発熱抵抗式流量センサ及びその自己診断方法
【課題】流体の流通有無に関わらず、回路の正常・異常を判定することが可能な発熱抵抗式流量センサ及びその自己診断方法を提供する。
【解決手段】流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）と同じ材料、同じパターンで形成され、ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで互いに異なる距離に位置する２つの自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が直列接続されてなる自己診断用抵抗対（３２）を、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）に並列に設けた。そして、自己診断の第１期間（ｔ１）において、ヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、第１選択手段（３３）により、抵抗対（３０，３１）からなる第１ブリッジ回路（３８）の出力が選択され、第２期間（ｔ２）において、ヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、第１選択手段（３３）により、抵抗対（３０，３２）からなる第２ブリッジ回路（３９）の出力が選択される。
【解決手段】流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）と同じ材料、同じパターンで形成され、ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで互いに異なる距離に位置する２つの自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が直列接続されてなる自己診断用抵抗対（３２）を、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）に並列に設けた。そして、自己診断の第１期間（ｔ１）において、ヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、第１選択手段（３３）により、抵抗対（３０，３１）からなる第１ブリッジ回路（３８）の出力が選択され、第２期間（ｔ２）において、ヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、第１選択手段（３３）により、抵抗対（３０，３２）からなる第２ブリッジ回路（３９）の出力が選択される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱抵抗式流量センサ及びその自己診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱抵抗式流量センサとして、例えば特許文献１に示される構成が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、自己診断開始信号ＤＡＩＧが入力されると、ヒーター制御回路の動作が停止し、これにより、空気流量計の出力は温度差ブリッジ信号のゼロ点出力まで変化する。ここで、ゼロ点出力とは、ヒーター電流が流れていない状態（加熱されていない状態）であり、エンジンも停止状態のため、吸入空気も流れていない状態を示す。
【０００４】
そして、ゼロ点電圧を制御ユニットがサンプリングし、初期のゼロ点からのずれ量を演算し、異常にずれ量が大きいときは故障と判断するようになっている（特許文献１の段落［００１９］−［００２１］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−３３６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、特許文献１では、ヒーター電流が流れず、且つ、吸入空気が流れていない状態でしか回路（特に、温度差ブリッジ回路）を自己診断することができなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、流体の流通有無に関わらず、回路の正常・異常を判定することが可能な発熱抵抗式流量センサ及びその自己診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、
基板（６０）に形成され、通電により発熱するヒータ抵抗（１１）と、
ヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するヒータ駆動部（１２）と、
互いに同じ材料を用いて同じパターンで基板（６０）に形成され、ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）が、互いに直列接続されてなる第１流量検出用抵抗対（３０）と、
第１流量用検出抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで基板（６０）に形成され、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）とは異なる距離でヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）が、互いに直列接続されてなり、第１流量検出用抵抗対（３０）に並列接続された第２流量検出用抵抗対（３１）と、
外部出力端子（１６ｂ）と、を備え、
流体の流量を検出する通常動作時には、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される第１ブリッジ回路（３８）の出力に基づく信号を、外部出力端子（１６ｂ）を介して外部に出力する発熱抵抗式流量センサ（１０）であって、
流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで基板（６０）に形成され、ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで互いに異なる距離に位置する２つの自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、互いに直列接続されてなり、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）に並列接続された自己診断用抵抗対（３２）と、
３つの抵抗対（３０，３１，３２）のうち、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される第１ブリッジ回路（３８）と、第１流量検出用抵抗対（３０）と自己診断用抵抗対（３２）により構成される第２ブリッジ回路（３９）のいずれかを、外部出力端子（１６ｂ）と選択的に接続する第１選択手段（３３）と、を備え、
通常動作時と重複しない所定の第１期間（ｔ１）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、第１選択手段（３３）により第１ブリッジ回路（３８）が外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
通常動作時及び第１期間と重複しない第２期間（ｔ２）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、第１選択手段（３３）により第２ブリッジ回路（３９）が外部出力端子（１６ｂ）に接続されることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、第１期間（ｔ１）において、ヒータ抵抗（１１）から等距離に位置する流量検出用抵抗対（３０，３１）からなる第１ブリッジ回路（３８）が選択され、且つ、ヒータ抵抗（１１）に電流が流れず、ヒータ抵抗（１１）が発熱しない。このため、基板（６０）上の温度が均一となり、第１ブリッジ回路（３８）を構成する全ての流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）の抵抗値が等しくなる。したがって、第１ブリッジ回路（３８）の出力は、流体の流通有無（例えばエンジンの回転・停止によらず）、擬似的に流量＝０の状態となる。
【００１０】
一方、第２期間（ｔ２）では、ヒータ抵抗（１１）から異なる距離に位置する自己診断用抵抗対（３２）を含む第２ブリッジ回路（３９）が選択され、且つ、ヒータ抵抗（１１）に電力が供給され、ヒータ抵抗（１１）が発熱する。ヒータ抵抗（１１）が発熱すると、基板（６０）上の温度は、ヒータ抵抗（１１）を最大として、流体の流れ方向において温度勾配が生じる。しかしながら、自己診断用抵抗対（３２）を構成する上流側の自己診断用抵抗（３２ｕ）と下流側の自己診断用抵抗（３２ｄ）とはヒータ抵抗（１１）からの距離が異なるため、その温度、ひいては抵抗値も異なるものとなる。したがって、第２ブリッジ回路（３９）の出力は、流体が流れていなくとも（例えばエンジンが停止していても）、擬似的に流量≠０の状態となる。
【００１１】
このように本発明によれば、流体の流通有無に関わらず、擬似的に流量＝０の状態と、流量≠０の状態を作ることができる。したがって、２つの状態の出力に基づいて、回路の正常・異常を判定することが可能である。
【００１２】
請求項２に記載のように、
入力端の一方に第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）の接続点（３５）が接続され、出力端が外部出力端子（１６ｂ）と電気的に接続された第１差動増幅器（３４）を備え、
第１選択手段（３３）は、通常動作時及び第１期間（ｔ１）において、第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、第２期間（ｔ２）において、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を、第１差動増幅器（３４）の入力端に接続する構成を採用することができる。
【００１３】
これによれば、通常動作時及び第１期間（ｔ１）において、第１ブリッジ回路（３８）における各接続点（３５，３６）の電位差を第１差動増幅器（３４）から出力し、第２期間（ｔ２）において、第２ブリッジ回路（３９）の各接続点（３５，３７）の電位差を第１差動増幅器（３４）から出力することができる。
【００１４】
具体的には、請求項３に記載のように、
ヒータ駆動部（１２）は、
基板（６０）に形成され、互いに直列接続された２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）に、基板（６０）に形成され、ヒータ抵抗（１１）の熱を受けて抵抗値が変化する傍熱抵抗（２０）が直列に接続され、基板（６０）に形成され、流体の温度によって抵抗値が変化する流体温度計測抵抗（２２）と、基板（６０）に形成された第２固定抵抗（２３）が直列に接続されてなる第３ブリッジ回路（２７）と、
入力端の一方に流体温度計測抵抗（２２）と第２固定抵抗（２３）の接続点（２９）が接続され、入力端の他方に、傍熱抵抗（２０）と第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）又は２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）が接続される第２差動増幅器（２５）と、
２つの接続点（２８ａ，２８ｂ）のいずれかを、第２差動増幅器（２５）の入力端と選択的に接続する第２選択手段（２４）と、
第２差動増幅器（２５）の出力端に接続され、第２差動増幅器（２５）の出力に基づいてヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するトランジスタ（２６）と、を備え、
第２選択手段（２４）は、第１期間（ｔ１）において、２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）を第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、通常動作時及び第２期間（ｔ２）において、傍熱抵抗（２０）と第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）を、第２差動増幅器（２５）の入力端に接続する構成を採用する
これによれば、傍熱抵抗（２０）側の２つの接続点（２８ａ，２８ｂ）の各電位と、流体温度計測抵抗（２２）側の接続点（２９）の電位との関係から、第１期間（ｔ１）において、ヒータ抵抗（１１）に電流が流れないようにし、第２期間（ｔ２）において、ヒータ抵抗（１１）に電流が流れるようにすることができる。
【００１５】
請求項４に記載のように、
自己診断手段として、
電源端子（１６ａ）からトランジスタ（２６）への電源ラインに接続され、電源端子（１６ａ）に電源が投入されると回路を初期化するためのパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセット回路（５０）と、
パワーオンリセット信号を基準とする第１期間（ｔ１）において、第１選択手段（３３）が第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、且つ、第２選択手段（２４）が第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）の接続点（２８ｂ）を第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、
パワーオンリセット信号を基準とする第２期間（ｔ２）において、第１選択手段（３３）が自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を第１差動増幅器（３４）の入力端に接続しつつ、第２選択手段（２４）が第１固定抵抗（２１ａ）と傍熱抵抗（２０）の接続点（２８ａ）を第２差動増幅器（２５）の入力端に接続するように、
２つの選択手段（２４，３３）を制御する選択手段制御回路（５１）と、を備えることが好ましい。
【００１６】
これによれば、電源端子（１６ａ）を介した発熱抵抗式流量センサ（１０）への電源投入をトリガとして、第１期間（ｔ１）の状態と第２期間（ｔ２）の状態を、発熱抵抗式流量センサ（１０）が形成することができる。これにより、自己診断用端子（１６ｅ）を不要とすることができる。このため、コストの低減と体格の小型化を図ることができる。
【００１７】
請求項５に記載のように、選択手段制御回路（５１）は、パワーオンリセット信号が入力されると、第１期間（ｔ１）の状態に２つの選択手段（２４，３３）を制御し、第１期間（ｔ１）が終了すると第１期間（ｔ１）に連続して第２期間（ｔ２）の状態に２つの選択手段（２４，３３）を制御すると良い。
【００１８】
これによれば、先にヒータ抵抗（１１）を発熱させない第１期間（ｔ１）とするので、ヒータ抵抗（１１）を少なからず発熱させる第２期間（ｔ２）を先にする構成に較べて、自己診断時間を短縮することができる。
【００１９】
請求項６に記載のように、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりもヒータ抵抗（１１）に対して遠い位置に形成された構成とすると良い。それ以外にも、請求項７に記載のように、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の間に形成された構成や、請求項８に記載のように、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりもヒータ抵抗（１１）に対して近い位置に形成された構成とすることもできる。
