(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短時間で略正確に行えるようにする。【解決手段】発熱抵抗体への通電停止時点Ｔ０における被検流体の流量Ｑと、この通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１とから、通電停止時点Ｔ０から十分に長い時間経過した時点Ｔoff におけるセンサ出力Ｖｓであるセンサ出力の平衡値Ｖoff を、下記演算式      Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ          Ａ：定数          ｎ：０＜ｎ＜１の範囲内の定数を用いて予測し、この予測された平衡値Ｖoff に基づいてゼロ点校正を行うようする。【選択図】図３
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【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、上記発熱抵抗体に通電することにより、上記流路を流れる被検流体を加熱した状態で、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、上記センサ出力の平衡値を、下記演算式
Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ
Ｖoff ：センサ出力の平衡値
Ｖｓ１：通電停止時点から所定時間経過した時点におけるセンサ出力
Ａ：定数
Ｑ：通電停止時点における被検流体の流量
ｎ：０＜ｎ＜１の範囲内の定数
を用いて予測し、この予測された平衡値Ｖoff に基づいて上記ゼロ点校正を行う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停止時点におけるセンサ出力Ｖｓ０と上記センサ出力Ｖｓ１との差分出力ΔＶｓと、上記流量Ｑとの関係を示すデータが予め保存されたデータ記憶部を備え、このデータ記憶部から上記差分出力ΔＶｓの検出値に対応する上記流量Ｑを読み出して、上記演算式に用い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】
上記所定時間が、１秒以下に設定されている、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、上記センサ出力の平衡値Ｖoff
の予測を、上記差分出力ΔＶｓの検出値がΔＶｓ＞３×Ａ／Ｑｎのときにのみ行う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】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
【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】
【０００７】
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。したがって、このゼロ点校正は、発熱抵抗体への通電停止後できるだけ短時間のうちに行うことが望まれる。
【０００８】
一方、このゼロ点校正を正確に行うためには、センサ出力の平衡値（すなわち、発熱抵抗体への通電停止後、センサ出力が飽和した状態になったときの値）を用いてゼロ点校正を行う必要がある。
【０００９】
しかしながら、発熱抵抗体への通電が停止してから、センサ出力が飽和状態になるまでには、かなり長い時間がかかってしまうので、このようにした場合には、ゼロ点校正を短時間で完了することができなくなってしまう、という問題がある。
【００１０】
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短時間で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】
【００１１】
本願発明は、センサ出力の平衡値を所定の演算式を用いて予測し、この予測された平衡値に基づいてゼロ点校正を行う構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１２】
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、上記発熱抵抗体に通電することにより、上記流路を流れる被検流体を加熱した状態で、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、上記センサ出力の平衡値を、下記演算式
Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ
Ｖoff ：センサ出力の平衡値
Ｖｓ１：通電停止時点から所定時間経過した時点におけるセンサ出力
Ａ：定数
Ｑ：通電停止時点における被検流体の流量
ｎ：０＜ｎ＜１の範囲内の定数
を用いて予測し、この予測された平衡値Ｖoff に基づいて上記ゼロ点校正を行うように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１３】
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。
