(57)【要約】【課題】発熱抵抗体および１対の測温抵抗体を用いて被検流体の流量検出を行うように構成された熱式流量センサにおいて、センサ出力のゼロ点校正を行っている間も被検流体の流量検出を略正確に行えるようにする。【解決手段】ゼロ点校正のために発熱抵抗体への通電を停止している間、液温検出用の基準抵抗体に通電して、この基準抵抗体を、通常の流量検出時における発熱抵抗体の加熱設定温度（すなわち発熱抵抗体への通電停止直前（ｔ＝−１）に基準抵抗体により検出されたメタノールの液温に対して所定温度高い温度）に加熱し、このとき基準抵抗体に供給される電力Ｐ（ｔ）に基づいて、校正期間中の各時点におけるセンサ出力Ｖｓ（ｔ）を、下記演算式      Ｖｓ（ｔ）＝Ｖｓ（０）＋Ａ・（Ｐ（ｔ）−Ｐ（０））を用いて、補助的に得る構成とする。【選択図】図３
2009204412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検流体の流路に配置された発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の上流側近傍および下流側近傍において上記流路に配置された１対の測温抵抗体と、上記流路を流れる被検流体の温度を検出するために該流路に配置された基準抵抗体と、上記発熱抵抗体に通電して、この発熱抵抗体を、上記基準抵抗体により検出された被検流体の温度よりも所定温度だけ高い温度に加熱した状態で、上記１対の測温抵抗体相互間に生じる抵抗差を検出し、この抵抗差に応じた電圧をセンサ出力として得るように構成された検出制御手段とを備え、
上記検出制御手段により、上記発熱抵抗体への通電を一時的に停止した状態で、上記センサ出力のゼロ点校正を行うように構成された熱式流量センサにおいて、
上記検出制御手段が、上記ゼロ点校正のために上記発熱抵抗体への通電を停止している間、上記基準抵抗体に通電して、この基準抵抗体を、上記発熱抵抗体への通電停止直前に該基準抵抗体により検出された被検流体の温度に対して上記所定温度だけ高い温度に加熱し、このとき上記基準抵抗体に供給される電力に基づいてセンサ出力を補助的に得るように構成されている、ことを特徴とする熱式流量センサ。
【請求項２】
上記検出制御手段が、上記発熱抵抗体への通電を停止する前に、上記基準抵抗体への通電を開始するように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の熱式流量センサ。
【請求項３】
上記検出制御手段が、上記センサ出力のゼロ点校正を行った直後に、上記発熱抵抗体への通電を再開するように構成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の熱式流量センサ。
【請求項４】
上記検出制御手段が、上記基準抵抗体への通電を終了してから所定時間経過した後に、上記基準抵抗体による上記被検流体の温度検出を再開するように構成されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の熱式流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、発熱抵抗体および１対の測温抵抗体を用いて被検流体の流量検出を行うように構成された熱式流量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被検流体の流量を検出する流量センサの一形式として、熱式流量センサが知られている。例えば「特許文献１」や「特許文献２」には、被検流体の流路に配置された発熱抵抗体と、その上流側近傍および下流側近傍において流路に配置された１対の測温抵抗体とを備えた熱式流量センサが記載されている。
【０００３】
この熱式流量センサにおいては、発熱抵抗体に通電することにより、流路を流れる被検流体を加熱した状態で、１対の測温抵抗体相互間に生じる抵抗差を検出し、この抵抗差に応じた電圧をセンサ出力として得るように構成されている。
【０００４】
その際「特許文献１」に記載された熱式流量センサにおいては、流路に配置された基準抵抗体により、流路を流れる被検流体の温度を検出し、発熱抵抗体をこの検出温度よりも所定温度だけ高い温度に加熱するように構成されている。
