JP2003240620A - 気体流量測定装置 - Google Patents

気体流量測定装置

Info

Publication number
JP2003240620A
JP2003240620A JP2002042953A JP2002042953A JP2003240620A JP 2003240620 A JP2003240620 A JP 2003240620A JP 2002042953 A JP2002042953 A JP 2002042953A JP 2002042953 A JP2002042953 A JP 2002042953A JP 2003240620 A JP2003240620 A JP 2003240620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas flow
flow rate
digital
circuit
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002042953A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Matsumura
隆史 松村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2002042953A priority Critical patent/JP2003240620A/ja
Priority to US10/262,655 priority patent/US6786088B2/en
Priority to EP02022342A priority patent/EP1338871A3/en
Publication of JP2003240620A publication Critical patent/JP2003240620A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成でコスト上昇が小さく容易でありな
がら高精度の気体温度検出信号を取り出せるデジタル回
路を有する気体流量測定装置を実現する。 【解決手段】ブリッジ回路の互いに直列に接続された気
体温度測定抵抗体２２と固定抵抗２４との接続点におけ
る電圧Ｖ３をアナログ・デジタル変換回路１２２の基準
電圧とし、このブリッジ回路と接地間の電位Ｖ１に対応
する電圧をアナログ・デジタル変換回路１２２の入力信
号として供給する。アナログ・デジタル変換回路１２２
を有効に利用して、このアナログ・デジタル変換回路１
２２を実質的に除算器と同様な機能を持たせ、除算器を
不要とすることにより、簡単な構成で、かつ電圧Ｖ１、
Ｖ３と無関係に気体温度信号を算出できる。また、気体
温度デジタル信号が気体温度変化に対して直線性を有す
るので気体温度とデジタル信号との対応関係について複
雑な演算を行う演算回路は不要である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン（内燃機
関）の吸入空気流量測定用の気体流量測定装置に係わ
り、特に、気体流量のみならず、気体温度検出信号も得
るのに好適な気体流量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジンにおいては、燃料噴射
量を制御するために吸入空気流量を測定する必要があ
る。
【０００３】この吸入空気流量を測定する装置の一種
に、発熱抵抗体式気体流量測定装置がある。この発熱抵
抗体式気体流量測定装置における検出回路は、吸気流路
に設置した発熱抵抗体（ホットワイヤ、あるいは熱線な
どとも呼ばれる）、気体温度測定抵抗体（コールドワイ
ヤ、あるいは冷線などとも呼ばれる）、及び２つの固定
抵抗によって構成されるブリッジ回路を有している。
【０００４】そして、このブリッジ回路における発熱抵
抗体の温度を常に一定に保ってブリッジ回路の抵抗バラ
ンスを維持するように給電制御する構成となっている。
【０００５】このように構成することにより、吸気流路
内の吸気流量の増加に応じて発熱抵抗体の放熱量が増加
する。一方、発熱抵抗体の温度を一定に保つために供給
する電流が増加するので、この発熱抵抗体と直列接続関
係にある固定抵抗に現れる電圧Ｖ２に基づいて空気流量
を測定することができる。
【０００６】そして、この電圧Ｖ２を、要求される空気
流量対信号特性となるように、所定の入出力特性をもっ
た調整演算回路で処理することにより、この調整演算回
路から空気流量と所定の関係にある流量信号として出力
することができる。
【０００７】ところで、気体流量測定装置の出力信号特
性は温度が変化しても出力信号変化が小さい、すなわ
ち、温度依存誤差が小さいことが望ましい。