【００１４】
上記「通電停止時点から所定時間経過した時点」における「所定時間」は、センサ出力Ｖｓが飽和状態になるのに要する時間よりも短い時間であれば、その具体的な長さは特に限定されるものではない。
【００１５】
上記「ｎ」は、被検流体の種類によって異なる値に設定されるべき定数であって、０＜ｎ＜１の範囲内の値であれば、その具体的な値は特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１６】
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、発熱抵抗体への通電停止時点における被検流体の流量Ｑと、この通電停止時点から所定時間経過した時点におけるセンサ出力Ｖｓ１とから、センサ出力の平衡値Ｖoff を、上記演算式（Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ）を用いて予測し、この予測された平衡値Ｖoff に基づいてゼロ点校正を行う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。
【００１７】
すなわち、本願発明者は、被検流体の種類に応じて１未満の適当な正の定数ｎを選定した上で、センサ出力ＶｓにＱｎという値を乗じると、その積の値（Ｖｓ×Ｑｎ）は、通電停止時点から所定時間経過した時点で、流量Ｑの大小にかかわらず略一定の値となり、かつ、それ以降も流量Ｑの大小にかかわらず略同じ特性で推移することを、実験的に見出した。
【００１８】
この知見によれば、通電停止時点から所定時間経過した時点におけるセンサ出力Ｖｓ１に係数Ｑｎを乗じた値（Ｖｓ１×Ｑｎ）と、センサ出力の平衡値Ｖoff に係数Ｑｎを乗じた値（Ｖoff ×Ｑｎ）との差も、当然ながら略一定の値となる。
【００１９】
そこで、この差の値をＡとすれば、
Ｖｓ１×Ｑｎ−Ｖoff
×Ｑｎ＝Ａ
の関係式が得られるので、この関係式を式変形することにより、
Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ
という上記演算式が得られる。
【００２０】
そして、この演算式により、通電停止時点から所定時間経過した時点におけるセンサ出力Ｖｓ１からＡ／Ｑｎを減じた値を求めることにより、センサ出力Ｖｓが飽和状態になるのを待つことなく、その平衡値Ｖoff を略正確に予測することが可能となる。そしてこれにより、ゼロ点校正を短時間で略正確に行うことが可能となる。
【００２１】
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短時間で略正確に行うことができる。
【００２２】
上記構成において、発熱抵抗体への通電停止時点におけるセンサ出力Ｖｓ０とこの通電停止時点から所定時間経過した時点におけるセンサ出力Ｖｓ１との差分出力ΔＶｓと、通電停止時点における被検流体の流量Ｑとの関係を示すデータを、データ記憶部に予め保存しておき、このデータ記憶部から差分出力ΔＶｓの検出値に対応する流量Ｑを読み出して、上記演算式に用いるようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２３】
すなわち、上記演算式に用いる流量Ｑとして、発熱抵抗体への通電停止時点において実際に検出された被検流体の流量を用いるようにすることも可能である。しかしながら、このようにした場合、流量Ｑの値は、ゼロ点校正前の誤差を含んだものとなるので、上記演算式により得られるセンサ出力の平衡値Ｖoff の値も、やや正確性に欠けたものとなる。
【００２４】
これに対し、差分出力ΔＶｓと流量Ｑとの関係を示すデータから、差分出力ΔＶｓの検出値に対応する流量Ｑを読み出すようにすれば、流量Ｑの値として、ゼロ点校正の有無にかかわらず誤差を含まない値を用いることが可能となる。したがって、これを上記演算式に用いることにより、センサ出力の平衡値Ｖoff の予測の正確性を高めることができる。
【００２５】
この場合において、データ記憶部に予め保存されたデータの形式は特に限定されるものではなく、例えばマップデータ等が採用可能である。
【００２６】
上記構成において、「所定時間」の具体的な長さが特に限定されないことは上述したとおりであるが、これを１秒以下に設定すれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２７】
すなわち、発熱抵抗体への通電が停止してからセンサ出力Ｖｓが完全に飽和するまでには１０秒以上の時間がかかり、飽和状態に近い状態になるのにも数秒程度の時間はかかるので、上記「所定時間」を例えば２秒程度に設定した場合であっても、ゼロ点校正のための所要時間を短縮することが可能となるが、これを１秒以下の時間に設定することにより、その所要時間を大幅に短縮することができる。
【００２８】
上記構成において、センサ出力の平衡値Ｖoff の予測を、差分出力ΔＶｓの検出値がΔＶｓ＞３×Ａ／Ｑｎのときにのみ行うようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２９】
