(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、流量検出素子の製造ばらつきに起因する温度特性を補正することにより流量信号の高精度化を実現できる流量計測装置を提供することにある。【解決手段】  流量計測装置は、副通路内に設けられ流体の流量に応じた信号を出力する流量検出素子１と、流量検出素子１が出力する出力信号に基づいて流量信号を演算する流量演算部４７と、を備える。流量検出素子１は、発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に対して上流側の温度及び下流側の温度を検出する温度検出素子４，５と、を備え、温度検出素子４，５の温度変化に対応した信号を出力信号として出力する。さらに流量計測装置は、温度検出素子４，５の温度を計測する温度計測用素子１５と、温度計測用素子１５を用いて計測される温度検出素子４，５の温度に基づいて、温度検出素子４，５の温度特性に基づく流量信号の誤差を補正する補正量を演算する補正量演算部と、を備える。【選択図】図1０
2019066253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主通路に流れる流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に設けられ前記副通路内に取り込まれた流体の流量に応じた信号を出力する流量検出素子と、前記流量検出素子が出力する出力信号に基づいて流量信号を演算する流量演算部と、を備え、
前記流量検出素子は、発熱抵抗体と、流体の流れる方向において前記発熱抵抗体に対して上流側の温度と下流側の温度とを検出する複数の温度検出素子と、を備え、
前記温度検出素子の温度変化に対応した信号を前記出力信号として前記流量信号を演算する流量計測装置において、
前記温度検出素子の温度を計測する温度計測用素子と、前記温度計測用素子を用いて計測される前記温度検出素子の温度に基づいて前記温度検出素子の温度特性に基づく流量信号の誤差を補正する補正量を演算する補正量演算部と、を備え、
前記補正量に基づいて検出される流量を補正することを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流量計測装置において、
前記温度検出素子は、流体の流れる方向において前記発熱抵抗体に対して上流側に配置される第１感温抵抗体と、流体の流れる方向において前記発熱抵抗体に対して下流側に配置される第２感温抵抗体と、を備えて構成され、
前記第１感温抵抗体及び前記第２感温抵抗体により構成されるブリッジ回路と、前記温度計測用素子として前記ブリッジ回路と直列に接続される基準抵抗と、を備え、
前記補正量演算部は、前記ブリッジ回路の合成抵抗に基づいて前記第１感温抵抗体及び前記第２感温抵抗体の温度を検出し、前記第１感温抵抗体及び前記第２感温抵抗体の温度に応じて前記流量信号をオフセットすることにより検出される流量を補正することを特徴とする流量計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流量計測装置において、
前記温度計測用素子を前記流量検出素子上に設けたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項４】
請求項２のいずれか一項に記載の流量計測装置において、
前記補正量演算部が設けられる信号処理回路基板を備え、
前記温度計測用素子は前記信号処理回路基板に設けられ、
前記補正量演算部は、前記信号処理回路基板の温度と前記温度検出素子の温度とに基づいて補正量を算出し、前記補正量により前記流量信号をオフセットすることを特徴とする流量計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の流量計測装置において、
前記温度検出素子は、流体の流れる方向において前記発熱抵抗体に対して上流側に配置される第１熱電対と、流体の流れる方向において前記発熱抵抗体に対して下流側に配置される第２熱電対と、を備えて構成され、
前記流量演算部は、前記第１熱電対の起電力と前記第２熱電対の起電力との差に基づいて前記流量信号を演算し、
前記温度計測用素子は、前記第１熱電対又は前記第２熱電対の少なくともいずれか一方の冷接点の温度を計測するように設けられ、