【００２０】
特に請求項６に記載の構成を採用すると、他の構成に較べて、２つのブリッジ回路（３８，３９）を構成する抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄ）の形成領域、ひいては発熱抵抗式流量センサ（１０）の体格を小型化することができる。また、ヒータ抵抗（１１）と、通常動作時（流量検出時）に用いる第１ブリッジ回路（３８）を構成する抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）との間に、通電により少なからず発熱する自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が存在しないため、流量検出の精度を向上することができる。
【００２１】
請求項９に記載のように、自己診断用端子（１６ｅ）を備え、
自己診断用端子（１６ｅ）を介して外部から入力される自己診断指示信号に基づいて、
第１期間（ｔ１）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、第１選択手段（３３）により第１ブリッジ回路（３８）が外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
第２期間（ｔ２）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、第１選択手段（３３）により第２ブリッジ回路（３９）が外部出力端子（１６ｂ）に接続される構成を採用することもできる。
【００２２】
このように、自己診断用端子（１６ｅ）から入力される自己診断指示信号に基づいて、ヒータ抵抗（１１）への通電状態と、第１選択手段（３３）によるブリッジ回路（３８，３９）の選択とが制御されるようにしても、流体の流通有無に関わらず、擬似的に流量＝０の状態と、流量≠０の状態を作ることができる。したがって、それぞれの状態の出力に基づいて、回路の正常・異常を判定することが可能である。
【００２３】
次に、請求項１０に記載の発熱抵抗式流量センサの自己診断方法は、
請求項１〜９いずれかに記載の発熱抵抗式流量センサ（１０）において、第１期間（ｔ１）における外部出力端子（１６ｂ）の出力と、第２期間（ｔ２）における外部出力端子（１６ｂ）の出力の差分に基づいて、自己診断することを特徴とする。
【００２４】
上記したように、第１期間（ｔ１）では擬似的に流量＝０の状態を作り、第２期間（ｔ２）では擬似的に流量≠０の状態を作る。したがって、２つの期間（ｔ１，ｔ２）での出力の差分をとることで、発熱抵抗式流量センサ（１０）を構成する回路が正常か異常かを自己診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る発熱抵抗式流量センサの概略構成を示す回路図である。
【図２】図２に示す発熱抵抗式流量センサのうちのセンサチップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示す発熱抵抗式流量センサにおいて、自己診断の手順を示すタイミングチャートである。
【図４】変形例の概略構成を示す回路図である。
【図５】第２実施形態に係る発熱抵抗式流量センサの概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。
【００２７】
（第１実施形態）
本実施形態に係る発熱抵抗式流量センサは、流体との伝熱を利用して、流体の流量を検出するものであり、例えば車両の内燃機関（図示せず）に吸入される空気流（吸気流）の流量を検出するために吸気管内に突出するように配置される。
【００２８】
また、発熱抵抗式流量センサは、流量検出のために吸気流の一部を取り込んで通過させるための検出流路（図示せず）を自身の内部に有するとともに、この検出流路に配置されて通電により発熱するヒータ抵抗を備えている。そして、ヒータ抵抗の発熱により検出流路における吸気流の流れ方向に温度分布を形成し、この温度分布に基づいて吸気量を示す信号を、外部出力端子から出力する。
【００２９】
そして、発熱抵抗式流量センサから出力される信号は、例えば内燃機関を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）に入力され、ＥＣＵは、この信号に基づいて吸気量を把握するとともに、吸気量に基づく燃料噴射制御等の各種の制御処理を実行する。
【００３０】
図１に示すように、発熱抵抗式流量センサ１０は、ヒータ抵抗１１、該ヒータ抵抗１１の駆動を制御するヒータ駆動部１２、温度分布に基づき流量に応じた信号を出力するセンサ部１３、センサ部１３から出力される信号に各種の処理を施して出力する信号処理回路部１４、所定のタイミングにおいてヒータ駆動部１２及びセンサ部１３を自己診断モードに切り替える自己診断回路部１５を備えている。なお、自己診断回路部１５が、特許請求の範囲に記載の自己診断手段に相当する。
【００３１】
ヒータ抵抗１１は、通電により発熱する抵抗体である。このヒータ抵抗１１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、シリコンなどの基板６０（以下、センサチップ６０と示す）に形成されたメンブレン６１に設けられている。本実施形態では、図２（ａ）に示すように平面長方形のセンサチップ６０を採用しており、センサチップ６０の短手方向（以下、単に短手方向と示す）が流体の流れに沿う方向となっている。メンブレン６１は、センサチップ６０の長手方向（以下、単に長手方向と示す）において一端側に形成されている。また、ヒータ抵抗１１は、平面矩形状のメンブレン６１において、短手方向における中心位置に長手方向に延びて配置されている。
【００３２】
ヒータ駆動部１２は、流量に応じてヒータ抵抗１１を発熱させ、ヒータ抵抗１１の温度が流体の温度よりも一定の温度だけ高い基準温度になるように、制御する回路である。本実施形態では、このヒータ駆動部１２が、傍熱抵抗２０、第１固定抵抗２１ａ，２１ｂ、吸気温度計測抵抗２２、第２固定抵抗２３、スイッチ２４、アンプ２５、ヒータ抵抗駆動用トランジスタ２６を有している。そして、傍熱抵抗２０と温度計測抵抗２２との温度差が一定になるように、ヒータ抵抗１１の通電状態を制御する。
【００３３】
なお、吸気温度計測抵抗２２が、特許請求の範囲に記載の流体温度計測抵抗に相当する。また、スイッチ２４が、特許請求の範囲に記載の第２選択手段に相当する。また、アンプ２５が、特許請求の範囲に記載の第２差動増幅器に相当する。
【００３４】
傍熱抵抗２０は、ヒータ抵抗１１の熱が、後述するセンサチップ６０のメンブレン６１の部分を介して伝達され、この熱を受けて抵抗値が変化する抵抗体である。一方、吸気温度計測抵抗２２は、周囲の温度（流体の温度）によって抵抗値が変化する抵抗体である。これら傍熱抵抗２０，吸気温度計測抵抗２２と、固定抵抗２１ａ，２１ｂ，２３は、ヒータ抵抗１１と同じセンサチップ６０に形成されている。傍熱抵抗２０もメンブレン６１においてヒータ抵抗１１の近傍に形成されており、ヒータ抵抗１１を短手方向において挟むように、平面略コの字状となっている。吸気温度計測抵抗２２は、ヒータ抵抗１１の熱の影響を受けず、且つ、ヒータ抵抗１１と同じ流体の条件となるように、センサチップ６０のメンブレン６１を除く部分（メンブレン６１と熱的に分離された厚肉の部分）であって、短手方向においてメンブレン６１よりも流体の上流側且つ長手方向においてヒータ抵抗１１とほぼ同じ位置に形成されている。固定抵抗２１ａ，２１ｂ，２３は、センサチップ６０のメンブレン６１を除く厚肉部分であって、長手方向においてメンブレン６１から離れた位置に形成されている。
【００３５】
本実施形態では、傍熱抵抗２０及び吸気温度計測抵抗２２が、いずれも正の温度係数を有している。また、傍熱抵抗２０と第１固定抵抗２１ａ，２１ｂは、傍熱抵抗２０を低電位側（グランド電位側）、直列接続された２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂを高電位側（内部定電位Ｖｒ側）として直列に接続されている。なお、２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂは、第１固定抵抗２１ａが傍熱抵抗２０側となっている。一方、吸気温度計測抵抗２２と第２固定抵抗２３は、吸気温度計測抵抗２２を低電位側（グランド電位側）、第２固定抵抗２３を高電位側（内部定電位Ｖｒ側）として直列に接続されている。そして、これらによりブリッジ回路２７が構成されている。このブリッジ回路２７が、特許請求の範囲に記載の第３ブリッジ回路に相当する。
【００３６】
ブリッジ回路２７における、傍熱抵抗２０と第１固定抵抗２１ａの接続点２８ａはスイッチ２４の端子２４ａに接続され、第１固定抵抗２１ａ，２１ｂの接続点２８ｂはスイッチ２４の端子２４ｂに接続されている。そして、端子２４ａ，２４ｂ（接続点２８ａ，２８ｂ）のいずれかが、アンプ２５の反転入力端に接続されるようになっている。一方、温度計測抵抗２２と第２固定抵抗２３の接続点２９は、アンプ２５の非反転入力端に直接的に接続されている。
【００３７】
スイッチ２４は、通常動作時（流量測定時）には、端子２４ａ（接続点２８ａ）とアンプ２５の反転入力端を接続する。また、後述する自己診断時には、第１期間（ｔ１）において、端子２４ｂ（接続点２８ｂ）とアンプ２５の反転入力端を接続し、第２期間（ｔ２）において、端子２４ａ（接続点２８ａ）とアンプ２５の反転入力端を接続する。
【００３８】
アンプ２５は、反転入力端に入力される電位Ｖ１と非反転入力端に入力される電位Ｖ２の差（Ｖ２−Ｖ１）を増幅して出力する（差動増幅する）ものである。このアンプ２５には、図示しない位相補償用コンデンサが内蔵されている。
【００３９】
トランジスタ２６は、アンプ２５の出力に応じて駆動制御されることで、電源電圧Ｖｃｃからヒータ抵抗１１に電流を流す役割を果たすものである。このトランジスタ２６は、アンプ２５の出力に応じた大きさの電流を流す。すなわち、ヒータ抵抗１１は、トランジスタ２６によって流される電流の大きさに応じて発熱する。
【００４０】
本実施形態では、トランジスタ２６として、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタを採用しており、ベースがアンプ２５の出力端と接続され、エミッタがヒータ抵抗１１と接続され、コレクタが電源端子１６ａと接続されている。このトランジスタ２６は、上記した電位Ｖ２が電位Ｖ１よりも大きいとき（Ｖ２＞Ｖ１）に、アンプ２５の出力（ベース電位）に応じた大きさの電流を流す。
【００４１】
なお、傍熱抵抗２０の抵抗値Ｒｉ、吸気温度計測抵抗２２の抵抗値Ｒｋ、固定抵抗２１ａ，２１ｂの抵抗値Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ、固定抵抗２３の抵抗値Ｒ２は、無通電状態（同一温度）でＲｋ＞Ｒｉ、後述する第１期間ｔ１においてＶ１＞Ｖ２、第２期間ｔ２において切替直後に少なくともＶ２＞Ｖ１となるように設定されている。
【００４２】
以上の構成により、ヒータ駆動部１２は、ヒータ抵抗１１の温度を流体の温度よりも一定の温度だけ高い基準温度に制御する。すなわち、通常動作時において、ヒータ抵抗１１の温度が基準温度よりも下がると、傍熱抵抗２０の温度も下がって傍熱抵抗２０の抵抗値Ｒｉが低下し、接続点２８ａ，２９間の電位差の正負が逆転してアンプ２５から信号の出力が始まる。これにより、トランジスタ２６が作動してヒータ抵抗１１への通電が行われ、ヒータ抵抗１１の温度とともに傍熱抵抗２０の温度も上がって傍熱抵抗２０の抵抗値Ｒｉが上昇する。
【００４３】
この結果、接続点２８ａ，２９間の電位差の正負が再度逆転してアンプ２５から信号の出力が止まり、トランジスタ２６が作動を停止してヒータ抵抗１１への通電が止まる。そして、ヒータ抵抗１１の温度が、再度、基準温度よりも低下すると、同様の動作が繰り返される。
【００４４】
次に、センサ部１３は、ヒータ抵抗１１の上流側と下流側に配置された抵抗を直列接続してなる３つのハーフブリッジ３０,３１,３２、スイッチ３３、アンプ３４を有している。なお、ハーフブリッジ３０が、特許請求の範囲に記載の第１流量検出用抵抗対、ハーフブリッジ３１が、特許請求の範囲に記載の第２流量検出用抵抗対、ハーフブリッジ３２が、特許請求の範囲に記載の第３流量検出量抵抗対に相当する。また、スイッチ３３が、特許請求の範囲に記載の第１選択手段に相当する。また、アンプ３４が、特許請求の範囲に記載の第１差動増幅器に相当する。
【００４５】
ハーフブリッジ３０は、ヒータ抵抗１１の上流側と下流側とで等距離に配置された第１上流側流量検出用抵抗３０ｕと第１下流側流量検出用抵抗３０ｄを、直列接続してなる。本実施形態では、第１上流側流量検出用抵抗３０ｕを低電位側（グランド電位側）として、２つの抵抗３０ｕ，３０ｄが直列接続されている。なお、これら抵抗（３０ｕ，３０ｄ）が、特許請求の範囲に記載の第１流量検出用抵抗に相当する。
【００４６】
ハーフブリッジ３１は、上記抵抗（３０ｕ，３０ｄ）とは異なる距離であってヒータ抵抗１１の上流側と下流側とで等距離に配置された第２上流側流量検出用抵抗３１ｕと第２下流側流量検出用抵抗３１ｄを、直列接続してなる。本実施形態では、第２下流側流量用検出抵抗３１ｄを低電位側（グランド電位側）として、２つの抵抗３１ｕ，３１ｄが直列接続されている。なお、これら抵抗（３１ｕ，３１ｄ）が、特許請求の範囲に記載の第２流量検出用抵抗に相当する。
【００４７】
一方、ハーフブリッジ３２は、上記抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄとは異なる距離であってヒータ抵抗１１の上流側と下流側とで互いに異なる距離に配置された上流側自己診断用抵抗３２ｕと下流側自己診断用抵抗３２ｄを、直列接続してなる。本実施形態では、上流側自己診断用抵抗３２ｕを低電位側（グランド電位側）として、２つの抵抗３２ｕ，３２ｄが直列接続されている。なお、これら抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、特許請求の範囲に記載の自己診断用抵抗に相当する。
【００４８】
これらハーフブリッジ回路３０，３１，３２において、ハーフブリッジ回路３０を構成する第１流量検出用抵抗３０ｕ，３０ｄの接続点３５は、アンプ３４の反転入力端に接続されている。一方、ハーフブリッジ回路３１を構成する第２流量検出用抵抗３１ｕ，３１ｄの接続点３６がスイッチ３３の端子３３ａに接続され、ハーフブリッジ回路３２を構成する自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄの接続点３７がスイッチ３３の端子３３ｂに接続されている。そして、端子３３ａ，３３ｂ（接続点３６，３７）のいずれかが、アンプ４１の非反転入力端に接続されるようになっている。
【００４９】
各抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄは、同じ材料を用いて同じパターン形状で形成されている。すなわち、いずれも同じ温度係数を有するとともに、同じ温度で同じ抵抗値を示す。また、電源端子１６ａに電源が投入されると、内部電源Ｖｒから電力の供給を受けて通電状態となる。本実施形態では、正の温度係数を有している。また、各抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄは、ヒータ抵抗１１と同じセンサチップ６０のメンブレン６１に形成されており、上流側から下流側に向かって、図２（ａ）に示すように、上流側抵抗３２ｕ，３１ｕ，３０ｕ、下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄの順に設けられている。
