JPH09218066A - 流量センサ - Google Patents

流量センサ

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JPH09218066A
JPH09218066A JP8025547A JP2554796A JPH09218066A JP H09218066 A JPH09218066 A JP H09218066A JP 8025547 A JP8025547 A JP 8025547A JP 2554796 A JP2554796 A JP 2554796A JP H09218066 A JPH09218066 A JP H09218066A
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JP
Japan
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resistor
heating
heating resistor
flow rate
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP8025547A
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English (en)
Inventor
Shinichi Osada
慎一 長田
Takashi Shikama
隆 鹿間
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】周期的または所望の時に発熱用抵抗体を高温に
加熱することにより、発熱用抵抗体に付着した異物を焼
却除去する流量センサを提供する。 【解決手段】流体の流路となる管20内にセンサ素子と
なる発熱用抵抗体RHと温度補償用抵抗体RTとが配設さ
れ、抵抗R1、R2とともに抵抗ブリッジ回路が形成さ
れ、該ブリッジ回路、差動増幅器OPA及びトランジス
タTr1からなる流量検出の信号処理回路において、発
熱用抵抗体RHには、前記信号処理回路の電源電圧Vc
cとは別にスイッチング用のトランジスタTr2を介し
て電源電圧Vccが直接印加され、トランジスタTr2
のベースにパルス信号Psが入力された時に、パルス信
号Psのパルス幅の時間だけ発熱用抵抗体RHを高温に
加熱するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器、空調機等
に使用される流量センサに関し、詳しくは、発熱用抵抗
体に付着した異物を焼却除去するようにした流量センサ
に関する。
【0002】
【従来の技術】給湯器、空調機等の空気の流量(流速)
を測定する流量センサとして、発熱させた抵抗体を流体
の流れにさらし、その放熱作用の大きさから流体の流量
を検出するようにした熱式の流量センサがある。
【0003】図4は、このような流量センサのいわゆる
定温度差法と称される基本回路構成を示す図である。こ
の流量センサは、流体の流路となる管20内にセンサ素
子となる発熱用抵抗体RHと温度補償用抵抗体RTとが配
設され、抵抗R1、R2とともに抵抗ブリッジ回路が形
成され、発熱用抵抗体RHと抵抗R1との接続点と、温
度補償用抵抗体RTと抵抗R2との接続点はそれぞれ差
動増幅器(オペアンプ)OPAの入力端に接続され、差
動増幅器OPAの出力端はトランジスタTr1のベース
に接続され、トランジスタTr1のエミッタは抵抗R
1,R2の接続点に接続され、トランジスタTr1のコ
レクタに電源電圧Vccが印加されて構成されている。
【0004】発熱用抵抗体RHは、流体の温度より一定
温度、たとえば自動車のエアーフローセンサでは200
℃〜250℃、給湯器や空調機等の用途では20℃〜3
0℃高くなるように加熱制御されており、温度補償用抵
抗体RTは、流体そのものの温度を検知し、流体温度の
影響を補償するためのものである。
【0005】流量の変化による発熱用抵抗体RHの放熱
量に応じた抵抗値の変化に対して、ブリッジ回路の平衡
状態を保つようにブリッジ回路への供給電流が変化し、
差動増幅器OPAの出力端には流量に応じた出力電圧V
oが出力される。
【0006】発熱用抵抗体RH及び温度補償用抵抗体RT
としては、アルミナ等の絶縁基板上に白金等の金属膜か
らなる抵抗パターンが形成された感温抵抗体が用いら
れ、上記ブリッジ回路及び差動増幅器等で構成される信
号処理回路が形成された回路基板にはんだ付け等により