【０００５】
このような熱式流量センサにおいては、被検流体の温度変化によって、そのセンサ出力の値にズレが生じてくる。このため、熱式流量センサにおいては、その温度補償を図るため、センサ出力のゼロ点校正が行われるようになっている。
【０００６】
このゼロ点校正は、「特許文献２」にも記載されているように、流量検出を開始する際、まだ発熱抵抗体に通電していない状態で得られるセンサ出力の値を、ゼロ点校正の基準値として設定しておき、その後、流量検出を開始した後は、定期的に発熱抵抗体への通電を一時的に停止し、この通電停止状態で得られるセンサ出力の値を上記基準値に置き換えることにより、行われるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９３５０５号公報
【特許文献２】実開平１−８７２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように熱式流量センサにおいては、センサ出力のゼロ点校正を行っている間は、発熱抵抗体への通電が停止された状態となるので、その間は被検流体の流量検出を行うことができなくなる、という問題がある。
【０００９】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発熱抵抗体および１対の測温抵抗体を用いて被検流体の流量検出を行うように構成された熱式流量センサにおいて、センサ出力のゼロ点校正を行っている間も被検流体の流量検出を略正確に行うことができる熱式流量センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、センサ出力のゼロ点校正を行っている間、被検流体の温度を検出するための基準抵抗体を、その本来の機能とは異なる加熱手段として機能させることにより、センサ出力を補助的に得ることができる構成とし、もって上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１１】
すなわち、本願発明に係る熱式流量センサは、
被検流体の流路に配置された発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の上流側近傍および下流側近傍において上記流路に配置された１対の測温抵抗体と、上記流路を流れる被検流体の温度を検出するために該流路に配置された基準抵抗体と、上記発熱抵抗体に通電して、この発熱抵抗体を、上記基準抵抗体により検出された被検流体の温度よりも所定温度だけ高い温度に加熱した状態で、上記１対の測温抵抗体相互間に生じる抵抗差を検出し、この抵抗差に応じた電圧をセンサ出力として得るように構成された検出制御手段とを備え、
上記検出制御手段により、上記発熱抵抗体への通電を一時的に停止した状態で、上記センサ出力のゼロ点校正を行うように構成された熱式流量センサにおいて、
上記検出制御手段が、上記ゼロ点校正のために上記発熱抵抗体への通電を停止している間、上記基準抵抗体に通電して、この基準抵抗体を、上記発熱抵抗体への通電停止直前に該基準抵抗体により検出された被検流体の温度に対して上記所定温度だけ高い温度に加熱し、このとき上記基準抵抗体に供給される電力に基づいてセンサ出力を補助的に得るように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１２】
上記「被検流体」は、流体であればその種類は特に限定されるものではなく、例えばメタノールや水等の液体あるいは空気や水素等の気体が採用可能である。
【００１３】
上記「基準抵抗体」の流路における配置は、この流路を流れる被検流体の温度を検出し得る位置であれば、特に限定されるものではない。
【００１４】