【００５０】
すなわち、センサ部１３を構成する抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄにおいて、ハーフブリッジ３２を構成する自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄが、ヒータ抵抗１１から一番遠い位置に設けられている。また、図２（ａ）に示すように、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄは、上流側自己診断用抵抗３２ｕのほうが、下流側自己診断用抵抗３２ｄよりもヒータ抵抗１１から遠い位置に設けられている。このように、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄは、ヒータ抵抗１１からの距離が互いに異なり、ヒータ抵抗１１が発熱したときの温度が互いに異なるようになっている。
【００５１】
スイッチ３３は、通常動作時（流量測定時）には、端子３３ａ（接続点３６）とアンプ４１の非反転入力端を接続し、自己診断時には、後述する第１期間ｔ１において、端子３３ａ（接続点３６）とアンプ４１の非反転入力端を接続し、第２期間ｔ２において、端子３３ｂ（接続点３７）とアンプ４１の非反転入力端を接続する。
【００５２】
すなわち、通常動作時と自己診断時の第１期間ｔ１においては、ハーフブリッジ回路３０，３１が並列接続されてなるブリッジ回路３８を用い、自己診断時の第２期間ｔ２においては、ハーフブリッジ回路３０，３２が並列接続されてなるブリッジ回路３９を用いるようになっている。なお、ブリッジ回路３８が、特許請求の範囲に記載の第１ブリッジ回路、ブリッジ回路３９が、特許請求の範囲に記載の第２ブリッジ回路に相当する。
【００５３】
アンプ３４は、反転入力端に入力される電位Ｖ３と非反転入力端に入力される電位Ｖ４の差（Ｖ４−Ｖ３）を増幅して出力する（差動増幅する）ものである。
【００５４】
以上の構成により、センサ部１３は、吸気量に応じた電圧値を出力する。ヒータ駆動部１２により基準温度に制御されているヒータ抵抗１２によって、メンブレン６１上には、吸気量に応じた温度分布が吸気流の流れ方向に形成される。そして、上流側抵抗３０ｕ，３１ｕ，３２ｕ及び下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄの抵抗値は、温度分布に応じた数値（つまり、吸気量に応じた数値）となる。
【００５５】
このため、例えば、吸気量が増加して温度分布が下流側に偏ると、ヒータ抵抗１１の上流側では温度が下がって上流側抵抗３０ｕ，３１ｕ，３２ｕの抵抗値が低下し、ヒータ抵抗１１の下流側では温度が上がって下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄの抵抗値が上昇する。
【００５６】
この結果、接続点３５，３６間の電位差が変化するので、センサ部１３（ブリッジ回路３８）は、接続点３５，３６間の電位差を、吸気量に応じた電圧値として出力することができる。すなわち、センサ部１３は、吸気量の変化に伴う上流側流量検出用抵抗３０ｕ，３１ｕ及び下流側流量検出用抵抗３０ｄ，３１ｄの抵抗値変化を、ブリッジ回路３８の電圧値として出力することができる。
【００５７】
次に、信号処理回路部１４は、センサ部１３から出力される信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器４０、デジタル化された電圧値に各種の演算処理を施すＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）４１、ＤＳＰ４１から出力されるデジタル値をアナログ値に変換して外部出力端子（Ｖｏｕｔ）１６ｂに出力するＤ／Ａ変換器４２、ＤＳＰ４１による演算処理に必要な各種の数値等を記憶するメモリ４３等を有する。例えばメモリ４３には、発熱抵抗式流量センサ１０（センサ部１３）の感度やオフセットの調整値、出荷時の特性値などが記憶されている。
【００５８】
なお、本実施形態では、ＤＳＰ４１から出力されるデジタル値をアナログ値に変換して外部出力端子１６ｂに出力する例を示すが、Ｄ／Ａ変換器４２に代えて、デジタル値をパルス信号の周波数に変換して出力するＤ／Ｆ変換器を採用することもできる。また、デジタル値をそのまま出力することもできる。
【００５９】
自己診断回路部１５は、パワーオンリセット回路５０と、スイッチ制御回路５１を有する。このスイッチ制御回路５１が、特許請求の範囲に記載の選択手段制御回路に相当する。
【００６０】
パワーオンリセット回路５０は、イグニッションキーがオンされて、発熱抵抗式流量センサ１０の電源端子１６ａに電源Ｖｃｃが投入される度にパワーオンリセット信号を出力し、発熱抵抗式流量センサ１０を構成する各回路を初期化する。このため、発熱抵抗式流量センサ１０を構成する各回路は、パワーオンリセット信号により初期化された後、動作を開始する。
【００６１】
スイッチ制御回路５１は、パワーオンリセット信号をトリガとし、所定の第１期間ｔ１において、スイッチ２４を端子２４ｂ（接続点２８ｂ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ａ（接続点３６）に接続させるように、スイッチ２４,３４の動作を制御する。また、第１期間ｔ１とは異なる所定の第２期間ｔ２において、スイッチ２４を端子２４ａ（接続点２８ａ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ｂ（接続点３７）に接続させるように、スイッチ２４,３４の動作を制御する。本実施形態では、パワーオンリセット信号により初期化された後の動作開始から所定の期間を第１期間ｔ１とし、第１期間ｔ１の終了後、引き続き第２期間ｔ２とする。
【００６２】
なお、スイッチ２４、アンプ２５、トランジスタ２６、スイッチ３３、アンプ３４、Ａ／Ｄ変換器４０、ＤＳＰ４１、Ｄ／Ａ変換器４２、メモリ４３、パワーオンリセット回路５０、スイッチ制御回路５１、電源端子１６ａ、外部出力端子１６ｂ、ＲＯＭ端子１６ｃ、グランド端子１６ｄ等は、ヒータ抵抗１１などの各種の抵抗が設けられるセンサチップ６０とは別の回路チップ７０に搭載され、ヒータ抵抗１１などの各種の抵抗とボンディングワイヤ（図示せず）などにより電気的に接続されている。
【００６３】
次に、上記した発熱抵抗式流量センサ１０における自己診断方法を、図３を用いて説明する。
【００６４】
図３に示すように、イグニッションキーがオンされ、発熱抵抗式流量センサ１０の電源端子１６ａに電源Ｖｃｃが投入されると、パワーオンリセット回路５０がパワーオンリセット信号を出力する。このパワーオンリセット信号により、発熱抵抗式流量センサ１０を構成する各回路が初期化され、この初期化の後、動作を開始する。なお、電源端子１６ａに電源Ｖｃｃが投入されると内部電源Ｖｒも立ち上がる。
【００６５】
この初期化後の立ち上がりから所定の期間（第１期間ｔ１）において、スイッチ制御回路５１は、スイッチ２４を端子２４ｂ（接続点２８ｂ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ａ（接続点３６）に接続させる。
【００６６】
接続点２８ｂをアンプ２５の反転入力端に接続させると、上記したブリッジ回路２７を構成する各抵抗２０，２１ａ，２１ｂ，２２，２３の抵抗値の関係から、アンプ２５の反転入力端の電位Ｖ１が、非反転入力端の電位Ｖ２よりも大きくなる（Ｖ１＞Ｖ２）。したがって、アンプ２５から出力されず、トランジスタ２６がオフ状態となり、ヒータ抵抗１１には電流が流れない。
【００６７】
したがって、メンブレン６１上の温度は均一になり、アンプ３４と接続されたブリッジ回路３８を構成する各流量検出用抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄは、全て同じ抵抗値を示す。すなわち、アンプ３４の反転入力端の電位Ｖ３と、非反転入力端の電位Ｖ４との間に電位差が生じない（Ｖ３＝Ｖ４）。このため、エンジンの回転・停止によらず（流体の流通有無によらず）、強制的（擬似的）に流量＝０の状態を作り出すことができる。
【００６８】
したがって、第１期間ｔ１の間に外部出力端子１６ｂの出力を測定（図３に示す測定Ａ）することで、流量＝０の計測ができる。
【００６９】
次いで、第１期間ｔ１終了後、連続して所定の期間（第２期間ｔ２）において、スイッチ制御回路５１は、スイッチ２４を端子２４ａ（接続点２８ａ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ｂ（接続点３７）に接続させる。
【００７０】
接続点２８ａをアンプ２５の反転入力端に接続させると、上記したブリッジ回路２７を構成する各抵抗２０，２１ａ，２１ｂ，２２，２３の抵抗値の関係から、アンプ２５の非反転入力端の電位Ｖ２が、反転入力端の電位Ｖ１よりも大きくなる（Ｖ２＞Ｖ１）。したがって、Ｖ１＝Ｖ２となるまでは、トランジスタ２６がオン状態となり、ヒータ抵抗１１に電流が流れてヒータ抵抗１１が発熱する。
【００７１】
このようにヒータ抵抗１１が発熱すると、メンブレン６１上の温度はヒータ抵抗１１が最大となり、流体の流れ方向に温度勾配が生じる。ここで、上流側自己診断用抵抗３２ｕは、下流側自己診断用抵抗３２ｄよりも、ヒータ抵抗１１に対して遠い位置に配置されているため、ヒータ抵抗１１から伝わる熱量が下流側自己診断用抵抗３２ｄよりも少なく、これにより下流側自己診断用抵抗３２ｄよりも温度が低くなる。すなわち、上流側自己診断用抵抗３２ｕの抵抗値をＲｕ３、下流側自己診断用抵抗３２ｄの抵抗値をＲｄ３とすると、Ｒｕ３＜Ｒｄ３となる。したがって、アンプ３４の反転入力端の電位Ｖ３と非反転入力端の電位Ｖ４との間に電位差（Ｖ４＞Ｖ３）が生じ、実際に流量ゼロ（エンジン停止）のときでも、擬似的に流量≠０の状態を作り出すことができる。なお、エンジンが動作した場合は、停止時に対して電位差（Ｖ４−Ｖ３）が必ず大きくなる方向になる。
【００７２】
したがって、第２期間ｔ２の間に外部出力端子１６ｂの出力を測定（図３に示す測定Ｂ）することで、流量≠０の計測ができる。
【００７３】
なお、第２期間ｔ２が終了すると、通常動作（流量検出）となるため、スイッチ制御回路５１により、スイッチ２４は、第２期間ｔ２同様、端子２４ａ（接続点２８ａ）と接続され、スイッチ３３は、端子３３ａ（接続点３６）と接続される。
【００７４】
そして、２つの測定Ａ，Ｂで得られた出力の差分をとることで、発熱抵抗式流量センサ１０の回路が正常か異常かを判断する（自己診断する）ことができる。
【００７５】
本実施形態では、測定Ａの出力は、異常がなければ例えば０Ｖ（ボルト）となる。一方、測定Ｂの出力は、異常が無ければエンジン停止で例えば１Ｖ（ボルト）、エンジン回転で例えば３Ｖとなる。したがって、測定Ａの出力（０Ｖ）と、エンジン停止時の測定Ｂの出力（１Ｖ）の間に判定閾値を設定し、測定Ｂの出力から測定Ａの出力を引いた値（差分）が上記判定閾値以上の場合には、正常と判定し、判定閾値未満の場合には異常と判定することができる。異常の原因としては、例えばメンブレン６１の破損、回路の短絡などが考えられえる。
【００７６】
また、正常な状態で、エンジン回転時の測定Ｂの出力が取り得る最大の値にマージンを加味して上限側判定閾値を設定し、出力差（測定Ｂ−測定Ａ）が該閾値を超える場合にも、異常と判定しても良い。
【００７７】
なお、本実施形態では、イグニッションキーがオンされた直後に自己診断を行うため、エンジンがアイドリング状態にある。したがって、正常な状態で、アイドリング時（所定の回転数（吸気量））に測定Ｂの出力にマージンを加味して、上限側判定閾値を設定しても良い。
【００７８】
このように本実施形態に係る発熱抵抗式流量センサ１０及び自己診断方法によれば、エンジンが回転中であっても停止中であっても、すなわち流体が流れていても流れていなくても、自己診断を行うことができる。
【００７９】
また、本実施形態では、電源投入をトリガとし、パワーオンリセット回路５０及びスイッチ制御回路５１により、電源投入直後に自己診断に必要な第１期間ｔ１の状態と、第２期間ｔ２の状態の、２つの異なる状態を設定することができる。したがって、自己診断開始信号を入力するための自己診断用端子を必要としないので、その分コストを低減することができる。また、発熱抵抗式流量センサ１０の体格も小型化することができる。
【００８０】
なお、センサ部１３を構成する上流側抵抗３０ｕ，３１ｕ，３２ｕと、下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄにおいて、第１上流側流量検出用抵抗３０ｕと第２上流側流量検出用抵抗３１ｕの間に上流側自己診断用抵抗３２ｕを設け、第１下流側流量検出用抵抗３０ｄと第２下流側流量検出用抵抗３１ｄの間に下流側自己診断用抵抗３２ｄを設ける構成を採用することもできる。また、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄを、流量検出用抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄよりもヒータ抵抗１１に対して近い位置に設ける構成も採用することができる。
【００８１】
しかしながら、本実施形態に示すように、自己診断時のみ用いる自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄを、ヒータ抵抗１１からもっとも離れた位置に設けると、他の構成に較べて、センサチップ６０の体格（流体の流れ方向）を小さくすることができる。また、ヒータ抵抗１１と流量検出用抵抗３０ｕ，３１ｕ，３０ｄ，３１ｄとの間に、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄが位置しないため、流量検出に際して自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄの発熱による影響が少なく、他の構成に較べて流量検出精度を向上することができる。
【００８２】
また、パワーオンリセット信号が入力されると、スイッチ制御回路５１が、先に第２期間ｔ２となるようにスイッチ２４，３３を制御し、次いで第１期間ｔ１となるようにスイッチ２４，３３を制御する構成も採用することができる。
【００８３】
しかしながら、本実施形態に示すように、スイッチ制御回路５１が、先ずヒータ抵抗１１を発熱させない第１期間ｔ１の状態となるようにスイッチ２４，３３を制御し、第１期間ｔ１が終了すると第１期間ｔ１に連続して第２期間ｔ２の状態となるように２つのスイッチ２４，３３を制御すると、第２期間ｔ２を先に実施する構成のように基板６０の温度が下がる待ち時間が不要であるので、自己診断時間を短縮することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、パワーオンリセット信号が入力されたあとの動作開始から、第１期間ｔ１，第２期間ｔ２を連続して実行する例を示した。しかしながら、パワーオンリセット信号が入力されたあと所定時間経過してから、第１期間ｔ１，第２期間ｔ２を実行しても良い。また、第１期間ｔ１が終了した後、所定時間経過してから、第２期間ｔ２を実行しても良い。