すなわち、上述したような、Ｖｓ１×Ｑｎの値が通電停止時点から所定時間経過した時点で流量Ｑの大小にかかわらず略一定値となる、という傾向に関して、流量Ｑがかなり小さいときでもこの傾向に含ませるようにした場合には、上記「所定時間」を多少長めに設定しないとこれに当てはまらなくなる。そこで、流量Ｑがある程度以上の値となるΔＶｓ＞３×Ａ／Ｑｎのときにのみ、センサ出力の平衡値Ｖoff の予測を行う構成とすることにより、上記「所定時間」をより短い時間に設定することができ、これによりゼロ点校正のための所要時間をさらに短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
マイクロプロセッサ５２は、駆動制御部６２と校正部６４とを備えており、その校正部６４は、データ記憶部６６を備えている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、その間は流量検出を行うことができなくなる。したがって、ゼロ点校正は、発熱抵抗体２２への通電停止後できるだけ短時間のうちに行うことが望まれる。一方、この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。しかしながら、そのためには、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つ必要がある。
【００４９】
そこで、本実施形態においては、センサ出力の平衡値を予測し、この予測された平衡値に基づいてゼロ点校正を行うことにより、ゼロ点校正を短時間で略正確に行うようにしている。
【００５０】
以下、このセンサ出力の平衡値の予測方法について詳細に説明する。
【００５１】
図３は、流路２を被検流体が一定流量で流れている状態において、発熱抵抗体２２への通電を停止したときのセンサ出力Ｖｓの変化の様子を、グラフで示す図である。
【００５２】
同図において、実線で示すグラフは、流路２を流れる被検流体の流量が中程度の場合のグラフであり、２点鎖線で示すグラフは、その流量が大きい場合のグラフであり、破線で示すグラフは、その流量が小さい場合のグラフである。
【００５３】
同図に示すように、センサ出力Ｖｓは、発熱抵抗体２２への通電が停止すると、この通電停止時点Ｔ０におけるセンサ出力Ｖｓ０から急激に低下し、その低下度合は時間の経過とともに徐々に緩やかになり、通電停止時点Ｔ０から十分に長い時間経過した時点Ｔoff において飽和状態になる。そして、このときのセンサ出力Ｖｓが、センサ出力の平衡値Ｖoff として得られる。
【００５４】
本実施形態においては、発熱抵抗体２２への通電停止時点Ｔ０における被検流体の流量Ｑと、その通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１とから、センサ出力の平衡値Ｖoff を、下記演算式
Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ
を用いて予測するようになっている。
【００５５】
上記演算式における「Ａ」は、後述する方法により設定される定数である。また、上記演算式における「ｎ」は、０＜ｎ＜１の範囲内の定数（好ましくは０．１＜ｎ＜０．６の範囲内の定数）である。具体的には、本実施形態のように、被検流体がメタノールの場合には、ｎ＝０．４程度の値に設定される。また、被検流体が水の場合には、ｎ＝０．５程度の値に設定され、被検流体が空気や水素等の気体の場合には、ｎ＝０．２程度の値に設定される。
【００５６】
上記演算式により、センサ出力の平衡値Ｖoff を予測することができる理由について説明すると、以下のとおりである。
【００５７】
すなわち、図３に示すように、発熱抵抗体２２への通電停止後におけるセンサ出力Ｖｓの変化は、流路２を流れる被検流体の流量が大きい場合には急激なものとなり、その流量が小さい場合には緩やかなものとなる。そして、このセンサ出力の平衡値Ｖoff は、流路２を流れる被検流体の流量によってそれぞれ異なった値となる。
【００５８】
図５および７は、実際に、図２に示すセンサ本体１０Ａを、被検流体の流路２に配置して、この流路２に被検流体を一定流量で流している状態で、その発熱抵抗体２２への通電を停止したときのセンサ出力Ｖｓの変化を測定した結果を、グラフで示す図である。
【００５９】
図５は、被検流体がメタノールの場合のグラフであり、図７は、被検流体が水の場合のグラフである。その際、被検流体の流速を、分速０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ミリリットルの５段階に設定して測定を行った。
【００６０】
これらの図に示す測定結果のグラフにおいても、図３に示すグラフについて説明した特性（すなわち、発熱抵抗体２２への通電停止後、センサ出力が急激に低下して時間の経過とともに徐々に緩やかになり、その際、流量が大きい場合ほどその変化が急激になる特性）が現れている。
【００６１】
図４は、図３のグラフに対して、センサ出力Ｖｓに係数Ｑｎを乗じたときのグラフを示す図である。
【００６２】
同図に示すように、センサ出力Ｖｓに係数Ｑｎを乗じた値（Ｖｓ×Ｑｎ）は、通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１において、流量Ｑの大小にかかわらず略一定の値（Ｖｓ１×Ｑｎ）となり、かつ、それ以降も流量Ｑの大小にかかわらず略同じ特性で推移している。
