JPH10197309A - 熱式空気流量計用の測定素子及び熱式空気流量計 - Google Patents
熱式空気流量計用の測定素子及び熱式空気流量計Info
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- JPH10197309A JPH10197309A JP9005292A JP529297A JPH10197309A JP H10197309 A JPH10197309 A JP H10197309A JP 9005292 A JP9005292 A JP 9005292A JP 529297 A JP529297 A JP 529297A JP H10197309 A JPH10197309 A JP H10197309A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】流量計測精度に優れた熱式空気流量計用の測定
素子を提供する。 【解決手段】熱式空気流量計用の測定素子１は、空気流
量を計測するための発熱抵抗体３及び温度補償抵抗体４
ａなどが形成された同じ基板２上の、基板２が他の構成
体に支持されたときに伝わる熱によって引き起こされる
発熱抵抗体３への影響を表わす代表温度が検出可能な熱
伝導経路部位としての発熱抵抗体３と端子電極８の間
に、該代表温度を検出する基板温度センサ５を形成した
ものである。
素子を提供する。 【解決手段】熱式空気流量計用の測定素子１は、空気流
量を計測するための発熱抵抗体３及び温度補償抵抗体４
ａなどが形成された同じ基板２上の、基板２が他の構成
体に支持されたときに伝わる熱によって引き起こされる
発熱抵抗体３への影響を表わす代表温度が検出可能な熱
伝導経路部位としての発熱抵抗体３と端子電極８の間
に、該代表温度を検出する基板温度センサ５を形成した
ものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱式空気流量計用
の測定素子及び熱式空気流量計に係り、特に、内燃機関
の吸入空気量を測定するのに好適な熱式空気流量計及び
その測定素子に関する。
の測定素子及び熱式空気流量計に係り、特に、内燃機関
の吸入空気量を測定するのに好適な熱式空気流量計及び
その測定素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より自動車などの内燃機関の電子制
御燃料噴射装置に設けられ吸入空気量を測定する空気流
量計として、熱式のものが質量空気量を直接検知できる
ことから主流となってきている。この中で、特に半導体
マイクロマシニング技術により製造された熱式空気流量
計及びその測定素子が、コストが低減でき且つ低電力で
駆動することが出来ることから注目されてきた。このよ
うな従来の半導体基板を用いた熱式空気流量計として
は、例えば、特開昭６０−１４２２６８号公報に開示さ
れているものがある。そして、上記公報に開示された技
術は、製造コストの低減に重きを置いているものであ
る。
御燃料噴射装置に設けられ吸入空気量を測定する空気流
量計として、熱式のものが質量空気量を直接検知できる
ことから主流となってきている。この中で、特に半導体
マイクロマシニング技術により製造された熱式空気流量
計及びその測定素子が、コストが低減でき且つ低電力で
駆動することが出来ることから注目されてきた。このよ
うな従来の半導体基板を用いた熱式空気流量計として
は、例えば、特開昭６０−１４２２６８号公報に開示さ
れているものがある。そして、上記公報に開示された技
術は、製造コストの低減に重きを置いているものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記従来
技術では、吸入空気量の測定に際しての流量−温度特性
に関して考慮されていない点があり、流量計測の精度が
十分でないという課題が残っている。即ち、上記特開昭
６０−１４２２６８号公報に記載の従来技術の課題につ
いて図１６を参照して説明する。図１６は従来の熱式空
気流量計用の測定素子の平面図であり、該公報に記載の
第２図である。図において、１が熱式空気流量計用の測
定素子で、シリコンなどの半導体基板を異方性エッチン
グにより形成した空洞２２ａ，２２ｂ，２２ｃを架橋す
る電気絶縁膜からなる２本の橋２３ａ，２３ｂを有し、
空気の流れの上流側が橋２３ａ、下流側が橋２３ｂとな
っている。
技術では、吸入空気量の測定に際しての流量−温度特性
に関して考慮されていない点があり、流量計測の精度が
十分でないという課題が残っている。即ち、上記特開昭
６０−１４２２６８号公報に記載の従来技術の課題につ
いて図１６を参照して説明する。図１６は従来の熱式空
気流量計用の測定素子の平面図であり、該公報に記載の
第２図である。図において、１が熱式空気流量計用の測
定素子で、シリコンなどの半導体基板を異方性エッチン
グにより形成した空洞２２ａ，２２ｂ，２２ｃを架橋す
る電気絶縁膜からなる２本の橋２３ａ，２３ｂを有し、
空気の流れの上流側が橋２３ａ、下流側が橋２３ｂとな
っている。
【０００４】２本の橋２３ａ，２３ｂの間の開口した空
洞２２ｃを挟んで発熱抵抗体２０を配置し、これらの橋
２３ａ，２３ｂには発熱抵抗体２０の側部に各々測温抵
抗体２１ａ，２１ｂが配置され、更に、電気絶縁膜の空
洞２２ａの上流側の一部に空気温度を測定する温度補償
抵抗体４ａを配設している。また、空洞２２ａ，２２ｂ
および２２ｃは、電気絶縁膜の開口部を利用して半導体
基板を異方性エッチングすることから、電気絶縁膜の橋
２３ａ，２３ｂ下で連続した一体の空洞となっている。
この空気流量計では、温度補償抵抗体４ａにより定めら
れる空気温度よりも一定温度高い温度となるように発熱
抵抗体２０が加熱駆動される。空気流量は、空気の熱運
搬効果を利用して、流路の上流側の測温体抵抗２１ａと
下流側の測温抵抗体２１ｂとの間に生じる温度差から計
測される。
洞２２ｃを挟んで発熱抵抗体２０を配置し、これらの橋
２３ａ，２３ｂには発熱抵抗体２０の側部に各々測温抵
抗体２１ａ，２１ｂが配置され、更に、電気絶縁膜の空
洞２２ａの上流側の一部に空気温度を測定する温度補償
抵抗体４ａを配設している。また、空洞２２ａ，２２ｂ
および２２ｃは、電気絶縁膜の開口部を利用して半導体
基板を異方性エッチングすることから、電気絶縁膜の橋
２３ａ，２３ｂ下で連続した一体の空洞となっている。
この空気流量計では、温度補償抵抗体４ａにより定めら
れる空気温度よりも一定温度高い温度となるように発熱
抵抗体２０が加熱駆動される。空気流量は、空気の熱運
搬効果を利用して、流路の上流側の測温体抵抗２１ａと
下流側の測温抵抗体２１ｂとの間に生じる温度差から計
測される。
【０００５】このように構成された従来例では、空気温
度としての吸気温度の変化に対しては温度補償抵抗体４
ａと発熱抵抗体２０とでブリッジ回路を構成して吸気温
度の補正をしているのみであり、空気の物性値である密
度、動粘性係数、熱伝導率等の温度変化に関しては考慮
されておらず、十分な空気流量−空気温度特性が得られ
ていないものである。さらにまた、自動車等の過酷な条
件で使用される場合、内燃機関の温度上昇により熱式空
気流量計の前記発熱抵抗体２０、温度補償抵抗体４ａ及
び測温抵抗体２１ａ，２１ｂに熱が伝導し、該熱が計測
精度に悪影響を与えることにも考慮されていないことか
ら、満足のいく空気流量−基板温度特性が得られていな
いものでもある。
度としての吸気温度の変化に対しては温度補償抵抗体４
ａと発熱抵抗体２０とでブリッジ回路を構成して吸気温
度の補正をしているのみであり、空気の物性値である密
度、動粘性係数、熱伝導率等の温度変化に関しては考慮
されておらず、十分な空気流量−空気温度特性が得られ
ていないものである。さらにまた、自動車等の過酷な条
件で使用される場合、内燃機関の温度上昇により熱式空
気流量計の前記発熱抵抗体２０、温度補償抵抗体４ａ及
び測温抵抗体２１ａ，２１ｂに熱が伝導し、該熱が計測
精度に悪影響を与えることにも考慮されていないことか
ら、満足のいく空気流量−基板温度特性が得られていな
いものでもある。
【０００６】従って、本発明の目的は、上記課題を解決