【００８５】
（変形例）
本実施形態では、自己診断の第１期間ｔ１において、ヒータ抵抗１１に電流が流れない状態を作るために、ヒータ駆動部１２のブリッジ回路２７を構成する傍熱抵抗２０側の固定抵抗を分割して２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂとし、スイッチ２４により、アンプ２５の反転入力端に接続される接続点を、第１固定抵抗２１ａ，２１ｂ間の接続点２８ｂとする例を示した。しかしながら、例えば図４に示すように、トランジスタ２６とヒータ抵抗１１の間にスイッチ８０を設け、第１期間ｔ１において、スイッチ制御回路５１からの指示信号により、該スイッチ８０をオフ状態として、ヒータ抵抗１１に電流が流れないようにしても良い。この場合、第２期間ｔ２及び通常動作（流量検出）時は、スイッチ８０がオンされる。
【００８６】
なお、図４では、ブリッジ回路２７を構成する傍熱抵抗２０側のハーフブリッジが、傍熱抵抗２０と１つの第１固定抵抗２１を直列に接続してなり、傍熱抵抗２０と第１固定抵抗２１の接続点２８が、アンプ２５の反転入力端に接続されている。このような構成では、傍熱抵抗２０の抵抗値をＲｉ、吸気温度計測抵抗２２の抵抗値をＲｋ、固定抵抗２１の抵抗値をＲ１、固定抵抗２３の抵抗値をＲ２とすると、無通電状態（同一温度）で、Ｒｋ＞Ｒｉであり、且つ、電源投入直後において、Ｖ２＞Ｖ１となるように、Ｒ１，Ｒ２が設定（例えばＲ１＝Ｒ２）されている。
【００８７】
なお、スイッチ８０としては、トランジスタ２６とヒータ抵抗１１の間に限定されるものではない。例えばトランジスタ２６とヒータ抵抗１１の間に設けても良いし、アンプ２５とトランジスタ２６の間に設けても良い。
【００８８】
ただし、第１実施形態（図１参照）のように、第１固定抵抗２１を分割して２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂとし、接続点２８ａ、２８ｂをスイッチ２４で切り替える構成のほうが、電源端子１６ａとヒータ抵抗１１との間にスイッチ８０を設けるよりも、スイッチの体格を小型化することができる。
【００８９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、自己診断回路部１５により、電源端子１６ａへの電源投入をトリガとして、第１期間ｔ１と第２期間ｔ２の状態をそれぞれ作り出す例を示した。これに対し、図５に示す発熱抵抗式流量センサ１０は、外部端子として自己診断用端子１６ｅを有し、該自己診断用端子１６ｅを介して自己診断指示信号を入力することで、スイッチ２４，３３を制御するようになっている。なお、自己診断回路部１５の代わりに自己診断用端子１６ｅを有する点以外は、第１実施形態（図１参照）と同じである。
【００９０】
このような構成を採用すると、第１実施形態に示した効果のうち、自己診断用端子１６ｅを不要とできる効果を除く、その他の効果を奏することができる。
【００９１】
なお、図５は、第１実施形態（図１参照）に示した構成に自己診断用端子１６ｅを組み合わせているが、図４に示す構成に自己診断用端子１６ｅを組み合わせても良い。
【００９２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００９３】
トランジスタ２６として、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタを採用する例を示したが、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを採用することもできる。
【００９４】
また、トランジスタ２６として、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタや、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴを採用することもできる。この場合、ヒータ駆動部１２の接続点２８，２８ａ，２８ｂがアンプ２５の非反転入力端に接続され、接続点２９がアンプ２５の反転入力端に接続されるようにすれば良い。
【００９５】
また、傍熱抵抗２０、吸気温度計測抵抗２２、固定抵抗２１（２１ａ，２１ｂ），２３が負の温度係数を有する構成を採用することもできる。同様に、センサ部１３を構成する抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄが負の温度係数を有する構成を採用することもできる。
【００９６】
本実施形態では、ヒータ駆動部１２が傍熱抵抗２０を有する例を示した。しかしながら、ヒータ抵抗１１が傍熱抵抗２０を兼ねる周知の構成においても適用が可能である。
【００９７】
本実施形態では、信号処理回路部１４を介して、アンプ３４の出力を外部出力端子１６ｂから出力する例を示した。しかしながら、信号処理回路部１４を有さず、アンプ３４の出力を外部出力端子１６ｂから出力する構成としても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１０・・・発熱抵抗式流量センサ
１１・・・ヒータ抵抗
１２・・・ヒータ駆動部
１５・・・自己診断回路部（自己診断手段）
２０・・・傍熱抵抗
２１ａ，２１ｂ・・・第１固定抵抗
２４・・・スイッチ（第２選択手段）
２５・・・アンプ（第２差動増幅器）
３０ｕ，３０ｄ・・・第１流量検出用抵抗
３１ｕ，３１ｄ・・・第２流量検出用抵抗
３２ｕ，３２ｄ・・・自己診断用抵抗
３３・・・スイッチ（第１選択手段）
３４・・・アンプ（第１差動増幅器）
３８・・・ブリッジ回路（第１ブリッジ回路）
３９・・・ブリッジ回路（第２ブリッジ回路）
５０・・・パワーオンリセット回路
５１・・・スイッチ制御回路（選択手段制御回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱抵抗式流量センサ及びその自己診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱抵抗式流量センサとして、例えば特許文献１に示される構成が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、自己診断開始信号ＤＡＩＧが入力されると、ヒーター制御回路の動作が停止し、これにより、空気流量計の出力は温度差ブリッジ信号のゼロ点出力まで変化する。ここで、ゼロ点出力とは、ヒーター電流が流れていない状態（加熱されていない状態）であり、エンジンも停止状態のため、吸入空気も流れていない状態を示す。
【０００４】
そして、ゼロ点電圧を制御ユニットがサンプリングし、初期のゼロ点からのずれ量を演算し、異常にずれ量が大きいときは故障と判断するようになっている（特許文献１の段落［００１９］−［００２１］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−３３６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、特許文献１では、ヒーター電流が流れず、且つ、吸入空気が流れていない状態でしか回路（特に、温度差ブリッジ回路）を自己診断することができなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、流体の流通有無に関わらず、回路の正常・異常を判定することが可能な発熱抵抗式流量センサ及びその自己診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、
基板（６０）に形成され、通電により発熱するヒータ抵抗（１１）と、
ヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するヒータ駆動部（１２）と、
互いに同じ材料を用いて同じパターンで基板（６０）に形成され、ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）が、互いに直列接続されてなる第１流量検出用抵抗対（３０）と、
第１流量用検出抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで基板（６０）に形成され、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）とは異なる距離でヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）が、互いに直列接続されてなり、第１流量検出用抵抗対（３０）に並列接続された第２流量検出用抵抗対（３１）と、
外部出力端子（１６ｂ）と、を備え、
流体の流量を検出する通常動作時には、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される第１ブリッジ回路（３８）の出力に基づく信号を、外部出力端子（１６ｂ）を介して外部に出力する発熱抵抗式流量センサ（１０）であって、
流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで基板（６０）に形成され、ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで互いに異なる距離に位置する２つの自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、互いに直列接続されてなり、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）に並列接続された自己診断用抵抗対（３２）と、
３つの抵抗対（３０，３１，３２）のうち、２つの流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される第１ブリッジ回路（３８）と、第１流量検出用抵抗対（３０）と自己診断用抵抗対（３２）により構成される第２ブリッジ回路（３９）のいずれかを、外部出力端子（１６ｂ）と選択的に接続する第１選択手段（３３）と、を備え、
通常動作時と重複しない所定の第１期間（ｔ１）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、第１選択手段（３３）により第１ブリッジ回路（３８）が外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
通常動作時及び第１期間と重複しない第２期間（ｔ２）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、第１選択手段（３３）により第２ブリッジ回路（３９）が外部出力端子（１６ｂ）に接続されることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、第１期間（ｔ１）において、ヒータ抵抗（１１）から等距離に位置する流量検出用抵抗対（３０，３１）からなる第１ブリッジ回路（３８）が選択され、且つ、ヒータ抵抗（１１）に電流が流れず、ヒータ抵抗（１１）が発熱しない。このため、基板（６０）上の温度が均一となり、第１ブリッジ回路（３８）を構成する全ての流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）の抵抗値が等しくなる。したがって、第１ブリッジ回路（３８）の出力は、流体の流通有無（例えばエンジンの回転・停止によらず）、擬似的に流量＝０の状態となる。
【００１０】
一方、第２期間（ｔ２）では、ヒータ抵抗（１１）から異なる距離に位置する自己診断用抵抗対（３２）を含む第２ブリッジ回路（３９）が選択され、且つ、ヒータ抵抗（１１）に電力が供給され、ヒータ抵抗（１１）が発熱する。ヒータ抵抗（１１）が発熱すると、基板（６０）上の温度は、ヒータ抵抗（１１）を最大として、流体の流れ方向において温度勾配が生じる。しかしながら、自己診断用抵抗対（３２）を構成する上流側の自己診断用抵抗（３２ｕ）と下流側の自己診断用抵抗（３２ｄ）とはヒータ抵抗（１１）からの距離が異なるため、その温度、ひいては抵抗値も異なるものとなる。したがって、第２ブリッジ回路（３９）の出力は、流体が流れていなくとも（例えばエンジンが停止していても）、擬似的に流量≠０の状態となる。
【００１１】
このように本発明によれば、流体の流通有無に関わらず、擬似的に流量＝０の状態と、流量≠０の状態を作ることができる。したがって、２つの状態の出力に基づいて、回路の正常・異常を判定することが可能である。
【００１２】
請求項２に記載のように、
入力端の一方に第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）の接続点（３５）が接続され、出力端が外部出力端子（１６ｂ）と電気的に接続された第１差動増幅器（３４）を備え、
第１選択手段（３３）は、通常動作時及び第１期間（ｔ１）において、第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、第２期間（ｔ２）において、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を、第１差動増幅器（３４）の入力端に接続する構成を採用することができる。
【００１３】
これによれば、通常動作時及び第１期間（ｔ１）において、第１ブリッジ回路（３８）における各接続点（３５，３６）の電位差を第１差動増幅器（３４）から出力し、第２期間（ｔ２）において、第２ブリッジ回路（３９）の各接続点（３５，３７）の電位差を第１差動増幅器（３４）から出力することができる。
【００１４】
具体的には、請求項３に記載のように、
ヒータ駆動部（１２）は、
基板（６０）に形成され、互いに直列接続された２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）に、基板（６０）に形成され、ヒータ抵抗（１１）の熱を受けて抵抗値が変化する傍熱抵抗（２０）が直列に接続され、基板（６０）に形成され、流体の温度によって抵抗値が変化する流体温度計測抵抗（２２）と、基板（６０）に形成された第２固定抵抗（２３）が直列に接続されてなる第３ブリッジ回路（２７）と、
入力端の一方に流体温度計測抵抗（２２）と第２固定抵抗（２３）の接続点（２９）が接続され、入力端の他方に、傍熱抵抗（２０）と第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）又は２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）が接続される第２差動増幅器（２５）と、
２つの接続点（２８ａ，２８ｂ）のいずれかを、第２差動増幅器（２５）の入力端と選択的に接続する第２選択手段（２４）と、
第２差動増幅器（２５）の出力端に接続され、第２差動増幅器（２５）の出力に基づいてヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するトランジスタ（２６）と、を備え、
第２選択手段（２４）は、第１期間（ｔ１）において、２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）を第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、通常動作時及び第２期間（ｔ２）において、傍熱抵抗（２０）と第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）を、第２差動増幅器（２５）の入力端に接続する構成を採用する