前記補正量演算部は、前記温度計測用素子により計測された前記冷接点の温度に応じて前記流量信号をオフセットすることにより検出される流量を補正することを特徴とする流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量計測装置に係り、特に自動車エンジンの吸気系に設置してエンジンの吸入空気量を検出するのに適する流量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷低減に向け自動車の内燃機関における燃焼制御の高精度化が求められており、これを受けて、内燃機関への吸入空気量を測定する流量計測装置の高精度化が望まれている。中でも、自動車の内燃機関の周囲温度は様々な要因により大きく変動するため、内燃機関の近傍に設置されることの多い流量計測装置においては、温度に起因する計測誤差を低減する技術は重要な技術である。
【０００３】
例えば、内燃機関に搭載される流量計測装置として、特開２０１４−１６９９４８号公報（特許文献１）に記載された熱式流体計測装置（以下、熱式流量計という）が知られている。特許文献１の熱式流量計では、発熱抵抗体により内燃機関に吸入される空気の一部を加熱し、発熱抵抗体上流と発熱抵抗体下流での流量に依存した放熱量の差による温度差を検出し、流量信号としている。この流量信号の多くは温度による誤差を含んでいるため、温度の影響を考慮した温度補正を行い、エンジンコントロールユニットに出力される。この温度補正を行うために、特許文献１の熱式流量計では、サーミスタと固定抵抗とで構成される第１温度センサにより吸入される空気の温度を検出すると共に、サーミスタと固定抵抗とで構成される第２温度センサによりセンサモジュールの温度を検出し、吸入空気温度をセンサモジュール温度とを補正部に入力し、流量信号を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６９９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、最近では更なる内燃機関のダウンサイジング化や低アイドル化が進み、極めて低い流量領域においても、高精度な流量計測が要求されている。本願筆者らによる検討の結果、極めて低い流量領域では、吸入される空気の温度を計測する吸気温度センサ（特許文献１の第１温度センサ）と回路室に備えられたモジュール温度を計測するモジュール温度センサ（特許文献１の第２温度センサ）とによる温度補正に対し、流量検出素子の製造ばらつきに起因する温度特性を補正することにより、さらに計測誤差を小さくして流量信号の高精度化を実現できることが判明した。
【０００６】
本発明の目的は、流量検出素子の製造ばらつきに起因する温度特性を補正することにより流量信号の高精度化を実現できる流量計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の熱式流量計は、
主通路に流れる流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に設けられ前記副通路内に取り込まれた流体の流量に応じた信号を出力する流量検出素子と、前記流量検出素子が出力する出力信号に基づいて流量信号を演算する流量演算部と、を備え、
前記流量検出素子は、発熱抵抗体と、流体の流れる方向において前記発熱抵抗体に対して上流側の温度と下流側の温度とを検出する複数の温度検出素子と、を備え、
前記温度検出素子の温度変化に対応した信号を前記出力信号として前記流量信号を演算する流量計測装置において、
前記温度検出素子の温度を計測する温度計測用素子と、前記温度計測用素子を用いて計測される前記温度検出素子の温度に基づいて前記温度検出素子の温度特性に基づく流量信号の誤差を補正する補正量を演算する補正量演算部と、を備え、
前記補正量に基づいて検出される流量を補正する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高精度な流量計測装置を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】メンブレン部に発熱抵抗体と温度検出素子とを備えた流量計測素子の概略図である。