して、流量計測精度に優れた熱式空気流量計用の測定素
子及び熱式空気流量計を提供することにある。
して、流量計測精度に優れた熱式空気流量計用の測定素
子及び熱式空気流量計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する熱式
空気流量計用の測定素子の特徴は、空気流量を計測する
ための発熱抵抗体が形成された同じ基板上の、前記基板
を支持した他の構成体の熱が伝わる熱伝導経路部位に、
該熱の前記発熱抵抗体への影響を表わす代表温度を検出
する基板温度センサを形成することにある。
空気流量計用の測定素子の特徴は、空気流量を計測する
ための発熱抵抗体が形成された同じ基板上の、前記基板
を支持した他の構成体の熱が伝わる熱伝導経路部位に、
該熱の前記発熱抵抗体への影響を表わす代表温度を検出
する基板温度センサを形成することにある。
【０００８】また、他の特徴は、空気流量を計測するた
めの発熱抵抗体を形成した同じ基板上の前記基板が他の
構成体に支持されて伝わる熱の前記発熱抵抗体への影響
を表わす代表温度が検出可能な熱伝導経路部位に形成し
て該代表温度を検出する基板温度センサと、前記発熱抵
抗体が触れる空気の流線領域から外れた前記基板上に形
成して前記空気の温度を検出する空気温度センサとを備
えるところにある。
めの発熱抵抗体を形成した同じ基板上の前記基板が他の
構成体に支持されて伝わる熱の前記発熱抵抗体への影響
を表わす代表温度が検出可能な熱伝導経路部位に形成し
て該代表温度を検出する基板温度センサと、前記発熱抵
抗体が触れる空気の流線領域から外れた前記基板上に形
成して前記空気の温度を検出する空気温度センサとを備
えるところにある。
【０００９】そして、上記目的を達成する熱式空気流量
計は、請求項１または請求項３または請求項４または請
求項５記載のいずれかの熱式空気流量計用の測定素子
と、該測定素子に電流を供給し空気流量信号を検出する
駆動回路と、該空気流量信号から空気流量を演算する制
御回路と、空気流量−基板温度特性の補正データを記憶
しているメモリとを備え、前記制御回路は、前記測定素
子が有する基板温度センサから得られた代表温度と前記
補正データとから、前記空気流量を補正するものであ
る。
計は、請求項１または請求項３または請求項４または請
求項５記載のいずれかの熱式空気流量計用の測定素子
と、該測定素子に電流を供給し空気流量信号を検出する
駆動回路と、該空気流量信号から空気流量を演算する制
御回路と、空気流量−基板温度特性の補正データを記憶
しているメモリとを備え、前記制御回路は、前記測定素
子が有する基板温度センサから得られた代表温度と前記
補正データとから、前記空気流量を補正するものであ
る。
【００１０】さらには、請求項２または請求項３または
請求項４または請求項５記載のいずれかの熱式空気流量
計用の測定素子と、該測定素子に電流を供給し空気流量
信号を検出する駆動回路と、該空気流量信号から空気流
量を演算する制御回路と、空気流量−基板温度特性およ
び空気流量−空気温度特性の補正データを記憶している
メモリとを備え、前記制御回路は、前記測定素子が有す
る基板温度センサから得られた代表温度と、前記測定素
子が有する空気温度センサから得られた空気の温度と、
前記補正データとから、前記空気流量を補正するもので
あっても良い。本発明によれば、基板温度補正または空
気温度補正を可能とするので、流量計測精度が向上す
る。
請求項４または請求項５記載のいずれかの熱式空気流量
計用の測定素子と、該測定素子に電流を供給し空気流量
信号を検出する駆動回路と、該空気流量信号から空気流
量を演算する制御回路と、空気流量−基板温度特性およ
び空気流量−空気温度特性の補正データを記憶している
メモリとを備え、前記制御回路は、前記測定素子が有す
る基板温度センサから得られた代表温度と、前記測定素
子が有する空気温度センサから得られた空気の温度と、
前記補正データとから、前記空気流量を補正するもので
あっても良い。本発明によれば、基板温度補正または空
気温度補正を可能とするので、流量計測精度が向上す
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。 図１は、本発
明による第一実施例の熱式空気流量計用の測定素子を示
す平面図である。図２は、図１の測定素子のＡ−Ａ’断
面を示す図である。図１，２において、測定素子１は、
下面より異方性エッチングにより電気絶縁膜７ａの境界
面まで穿孔形成した空洞６を有するシリコン等の半導体
基板２( 以下、基板２)と、 空洞６部位の電気絶縁膜７
ａ上に形成された発熱抵抗体３と、空気温度を計測する
と共に発熱抵抗体３とブリッジ回路を構成する温度補償
抵抗体４ａと、更に空気温度(即ち、吸気温度)を計測す
るために基板２の先端部に形成した空気温度センサとし
ての第２温度センサ４ｂと、一般的には基板の支持部に
あって 測定素子１の空気流量信号を外部回路と接続す
るための端子電極８(端子電極群８ａ〜８ｈ)と、 基板
２の他の構成体に支持される部位としての支持部２ａの
基板温度(または支持部温度)を計測するために発熱抵抗
体３と端子電極８との間に形成した基板温度センサとし
ての第１温度センサ５と、各抵抗体を保護するための電
気絶縁膜７ｂとを含み構成される。
て、図面を参照し説明する。 図１は、本発
明による第一実施例の熱式空気流量計用の測定素子を示
す平面図である。図２は、図１の測定素子のＡ−Ａ’断
面を示す図である。図１，２において、測定素子１は、
下面より異方性エッチングにより電気絶縁膜７ａの境界
面まで穿孔形成した空洞６を有するシリコン等の半導体
基板２( 以下、基板２)と、 空洞６部位の電気絶縁膜７
ａ上に形成された発熱抵抗体３と、空気温度を計測する
と共に発熱抵抗体３とブリッジ回路を構成する温度補償
抵抗体４ａと、更に空気温度(即ち、吸気温度)を計測す
るために基板２の先端部に形成した空気温度センサとし
ての第２温度センサ４ｂと、一般的には基板の支持部に
あって 測定素子１の空気流量信号を外部回路と接続す
るための端子電極８(端子電極群８ａ〜８ｈ)と、 基板
２の他の構成体に支持される部位としての支持部２ａの
基板温度(または支持部温度)を計測するために発熱抵抗
体３と端子電極８との間に形成した基板温度センサとし
ての第１温度センサ５と、各抵抗体を保護するための電
気絶縁膜７ｂとを含み構成される。
【００１２】このような構成において、発熱抵抗体３に
は、空気流９の流路先端に配置された温度補償抵抗体４
ａの温度より一定温度高くなるように加熱電流が流され
ている。空気流量は、空気流９による発熱抵抗体３の強
制冷却による熱伝達効果に基づき、発熱抵抗体３に流れ
る加熱電流値から計測される。また、空洞６および発熱
抵抗体３近傍の電気絶縁膜７は、発熱抵抗体３から基板
２に至る熱の熱絶縁を図り、計測精度を確保するために
形成される。
は、空気流９の流路先端に配置された温度補償抵抗体４
ａの温度より一定温度高くなるように加熱電流が流され
ている。空気流量は、空気流９による発熱抵抗体３の強
制冷却による熱伝達効果に基づき、発熱抵抗体３に流れ
る加熱電流値から計測される。また、空洞６および発熱
抵抗体３近傍の電気絶縁膜７は、発熱抵抗体３から基板
２に至る熱の熱絶縁を図り、計測精度を確保するために
形成される。
【００１３】そして、温度補償抵抗体４ａおよび第２温
度センサ４ｂは、図１に示す様に、基板２の先端の空気
流９の流路に突き出た位置に配置されている。この理由
は、空気流９が順流または逆流のいずれの場合において
も発熱抵抗体３に加熱された空気流の影響を受けないよ
うにするからである。また、第２温度センサ４ｂも基板
２の先端部に形成されているのは、即ち、発熱抵抗体３
が触れる空気の流線領域から外れた基板２上に第２温度
センサ４ｂが形成されているのは、発熱抵抗体３の熱の
影響を回避して、所望する空気の温度を正しく検出する
ようにするためであり、正しく検出した空気温度で補正
して、精度の高い空気流量の計測を可能とするものであ
る。
度センサ４ｂは、図１に示す様に、基板２の先端の空気
流９の流路に突き出た位置に配置されている。この理由
は、空気流９が順流または逆流のいずれの場合において