取り付けられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような流量センサ
においては、センサ素子である両抵抗体RH,RTは、常
に空気の流れの中にさらされており、使用しているうち
に、その表面に油、塵、埃等の異物が付着して、測定精
度が低下するという問題があった。特に、発熱用抵抗体
RHに異物が付着すると、発熱用抵抗体RHの空気への熱
伝達率、熱放射率及び発熱用抵抗体RHの熱容量が変化
し、流量の測定(検出)精度及び応答性が大幅に劣化す
るという問題があった。台所等で使用される給湯器、空
調機、換気扇等の用途に用いられる場合は、油分の異物
が付着やすく、これらの用途での異物付着に対する対策
が強く要求されている。
【0008】この異物付着の対策として発熱用抵抗体R
Hを常時200℃〜250℃の高い温度に設定すれば、
異物付着はおこりにくくなるが、安全性への配慮が必要
となる、消費電力が大きくなる等の問題が生じ、さら
に、発熱用抵抗体RHの回路基板への取付部も高温にな
るため、発熱用抵抗体RHの取付(保持)方法に制約が
でき、センサー全体の小形化、低コスト化が困難である
という問題があった。
【0009】そこで、本発明の目的は、周期的または所
望の時に発熱用抵抗体を高温に加熱することにより、発
熱用抵抗体に付着した異物を焼却除去する流量センサを
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、絶縁基板上に薄膜抵抗パタ
ーンが形成された発熱用抵抗体及び温度補償用抵抗体と
を流体中に配設し、前記各抵抗体からの信号を処理する
信号処理回路とを備え、前記発熱用抵抗体の放熱を利用
して流体の流量を検知する流量センサにおいて、周期的
または所望の時に所定の時間、前記発熱用抵抗体に、直
接電源電圧を印加するスイッチング手段が設けられ、前
記発熱用抵抗体を300℃〜500℃に加熱することに
より、前記発熱用抵抗体に付着した異物を焼却除去する
ことを特徴とするものである。
【0011】請求項2に係る発明は、請求項1に係る流
量センサにおいて、 前記スイッチング手段がトランジ
スタで構成され、前記発熱用抵抗体が前記トランジスタ
を介して電源に接続されていることを特徴とするもので
ある。
【0012】請求項3に係る発明は、請求項1または請
求項2に係る流量センサにおいて、前記発熱用抵抗体の
抵抗パターン形成部の長さが前記絶縁基板の長さの1/
3以下であることを特徴とするものである。
【0013】なお、上記発熱抵抗体の異物焼却のための
加熱時は、流量の検出は行われない。
【0014】上記の構成によれば、発熱用抵抗体は30
0℃〜500℃の高温に加熱されるため、発熱用抵抗体
に付着した油等の異物を焼却除去することができる。こ
の加熱は周期的あるいは所望の時に短時間行われるだけ
であり、消費電力の増加を抑えることができるととも
に、その熱による他の部品及び部材へ影響は少なく、か
つ安全性が損なわれることもない。また、発熱用抵抗体
の取付部の温度上昇を抑えることができる。
【0015】また、発熱用抵抗体の抵抗パターン形成部
の長さを絶縁基板の長さの1/3以下とすることによ
り、取付部の温度をはんだが溶融しない温度以下に抑え
ることが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施例を示す
図面に基づいて説明する。以下の図において、従来例と
同一または同一機能のものについては同一符号を付し、
その説明を省略する。
【0017】図1は本発明の一実施例に係る流量センサ
の回路図である。本実施例の流量センサは、図1に示す
ように、従来例の図4で説明した基本回路にスイッチン
グ用のトランジスタTr2を付加して構成されている。
具体的には、抵抗ブリッジ回路の発熱用抵抗体RHと抵
抗R1の接続点にトランジスタTr2のコレクタが接続
され、トランジスタTr2のエミッタは電源Vccに接
続され、トランジスタTr2のベースは信号入力端aに
接続され、信号入力端aに印加されるパルス信号Psに
より、トランジスタTr2がON/OFFするように構
成されている。
【0018】すなわち、本実施例の流量センサでは、発
熱用抵抗体RHには、流量を検出するための信号処理回
路の電源電圧Vccとは別にトランジスタTr2を介し
て電源電圧Vccが直接印加され、トランジスタTr2
のベースにパルス信号Psが入力された時に、パルス信