【００６３】
一方、図３に示すように、通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１と、センサ出力の平衡値Ｖoff との差の値Ｖｒは、流量Ｑの大小によって異なった値となっている。
【００６４】
図６および８は、図５および７に示す測定結果のグラフに対して、センサ出力Ｖｓに係数Ｑｎを乗じたときのグラフを示す図である。その際、図６に示すグラフ（すなわち被検流体がメタノールの場合のグラフ）は、ｎの値をｎ＝０．４として作成しており、図８に示すグラフ（すなわち被検流体が水の場合のグラフ）は、ｎの値をｎ＝０．５として作成している。
【００６５】
これらの図に示すグラフにおいても、図４に示すグラフについて説明した特性を有している。
【００６６】
すなわち、図６に示すグラフにおいては、通電停止時点（同図の時間目盛りで５秒の時点）から１秒経過した時点（同６秒の時点）において、流量Ｑの大小にかかわらず略一定の値となり、かつ、それ以降も流量Ｑの大小にかかわらず略同じ特性で推移している。その際、最も流量が小さい分速０．１ミリリットルの場合のグラフを除けば、通電停止時点から０．７秒経過した時点（同５．７秒の時点）において、すでに流量Ｑの大小にかかわらず略一定の値となっている。
【００６７】
また、図８に示すグラフにおいては、通電停止時点（同図の時間目盛りで２秒の時点）から０．６秒経過した時点（同２．６秒の時点）において、流量Ｑの大小にかかわらず略一定の値となり、かつ、それ以降も流量Ｑの大小にかかわらず略同じ特性で推移している。その際、最も流量が小さい分速０．１ミリリットルの場合のグラフを除けば、通電停止時点から０．３秒経過した時点（同２．３秒の時点）において、すでに流量Ｑの大小にかかわらず略一定の値となっている。
【００６８】
このような特性は、本願発明者が、試行錯誤の末、実験的に見出したものである。また、被検流体の種類に応じた最適な「ｎ」の値についても、本願発明者が実験的に見出したものである。
【００６９】
このような特性から、図４に示すように、通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１に係数Ｑｎを乗じた値（Ｖｓ１×Ｑｎ）と、センサ出力の平衡値Ｖoff に係数Ｑｎを乗じた値（Ｖoff ×Ｑｎ）との差の値（Ｖｒ×Ｑｎ）も、略一定の値となる。
【００７０】
そこで、この差の値（Ｖｒ×Ｑｎ）をＡとすれば、
Ｖｓ１×Ｑｎ−Ｖoff
×Ｑｎ＝Ａ
の関係式が得られるので、この関係式を式変形することにより、
Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ
という上記演算式が得られる。
【００７１】
そして、この演算式により、通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１からＡ／Ｑｎを減じた値を求めることにより、センサ出力Ｖｓが飽和状態になるのを待つことなく、その平衡値Ｖoff を略正確に予測することが可能となる。
【００７２】
本実施形態に係る熱式流量センサ１０においては、通電停止時点Ｔ０におけるセンサ出力Ｖｓ０とこの通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１との差分出力ΔＶｓ（図３参照）と、通電停止時点Ｔ０における被検流体の流量Ｑとの関係を示すデータが、校正部６４のデータ記憶部６６にマップデータとして予め保存されている。
【００７３】
これは、差分出力ΔＶｓと流量Ｑとの間には、図９に示すような関係があることから、このような関係をマップデータして予め保存しておくことが可能であることによるものである。同図において、実線で示すグラフは、被検流体がメタノールの場合の関係を示すグラフであり、破線で示すグラフは、被検流体が水の場合の関係を示すグラフである。なお、本実施形態に係る熱式流量センサ１０においては、メタノールを被検流体としているので、図９に実線で示すグラフに対応したデータがマップデータとして保存されている。
【００７４】
そして、本実施形態においては、上記演算式に用いる流量Ｑとして、このデータ記憶部６６に保存されたマップデータから、差分出力ΔＶｓの検出値に対応する流量Ｑを読み出すようになっている。このように、マップデータから差分出力ΔＶｓの検出値に対応する流量Ｑを読み出すことにより、流量Ｑの値として、ゼロ点校正の有無にかかわらず誤差を含まない値を用いるようにし、これによりセンサ出力の平衡値Ｖoff の予測の正確性を高めるようになっている。
【００７５】
また、本実施形態においては、上記所定時間ｔが、ｔ＝０．７秒に設定されており、これによりゼロ点校正をより短時間で行い得るようにしている。なお、このような設定をした場合には、最も流量が小さい分速０．１ミリリットルの場合には、センサ出力Ｖｓに係数Ｑｎを乗じた値（Ｖｓ×Ｑｎ）が、通電停止時点から０．７秒程度経過した時点においても、分速０．２ミリリットル以上の場合と略一定の値とはならないが、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を流れるメタノールの流速は、上述したように分速０．５〜１ミリリットル程度であるので、極端に遅い分速０．１ミリリットルの流速を無視しても特に差し支えない。