【０００８】この温度依存誤差は、大きく分けて、回路
基板温度が一定で気体温度が変化することにより発生す
る気体温度依存誤差、および、気体温度が一定で回路基
板温度が変化することにより発生する基板温度依存誤差
の２つがある。
【０００９】この温度依存誤差を小さくするために、気
体温度、基板温度検出信号から、気体流量検出信号の温
度依存誤差を補正する必要がある。
【００１０】このうち、気体温度依存誤差の補正では、
例えば、特開平１１−３７８１５号公報に記載されてい
る技術がある。この公報記載の技術にあっては、吸入空
気流路内にサーミスタなどの独立した温度センサを配置
し、この温度検出信号を用いてデジタル演算により気体
温度依存誤差の補正をする。
【００１１】しかし、サーミスタは安価であるが、抵抗
値は温度の逆数の指数関数であるので温度検出信号が温
度に対し非直線となるため、デジタル演算の際に演算が
複雑になり、回路構成が複雑となってしまう。
【００１２】また、サーミスタの代わりに、その出力特
性の直線性が良好なＰｔ（白金）抵抗体を用いることも
可能であるが、高価であるため、装置価格が上昇してし
まい、好ましいものでは無い。
【００１３】そこで、上述したように気体流量測定装置
には、気体温度測定抵抗体が配置されているので、これ
に着目し、気体流量測定装置から空気流量信号を得るの
はもちろん、それとともに、気体温度検出信号を出力さ
せる方法がいくつか提案されている。
【００１４】例えば、特開平５−１６４５８３号公報記
載の技術においては、気体温度測定抵抗体を定電流で駆
動して電圧降下を取り出し、気体温度検出信号を得ると
ともに、発熱抵抗体の定温度制御回路に乗算回路を接続
し、上記電圧降下を定温度制御回路の入力に乗算するよ
うにしている。
【００１５】また、特開平７−１３９９８５号公報や特
開平８−８６６７８号公報にも、気体温度検出信号を得
る技術が記載されている。
【００１６】つまり、上記公報記載の技術にあっては、
気体温度検出抵抗体と固定抵抗との合成抵抗に現れる電
圧Ｖ１、又は、発熱抵抗体と固定抵抗との合成抵抗に現
れる電圧Ｖ１と、気体温度検出抵抗体とグランド間に直
列に接続した固定抵抗に現れる電圧Ｖ３、又は、発熱抵
抗体とグランド間に直列に接続した固定抵抗に現れる電
圧Ｖ２とを、アナログ回路で構成した除算回路に入力し
て、Ｖ１／Ｖ２、又はＶ１／Ｖ３を得ることにより、気
体温度検出信号を得る構成となっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術にあっては、気体温度検出信号を得るため
に、アナログ回路で構成した乗算回路や除算回路を用い
ているため、回路のばらつきが大きく、調整工数が増え
るおそれがあった。
【００１８】また、アナログ回路には温度依存誤差があ
るために、回路部分の温度が変化した場合、気体温度は
変化していないにも拘わらず、気体温度検出信号出力が
変化するおそれがある。したがって、温度依存誤差を小
さくするための、設計工数や調整工数が増え、コストア
ップとなることとなってしまう。
【００１９】そこで、気体流量検出回路の出力誤差を高
精度に補正するために、デジタル回路を用いて気体温度
検出信号を得ることが考えられる。
【００２０】しかし、気体温度検出信号を得るために、
単にデジタル回路を適用したのでは、回路構成が複雑と
なり、価格上昇を招くこととなってしまう。
【００２１】本発明の目的は、簡単な構成で、コスト上
昇が小さく、容易でありながら高精度の気体温度検出信
号を取り出すことが可能なデジタル回路を有する気体流
量測定装置を実現することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下のように構成される。 （１）気体流路中に配置される一又は複数の抵抗体と、
上記抵抗体に流れる電流又はこの電流に応じて発生する
電圧を検出することにより、上記気体流路中に流れる気
体流量に応じた気体流量検出信号を出力する気体流量検
出回路とを有する気体流量測定装置において、上記抵抗
体の一つと直列に接続される固定抵抗と、上記固定抵抗
に発生する電圧を基準電圧とし、上記抵抗体と固定抵抗
との合成抵抗に発生する電圧を入力電圧として、この入
力電圧をデジタル信号に変換し、出力する第１のアナロ
グ・デジタル変換回路と、を備え、上記第１のアナログ
・デジタル変換回路により、気体温度信号のデジタル出
力信号を得る。
【００２３】（２）気体流路中に配置される一又は複数
の抵抗体と、上記抵抗体に流れる電流又はこの電流に応
じて発生する電圧を検出することにより、上記気体流路
中に流れる気体流量に応じた気体流量検出信号を出力す
る気体流量検出回路とを有する気体流量測定装置におい
