(57)【要約】【課題】発熱抵抗４の上、下流側に設けられる上、下流側検出抵抗５、６の検出差分に基づいて、空気の流量を測定する流量測定装置１において、流量検出感度を向上させることにある。【解決手段】発熱領域１３の長手方向の一端縁１８と他端縁５１との距離Ｌ０、および、上、下流側検出抵抗５、６の長手方向の長さの１／２の位置５２と一端縁１８との距離Ｌ１が数式１を満たすことで、発熱領域１３の一端縁１８が、検出領域１２の一端縁２７よりも一端側に突出している。これにより、発熱領域１３の内で温度分布の形成が不明確な電位端１６、１７近傍を検出領域１２から除外し、上、下流側検出抵抗５、６の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を５０℃以上にすることができる。このため、流量検出感度を確実に高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面に設けられて通電により発熱する発熱抵抗と、
前記絶縁膜の表面で前記発熱抵抗の上流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上流側検出抵抗と、
前記絶縁膜の表面で前記発熱抵抗の下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する下流側検出抵抗とを備え、
前記上流側検出抵抗と前記下流側検出抵抗との検出差分に基づいて、前記空気流路を流れる空気の流量を測定する流量測定装置において、
前記絶縁膜の表面に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義すると、
前記上流側検出抵抗および前記下流側検出抵抗は、前記長手方向に互いに平行に設けられ、
前記絶縁膜の表面上で前記上流側検出抵抗と前記下流側検出抵抗とで挟まれて区画される領域は、前記検出差分を検出するための検出領域をなし、
前記発熱抵抗は、前記絶縁膜の表面上に前記検出領域を加熱するための発熱領域を形成し、
前記発熱領域の前記長手方向の一端縁に、前記発熱抵抗の電位端が配され、
前記発熱領域の前記長手方向の一端縁が、前記検出領域の前記長手方向の一端縁よりも一端側に突出していることを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流量測定装置において、
前記発熱領域の前記長手方向の一端縁と他端縁との距離Ｌ０、
ならびに、前記上流側検出抵抗および前記下流側検出抵抗の前記長手方向の長さの１／２の位置と前記発熱領域の前記長手方向の一端縁との距離Ｌ１は、以下の相関式を満たすことを特徴とする流量測定装置。
５４／１００≦Ｌ１／Ｌ０≦８１／１００
【請求項３】
請求項２に記載の流量測定装置において、
前記発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる前記長手方向の位置と前記発熱領域の前記長手方向の一端縁との距離Ｌ２は、前記距離Ｌ１と同一であることを特徴とする流量測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流量測定装置において、
前記上流側検出抵抗および前記下流側検出抵抗の各々の電位端は、前記検出領域の前記長手方向の一端縁から引き出されていることを特徴とする流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気の流量を測定する流量測定装置に関するものであり、特に内燃機関に吸入される空気の流量を測定するのに好適な流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流量測定装置１００には、図４に示すように、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜１０１と、絶縁膜１０１の表面１０２に設けられて通電により発熱する発熱抵抗１０３と、表面１０２で発熱抵抗１０３の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗１０４、１０５とを備え、上、下流側検出抵抗１０４、１０５による検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定するものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、流量測定装置１００によれば、絶縁膜１０１の表面１０２上で上、下流側検出抵抗１０４、１０５で挟まれて区画される領域が検出差分を検出するための検出領域１０８をなしている。そして、発熱抵抗１０３により形成される発熱領域１０９が検出領域１０８を加熱することにより、検出領域１０８において空気の流れる方向に温度分布が生じ、この温度分布に応じた検出差分が検出されて流量の測定に利用される。このため、発熱領域１０９から検出領域１０８に与えられる熱量の内、検出領域１０８の加熱、つまり温度分布の形成に利用される割合が高いほど、流量検出感度が高く検出誤差も小さくなるものと考えられる。
【０００４】
ところで、発熱領域１０９から検出領域１０８に与えられる熱量は、全量が検出領域１０８の加熱に利用されるのではなく、一部は、検出領域１０８の加熱に有効に利用されず放熱されてしまう。特に、発熱抵抗１０３の端子１１０、１１１は、直接的に発熱抵抗１０３に接続して熱伝導を受けやすく、さらに伝熱抵抗も小さいので、発熱領域１０９からの大きな放熱先となっている。