上記「所定温度」の具体的な値は、特に限定されるものではなく、例えば２〜１０℃程度の範囲内の値に設定することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成に示すように、本願発明に係る熱式流量センサは、その検出制御手段により、発熱抵抗体への通電を一時的に停止した状態で、センサ出力のゼロ点校正を行うように構成されているが、この検出制御手段は、ゼロ点校正のために発熱抵抗体への通電を停止している間、基準抵抗体に通電して、この基準抵抗体を、発熱抵抗体への通電停止直前に該基準抵抗体により検出された被検流体の温度に対して、通常の流量検出時において発熱抵抗体を加熱する際と同じ温度だけ高い温度に加熱し、このとき基準抵抗体に供給される電力に基づいてセンサ出力を補助的に得る構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１６】
すなわち、基準抵抗体に通電してこれを加熱したとき、この基準抵抗体に供給される電力は、流路を流れる被検流体の流量によって変化する。その際、この基準抵抗体の加熱温度を、通常の流量検出時における発熱抵抗体の加熱設定温度と同じ値に設定すれば、このとき基準抵抗体に供給される電力は、通常の流量検出時におけるセンサ出力の値と１次の関係で対応する。したがって、発熱抵抗体への通電停止期間中も、この基準抵抗体に供給される電力の変化に基づいて、センサ出力を補助的に得ることが可能となる。
【００１７】
なお、このセンサ出力を補助的に得るための検出制御（以下「補助検出」という）において、その検出精度を十分に確保するためには、センサ出力のゼロ点校正を行うための期間（以下「校正期間」という）中、被検流体の温度が略一定であることが要求される。この点、環境温度が急変するような検出環境でなければ、被検流体の温度は、校正期間よりも長時間にわたって略一定の温度に維持されるので、発熱抵抗体への通電停止直前に基準抵抗体により検出された被検流体の温度を、そのまま校正期間中も用いるようにしても、補助検出によるセンサ出力の値を通常の流量検出時のセンサ出力の値と略一致させることが可能である。
【００１８】
このように本願発明によれば、発熱抵抗体および１対の測温抵抗体を用いて被検流体の流量検出を行うように構成された熱式流量センサにおいて、センサ出力のゼロ点校正を行っている間も被検流体の流量検出を略正確に行うことができる。
【００１９】
上記構成において、発熱抵抗体への通電を停止する前に、基準抵抗体への通電を開始するようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２０】
すなわち、発熱抵抗体への通電を停止する前に、基準抵抗体への通電を開始することにより、校正期間中の補助検出を開始するまでに、基準抵抗体を通常の流量検出時における発熱抵抗体の加熱設定温度と同じ温度に加熱しておくことが可能となり、これにより補助検出によるセンサ出力の精度をより高めることができる。
【００２１】
上記構成において、センサ出力のゼロ点校正を行った直後に、発熱抵抗体への通電を再開するようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２２】
すなわち、基準抵抗体への通電は、少なくともセンサ出力のゼロ点校正が行われるまでは継続して行われる必要があり、この基準抵抗体への通電終了時点までが校正期間となる。そして、この校正期間の終了により通常の流量検出が再開されることとなる。その際、ゼロ点校正を行った直後に、発熱抵抗体への通電を再開することにより、ゼロ点校正後、この発熱抵抗体が通常の流量検出時の加熱設定温度に加熱されるまでに要する時間を、最大限に短縮することができる。そしてこれにより、校正期間を最大限に短縮して、通常の流量検出を早期に再開することができる。
【００２３】
上記構成において、基準抵抗体への通電を終了してから所定時間経過した後に、この基準抵抗体による被検流体の温度検出を再開するようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２４】
すなわち、通常の流量検出の再開により、基準抵抗体は、被検流体の温度検出という本来の用途に用いられることとなる。しかしながら、この基準抵抗体は、校正期間中は補助検出のために加熱手段として用いられていたものであるので、通常の流量検出が再開された時点では、まだ被検流体の温度よりもかなり高い温度になっている。そこで、基準抵抗体への通電を終了してから所定時間経過した後に、基準抵抗体による被検流体の温度検出を再開することにより、その温度検出の精度を確保して、流量検出の精度が不用意に損なわれてしまうのを未然に防止することができる。