【図２】流量に応じたメンブレン部の温度分布の変化を示す概念図である。
【図３】温度検出素子の温度特性ばらつきによる流量検出誤差の例を示す図である。
【図４】流量検出素子のメンブレン部断面（感温抵抗体の近傍）における、発熱抵抗体加熱時の温度分布イメージを示す図である。
【図５】感温抵抗体の温度特性ばらつきを示す模式図である。
【図６】メンブレン部の温度分布の偏りを検出するための感温抵抗体のブリッジ回路図である。
【図７】感温抵抗体の温度とブリッジ回路出力の温度特性を示す図である。
【図８】実施例１に係る流量計測装置のブリッジ回路の構成を示す図である。
【図９】感温抵抗体の温度とVs電圧（ブリッジ電圧）の関係を示す図である。
【図１０】実施例１に係る温度特性補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図１１】検出抵抗を信号処理回路に設けた場合の温度特性補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図１２】温度特性補正後の熱式流量計の流量計測誤差の例を示す図である。
【図１３】温度検出素子として熱電対を用いた場合の流量検出素子のメンブレン部断面における、発熱抵抗体加熱時の温度分布イメージを示す図である。
【図１４】メンブレン部の温度分布の偏りを検出するための熱電対回路図である。
【図１５】熱電対の温度特性ばらつきを示す模式図である。
【図１６】熱電対の温度と熱起電力差の温度特性を示す図である。
【図１７】実施例２に係る温度特性補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図１８】流量検出素子を組み込んだ流量計測装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
［実施例１］
実施例１について図１〜図１２を用いて説明する。
【００１２】
図１は、メンブレン部に発熱抵抗体と温度検出素子とを備えた流量検出素子の概略図である。図１に示すように流量検出素子１は薄膜構造であるメンブレン部（薄膜構造部、ダイアフラム）２を備え、メンブレン部２に発熱抵抗体３と少なくとも二つの温度検知素子４，５を備える。
【００１３】
下流側温度検出素子５は、正常に流体（本実施例では空気）が流れる方向において、発熱抵抗体３の下流側に設けられる。上流側温度検出素子４は、正常に流体（本実施例では空気）が流れる方向において、発熱抵抗体３の上流側に設けられる。すなわち本実施例では、メンブレン部２に発熱抵抗体３と複数の温度検出素子４，５を備え、少なくとも一つの温度検出素子が下流側温度検出素子５として発熱抵抗体３に対して下流側に設けられ、少なくとも一つの温度検出素子が上流側温度検出素子４として、発熱抵抗体３に対して上流側に設けられる。
【００１４】
本実施例では、発熱抵抗体３が発生する熱による温度分布の変化を利用して、流体流量を検出する。このため、流量計測装置は熱式流量計４５（図１８参照）により構成される。以下、流量計測装置は熱式流量計４５と呼んで説明する場合がある。
【００１５】
図２は、流量に応じたメンブレン部の温度分布の変化を示す概念図である。流量検出素子１上の流体の流れに応じて図２に示すようにメンブレン部２の温度分布が変化する構成となっており、流量計測素子１はメンブレン部２の温度分布の変化を上流側温度検出素子４と下流側温度検出素子５とにより計測し、上流側と下流側の温度分布の偏り（温度差）により流量を検出する。
【００１６】
図２において、温度分布６は流体の流れが無い状態での温度分布を示しており、上流側温度検出素子４の位置における温度と下流側温度検出素子５の位置における温度とが等しく、両温度検出素子４，５の位置で温度差は生じていない。一方、温度分布７は流体の流れ（矢印Ｆｌｏｗで示す流れ）が発生している状態での温度分布を示しており、上流側温度検出素子４の位置における温度と下流側温度検出素子５の位置における温度との間に温度差が生じている。流体の流れが発生している場合、下流側温度検出素子５の位置における温度が上流側温度検出素子４の位置における温度よりも高くなる。
【００１７】