これによれば、傍熱抵抗（２０）側の２つの接続点（２８ａ，２８ｂ）の各電位と、流体温度計測抵抗（２２）側の接続点（２９）の電位との関係から、第１期間（ｔ１）において、ヒータ抵抗（１１）に電流が流れないようにし、第２期間（ｔ２）において、ヒータ抵抗（１１）に電流が流れるようにすることができる。
【００１５】
請求項４に記載のように、
自己診断手段として、
電源端子（１６ａ）からトランジスタ（２６）への電源ラインに接続され、電源端子（１６ａ）に電源が投入されると回路を初期化するためのパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセット回路（５０）と、
パワーオンリセット信号を基準とする第１期間（ｔ１）において、第１選択手段（３３）が第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、且つ、第２選択手段（２４）が第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）の接続点（２８ｂ）を第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、
パワーオンリセット信号を基準とする第２期間（ｔ２）において、第１選択手段（３３）が自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を第１差動増幅器（３４）の入力端に接続しつつ、第２選択手段（２４）が第１固定抵抗（２１ａ）と傍熱抵抗（２０）の接続点（２８ａ）を第２差動増幅器（２５）の入力端に接続するように、
２つの選択手段（２４，３３）を制御する選択手段制御回路（５１）と、を備えることが好ましい。
【００１６】
これによれば、電源端子（１６ａ）を介した発熱抵抗式流量センサ（１０）への電源投入をトリガとして、第１期間（ｔ１）の状態と第２期間（ｔ２）の状態を、発熱抵抗式流量センサ（１０）が形成することができる。これにより、自己診断用端子（１６ｅ）を不要とすることができる。このため、コストの低減と体格の小型化を図ることができる。
【００１７】
請求項５に記載のように、選択手段制御回路（５１）は、パワーオンリセット信号が入力されると、第１期間（ｔ１）の状態に２つの選択手段（２４，３３）を制御し、第１期間（ｔ１）が終了すると第１期間（ｔ１）に連続して第２期間（ｔ２）の状態に２つの選択手段（２４，３３）を制御すると良い。
【００１８】
これによれば、先にヒータ抵抗（１１）を発熱させない第１期間（ｔ１）とするので、ヒータ抵抗（１１）を少なからず発熱させる第２期間（ｔ２）を先にする構成に較べて、自己診断時間を短縮することができる。
【００１９】
請求項６に記載のように、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりもヒータ抵抗（１１）に対して遠い位置に形成された構成とすると良い。それ以外にも、請求項７に記載のように、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の間に形成された構成や、請求項８に記載のように、自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりもヒータ抵抗（１１）に対して近い位置に形成された構成とすることもできる。
【００２０】
特に請求項６に記載の構成を採用すると、他の構成に較べて、２つのブリッジ回路（３８，３９）を構成する抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄ）の形成領域、ひいては発熱抵抗式流量センサ（１０）の体格を小型化することができる。また、ヒータ抵抗（１１）と、通常動作時（流量検出時）に用いる第１ブリッジ回路（３８）を構成する抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）との間に、通電により少なからず発熱する自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が存在しないため、流量検出の精度を向上することができる。
【００２１】
請求項９に記載のように、自己診断用端子（１６ｅ）を備え、
自己診断用端子（１６ｅ）を介して外部から入力される自己診断指示信号に基づいて、
第１期間（ｔ１）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、第１選択手段（３３）により第１ブリッジ回路（３８）が外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
第２期間（ｔ２）において、ヒータ駆動部（１２）によりヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、第１選択手段（３３）により第２ブリッジ回路（３９）が外部出力端子（１６ｂ）に接続される構成を採用することもできる。
【００２２】
このように、自己診断用端子（１６ｅ）から入力される自己診断指示信号に基づいて、ヒータ抵抗（１１）への通電状態と、第１選択手段（３３）によるブリッジ回路（３８，３９）の選択とが制御されるようにしても、流体の流通有無に関わらず、擬似的に流量＝０の状態と、流量≠０の状態を作ることができる。したがって、それぞれの状態の出力に基づいて、回路の正常・異常を判定することが可能である。
【００２３】
次に、請求項１０に記載の発熱抵抗式流量センサの自己診断方法は、
請求項１〜９いずれかに記載の発熱抵抗式流量センサ（１０）において、第１期間（ｔ１）における外部出力端子（１６ｂ）の出力と、第２期間（ｔ２）における外部出力端子（１６ｂ）の出力の差分に基づいて、自己診断することを特徴とする。
【００２４】
上記したように、第１期間（ｔ１）では擬似的に流量＝０の状態を作り、第２期間（ｔ２）では擬似的に流量≠０の状態を作る。したがって、２つの期間（ｔ１，ｔ２）での出力の差分をとることで、発熱抵抗式流量センサ（１０）を構成する回路が正常か異常かを自己診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る発熱抵抗式流量センサの概略構成を示す回路図である。
【図２】図２に示す発熱抵抗式流量センサのうちのセンサチップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示す発熱抵抗式流量センサにおいて、自己診断の手順を示すタイミングチャートである。
【図４】変形例の概略構成を示す回路図である。
【図５】第２実施形態に係る発熱抵抗式流量センサの概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。
【００２７】
（第１実施形態）
本実施形態に係る発熱抵抗式流量センサは、流体との伝熱を利用して、流体の流量を検出するものであり、例えば車両の内燃機関（図示せず）に吸入される空気流（吸気流）の流量を検出するために吸気管内に突出するように配置される。
【００２８】
また、発熱抵抗式流量センサは、流量検出のために吸気流の一部を取り込んで通過させるための検出流路（図示せず）を自身の内部に有するとともに、この検出流路に配置されて通電により発熱するヒータ抵抗を備えている。そして、ヒータ抵抗の発熱により検出流路における吸気流の流れ方向に温度分布を形成し、この温度分布に基づいて吸気量を示す信号を、外部出力端子から出力する。
【００２９】
そして、発熱抵抗式流量センサから出力される信号は、例えば内燃機関を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）に入力され、ＥＣＵは、この信号に基づいて吸気量を把握するとともに、吸気量に基づく燃料噴射制御等の各種の制御処理を実行する。
【００３０】
図１に示すように、発熱抵抗式流量センサ１０は、ヒータ抵抗１１、該ヒータ抵抗１１の駆動を制御するヒータ駆動部１２、温度分布に基づき流量に応じた信号を出力するセンサ部１３、センサ部１３から出力される信号に各種の処理を施して出力する信号処理回路部１４、所定のタイミングにおいてヒータ駆動部１２及びセンサ部１３を自己診断モードに切り替える自己診断回路部１５を備えている。なお、自己診断回路部１５が、特許請求の範囲に記載の自己診断手段に相当する。
【００３１】
ヒータ抵抗１１は、通電により発熱する抵抗体である。このヒータ抵抗１１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、シリコンなどの基板６０（以下、センサチップ６０と示す）に形成されたメンブレン６１に設けられている。本実施形態では、図２（ａ）に示すように平面長方形のセンサチップ６０を採用しており、センサチップ６０の短手方向（以下、単に短手方向と示す）が流体の流れに沿う方向となっている。メンブレン６１は、センサチップ６０の長手方向（以下、単に長手方向と示す）において一端側に形成されている。また、ヒータ抵抗１１は、平面矩形状のメンブレン６１において、短手方向における中心位置に長手方向に延びて配置されている。
【００３２】
ヒータ駆動部１２は、流量に応じてヒータ抵抗１１を発熱させ、ヒータ抵抗１１の温度が流体の温度よりも一定の温度だけ高い基準温度になるように、制御する回路である。本実施形態では、このヒータ駆動部１２が、傍熱抵抗２０、第１固定抵抗２１ａ，２１ｂ、吸気温度計測抵抗２２、第２固定抵抗２３、スイッチ２４、アンプ２５、ヒータ抵抗駆動用トランジスタ２６を有している。そして、傍熱抵抗２０と温度計測抵抗２２との温度差が一定になるように、ヒータ抵抗１１の通電状態を制御する。
【００３３】
なお、吸気温度計測抵抗２２が、特許請求の範囲に記載の流体温度計測抵抗に相当する。また、スイッチ２４が、特許請求の範囲に記載の第２選択手段に相当する。また、アンプ２５が、特許請求の範囲に記載の第２差動増幅器に相当する。
【００３４】
傍熱抵抗２０は、ヒータ抵抗１１の熱が、後述するセンサチップ６０のメンブレン６１の部分を介して伝達され、この熱を受けて抵抗値が変化する抵抗体である。一方、吸気温度計測抵抗２２は、周囲の温度（流体の温度）によって抵抗値が変化する抵抗体である。これら傍熱抵抗２０，吸気温度計測抵抗２２と、固定抵抗２１ａ，２１ｂ，２３は、ヒータ抵抗１１と同じセンサチップ６０に形成されている。傍熱抵抗２０もメンブレン６１においてヒータ抵抗１１の近傍に形成されており、ヒータ抵抗１１を短手方向において挟むように、平面略コの字状となっている。吸気温度計測抵抗２２は、ヒータ抵抗１１の熱の影響を受けず、且つ、ヒータ抵抗１１と同じ流体の条件となるように、センサチップ６０のメンブレン６１を除く部分（メンブレン６１と熱的に分離された厚肉の部分）であって、短手方向においてメンブレン６１よりも流体の上流側且つ長手方向においてヒータ抵抗１１とほぼ同じ位置に形成されている。固定抵抗２１ａ，２１ｂ，２３は、センサチップ６０のメンブレン６１を除く厚肉部分であって、長手方向においてメンブレン６１から離れた位置に形成されている。
【００３５】
本実施形態では、傍熱抵抗２０及び吸気温度計測抵抗２２が、いずれも正の温度係数を有している。また、傍熱抵抗２０と第１固定抵抗２１ａ，２１ｂは、傍熱抵抗２０を低電位側（グランド電位側）、直列接続された２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂを高電位側（内部定電位Ｖｒ側）として直列に接続されている。なお、２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂは、第１固定抵抗２１ａが傍熱抵抗２０側となっている。一方、吸気温度計測抵抗２２と第２固定抵抗２３は、吸気温度計測抵抗２２を低電位側（グランド電位側）、第２固定抵抗２３を高電位側（内部定電位Ｖｒ側）として直列に接続されている。そして、これらによりブリッジ回路２７が構成されている。このブリッジ回路２７が、特許請求の範囲に記載の第３ブリッジ回路に相当する。
【００３６】
ブリッジ回路２７における、傍熱抵抗２０と第１固定抵抗２１ａの接続点２８ａはスイッチ２４の端子２４ａに接続され、第１固定抵抗２１ａ，２１ｂの接続点２８ｂはスイッチ２４の端子２４ｂに接続されている。そして、端子２４ａ，２４ｂ（接続点２８ａ，２８ｂ）のいずれかが、アンプ２５の反転入力端に接続されるようになっている。一方、温度計測抵抗２２と第２固定抵抗２３の接続点２９は、アンプ２５の非反転入力端に直接的に接続されている。
【００３７】
スイッチ２４は、通常動作時（流量測定時）には、端子２４ａ（接続点２８ａ）とアンプ２５の反転入力端を接続する。また、後述する自己診断時には、第１期間（ｔ１）において、端子２４ｂ（接続点２８ｂ）とアンプ２５の反転入力端を接続し、第２期間（ｔ２）において、端子２４ａ（接続点２８ａ）とアンプ２５の反転入力端を接続する。
【００３８】
アンプ２５は、反転入力端に入力される電位Ｖ１と非反転入力端に入力される電位Ｖ２の差（Ｖ２−Ｖ１）を増幅して出力する（差動増幅する）ものである。このアンプ２５には、図示しない位相補償用コンデンサが内蔵されている。
【００３９】
トランジスタ２６は、アンプ２５の出力に応じて駆動制御されることで、電源電圧Ｖｃｃからヒータ抵抗１１に電流を流す役割を果たすものである。このトランジスタ２６は、アンプ２５の出力に応じた大きさの電流を流す。すなわち、ヒータ抵抗１１は、トランジスタ２６によって流される電流の大きさに応じて発熱する。
【００４０】
本実施形態では、トランジスタ２６として、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタを採用しており、ベースがアンプ２５の出力端と接続され、エミッタがヒータ抵抗１１と接続され、コレクタが電源端子１６ａと接続されている。このトランジスタ２６は、上記した電位Ｖ２が電位Ｖ１よりも大きいとき（Ｖ２＞Ｖ１）に、アンプ２５の出力（ベース電位）に応じた大きさの電流を流す。
【００４１】
なお、傍熱抵抗２０の抵抗値Ｒｉ、吸気温度計測抵抗２２の抵抗値Ｒｋ、固定抵抗２１ａ，２１ｂの抵抗値Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ、固定抵抗２３の抵抗値Ｒ２は、無通電状態（同一温度）でＲｋ＞Ｒｉ、後述する第１期間ｔ１においてＶ１＞Ｖ２、第２期間ｔ２において切替直後に少なくともＶ２＞Ｖ１となるように設定されている。
【００４２】
以上の構成により、ヒータ駆動部１２は、ヒータ抵抗１１の温度を流体の温度よりも一定の温度だけ高い基準温度に制御する。すなわち、通常動作時において、ヒータ抵抗１１の温度が基準温度よりも下がると、傍熱抵抗２０の温度も下がって傍熱抵抗２０の抵抗値Ｒｉが低下し、接続点２８ａ，２９間の電位差の正負が逆転してアンプ２５から信号の出力が始まる。これにより、トランジスタ２６が作動してヒータ抵抗１１への通電が行われ、ヒータ抵抗１１の温度とともに傍熱抵抗２０の温度も上がって傍熱抵抗２０の抵抗値Ｒｉが上昇する。
【００４３】
この結果、接続点２８ａ，２９間の電位差の正負が再度逆転してアンプ２５から信号の出力が止まり、トランジスタ２６が作動を停止してヒータ抵抗１１への通電が止まる。そして、ヒータ抵抗１１の温度が、再度、基準温度よりも低下すると、同様の動作が繰り返される。
【００４４】