号Psのパルス幅の時間だけ発熱用抵抗体RHを高温に
加熱するように構成されている。
【0019】そして、この加熱により、発熱用抵抗体R
Hの抵抗パターン部に付着した油分、塵、埃等の異物は
焼却除去される。上記パルス信号Psのパルス幅すなわ
ち加熱時間は、使用される場所、付着する異物の種類を
考慮して、発熱用抵抗体RHの抵抗パターン形成部の温
度が付着した異物を焼却して飛散させることができる温
度300℃〜500℃の範囲に設定される。
【0020】パルス信号Psの印加は、1日〜数日に一
回の周期でに自動的に、あるいは所望の時に手動で行わ
れる。すなわち、異物焼却の周期は使用環境に応じて設
定され、多量の異物の無機塵埃化により800℃まで焼
却温度を上昇させないと除去できない事態を回避する。
【0021】パルス信号Psの波形は矩形状に限定され
るものではなく、トランジスタTr2のベースにトラン
ジスタをON状態とする0.6〜0.7V以上の電圧が
所定の時間印加されるような波形であればよい。
【0022】次に、上記回路構成を具現化した流量セン
サ及び発熱用抵抗体RHの構造を図2及び図3に示す。
【0023】図2に示すように、この流量センサは、縦
長の窓部2が形成された回路基板1、窓部2を跨ぐよう
に実装された発熱用抵抗体RH及び温度補償用抵抗体R
T、回路基板1上に配設された差動増幅器4、電流増幅
用のトランジスタ5、ブリッジ回路等を構成する抵抗
(チップ抵抗)6・・、スイッチング用のトランジスタ
7及び入出力端子8・・を備えて構成されている。複数
の抵抗6のうち2つが図1に示す回路のR1,R2に対
応するのものであり、実際の回路においては、温度調整
用や出力オフセット調整用の抵抗等が付加される。発熱
用抵抗体RHと温度補償用抵抗体RTとは所望の熱分離を
得るために、窓部2を跨ぐようにかつ所定の距離をおい
てはんだ付けされ、実装強度を高めるためにはんだ付部
を覆うようにエポキシ樹脂等の補強材9が塗布されてい
る。
【0024】発熱用抵抗体RH及び温度補償用抵抗体RT
は、図3に示すように、アルミナ等の長方形の絶縁基板
11上に白金等の金属膜からなる抵抗パターン14が形
成され、取付部となる絶縁基板11の両端側であって、
抵抗パターン14の回路上での両端部に端子電極15、
15が形成され、チップ型の感温抵抗体として構成され
ている。抵抗パターン14は絶縁基板11の長手方向の
中央部の金属膜12をエッチング、レーザートリマー等
で削除して溝13を形成することにより形成されてい
る。
【0025】発熱用抵抗体RHの抵抗パターン形成部の
長さAは絶縁基板11の長さBの1/3以下となるよう
に形成されている。絶縁基板11の厚み0.15mm〜
0.3mm、長さ2.0mm〜3.0mm、抵抗約10
Ωの上記構成の発熱用抵抗体RHを用いて実験した結
果、電源電圧VccDC5.0Vを約1分間〜2分間印
加して、抵抗パターン形成部の温度を300℃〜500
℃に加熱した場合、端子電極15の形成部すなわち取付
部の温度をはんだの融点である約180℃以下に抑えら
れることが確認できた。
【0026】上記の構成においては、発熱用抵抗体RH
に付着した異物焼却除去の加熱は周期的あるいは所望の
時に短時間(数十秒〜数分)行われるだけであり、消費
電力の増加を抑えることができるとともに、その熱によ
る他の部品及び部材へ影響は少なくかつ安全性が損なわ
れることもない。
【0027】また、発熱用抵抗体RHの抵抗パターン形
成部の長さAを絶縁基板11の長さBの1/3以下とす
ることにより、取付部の温度の温度上昇を抑え、はんだ
の溶融や補強剤9の劣化が防止される。
【0028】なお、上記実施例の発熱用抵抗体RHにお
いては、端子電極15は絶縁基板の両端部に配置されて
いるが、これに限るものではなく、絶縁基板11の一方
側に配置したものでもよい。この場合は、取付部の温度
をより低く抑えることができる。
【0029】また、ブリッジ回路及び差動増幅器で構成
される信号処理回路も上記実施例に限定されるものでは
ない。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る流量
センサによれば、発熱用抵抗体は300℃〜500℃の
高温に加熱され、発熱用抵抗体に付着した油等の異物を
焼却除去することができるので、発熱用抵抗体への異物
付着による流量検出精度の劣化を防止することができ
る。
【0031】この加熱は周期的あるいは所望の時に短時