【００２５】
その際、上記「所定時間」の具体的な長さは特に限定されるものではなく、例えば、２〜１０秒程度の範囲内の時間に設定することが可能である。
【００２６】
なお、このようにした場合、基準抵抗体による被検流体の温度検出が再開されるまでは、発熱抵抗体への通電停止直前に該基準抵抗体により検出された被検流体の温度が、通常の流量検出においても引き続き用いられることとなる。しかしながら、このようにした場合においても、上述したように、環境温度が急変するような検出環境でなければ、センサ出力の精度を十分に確保することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は、本願発明の一実施形態に係る熱式流量センサ１０を示すブロック図である。
【００２９】
同図に示すように、本実施形態に係る熱式流量センサ１０は、センサ本体１０Ａと、このセンサ本体１０Ａに接続された制御ユニット１０Ｂとからなっている。
【００３０】
図２は、この熱式流量センサ１０のセンサ本体１０Ａを示す斜視図である。
【００３１】
同図に示すように、このセンサ本体１０Ａは、２枚の基板１０２、１０４と共に積層基板ユニット１００を構成しており、両基板１０２、１０４間に形成される被検流体の流路２に配置された状態で用いられるようになっている。
【００３２】
この積層基板ユニット１００は、例えばノート型パソコン等のような小型電子機器用の燃料電池システム（図示せず）の一部として組み込まれるようになっている。その際、この燃料電池システムにおいては、メタノール、空気、水素の各流路と、これら各流路の流量を制御するための電子回路とが、多層基板に組み込まれるようにして形成されている。そして、この多層基板内に形成される流路の一部分が、積層基板ユニット１００の流路２により構成されるようになっている。
【００３３】
この積層基板ユニット１００の流路２は、上記燃料電池システムにおいて燃料カートリッジ（図示せず）からメタノールを供給するための流路であって、幅２ｍｍ、高さ１ｍｍの矩形状断面で、所定長にわたって直線状に延びるように形成されている。なお、同図においては、流路２を２点鎖線で示しており、メタノールの流れる向きを２点鎖線の矢印で示している。この流路２内を流れるメタノールは、分速０．５〜１ミリリットル程度の流速で送液されるようになっている。
【００３４】
本実施形態に係る熱式流量センサ１０は、この流路２を流れるメタノールを被検流体として、その流量検出を行うようになっている。
【００３５】
この熱式流量センサ１０のセンサ本体１０Ａは、流路２に配置された発熱抵抗体２２と、この発熱抵抗体２２の上流側近傍および下流側近傍において流路２に配置された１対の測温抵抗体２４、２６と、これら発熱抵抗体２２および１対の測温抵抗体２４、２６から流れ方向上流側に離れた位置に配置された基準抵抗体２８とを備えてなっている。
【００３６】
このセンサ本体１０Ａは、矩形状の樹脂フィルム片１２と、この樹脂フィルム片１２の片面１２ａに所定の配線パターンで形成された導電膜１４と、この導電膜１４を部分的に被覆する保護膜１６とからなるカード状センサとして構成されている。そして、このセンサ本体１０Ａにおける導電膜１４の一部として、発熱抵抗体２２、１対の測温抵抗体２４、２６および基準抵抗体２８が構成されている。その際、これら発熱抵抗体２２、各測温抵抗体２４、２６および基準抵抗体２８は、いずれも同じ抵抗値となるように形成されている。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態に係る熱式流量センサ１０の制御ユニット１０Ｂは、マイクロプロセッサ５２と、発熱抵抗体駆動回路５４と、基準抵抗体駆動回路５６と、差動増幅器５８と、Ａ／Ｄ変換器６０とを備えてなっている。
【００３８】
マイクロプロセッサ５２は、駆動制御部６２と校正部６４とを備えている。
【００３９】