【０００５】
そこで、流量測定装置１００では、端子１１０、１１１に接続する発熱抵抗１０３の電位端１１４、１１５を検出領域１０８の一端縁１１６に配し、発熱領域１０９から端子１１０、１１１への放熱を検出領域１０８の一端側でのみ行う。これにより、検出領域１０８の一端縁１１６および他端縁１１７の両方に電位端１１４、１１５を一方ずつ配して発熱領域１０９から端子１１０、１１１への放熱を検出領域１０８の一端側および他端側の両方で行う場合よりも、端子１１０、１１１への放熱量を少なくすることができる。
しかし、電位端１１４、１１５を一端縁１１６のみに配しても、電位端１１４、１１５から端子１１０、１１１への放熱量は相変わらず多いものと考えられ、さらなる流量検出感度の向上策が求められている。
【特許文献１】特開２０００−１９３５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、発熱抵抗の上、下流側に設けられる上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて、空気の流量を測定する流量測定装置において、流量検出感度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の流量測定装置は、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜と、絶縁膜の表面に設けられて通電により発熱する発熱抵抗と、絶縁膜の表面で発熱抵抗の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗とを備える。そして、流量測定装置は、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定する。
【０００８】
また、絶縁膜の表面に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義すると、上、下流側検出抵抗は、長手方向に互いに平行に設けられ、絶縁膜の表面上で上、下流側検出抵抗で挟まれて区画される領域は、検出差分を検出するための検出領域をなしている。また、発熱抵抗は、絶縁膜の表面上に検出領域を加熱するための発熱領域を形成し、発熱領域の長手方向の一端縁に、発熱抵抗の電位端が配されている。そして、発熱領域の長手方向の一端縁が、検出領域の長手方向の一端縁よりも一端側に突出している。
【０００９】
発熱抵抗の電位端近傍では、端子への放熱が著しいため昇温が不十分になり、空気の流れ方向における温度分布が明確に形成されない。そこで、発熱抵抗の電位端が配される発熱領域の一端縁を検出領域の一端縁よりも長手方向の一端側に突出させることにより、発熱領域の内で温度分布の形成が不明確な電位端近傍を検出領域から除外する。これにより、発熱領域の内で温度分布の形成が明確な領域のみを検出領域に含ませることができるので、流量検出感度を高めることができる。
【００１０】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の流量測定装置によれば、発熱領域の長手方向の一端縁と他端縁との距離Ｌ０、および、上、下流側検出抵抗の長手方向の長さの１／２の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離Ｌ１は、以下の相関式を満たす。
〔数式１〕５４／１００≦Ｌ１／Ｌ０≦８１／１００
【００１１】
数式１を満たすように発熱領域と検出領域とを設ければ、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を５０℃以上にすることができる。このため、流量検出感度を確実に高めることができる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の流量測定装置によれば、発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離Ｌ２は、距離Ｌ１と同一である。
数式１を満たす距離Ｌ１を上記の距離Ｌ２と同一となるように発熱領域と検出領域とを設ければ、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を最大値に略一致させることができる。このため、流量検出感度を最大限に高めることができる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の流量測定装置によれば、上、下流側検出抵抗の各々の電位端は、検出領域の長手方向の一端縁から引き出されている。
【００１４】
