熱式空気流量計
【課題】センサチップへの水分や油分等の液状体の付着の有無を判定できる熱式空気流量計を提供する。
【解決手段】液状体付着判定手段２２ａは、発熱ヒータ１２の温度変化に応じてヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号と、測温抵抗体１３の温度変化に応じて流量検出部２１より出力される第２の信号とを比較して、センサチップに液状体が付着しているか否かを判定する。第１の信号は、発熱ヒータ１２に流れる電流から得られる電圧であり、この電圧がデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に入力される。第２の信号は、ブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差であり、この電位差がデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に入力される。デジタル演算部２２は、第１の信号が最大空気流量以上の電圧を示す時および第２の信号が空気流量ゼロの状態の電圧を示す時にセンサチップに液状体が付着していると判定する。
【解決手段】液状体付着判定手段２２ａは、発熱ヒータ１２の温度変化に応じてヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号と、測温抵抗体１３の温度変化に応じて流量検出部２１より出力される第２の信号とを比較して、センサチップに液状体が付着しているか否かを判定する。第１の信号は、発熱ヒータ１２に流れる電流から得られる電圧であり、この電圧がデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に入力される。第２の信号は、ブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差であり、この電位差がデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に入力される。デジタル演算部２２は、第１の信号が最大空気流量以上の電圧を示す時および第２の信号が空気流量ゼロの状態の電圧を示す時にセンサチップに液状体が付着していると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のエンジンに供給される空気の流量を計測する熱式空気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気やガス等の流体流量を計測する熱式流量計がある。この熱式流量計は、流量検出用のセンサ部に水滴等が付着すると、その水滴が蒸発するまでの間は出力異常となることが知られている。これに対し、水分や油分等の液状体がセンサ部に付着することによる出力異常を防止する技術が知られている（特許文献１、２参照）。
特許文献１では、主通路を流れる流体の一部を導入する副通路内に流体の流量を検出するセンサを配置し、このセンサより上流側の副通路側面に液状体を捕獲して移動させる捕獲手段を設けている。捕獲手段は、例えば、複数の溝、あるいは、複数のはり状突部であり、副通路内を通過する流体の流れ方向に対し傾斜して形成されている。この捕獲手段によって捕獲された液状体（例えば、空気に含まれる水滴）は、センサ部に付着することなく、副通路の出口より外部に排出される。
【０００３】
また、特許文献２に示されるセンサ部は、基板上に電気絶縁膜を介して形成された発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の近傍に形成される凹凸形状の上流側抵抗体および下流側抵抗体とを有し、各抵抗体の上に保護膜が形成されている。この保護膜は、汚染物質が含まれる水分や油分等の付着液体から各抵抗体（発熱抵抗体、上流側抵抗体、下流側抵抗体）を保護するために形成される。特に、上流側抵抗体および下流側抵抗体の上に形成される保護膜の表面は、付着液体に対し親液性を示す凹凸形状を有している。
これにより、汚染物質を含む付着液体は、親液性を示す凹凸形状の領域（上流側抵抗体および下流側抵抗体の上に形成される領域）に表面張力により移動される。その結果、汚染物質の塊は、付着液体の乾燥時に保護膜の凹凸形状の領域に集中するため、センサ部に付着することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７８２６６９号公報
【特許文献２】特開２０００−８１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された従来技術では、副通路内に流入した液状体をある程度は捕獲手段によって捕獲できるが、完全に捕獲することは困難である。よって、捕獲されなかった液状体がセンサ部に付着すると、液状体が蒸発するまでの間は出力異常となる。 このため、例えば、自動車のエンジンに吸入される空気流量を計測してエンジンへの噴射量を制御する燃料噴射システムに特許文献１の従来技術を採用すると、適正な空燃比を得ることが困難となり、場合によっては正常なエンジン回転を維持できなくなるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の従来技術では、発熱抵抗体上の保護膜に付着した液体が親液性を示す凹凸形状の領域に引き付けられて無くなるまでは、所定時間が必要であり、その間は、特許文献１の場合と同様に出力異常となるため、適正な空燃比を得ることが困難となり、場合によっては正常なエンジン回転を維持できなくなるという問題がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、センサ部への水分や油分等の液状体の付着の有無を判定できる熱式空気流量計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１に係る発明）
本発明は、通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部を備え、発熱ヒータからの放熱量を基に空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、互いに異なる信号系統より空気流量に関係する少なくとも二つの信号を入力し、この少なくとも二つの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の液状体付着判定手段は、互いに異なる信号系統より空気流量に関係する少なくとも二つの信号を入力し、その少なくとも二つの信号を基にセンサ部への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサ部への液状体の付着の有無を判定できる。従って、センサ部に液状体が付着していると判定された時は、熱式空気流量計から出力されるセンサ信号を範囲外として、センサ部が正常に機能していないことを外部に知らせることができる。
これにより、例えば、本発明の熱式空気流量計を自動車用エンジンの空燃比制御に使用する場合は、センサ部が正常に機能している時のセンサ信号を空燃比制御に用いることができるので、空燃比を適正に制御でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【０００９】
（請求項２に係る発明）
本発明は、通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、空気通路を流れる空気と発熱ヒータとの温度差が一定となる様に発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部と、発熱ヒータからの放熱量を基に空気通路を流れる空気流量を検出する流量検出部とを備える熱式空気流量計であって、センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、ヒータ温度制御部および流量検出部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の液状体付着判定手段は、ヒータ温度制御部および流量検出部より、それぞれ空気流量に関係する信号を入力し、その二つの信号を基にセンサ部への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサ部への液状体の付着の有無を判定できる。従って、センサ部に液状体が付着していると判定された時は、熱式空気流量計から出力されるセンサ信号を範囲外として、センサ部が正常に機能していないことを外部に知らせることができる。
これにより、例えば、本発明の熱式空気流量計を自動車用エンジンの空燃比制御に使用する場合は、センサ部が正常に機能している時のセンサ信号を空燃比制御に用いることができるので、空燃比を適正に制御でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【００１１】
（請求項３に係る発明）
請求項２に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、発熱ヒータの上流側と下流側のどちらか一方、あるいは上流側と下流側の両方に配置される測温抵抗体を有し、液状体付着判定手段は、発熱ヒータの温度変化に応じてヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、測温抵抗体の温度変化に応じて流量検出部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【００１２】
センサ部に液状体が付着している場合は、発熱ヒータの熱が液状体に奪われるため、空気通路を流れる空気と発熱ヒータとの温度差が一定となるように発熱ヒータの温度を制御しようとすると、ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧は、最大空気流量時の電圧以上となる。一方、流量検出部では、センサ部に液状体が付着していると流量検出ができないため、流量検出部から得られる第２の電圧は、空気流量がゼロの時の電圧となる。
よって、ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧と、流量検出部から得られる第２の電圧とを比較することで、センサ部に液状体が付着しているか否かを判定できる。
【００１３】
（請求項４に係る発明）
本発明は、通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部とを備え、センサ部は、空気通路を流れる空気の流れ方向に対して上流側と下流側とに少なくとも１個ずつ発熱ヒータを配置し、ヒータ温度制御部は、空気の流れ方向に対して上流側に配置される発熱ヒータを上流側ヒータと呼び、空気の流れ方向に対して下流側に配置される発熱ヒータを下流側ヒータと呼ぶ時に、空気通路を流れる空気と上流側ヒータとの温度差が一定となる様に上流側ヒータの温度を制御する上流側ヒータ温度制御部と、空気通路を流れる空気と下流側ヒータとの温度差が一定となる様に下流側ヒータの温度を制御する下流側ヒータ温度制御部とで構成され、上流側ヒータからの放熱量と下流側ヒータからの放熱量との差より、空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、上流側ヒータ温度制御部および下流側ヒータ温度制御部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に係る熱式空気流量計は、上流側ヒータからの放熱量と下流側ヒータからの放熱量との差より空気流量を検出することができる。
例えば、空気通路に順方向の流れが発生している場合は、上流側ヒータの上部を通過する際に加熱された空気が下流側ヒータの上部を通過するため、下流側ヒータの上部を通過する空気は、上流側ヒータの上部を通過する時点より高温となっている。従って、上流側ヒータおよび下流側ヒータをそれぞれ空気温度に対して一定の温度差に保つためには、上流側ヒータに印加される電圧の方が下流側ヒータに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータに印加される電圧差は大きくなる。
【００１５】
また、空気通路に逆方向の流れが発生している場合は、順方向の流れが発生している場合とは逆に、下流側ヒータに印加される電圧の方が上流側ヒータに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータに印加される電圧差は大きくなる。従って、上流側ヒータからの放熱量と下流側ヒータからの放熱量との差に応じて、空気流量および空気の流れ方向を検出できる。これにより、例えば、自動車のエンジンに吸入される吸気量を計測するエアフロメータに本発明の熱式空気流量計を適用した場合に、エンジンに吸入される順方向の吸気量だけでなく、例えば、吸気脈動等によって生じる逆流時の空気流量も計測できる。
【００１６】
また、本発明の液状体付着判定手段は、上流側ヒータ温度制御部と下流側ヒータ温度制御部より、それぞれ空気流量に関係する信号を入力し、その二つの信号を基にセンサ部への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサ部への液状体の付着の有無を判定できる。従って、センサ部に液状体が付着していると判定された時は、熱式空気流量計から出力されるセンサ信号を範囲外として、センサ部が正常に機能していないことを外部に知らせることができる。
これにより、例えば、本発明の熱式空気流量計を自動車用エンジンの空燃比制御に使用する場合は、センサ部が正常に機能している時のセンサ信号を空燃比制御に用いることができるので、空燃比を適正に制御でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【００１７】
（請求項５に係る発明）
請求項４に記載した熱式空気流量計において、液状体付着判定手段は、上流側ヒータの温度変化に応じて上流側ヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、下流側ヒータの温度変化に応じて下流側ヒータ温度制御部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