【００７６】
このように、極端に遅い流速を無視して、ゼロ点校正をより短時間で行い得るようにするため、本実施形態に係る熱式流量センサ１０においては、センサ出力の平衡値Ｖoff の予測を、図３において、差分出力ΔＶｓの検出値がΔＶｓ＞３×Ｖｒ（＝３×Ａ／Ｑｎ）のときにのみ行うように構成されている。
【００７７】
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、発熱抵抗体２２への通電停止時点Ｔ０における被検流体の流量Ｑと、この通電停止時点Ｔ０から所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１とから、センサ出力の平衡値Ｖoff を、上記演算式（Ｖoff ＝Ｖｓ１−Ａ／Ｑｎ）を用いて予測し、この予測された平衡値Ｖoff に基づいてゼロ点校正を行う構成となっているので、センサ出力Ｖｓが飽和状態になるのを待つことなく、その平衡値Ｖoff を略正確に予測することが可能となる。
【００７８】
このように本実施形態によれば、センサ出力Ｖｓのゼロ点校正を短時間で略正確に行うことができる。
【００７９】
しかも、本実施形態に係る熱式流量センサ１０は、通電停止時点Ｔ０におけるセンサ出力Ｖｓ０とその後所定時間ｔ経過した時点Ｔ１におけるセンサ出力Ｖｓ１との差分出力ΔＶｓと、通電停止時点Ｔ０における流量Ｑとの関係を示すデータが、マップデータとして予め保存されたデータ記憶部６６を備えており、このデータ記憶部６６から差分出力ΔＶｓの検出値に対応する流量Ｑを読み出して、上記演算式に用いるようになっているので、流量Ｑの値として、ゼロ点校正の有無にかかわらず誤差を含まない値を用いることができる。そして、これを上記演算式に用いることにより、センサ出力の平衡値Ｖoff の予測の正確性を高めることができる。
【００８０】
また本実施形態においては、所定時間ｔが、ｔ＝０．７秒に設定されているので、上記演算式における定数Ａを導くための値（Ｖｓ１×Ｑｎ）を流量Ｑの大小にかかわらず略一定値にすることを可能としたうえで、ゼロ点校正のための所要時間を大幅に短縮することができる。
【００８１】
さらに本実施形態においては、センサ出力の平衡値Ｖoff の予測を、差分出力ΔＶｓの検出値がΔＶｓ＞３×Ａ／Ｑｎのときにのみ（すなわち流量Ｑがある程度以上の値となるときにのみ）行うようになっているので、所定時間ｔをより短い時間に設定することができ、これによりゼロ点校正のための所要時間をさらに短縮することができる。
【００８２】
上記実施形態においては、上記演算式に用いる流量Ｑとして、データ記憶部６６に記憶されたデータを用いるように構成されているが、このようにする代わりに、差分出力ΔＶｓと流量Ｑとの関係を予め関数式で表しておき、この関数式を用いて上記演算式に用いる流量Ｑを得るようにすることも可能である。
【００８３】
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。
【００８４】
その際、上記実施形態に係る熱式流量センサ１０により、水を被検流体として流量検出する場合には、その検出環境がメタノールの場合と同一であれば、図７、８の測定結果から、所定時間ｔをｔ＝０．３秒程度に設定した場合においても、メタノールの場合と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００８５】
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。
【００８６】
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】
【００８７】
【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】上記センサ本体を、被検流体が一定流量で流れている流路に配置した状態で、その発熱抵抗体への通電を停止したときのセンサ出力の変化の様子を、グラフで示す図
【図４】図３のグラフに対して、センサ出力に係数Ｑｎを乗じたときのグラフを示す図
【図５】実際に、図２に示すセンサ本体を、被検流体としてメタノールが一定流量で流れている流路に配置した状態で、その発熱抵抗体への通電を停止したときのセンサ出力の変化を測定した結果を、グラフで示す図
【図６】図５に示す測定結果のグラフに対して、センサ出力に係数Ｑｎを乗じたときのグラフを示す図
【図７】被検流体が水の場合における、図５と同様の図
【図８】被検流体が水の場合における、図６と同様の図
【図９】図３に示すグラフにおける差分出力ΔＶｓと流量Ｑとの関係を、グラフで示す図
【符号の説明】
【００８８】
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
６６  データ記憶部
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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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