次に、センサ部１３は、ヒータ抵抗１１の上流側と下流側に配置された抵抗を直列接続してなる３つのハーフブリッジ３０,３１,３２、スイッチ３３、アンプ３４を有している。なお、ハーフブリッジ３０が、特許請求の範囲に記載の第１流量検出用抵抗対、ハーフブリッジ３１が、特許請求の範囲に記載の第２流量検出用抵抗対、ハーフブリッジ３２が、特許請求の範囲に記載の第３流量検出量抵抗対に相当する。また、スイッチ３３が、特許請求の範囲に記載の第１選択手段に相当する。また、アンプ３４が、特許請求の範囲に記載の第１差動増幅器に相当する。
【００４５】
ハーフブリッジ３０は、ヒータ抵抗１１の上流側と下流側とで等距離に配置された第１上流側流量検出用抵抗３０ｕと第１下流側流量検出用抵抗３０ｄを、直列接続してなる。本実施形態では、第１上流側流量検出用抵抗３０ｕを低電位側（グランド電位側）として、２つの抵抗３０ｕ，３０ｄが直列接続されている。なお、これら抵抗（３０ｕ，３０ｄ）が、特許請求の範囲に記載の第１流量検出用抵抗に相当する。
【００４６】
ハーフブリッジ３１は、上記抵抗（３０ｕ，３０ｄ）とは異なる距離であってヒータ抵抗１１の上流側と下流側とで等距離に配置された第２上流側流量検出用抵抗３１ｕと第２下流側流量検出用抵抗３１ｄを、直列接続してなる。本実施形態では、第２下流側流量用検出抵抗３１ｄを低電位側（グランド電位側）として、２つの抵抗３１ｕ，３１ｄが直列接続されている。なお、これら抵抗（３１ｕ，３１ｄ）が、特許請求の範囲に記載の第２流量検出用抵抗に相当する。
【００４７】
一方、ハーフブリッジ３２は、上記抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄとは異なる距離であってヒータ抵抗１１の上流側と下流側とで互いに異なる距離に配置された上流側自己診断用抵抗３２ｕと下流側自己診断用抵抗３２ｄを、直列接続してなる。本実施形態では、上流側自己診断用抵抗３２ｕを低電位側（グランド電位側）として、２つの抵抗３２ｕ，３２ｄが直列接続されている。なお、これら抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、特許請求の範囲に記載の自己診断用抵抗に相当する。
【００４８】
これらハーフブリッジ回路３０，３１，３２において、ハーフブリッジ回路３０を構成する第１流量検出用抵抗３０ｕ，３０ｄの接続点３５は、アンプ３４の反転入力端に接続されている。一方、ハーフブリッジ回路３１を構成する第２流量検出用抵抗３１ｕ，３１ｄの接続点３６がスイッチ３３の端子３３ａに接続され、ハーフブリッジ回路３２を構成する自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄの接続点３７がスイッチ３３の端子３３ｂに接続されている。そして、端子３３ａ，３３ｂ（接続点３６，３７）のいずれかが、アンプ４１の非反転入力端に接続されるようになっている。
【００４９】
各抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄは、同じ材料を用いて同じパターン形状で形成されている。すなわち、いずれも同じ温度係数を有するとともに、同じ温度で同じ抵抗値を示す。また、電源端子１６ａに電源が投入されると、内部電源Ｖｒから電力の供給を受けて通電状態となる。本実施形態では、正の温度係数を有している。また、各抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄは、ヒータ抵抗１１と同じセンサチップ６０のメンブレン６１に形成されており、上流側から下流側に向かって、図２（ａ）に示すように、上流側抵抗３２ｕ，３１ｕ，３０ｕ、下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄの順に設けられている。
【００５０】
すなわち、センサ部１３を構成する抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄにおいて、ハーフブリッジ３２を構成する自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄが、ヒータ抵抗１１から一番遠い位置に設けられている。また、図２（ａ）に示すように、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄは、上流側自己診断用抵抗３２ｕのほうが、下流側自己診断用抵抗３２ｄよりもヒータ抵抗１１から遠い位置に設けられている。このように、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄは、ヒータ抵抗１１からの距離が互いに異なり、ヒータ抵抗１１が発熱したときの温度が互いに異なるようになっている。
【００５１】
スイッチ３３は、通常動作時（流量測定時）には、端子３３ａ（接続点３６）とアンプ４１の非反転入力端を接続し、自己診断時には、後述する第１期間ｔ１において、端子３３ａ（接続点３６）とアンプ４１の非反転入力端を接続し、第２期間ｔ２において、端子３３ｂ（接続点３７）とアンプ４１の非反転入力端を接続する。
【００５２】
すなわち、通常動作時と自己診断時の第１期間ｔ１においては、ハーフブリッジ回路３０，３１が並列接続されてなるブリッジ回路３８を用い、自己診断時の第２期間ｔ２においては、ハーフブリッジ回路３０，３２が並列接続されてなるブリッジ回路３９を用いるようになっている。なお、ブリッジ回路３８が、特許請求の範囲に記載の第１ブリッジ回路、ブリッジ回路３９が、特許請求の範囲に記載の第２ブリッジ回路に相当する。
【００５３】
アンプ３４は、反転入力端に入力される電位Ｖ３と非反転入力端に入力される電位Ｖ４の差（Ｖ４−Ｖ３）を増幅して出力する（差動増幅する）ものである。
【００５４】
以上の構成により、センサ部１３は、吸気量に応じた電圧値を出力する。ヒータ駆動部１２により基準温度に制御されているヒータ抵抗１２によって、メンブレン６１上には、吸気量に応じた温度分布が吸気流の流れ方向に形成される。そして、上流側抵抗３０ｕ，３１ｕ，３２ｕ及び下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄの抵抗値は、温度分布に応じた数値（つまり、吸気量に応じた数値）となる。
【００５５】
このため、例えば、吸気量が増加して温度分布が下流側に偏ると、ヒータ抵抗１１の上流側では温度が下がって上流側抵抗３０ｕ，３１ｕ，３２ｕの抵抗値が低下し、ヒータ抵抗１１の下流側では温度が上がって下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄの抵抗値が上昇する。
【００５６】
この結果、接続点３５，３６間の電位差が変化するので、センサ部１３（ブリッジ回路３８）は、接続点３５，３６間の電位差を、吸気量に応じた電圧値として出力することができる。すなわち、センサ部１３は、吸気量の変化に伴う上流側流量検出用抵抗３０ｕ，３１ｕ及び下流側流量検出用抵抗３０ｄ，３１ｄの抵抗値変化を、ブリッジ回路３８の電圧値として出力することができる。
【００５７】
次に、信号処理回路部１４は、センサ部１３から出力される信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器４０、デジタル化された電圧値に各種の演算処理を施すＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）４１、ＤＳＰ４１から出力されるデジタル値をアナログ値に変換して外部出力端子（Ｖｏｕｔ）１６ｂに出力するＤ／Ａ変換器４２、ＤＳＰ４１による演算処理に必要な各種の数値等を記憶するメモリ４３等を有する。例えばメモリ４３には、発熱抵抗式流量センサ１０（センサ部１３）の感度やオフセットの調整値、出荷時の特性値などが記憶されている。
【００５８】
なお、本実施形態では、ＤＳＰ４１から出力されるデジタル値をアナログ値に変換して外部出力端子１６ｂに出力する例を示すが、Ｄ／Ａ変換器４２に代えて、デジタル値をパルス信号の周波数に変換して出力するＤ／Ｆ変換器を採用することもできる。また、デジタル値をそのまま出力することもできる。
【００５９】
自己診断回路部１５は、パワーオンリセット回路５０と、スイッチ制御回路５１を有する。このスイッチ制御回路５１が、特許請求の範囲に記載の選択手段制御回路に相当する。
【００６０】
パワーオンリセット回路５０は、イグニッションキーがオンされて、発熱抵抗式流量センサ１０の電源端子１６ａに電源Ｖｃｃが投入される度にパワーオンリセット信号を出力し、発熱抵抗式流量センサ１０を構成する各回路を初期化する。このため、発熱抵抗式流量センサ１０を構成する各回路は、パワーオンリセット信号により初期化された後、動作を開始する。
【００６１】
スイッチ制御回路５１は、パワーオンリセット信号をトリガとし、所定の第１期間ｔ１において、スイッチ２４を端子２４ｂ（接続点２８ｂ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ａ（接続点３６）に接続させるように、スイッチ２４,３４の動作を制御する。また、第１期間ｔ１とは異なる所定の第２期間ｔ２において、スイッチ２４を端子２４ａ（接続点２８ａ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ｂ（接続点３７）に接続させるように、スイッチ２４,３４の動作を制御する。本実施形態では、パワーオンリセット信号により初期化された後の動作開始から所定の期間を第１期間ｔ１とし、第１期間ｔ１の終了後、引き続き第２期間ｔ２とする。
【００６２】
なお、スイッチ２４、アンプ２５、トランジスタ２６、スイッチ３３、アンプ３４、Ａ／Ｄ変換器４０、ＤＳＰ４１、Ｄ／Ａ変換器４２、メモリ４３、パワーオンリセット回路５０、スイッチ制御回路５１、電源端子１６ａ、外部出力端子１６ｂ、ＲＯＭ端子１６ｃ、グランド端子１６ｄ等は、ヒータ抵抗１１などの各種の抵抗が設けられるセンサチップ６０とは別の回路チップ７０に搭載され、ヒータ抵抗１１などの各種の抵抗とボンディングワイヤ（図示せず）などにより電気的に接続されている。
【００６３】
次に、上記した発熱抵抗式流量センサ１０における自己診断方法を、図３を用いて説明する。
【００６４】
図３に示すように、イグニッションキーがオンされ、発熱抵抗式流量センサ１０の電源端子１６ａに電源Ｖｃｃが投入されると、パワーオンリセット回路５０がパワーオンリセット信号を出力する。このパワーオンリセット信号により、発熱抵抗式流量センサ１０を構成する各回路が初期化され、この初期化の後、動作を開始する。なお、電源端子１６ａに電源Ｖｃｃが投入されると内部電源Ｖｒも立ち上がる。
【００６５】
この初期化後の立ち上がりから所定の期間（第１期間ｔ１）において、スイッチ制御回路５１は、スイッチ２４を端子２４ｂ（接続点２８ｂ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ａ（接続点３６）に接続させる。
【００６６】
接続点２８ｂをアンプ２５の反転入力端に接続させると、上記したブリッジ回路２７を構成する各抵抗２０，２１ａ，２１ｂ，２２，２３の抵抗値の関係から、アンプ２５の反転入力端の電位Ｖ１が、非反転入力端の電位Ｖ２よりも大きくなる（Ｖ１＞Ｖ２）。したがって、アンプ２５から出力されず、トランジスタ２６がオフ状態となり、ヒータ抵抗１１には電流が流れない。
【００６７】
したがって、メンブレン６１上の温度は均一になり、アンプ３４と接続されたブリッジ回路３８を構成する各流量検出用抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄは、全て同じ抵抗値を示す。すなわち、アンプ３４の反転入力端の電位Ｖ３と、非反転入力端の電位Ｖ４との間に電位差が生じない（Ｖ３＝Ｖ４）。このため、エンジンの回転・停止によらず（流体の流通有無によらず）、強制的（擬似的）に流量＝０の状態を作り出すことができる。
【００６８】
したがって、第１期間ｔ１の間に外部出力端子１６ｂの出力を測定（図３に示す測定Ａ）することで、流量＝０の計測ができる。
【００６９】
次いで、第１期間ｔ１終了後、連続して所定の期間（第２期間ｔ２）において、スイッチ制御回路５１は、スイッチ２４を端子２４ａ（接続点２８ａ）に接続させ、スイッチ３３を端子３３ｂ（接続点３７）に接続させる。
【００７０】
接続点２８ａをアンプ２５の反転入力端に接続させると、上記したブリッジ回路２７を構成する各抵抗２０，２１ａ，２１ｂ，２２，２３の抵抗値の関係から、アンプ２５の非反転入力端の電位Ｖ２が、反転入力端の電位Ｖ１よりも大きくなる（Ｖ２＞Ｖ１）。したがって、Ｖ１＝Ｖ２となるまでは、トランジスタ２６がオン状態となり、ヒータ抵抗１１に電流が流れてヒータ抵抗１１が発熱する。
【００７１】
このようにヒータ抵抗１１が発熱すると、メンブレン６１上の温度はヒータ抵抗１１が最大となり、流体の流れ方向に温度勾配が生じる。ここで、上流側自己診断用抵抗３２ｕは、下流側自己診断用抵抗３２ｄよりも、ヒータ抵抗１１に対して遠い位置に配置されているため、ヒータ抵抗１１から伝わる熱量が下流側自己診断用抵抗３２ｄよりも少なく、これにより下流側自己診断用抵抗３２ｄよりも温度が低くなる。すなわち、上流側自己診断用抵抗３２ｕの抵抗値をＲｕ３、下流側自己診断用抵抗３２ｄの抵抗値をＲｄ３とすると、Ｒｕ３＜Ｒｄ３となる。したがって、アンプ３４の反転入力端の電位Ｖ３と非反転入力端の電位Ｖ４との間に電位差（Ｖ４＞Ｖ３）が生じ、実際に流量ゼロ（エンジン停止）のときでも、擬似的に流量≠０の状態を作り出すことができる。なお、エンジンが動作した場合は、停止時に対して電位差（Ｖ４−Ｖ３）が必ず大きくなる方向になる。
【００７２】
したがって、第２期間ｔ２の間に外部出力端子１６ｂの出力を測定（図３に示す測定Ｂ）することで、流量≠０の計測ができる。
【００７３】
なお、第２期間ｔ２が終了すると、通常動作（流量検出）となるため、スイッチ制御回路５１により、スイッチ２４は、第２期間ｔ２同様、端子２４ａ（接続点２８ａ）と接続され、スイッチ３３は、端子３３ａ（接続点３６）と接続される。
【００７４】
そして、２つの測定Ａ，Ｂで得られた出力の差分をとることで、発熱抵抗式流量センサ１０の回路が正常か異常かを判断する（自己診断する）ことができる。
【００７５】
本実施形態では、測定Ａの出力は、異常がなければ例えば０Ｖ（ボルト）となる。一方、測定Ｂの出力は、異常が無ければエンジン停止で例えば１Ｖ（ボルト）、エンジン回転で例えば３Ｖとなる。したがって、測定Ａの出力（０Ｖ）と、エンジン停止時の測定Ｂの出力（１Ｖ）の間に判定閾値を設定し、測定Ｂの出力から測定Ａの出力を引いた値（差分）が上記判定閾値以上の場合には、正常と判定し、判定閾値未満の場合には異常と判定することができる。異常の原因としては、例えばメンブレン６１の破損、回路の短絡などが考えられえる。
【００７６】
また、正常な状態で、エンジン回転時の測定Ｂの出力が取り得る最大の値にマージンを加味して上限側判定閾値を設定し、出力差（測定Ｂ−測定Ａ）が該閾値を超える場合にも、異常と判定しても良い。
【００７７】
なお、本実施形態では、イグニッションキーがオンされた直後に自己診断を行うため、エンジンがアイドリング状態にある。したがって、正常な状態で、アイドリング時（所定の回転数（吸気量））に測定Ｂの出力にマージンを加味して、上限側判定閾値を設定しても良い。
【００７８】
このように本実施形態に係る発熱抵抗式流量センサ１０及び自己診断方法によれば、エンジンが回転中であっても停止中であっても、すなわち流体が流れていても流れていなくても、自己診断を行うことができる。
【００７９】