間行われるだけであり、消費電力の増加を抑えることが
できるとともに、その熱による他の部品及び部材へ影響
は少なくかつ安全性が損なわれることもない。また、発
熱用抵抗体の取付部の温度上昇を抑えることができる。
【0032】さらに、発熱用抵抗体の抵抗パターン形成
部の長さを絶縁基板の長さの1/3以下とすることによ
り、取付部の温度をはんだが溶融しない温度以下に抑え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る流量センサの回路図で
ある。
【図2】図1に示す回路の流量センサの平面図である。
【図3】本発明に用いられる発熱用抵抗体の一実施例を
示す斜示図である。
【図4】従来の流量センサの回路図である。
【符号の説明】
1 回路基板 2 窓部 RH 発熱用抵抗体 RT 温度補償用抵抗体 4、OPA 差動増幅器 5,Tr1 トランジスタ 6,R1,R2 抵抗 7,Tr2 スイッチング用トランジスタ 8 入出力端子 9 補強剤 11 絶縁基板 12 金属膜 13 溝 14 抵抗パターン 15 端子電極 Vcc 電源(電圧) Ps パルス信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上に薄膜抵抗パターンが形成さ
    れた発熱用抵抗体及び温度補償用抵抗体とを流体中に配
    設し、前記各抵抗体からの信号を処理する信号処理回路
    とを備え、前記発熱用抵抗体の放熱を利用して流体の流
    量を検知する流量センサにおいて、 周期的または所望の時に所定の時間、前記発熱用抵抗体
    に、直接電源電圧を印加するスイッチング手段が設けら
    れ、前記発熱用抵抗体を300℃〜500℃に加熱する
    ことにより、前記発熱用抵抗体に付着した異物を焼却除
    去することを特徴とする流量センサ。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング手段がトランジスタで
    構成され、前記発熱用抵抗体が前記トランジスタを介し
    て電源に接続されていることを特徴とする請求項1に記
    載の流量センサ。
  3. 【請求項3】 前記発熱用抵抗体の抵抗パターン形成部
    の長さが前記絶縁基板の長さの1/3以下であることを
    特徴とする請求項1または請求項2に記載の流量セン
    サ。
JP8025547A 1996-02-13 1996-02-13 流量センサ Pending JPH09218066A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006502392A (ja) * 2002-10-07 2006-01-19 ワグナー アラーム− ウント ジッヒャルンクスシャテム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 流体のフローパラメータ決定装置およびその動作方法
JP2006300805A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Yokogawa Electric Corp フローセンサと赤外線ガス分析計
JP2007057404A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Yokogawa Electric Corp 赤外線ガス分析計

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JP2006502392A (ja) * 2002-10-07 2006-01-19 ワグナー アラーム− ウント ジッヒャルンクスシャテム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 流体のフローパラメータ決定装置およびその動作方法
JP2006300805A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Yokogawa Electric Corp フローセンサと赤外線ガス分析計
JP2007057404A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Yokogawa Electric Corp 赤外線ガス分析計

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