センサ部に液状体が付着している場合は、発熱ヒータ（上流側ヒータおよび下流側ヒータ）の熱が液状体に奪われるため、空気通路を流れる空気と発熱ヒータとの温度差が一定となるように発熱ヒータの温度を制御しようとすると、上流側ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧および下流側ヒータ温度制御部から得られる第２の電圧は、最大空気流量時の電圧以上となる。
よって、上流側ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧および下流側ヒータ温度制御部から得られる第２の電圧とを比較することで、センサ部に液状体が付着しているか否かを判定できる。
【００１８】
（請求項６に係る発明）
請求項３に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、メンブレン上に発熱ヒータおよび測温抵抗体が配置されていることを特徴とする。
基板の熱容量が小さいメンブレン上に発熱ヒータおよび測温抵抗体を配置することで、発熱ヒータへの供給電圧を低く設定できる。これにより、センサ部に液状体が付着した時に、十分な電圧を発熱ヒータに供給できるので、センサ部から液状体が蒸発するまでの時間を短くできる。
【００１９】
（請求項７に係る発明）
請求項４または５に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、メンブレン上に上流側ヒータおよび下流側ヒータが配置されていることを特徴とする。
基板の熱容量が小さいメンブレン上に発熱ヒータ（上流側ヒータおよび下流側ヒータ）を配置することで、発熱ヒータへの供給電圧を低く設定できる。これにより、センサ部に液状体が付着した時に、十分な電圧を発熱ヒータに供給できるので、センサ部から液状体が蒸発するまでの時間を短くできる。
【００２０】
（請求項８に係る発明）
請求項３または５に記載した熱式空気流量計において、第１の電圧と第２の電圧をそれぞれ量子化する量子化手段を備え、液状体付着判定手段は、回路チップ上に設けられるデジタル演算部によって構成され、このデジタル演算部により、量子化された二つの信号に基づいてセンサ部に液状体が付着しているか否かを判定することを特徴とする。
本発明では、アナログ値である第１の電圧と第２の電圧をそれぞれ量子化する、つまり、デジタル変換した後、その二つのデジタル信号をデジタル演算部で比較処理することにより、液状体がセンサ部に付着しているか否かを確実に判定できる。
【００２１】
（請求項９に係る発明）
請求項８に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、センサチップと回路チップは、共通のケースに一体に収容されて、センサアセンブリとして構成されていることを特徴とする。
センサチップと回路チップを共通のケースに一体に収容することで、センサチップと回路チップとの配線接続をワイヤボンディング等によって容易にでき、且つ、一つのセンサアセンブリとして構成することにより小型化が可能となる。
【００２２】
（請求項１０に係る発明）
請求項１に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、空気の流れ方向に対して発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、上流側の測温抵抗体と下流側の測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする。
この場合、発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ測温抵抗体を配置しているので、順方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの上流側から下流側へ向かう空気の流量だけでなく、逆方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの下流側から上流側へ逆流する空気の流量も検出できる。これにより、例えば、自動車のエンジンに吸入される吸気量を計測するエアフロメータに本発明の熱式空気流量計を適用した場合に、エンジンに吸入される順方向の吸気量だけでなく、例えば、吸気脈動等によって生じる逆流時の空気流量も計測できる。
【００２３】
（請求項１１に係る発明）
請求項２に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、空気の流れ方向に対して発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、流量検出部は、上流側の測温抵抗体と下流側の測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする。
この場合、発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ測温抵抗体を配置しているので、順方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの上流側から下流側へ向かう空気の流量だけでなく、逆方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの下流側から上流側へ逆流する空気の流量も検出できる。これにより、例えば、自動車のエンジンに吸入される吸気量を計測するエアフロメータに本発明の熱式空気流量計を適用した場合に、エンジンに吸入される順方向の吸気量だけでなく、例えば、吸気脈動等によって生じる逆流時の空気流量も計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】熱式空気流量計の回路図である（実施例１）。
【図２】熱式空気流量計を吸気ダクトに取り付けた状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）流量センサの平面図、（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】センサチップの平面図である（実施例１）。
【図５】センサチップの断面図である（実施例１）。
【図６】センサチップのメンブレン上に配置された発熱ヒータと測温抵抗体の平面図である（実施例１）。
【図７】（ａ）流量検出の原理を示す温度分布図、（ｂ）空気の流れ方向に沿って切断したセンサチップの断面図である。
【図８】熱式空気流量計の出力特性を示すグラフである。
【図９】センサ部に液状体が付着している時と付着していない時の出力特性を示すグラフである。
【図１０】熱式空気流量計の回路図である（実施例２）。
【図１１】センサチップのメンブレン上に配置された発熱ヒータと測温抵抗体の平面図である（実施例２）。
【図１２】熱式空気流量計の回路図である（実施例３）。
【図１３】センサチップのメンブレン上に配置された発熱ヒータの平面図である（実施例３）。
【図１４】上流側ヒータおよび下流側ヒータの印加電圧と空気流量との関係を表す特性図である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００２６】
この実施例１では、自動車のエンジンに吸入される空気流量（吸気量と呼ぶ）を計測する熱式空気流量計１の一例を説明する。
熱式空気流量計１は、図２に示す様に、エンジンの吸気ダクト２に取り付けられるセンサハウジング３と、このセンサハウジング３に保持される流量センサ４（図３参照）とを備える。
吸気ダクト２は、吸気量を調節するスロットルバルブ（図示せず）より上流側の吸気通路であり、例えば、吸気通路の最上流に配置されるエアクリーナの出口パイプ、あるいは、この出口パイプに接続される吸気管等である。
センサハウジング３は、吸気ダクト２の壁面に空けられた取付け孔より吸気ダクト２の内部に挿入され、センサハウジング３に設けられるフランジ部３ａを介して吸気ダクト２にボルト等によって着脱可能に固定される。
【００２７】
センサハウジング３には、吸気ダクト２の内部を上流側（エアクリーナ側）から下流側（エンジン側）に向かって流れる空気、つまり、エンジンに吸入される空気の一部を取り込むバイパス通路が形成されている。このバイパス通路は、吸気ダクト２の上流側に向かって開口する入口５ａと、吸気ダクト２の下流側に向かって開口する出口５ｂとの間を連通するメイン通路５と、このメイン通路５を流れる空気の一部を取り込むサブ通路６とを有する。
メイン通路５は、入口５ａと出口５ｂとの間が略直線的に形成され、且つ、出口側の流路断面積が出口５ｂに向かって次第に減少するテーパ形状に形成されている。
サブ通路６は、メイン通路５の途中から分岐するサブ入口６ａと、メイン通路５の出口５ｂの周囲に環状に開口するサブ出口６ｂとの間を連通して形成される。このサブ通路６は、通路途中に大きな曲がり部が設けられて、メイン通路５より通路長が長く形成されている。
【００２８】
流量センサ４は、図３に示す様に、センサチップ７と回路チップ８とを有し、そのセンサチップ７と回路チップ８が共通の樹脂製ケース９に一体に収容されてセンサアセンブリとして構成されている。センサチップ７は、図４に示す様に、センサ基板１０の一部に形成されたメンブレン１１の表面上に発熱ヒータ１２と測温抵抗体１３が配置され、メンブレン１１から外れた領域に吸気温検出抵抗体１４が配置されている。
メンブレン１１は、図５に示す様に、センサ基板１０の表面にスパッタ法あるいはＣＶＤ法等により形成される絶縁膜であり、例えば、異方性エッチングにより、センサ基板１０の裏面から絶縁膜との境界面までセンサ基板１０の一部を除去して空洞部１５を設けることにより形成される。
このセンサチップ７は、発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、および、吸気温検出抵抗体１４が、サブ通路６を流れる空気に晒される様に、サブ通路６に露出した状態に配置される（図２参照）。
【００２９】
発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、および、吸気温検出抵抗体１４は、例えば、スパッタあるいは蒸着などの成膜技術により薄膜形成した後、エッチングにより所望の抵抗値になるようにパターニングして形成することができる。抵抗体の材料としては、例えば、信頼性の高い白金を使用することが望ましい。
また、センサチップ７には、図４に示す様に、発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、および、吸気温検出抵抗体１４に接続される各配線パターン１６と、これらの配線パターン１６の端部に接続されるボンディングパッド１７が形成され、このボンディングパッド１７と回路チップ８に設けられる電極部（図示せず）とがワイヤボンディング１８によって電気的に接続されている〔図３（ｂ）参照〕。
また、センサチップ７の表面には、図５に示す様に、ボンディングパッド１７の表面のみ露出した状態で、発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、吸気温検出抵抗体１４、および、配線パターン１６を保護する保護膜１９が形成されている。なお、図５では、保護膜１９が二層に形成されているが、一層だけでも良い。
【００３０】
発熱ヒータ１２は、後述するヒータ温度制御部２０（図１参照）によって基準温度に制御される。
測温抵抗体１３は、図６に示す様に、空気の流れ方向に対し、発熱ヒータ１２の上流側（図示左側）に配置される２個の測温抵抗体１３（第１測温抵抗体１３ａ、第２測温抵抗体１３ｂ）と、発熱ヒータ１２の下流側に配置される２個の測温抵抗体１３（第１測温抵抗体１３ｃ、第２測温抵抗体１３ｄ）とで構成される。
吸気温検出抵抗体１４は、図４に示す様に、メンブレン１１が形成されていないセンサ基板１０の厚肉部分に配置され、且つ、発熱ヒータ１２の熱が温度検出に影響を及ぼさないように、発熱ヒータ１２から所定距離だけ離れた位置、例えば、空気の流れ方向に対し上流側の第１測温抵抗体１３ａより、さらに上流に配置される。
【００３１】
回路チップ８は、図１に示す様に、ヒータ温度制御部２０と、発熱ヒータ１２からの放熱量を基に吸気量を検出する流量検出部２１と、この流量検出部２１で検出される吸気量をセンサ信号に変換するデジタル演算部２２とが設けられ、このデジタル演算部２２は、センサチップ７に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する本発明の液状体付着判定手段２２ａを有している。
ヒータ温度制御部２０は、図１に示す様に、下述するブリッジ回路２３と、このブリッジ回路２３の二つの中点端子２３ａ、２３ｂがそれぞれ入力端子に接続されるオペアンプ２４と、このオペアンプ２４の出力に基づいてオン／オフするトランジスタ２５より構成される。
【００３２】
ブリッジ回路２３は、トランジスタ２５を介して電源２６に接続される給電端子２３ｃと、アースに接続されるアース端子２３ｄとの間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、発熱ヒータ１２と第１の抵抗体２７とが直列に接続され、他方のブリッジアームには、吸気温検出抵抗体１４と第２の抵抗体２８とが直列に接続されている。このヒータ温度制御部２０は、例えば、発熱ヒータ１２の温度あるいはサブ通路６を流れる空気の温度（吸気温度と呼ぶ）が変化してブリッジ回路２３のバランスが崩れると、発熱ヒータ１２に流れる電流を制御して、元のバランス状態に戻すように働く。
【００３３】
具体的に説明すると、例えば、発熱ヒータ１２の温度が基準温度より低下すると、発熱ヒータ１２の抵抗値が低下してブリッジ回路２３の二つの中点端子２３ａ、２３ｂ間に電位差が生じるため、オペアンプ２４の出力によりトランジスタ２５がオンする。その結果、電源２６より発熱ヒータ１２に電流が供給されて、発熱ヒータ１２の温度が上昇する。その後、発熱ヒータ１２の温度が基準温度まで上昇すると、二つの中点端子２３ａ、２３ｂ間の電位差が無くなる、つまり、ブリッジ回路２３の平衡が保たれることにより、トランジスタ２５がオフして発熱ヒータ１２に供給される電流が遮断される。これにより、発熱ヒータ１２は、吸気温検出抵抗体１４で検出される吸気温度より一定温度（例えば２００℃）だけ高い基準温度に保たれる。