また、本実施形態では、電源投入をトリガとし、パワーオンリセット回路５０及びスイッチ制御回路５１により、電源投入直後に自己診断に必要な第１期間ｔ１の状態と、第２期間ｔ２の状態の、２つの異なる状態を設定することができる。したがって、自己診断開始信号を入力するための自己診断用端子を必要としないので、その分コストを低減することができる。また、発熱抵抗式流量センサ１０の体格も小型化することができる。
【００８０】
なお、センサ部１３を構成する上流側抵抗３０ｕ，３１ｕ，３２ｕと、下流側抵抗３０ｄ，３１ｄ，３２ｄにおいて、第１上流側流量検出用抵抗３０ｕと第２上流側流量検出用抵抗３１ｕの間に上流側自己診断用抵抗３２ｕを設け、第１下流側流量検出用抵抗３０ｄと第２下流側流量検出用抵抗３１ｄの間に下流側自己診断用抵抗３２ｄを設ける構成を採用することもできる。また、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄを、流量検出用抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄよりもヒータ抵抗１１に対して近い位置に設ける構成も採用することができる。
【００８１】
しかしながら、本実施形態に示すように、自己診断時のみ用いる自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄを、ヒータ抵抗１１からもっとも離れた位置に設けると、他の構成に較べて、センサチップ６０の体格（流体の流れ方向）を小さくすることができる。また、ヒータ抵抗１１と流量検出用抵抗３０ｕ，３１ｕ，３０ｄ，３１ｄとの間に、自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄが位置しないため、流量検出に際して自己診断用抵抗３２ｕ，３２ｄの発熱による影響が少なく、他の構成に較べて流量検出精度を向上することができる。
【００８２】
また、パワーオンリセット信号が入力されると、スイッチ制御回路５１が、先に第２期間ｔ２となるようにスイッチ２４，３３を制御し、次いで第１期間ｔ１となるようにスイッチ２４，３３を制御する構成も採用することができる。
【００８３】
しかしながら、本実施形態に示すように、スイッチ制御回路５１が、先ずヒータ抵抗１１を発熱させない第１期間ｔ１の状態となるようにスイッチ２４，３３を制御し、第１期間ｔ１が終了すると第１期間ｔ１に連続して第２期間ｔ２の状態となるように２つのスイッチ２４，３３を制御すると、第２期間ｔ２を先に実施する構成のように基板６０の温度が下がる待ち時間が不要であるので、自己診断時間を短縮することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、パワーオンリセット信号が入力されたあとの動作開始から、第１期間ｔ１，第２期間ｔ２を連続して実行する例を示した。しかしながら、パワーオンリセット信号が入力されたあと所定時間経過してから、第１期間ｔ１，第２期間ｔ２を実行しても良い。また、第１期間ｔ１が終了した後、所定時間経過してから、第２期間ｔ２を実行しても良い。
【００８５】
（変形例）
本実施形態では、自己診断の第１期間ｔ１において、ヒータ抵抗１１に電流が流れない状態を作るために、ヒータ駆動部１２のブリッジ回路２７を構成する傍熱抵抗２０側の固定抵抗を分割して２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂとし、スイッチ２４により、アンプ２５の反転入力端に接続される接続点を、第１固定抵抗２１ａ，２１ｂ間の接続点２８ｂとする例を示した。しかしながら、例えば図４に示すように、トランジスタ２６とヒータ抵抗１１の間にスイッチ８０を設け、第１期間ｔ１において、スイッチ制御回路５１からの指示信号により、該スイッチ８０をオフ状態として、ヒータ抵抗１１に電流が流れないようにしても良い。この場合、第２期間ｔ２及び通常動作（流量検出）時は、スイッチ８０がオンされる。
【００８６】
なお、図４では、ブリッジ回路２７を構成する傍熱抵抗２０側のハーフブリッジが、傍熱抵抗２０と１つの第１固定抵抗２１を直列に接続してなり、傍熱抵抗２０と第１固定抵抗２１の接続点２８が、アンプ２５の反転入力端に接続されている。このような構成では、傍熱抵抗２０の抵抗値をＲｉ、吸気温度計測抵抗２２の抵抗値をＲｋ、固定抵抗２１の抵抗値をＲ１、固定抵抗２３の抵抗値をＲ２とすると、無通電状態（同一温度）で、Ｒｋ＞Ｒｉであり、且つ、電源投入直後において、Ｖ２＞Ｖ１となるように、Ｒ１，Ｒ２が設定（例えばＲ１＝Ｒ２）されている。
【００８７】
なお、スイッチ８０としては、トランジスタ２６とヒータ抵抗１１の間に限定されるものではない。例えばトランジスタ２６とヒータ抵抗１１の間に設けても良いし、アンプ２５とトランジスタ２６の間に設けても良い。
【００８８】
ただし、第１実施形態（図１参照）のように、第１固定抵抗２１を分割して２つの第１固定抵抗２１ａ，２１ｂとし、接続点２８ａ、２８ｂをスイッチ２４で切り替える構成のほうが、電源端子１６ａとヒータ抵抗１１との間にスイッチ８０を設けるよりも、スイッチの体格を小型化することができる。
【００８９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、自己診断回路部１５により、電源端子１６ａへの電源投入をトリガとして、第１期間ｔ１と第２期間ｔ２の状態をそれぞれ作り出す例を示した。これに対し、図５に示す発熱抵抗式流量センサ１０は、外部端子として自己診断用端子１６ｅを有し、該自己診断用端子１６ｅを介して自己診断指示信号を入力することで、スイッチ２４，３３を制御するようになっている。なお、自己診断回路部１５の代わりに自己診断用端子１６ｅを有する点以外は、第１実施形態（図１参照）と同じである。
【００９０】
このような構成を採用すると、第１実施形態に示した効果のうち、自己診断用端子１６ｅを不要とできる効果を除く、その他の効果を奏することができる。
【００９１】
なお、図５は、第１実施形態（図１参照）に示した構成に自己診断用端子１６ｅを組み合わせているが、図４に示す構成に自己診断用端子１６ｅを組み合わせても良い。
【００９２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００９３】
トランジスタ２６として、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタを採用する例を示したが、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを採用することもできる。
【００９４】
また、トランジスタ２６として、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタや、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴを採用することもできる。この場合、ヒータ駆動部１２の接続点２８，２８ａ，２８ｂがアンプ２５の非反転入力端に接続され、接続点２９がアンプ２５の反転入力端に接続されるようにすれば良い。
【００９５】
また、傍熱抵抗２０、吸気温度計測抵抗２２、固定抵抗２１（２１ａ，２１ｂ），２３が負の温度係数を有する構成を採用することもできる。同様に、センサ部１３を構成する抵抗３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ，３２ｕ，３２ｄが負の温度係数を有する構成を採用することもできる。
【００９６】
本実施形態では、ヒータ駆動部１２が傍熱抵抗２０を有する例を示した。しかしながら、ヒータ抵抗１１が傍熱抵抗２０を兼ねる周知の構成においても適用が可能である。
【００９７】
本実施形態では、信号処理回路部１４を介して、アンプ３４の出力を外部出力端子１６ｂから出力する例を示した。しかしながら、信号処理回路部１４を有さず、アンプ３４の出力を外部出力端子１６ｂから出力する構成としても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１０・・・発熱抵抗式流量センサ
１１・・・ヒータ抵抗
１２・・・ヒータ駆動部
１５・・・自己診断回路部（自己診断手段）
２０・・・傍熱抵抗
２１ａ，２１ｂ・・・第１固定抵抗
２４・・・スイッチ（第２選択手段）
２５・・・アンプ（第２差動増幅器）
３０ｕ，３０ｄ・・・第１流量検出用抵抗
３１ｕ，３１ｄ・・・第２流量検出用抵抗
３２ｕ，３２ｄ・・・自己診断用抵抗
３３・・・スイッチ（第１選択手段）
３４・・・アンプ（第１差動増幅器）
３８・・・ブリッジ回路（第１ブリッジ回路）
３９・・・ブリッジ回路（第２ブリッジ回路）
５０・・・パワーオンリセット回路
５１・・・スイッチ制御回路（選択手段制御回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（６０）に形成され、通電により発熱するヒータ抵抗（１１）と、
前記ヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するヒータ駆動部（１２）と、
互いに同じ材料を用いて同じパターンで前記基板（６０）に形成され、前記ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）が、互いに直列接続されてなる第１流量検出用抵抗対（３０）と、
前記第１流量用検出抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで前記基板（６０）に形成され、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）とは異なる距離で前記ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）が、互いに直列接続されてなり、前記第１流量検出用抵抗対（３０）に並列接続された第２流量検出用抵抗対（３１）と、
外部出力端子（１６ｂ）と、を備え、
流体の流量を検出する通常動作時には、２つの前記流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される第１ブリッジ回路（３８）の出力に基づく信号を、前記外部出力端子（１６ｂ）を介して外部に出力する発熱抵抗式流量センサ（１０）であって、
前記流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで前記基板（６０）に形成され、前記ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで互いに異なる距離に位置する２つの自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、互いに直列接続されてなり、２つの前記流量検出用抵抗対（３０，３１）に並列接続された自己診断用抵抗対（３２）と、
３つの前記抵抗対（３０，３１，３２）のうち、２つの前記流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される前記第１ブリッジ回路（３８）と、前記第１流量検出用抵抗対（３０）と前記自己診断用抵抗対（３２）により構成される第２ブリッジ回路（３９）のいずれかを、前記外部出力端子（１６ｂ）と選択的に接続する第１選択手段（３３）と、を備え、
前記通常動作時と重複しない所定の第１期間（ｔ１）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第１ブリッジ回路（３８）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
前記通常動作時及び前記第１期間と重複しない第２期間（ｔ２）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第２ブリッジ回路（３９）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続されることを特徴とする発熱抵抗式流量センサ。
【請求項２】
入力端の一方に前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）の接続点（３５）が接続され、出力端が前記外部出力端子（１６ｂ）と電気的に接続された第１差動増幅器（３４）を備え、
前記第１選択手段（３３）は、前記通常動作時及び前記第１期間（ｔ１）において、前記第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、前記第２期間（ｔ２）において、前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を、前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続することを特徴とする請求項１に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項３】
前記ヒータ駆動部（１２）は、
前記基板（６０）に形成され、互いに直列接続された２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）に、前記基板（６０）に形成され、前記ヒータ抵抗（１１）の熱を受けて抵抗値が変化する傍熱抵抗（２０）が直列に接続され、前記基板（６０）に形成され、流体の温度によって抵抗値が変化する流体温度計測抵抗（２２）と、前記基板（６０）に形成された第２固定抵抗（２３）が直列に接続されてなる第３ブリッジ回路（２７）と、
入力端の一方に前記流体温度計測抵抗（２２）と前記第２固定抵抗（２３）の接続点（２９）が接続され、入力端の他方に、前記傍熱抵抗（２０）と前記第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）又は２つの前記第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）が接続される第２差動増幅器（２５）と、
２つの前記接続点（２８ａ，２８ｂ）のいずれかを、前記第２差動増幅器（２５）の入力端と選択的に接続する第２選択手段（２４）と、
前記第２差動増幅器（２５）の出力端に接続され、前記第２差動増幅器（２５）の出力に基づいて前記ヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するトランジスタ（２６）と、を備え、
前記第２選択手段（２４）は、前記第１期間（ｔ１）において、２つの前記第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）を前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、前記通常動作時及び前記第２期間（ｔ２）において、前記傍熱抵抗（２０）と前記第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）を、前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項４】
自己診断手段（１５）として、
電源端子（１６ａ）から前記トランジスタ（２６）への電源ラインに接続され、前記電源端子（１６ａ）に電源が投入されると回路を初期化するためのパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセット回路（５０）と、