図３は、温度検出素子の温度特性ばらつきによる流量検出誤差の例を示す図である。上流側温度検出素子４及び下流側温度検出素子５はそれぞれ温度特性のばらつきを持っており、上流側と下流側とにおける温度分布の偏りが一定であったとしても、温度検出素子４，５の温度が変化することで、実際の温度分布の偏りとは異なる、誤った検出結果をしめしてしまう。この誤った検出結果により、図３に示すように、流量検出素子１の流量検出誤差８が生じてしまう。
【００１８】
流量検出誤差８は流量Ｑが小さくなるほど大きくなり、極めて低い流量領域においては大きな誤差を生じる。そこで、温度検出素子４，５の温度を計測できるように回路を構成し、温度検出素子４，５の温度に基づいて誤った検出結果を補正することで、高精度な流量検出素子１を実現する。
【００１９】
図１８は、流量検出素子を組み込んだ流量計測装置の例を示す図である。
流量検出素子１は図１８に示すように、リードフレーム３５に支持され、熱硬化性樹脂３７によりモールド成型され、チップパッケージ３６内に構成される。流量検出素子１は、熱式流量計４５のセンシング部（センサ）を構成し、電気的にＬＳＩ３２と接続される。本実施例では温度検出素子４，５は感温抵抗体により構成され、流量検出素子１により検出される温度検出素子４，５の抵抗値により、発熱抵抗体３の上流側と下流側との温度差に基づく流量が求められる。この流量の計算（演算）はＬＳＩ３２で実行される。さらにＬＳＩ３２では計算した流量値の補正処理を行う。ＬＳＩ３２で求められた流量値は、入出力端子３８及びコネクタ端子４３を介して、熱式流量計４５により検出される吸気管通路４２内の流量信号として出力される。
【００２０】
温度検出素子４，５として感温抵抗体を用いた場合の流量検出誤差８の低減方法について説明する。
【００２１】
図４は、流量検出素子のメンブレン部断面（感温抵抗体の近傍）における、発熱抵抗体加熱時の温度分布イメージを示す図である。発熱抵抗体３の加熱制御によりメンブレン２の温度上昇を環境温度Ｔａに依存しないように制御すると、各環境温度Ｔ１，Ｔ０，Ｔ２でのメンブレン部２の温度分布は環境温度に応じてオフセットした温度分布となる。図４に示すように、環境温度Ｔａが高いほど、メンブレン部２の温度分布は高い温度範囲にオフセットする。
【００２２】
図５は、感温抵抗体の温度特性ばらつきを示す模式図である。図５では、抵抗温度係数が正の場合の温度特性を一例に示した。
【００２３】
環境温度が高くなると感温抵抗体４，５の抵抗値は増加する。感温抵抗体４，５の製造ばらつきにより、抵抗値及び抵抗温度係数もばらつきをもってしまう。上流側温度検出素子４の抵抗値は大きく、抵抗温度係数は小さい方向にばらつき、一方下流側温度検出素子５の抵抗値は小さく、抵抗温度係数は大きい方向にばらついた場合には、上流側温度検出素子４の抵抗値の温度特性は温度特性ばらつき９となり、下流側温度検出素子５の抵抗値の温度特性は温度特性ばらつき１０となる。
【００２４】
この場合、流体の流れが生じていない場合であっても、環境温度Ｔａ＝Ｔ１においては上流側感温抵抗体４の抵抗値と下流側感温抵抗体５の抵抗値との間にＲＴ１−ＲＴ１’の抵抗差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ０においては上流側感温抵抗体４の抵抗値と下流側感温抵抗体５の抵抗値との間にＲＴ０−ＲＴ０’の抵抗差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ２においては上流側感温抵抗体４の抵抗値と下流側感温抵抗体５の抵抗値との間にＲＴ２−ＲＴ２’の抵抗差が生じる。このため、各抵抗差に応じた流量の検出誤差が生じる。
【００２５】
感温抵抗体材料としてはシリコン、白金、タングステン、モリブデン、タンタル、チタンなどが用いられ、抵抗温度係数が大きい材料ほど、温度に対する抵抗値変化の感度を大きくすることができ有用である。
【００２６】
図６は、メンブレン部の温度分布の偏りを検出するための感温抵抗体のブリッジ回路図である。感温抵抗体４，５はメンブレン２の温度分布の偏りを高精度に計測するために、図６のようなブリッジ回路として構成される。
【００２７】