も発熱抵抗体３に加熱された空気流の影響を受けないよ
うにするからである。また、第２温度センサ４ｂも基板
２の先端部に形成されているのは、即ち、発熱抵抗体３
が触れる空気の流線領域から外れた基板２上に第２温度
センサ４ｂが形成されているのは、発熱抵抗体３の熱の
影響を回避して、所望する空気の温度を正しく検出する
ようにするためであり、正しく検出した空気温度で補正
して、精度の高い空気流量の計測を可能とするものであ
る。
【００１４】図３は、本発明による第１実施例の熱式空
気流量計を示す断面図である。すなわち、図１の測定素
子１を熱式空気流量計に実装した実施例を示す図であ
る。例えば、自動車等の内燃機関の吸気通路に実装し吸
入空気(吸気と呼称する)の流量を計測する熱式空気流量
計の実施例を示す断面図である。 本実施例の熱式
空気流量計は、図のように、測定素子１と支持体１２と
外部回路１３とを含み構成される。そして、吸気通路１
０の内部にある副通路１１に測定素子１が配置される。
外部回路１３は支持体１２を介して測定素子１の端子電
極８と電気的に接続されている。ここで、通常では吸入
空気は空気流９で示された矢印の方向に流れており、内
燃機関の所定条件によって空気流９とは逆の方向(逆流)
に吸入空気が流れる場合がある。
気流量計を示す断面図である。すなわち、図１の測定素
子１を熱式空気流量計に実装した実施例を示す図であ
る。例えば、自動車等の内燃機関の吸気通路に実装し吸
入空気(吸気と呼称する)の流量を計測する熱式空気流量
計の実施例を示す断面図である。 本実施例の熱式
空気流量計は、図のように、測定素子１と支持体１２と
外部回路１３とを含み構成される。そして、吸気通路１
０の内部にある副通路１１に測定素子１が配置される。
外部回路１３は支持体１２を介して測定素子１の端子電
極８と電気的に接続されている。ここで、通常では吸入
空気は空気流９で示された矢印の方向に流れており、内
燃機関の所定条件によって空気流９とは逆の方向(逆流)
に吸入空気が流れる場合がある。
【００１５】図４は、図３の測定素子部を示す拡大図で
ある。即ち、図３の測定素子１および支持体１２の拡大
図である。図５は、図４の測定素子部のＢ−Ｂ’断面を
示す図である。図４および図５に見るように、測定素子
１は、温度補償抵抗体４ａ及び第２温度センサ４ｂの表
裏面が空気流９に直接晒されるようにして基板２の支持
部２ａにおいて、支持体１２に支持される。更に、アル
ミナ等の電気絶縁基板上に端子電極１４及び信号処理回
路(後述する駆動回路や制御回路など)を形成してなる外
部回路１３が、同じく支持体１２に固定される。
ある。即ち、図３の測定素子１および支持体１２の拡大
図である。図５は、図４の測定素子部のＢ−Ｂ’断面を
示す図である。図４および図５に見るように、測定素子
１は、温度補償抵抗体４ａ及び第２温度センサ４ｂの表
裏面が空気流９に直接晒されるようにして基板２の支持
部２ａにおいて、支持体１２に支持される。更に、アル
ミナ等の電気絶縁基板上に端子電極１４及び信号処理回
路(後述する駆動回路や制御回路など)を形成してなる外
部回路１３が、同じく支持体１２に固定される。
【００１６】測定素子１と外部回路１３とは、即ち、端
子電極８と端子電極１４とは、金線１５のワイヤボンデ
ィングを介して電気的に接続される。その後、金線１
５、電極端子８，１４および外部回路１３と共に第１温
度センサ５は、第１温度センサ５が支持部２ａの基板温
度を空気流９の影響を受けずに正しく計測するために空
気との直接接触を回避するようにして、保護体１２ａに
よって密封保護される。即ち、第１温度センサ５の空気
からの熱伝達の影響による温度計測のバラツキを回避す
るものである。
子電極８と端子電極１４とは、金線１５のワイヤボンデ
ィングを介して電気的に接続される。その後、金線１
５、電極端子８，１４および外部回路１３と共に第１温
度センサ５は、第１温度センサ５が支持部２ａの基板温
度を空気流９の影響を受けずに正しく計測するために空
気との直接接触を回避するようにして、保護体１２ａに
よって密封保護される。即ち、第１温度センサ５の空気
からの熱伝達の影響による温度計測のバラツキを回避す
るものである。
【００１７】ところで、実装された測定素子１は、図
４，５に見るように、空洞６は下面が蓋板１２ｂ(支持
体１２と一体または分離したもの)により、上面が電気
絶縁膜７ａにより、空気流９に対して完全に隔離されて
いる。従って、上記した従来例のように空洞が空気流に
開口部を持たないことから、自動車等の内燃機関の空気
流量を計測する際に問題となる塵埃等が、空洞あるいは
開口部に蓄積することがなく信頼性の高い計測が可能と
なる構成となっている。
４，５に見るように、空洞６は下面が蓋板１２ｂ(支持
体１２と一体または分離したもの)により、上面が電気
絶縁膜７ａにより、空気流９に対して完全に隔離されて
いる。従って、上記した従来例のように空洞が空気流に
開口部を持たないことから、自動車等の内燃機関の空気
流量を計測する際に問題となる塵埃等が、空洞あるいは
開口部に蓄積することがなく信頼性の高い計測が可能と
なる構成となっている。
【００１８】次に、図６，図７，図８，図９および図１
０を参照し、本発明の実施例の動作について説明する。
まず、各図面について説明する。図６は、本発明による
熱式空気流量計を示すブロック構成図である。第１実施
例の熱式空気流量計２４ならびに後述する第２実施例及
び第３実施例の熱式空気流量計の構成を示したブロック
図である。熱式空気流量計２４は、図１に示した測定素
子１と、外部回路１３とを含み構成される。そして、外
部回路１３は、測定素子１に電流を供給し空気流量信号
を検出するための駆動回路１３ａと、測定素子１からの
空気流量信号をＡ／Ｄ変換器を通して入力する入力回路
と空気流量信号を演算処理するＣＰＵと出力のための出
力回路とから構成される制御回路１３ｂと、第１温度セ
ンサ５から検出される基板温度(例えば、支持部温度)ま
たは／および第２温度センサ４ｂから検出される空気温
度(例えば、吸気温度)に基づいて計測した空気流量(ま
たは 空気流量信号 )を補正するための補正データが予
め記憶されているメモリ１３ｃとからなっている。
０を参照し、本発明の実施例の動作について説明する。
まず、各図面について説明する。図６は、本発明による
熱式空気流量計を示すブロック構成図である。第１実施
例の熱式空気流量計２４ならびに後述する第２実施例及
び第３実施例の熱式空気流量計の構成を示したブロック
図である。熱式空気流量計２４は、図１に示した測定素
子１と、外部回路１３とを含み構成される。そして、外
部回路１３は、測定素子１に電流を供給し空気流量信号
を検出するための駆動回路１３ａと、測定素子１からの
空気流量信号をＡ／Ｄ変換器を通して入力する入力回路
と空気流量信号を演算処理するＣＰＵと出力のための出
力回路とから構成される制御回路１３ｂと、第１温度セ
ンサ５から検出される基板温度(例えば、支持部温度)ま
たは／および第２温度センサ４ｂから検出される空気温
度(例えば、吸気温度)に基づいて計測した空気流量(ま
たは 空気流量信号 )を補正するための補正データが予
め記憶されているメモリ１３ｃとからなっている。
【００１９】図７は、第１実施例の熱式空気流量計の流
量計測電気回路を示す図である。発熱抵抗体３と温度補
償抵抗体４ａと駆動回路１３ａ(の一部)とから構成する
流量計測のブリッジ回路を示したものである。そして、
駆動回路１３ａ(の一部)は、差動増幅噐１６と、トラン
ジスタ１７と、電源１８と、抵抗１９ａ，１９ｂとを含
み構成する。図８は、第１実施例の熱式空気流量計の温
度計測電気回路を示す図である。第１温度センサ５と第
２温度センサ４ｂと駆動回路１３ａ(の一部)とからなる
計測回路を示したものである。
量計測電気回路を示す図である。発熱抵抗体３と温度補
償抵抗体４ａと駆動回路１３ａ(の一部)とから構成する
流量計測のブリッジ回路を示したものである。そして、
駆動回路１３ａ(の一部)は、差動増幅噐１６と、トラン
ジスタ１７と、電源１８と、抵抗１９ａ，１９ｂとを含
み構成する。図８は、第１実施例の熱式空気流量計の温
度計測電気回路を示す図である。第１温度センサ５と第