発熱抵抗から検出領域に与えられる熱は、上、下流側検出抵抗にも熱伝導で伝わるため、上、下流側検出抵抗の電位端に接続される端子も放熱先となる。そこで、上、下流側検出抵抗の各々の電位端を、検出領域の長手方向の一端縁のみから引き出すことで、一端縁および他端縁の両方から引き出す場合よりも、上、下流側検出抵抗の端子への放熱量を少なくすることができる。このため、温度分布をより明確に形成することができるので、流量検出感度をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最良の形態１の流量測定装置は、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜と、絶縁膜の表面に設けられて通電により発熱する発熱抵抗と、絶縁膜の表面で発熱抵抗の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗とを備える。そして、流量測定装置は、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定する。
【００１６】
また、絶縁膜の表面に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義すると、上、下流側検出抵抗は、長手方向に互いに平行に設けられ、絶縁膜の表面上で上、下流側検出抵抗で挟まれて区画される領域は、検出差分を検出するための検出領域をなしている。また、発熱抵抗は、絶縁膜の表面上に検出領域を加熱するための発熱領域を形成し、発熱領域の長手方向の一端縁に、発熱抵抗の電位端が配されている。そして、発熱領域の長手方向の一端縁が、検出領域の長手方向の一端縁よりも一端側に突出している。
【００１７】
また、発熱領域の長手方向の一端縁と他端縁との距離Ｌ０、および、上、下流側検出抵抗の長手方向の長さの１／２の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離Ｌ１は、数式１を満たす。
そして、発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離Ｌ２は、距離Ｌ１と同一である。
【００１８】
最良の形態２の流量測定装置によれば、上、下流側検出抵抗の電位端は、検出領域の長手方向の一端縁から引き出されている。
【実施例１】
【００１９】
〔実施例１の構成〕
実施例１の流量測定装置１の構成を、図１を用いて説明する。流量測定装置１は、例えば、内燃機関に吸入される空気の流量を測定するために用いられる。
【００２０】
流量測定装置１は、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜２と、絶縁膜２の表面３に設けられて通電により発熱する発熱抵抗４と、表面３で発熱抵抗４の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗５、６とを備え、上、下流側検出抵抗５、６による検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定するものである。
なお、以下の説明では、絶縁膜２の表面３に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義して説明する。
【００２１】
絶縁膜２は、空気流路内に空気の流れと略平行に配された基板９の表面上に形成されている。そして、絶縁膜２の表面３に、発熱抵抗４と上、下流側検出抵抗５、６とが設けられ、発熱抵抗４および上、下流側検出抵抗５、６は保護膜１０により覆われている。なお、絶縁膜２の裏側には、基板９と発熱抵抗４および上、下流側検出抵抗５、６とを熱的に絶縁するための空洞１１が形成されている。
【００２２】
発熱抵抗４は、１つの抵抗体から形成されており、長手方向に１回折り返されたＵ字形状を呈している。そして、発熱抵抗４は、後述する検出領域１２を加熱するための発熱領域１３を表面３上に形成している。また、発熱領域１３は矩形状であり、発熱抵抗４の電位端１６、１７は、発熱領域１３の長手方向の一端縁１８に配されている。なお、電位端１６、１７には、外部回路と接続するための端子１９、２０が接続している。
【００２３】
上、下流側検出抵抗５、６は、長手方向に互いに平行に設けられおり、表面３上で上、下流側検出抵抗５、６で挟まれて区画される矩形の領域が、検出差分を検出するための検出領域１２をなし、発熱領域１３により加熱される。
【００２４】
上流側検出抵抗５は、発熱抵抗側の抵抗体２３と反発熱抵抗側の抵抗体２４とから形成される。抵抗体２３は、電位端２５、２６が検出領域１２の他端縁２８から引き出されており、検出領域１２の一端縁２７で２回の折り返しを有し、他端縁２８で１回の折り返しを有している。抵抗体２４は、電位端３１、３２が検出領域１２の一端縁２７から引き出されており、検出領域１２の他端縁２８で２回の折り返しを有し、一端縁２７で１回の折り返しを有している。
また、下流側検出抵抗６も、発熱抵抗側の抵抗体３３と反発熱抵抗側の抵抗体３４とから形成されており、抵抗体３３は抵抗体２３と同様の構成であり、抵抗体３４は抵抗体２４と同様の構成となっている。
【００２５】
すなわち、抵抗体２３の電位端２５、２６および抵抗体３３の電位端３７、３８は、検出領域１２の他端縁２８から引き出されており、抵抗体２４の電位端３１、３２および抵抗体３４の電位端３９、４０は、検出領域１２の一端縁２７から引き出されている。そして、上流側検出抵抗５の電位端２５、２６、３１、３２、および下流側検出抵抗６の電位端３７〜４０には、外部回路と接続するための端子４１〜４８が接続している。
【００２６】
〔実施例１の特徴〕
次に、流量測定装置１の特徴を図１を用いて説明する。