ブリッジ回路は上流側の感温抵抗体４と下流側の感温抵抗体５とが直列に接続された感温抵抗体対が二組設けられている。一方の感温抵抗体対１１は、ＧＮＤ電位（グランド電位）側に上流側感温抵抗体４が、Ｖｒｅｆ電位（参照電位、基準電位）側に下流側感温抵抗体５が接続される。もう一方の感温抵抗体対１２はＧＮＤ電位（グランド電位）側に下流側感温抵抗体５が、Ｖｒｅｆ電位（参照電位、基準電位）側に上流側感温抵抗体４が接続される構成となっている。すなわち本実施例では、上流側感温抵抗体４が二つの感温抵抗体により構成され、下流側感温抵抗体５が二つの感温抵抗体により構成される。感温抵抗体対１１と感温抵抗体対１２とでは、ＧＮＤ電位及びＶｒｅｆ電位に対する上流側感温抵抗体４と下流側感温抵抗体５との接続が反対になっている。
【００２８】
図７は、感温抵抗体の温度とブリッジ回路出力の温度特性を示す図である。上流側感温抵抗体４及び下流側感温抵抗体５が理想的な感温抵抗体の場合（抵抗値及び抵抗温度係数にばらつきがない場合）には、ブリッジ回路の出力電圧は図７のように温度特性を持たない特性１３となる。
【００２９】
実際の感温抵抗体では例えば図５のようなばらつきにより、図７の温度特性１４のようにブリッジ回路出力は温度Ｔに応じて変化する特性を持ってしまう。温度特性１４は、流量検出素子１の流量検出誤差として、極めて低い流量領域で顕著となり、図３のような流量検出誤差８となる。
【００３０】
図８は、実施例１に係る流量計測装置のブリッジ回路の構成を示す図である。本実施例の熱式流量計４５においては、図６のようなブリッジ回路を構成する感温抵抗体４，５の平均温度を検出できるように、図８に示すようにブリッジ回路と直列に検出抵抗（基準抵抗）１５を設ける構成とし、感温抵抗体４，５の温度により流量検出素子１の検出結果を補正する。これにより、温度検出素子１のばらつきによる温度に依存した流量検出誤差８は、温度検出素子４，５のばらつきによる温度特性を補正したときの流量検出誤差２１に示すように、小さくすることができる。特に、極めて低い流量領域での誤差低減の効果が大きい。これにより、高精度な熱式流量計４５を提供することができる。
【００３１】
検出抵抗（基準抵抗）１５は、ブリッジ回路の合成抵抗を計測するために用いられる。検出抵抗１５により検出されるブリッジ回路の合成抵抗から、温度検出素子４，５の温度が検出される。すなわち検出抵抗１５は、ブリッジ回路と直列に設けられることで、Ｖｒｅｆから温度に応じた所定の電圧降下を生じたＶｓ電圧を発生させ、このＶｓ電圧により感温抵抗体４，５の温度を検出することが可能になる。すなわち検出抵抗１５は、感温抵抗体４，５の温度を計測するための温度計測用素子を構成する。本実施例では、感温抵抗体４，５のいずれか一方を第１温度検出素子、他方を第２温度検出素子と呼ぶ場合がある。そこで検出抵抗（温度計測用素子）１５は、第３温度検出素子と呼んで、第１温度検出素子及び第２温度検出素子と区別して説明する場合がある。
【００３２】
図８に示すような回路を構成し、Ｖｓ電圧（ブリッジ電圧：感温抵抗体対１１，１２に発生する電位差）を測定することで、感温抵抗体の温度を測定することができる。
【００３３】
図９は、感温抵抗体の温度とVs電圧（ブリッジ電圧）の関係を示す図である。検出抵抗１５は抵抗温度係数がゼロであることが望ましいが、抵抗温度係数が感温抵抗体４，５と検出抵抗１５とで異なれば、図９に示すような感温抵抗体の温度ＴｒとＶｓ電圧との関係を予め調べて保有しておくことにより、補正量を算出することができる。
【００３４】
図１０は、実施例１に係る温度特性補正処理部の構成を示すブロック図である。本実施例において、検出抵抗１５は流量検出素子１と同一の基板上に設ける。
【００３５】
流量検出素子１は、感温抵抗体４，５により構成されるブリッジ回路から、感温抵抗体対１１の第１中間電圧（感温抵抗体５のＧＮＤ側電位、感温抵抗体４のＶｒｅｆ側電位）と、感温抵抗体対１２の第２中間電圧（感温抵抗体４のＧＮＤ側電位、感温抵抗体５のＶｒｅｆ側電位）と、Ｖｓ電圧（検出抵抗１５のＧＮＤ側電位、感温抵抗体対１１及び感温抵抗体対１２のＶｒｅｆ側電位）と、を出力する。第１中間電圧と第２中間電圧との電圧差（電位差）は流体の流量に応じて変化し、この電位差から流量を検出することができる。発熱抵抗体３、感温抵抗体４，５、及びブリッジ回路の構成は、従来知られた種々の構成を用いることができる。
【００３６】
検出抵抗１５は流量検出素子１と同一の基板上に設けられているため、Ｖｓ電圧は流量検出素子１（すなわち感温抵抗体４，５）の温度に応じて変化する。