また、発熱ヒータ１２と第１の抵抗体２７との接続点である一方の中点端子２３ａに発生する電圧、つまり、発熱ヒータ１２に流れる電流から得られる電圧は、Ａ／Ｄ変換器２９でデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に出力される。
【００３４】
流量検出部２１は、図１に示す様に、下述するブリッジ回路３０と、このブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂがそれぞれ入力端子に接続されるオペアンプ３１とで構成される。
ブリッジ回路３０は、所定の電圧が印加される給電端子３０ｃと、アースに接続されるアース端子３０ｄとの間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、上流側の第１測温抵抗体１３ａと下流側の第１測温抵抗体１３ｃとが直列に接続され、他方のブリッジアームには、下流側の第２測温抵抗体１３ｄと上流側の第２測温抵抗体１３ｂとが直列に接続されている。
ここで、発熱ヒータ１２が基準温度に制御される時の空気流れと測温抵抗体１３の検出温度との関係について、図７を基に説明する。
サブ通路６に空気流れが発生していない時は、図７（ａ）の破線グラフで示す様に、発熱ヒータ１２を中心として上流側と下流側とで温度分布が対称となり、図７（ｂ）に示す上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂと下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄとの間に温度差は生じない。
【００３５】
これに対し、サブ通路６に順方向の空気流れが発生している場合は、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの方が下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄより空気流れによる冷却効果が大きいため、図７（ａ）の実線グラフで示す様に、発熱ヒータ１２の下流側（図示右側）へ偏った温度分布が生じる。つまり、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの方が下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄより検出温度が低くなる。一方、サブ通路６に逆方向の空気流れが発生すると、発熱ヒータ１２の上流側へ偏った温度分布が生じるため、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの方が下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄより検出温度が高くなる。
この様に、サブ通路６に空気の流れが発生すると、図８に示す様に、空気流量（吸気量）および空気の流れ方向に応じて、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの検出温度と下流側測の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄの検出温度との間に温度差ΔＴが生じるため、この温度差ΔＴより吸気量および空気の流れ方向を検出できる。
【００３６】
上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの検出温度と下流側測の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄの検出温度との間に温度差ΔＴが生じた場合、つまり、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの抵抗値と下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄの抵抗値とがそれぞれ変化して、ブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間に電位差が生じると、その電位差がオペアンプ３１により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３２（図１参照）でデジタル値に変換されてデジタル演算部２２へ出力される。
デジタル演算部２２では、例えば、温度補正に関するデータを組み込んだ補正マップを基に、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル変換された電圧値に対する温度特性のずれを補正し、その温度補正された電圧値を例えば周波数値に変換して、センサ信号として外部のＥＣＵ（図示せず）へ出力する。なお、センサ信号は、電圧値を周波数値に変換することなく、電圧値のままＥＣＵへ出力する構成でも良い。
【００３７】
次に、本発明に係る液状体付着判定手段２２ａについて説明する。
この液状体付着判定手段２２ａは、発熱ヒータ１２の温度変化に応じてヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号と、測温抵抗体１３の温度変化に応じて流量検出部２１より出力される第２の信号とを比較して、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する。
第１の信号は、図１に示すブリッジ回路２３において、発熱ヒータ１２に流れる電流から得られる電圧、すなわち、一方の中点端子２３ａの電圧であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９でデジタル値に変換され、第１の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
第２の信号は、図１に示すブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差、つまり、一方の中点端子３０ａの電圧と、他方の中点端子３０ｂの電圧との電位差であり、この電位差がＡ／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換され、第２の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
【００３８】
ここで、センサチップ７に液状体が付着していない時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時にヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号、および、流量検出部２１より出力される第２の信号は以下の通りである。
ヒータ温度制御部２０では、発熱ヒータ１２を基準温度（吸気温度より一定温度だけ高い温度）に制御しているので、一方の中点端子２３ａには、図９の破線グラフで示す様に、空気流量がゼロの時でも、所定の電圧（図９では約２．４Ｖ）が発生し、その後、空気流量が多くなるに連れて、発生電圧が緩やかに増大する。つまり、ヒータ温度制御部２０からは、空気流量に相関した第１の信号が出力される。
【００３９】
一方、流量検出部２１では、サブ通路６に空気の流れが発生していない時は、上記の図７を参照して説明したように、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂと下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄとの間に温度差ΔＴが生じないので、ブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差はゼロとなる。サブ通路６に空気の流れが発生すると、図９の実線グラフで示す様に、空気流量が多くなるに従って二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差が増大する。つまり、流量検出部２１からは、空気流量に相関した第２の信号が出力される。
【００４０】
これに対し、センサチップ７に液状体が付着していると、発熱ヒータ１２の熱が液状体に奪われるため、サブ通路６を流れる空気と発熱ヒータ１２との温度差が一定となるように発熱ヒータ１２の温度を制御しようとすると、ヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号は、図９の矢印Ａで示す様に、最大空気流量時の電圧以上となる。
一方、流量検出部２１では、センサチップ７に液状体が付着していると、サブ通路６に空気の流れが発生していても、上流側と下流側の測温抵抗体１３に温度差ΔＴが発生しない、つまり、流量検出ができないため、流量検出部２１より出力される第２の信号は、図９の矢印Ｂで示す様に、空気流量がゼロの時の電圧となる。
【００４１】
よって、デジタル演算部２２は、第１の信号と第２の信号が共に異常値を示す時、つまり、第１の信号が図９の最大空気流量以上の電圧（矢印Ａの電圧）を示す時、および、第２の信号が図９の空気流量ゼロの状態の電圧（矢印Ｂの電圧）を示す時に、センサチップ７に液状体が付着していると判定する。
また、デジタル演算部２２は、センサチップ７に液状体が付着していると判定した場合に、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力する。
【００４２】
（実施例１の作用および効果）
本実施例の熱式空気流量計１は、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段２２ａの機能をデジタル演算部２２に持たせている。すなわち、デジタル演算部２２は、ヒータ温度制御部２０と流量検出部２１より、それぞれ空気流量に相関する第１の信号と第２の信号を入力し、その二つの信号を基にセンサチップ７への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサチップ７への液状体の付着の有無を判定できる。
従って、センサチップ７に液状体が付着していると判定された時は、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力することにより、熱式空気流量計１の出力異常に伴う不適正な空燃比制御を回避できるので、異常なエンジン回転を防止できる。
【００４３】
言い換えると、センサチップ７に液状体が付着していないと判定された時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時に出力されるセンサ信号に基づいて空燃比制御を実行できるので、エンジン回転を正常に維持できる。
また、本実施例の熱式空気流量計１に使用されるセンサチップ７は、センサ基板１０の熱容量が小さいメンブレン１１上に発熱ヒータ１２及び測温抵抗体１３を配置しているので、発熱ヒータ１２への供給電圧を低く設定できる。従って、センサチップ７に液状体が付着した時に、十分な電圧を発熱ヒータ１２に供給できるので、センサチップ７から液状体が蒸発するまでの時間を短くできる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２に示す熱式空気流量計１は、ヒータ温度制御部２０の構成が実施例１とは異なる。本実施例のヒータ温度制御部２０は、図１０に示す様に、ブリッジ回路２３の一方のブリッジアームに発熱ヒータ１２の温度を検出する傍熱抵抗体３３と第１の抵抗体２７とが直列に接続され、他方のブリッジアームに吸気温検出抵抗体１４と第２の抵抗体２８とが直列に接続されている。
傍熱抵抗体３３は、例えば、図１１に示す様に、発熱ヒータ１２の温度を精度良く検出できる様に、発熱ヒータ１２の周囲を囲む様に近接して配置されている。
このヒータ温度制御部２０は、傍熱抵抗体３３によって検出される発熱ヒータ１２の温度が吸気温検出抵抗体１４によって検出される吸気温度より一定温度（例えば２００℃）だけ高い基準温度に保たれる様に、発熱ヒータ１２の加熱電流を制御する。
【００４５】
上記の構成において、液状体付着判定手段２２ａは、発熱ヒータ１２の温度変化に応じてヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号と、測温抵抗体１３の温度変化に応じて流量検出部２１より出力される第２の信号とを比較して、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する。
ここで、第２の信号は、実施例１と同じく、図１０に示すブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差、つまり、一方の中点端子３０ａの電圧と、他方の中点端子３０ｂの電圧との電位差であり、この電位差がＡ／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換され、第２の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
一方、第１の信号は、図１０に示すヒータ温度制御部２０において、発熱ヒータ１２に印加される電圧（端子３４の電圧）であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９でデジタル値に変換され、第１の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
【００４６】
デジタル演算部２２による液状体付着の判定方法は、実施例１と同じであり、第１の信号と第２の信号が共に異常値を示す時、つまり、第１の信号が図９の最大空気流量以上の電圧（矢印Ａの電圧）を示す時、および、第２の信号が図９の空気流量ゼロの状態の電圧（矢印Ｂの電圧）を示す時に、センサチップ７に液状体が付着していると判定する。
この実施例２の構成においても、実施例１と同じく、センサチップ７に液状体が付着していると判定された時は、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力することにより、熱式空気流量計１の出力異常に伴う不適正な空燃比制御を回避でき、異常なエンジン回転を防止できる。言い換えると、センサチップ７に液状体が付着していないと判定された時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時に出力されるセンサ信号に基づいて空燃比制御を実行できるので、エンジン回転を正常に維持できる。
【００４７】