２温度センサ４ｂと駆動回路１３ａ(の一部)とからなる
計測回路を示したものである。
【００２０】図９は、図１の測定素子を用いた熱式空気
流量計の測定素子部と、該測定素子部のＢ−Ｂ’線上の
温度分布とを示す図である。すなわち、測定素子１と外
部回路１３および支持体１２における温度分布を示した
説明図である。図１０は、本発明による一実施例の基板
温度補正及び空気温度補正を示す図である。即ち、熱式
空気流量計２４の空気流量−支持部温度特性(図１０ａ)
および空気流量−吸気温度特性(図１０ｂ)を示したもの
である。
流量計の測定素子部と、該測定素子部のＢ−Ｂ’線上の
温度分布とを示す図である。すなわち、測定素子１と外
部回路１３および支持体１２における温度分布を示した
説明図である。図１０は、本発明による一実施例の基板
温度補正及び空気温度補正を示す図である。即ち、熱式
空気流量計２４の空気流量−支持部温度特性(図１０ａ)
および空気流量−吸気温度特性(図１０ｂ)を示したもの
である。
【００２１】次ぎに動作について説明する。空気流量は
以下の様に計測される。図７に示すブリッジ回路におい
て、測定素子１の中心部に位置する発熱抵抗体３の温度
( 抵抗値)が空気温度に対応する温度補償抵抗体４ａの
温度( 抵抗値)よりある一定値(例えば１５０℃)高くな
るよう各抵抗１９ａ，１９ｂの抵抗値が設定される。発
熱抵抗体３の温度が、設定値より低い場合にはブリッジ
回路の中点の電位ＡとＢ間に差が生じ、差動増幅噐１６
の出力Ｃによりトランジスタ１７がオンし、発熱抵抗体
３に加熱電流が流れる。発熱抵抗体３の温度が設定値に
達すると、差動増幅噐１６の出力Ｃにより、トランジス
タ１７がオフし加熱電流が遮断される。このように、発
熱抵抗体３の温度が設定値に一定になるようにフィード
バック制御されており、空気流量の増大に伴い増加する
加熱電流をブリッジ回路のＡ点の電位が空気流量信号と
して、制御回路１３ｂに出力される。
以下の様に計測される。図７に示すブリッジ回路におい
て、測定素子１の中心部に位置する発熱抵抗体３の温度
( 抵抗値)が空気温度に対応する温度補償抵抗体４ａの
温度( 抵抗値)よりある一定値(例えば１５０℃)高くな
るよう各抵抗１９ａ，１９ｂの抵抗値が設定される。発
熱抵抗体３の温度が、設定値より低い場合にはブリッジ
回路の中点の電位ＡとＢ間に差が生じ、差動増幅噐１６
の出力Ｃによりトランジスタ１７がオンし、発熱抵抗体
３に加熱電流が流れる。発熱抵抗体３の温度が設定値に
達すると、差動増幅噐１６の出力Ｃにより、トランジス
タ１７がオフし加熱電流が遮断される。このように、発
熱抵抗体３の温度が設定値に一定になるようにフィード
バック制御されており、空気流量の増大に伴い増加する
加熱電流をブリッジ回路のＡ点の電位が空気流量信号と
して、制御回路１３ｂに出力される。
【００２２】一方、吸気温度(空気温度)及び支持部温度
(基板温度)の計測は、図８に示す様に、測定素子１の先
端に形成した第２温度センサ４ｂ及び発熱抵抗体３と端
子電極８間に形成した第１温度センサ５に基準電圧(Ｖr
ef)を印加し、 各温度センサの端子電圧Ｄ，Ｅの電圧信
号を空気温度(Ｔａ)及び基板温度(Ｔｗ)の温度信号とし
て制御回路１３ｂに出力して行われる。
(基板温度)の計測は、図８に示す様に、測定素子１の先
端に形成した第２温度センサ４ｂ及び発熱抵抗体３と端
子電極８間に形成した第１温度センサ５に基準電圧(Ｖr
ef)を印加し、 各温度センサの端子電圧Ｄ，Ｅの電圧信
号を空気温度(Ｔａ)及び基板温度(Ｔｗ)の温度信号とし
て制御回路１３ｂに出力して行われる。
【００２３】本実施例では、第２温度センサ４ｂ，第１
温度センサ５には発熱抵抗体３および温度補償抵抗体４
ａと同じ白金等の金属薄膜を用いており、温度と電気抵
抗が比例することから、図８のＤ，Ｅ点の第２温度セン
サ４ｂ，第１温度センサ５の端子電圧から温度を計測す
ることができるものである。図８の回路例では、基準電
圧(Ｖref)を用いたが、 当然のことながら定電流源を用
いても温度計測は可能である。また、本実施例では、上
記の様に発熱抵抗体３および温度補償抵抗体４ａと同じ
白金等の金属薄膜を用いたが、第２温度センサ４ｂ，第
１温度センサ５としてサーミスタ、ダイオード及トラン
ジスタ等の半導体温度センサを用いても温度計測は可能
である。換言すれば、本実施例では、製作上の利点か
ら、第２温度センサ４ｂ，第１温度センサ５を、 発熱
抵抗体３および温度補償抵抗体４ａと同種の(白金等の
同じ材質でかつ同じ工程で薄膜形成した)抵抗体センサ
形態の構成としたが、 温度検出の感度上の利点から、
サーミスタ、ダイオードまたはトランジスタなどと同じ
材質や同じ工程等で形成した同種の半導体センサ形態の
構成としても可である。
温度センサ５には発熱抵抗体３および温度補償抵抗体４
ａと同じ白金等の金属薄膜を用いており、温度と電気抵
抗が比例することから、図８のＤ，Ｅ点の第２温度セン
サ４ｂ，第１温度センサ５の端子電圧から温度を計測す
ることができるものである。図８の回路例では、基準電
圧(Ｖref)を用いたが、 当然のことながら定電流源を用
いても温度計測は可能である。また、本実施例では、上
記の様に発熱抵抗体３および温度補償抵抗体４ａと同じ
白金等の金属薄膜を用いたが、第２温度センサ４ｂ，第
１温度センサ５としてサーミスタ、ダイオード及トラン
ジスタ等の半導体温度センサを用いても温度計測は可能
である。換言すれば、本実施例では、製作上の利点か
ら、第２温度センサ４ｂ，第１温度センサ５を、 発熱
抵抗体３および温度補償抵抗体４ａと同種の(白金等の
同じ材質でかつ同じ工程で薄膜形成した)抵抗体センサ
形態の構成としたが、 温度検出の感度上の利点から、
サーミスタ、ダイオードまたはトランジスタなどと同じ
材質や同じ工程等で形成した同種の半導体センサ形態の
構成としても可である。
【００２４】ところで、自動車等の内燃機関では、内燃
機関の熱により図３に示す吸気通路１０および支持体１
２の温度が上昇し、この熱が測定素子１に伝わり空気流
量の計測に誤差を生じさせ温度特性を悪くすることがあ
る。このように測定素子１を支持する支持体１２が温度
上昇した時の、支持体１２、外部回路１３および測定素
子１の温度分布状態を図９に示した。図９では、支持体
１２のＢ-Ｂ’線上の温度分布を示している。 図に示す
ように、内燃機関の熱が支持体１２から外部回路１３
へ、更に、測定素子１の端子電極８、第１温度センサ
５、発熱抵抗体３、温度補償抵抗体４ａ、第２温度セン
サ４ｂなどへ伝搬している。このため、空気流量を計測
する発熱抵抗体３および温度補償抵抗体４ａに不要な熱
が伝搬し、空気流量の計測精度に悪影響を与える。
機関の熱により図３に示す吸気通路１０および支持体１
２の温度が上昇し、この熱が測定素子１に伝わり空気流
量の計測に誤差を生じさせ温度特性を悪くすることがあ
る。このように測定素子１を支持する支持体１２が温度
上昇した時の、支持体１２、外部回路１３および測定素
子１の温度分布状態を図９に示した。図９では、支持体
１２のＢ-Ｂ’線上の温度分布を示している。 図に示す
ように、内燃機関の熱が支持体１２から外部回路１３
へ、更に、測定素子１の端子電極８、第１温度センサ
５、発熱抵抗体３、温度補償抵抗体４ａ、第２温度セン
サ４ｂなどへ伝搬している。このため、空気流量を計測
する発熱抵抗体３および温度補償抵抗体４ａに不要な熱
が伝搬し、空気流量の計測精度に悪影響を与える。
【００２５】また、外部回路１３自身の発熱も加わり、
同様に不要な熱伝搬がおきて計測精度に悪影響を与える
ことがある。この影響を考慮するものが空気流量−基板
温度特性であり、本発明では発熱抵抗体３と端子電極８
間に第１温度センサ５を形成した測定素子１を用いて、
空気流量の基板温度補正を行うことにより上記特性を改
善している。すなわち、本実施例では、図１に示すよう
に基板２の支持部２ａとしての端子電極８と発熱抵抗体
３との間に、または基板２の支持部２ａに、または発熱
抵抗体３の近傍に(測定素子１の構造によっては 温度補
償抵抗体４ａの近傍に)、第１温度センサ５を形成し、
該第１温度センサ５からの検出温度と空気流量−基板温
度特性とを利用して、空気流量を補正するものである。