駆動制御部６２は、発熱抵抗体駆動回路５４を介して発熱抵抗体２２に接続されるとともに、基準抵抗体駆動回路５６を介して基準抵抗体２８に接続されている。校正部６４は、この駆動制御部６２に接続されるとともに、Ａ／Ｄ変換器６０および差動増幅器５８を介して１対の測温抵抗体２４、２６の各々に接続されている。その際、これら１対の測温抵抗体２４、２６は、ブリッジ回路の一部を構成しており、両者間に生じる抵抗差に応じた電圧が、このブリッジ回路から差動増幅器５８に入力されるようになっている。
【００４０】
本実施形態に係る熱式流量センサ１０による流量検出は、次のような手順で行われるようになっている。
【００４１】
すなわち、駆動制御部６２により発熱抵抗体駆動回路５４を介して発熱抵抗体２２に通電し、この発熱抵抗体２２を、流路２を流れるメタノールの液温よりも所定温度（具体的には５℃程度）高い温度に加熱する。この発熱抵抗体２２の加熱によって、流路２を流れるメタノールの液温が局所的に上昇するが、その際、１対の測温抵抗体２４、２６は、メタノールに流れがあるため、上流側の測温抵抗体２４よりも下流側の測温抵抗体２６の方が温度が高くなり、その抵抗値も相対的に高くなる。これら１対の測温抵抗体２４、２６相互間に生じる抵抗差は、メタノールの流量に応じて変化する。この抵抗差により生じるブリッジ回路の出力電圧は、差動増幅器５８で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６０を介して校正部６４に入力される。そして、この校正部６４に入力された電圧が、メタノールの流量検出結果を示すセンサ出力として、校正部６４から外部へ出力される。
【００４２】
その際、この熱式流量センサ１０においては、その駆動制御部６２により、基準抵抗体駆動回路５６を介して基準抵抗体２８に通電して、この基準抵抗体２８を定電流駆動し、その際印加される電圧により、流路２を流れるメタノールの液温を、発熱抵抗体２２よりも上流側において正確に検出するようになっている。そして、このようにして検出された液温を、発熱抵抗体２２を加熱する際の基準温度とするようになっている。
【００４３】
このように、本実施形態に係る熱式流量センサ１０においては、１対の測温抵抗体２４、２６を用いた温度差検出による通常の流量検出を行うようになっているが、この流量検出における温度補償を図るため、その校正部６４において定期的にセンサ出力のゼロ点校正を行うようになっている。
【００４４】
このゼロ点校正は、メタノールの流量検出を開始する際、まだ発熱抵抗体２２に通電していない状態で得られるセンサ出力の値を、ゼロ点校正の基準値として設定しておき、その後、流量検出を開始した後は、定期的に発熱抵抗体２２への通電を一時的に停止し、この通電停止状態で得られるセンサ出力の値を上記基準値に置き換えることにより、行われるようになっている。
【００４５】
このゼロ点校正を行っている間は、発熱抵抗体２２への通電が停止された状態となるので、その間は一般には流量検出を行うことができなくなる。
【００４６】
しかしながら、本実施形態に係る熱式流量センサ１０は、この校正期間（すなわちセンサ出力のゼロ点校正を行うための期間）中、通常の流量検出とは異なる補助検出を行うことにより、センサ出力を補助的に得ることができる構成となっており、これにより流量検出を校正期間中も途切れることなく行うようにしている。
【００４７】
以下、この校正期間に行われる補助検出の内容について詳細に説明する。
【００４８】
図３は、本実施形態に係る熱式流量センサ１０において、校正期間の前後における流量検出の様子をタイミングチャートで示す図である。
【００４９】
このタイミングチャートにおいては、校正期間が５秒間に設定されているが、本来は１０秒間以上の時間に設定することが好ましい。すなわち、ゼロ点校正を正確に行うためには、センサ出力の平衡値を用いてゼロ点校正を行う必要があるので、発熱抵抗体２２への通電停止後、センサ出力が飽和した状態になるまで待ってから、ゼロ点校正を行うことが好ましい。しかしながら、ここでは説明の便宜上、校正期間が５秒間であるものとして説明する。なお、校正期間をこれよりも長い時間（例えば１０秒以上の時間）に設定した場合においても、このタイミングチャートに示す補助検出を適用することが可能である。
【００５０】
同図に示すように、この校正期間は、発熱抵抗体２２への通電停止により開始するが、この校正期間の開始時点からの経過時間をｔ（秒）とする。