実施例１の流量測定装置１では、発熱領域１３の長手方向の一端縁１８と他端縁５１との距離Ｌ０、および、上、下流側検出抵抗５、６の長手方向の長さの１／２の位置５２と一端縁１８との距離Ｌ１が数式１を満たす。これにより、発熱領域１３の一端縁１８が、検出領域１２の一端縁２７よりも一端側に突出している。
さらに、発熱抵抗４の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置５３と一端縁１８との距離Ｌ２は、距離Ｌ１と同一である。つまり、長手方向において、位置５２、５３は一致している。
【００２７】
〔実施例１の効果〕
実施例１の流量測定装置１では、電位端１６、１７が配される発熱領域１３の一端縁１８を検出領域１２の一端縁２７よりも長手方向の一端側に突出させることで、発熱領域１３の内で温度分布の形成が不明確な電位端１６、１７近傍を検出領域１２から除外している。これにより、発熱領域１３の内で温度分布の形成が明確な領域のみを検出領域１２に含ませることができるので、流量検出感度を高めることができる。
【００２８】
また、数式１を満たすように発熱領域１３と検出領域１２とを設ければ、上、下流側検出抵抗５、６の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を５０℃以上にすることができる（図２参照）。このため、流量検出感度を確実に高めることができる。
さらに、数式１を満たす距離Ｌ１が距離Ｌ２と同一となるように発熱領域１３と検出領域１２とを設ければ、上、下流側検出抵抗５、６の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を最大値ＭＡＸに略一致させることができる（図２参照）。このため、流量検出感度を最大限に高めることができる。
【実施例２】
【００２９】
実施例２の流量測定装置１の構成を、図３を用いて説明する。
実施例２の流量測定装置１によれば、抵抗体２３、３３は、抵抗体２４、３４と同様に、電位端２５、２６および電位端３７、３８が検出領域１２の一端縁２７から引き出されており、検出領域１２の他端縁２８で２回の折り返しを有し、一端縁２７で１回の折り返しを有している。すなわち、上流側検出抵抗５の電位端２５、２６、３１、３２、および下流側検出抵抗６の電位端３７〜４０は、すべて、検出領域１２の長手方向の一端縁２７から引き出されている。
【００３０】
ここで、発熱抵抗４から検出領域１２に与えられる熱は、上、下流側検出抵抗５、６にも熱伝導で伝わるため、上流側検出抵抗５の電位端２５、２６、３１、３２に接続する端子４１〜４４、および下流側検出抵抗６の電位端３７〜４０に接続する端子４５〜４８も放熱先となる。そこで、上流側検出抵抗５の電位端２５、２６、３１、３２、および下流側検出抵抗６の電位端３７〜４０を一端縁２７のみから引き出すことで、一端縁２７および他端縁２８の両方から引き出す場合よりも、上、下流側検出抵抗５、６の端子４１〜４８への放熱量を少なくすることができる。このため、温度分布をより明確に形成することができるので、流量検出感度をさらに高めることができる。
【００３１】
〔変形例〕
実施例１によれば、距離Ｌ１は距離Ｌ２と同一であったが、距離Ｌ１は距離Ｌ２と同一でなくても、数式１を満たしていれば、上、下流側検出抵抗５、６の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を５０℃以上にすることができる。さらに、距離Ｌ１が数式１を満たしていなくても、発熱領域１３の一端縁１８が検出領域１２の一端縁２７よりも一端側に突出していれば、少なくとも、温度分布の形成が不明確な電位端１６、１７近傍を検出領域１２から除外して検出できるため、流量検出感度を高めることができる。
また、実施例１および２によれば、発熱抵抗４はＵ字形状を呈していたが、抵抗体２３、２４、３３、３４のように、３回以上の奇数回の折り返しを有する形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）は流量測定装置の構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。
【図２】上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて測定される平均温度差と、Ｌ１／Ｌ０との関係を示す相関図である（実施例１）。
【図３】流量測定装置の構成図である（実施例２）。
【図４】流量測定装置の構成図である（従来例）。
【符号の説明】
【００３３】
１    流量測定装置
２    絶縁膜
３    表面
４    発熱抵抗
５    上流側検出抵抗
６    下流側検出抵抗
１２  検出領域
１３  発熱領域
１６、１７  発熱抵抗の電位端
１８  発熱領域の一端縁
２５、２６、３１、３２  上流側検出抵抗の電位端
３７〜４０  下流側検出抵抗の電位端
２７  検出領域の一端縁
５１  発熱領域の他端縁
５２  上、下流側検出抵抗の長手方向の長さの１／２の位置
５３  発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置
【図１】
2008275427.tif 000003
【図２】
2008275427.tif 000004
【図３】
2008275427.tif 000005
【図４】
2008275427.tif 000006