（実施例３）
実施例３に示す熱式空気流量計１は、センサチップ７に形成されるメンブレン１１の表面上に少なくとも２個の発熱ヒータ１２を配置した一例である。
２個の発熱ヒータ１２は、図１３に示す様に、サブ通路６を流れる空気の流れ方向（順方向）に対し、上流側に配置される上流側ヒータ１２ａと、下流側に配置される下流側ヒータ１２ｂである。なお、図１３では、上流側ヒータ１２ａと下流側ヒータ１２ｂを１個ずつ配置しているが、それぞれ、２個以上配置することもできる。
上流側ヒータ１２ａと下流側ヒータ１２ｂは、それぞれ、図１２に示す上流側ヒータ温度制御部２０Ａと下流側ヒータ温度制御部２０Ｂによって基準温度に制御される。
【００４８】
上流側ヒータ温度制御部２０Ａは、ブリッジ回路２３Ａと、このブリッジ回路２３Ａの二つの中点端子２３ａ１、２３ｂ１が入力端子に接続されるオペアンプ２４Ａと、このオペアンプ２４Ａの出力に基づいてオン／オフするトランジスタ２５Ａより構成される。
ブリッジ回路２３Ａは、トランジスタ２５Ａを介して電源２６に接続される給電端子２３ｃ１と、アースに接続されるアース端子２３ｄ１との間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、上流側ヒータ１２ａと第１の抵抗体２７ａとが直列に接続され、他方のブリッジアームには、吸気温検出抵抗体１４ａと第２の抵抗体２８ａとが直列に接続されている。
【００４９】
下流側ヒータ温度制御部２０Ｂは、ブリッジ回路２３Ｂと、このブリッジ回路２３Ｂの二つの中点端子２３ａ２、２３ｂ２が入力端子に接続されるオペアンプ２４Ｂと、このオペアンプ２４Ｂの出力に基づいてオン／オフするトランジスタ２５Ｂより構成される。
ブリッジ回路２３Ｂは、トランジスタ２５Ｂを介して電源２６に接続される給電端子２３ｃ２と、アースに接続されるアース端子２３ｄ２との間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、下流側ヒータ１２ｂと第１の抵抗体２７ｂとが直列に接続され、他方のブリッジアームには、吸気温検出抵抗体１４ｂと第２の抵抗体２８ｂとが直列に接続されている。
【００５０】
上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂは、上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂにより、それぞれ、吸気温検出抵抗体１４ａ、１４ｂで検出される吸気温度より一定温度（例えば２００℃）だけ高い基準温度に保たれる。
また、上流側ヒータ１２ａと第１の抵抗体２７ａとの接続点である一方の中点端子２３ａ１に発生する電圧、つまり、上流側ヒータ１２ａに流れる電流から得られる電圧は、Ａ／Ｄ変換器２９Ａでデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に出力される。
同様に、下流側ヒータ１２ｂと第１の抵抗体２７ｂとの接続点である一方の中点端子２３ａ２に発生する電圧、つまり、下流側ヒータ１２ｂに流れる電流から得られる電圧は、Ａ／Ｄ変換器２９Ｂでデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に出力される。
【００５１】
ここで、本実施例の熱式空気流量計１による空気流量の検出方法について説明する。
サブ通路６に空気の流れが発生していない時は、上流側ヒータ１２ａ及び下流側ヒータ１２ｂを吸気温度に対して一定の温度差に保つために必要な電力が等しくなるため、両ブリッジ回路２３Ａ、２３Ｂに印加される電圧も等しくなる。
サブ通路６に順方向の流れが発生している場合は、上流側ヒータ１２ａの上部を通過する際に加熱された空気が下流側ヒータ１２ｂの上部を通過するため、下流側ヒータ１２ｂの上部を通過する空気は、上流側ヒータ１２ａの上部を通過する時点より高温となっている。従って、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂをそれぞれ基準温度に保つためには、図１４に示す様に、上流側ヒータ１２ａに印加される電圧の方が下流側ヒータ１２ｂに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータ１２ａ、１２ｂに印加される電圧差は大きくなる。
【００５２】
また、サブ通路６に逆方向の流れが発生している場合は、下流側ヒータ１２ｂの上部を通過する際に加熱された空気が上流側ヒータ１２ａの上部を通過するため、上流側ヒータ１２ａの上部を通過する空気は、下流側ヒータ１２ｂの上部を通過する時点より高温となっている。よって、順方向の流れが発生している場合とは逆に、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂをそれぞれ基準温度に保つためには、下流側ヒータ１２ｂに印加される電圧の方が上流側ヒータ１２ａに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータ１２ａ、１２ｂに印加される電圧差は大きくなる。
上記の様に、サブ通路６に空気の流れが発生すると、ブリッジ回路２３Ａの一方の中点端子２３ａ１と、ブリッジ回路２３Ｂの一方の中点端子２３ａ２とに異なる電圧が発生するため、両方の電圧差に応じて空気流量および空気の流れ方向を検出できる。
【００５３】
続いて、デジタル演算部２２による液状体付着の判定方法について説明する。
デジタル演算部２２は、ブリッジ回路２３Ａより出力される第１の信号と、ブリッジ回路２３Ｂより出力される第２の信号とを比較して、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する。
第１の信号は、ブリッジ回路２３Ａにおいて、上流側ヒータ１２ａに流れる電流から得られる電圧、すなわち、一方の中点端子２３ａ１の電圧であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９Ａでデジタル値に変換され、第１の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
第２の信号は、ブリッジ回路２３Ｂにおいて、下流側ヒータ１２ｂに流れる電流から得られる電圧、すなわち、一方の中点端子２３ａ２の電圧であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９Ｂでデジタル値に変換され、第２の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
【００５４】
ここで、センサチップ７に液状体が付着していない時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時に上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂより出力される第１の信号および第２の信号は以下の通りである。
上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂでは、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂをそれぞれ基準温度に制御しているので、ブリッジ回路２０Ａの中点端子２３ａ１およびブリッジ回路２０Ｂの中点端子２３ａ２には、それぞれ、空気流量がゼロの時でも、所定の電圧が発生し、その後、空気流量が多くなるに連れて、発生電圧が緩やかに増大する（図９参照）。つまり、上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂからは、空気流量に相関した第１の信号および第２の信号が出力される。
【００５５】
これに対し、センサチップ７に液状体が付着していると、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂの熱が液状体に奪われるため、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂを基準温度に制御しようとすると、上流側ヒータ温度制御部２０Ａより出力される第１の信号および下流側ヒータ温度制御部２０Ｂより出力される第２の信号は、最大空気流量時の電圧以上となる（図９参照）。
よって、デジタル演算部２２は、第１の信号と第２の信号が共に異常値を示す時、つまり、第１の信号および第２の信号が、共に最大空気流量以上の電圧を示す時に、センサチップ７に液状体が付着していると判定する。
この実施例３に示す熱式空気流量計１においても、センサチップ７に液状体が付着していると判定された時は、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力することにより、熱式空気流量計１の出力異常に伴う不適正な空燃比制御を回避でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 熱式空気流量計
６ サブ通路（空気通路）
７ センサチップ（センサ部）
８ 回路チップ
９ 樹脂製ケース（共通のケース）
１０ センサ基板
１１ メンブレン
１２ 発熱ヒータ
１２ａ 上流側ヒータ
１２ｂ 下流側ヒータ
１３ 測温抵抗体
２０ ヒータ温度制御部
２０Ａ 上流側ヒータ温度制御部
２０Ｂ 下流側ヒータ温度制御部
２１ 流量検出部
２２ デジタル演算部
２２ａ 液状体付着判定手段
２９ Ａ／Ｄ変換器（量子化手段）
３２ Ａ／Ｄ変換器（量子化手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のエンジンに供給される空気の流量を計測する熱式空気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気やガス等の流体流量を計測する熱式流量計がある。この熱式流量計は、流量検出用のセンサ部に水滴等が付着すると、その水滴が蒸発するまでの間は出力異常となることが知られている。これに対し、水分や油分等の液状体がセンサ部に付着することによる出力異常を防止する技術が知られている（特許文献１、２参照）。
特許文献１では、主通路を流れる流体の一部を導入する副通路内に流体の流量を検出するセンサを配置し、このセンサより上流側の副通路側面に液状体を捕獲して移動させる捕獲手段を設けている。捕獲手段は、例えば、複数の溝、あるいは、複数のはり状突部であり、副通路内を通過する流体の流れ方向に対し傾斜して形成されている。この捕獲手段によって捕獲された液状体（例えば、空気に含まれる水滴）は、センサ部に付着することなく、副通路の出口より外部に排出される。
【０００３】
また、特許文献２に示されるセンサ部は、基板上に電気絶縁膜を介して形成された発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の近傍に形成される凹凸形状の上流側抵抗体および下流側抵抗体とを有し、各抵抗体の上に保護膜が形成されている。この保護膜は、汚染物質が含まれる水分や油分等の付着液体から各抵抗体（発熱抵抗体、上流側抵抗体、下流側抵抗体）を保護するために形成される。特に、上流側抵抗体および下流側抵抗体の上に形成される保護膜の表面は、付着液体に対し親液性を示す凹凸形状を有している。
これにより、汚染物質を含む付着液体は、親液性を示す凹凸形状の領域（上流側抵抗体および下流側抵抗体の上に形成される領域）に表面張力により移動される。その結果、汚染物質の塊は、付着液体の乾燥時に保護膜の凹凸形状の領域に集中するため、センサ部に付着することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７８２６６９号公報
【特許文献２】特開２０００−８１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された従来技術では、副通路内に流入した液状体をある程度は捕獲手段によって捕獲できるが、完全に捕獲することは困難である。よって、捕獲されなかった液状体がセンサ部に付着すると、液状体が蒸発するまでの間は出力異常となる。 このため、例えば、自動車のエンジンに吸入される空気流量を計測してエンジンへの噴射量を制御する燃料噴射システムに特許文献１の従来技術を採用すると、適正な空燃比を得ることが困難となり、場合によっては正常なエンジン回転を維持できなくなるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の従来技術では、発熱抵抗体上の保護膜に付着した液体が親液性を示す凹凸形状の領域に引き付けられて無くなるまでは、所定時間が必要であり、その間は、特許文献１の場合と同様に出力異常となるため、適正な空燃比を得ることが困難となり、場合によっては正常なエンジン回転を維持できなくなるという問題がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、センサ部への水分や油分等の液状体の付着の有無を判定できる熱式空気流量計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１に係る発明）
本発明は、通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部を備え、発熱ヒータからの放熱量を基に空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、互いに異なる信号系統より空気流量に関係する少なくとも二つの信号を入力し、この少なくとも二つの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の液状体付着判定手段は、互いに異なる信号系統より空気流量に関係する少なくとも二つの信号を入力し、その少なくとも二つの信号を基にセンサ部への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサ部への液状体の付着の有無を判定できる。従って、センサ部に液状体が付着していると判定された時は、熱式空気流量計から出力されるセンサ信号を範囲外として、センサ部が正常に機能していないことを外部に知らせることができる。
これにより、例えば、本発明の熱式空気流量計を自動車用エンジンの空燃比制御に使用する場合は、センサ部が正常に機能している時のセンサ信号を空燃比制御に用いることができるので、空燃比を適正に制御でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【０００９】