【００５１】
基準抵抗体２８は、ｔ＝−１の時点までは、通常の流量検出のための液温検出を行っている。この液温検出時には、基準抵抗体２８が発熱しない程度の微小電流を一定状態で流しておき、液温変化による基準抵抗体２８の抵抗値変化を電圧に変換して検出する。なお、このようにする代わりに、一定の低い電圧を印加しておき、液温変化による基準抵抗体２８の抵抗値変化を電流値の変化から検出することも可能である。そして、ｔ＝−１の時点で、この液温検出を停止し、その際、このｔ＝−１の時点における液温の検出値をホールドして、この検出値を、後にそのホールドが解除されるまで液温の検出値として用いる。
【００５２】
そして、このｔ＝−１の時点から、基準抵抗体２８への通電を開始して、この基準抵抗体２８を加熱する。その際、この基準抵抗体２８の加熱温度を、通常の流量検出の際における発熱抵抗体２２の加熱設定温度と同じ温度（すなわち、流路２を流れるメタノールの液温よりも５℃程度高い温度）に設定する。
【００５３】
これを実現するため、基準抵抗体２８が、ｔ＝−１の時点における液温の検出値に対して５℃程度高い温度になるときの抵抗値を算出し、これを目標抵抗値として設定する。そして、この基準抵抗体２８に電力を供給したときの印加電圧と電流値とから、この基準抵抗体２８の抵抗値を算出し、この抵抗値を目標抵抗値に近づけるように供給電力を制御する。この供給電力の制御は、校正期間が終了するまで継続して行う。
【００５４】
次に、通常の流量検出において得られるセンサ出力Ｖｓを、校正期間が開始するｔ＝０の時点（すなわち通常の流量検出が停止する時点）において、基準出力Ｖｓ（０）として読み込んでおく。また、基準抵抗体２８を加熱するために供給される電力Ｐを、この校正期間の開始時点ｔ＝０において、基準電力Ｐ（０）として読み込んでおく。
【００５５】
校正期間中、メタノールの液温が一定でかつその流量も一定であれば、校正期間の開始時点ｔ＝０からｔ秒後の供給電力Ｐ（ｔ）も、基準電力Ｐ（０）と同じ値（Ｐ（ｔ）＝Ｐ（０））に維持される。一方、校正期間中、メタノールの液温が一定であってもその流量が変化すれば、これに伴い、基準抵抗体２８をメタノールの液温よりも５℃程度高い温度に維持するのに必要な供給電力Ｐ（ｔ）も変化してＰ（ｔ）≠Ｐ（０）となる。
【００５６】
このときの供給電力Ｐ（ｔ）と基準電力Ｐ（０）との差（Ｐ（ｔ）−Ｐ（０））は、メタノールの流量変化によって生じるものであるので、これをセンサ出力Ｖｓの変化と関連付けることが可能である。
【００５７】
その際、供給電力Ｐ（ｔ）は、メタノールの流量と１次の関係にあるので、図４に示すように、センサ出力Ｖｓとも１次の関係で対応する。すなわち、校正期間の開始時点ｔ＝０からｔ秒後のセンサ出力Ｖｓ（ｔ）と校正期間の開始時点ｔ＝０におけるセンサ出力Ｖｓ（０）との出力差分（Ｖｓ（ｔ）−Ｖｓ（０））は、その間の電力差分（Ｐ（ｔ）−Ｐ（０））に対して係数Ａを乗じたものとなる。したがって、下記演算式
Ｖｓ（ｔ）＝Ｖｓ（０）＋Ａ・（Ｐ（ｔ）−Ｐ（０））
を用いて、校正期間中の各時点におけるセンサ出力を補助的に得ることができる。
【００５８】
この演算式における係数Ａの値は、実際に、電力差分（Ｐ（ｔ）−Ｐ（０））と出力差分（Ｖｓ（ｔ）−Ｖｓ（０））との関係を、実験で明らかにすることにより求めることができる。
【００５９】
本願発明者は、本実施形態に係る熱式流量センサ１０を用いて実験を行い、両者の関係を２回測定した。その結果、図５に示すように、係数Ａの値は、Ａ＝０．１５（Ｖ／ｍＷ）程度の値に設定すればよいことが明らかになった。
【００６０】
以上の知見に基づき、校正期間中の補助検出においては、上記演算式を用いることにより、その演算結果としてのセンサ出力Ｖｓ（ｔ）を、通常の流量検出時におけるセンサ出力Ｖｓの代わりとして補助的に得るようにする。
【００６１】
図３に示すタイミングチャートにおいて、センサ出力のゼロ点校正は、校正期間の開始時点ｔ＝０から４秒弱の時間が経過した時点ｔ＝３．７で行う。このゼロ点校正を行った後は、できるたけ速やかに通常の流量検出を再開することが好ましい。一方、この通常の流量検出を再開する時点において、発熱抵抗体２２をその加熱設定温度に加熱した状態としておくことが、流量検出を精度良く行う上で要求される。