同様に不要な熱伝搬がおきて計測精度に悪影響を与える
ことがある。この影響を考慮するものが空気流量−基板
温度特性であり、本発明では発熱抵抗体３と端子電極８
間に第１温度センサ５を形成した測定素子１を用いて、
空気流量の基板温度補正を行うことにより上記特性を改
善している。すなわち、本実施例では、図１に示すよう
に基板２の支持部２ａとしての端子電極８と発熱抵抗体
３との間に、または基板２の支持部２ａに、または発熱
抵抗体３の近傍に(測定素子１の構造によっては 温度補
償抵抗体４ａの近傍に)、第１温度センサ５を形成し、
該第１温度センサ５からの検出温度と空気流量−基板温
度特性とを利用して、空気流量を補正するものである。
【００２６】換言すれば、空気流量を計測するための発
熱抵抗体が形成された同じ基板上における不要な熱伝搬
の影響が空気流量の計測に与える値を検知することがで
きる部位、即ち、測定素子自体が他の構成体に取付けら
れたときに該他の構成体からの伝導熱の上記発熱抵抗体
への影響を表わす因子としての温度、 即ち、「代表温
度」(換言すれば、基板が他の構成体に支持されたときに
伝わる熱によって発生する発熱抵抗体への影響が現われ
る代表因子としての温度 )を検出するに好適な熱伝導経
路部位としての、(1)支持部２ａ(測定素子が他の構成体
に取付けられたときに支持される部位)に、または、(2)
該支持部と発熱抵抗体との間の部位に、または、(3)発
熱抵抗体の近傍部位に、代表温度(例えば、基板温度や
支持部温度などと呼称する温度 )を検出する基板温度セ
ンサとしての第１温度センサ５を形成し、該第１温度セ
ンサ５からの検出温度を用いて、空気流量の補正を行う
ことにより流量計測の精度改善を図るものである。上記
の部位であれば、外乱に影響されずに適正に容易に代表
温度を検出することができると言える。
熱抵抗体が形成された同じ基板上における不要な熱伝搬
の影響が空気流量の計測に与える値を検知することがで
きる部位、即ち、測定素子自体が他の構成体に取付けら
れたときに該他の構成体からの伝導熱の上記発熱抵抗体
への影響を表わす因子としての温度、 即ち、「代表温
度」(換言すれば、基板が他の構成体に支持されたときに
伝わる熱によって発生する発熱抵抗体への影響が現われ
る代表因子としての温度 )を検出するに好適な熱伝導経
路部位としての、(1)支持部２ａ(測定素子が他の構成体
に取付けられたときに支持される部位)に、または、(2)
該支持部と発熱抵抗体との間の部位に、または、(3)発
熱抵抗体の近傍部位に、代表温度(例えば、基板温度や
支持部温度などと呼称する温度 )を検出する基板温度セ
ンサとしての第１温度センサ５を形成し、該第１温度セ
ンサ５からの検出温度を用いて、空気流量の補正を行う
ことにより流量計測の精度改善を図るものである。上記
の部位であれば、外乱に影響されずに適正に容易に代表
温度を検出することができると言える。
【００２７】なお、空気流量の計測に関して、不要な熱
伝搬の影響を受けるものとしては、発熱抵抗体以外に温
度補償抵抗体や後述する測温抵抗体などがある。従っ
て、発熱抵抗体の代わりに温度補償抵抗体や測温抵抗体
等に置き換えても可であると言える。しかしながら、こ
れらのうちの流量計測の主体を成す発熱抵抗体が最も望
ましいと言える。
伝搬の影響を受けるものとしては、発熱抵抗体以外に温
度補償抵抗体や後述する測温抵抗体などがある。従っ
て、発熱抵抗体の代わりに温度補償抵抗体や測温抵抗体
等に置き換えても可であると言える。しかしながら、こ
れらのうちの流量計測の主体を成す発熱抵抗体が最も望
ましいと言える。
【００２８】そして、図１０(ａ)は、空気流量−基板温
度特性を示したものである。図中、横軸が空気流量(Ｑ)
で縦軸が基板温度(Ｔｗ)が２５℃を基準とした空気流量
の計測誤差(ΔＱ／Ｑ)を示している。従来技術の基板温
度補正をしない場合であれば基板温度(Ｔｗ)が８０℃の
ときには、特に低流量側において誤差が１０％程度発生
している。これに対し本発明の構成では、先に示したよ
うに第１温度センサ５を発熱抵抗体３と端子電極８間に
形成した測定素子１を用いて、基板温度(Ｔｗ)が計測可
能であり、一方、制御回路１３ｂには測定素子１の発熱
抵抗体３で計測された空気流量(Ｑ)が入力されているの
で、図１０(ａ)に示した空気流量−基板温度特性から作
成し予め記憶した補正データをメモリ１３ｃから呼び出
して、制御回路１３ｂのＣＰＵにて演算処理することに
より、 空気流量の基板温度補正（または、支持部温度
補正)が可能となる。
度特性を示したものである。図中、横軸が空気流量(Ｑ)
で縦軸が基板温度(Ｔｗ)が２５℃を基準とした空気流量
の計測誤差(ΔＱ／Ｑ)を示している。従来技術の基板温
度補正をしない場合であれば基板温度(Ｔｗ)が８０℃の
ときには、特に低流量側において誤差が１０％程度発生
している。これに対し本発明の構成では、先に示したよ
うに第１温度センサ５を発熱抵抗体３と端子電極８間に
形成した測定素子１を用いて、基板温度(Ｔｗ)が計測可
能であり、一方、制御回路１３ｂには測定素子１の発熱
抵抗体３で計測された空気流量(Ｑ)が入力されているの
で、図１０(ａ)に示した空気流量−基板温度特性から作
成し予め記憶した補正データをメモリ１３ｃから呼び出
して、制御回路１３ｂのＣＰＵにて演算処理することに
より、 空気流量の基板温度補正（または、支持部温度
補正)が可能となる。
【００２９】本発明の基板温度補正を適用した場合、図
１０(ａ)の矢印で示したようにほぼ流量誤差を零とする
(基板温度が２５℃の基準に合わせる)ことができる。
なお、上記メモリ１３ｃに、個々の熱式空気流量計毎に
固有の空気流量−基板温度特性を予め記憶して置いて、
基板温度補正することが可能である。この場合に、計測
空気流量(Ｑ)と基板温度(Ｔｗ)と補正値とをマップとし
て記憶しても、また、近似的な誤差関数として記憶して
も可である。
１０(ａ)の矢印で示したようにほぼ流量誤差を零とする
(基板温度が２５℃の基準に合わせる)ことができる。
なお、上記メモリ１３ｃに、個々の熱式空気流量計毎に
固有の空気流量−基板温度特性を予め記憶して置いて、
基板温度補正することが可能である。この場合に、計測
空気流量(Ｑ)と基板温度(Ｔｗ)と補正値とをマップとし
て記憶しても、また、近似的な誤差関数として記憶して
も可である。
【００３０】次に、空気温度補正(または、吸気温度補
正)について説明する。前述のように従来技術の空気温
度としての吸気温度に関する補正では、空気温度の変化
に対しては温度補償抵抗体４ａと発熱抵抗体３とでブリ
ッジ回路を構成して空気温度の補正をしているのみであ
り、空気の物性値である密度、動粘性係数、熱伝導率等
の温度変化に関しては考慮されておらず十分な空気流量
−空気温度特性が得られていなかった。
正)について説明する。前述のように従来技術の空気温
度としての吸気温度に関する補正では、空気温度の変化
に対しては温度補償抵抗体４ａと発熱抵抗体３とでブリ
ッジ回路を構成して空気温度の補正をしているのみであ
り、空気の物性値である密度、動粘性係数、熱伝導率等
の温度変化に関しては考慮されておらず十分な空気流量
−空気温度特性が得られていなかった。
【００３１】図１０(ｂ)において、従来技術の空気温度
補正を行っていないブリッジ回路構成の場合の空気流量
−空気温度特性を実線で示した。横軸が空気流量(Ｑ)で
縦軸が空気温度(Ｔａ)が２５℃基準の計測誤差(ΔＱ／
Ｑ)である。図において、空気温度(Ｔａ)が低温(-３０
℃)では、 空気流量が低流量域ではマイナス誤差で高流
量域ではプラス誤差となり、一方高温(８０℃)では、低
温の場合の逆傾向の誤差になる。これに対し本発明の構
成によれば、第２温度センサ４ｂから空気温度(Ｔａ)が
計測可能であり、一方、制御回路１３ｂには測定素子１
の発熱抵抗体３で計測された空気流量(Ｑ)が入力されて
いるので、図１０(ｂ)に示した空気流量−空気温度特性
から作成し、予め記憶した補正データをメモリ１３ｃか
ら呼び出して、制御回路１３ｂのＣＰＵにて演算処理す
ることにより、空気流量の空気温度補正が可能となる。
補正を行っていないブリッジ回路構成の場合の空気流量