（請求項２に係る発明）
本発明は、通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、空気通路を流れる空気と発熱ヒータとの温度差が一定となる様に発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部と、発熱ヒータからの放熱量を基に空気通路を流れる空気流量を検出する流量検出部とを備える熱式空気流量計であって、センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、ヒータ温度制御部および流量検出部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の液状体付着判定手段は、ヒータ温度制御部および流量検出部より、それぞれ空気流量に関係する信号を入力し、その二つの信号を基にセンサ部への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサ部への液状体の付着の有無を判定できる。従って、センサ部に液状体が付着していると判定された時は、熱式空気流量計から出力されるセンサ信号を範囲外として、センサ部が正常に機能していないことを外部に知らせることができる。
これにより、例えば、本発明の熱式空気流量計を自動車用エンジンの空燃比制御に使用する場合は、センサ部が正常に機能している時のセンサ信号を空燃比制御に用いることができるので、空燃比を適正に制御でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【００１１】
（請求項３に係る発明）
請求項２に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、発熱ヒータの上流側と下流側のどちらか一方、あるいは上流側と下流側の両方に配置される測温抵抗体を有し、液状体付着判定手段は、発熱ヒータの温度変化に応じてヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、測温抵抗体の温度変化に応じて流量検出部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【００１２】
センサ部に液状体が付着している場合は、発熱ヒータの熱が液状体に奪われるため、空気通路を流れる空気と発熱ヒータとの温度差が一定となるように発熱ヒータの温度を制御しようとすると、ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧は、最大空気流量時の電圧以上となる。一方、流量検出部では、センサ部に液状体が付着していると流量検出ができないため、流量検出部から得られる第２の電圧は、空気流量がゼロの時の電圧となる。
よって、ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧と、流量検出部から得られる第２の電圧とを比較することで、センサ部に液状体が付着しているか否かを判定できる。
【００１３】
（請求項４に係る発明）
本発明は、通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部とを備え、センサ部は、空気通路を流れる空気の流れ方向に対して上流側と下流側とに少なくとも１個ずつ発熱ヒータを配置し、ヒータ温度制御部は、空気の流れ方向に対して上流側に配置される発熱ヒータを上流側ヒータと呼び、空気の流れ方向に対して下流側に配置される発熱ヒータを下流側ヒータと呼ぶ時に、空気通路を流れる空気と上流側ヒータとの温度差が一定となる様に上流側ヒータの温度を制御する上流側ヒータ温度制御部と、空気通路を流れる空気と下流側ヒータとの温度差が一定となる様に下流側ヒータの温度を制御する下流側ヒータ温度制御部とで構成され、上流側ヒータからの放熱量と下流側ヒータからの放熱量との差より、空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、上流側ヒータ温度制御部および下流側ヒータ温度制御部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に係る熱式空気流量計は、上流側ヒータからの放熱量と下流側ヒータからの放熱量との差より空気流量を検出することができる。
例えば、空気通路に順方向の流れが発生している場合は、上流側ヒータの上部を通過する際に加熱された空気が下流側ヒータの上部を通過するため、下流側ヒータの上部を通過する空気は、上流側ヒータの上部を通過する時点より高温となっている。従って、上流側ヒータおよび下流側ヒータをそれぞれ空気温度に対して一定の温度差に保つためには、上流側ヒータに印加される電圧の方が下流側ヒータに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータに印加される電圧差は大きくなる。
【００１５】
また、空気通路に逆方向の流れが発生している場合は、順方向の流れが発生している場合とは逆に、下流側ヒータに印加される電圧の方が上流側ヒータに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータに印加される電圧差は大きくなる。従って、上流側ヒータからの放熱量と下流側ヒータからの放熱量との差に応じて、空気流量および空気の流れ方向を検出できる。これにより、例えば、自動車のエンジンに吸入される吸気量を計測するエアフロメータに本発明の熱式空気流量計を適用した場合に、エンジンに吸入される順方向の吸気量だけでなく、例えば、吸気脈動等によって生じる逆流時の空気流量も計測できる。
【００１６】
また、本発明の液状体付着判定手段は、上流側ヒータ温度制御部と下流側ヒータ温度制御部より、それぞれ空気流量に関係する信号を入力し、その二つの信号を基にセンサ部への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサ部への液状体の付着の有無を判定できる。従って、センサ部に液状体が付着していると判定された時は、熱式空気流量計から出力されるセンサ信号を範囲外として、センサ部が正常に機能していないことを外部に知らせることができる。
これにより、例えば、本発明の熱式空気流量計を自動車用エンジンの空燃比制御に使用する場合は、センサ部が正常に機能している時のセンサ信号を空燃比制御に用いることができるので、空燃比を適正に制御でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【００１７】
（請求項５に係る発明）
請求項４に記載した熱式空気流量計において、液状体付着判定手段は、上流側ヒータの温度変化に応じて上流側ヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、下流側ヒータの温度変化に応じて下流側ヒータ温度制御部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする。
センサ部に液状体が付着している場合は、発熱ヒータ（上流側ヒータおよび下流側ヒータ）の熱が液状体に奪われるため、空気通路を流れる空気と発熱ヒータとの温度差が一定となるように発熱ヒータの温度を制御しようとすると、上流側ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧および下流側ヒータ温度制御部から得られる第２の電圧は、最大空気流量時の電圧以上となる。
よって、上流側ヒータ温度制御部から得られる第１の電圧および下流側ヒータ温度制御部から得られる第２の電圧とを比較することで、センサ部に液状体が付着しているか否かを判定できる。
【００１８】
（請求項６に係る発明）
請求項３に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、メンブレン上に発熱ヒータおよび測温抵抗体が配置されていることを特徴とする。
基板の熱容量が小さいメンブレン上に発熱ヒータおよび測温抵抗体を配置することで、発熱ヒータへの供給電圧を低く設定できる。これにより、センサ部に液状体が付着した時に、十分な電圧を発熱ヒータに供給できるので、センサ部から液状体が蒸発するまでの時間を短くできる。
【００１９】
（請求項７に係る発明）
請求項４または５に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、メンブレン上に上流側ヒータおよび下流側ヒータが配置されていることを特徴とする。
基板の熱容量が小さいメンブレン上に発熱ヒータ（上流側ヒータおよび下流側ヒータ）を配置することで、発熱ヒータへの供給電圧を低く設定できる。これにより、センサ部に液状体が付着した時に、十分な電圧を発熱ヒータに供給できるので、センサ部から液状体が蒸発するまでの時間を短くできる。
【００２０】
（請求項８に係る発明）
請求項３または５に記載した熱式空気流量計において、第１の電圧と第２の電圧をそれぞれ量子化する量子化手段を備え、液状体付着判定手段は、回路チップ上に設けられるデジタル演算部によって構成され、このデジタル演算部により、量子化された二つの信号に基づいてセンサ部に液状体が付着しているか否かを判定することを特徴とする。
本発明では、アナログ値である第１の電圧と第２の電圧をそれぞれ量子化する、つまり、デジタル変換した後、その二つのデジタル信号をデジタル演算部で比較処理することにより、液状体がセンサ部に付着しているか否かを確実に判定できる。
【００２１】
（請求項９に係る発明）
請求項８に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、センサチップと回路チップは、共通のケースに一体に収容されて、センサアセンブリとして構成されていることを特徴とする。
センサチップと回路チップを共通のケースに一体に収容することで、センサチップと回路チップとの配線接続をワイヤボンディング等によって容易にでき、且つ、一つのセンサアセンブリとして構成することにより小型化が可能となる。
【００２２】
（請求項１０に係る発明）
請求項１に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、空気の流れ方向に対して発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、上流側の測温抵抗体と下流側の測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする。
この場合、発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ測温抵抗体を配置しているので、順方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの上流側から下流側へ向かう空気の流量だけでなく、逆方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの下流側から上流側へ逆流する空気の流量も検出できる。これにより、例えば、自動車のエンジンに吸入される吸気量を計測するエアフロメータに本発明の熱式空気流量計を適用した場合に、エンジンに吸入される順方向の吸気量だけでなく、例えば、吸気脈動等によって生じる逆流時の空気流量も計測できる。
【００２３】
（請求項１１に係る発明）
請求項２に記載した熱式空気流量計において、センサ部は、空気の流れ方向に対して発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、流量検出部は、上流側の測温抵抗体と下流側の測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする。
この場合、発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ測温抵抗体を配置しているので、順方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの上流側から下流側へ向かう空気の流量だけでなく、逆方向の空気流量、つまり、発熱ヒータの下流側から上流側へ逆流する空気の流量も検出できる。これにより、例えば、自動車のエンジンに吸入される吸気量を計測するエアフロメータに本発明の熱式空気流量計を適用した場合に、エンジンに吸入される順方向の吸気量だけでなく、例えば、吸気脈動等によって生じる逆流時の空気流量も計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】熱式空気流量計の回路図である（実施例１）。
【図２】熱式空気流量計を吸気ダクトに取り付けた状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）流量センサの平面図、（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】センサチップの平面図である（実施例１）。
【図５】センサチップの断面図である（実施例１）。
【図６】センサチップのメンブレン上に配置された発熱ヒータと測温抵抗体の平面図である（実施例１）。
【図７】（ａ）流量検出の原理を示す温度分布図、（ｂ）空気の流れ方向に沿って切断したセンサチップの断面図である。
【図８】熱式空気流量計の出力特性を示すグラフである。
【図９】センサ部に液状体が付着している時と付着していない時の出力特性を示すグラフである。
【図１０】熱式空気流量計の回路図である（実施例２）。
【図１１】センサチップのメンブレン上に配置された発熱ヒータと測温抵抗体の平面図である（実施例２）。
【図１２】熱式空気流量計の回路図である（実施例３）。
【図１３】センサチップのメンブレン上に配置された発熱ヒータの平面図である（実施例３）。
【図１４】上流側ヒータおよび下流側ヒータの印加電圧と空気流量との関係を表す特性図である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００２６】
この実施例１では、自動車のエンジンに吸入される空気流量（吸気量と呼ぶ）を計測する熱式空気流量計１の一例を説明する。
熱式空気流量計１は、図２に示す様に、エンジンの吸気ダクト２に取り付けられるセンサハウジング３と、このセンサハウジング３に保持される流量センサ４（図３参照）とを備える。