て、上記抵抗体と直列に接続される固定抵抗と、上記抵
抗体と固定抵抗との合成抵抗に発生する電圧を入力電圧
とし、この入力電圧をデジタル信号に変換し、出力する
第１のアナログ・デジタル変換回路と、上記固定抵抗に
発生する電圧を入力電圧とし、この入力電圧をデジタル
信号に変換し、出力する第２のアナログ・デジタル変換
回路と、上記第１のアナログ・デジタル変換回路からの
デジタル出力信号を、上記第２のアナログ・デジタル変
換回路からのデジタル出力信号で除算し、その値を出力
する第１のデジタル演算回路と、を備え、上記第１のデ
ジタル演算回路により、気体温度信号のデジタル出力信
号を得る。
【００２４】（３）好ましくは、上記（１）又は（２）
において、デジタル信号に変換された上記気体温度検出
信号が入力され、上記デジタル信号をアナログ信号に変
換して出力するデジタル・アナログ変換回路を、さらに
備える。
【００２５】（４）また、好ましくは、上記（１）又は
（２）において、デジタル信号に変換された上記気体温
度検出信号が入力され、入力されたデジタル信号に基づ
いてパルス信号を出力するパルス変換回路を備える。
【００２６】（５）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記気体流量検出回路から出力される気体流量検
出信号をデジタル値に変換する第２のアナログ・デジタ
ル変換回路と、この第２のアナログ・デジタル変換回路
の出力信号と上記第１のアナログ・デジタル変換回路の
出力信号とが入力され、上記気体流量検出信号の温度依
存誤差の補正をするデジタル演算回路とをさらに備え
る。
【００２７】（６）また、好ましくは、上記（２）にお
いて、上記気体流量検出回路から出力される気体流量検
出信号をデジタル値に変換する第３のアナログ・デジタ
ル変換回路と、この第３のアナログ・デジタル変換回路
の出力信号と上記第１のデジタル演算回路の出力信号と
が入力され、上記気体流量検出信号の温度依存誤差の補
正をする第２のデジタル演算回路とをさらに備える。
【００２８】（７）また、好ましくは、上記（５）又は
（６）において、回路基板と、この回路基板の温度を測
定する温度センサと、この温度センサからの回路基板温
度検出信号をデジタル値に変換する第４のアナログ・デ
ジタル変換回路とをさらに備え、上記気体流量検出信
号、上記気体温度信号、及び上記回路基板温度検出信号
のデジタル値を用いて、上記気体流量検出信号の温度依
存誤差の補正をする。
【００２９】（８）また、好ましくは、上記（５）又は
（６）において、回路基板と、この回路基板の温度を測
定する温度センサと、この温度センサからの回路基板温
度検出信号と上記気体温度信号とのいずれかひとつの信
号を互いに切り替えて上記第１のアナログ・デジタル変
換回路に入力するスイッチ手段とをさらに備え、上記気
体流量検出信号、上記気体温度信号、及び上記回路基板
温度検出信号のデジタル値を用いて、上記気体流量検出
信号の温度依存誤差の補正をする。
【００３０】（９）気体流路中に配置される発熱抵抗
と、この発熱抵抗に直列に接続される第１の固定抵抗
と、上記気体流路中に配置される気体温度測定抵抗と、
この気体温度測定抵抗に直列に接続される第２の固定抵
抗と、これら発熱抵抗、第１の固定抵抗、気体温度測定
抵抗及び第２の固定抵抗を有するブリッジ回路に流れる
電流を制御する電流制御手段と、上記ブリッジ回路に流
れる電流に基づいて、上記気体流路中に流れる気体流量
に応じた気体流量検出信号を出力する気体流量検出回路
とを有する気体流量測定装置において、上記発熱抵抗体
と第１の固定抵抗との接続点における電圧又は上記気体
温度測定抵抗と第２の固定抵抗との接続点における電圧
を基準電圧とし、上記気体温度測定抵抗と第２の固定抵
抗との合成抵抗に発生する電圧を入力電圧として、この
入力電圧を、上記基準電圧に基づいてデジタル信号に変
換し、出力するアナログ・デジタル変換回路を備え、こ
のアナログ・デジタル変換回路により、気体温度信号の
デジタル出力信号を得る。
【００３１】上述した（１）に記載した発明によれば、
第１のアナログ・デジタル変換回路が有効に利用され、
この第１のアナログ・デジタル変換回路が実質的に除算
器と同様な機能を持つこととなる。このため、除算器を
不要とすることにより、簡単な構成で、しかも、上記基
準電圧及び入力電圧の変化とは無関係に気体温度信号の
デジタル値を算出することができる。
【００３２】また、気体温度信号のデジタル値は、気体
温度の変化に対して直線性を有するように構成したの
で、テーブル等は不要となる。
【００３３】したがって、簡単な構成で、コスト上昇が
小さく、容易でありながら高精度の気体温度検出信号を
取り出すことが可能なデジタル回路を有する気体流量測