−空気温度特性を実線で示した。横軸が空気流量(Ｑ)で
縦軸が空気温度(Ｔａ)が２５℃基準の計測誤差(ΔＱ／
Ｑ)である。図において、空気温度(Ｔａ)が低温(-３０
℃)では、 空気流量が低流量域ではマイナス誤差で高流
量域ではプラス誤差となり、一方高温(８０℃)では、低
温の場合の逆傾向の誤差になる。これに対し本発明の構
成によれば、第２温度センサ４ｂから空気温度(Ｔａ)が
計測可能であり、一方、制御回路１３ｂには測定素子１
の発熱抵抗体３で計測された空気流量(Ｑ)が入力されて
いるので、図１０(ｂ)に示した空気流量−空気温度特性
から作成し、予め記憶した補正データをメモリ１３ｃか
ら呼び出して、制御回路１３ｂのＣＰＵにて演算処理す
ることにより、空気流量の空気温度補正が可能となる。
【００３２】本発明の空気温度補正を適用した場合、図
１０(ｂ)の矢印で示したようにほぼ流量誤差を零とする
(空気温度が２５℃の基準に合わせる)ことができる。な
お、メモリ１３ｃに、個々の熱式空気流量計毎に固有の
空気流量−空気温度特性を予め記憶して置いて、空気温
度補正することが可能である。この場合に、計測空気流
量(Ｑ)と、空気温度(Ｔａ)と、補正値とをマップとして
記憶しても、また、近似的な誤差関数として記憶しても
可である。さらに、本実施例では、空気温度(Ｔａ)の計
測に専用の第２温度センサ４ｂを用いたが、場合によっ
ては第２温度センサ４ｂを用いずに温度補償抵抗体４ａ
の抵抗値の変化から、空気温度(Ｔａ)を制御回路１３ｂ
のＣＰＵにて演算処理して計測することも可である。
１０(ｂ)の矢印で示したようにほぼ流量誤差を零とする
(空気温度が２５℃の基準に合わせる)ことができる。な
お、メモリ１３ｃに、個々の熱式空気流量計毎に固有の
空気流量−空気温度特性を予め記憶して置いて、空気温
度補正することが可能である。この場合に、計測空気流
量(Ｑ)と、空気温度(Ｔａ)と、補正値とをマップとして
記憶しても、また、近似的な誤差関数として記憶しても
可である。さらに、本実施例では、空気温度(Ｔａ)の計
測に専用の第２温度センサ４ｂを用いたが、場合によっ
ては第２温度センサ４ｂを用いずに温度補償抵抗体４ａ
の抵抗値の変化から、空気温度(Ｔａ)を制御回路１３ｂ
のＣＰＵにて演算処理して計測することも可である。
【００３３】次に、本発明による第二実施例の測定素子
と該測定素子を用いた第２実施例の熱式空気流量計につ
いて説明する。図１１は、本発明による第二実施例の熱
式空気流量計用の測定素子を示す平面図である。図１２
は、第二実施例の熱式空気流量計用の測定素子を用いた
第２実施例の熱式空気流量計の流量計測電気回路(その
１)を示す図である。即ち、発熱抵抗体２０および温度
補償抵抗体４ａのブリッジ回路からなる駆動回路であ
る。図１３は、第２実施例の熱式空気流量計の流量計測
電気回路(その２)を示す図である。即ち、発熱抵抗体２
０の上下流に配置された測温抵抗体２１ａ、２１ｂと駆
動回路１３ａとのブリッジ回路からなる測温出力回路で
ある。
と該測定素子を用いた第２実施例の熱式空気流量計につ
いて説明する。図１１は、本発明による第二実施例の熱
式空気流量計用の測定素子を示す平面図である。図１２
は、第二実施例の熱式空気流量計用の測定素子を用いた
第２実施例の熱式空気流量計の流量計測電気回路(その
１)を示す図である。即ち、発熱抵抗体２０および温度
補償抵抗体４ａのブリッジ回路からなる駆動回路であ
る。図１３は、第２実施例の熱式空気流量計の流量計測
電気回路(その２)を示す図である。即ち、発熱抵抗体２
０の上下流に配置された測温抵抗体２１ａ、２１ｂと駆
動回路１３ａとのブリッジ回路からなる測温出力回路で
ある。
【００３４】第二実施例の熱式空気流量計用の測定素子
の第一実施例との異なる点は、第一実施例が発熱抵抗体
３に流れる加熱電流を空気流量信号とした直熱型方式で
あったのに対して、 第二実施例は 発熱抵抗体２０の上
下流に配置された測温抵抗体２１ａと２１ｂとの温度差
から流量および流れ方向を出力するもので、図１６に示
した従来例と同じ温度差検知型方式である点である。
の第一実施例との異なる点は、第一実施例が発熱抵抗体
３に流れる加熱電流を空気流量信号とした直熱型方式で
あったのに対して、 第二実施例は 発熱抵抗体２０の上
下流に配置された測温抵抗体２１ａと２１ｂとの温度差
から流量および流れ方向を出力するもので、図１６に示
した従来例と同じ温度差検知型方式である点である。
【００３５】この方式の空気流量計測の動作は、図１２
に示すブリッジ回路により発熱抵抗体２０が 温度補償
抵抗体４ａの温度より一定温度高くなるように設定さ
れ、 図１３に示した発熱抵抗体２０の上下流に配置さ
れた測温抵抗体２１ａ，２１ｂのブリッジ回路のＦ，Ｇ
点の電位差(温度差に対応)を差動増幅器１６ａにより増
幅しＨ点より流れ方向信号(Ｈ点電圧の符号に対応)と
空気流量信号(Ｈ点電圧の絶対値に対応)とを制御回路１
３ｂに出力するものである。
に示すブリッジ回路により発熱抵抗体２０が 温度補償
抵抗体４ａの温度より一定温度高くなるように設定さ
れ、 図１３に示した発熱抵抗体２０の上下流に配置さ
れた測温抵抗体２１ａ，２１ｂのブリッジ回路のＦ，Ｇ
点の電位差(温度差に対応)を差動増幅器１６ａにより増
幅しＨ点より流れ方向信号(Ｈ点電圧の符号に対応)と
空気流量信号(Ｈ点電圧の絶対値に対応)とを制御回路１
３ｂに出力するものである。
【００３６】上記構成の第二実施例は流量検出方式が第
一実施例と異なっているが、測定素子１上に第１温度セ
ンサ５および第２温度センサ４ｂが第一実施例と同じよ
うに形成されて、基板温度(Ｔｗ)および空気温度(Ｔａ)
が制御回路１３ｂに入力されることから、第二実施例の
測定素子１の空気流量−基板温度特性及び空気流量−空
気温度特性から作成した補正データをメモリ１３ｃに予
め記憶して置くことにより、第一実施例と同じく基板温
度補正および空気温度補正が可能である。
一実施例と異なっているが、測定素子１上に第１温度セ
ンサ５および第２温度センサ４ｂが第一実施例と同じよ
うに形成されて、基板温度(Ｔｗ)および空気温度(Ｔａ)
が制御回路１３ｂに入力されることから、第二実施例の
測定素子１の空気流量−基板温度特性及び空気流量−空
気温度特性から作成した補正データをメモリ１３ｃに予
め記憶して置くことにより、第一実施例と同じく基板温
度補正および空気温度補正が可能である。
【００３７】更に、本発明による第三実施例の測定素子
と該測定素子を用いた第３実施例の熱式空気流量計につ
いて説明する。図１４は、本発明による第三実施例の熱
式空気流量計用の測定素子を示す平面図である。図１５
は、第三実施例の熱式空気流量計用の測定素子を用いた
第３実施例の熱式空気流量計の流量計測電気回路を示す
図である。すなわち、発熱抵抗体２０、温度補償抵抗体
４ａおよび測温抵抗体２１ａからなる駆動回路である。
第三実施例の熱式空気流量計用の測定素子の第一実施例
との異なる点は、第一実施例が、発熱抵抗体３自身で加
熱、温度検知する直熱型方式であったのに対して、第三
実施例は、発熱抵抗体２０の近傍に配置された測温抵抗
体２１ａにより発熱抵抗体２０の温度を検知する傍熱型
方式である点である。
と該測定素子を用いた第３実施例の熱式空気流量計につ
いて説明する。図１４は、本発明による第三実施例の熱
式空気流量計用の測定素子を示す平面図である。図１５
は、第三実施例の熱式空気流量計用の測定素子を用いた
第３実施例の熱式空気流量計の流量計測電気回路を示す
図である。すなわち、発熱抵抗体２０、温度補償抵抗体
４ａおよび測温抵抗体２１ａからなる駆動回路である。
第三実施例の熱式空気流量計用の測定素子の第一実施例
との異なる点は、第一実施例が、発熱抵抗体３自身で加
熱、温度検知する直熱型方式であったのに対して、第三
実施例は、発熱抵抗体２０の近傍に配置された測温抵抗
体２１ａにより発熱抵抗体２０の温度を検知する傍熱型
方式である点である。
【００３８】この方式の空気流量計測の動作は、図１５
に示すブリッジ回路において発熱抵抗体２０により傍熱
された測温抵抗体２１ａが温度補償抵抗体４ａの温度よ
り一定温度高くなるように設定され、この時に加熱抵抗
体２０の流れる加熱電流に対応するＩ点の電位が空気流