吸気ダクト２は、吸気量を調節するスロットルバルブ（図示せず）より上流側の吸気通路であり、例えば、吸気通路の最上流に配置されるエアクリーナの出口パイプ、あるいは、この出口パイプに接続される吸気管等である。
センサハウジング３は、吸気ダクト２の壁面に空けられた取付け孔より吸気ダクト２の内部に挿入され、センサハウジング３に設けられるフランジ部３ａを介して吸気ダクト２にボルト等によって着脱可能に固定される。
【００２７】
センサハウジング３には、吸気ダクト２の内部を上流側（エアクリーナ側）から下流側（エンジン側）に向かって流れる空気、つまり、エンジンに吸入される空気の一部を取り込むバイパス通路が形成されている。このバイパス通路は、吸気ダクト２の上流側に向かって開口する入口５ａと、吸気ダクト２の下流側に向かって開口する出口５ｂとの間を連通するメイン通路５と、このメイン通路５を流れる空気の一部を取り込むサブ通路６とを有する。
メイン通路５は、入口５ａと出口５ｂとの間が略直線的に形成され、且つ、出口側の流路断面積が出口５ｂに向かって次第に減少するテーパ形状に形成されている。
サブ通路６は、メイン通路５の途中から分岐するサブ入口６ａと、メイン通路５の出口５ｂの周囲に環状に開口するサブ出口６ｂとの間を連通して形成される。このサブ通路６は、通路途中に大きな曲がり部が設けられて、メイン通路５より通路長が長く形成されている。
【００２８】
流量センサ４は、図３に示す様に、センサチップ７と回路チップ８とを有し、そのセンサチップ７と回路チップ８が共通の樹脂製ケース９に一体に収容されてセンサアセンブリとして構成されている。センサチップ７は、図４に示す様に、センサ基板１０の一部に形成されたメンブレン１１の表面上に発熱ヒータ１２と測温抵抗体１３が配置され、メンブレン１１から外れた領域に吸気温検出抵抗体１４が配置されている。
メンブレン１１は、図５に示す様に、センサ基板１０の表面にスパッタ法あるいはＣＶＤ法等により形成される絶縁膜であり、例えば、異方性エッチングにより、センサ基板１０の裏面から絶縁膜との境界面までセンサ基板１０の一部を除去して空洞部１５を設けることにより形成される。
このセンサチップ７は、発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、および、吸気温検出抵抗体１４が、サブ通路６を流れる空気に晒される様に、サブ通路６に露出した状態に配置される（図２参照）。
【００２９】
発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、および、吸気温検出抵抗体１４は、例えば、スパッタあるいは蒸着などの成膜技術により薄膜形成した後、エッチングにより所望の抵抗値になるようにパターニングして形成することができる。抵抗体の材料としては、例えば、信頼性の高い白金を使用することが望ましい。
また、センサチップ７には、図４に示す様に、発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、および、吸気温検出抵抗体１４に接続される各配線パターン１６と、これらの配線パターン１６の端部に接続されるボンディングパッド１７が形成され、このボンディングパッド１７と回路チップ８に設けられる電極部（図示せず）とがワイヤボンディング１８によって電気的に接続されている〔図３（ｂ）参照〕。
また、センサチップ７の表面には、図５に示す様に、ボンディングパッド１７の表面のみ露出した状態で、発熱ヒータ１２、測温抵抗体１３、吸気温検出抵抗体１４、および、配線パターン１６を保護する保護膜１９が形成されている。なお、図５では、保護膜１９が二層に形成されているが、一層だけでも良い。
【００３０】
発熱ヒータ１２は、後述するヒータ温度制御部２０（図１参照）によって基準温度に制御される。
測温抵抗体１３は、図６に示す様に、空気の流れ方向に対し、発熱ヒータ１２の上流側（図示左側）に配置される２個の測温抵抗体１３（第１測温抵抗体１３ａ、第２測温抵抗体１３ｂ）と、発熱ヒータ１２の下流側に配置される２個の測温抵抗体１３（第１測温抵抗体１３ｃ、第２測温抵抗体１３ｄ）とで構成される。
吸気温検出抵抗体１４は、図４に示す様に、メンブレン１１が形成されていないセンサ基板１０の厚肉部分に配置され、且つ、発熱ヒータ１２の熱が温度検出に影響を及ぼさないように、発熱ヒータ１２から所定距離だけ離れた位置、例えば、空気の流れ方向に対し上流側の第１測温抵抗体１３ａより、さらに上流に配置される。
【００３１】
回路チップ８は、図１に示す様に、ヒータ温度制御部２０と、発熱ヒータ１２からの放熱量を基に吸気量を検出する流量検出部２１と、この流量検出部２１で検出される吸気量をセンサ信号に変換するデジタル演算部２２とが設けられ、このデジタル演算部２２は、センサチップ７に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する本発明の液状体付着判定手段２２ａを有している。
ヒータ温度制御部２０は、図１に示す様に、下述するブリッジ回路２３と、このブリッジ回路２３の二つの中点端子２３ａ、２３ｂがそれぞれ入力端子に接続されるオペアンプ２４と、このオペアンプ２４の出力に基づいてオン／オフするトランジスタ２５より構成される。
【００３２】
ブリッジ回路２３は、トランジスタ２５を介して電源２６に接続される給電端子２３ｃと、アースに接続されるアース端子２３ｄとの間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、発熱ヒータ１２と第１の抵抗体２７とが直列に接続され、他方のブリッジアームには、吸気温検出抵抗体１４と第２の抵抗体２８とが直列に接続されている。このヒータ温度制御部２０は、例えば、発熱ヒータ１２の温度あるいはサブ通路６を流れる空気の温度（吸気温度と呼ぶ）が変化してブリッジ回路２３のバランスが崩れると、発熱ヒータ１２に流れる電流を制御して、元のバランス状態に戻すように働く。
【００３３】
具体的に説明すると、例えば、発熱ヒータ１２の温度が基準温度より低下すると、発熱ヒータ１２の抵抗値が低下してブリッジ回路２３の二つの中点端子２３ａ、２３ｂ間に電位差が生じるため、オペアンプ２４の出力によりトランジスタ２５がオンする。その結果、電源２６より発熱ヒータ１２に電流が供給されて、発熱ヒータ１２の温度が上昇する。その後、発熱ヒータ１２の温度が基準温度まで上昇すると、二つの中点端子２３ａ、２３ｂ間の電位差が無くなる、つまり、ブリッジ回路２３の平衡が保たれることにより、トランジスタ２５がオフして発熱ヒータ１２に供給される電流が遮断される。これにより、発熱ヒータ１２は、吸気温検出抵抗体１４で検出される吸気温度より一定温度（例えば２００℃）だけ高い基準温度に保たれる。
また、発熱ヒータ１２と第１の抵抗体２７との接続点である一方の中点端子２３ａに発生する電圧、つまり、発熱ヒータ１２に流れる電流から得られる電圧は、Ａ／Ｄ変換器２９でデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に出力される。
【００３４】
流量検出部２１は、図１に示す様に、下述するブリッジ回路３０と、このブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂがそれぞれ入力端子に接続されるオペアンプ３１とで構成される。
ブリッジ回路３０は、所定の電圧が印加される給電端子３０ｃと、アースに接続されるアース端子３０ｄとの間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、上流側の第１測温抵抗体１３ａと下流側の第１測温抵抗体１３ｃとが直列に接続され、他方のブリッジアームには、下流側の第２測温抵抗体１３ｄと上流側の第２測温抵抗体１３ｂとが直列に接続されている。
ここで、発熱ヒータ１２が基準温度に制御される時の空気流れと測温抵抗体１３の検出温度との関係について、図７を基に説明する。
サブ通路６に空気流れが発生していない時は、図７（ａ）の破線グラフで示す様に、発熱ヒータ１２を中心として上流側と下流側とで温度分布が対称となり、図７（ｂ）に示す上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂと下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄとの間に温度差は生じない。
【００３５】
これに対し、サブ通路６に順方向の空気流れが発生している場合は、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの方が下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄより空気流れによる冷却効果が大きいため、図７（ａ）の実線グラフで示す様に、発熱ヒータ１２の下流側（図示右側）へ偏った温度分布が生じる。つまり、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの方が下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄより検出温度が低くなる。一方、サブ通路６に逆方向の空気流れが発生すると、発熱ヒータ１２の上流側へ偏った温度分布が生じるため、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの方が下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄより検出温度が高くなる。
この様に、サブ通路６に空気の流れが発生すると、図８に示す様に、空気流量（吸気量）および空気の流れ方向に応じて、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの検出温度と下流側測の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄの検出温度との間に温度差ΔＴが生じるため、この温度差ΔＴより吸気量および空気の流れ方向を検出できる。
【００３６】
上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの検出温度と下流側測の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄの検出温度との間に温度差ΔＴが生じた場合、つまり、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂの抵抗値と下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄの抵抗値とがそれぞれ変化して、ブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間に電位差が生じると、その電位差がオペアンプ３１により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３２（図１参照）でデジタル値に変換されてデジタル演算部２２へ出力される。
デジタル演算部２２では、例えば、温度補正に関するデータを組み込んだ補正マップを基に、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル変換された電圧値に対する温度特性のずれを補正し、その温度補正された電圧値を例えば周波数値に変換して、センサ信号として外部のＥＣＵ（図示せず）へ出力する。なお、センサ信号は、電圧値を周波数値に変換することなく、電圧値のままＥＣＵへ出力する構成でも良い。
【００３７】
次に、本発明に係る液状体付着判定手段２２ａについて説明する。
この液状体付着判定手段２２ａは、発熱ヒータ１２の温度変化に応じてヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号と、測温抵抗体１３の温度変化に応じて流量検出部２１より出力される第２の信号とを比較して、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する。
第１の信号は、図１に示すブリッジ回路２３において、発熱ヒータ１２に流れる電流から得られる電圧、すなわち、一方の中点端子２３ａの電圧であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９でデジタル値に変換され、第１の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
第２の信号は、図１に示すブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差、つまり、一方の中点端子３０ａの電圧と、他方の中点端子３０ｂの電圧との電位差であり、この電位差がＡ／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換され、第２の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
【００３８】
ここで、センサチップ７に液状体が付着していない時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時にヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号、および、流量検出部２１より出力される第２の信号は以下の通りである。
ヒータ温度制御部２０では、発熱ヒータ１２を基準温度（吸気温度より一定温度だけ高い温度）に制御しているので、一方の中点端子２３ａには、図９の破線グラフで示す様に、空気流量がゼロの時でも、所定の電圧（図９では約２．４Ｖ）が発生し、その後、空気流量が多くなるに連れて、発生電圧が緩やかに増大する。つまり、ヒータ温度制御部２０からは、空気流量に相関した第１の信号が出力される。
【００３９】
一方、流量検出部２１では、サブ通路６に空気の流れが発生していない時は、上記の図７を参照して説明したように、上流側の測温抵抗体１３ａ、１３ｂと下流側の測温抵抗体１３ｃ、１３ｄとの間に温度差ΔＴが生じないので、ブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差はゼロとなる。サブ通路６に空気の流れが発生すると、図９の実線グラフで示す様に、空気流量が多くなるに従って二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差が増大する。つまり、流量検出部２１からは、空気流量に相関した第２の信号が出力される。