前記パワーオンリセット信号を基準とする前記第１期間（ｔ１）において、前記第１選択手段（３３）が前記第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、且つ、前記第２選択手段（２４）が前記第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）の接続点（２８ｂ）を前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、
前記パワーオンリセット信号を基準とする前記第２期間（ｔ２）において、前記第１選択手段（３３）が前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続しつつ、前記第２選択手段（２４）が前記第１固定抵抗（２１ａ）と前記傍熱抵抗（２０）の接続点（２８ａ）を前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続するように、
２つの前記選択手段（２４，３３）を制御する選択手段制御回路（５１）と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項５】
前記選択手段制御回路（５１）は、前記パワーオンリセット信号が入力されると、前記第１期間（ｔ１）の状態に２つの前記選択手段（２４，３３）を制御し、前記第１期間（ｔ１）が終了すると前記第１期間（ｔ１）に連続して前記第２期間（ｔ２）の状態に２つの前記選択手段（２４，３３）を制御することを特徴とする請求項４に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項６】
前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び前記第２流量検出用抵抗抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりも前記ヒータ抵抗（１１）に対して遠い位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項７】
前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と前記第２流量検出用抵抗抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の間に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項８】
前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び前記第２流量検出用抵抗抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりも前記ヒータ抵抗（１１）に対して近い位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項９】
自己診断用端子（１６ｅ）を備え、
前記自己診断用端子（１６ｅ）を介して外部から入力される自己診断指示信号に基づいて、
前記第１期間（ｔ１）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第１ブリッジ回路（３８）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
前記第２期間（ｔ２）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第２ブリッジ回路（３９）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかに記載の発熱抵抗式流量センサ（１０）において、前記第１期間（ｔ１）における前記外部出力端子（１６ｂ）の出力と、前記第２期間（ｔ２）における前記外部出力端子（１６ｂ）の出力の差分に基づいて、自己診断することを特徴とする発熱抵抗式流量センサの自己診断方法。
【請求項１】
基板（６０）に形成され、通電により発熱するヒータ抵抗（１１）と、
前記ヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するヒータ駆動部（１２）と、
互いに同じ材料を用いて同じパターンで前記基板（６０）に形成され、前記ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）が、互いに直列接続されてなる第１流量検出用抵抗対（３０）と、
前記第１流量用検出抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで前記基板（６０）に形成され、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）とは異なる距離で前記ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで等距離に位置する２つの第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）が、互いに直列接続されてなり、前記第１流量検出用抵抗対（３０）に並列接続された第２流量検出用抵抗対（３１）と、
外部出力端子（１６ｂ）と、を備え、
流体の流量を検出する通常動作時には、２つの前記流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される第１ブリッジ回路（３８）の出力に基づく信号を、前記外部出力端子（１６ｂ）を介して外部に出力する発熱抵抗式流量センサ（１０）であって、
前記流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ，３１ｕ，３１ｄ）と同じ材料を用いて同じパターンで前記基板（６０）に形成され、前記ヒータ抵抗（１１）に対し上流側と下流側とで互いに異なる距離に位置する２つの自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、互いに直列接続されてなり、２つの前記流量検出用抵抗対（３０，３１）に並列接続された自己診断用抵抗対（３２）と、
３つの前記抵抗対（３０，３１，３２）のうち、２つの前記流量検出用抵抗対（３０，３１）により構成される前記第１ブリッジ回路（３８）と、前記第１流量検出用抵抗対（３０）と前記自己診断用抵抗対（３２）により構成される第２ブリッジ回路（３９）のいずれかを、前記外部出力端子（１６ｂ）と選択的に接続する第１選択手段（３３）と、を備え、
前記通常動作時と重複しない所定の第１期間（ｔ１）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第１ブリッジ回路（３８）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
前記通常動作時及び前記第１期間と重複しない第２期間（ｔ２）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第２ブリッジ回路（３９）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続されることを特徴とする発熱抵抗式流量センサ。
【請求項２】
入力端の一方に前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）の接続点（３５）が接続され、出力端が前記外部出力端子（１６ｂ）と電気的に接続された第１差動増幅器（３４）を備え、
前記第１選択手段（３３）は、前記通常動作時及び前記第１期間（ｔ１）において、前記第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、前記第２期間（ｔ２）において、前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を、前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続することを特徴とする請求項１に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項３】
前記ヒータ駆動部（１２）は、
前記基板（６０）に形成され、互いに直列接続された２つの第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）に、前記基板（６０）に形成され、前記ヒータ抵抗（１１）の熱を受けて抵抗値が変化する傍熱抵抗（２０）が直列に接続され、前記基板（６０）に形成され、流体の温度によって抵抗値が変化する流体温度計測抵抗（２２）と、前記基板（６０）に形成された第２固定抵抗（２３）が直列に接続されてなる第３ブリッジ回路（２７）と、
入力端の一方に前記流体温度計測抵抗（２２）と前記第２固定抵抗（２３）の接続点（２９）が接続され、入力端の他方に、前記傍熱抵抗（２０）と前記第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）又は２つの前記第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）が接続される第２差動増幅器（２５）と、
２つの前記接続点（２８ａ，２８ｂ）のいずれかを、前記第２差動増幅器（２５）の入力端と選択的に接続する第２選択手段（２４）と、
前記第２差動増幅器（２５）の出力端に接続され、前記第２差動増幅器（２５）の出力に基づいて前記ヒータ抵抗（１１）への通電状態を制御するトランジスタ（２６）と、を備え、
前記第２選択手段（２４）は、前記第１期間（ｔ１）において、２つの前記第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）間の接続点（２８ｂ）を前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、前記通常動作時及び前記第２期間（ｔ２）において、前記傍熱抵抗（２０）と前記第１固定抵抗（２１ａ）の接続点（２８ａ）を、前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項４】
自己診断手段（１５）として、
電源端子（１６ａ）から前記トランジスタ（２６）への電源ラインに接続され、前記電源端子（１６ａ）に電源が投入されると回路を初期化するためのパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセット回路（５０）と、
前記パワーオンリセット信号を基準とする前記第１期間（ｔ１）において、前記第１選択手段（３３）が前記第２流量検出用抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の接続点（３６）を前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続し、且つ、前記第２選択手段（２４）が前記第１固定抵抗（２１ａ，２１ｂ）の接続点（２８ｂ）を前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続し、
前記パワーオンリセット信号を基準とする前記第２期間（ｔ２）において、前記第１選択手段（３３）が前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）の接続点（３７）を前記第１差動増幅器（３４）の入力端に接続しつつ、前記第２選択手段（２４）が前記第１固定抵抗（２１ａ）と前記傍熱抵抗（２０）の接続点（２８ａ）を前記第２差動増幅器（２５）の入力端に接続するように、
２つの前記選択手段（２４，３３）を制御する選択手段制御回路（５１）と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項５】
前記選択手段制御回路（５１）は、前記パワーオンリセット信号が入力されると、前記第１期間（ｔ１）の状態に２つの前記選択手段（２４，３３）を制御し、前記第１期間（ｔ１）が終了すると前記第１期間（ｔ１）に連続して前記第２期間（ｔ２）の状態に２つの前記選択手段（２４，３３）を制御することを特徴とする請求項４に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項６】
前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び前記第２流量検出用抵抗抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりも前記ヒータ抵抗（１１）に対して遠い位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項７】
前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）と前記第２流量検出用抵抗抵抗（３１ｕ，３１ｄ）の間に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項８】
前記自己診断用抵抗（３２ｕ，３２ｄ）が、前記第１流量検出用抵抗（３０ｕ，３０ｄ）及び前記第２流量検出用抵抗抵抗（３１ｕ，３１ｄ）よりも前記ヒータ抵抗（１１）に対して近い位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項９】
自己診断用端子（１６ｅ）を備え、
前記自己診断用端子（１６ｅ）を介して外部から入力される自己診断指示信号に基づいて、
前記第１期間（ｔ１）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）への電力供給が遮断されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第１ブリッジ回路（３８）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続され、
前記第２期間（ｔ２）において、前記ヒータ駆動部（１２）により前記ヒータ抵抗（１１）へ電力が供給されるとともに、前記第１選択手段（３３）により前記第２ブリッジ回路（３９）が前記外部出力端子（１６ｂ）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の発熱抵抗式流量センサ。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかに記載の発熱抵抗式流量センサ（１０）において、前記第１期間（ｔ１）における前記外部出力端子（１６ｂ）の出力と、前記第２期間（ｔ２）における前記外部出力端子（１６ｂ）の出力の差分に基づいて、自己診断することを特徴とする発熱抵抗式流量センサの自己診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３７３８８（Ｐ２０１２−１３７３８８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０１２１（Ｐ２０１０−２９０１２１）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【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７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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