一に選択することも当然可能である。正方形
の実施例において、長さL及び幅Bは夫々1+n+nに
選択され、厚さDは200am未満、望ましくは100
−150μmである。
長楕円形状において、長さは10++un,幅は2mm
で、厚さDは変わらず100−150μmである。上述
の如く、長さし及び幅Bと比較して、厚さDが十分小さ
いことが確保されれば、上記以外の寸法もまた可能であ
る。
上記配列の最適化は、コネクション通路32、34、こ
れら領域を通って延びる絶縁隔離ライン24、26、及
び而28、30を含む、加熱されない面領域FRが、有
効抵抗体表面FWに対して、FW対2FRとして、約3
:1から1=1の比にある時にまた達成可能となる。
絶縁隔離ライン24、28は当然必須のものではない。
基板【2は非常に低熱伝導性の材料である。望ましくは
、基板l2は熱伝導性が0.8 − 1.3 W/+n
 Kのガラスからなる。
寸法に関し、夫々面28、30と平行に走り且つ電気コ
ネクション16、18に接続された電流通路32、34
は、0.5 Illmの幅を有し、これに対して、縁部
ストリップ20、22の幅は0.5 −2.5 mff
lとすることができる。
第1図は別の注目すべき特徴を示する。矢印42、44
は、基板に対する流れが左方からであり、即ち、流体か
左手長手方向縁部から偏位することを示すことを意図す
る。本発明は、ここで、過去の経験に基づき、少なくと
もメアンダー状電流通路14内に延びるオンフロー縁部
48に沿った非加熱ストリップ4Gに関する。これは、
オンフロー側、即ち、住かにセットバックする第1メア
ンダー通路50により達成可能となる。これは、詳述し
ない隔離ラインを配設することにより可能となる。これ
はまた、スパッタ堆積材料、即ち、本実施例にあっては
プラチナにとって、この領域から除去されることが好ま
しい。上述の如く面28、30まで延在可能な狭いスト
リップを配設することにより、基板は低熱伝導性故に比
較的低温を維持する。従って、流体に対する熱伝導は殆
ど存在しない。結果として、オンフロー縁部48に蓄積
しがちな汚染物は流体に対する熱伝導に影響しない。従
って、高熱゛伝導基板を伴う従来技術とは異なり、追加
の熱絶縁層を堆積、若しくは第1メアンダー通路をオン
フロー縁部から数ミリメートルセットバックする必要は
ない。第1メアンダー通路のセットパックは、熱移動を
大幅に減少させ(制限層形態)、従って、応答時間を増
大させるであろう。
第3図は、表面抵抗体若しくは層抵抗体を保持する為の
基板36の別の実施例を示す。基板36は、積層状に配
列された低熱伝導性の層、例えば、ガラスよりも低い熱
伝導性を有する接着物で互いに接続されたガラス板から
なる。個々のガラス板は、表面抵抗体と共に、それ自体
では、例えば内燃エンジンの吸気チャネルにおける配置
の為に十分ではない安定性を有する。しかし層構造は必
要な安定性を確実にし、また基板3Gの総熱伝導性は更
に接着物層により低下される。また基板36はホルダ3
F,、40上に支持されていることが分かる。
第4図及び第5図は、夫々ホルダ52若しくは54と基
板56若しくは58との間の接触の例を、基板に表面抵
抗体が配設された態様で示す。図中、影線で示される領
域60、62、64は、基板5G若しくは58上に堆積
された材料のない部分を示す。接触は、例えば、ワイヤ
68のような材料の配設された領域、或いは導電性接着
物G6を伴う半田付け若しくは接岩により達成される。
除去された領域Go/ G2及び64は、接触領域にお
ける直接の顕著な抵抗がないように選択され、熱が発生
される。この熱は代わりにメアンダー構造表面抵抗体7
0、72においてもっぱら発生される。
風速計内で、基板全表面に亘って堆積された表面抵抗体
IO及び同材料からなる縁部分20、22を有する、本
発明に従って設計された基板12の適用において、温度
依存抵抗体はブリッジの垂直辺に配置可能で、温度が一
定であるように、ブリッジの調整に機能する為に電流を
受ける。ここで必要な電流は、次に、温度依存抵抗体1
0を流過するエア量の大きさを表す。電源及び信号評価
の為に必要な制御手段は公知の設計により得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は表面抵抗体が配設された基板の平面図。 第2図は第1図図示基板の側面図。 第3図は基板の別の実施例を示す。 第4図及び第5図は電流接続手段の実施例を示す。 10・・・表面抵抗体 12・・・基板 14・・・電
流通路 16、18、 66、 68・・・電流接続手段 20、 22・・・縁部領域 24、 2G・・・絶縁隔離ライ ン 46・・・オンフロー側縁部 領域 出−願人代理人

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)チャネル内に配置された低熱伝導性のブロック状
    基板を有し、また少なくとも上記基板の1表面上の温度
    依存表面抵抗体、上記表面抵抗体への電流接続手段、及
    び上記基板の為のホルダを有する、特にチャネルを通る
    内燃エンジンの吸気エア量を測定する為の風速計であっ
    て、 上記基板12がガラス材料からなり、上記基板の長さL
    及び幅Bがその厚さDよりも十分に大きく、またホルダ
    側の上記基板の縁部領域20、22が、上記表面抵抗体
    により実質的に加熱され得ないことを特徴とする風速計
  2. (2)表面抵抗体10を有する基板表面が、上記表面抵
    抗体の材料により実質的にその全領域に亘って覆われ、
    望ましくは、各面28、30から離間して走る絶縁隔離
    ライン24、26を有するか、或いは、電流接続手段1
    6、18、66、68の領域において上記材料が除去さ
    れる請求項(1)記載の風速計。
  3. (3)有効表面抵抗体の表面F_Wの、非加熱縁部領域
    F_Rに対する比が、F_W対2F_Rとして、約3:
    1から1:1である請求項(1)記載の風速計。
  4. (4)上記基板12の膨脹率が、約7乃至10×10^
    −^6/Kである請求項(1)記載の風速計。
  5. (5)上記基板12及び上記表面抵抗体10の材料が、
    概ね同じ膨脹率を有する請求項(1)記載の風速計。
  6. (6)上記基板36が、接続される材料よりも低い熱伝
    導性の接着物により接続された幾つかのガラス層から形
    成される請求項(1)記載の風速計。
  7. (7)上記材料のオンフロー側縁部領域46が電流通路
    14、50から電気的に絶縁される請求項(1)記載の
    風速計。
  8. (8)上記材料が上記オンフロー側縁部領域46から除
    去される請求項(7)記載の風速計。
  9. (9)上記オンフロー側縁部領域46の幅の、上記基板
    12の幅Bに対する比が1:10である請求項(7)記
    載の風速計。
  10. (10)上記オンフロー側縁部領域46の幅の、上記基
    板12の幅Bに対する比が望ましくは1:10である請
    求項(7)記載の風速計。
  11. (11)上記基板12の長さL及び幅Bが夫々、上記基
    板の厚さDの10乃至500倍である請求項(1)記載
    の風速計。
  12. (12)上記基板12の厚さDが40μm乃至150μ
    m、上記長さLが10乃至12mm、上記幅Bが1乃至
    3mmである請求項(1)記載の風速計。
JP1328530A 1988-12-24 1989-12-20 風速計 Pending JPH02238325A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3843746.5 1988-12-24
DE3843746A DE3843746C1 (ja) 1988-12-24 1988-12-24

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JPH02238325A true JPH02238325A (ja) 1990-09-20

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JP (1) JPH02238325A (ja)
DE (1) DE3843746C1 (ja)

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