【００４０】
これに対し、センサチップ７に液状体が付着していると、発熱ヒータ１２の熱が液状体に奪われるため、サブ通路６を流れる空気と発熱ヒータ１２との温度差が一定となるように発熱ヒータ１２の温度を制御しようとすると、ヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号は、図９の矢印Ａで示す様に、最大空気流量時の電圧以上となる。
一方、流量検出部２１では、センサチップ７に液状体が付着していると、サブ通路６に空気の流れが発生していても、上流側と下流側の測温抵抗体１３に温度差ΔＴが発生しない、つまり、流量検出ができないため、流量検出部２１より出力される第２の信号は、図９の矢印Ｂで示す様に、空気流量がゼロの時の電圧となる。
【００４１】
よって、デジタル演算部２２は、第１の信号と第２の信号が共に異常値を示す時、つまり、第１の信号が図９の最大空気流量以上の電圧（矢印Ａの電圧）を示す時、および、第２の信号が図９の空気流量ゼロの状態の電圧（矢印Ｂの電圧）を示す時に、センサチップ７に液状体が付着していると判定する。
また、デジタル演算部２２は、センサチップ７に液状体が付着していると判定した場合に、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力する。
【００４２】
（実施例１の作用および効果）
本実施例の熱式空気流量計１は、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段２２ａの機能をデジタル演算部２２に持たせている。すなわち、デジタル演算部２２は、ヒータ温度制御部２０と流量検出部２１より、それぞれ空気流量に相関する第１の信号と第２の信号を入力し、その二つの信号を基にセンサチップ７への液状体の付着を判定するので、判定の精度が高く、高い確率でセンサチップ７への液状体の付着の有無を判定できる。
従って、センサチップ７に液状体が付着していると判定された時は、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力することにより、熱式空気流量計１の出力異常に伴う不適正な空燃比制御を回避できるので、異常なエンジン回転を防止できる。
【００４３】
言い換えると、センサチップ７に液状体が付着していないと判定された時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時に出力されるセンサ信号に基づいて空燃比制御を実行できるので、エンジン回転を正常に維持できる。
また、本実施例の熱式空気流量計１に使用されるセンサチップ７は、センサ基板１０の熱容量が小さいメンブレン１１上に発熱ヒータ１２及び測温抵抗体１３を配置しているので、発熱ヒータ１２への供給電圧を低く設定できる。従って、センサチップ７に液状体が付着した時に、十分な電圧を発熱ヒータ１２に供給できるので、センサチップ７から液状体が蒸発するまでの時間を短くできる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２に示す熱式空気流量計１は、ヒータ温度制御部２０の構成が実施例１とは異なる。本実施例のヒータ温度制御部２０は、図１０に示す様に、ブリッジ回路２３の一方のブリッジアームに発熱ヒータ１２の温度を検出する傍熱抵抗体３３と第１の抵抗体２７とが直列に接続され、他方のブリッジアームに吸気温検出抵抗体１４と第２の抵抗体２８とが直列に接続されている。
傍熱抵抗体３３は、例えば、図１１に示す様に、発熱ヒータ１２の温度を精度良く検出できる様に、発熱ヒータ１２の周囲を囲む様に近接して配置されている。
このヒータ温度制御部２０は、傍熱抵抗体３３によって検出される発熱ヒータ１２の温度が吸気温検出抵抗体１４によって検出される吸気温度より一定温度（例えば２００℃）だけ高い基準温度に保たれる様に、発熱ヒータ１２の加熱電流を制御する。
【００４５】
上記の構成において、液状体付着判定手段２２ａは、発熱ヒータ１２の温度変化に応じてヒータ温度制御部２０より出力される第１の信号と、測温抵抗体１３の温度変化に応じて流量検出部２１より出力される第２の信号とを比較して、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する。
ここで、第２の信号は、実施例１と同じく、図１０に示すブリッジ回路３０の二つの中点端子３０ａ、３０ｂ間の電位差、つまり、一方の中点端子３０ａの電圧と、他方の中点端子３０ｂの電圧との電位差であり、この電位差がＡ／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換され、第２の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
一方、第１の信号は、図１０に示すヒータ温度制御部２０において、発熱ヒータ１２に印加される電圧（端子３４の電圧）であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９でデジタル値に変換され、第１の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
【００４６】
デジタル演算部２２による液状体付着の判定方法は、実施例１と同じであり、第１の信号と第２の信号が共に異常値を示す時、つまり、第１の信号が図９の最大空気流量以上の電圧（矢印Ａの電圧）を示す時、および、第２の信号が図９の空気流量ゼロの状態の電圧（矢印Ｂの電圧）を示す時に、センサチップ７に液状体が付着していると判定する。
この実施例２の構成においても、実施例１と同じく、センサチップ７に液状体が付着していると判定された時は、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力することにより、熱式空気流量計１の出力異常に伴う不適正な空燃比制御を回避でき、異常なエンジン回転を防止できる。言い換えると、センサチップ７に液状体が付着していないと判定された時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時に出力されるセンサ信号に基づいて空燃比制御を実行できるので、エンジン回転を正常に維持できる。
【００４７】
（実施例３）
実施例３に示す熱式空気流量計１は、センサチップ７に形成されるメンブレン１１の表面上に少なくとも２個の発熱ヒータ１２を配置した一例である。
２個の発熱ヒータ１２は、図１３に示す様に、サブ通路６を流れる空気の流れ方向（順方向）に対し、上流側に配置される上流側ヒータ１２ａと、下流側に配置される下流側ヒータ１２ｂである。なお、図１３では、上流側ヒータ１２ａと下流側ヒータ１２ｂを１個ずつ配置しているが、それぞれ、２個以上配置することもできる。
上流側ヒータ１２ａと下流側ヒータ１２ｂは、それぞれ、図１２に示す上流側ヒータ温度制御部２０Ａと下流側ヒータ温度制御部２０Ｂによって基準温度に制御される。
【００４８】
上流側ヒータ温度制御部２０Ａは、ブリッジ回路２３Ａと、このブリッジ回路２３Ａの二つの中点端子２３ａ１、２３ｂ１が入力端子に接続されるオペアンプ２４Ａと、このオペアンプ２４Ａの出力に基づいてオン／オフするトランジスタ２５Ａより構成される。
ブリッジ回路２３Ａは、トランジスタ２５Ａを介して電源２６に接続される給電端子２３ｃ１と、アースに接続されるアース端子２３ｄ１との間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、上流側ヒータ１２ａと第１の抵抗体２７ａとが直列に接続され、他方のブリッジアームには、吸気温検出抵抗体１４ａと第２の抵抗体２８ａとが直列に接続されている。
【００４９】
下流側ヒータ温度制御部２０Ｂは、ブリッジ回路２３Ｂと、このブリッジ回路２３Ｂの二つの中点端子２３ａ２、２３ｂ２が入力端子に接続されるオペアンプ２４Ｂと、このオペアンプ２４Ｂの出力に基づいてオン／オフするトランジスタ２５Ｂより構成される。
ブリッジ回路２３Ｂは、トランジスタ２５Ｂを介して電源２６に接続される給電端子２３ｃ２と、アースに接続されるアース端子２３ｄ２との間に二つのブリッジアームを有し、一方のブリッジアームには、下流側ヒータ１２ｂと第１の抵抗体２７ｂとが直列に接続され、他方のブリッジアームには、吸気温検出抵抗体１４ｂと第２の抵抗体２８ｂとが直列に接続されている。
【００５０】
上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂは、上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂにより、それぞれ、吸気温検出抵抗体１４ａ、１４ｂで検出される吸気温度より一定温度（例えば２００℃）だけ高い基準温度に保たれる。
また、上流側ヒータ１２ａと第１の抵抗体２７ａとの接続点である一方の中点端子２３ａ１に発生する電圧、つまり、上流側ヒータ１２ａに流れる電流から得られる電圧は、Ａ／Ｄ変換器２９Ａでデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に出力される。
同様に、下流側ヒータ１２ｂと第１の抵抗体２７ｂとの接続点である一方の中点端子２３ａ２に発生する電圧、つまり、下流側ヒータ１２ｂに流れる電流から得られる電圧は、Ａ／Ｄ変換器２９Ｂでデジタル値に変換されてデジタル演算部２２に出力される。
【００５１】
ここで、本実施例の熱式空気流量計１による空気流量の検出方法について説明する。
サブ通路６に空気の流れが発生していない時は、上流側ヒータ１２ａ及び下流側ヒータ１２ｂを吸気温度に対して一定の温度差に保つために必要な電力が等しくなるため、両ブリッジ回路２３Ａ、２３Ｂに印加される電圧も等しくなる。
サブ通路６に順方向の流れが発生している場合は、上流側ヒータ１２ａの上部を通過する際に加熱された空気が下流側ヒータ１２ｂの上部を通過するため、下流側ヒータ１２ｂの上部を通過する空気は、上流側ヒータ１２ａの上部を通過する時点より高温となっている。従って、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂをそれぞれ基準温度に保つためには、図１４に示す様に、上流側ヒータ１２ａに印加される電圧の方が下流側ヒータ１２ｂに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータ１２ａ、１２ｂに印加される電圧差は大きくなる。
【００５２】
また、サブ通路６に逆方向の流れが発生している場合は、下流側ヒータ１２ｂの上部を通過する際に加熱された空気が上流側ヒータ１２ａの上部を通過するため、上流側ヒータ１２ａの上部を通過する空気は、下流側ヒータ１２ｂの上部を通過する時点より高温となっている。よって、順方向の流れが発生している場合とは逆に、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂをそれぞれ基準温度に保つためには、下流側ヒータ１２ｂに印加される電圧の方が上流側ヒータ１２ａに印加される電圧より大きくなり、且つ、空気流量が増大するに連れて、両ヒータ１２ａ、１２ｂに印加される電圧差は大きくなる。
上記の様に、サブ通路６に空気の流れが発生すると、ブリッジ回路２３Ａの一方の中点端子２３ａ１と、ブリッジ回路２３Ｂの一方の中点端子２３ａ２とに異なる電圧が発生するため、両方の電圧差に応じて空気流量および空気の流れ方向を検出できる。
【００５３】
続いて、デジタル演算部２２による液状体付着の判定方法について説明する。
デジタル演算部２２は、ブリッジ回路２３Ａより出力される第１の信号と、ブリッジ回路２３Ｂより出力される第２の信号とを比較して、センサチップ７に液状体が付着しているか否かを判定する。
第１の信号は、ブリッジ回路２３Ａにおいて、上流側ヒータ１２ａに流れる電流から得られる電圧、すなわち、一方の中点端子２３ａ１の電圧であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９Ａでデジタル値に変換され、第１の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
第２の信号は、ブリッジ回路２３Ｂにおいて、下流側ヒータ１２ｂに流れる電流から得られる電圧、すなわち、一方の中点端子２３ａ２の電圧であり、この電圧がＡ／Ｄ変換器２９Ｂでデジタル値に変換され、第２の信号としてデジタル演算部２２に入力される。
【００５４】
ここで、センサチップ７に液状体が付着していない時、つまり、センサチップ７が正常に機能している時に上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂより出力される第１の信号および第２の信号は以下の通りである。
上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂでは、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂをそれぞれ基準温度に制御しているので、ブリッジ回路２０Ａの中点端子２３ａ１およびブリッジ回路２０Ｂの中点端子２３ａ２には、それぞれ、空気流量がゼロの時でも、所定の電圧が発生し、その後、空気流量が多くなるに連れて、発生電圧が緩やかに増大する（図９参照）。つまり、上流側ヒータ温度制御部２０Ａおよび下流側ヒータ温度制御部２０Ｂからは、空気流量に相関した第１の信号および第２の信号が出力される。
【００５５】
これに対し、センサチップ７に液状体が付着していると、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂの熱が液状体に奪われるため、上流側ヒータ１２ａおよび下流側ヒータ１２ｂを基準温度に制御しようとすると、上流側ヒータ温度制御部２０Ａより出力される第１の信号および下流側ヒータ温度制御部２０Ｂより出力される第２の信号は、最大空気流量時の電圧以上となる（図９参照）。
よって、デジタル演算部２２は、第１の信号と第２の信号が共に異常値を示す時、つまり、第１の信号および第２の信号が、共に最大空気流量以上の電圧を示す時に、センサチップ７に液状体が付着していると判定する。