【００３７】
第１中間電圧、第２中間電圧、及びＶｓ電圧はＡＤ変換回路１９に入力され、アナログ値がデジタル値に変換される。デジタル値に変換された第１中間電圧、第２中間電圧、及びＶｓ電圧は、流量演算部４７に入力され、第１中間電圧と第２中間電圧との電圧差と、Ｖｓ電圧と、に基づいて流体流量（流量信号）が演算される。この流体流量の演算方法について、従来知られた種々の方法を用いることができる。
【００３８】
流量検出素子１から出力されたＶｓ電圧はＡＤ変換回路１８に入力され、アナログ値がデジタル値に変換される。デジタル値に変換されたＶｓ電圧は、温度特性補正定数演算回路（温度特性補正定数演算処理部）２０に入力される。Ｖｓ電圧の測定結果（ずなわち流量検出素子１の温度）に基づいて多項式関数もしくはマップ方式の温度特性補正定数演算回路２０により補正量を算出し、流量検出素子１の検出結果（流量信号）をオフセット補正する。
【００３９】
なお温度特性補正定数演算回路２０は、単に補正量演算部と呼んで説明する場合もある。
【００４０】
図１１は、検出抵抗を信号処理回路に設けた場合の温度特性補正処理部の構成を示すブロック図である。図１１では、検出抵抗１５を、流量検出素子１の基板とは異なる信号処理回路基板上に設けた場合を示している。
【００４１】
信号処理回路基板は、ＡＤ変換回路１８、ＡＤ変換回路１９、温度特性補正定数演算回路２０、及び流量演算部４７が設けられる基板である。また、この基板はＬＳＩ３２を構成する基板であってもよいし、ＬＳＩ３２や他の電子部品を搭載する基板であってもよい。
【００４２】
検出抵抗１５が設けられた信号処理回路基板の温度を計測し、図１１に示すように、Ｖｓ電圧の測定結果に応じた信号処理回路基板の温度により多項式関数もしくはマップ方式の温度特性補正定数演算回路（温度特性補正定数演算処理部）２０により補正量を算出し、流量検出素子１の検出結果をオフセット補正する。
【００４３】
なお図１１では、検出抵抗１５が設けられた信号処理回路基板の温度は、ブリッジ回路、すなわち感温抵抗体４，５が設けられた流量検出素子１の温度と異なる可能性がある。そこで図１１では、検出抵抗１５の温度を検出する温度検出回路１７を設けている。温度検出回路１７は検出抵抗１５の電圧（アナログ値）をデジタル値に変換する機能を有する。
【００４４】
本実施例では、温度検出回路１７の出力信号（すなわち信号処理回路基板の温度）とＶｓ電圧とを温度特性補正定数演算回路２０に入力して、補正量を算出する。この場合、検出抵抗１５の電圧とＶｓ電圧との関係（分圧比）から、流量検出素子１の温度（すなわち感温抵抗体４，５の温度）を検出することができる
図１２は、温度特性補正後の熱式流量計の流量計測誤差の例を示す図である。感温抵抗体４，５の温度、すなわち環境温度の変化に応じて流量検出素子１の検出結果を補正することで、熱式流量計４５の流量検出誤差を低減することができる。特に熱式流量計４５の極めて低い流量領域での流量検出誤差を低減することができ、高精度な熱式流量計４５を提供することができる。
【００４５】
［実施例２］
実施例２について図１３〜１６を用いて説明する。実施例２の構成は実施例１の感温抵抗体に替えて、温度検出素子４，５として熱電対を用いた場合について説明する。実施例１と重複する内容については実施例１と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
図１３は、温度検出素子として熱電対を用いた場合の流量検出素子のメンブレン部断面における、発熱抵抗体加熱時の温度分布イメージを示す図である。図１４は、メンブレン部の温度分布の偏りを検出するための熱電対回路図である。メンブレン部２の温度分布は実施例１と同様であるが、熱電対の場合は温度検出の仕方が異なる。
【００４７】
熱電対２４，２５は冷接点と温接点との温度差に応じて生じる熱起電力の大きさにより冷接点と温接点との温度差を計測する。発熱抵抗体３に近い位置の接点が温接点２２となり、流体が流れる方向においてメンブレン部２の端部に近い接点（発熱抵抗体３から離れた接点）が冷接点２３となる。温度差を計測したい位置に接点を配置することで、計測を行い、温接点２２、冷接点２３を一組として、温接点２２と冷接点２３とを順々に直列接続することで、熱起電力（温度差）の和を計測することができる。すなわち、熱電対２４の熱起電力としてＶが得られ、熱電対２５の熱起電力としてＶ’が得られる。