量信号になり制御回路１３ｂへ出力される。
に示すブリッジ回路において発熱抵抗体２０により傍熱
された測温抵抗体２１ａが温度補償抵抗体４ａの温度よ
り一定温度高くなるように設定され、この時に加熱抵抗
体２０の流れる加熱電流に対応するＩ点の電位が空気流
量信号になり制御回路１３ｂへ出力される。
【００３９】上記第三実施例は、流量検出方式が第一実
施例と異なっているが、測定素子１上に第１温度センサ
５および第２温度センサ４ｂが第一実施例と同じように
形成されており、基板温度(Ｔｗ)および空気温度(Ｔａ)
が制御回路１３ｂに入力されるので、第三実施例の測定
素子１の空気流量−空気温度特性及び空気流量−基板温
度特性に関連した補正データをメモリ１３ｃに予め記憶
しておくことにより、第一実施例と同じく空気温度補正
および基板温度補正が可能である。
施例と異なっているが、測定素子１上に第１温度センサ
５および第２温度センサ４ｂが第一実施例と同じように
形成されており、基板温度(Ｔｗ)および空気温度(Ｔａ)
が制御回路１３ｂに入力されるので、第三実施例の測定
素子１の空気流量−空気温度特性及び空気流量−基板温
度特性に関連した補正データをメモリ１３ｃに予め記憶
しておくことにより、第一実施例と同じく空気温度補正
および基板温度補正が可能である。
【００４０】以上、３つの実施例について説明したが、
空気流量の検知方式が上記以外の方法であっても、少な
くとも発熱抵抗体５及び温度補償抵抗体４ａを有する検
知方式であれば、発熱抵抗体３と端子電極８間に形成す
る第１温度センサ５からの基板温度(Ｔｗ)と、第２温度
センサ４ｂ(または、温度補償抵抗体４ａ)からの空気温
度(Ｔａ)とを制御回路１３ｂに入力して、且つ、対象と
する測定素子１の空気流量−空気温度特性または/およ
び基板温度特性に関して予め記憶した補正データをメモ
リ１３ｃから呼び出して、第一実施例と同じように空気
温度補正または／および基板温度補正が可能である。
また、本実施例
では制御回路１３ｂとメモリ１３ｃとが分離された構成
となっているが、制御回路１３ｂにメモリ１３ｃを内蔵
した構成でも本発明の効果に変わりがない。
空気流量の検知方式が上記以外の方法であっても、少な
くとも発熱抵抗体５及び温度補償抵抗体４ａを有する検
知方式であれば、発熱抵抗体３と端子電極８間に形成す
る第１温度センサ５からの基板温度(Ｔｗ)と、第２温度
センサ４ｂ(または、温度補償抵抗体４ａ)からの空気温
度(Ｔａ)とを制御回路１３ｂに入力して、且つ、対象と
する測定素子１の空気流量−空気温度特性または/およ
び基板温度特性に関して予め記憶した補正データをメモ
リ１３ｃから呼び出して、第一実施例と同じように空気
温度補正または／および基板温度補正が可能である。
また、本実施例
では制御回路１３ｂとメモリ１３ｃとが分離された構成
となっているが、制御回路１３ｂにメモリ１３ｃを内蔵
した構成でも本発明の効果に変わりがない。
【００４１】次に、本発明の熱式空気流量計用の測定素
子の具体例について、図１，２を参照して説明する。ま
ず、シリコン半導体から成る基板２上に電気絶縁膜７ａ
として二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を約０．５ミクロン
の厚さで、熱酸化あるいはＣＶＤ等の方法で形成する、
更に、抵抗体群としての発熱抵抗体３，温度補償抵抗体
４ａ，第２温度センサ４ｂ，第１温度センサ５としての
白金を、同じ基板２上に約０．２ミクロンの厚さで、ス
パッタ等の方法で形成した後に、公知のホトリソグラフ
ィ技術により、レジストを所定の形状に形成し、その
後、イオンミリング等の方法により、白金をパターニン
グする。
子の具体例について、図１，２を参照して説明する。ま
ず、シリコン半導体から成る基板２上に電気絶縁膜７ａ
として二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を約０．５ミクロン
の厚さで、熱酸化あるいはＣＶＤ等の方法で形成する、
更に、抵抗体群としての発熱抵抗体３，温度補償抵抗体
４ａ，第２温度センサ４ｂ，第１温度センサ５としての
白金を、同じ基板２上に約０．２ミクロンの厚さで、ス
パッタ等の方法で形成した後に、公知のホトリソグラフ
ィ技術により、レジストを所定の形状に形成し、その
後、イオンミリング等の方法により、白金をパターニン
グする。
【００４２】次に、端子電極８を金メッキ等で形成した
後、端子電極８以外の部分を保護膜として電気絶縁体７
ｂを前述と同様に約０．５ミクロンの厚さに形成する。
最後に、シリコン基板２の裏面より二酸化ケイ素等を
マスク材として、異方性エッチングすることにより空洞
６を形成し、チップに切断することにより測定素子１が
得られる。
後、端子電極８以外の部分を保護膜として電気絶縁体７
ｂを前述と同様に約０．５ミクロンの厚さに形成する。
最後に、シリコン基板２の裏面より二酸化ケイ素等を
マスク材として、異方性エッチングすることにより空洞
６を形成し、チップに切断することにより測定素子１が
得られる。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板２上に電気
絶縁膜７を介して少なくも発熱抵抗体３及び温度補償抵
抗体４ａと、発熱抵抗体３と端子電極８間に第１温度セ
ンサ５を形成した測定素子１と、電流を供給するための
駆動回路１３ａと測定素子１の信号を演算処理し出力す
る制御回路１３ｂと、第１温度センサ５と第２温度セン
サ４ｂ(または温度補償抵抗体４ａ)とから検出される基
板温度及び空気温度から温度補正するための補正データ
が予め記憶されているメモリ１３ｃとから構成したこと
により、空気流量の基板温度または空気温度補正が確実
に実現でき測定精度の優れた熱式空気流量計用の測定素
子及び熱式空気流量計が提供される。
絶縁膜７を介して少なくも発熱抵抗体３及び温度補償抵
抗体４ａと、発熱抵抗体３と端子電極８間に第１温度セ
ンサ５を形成した測定素子１と、電流を供給するための
駆動回路１３ａと測定素子１の信号を演算処理し出力す
る制御回路１３ｂと、第１温度センサ５と第２温度セン
サ４ｂ(または温度補償抵抗体４ａ)とから検出される基
板温度及び空気温度から温度補正するための補正データ
が予め記憶されているメモリ１３ｃとから構成したこと
により、空気流量の基板温度または空気温度補正が確実
に実現でき測定精度の優れた熱式空気流量計用の測定素
子及び熱式空気流量計が提供される。
【図１】本発明による第一実施例の熱式空気流量計用の
測定素子を示す平面図である。
測定素子を示す平面図である。
【図２】図１の測定素子のＡ−Ａ’断面を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明による第１実施例の熱式空気流量計を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】図３の測定素子部を示す拡大図である。
【図５】図４の測定素子部のＢ−Ｂ’断面を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明による熱式空気流量計を示すブロック構
成図である。
成図である。
【図７】第１実施例の熱式空気流量計の流量計測電気回
路を示す図である。
路を示す図である。
【図８】第１実施例の熱式空気流量計の温度計測電気回
路を示す図である。
路を示す図である。
【図９】図１の測定素子を用いた熱式空気流量計の測定
素子部と、該測定素子部のＢ−Ｂ’線上の温度分布とを
示す図である。
素子部と、該測定素子部のＢ−Ｂ’線上の温度分布とを
示す図である。
【図１０】本発明による一実施例の基板温度補正及び空
気温度補正を示す図である。
気温度補正を示す図である。
【図１１】本発明による第二実施例の熱式空気流量計用
の測定素子を示す平面図である。
の測定素子を示す平面図である。
【図１２】第２実施例の熱式空気流量計の流量計測電気
回路(その１)を示す図である。
回路(その１)を示す図である。
【図１３】第２実施例の熱式空気流量計の流量計測電気
回路(その２)を示す図である。
回路(その２)を示す図である。