【００６２】
そこで、ゼロ点校正を行った直後の、校正期間の開始時点ｔ＝０から４秒経過したｔ＝４の時点で、発熱抵抗体２２への通電を再開する一方、校正期間の終了時点は、その１秒後のｔ＝５の時点に設定しておく。
【００６３】
この校正期間の終了時点ｔ＝５において、基準抵抗体２８への通電は終了するが、その後、通常の流量検出に移行してからも、しばらくは、それまで加熱されていた基準抵抗体２８の温度はメタノールの液温よりも高い状態にあるので、この基準抵抗体２８による液温検出は行わないようにする。そして、校正期間の終了時点ｔ＝５から４秒が経過したｔ＝９の時点で、液温の検出値のホールドを解除して、基準抵抗体２８による液温検出を再開する。
【００６４】
以上詳述したように、本実施形態に係る熱式流量センサ１０は、そのマイクロプロセッサ５２により、発熱抵抗体２２への通電を一時的に停止した状態で、センサ出力のゼロ点校正を行うように構成されているが、このマイクロプロセッサ５２は、ゼロ点校正のために発熱抵抗体２２への通電を停止している間、基準抵抗体２８に通電して、この基準抵抗体２８を、発熱抵抗体２２への通電停止直前に該基準抵抗体２８により検出されたメタノールの液温に対して、通常の流量検出時において発熱抵抗体２２を加熱する際と同じ所定温度だけ高い温度に加熱し、このとき基準抵抗体２８に供給される電力に基づいてセンサ出力を補助的に得る構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００６５】
すなわち、基準抵抗体２８に通電してこれを加熱したとき、この基準抵抗体２８に供給される電力は、流路２を流れるメタノールの流量によって変化する。その際、この基準抵抗体２８への通電により、この基準抵抗体２８を、通常の流量検出時における発熱抵抗体２２の加熱設定温度と同じ温度に加熱すれば、このとき基準抵抗体２８に供給される電力は、通常の流量検出時におけるセンサ出力の値と１次の関係で対応することとなる。したがって、発熱抵抗体２２への通電停止期間中も、この基準抵抗体２８に供給される電力の変化に基づいて、センサ出力を補助的に得ることが可能となる。
【００６６】
なお、このセンサ出力を補助的に得るための検出制御である補助検出において、その検出精度を十分に確保するためには、センサ出力のゼロ点校正を行うための校正期間中、メタノールの液温が略一定であることが要求される。この点、本実施形態に係る熱式流量センサ１０は、上述したように、燃料電池システムにおいて燃料カートリッジからメタノールを供給するための流路２に設置されるように構成されており、環境温度が急変するような検出環境ではないので、メタノールの液温は、５秒間の校正期間よりもかなりの長時間にわたって略一定の温度に維持されることとなる。したがって、発熱抵抗体２２への通電停止直前に基準抵抗体２８により検出されたメタノールの液温を、そのまま校正期間中も用いるようにしても、補助検出によるセンサ出力の値を通常の流量検出時のセンサ出力の値と略一致させることができる。
【００６７】
このように本実施形態によれば、センサ出力のゼロ点校正を行っている間もメタノールの流量検出を略正確に行うことができる。
【００６８】
しかも本実施形態においては、発熱抵抗体２２への通電を停止する前に、基準抵抗体２８への通電を開始するように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００６９】
すなわち、発熱抵抗体２２への通電を停止する前に、基準抵抗体２８への通電を開始することにより、校正期間中の補助検出を開始するまでに、基準抵抗体２８を通常の流量検出時における発熱抵抗体２２の加熱設定温度と同じ温度に加熱しておくことが可能となり、これにより補助検出によるセンサ出力の精度をより高めることができる。
【００７０】
また本実施形態においては、センサ出力のゼロ点校正を行った直後に、発熱抵抗体２２への通電を再開するように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００７１】