【００４８】
本実施例では、流量演算部（流量演算回路）４８は、熱電対２４の熱起電力Ｖと熱電対２５の熱起電力Ｖ’との差分に基づいて、流体流量（流量信号）を演算する。
【００４９】
図１３では、熱電対２４において、環境温度Ｔａ＝Ｔ１の場合に温接点２２と冷接点２３との間にｄＴ１ａの温度差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ０の場合に温接点２２と冷接点２３との間にｄＴ０ａの温度差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ２の場合に温接点２２と冷接点２３との間にｄＴ２ａの温度差が生じる。そして、熱電対２４には、環境温度Ｔａ＝Ｔ１の場合に温度差ｄＴ１ａに応じた熱起電力が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ０の場合に温度差ｄＴ０ａに応じた熱起電力が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ２の場合に温度差ｄＴ２ａに応じた熱起電力が生じる。一方、熱電対２５においては、環境温度Ｔａ＝Ｔ１の場合に温接点２２と冷接点２３との間にｄＴ１ｂの温度差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ０の場合に温接点２２と冷接点２３との間にｄＴ０ｂの温度差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ２の場合に温接点２２と冷接点２３との間にｄＴ２ｂの温度差が生じる。そして、熱電対２５には、環境温度Ｔａ＝Ｔ１の場合に温度差ｄＴ１ｂに応じた熱起電力が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ０の場合に温度差ｄＴ０ｂに応じた熱起電力が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ２の場合に温度差ｄＴ２ｂに応じた熱起電力が生じる。
【００５０】
熱電対２４，２５として例えばポリシリコンとアルミの熱電対が良く用いられる。熱電対は組み合わされる材料の物性により温度に対する熱起電力の大きさが決まるが、例えばポリシリコンの不純物の種類や濃度によって熱起電力の大きさが変化してしまう。冷接点２３と温接点２２との温度差が環境温度に対して変化しない場合であっても、熱電対２４，２５の温度感度がばらつくと、熱起電力の大きさ（温度感度）が変化してしまう。
【００５１】
図１５は、熱電対の温度特性ばらつきを示す模式図である。図１５では、冷接点２３と温接点２２との温度差が一定で環境温度が変化した場合の温度特性を示している。
【００５２】
例えば発熱抵抗体３の上流側に配置された上流側熱電対２４の温度感度が高く、もう一方の下流側に配置された下流側熱電対２５の温度感度が低い場合、上流側熱電対２４の熱起電力は２７のような温度特性を有し、下流側熱電対２４の熱起電力は２８のような温度特性２８を有することになる。
【００５３】
この場合、流体の流れが生じていない場合であっても、環境温度Ｔａ＝Ｔ１においては上流側熱電対２４の熱起電力と下流側熱電対２５の熱起電力との間にＶＴ１−ＶＴ１’の起電力差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ０においては上流側熱電対２４の熱起電力と下流側熱電対２５の熱起電力との間にＶＴ０−ＶＴ０’の起電力差が生じ、環境温度Ｔａ＝Ｔ２においては上流側熱電対２４の熱起電力と下流側熱電対２５の熱起電力との間にＶＴ２−ＶＴ２’の起電力差が生じる。このため、各起電力差２９に応じた流量の検出誤差が生じる。
【００５４】
図１６は、熱電対の温度と熱起電力差の温度特性を示す図である。環境温度が高くなると、図１６に示す冷接点温度Ｔｃが高くなり、熱起電力の差（Ｖ−Ｖ’）が大きくなってしまう。このため、流量の検出誤差は環境温度が高くなるほど大きくなる。
【００５５】
本実施例の熱式流量計においては図１５に示すような熱電対のばらつきによる熱起電力の温特（温度特性）を、冷接点２３の温度を計測することで補正し、高精度な熱式流量計４５を提供する。