【図１４】本発明による第三実施例の熱式空気流量計用
の測定素子を示す平面図である。
の測定素子を示す平面図である。
【図１５】第３実施例の熱式空気流量計の流量計測電気
回路を示す図である。
回路を示す図である。
【図１６】従来の熱式空気流量計用の測定素子の平面図
である。
である。
１…測定素子、２…半導体基板、２ａ…支持部、３，２
０…発熱抵抗体、４ａ…温度補償抵抗体、４ｂ…第２温
度センサ、５…第１温度センサ、６…空洞、７，７ａ，
７ｂ…電気絶縁膜、８，８ａ〜８ｈ，８ｉ〜８ｌ，１４
…端子電極、９…空気流、１０…吸気通路、１１…副通
路、１２…支持体、１２ａ…保護体、１２ｂ…蓋板、１
３…外部回路、１３ａ…駆動回路、１３ｂ…制御回路、
１３ｃ…メモリ、１５…金線、１６，１６ａ…差動増幅
器、１７…トランジスタ、１８…電源、１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ…抵抗、２１ａ，２１ｂ…
測温抵抗体、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…空洞、２３ａ，
２３ｂ…橋、２４…熱式空気流量計。
０…発熱抵抗体、４ａ…温度補償抵抗体、４ｂ…第２温
度センサ、５…第１温度センサ、６…空洞、７，７ａ，
７ｂ…電気絶縁膜、８，８ａ〜８ｈ，８ｉ〜８ｌ，１４
…端子電極、９…空気流、１０…吸気通路、１１…副通
路、１２…支持体、１２ａ…保護体、１２ｂ…蓋板、１
３…外部回路、１３ａ…駆動回路、１３ｂ…制御回路、
１３ｃ…メモリ、１５…金線、１６，１６ａ…差動増幅
器、１７…トランジスタ、１８…電源、１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ…抵抗、２１ａ，２１ｂ…
測温抵抗体、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…空洞、２３ａ，
２３ｂ…橋、２４…熱式空気流量計。
Claims (8)
- 【請求項１】空気流量を計測するための発熱抵抗体が形
成された同じ基板上の、前記基板を支持した他の構成体
の熱が伝わる熱伝導経路部位に、該熱の前記発熱抵抗体
への影響を表わす代表温度を検出する基板温度センサを
形成したことを特徴とする熱式空気流量計用の測定素
子。 - 【請求項２】空気流量を計測するための発熱抵抗体を形
成した同じ基板上の前記基板が他の構成体に支持されて
伝わる熱の前記発熱抵抗体への影響を表わす代表温度が
検出可能な熱伝導経路部位に形成して該代表温度を検出
する基板温度センサと、前記発熱抵抗体が触れる空気の
流線領域から外れた前記基板上に形成して前記空気の温
度を検出する空気温度センサとを備えたことを特徴とす
る熱式空気流量計用の測定素子。 - 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記熱
伝導経路部位は、前記他の構成体によって支持される前
記基板の支持部、または該支持部と前記発熱抵抗体間の
部位であることを特徴とする熱式空気流量計用の測定素
子。 - 【請求項４】請求項１または請求項２において、前記基
板温度センサまたは前記空気温度センサの少なくとも一
方は、前記発熱抵抗体と同種の抵抗体センサ形態で形成
されていることを特徴とする熱式空気流量計用の測定素
子。 - 【請求項５】請求項１または請求項２において、前記基
板温度センサまたは前記空気温度センサの少なくとも一
方は、サーミスタ、ダイオードまたはトランジスタなど
と同種の半導体センサ形態で形成されていることを特徴
とする熱式空気流量計用の測定素子。 - 【請求項６】請求項１または請求項３または請求項４ま
たは請求項５記載のいずれかの熱式空気流量計用の測定
素子と、該測定素子に電流を供給し空気流量信号を検出
する駆動回路と、該空気流量信号から空気流量を演算す
る制御回路と、空気流量−基板温度特性の補正データを
記憶しているメモリとを備え、前記制御回路は、前記測
定素子が有する基板温度センサから得られた代表温度と
前記補正データとから、前記空気流量を補正することを
特徴とする熱式空気流量計。 - 【請求項７】請求項２または請求項３または請求項４ま
たは請求項５記載のいずれかの熱式空気流量計用の測定
素子と、該測定素子に電流を供給し空気流量信号を検出
する駆動回路と、該空気流量信号から空気流量を演算す
る制御回路と、空気流量−基板温度特性および空気流量
−空気温度特性の補正データを記憶しているメモリとを
備え、前記制御回路は、前記測定素子が有する基板温度
センサから得られた代表温度と、前記測定素子が有する
空気温度センサから得られた空気の温度と、前記補正デ
ータとから、前記空気流量を補正することを特徴とする
熱式空気流量計。 - 【請求項８】請求項６または請求項７において、前記基
板温度センサは、前記空気との直接接触を回避するため
の保護体により覆われていることを特徴とする熱式空気
流量計。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00529297A JP3366818B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 熱式空気流量計 |
| CNB981041507A CN1165749C (zh) | 1997-01-16 | 1998-01-14 | 空气质量流量计 |
| KR10-1998-0000941A KR100488213B1 (ko) | 1997-01-16 | 1998-01-15 | 열식공기유량계 |
| DE19801484A DE19801484B4 (de) | 1997-01-16 | 1998-01-16 | Meßelement und damit ausgerüsteter Luftmassenmesser |
| US09/008,331 US6209402B1 (en) | 1997-01-16 | 1998-01-16 | Measuring element, mass air flow meter therewith and compensating method for accurately measuring air flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00529297A JP3366818B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 熱式空気流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10197309A true JPH10197309A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3366818B2 JP3366818B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=11607179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00529297A Expired - Lifetime JP3366818B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 熱式空気流量計 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6209402B1 (ja) |
| JP (1) | JP3366818B2 (ja) |
| KR (1) | KR100488213B1 (ja) |
| CN (1) | CN1165749C (ja) |
| DE (1) | DE19801484B4 (ja) |
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| JP4050857B2 (ja) | 1999-04-27 | 2008-02-20 | 矢崎総業株式会社 | 流体判別装置及び流量計測装置 |
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