すなわち、基準抵抗体２８への通電は、少なくともセンサ出力のゼロ点校正が行われるまでは継続して行われる必要があり、この基準抵抗体２８への通電終了時点までが校正期間となる。そして、この校正期間の終了により通常の流量検出が再開されることとなる。その際、ゼロ点校正を行った直後に、発熱抵抗体２２への通電を再開することにより、ゼロ点校正後、この発熱抵抗体２２が通常の流量検出時の加熱設定温度に加熱されるまでに要する時間を、最大限に短縮することができる。そしてこれにより、校正期間を最大限に短縮して、通常の流量検出を早期に再開することができる。
【００７２】
さらに本実施形態においては、基準抵抗体２８への通電を終了してから所定時間経過した後に、基準抵抗体２８によるメタノールの液温検出を再開するように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００７３】
すなわち、通常の流量検出の再開により、基準抵抗体２８は、メタノールの液温検出という本来の用途に用いられることとなる。しかしながら、この基準抵抗体２８は、校正期間中は補助検出のために加熱手段として用いられていたものであるので、通常の流量検出が再開された時点では、まだメタノールの液温よりもかなり高い温度になっている。そこで、基準抵抗体２８への通電を終了してから所定時間経過した後に、基準抵抗体２８によるメタノールの液温検出を再開することにより、その液温検出の精度を確保して、流量検出の精度が不用意に損なわれてしまうのを未然に防止することができる。
【００７４】
なお、この基準抵抗体２８によるメタノールの液温検出が再開されるまでは、発熱抵抗体２２への通電停止直前に該基準抵抗体２８により検出されたメタノールの液温を、通常の流量検出においても用いることとなるが、このようにした場合においても、上述したように本実施形態の検出環境は環境温度が急変するような検出環境ではないので、センサ出力の精度を十分に確保することができる。
【００７５】
上記実施形態においては、熱式流量センサ１０が、燃料電池システムにおける多層基板の一部として組み込まれるように構成された積層基板ユニット１００の内部に形成されるメタノールの流路２に配置された状態で、メタノールの流量検出を行うものとして説明したが、この熱式流量センサ１０を、上記多層基板の他の部分に配置された積層基板ユニット１００において、その流路２を流れる空気あるいは水素の流量検出を行うものとすることも可能である。あるいは、この熱式流量センサ１０を、メタノール以外の水等の液体の流量検出を行うために用いるようにすることも可能である。
【００７６】
上記実施形態においては、熱式流量センサ１０が、積層基板ユニット１００の一部として組み込まれた状態で用いられるものとして説明したが、この熱式流量センサ１０を、これ以外の態様で用いることももちろん可能である。
【００７７】
なお、上記実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本願発明の一実施形態に係る熱式流量センサを示すブロック図
【図２】上記熱式流量センサのセンサ本体を示す斜視図
【図３】上記熱式流量センサにおいて、校正期間の前後における流量検出の様子を、タイミングチャートで示す図
【図４】上記熱式流量センサにおいて、基準抵抗体への供給電力とセンサ出力とが１次の関係にあることを、グラフで示す図
【図５】上記１次の関係における係数を求めるために実験を行った結果を、グラフで示す図
【符号の説明】
【００７９】
２  流路
１０  熱式流量センサ
１０Ａ  センサ本体
１０Ｂ  制御ユニット
１２  樹脂フィルム片
１２ａ  片面
１４  導電膜
１６  保護膜
２２  発熱抵抗体
２４、２６  測温抵抗体
２８  基準抵抗体
５２  マイクロプロセッサ（検出制御手段）
５４  発熱抵抗体駆動回路
５６  基準抵抗体駆動回路
５８  差動増幅器
６０  Ａ／Ｄ変換器
６２  駆動制御部
６４  校正部
１００  積層基板ユニット
１０２、１０４  基板
【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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