【００５６】
図１６に示すように冷接点２３の温度と熱起電力差の関係３０を予め調べておき、関係３０に基づいて熱電対２４，２５のばらつきによる温度特性を補正する。
【００５７】
図１７は、実施例２に係る温度特性補正処理部の構成を示すブロック図である。図１７に示すように、冷接点２３の温度を計測する温度計測用素子４６の検出信号を温度検出回路３１に入力して冷接点２３の温度を検出する。さらに、温度検出回路３１の出力から温度特性の補正量を温度特性補正定数演算回路（温度特性補正定数演算処理部）２０により算出し、補正量に応じて流量検出素子１の検出結果をオフセット補正する。補正後の熱式流量計４５の計測誤差は図１２と同様に低減することができる。
【００５８】
温度計測用素子４６は、熱電対２４または熱電対２５のいずれか一方に設けることにより、流量検出素子１の温度（すなわち熱電対２４，２５の温度）を検出することができる。温度計測用素子４６は、熱電対２４と熱電対２５の両方に設けてもよい。
【００５９】
温度計測用素子４６は、感温抵抗体やダイオードを使用した温度素子の他、温度を検出可能な種々の検出素子を使用することができる。
【００６０】
本実施例では、熱電対２４，２５のいずれか一方が第１温度検出素子、他方が第２温度検出素子を構成する。そして温度計測用素子４６は、第３温度検出素子を構成する。
【００６１】
本実施例においても、実施例１と同様に、流量検出素子１の検出結果を補正することで熱式流量計４５の極めて低い流量領域での流量誤差を低減することができ、高精度な熱式流量計を提供することができる。
【００６２】
上述した各実施例では、流量演算部４７をＡＤ変換回路の次段に配置しているが、流量演算部４７に温度特性補正定数演算回路２０の出力信号とＡＤ変換回路１９の出力信号とを入力し、流量演算部４７で温度誤差をオフセット補正された流量信号を演算するようにしてもよい。
【００６３】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  流量検出素子
２  メンブレン
３  発熱抵抗体
４  上流側温度検出素子（第１温度検出素子又は第２温度検出素子）
５  下流側温度検出素子（第２温度検出素子又は第１温度検出素子）
６  ZeroFlow時の温度分布
７  流量流れが生じたときの温度分布
８  温度検出素子のばらつきによる温度に依存した流量検出誤差の例
９  ばらつきを持った上流側感温抵抗体の温度特性例
１０  ばらつきを持った下流側感温抵抗体の温度特性例
１１  感温抵抗体対
１２  感温抵抗体対
１３  理想的な感温抵抗体におけるブリッジ回路の出力温度特性
１４  現実的なばらつきを持った感温抵抗体におけるブリッジ回路の出力温度特性
１５  感温抵抗体の温度を計測するための検出抵抗（第３温度検出素子）
１６  検出抵抗による感温抵抗体温度の検出特性
１７  検出抵抗温度検出回路
１８  感温抵抗体の温度検出用AD変換回路
１９  空気流量信号用AD変換回路
２０  温度特性補正定数演算回路（補正量演算部）
２１  温度検出素子のばらつきによる温度特性を補正したときの流量検出誤差
２２  熱電対の温接点
２３  熱電対の冷接点
２４  上流側熱電対
２５  下流側熱電対
２６  冷接点の温度検出素子
２７  ばらつきを持った上流側熱電対の温度特性例
２８  ばらつきを持った下流側熱電対の温度特性例
２９  上流側熱電対と下流側熱電対の熱起電力差
３０  現実的なばらつきを持った熱電対の熱起電力差の温度特性
３１  冷接点の温度検出回路
３２  LSI
３３  吸気温度検出用感温抵抗体
３４  チップコンデンサ
３５  リードフレーム
３６  チップパッケージ
３７  熱硬化性樹脂
３８  入出力端子
３９  回路室
４０  ハウジング
４１  副通路
４２  吸気管通路
４３  コネクタ端子
４４  コネクタ
４５  熱式流量計
４６  温度検出素子（第３温度検出素子）
４７  流量演算部（流量演算回路）
４８  流量演算部（流量演算回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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