この実施例３に示す熱式空気流量計１においても、センサチップ７に液状体が付着していると判定された時は、センサチップ７が正常に機能していないことを示す異常信号をＥＣＵへ出力することにより、熱式空気流量計１の出力異常に伴う不適正な空燃比制御を回避でき、異常なエンジン回転を防止できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 熱式空気流量計
６ サブ通路（空気通路）
７ センサチップ（センサ部）
８ 回路チップ
９ 樹脂製ケース（共通のケース）
１０ センサ基板
１１ メンブレン
１２ 発熱ヒータ
１２ａ 上流側ヒータ
１２ｂ 下流側ヒータ
１３ 測温抵抗体
２０ ヒータ温度制御部
２０Ａ 上流側ヒータ温度制御部
２０Ｂ 下流側ヒータ温度制御部
２１ 流量検出部
２２ デジタル演算部
２２ａ 液状体付着判定手段
２９ Ａ／Ｄ変換器（量子化手段）
３２ Ａ／Ｄ変換器（量子化手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部を備え、
前記発熱ヒータからの放熱量を基に前記空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、
前記センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、互いに異なる信号系統より空気流量に関係する少なくとも二つの信号を入力し、この少なくとも二つの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項２】
通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、
前記空気通路を流れる空気と前記発熱ヒータとの温度差が一定となる様に前記発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部と、
前記発熱ヒータからの放熱量を基に前記空気通路を流れる空気流量を検出する流量検出部とを備える熱式空気流量計であって、
前記センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、前記ヒータ温度制御部および前記流量検出部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項３】
請求項２に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、前記発熱ヒータの上流側と下流側のどちらか一方、あるいは上流側と下流側の両方に配置される測温抵抗体を有し、
前記液状体付着判定手段は、前記発熱ヒータの温度変化に応じて前記ヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、前記測温抵抗体の温度変化に応じて前記流量検出部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項４】
通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、
前記発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部とを備え、
前記センサ部は、前記空気通路を流れる空気の流れ方向に対して上流側と下流側とに少なくとも１個ずつ前記発熱ヒータを配置し、
前記ヒータ温度制御部は、空気の流れ方向に対して上流側に配置される前記発熱ヒータを上流側ヒータと呼び、空気の流れ方向に対して下流側に配置される前記発熱ヒータを下流側ヒータと呼ぶ時に、前記空気通路を流れる空気と前記上流側ヒータとの温度差が一定となる様に前記上流側ヒータの温度を制御する上流側ヒータ温度制御部と、前記空気通路を流れる空気と前記下流側ヒータとの温度差が一定となる様に前記下流側ヒータの温度を制御する下流側ヒータ温度制御部とで構成され、
前記上流側ヒータからの放熱量と前記下流側ヒータからの放熱量との差より、前記空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、
前記センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、前記上流側ヒータ温度制御部および前記下流側ヒータ温度制御部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項５】
請求項４に記載した熱式空気流量計において、
前記液状体付着判定手段は、前記上流側ヒータの温度変化に応じて前記上流側ヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、前記下流側ヒータの温度変化に応じて前記下流側ヒータ温度制御部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項６】
請求項３に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、前記メンブレン上に前記発熱ヒータおよび前記測温抵抗体が配置されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項７】
請求項４または５に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、前記メンブレン上に前記上流側ヒータおよび前記下流側ヒータが配置されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項８】
請求項３または５に記載した熱式空気流量計において、
前記第１の電圧と前記第２の電圧をそれぞれ量子化する量子化手段を備え、
前記液状体付着判定手段は、回路チップ上に設けられるデジタル演算部によって構成され、このデジタル演算部により、前記量子化された二つの信号に基づいて前記センサ部に液状体が付着しているか否かを判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項９】
請求項８に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、前記センサチップと前記回路チップは、共通のケースに一体に収容されて、センサアセンブリとして構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項１０】
請求項１に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、空気の流れ方向に対して前記発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、
上流側の前記測温抵抗体と下流側の前記測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項１１】
請求項２に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、空気の流れ方向に対して前記発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、
前記流量検出部は、上流側の前記測温抵抗体と下流側の前記測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項１】
通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部を備え、
前記発熱ヒータからの放熱量を基に前記空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、
前記センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、互いに異なる信号系統より空気流量に関係する少なくとも二つの信号を入力し、この少なくとも二つの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項２】
通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、
前記空気通路を流れる空気と前記発熱ヒータとの温度差が一定となる様に前記発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部と、
前記発熱ヒータからの放熱量を基に前記空気通路を流れる空気流量を検出する流量検出部とを備える熱式空気流量計であって、
前記センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、前記ヒータ温度制御部および前記流量検出部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項３】
請求項２に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、前記発熱ヒータの上流側と下流側のどちらか一方、あるいは上流側と下流側の両方に配置される測温抵抗体を有し、
前記液状体付着判定手段は、前記発熱ヒータの温度変化に応じて前記ヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、前記測温抵抗体の温度変化に応じて前記流量検出部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項４】
通電により発熱する発熱ヒータを有して空気通路に配置されるセンサ部と、
前記発熱ヒータの温度を制御するヒータ温度制御部とを備え、
前記センサ部は、前記空気通路を流れる空気の流れ方向に対して上流側と下流側とに少なくとも１個ずつ前記発熱ヒータを配置し、
前記ヒータ温度制御部は、空気の流れ方向に対して上流側に配置される前記発熱ヒータを上流側ヒータと呼び、空気の流れ方向に対して下流側に配置される前記発熱ヒータを下流側ヒータと呼ぶ時に、前記空気通路を流れる空気と前記上流側ヒータとの温度差が一定となる様に前記上流側ヒータの温度を制御する上流側ヒータ温度制御部と、前記空気通路を流れる空気と前記下流側ヒータとの温度差が一定となる様に前記下流側ヒータの温度を制御する下流側ヒータ温度制御部とで構成され、
前記上流側ヒータからの放熱量と前記下流側ヒータからの放熱量との差より、前記空気通路を流れる空気流量を検出する熱式空気流量計であって、
前記センサ部に水分や油分等の液状体が付着しているか否かを判定する液状体付着判定手段を有し、この液状体付着判定手段は、前記上流側ヒータ温度制御部および前記下流側ヒータ温度制御部より空気流量に関係する信号を入力し、それぞれの信号が、共に所定の範囲から外れた異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項５】
請求項４に記載した熱式空気流量計において、
前記液状体付着判定手段は、前記上流側ヒータの温度変化に応じて前記上流側ヒータ温度制御部より出力される第１の電圧と、前記下流側ヒータの温度変化に応じて前記下流側ヒータ温度制御部より出力される第２の電圧とが、共に異常値を示す時に、前記センサ部に液状体が付着していると判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項６】
請求項３に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、前記メンブレン上に前記発熱ヒータおよび前記測温抵抗体が配置されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項７】
請求項４または５に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、前記メンブレン上に前記上流側ヒータおよび前記下流側ヒータが配置されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項８】
請求項３または５に記載した熱式空気流量計において、
前記第１の電圧と前記第２の電圧をそれぞれ量子化する量子化手段を備え、
前記液状体付着判定手段は、回路チップ上に設けられるデジタル演算部によって構成され、このデジタル演算部により、前記量子化された二つの信号に基づいて前記センサ部に液状体が付着しているか否かを判定することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項９】
請求項８に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、基板の一部にメンブレンが形成されたセンサチップによって構成され、前記センサチップと前記回路チップは、共通のケースに一体に収容されて、センサアセンブリとして構成されていることを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項１０】
請求項１に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、空気の流れ方向に対して前記発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、
上流側の前記測温抵抗体と下流側の前記測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする熱式空気流量計。
【請求項１１】
請求項２に記載した熱式空気流量計において、
前記センサ部は、空気の流れ方向に対して前記発熱ヒータの上流側と下流側にそれぞれ配置される測温抵抗体を有し、
前記流量検出部は、上流側の前記測温抵抗体と下流側の前記測温抵抗体との温度差より空気流量を検出することを特徴とする熱式空気流量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２０７９２５（Ｐ２０１２−２０７９２５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１４０２（Ｐ２０１１−７１４０２）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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