定装置を実現することができる。
【００３４】また、上述した（２）に記載した発明によ
れば、気体温度信号のデジタル出力を得る回路構成は種
々考えられるが、上記（２）のように構成すれば、簡単
な構成とすることができるとともに、基準電圧及び入力
電圧の変化とは無関係に気体温度信号のデジタル値を算
出することができる。
【００３５】したがって、簡単な構成で、コスト上昇が
小さく、容易な方法でありながら高精度の気体温度検出
信号を取り出すことが可能なデジタル回路を有する気体
流量測定装置を実現することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明による気体流量測定
装置の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説
明する。
【００３７】まず、本発明の第１の実施形態について、
図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の第１の
実施形態である気体流量測定装置における気体温度検出
回路の概略構成を示す図であり、図２は第１の実施形態
である気体流量測定装置１０を気体通路ボディ２００に
実装した状態の概略断面図である。
【００３８】図１において、気体流量検出回路２０は、
吸気流路に配置した発熱抵抗体（ホットワイヤ、あるい
は熱線などとも呼ばれる）２１と気体温度測定抵抗体
（コールドワイヤ、あるいは冷線などとも呼ばれる）２
２と２つの固定抵抗２３、２４によってブリッジ回路を
備えている。
【００３９】そして、発熱抵抗体２１と固定抵抗２３と
の接続点における直列抵抗端子２７は、演算増幅器２５
の非反転入力端子に接続される。また、気体温度測定抵
抗体２２と固定抵抗２４との接続点における直列接続端
子２８は演算増幅器２５の反転入力端子に接続される。
【００４０】発熱抵抗体２１と気体温度測定抵抗体２２
との接続点には、パワートランジスタ２６のエミッタが
接続されている。また、パワートランジスタ２６のコレ
クタは、電源に接続されている。そして、パワートラン
ジスタ２６のベースには演算増幅器２５の出力端子が接
続されている。また、固定抵抗２３と２４との接続点は
グランドに接続されている。
【００４１】そして、上記構成において、ブリッジ回路
のバランス状態を演算増幅器２５で検出して、このブリ
ッジ回路をバランスさせるようにパワートランジスタ２
６を制御して発熱抵抗体２１の温度を保つ給電制御を行
なう。
【００４２】このようにブリッジ回路への給電制御を行
なうと、発熱抵抗体２１と固定抵抗体２３との接続点で
ある直列接続端子２７には、気体流量Ｑに対応した大き
さの直流電位（アナログ信号形態の流量信号）Ｖ２が発
生する。
【００４３】上述した気体流量測定装置１０の電子回路
は、図２に示すように、測定する気体に触れさせる発熱
抵抗体２１及び気体温度測定抵抗体２２を除いてハイブ
リッドＩＣ基板１１上に実装される。
【００４４】ハイブリッドＩＣ基板１１はアルミニウム
などの熱伝導性の良いベース１２上に接着して取り付け
られ、さらに樹脂成形により構成したケース１３に取り
付けられる。
【００４５】ケース１３は、内燃機関の吸気流路を形成
する気体通路ボディ２００に取り付けて気体流量検出回
路２０の発熱抵抗体２１と気体温度測定抵抗体２２及び
ベース１２とを吸気流路２０１を流れる気体にさらす構
成である。
【００４６】そのため、ケース１３は、副流路部１５
と、基板収容室部１６と、取り付け顎１７と、接続端子
部１８とを備え、副流路部１５内に突出した電極棒１４
ａ〜１４ｄに発熱抵抗体２１と気体温度測定抵抗体２２
が接続される。また、基板収容室部１６に、ベース１２
に取り付けられたハイブリッドＩＣ基板１１が収容され
る。そして、気体流路ボディ２００の側壁に形成した取
り付け窓２０２から副流路部１５と基板収容室部１６を
吸気流路２０１内に挿し込んで、これらを吸気流路２０
１内に位置するように突出させて顎１７を気体流路ボデ
ィ２００にねじ止め固定する。
【００４７】上述のように構成することにより、吸気流
路２０１に流れ込んだ気体の一部が副流路部１５に流れ
込む。
【００４８】なお、電極棒１４ａ〜１４ｄはハイブリッ
ドＩＣ基板１１に接続し、このハイブリッドＩＣ基板１
１は、接続端子部１８を介して外部装置からの接続ケー
ブル（図示省略）に接続される。
【００４９】このように構成した気体流量測定装置１０
においては、気体流量検出回路２０の抵抗体２１〜２４
で構成したブリッジ回路がバランスした状態となるよう
に演算増幅器２５がパワートランジスタ２６を制御して
加熱電流を制御する。
【００５０】ところで、発熱抵抗体２１は、加熱電流に
よる発熱によって昇温し、その抵抗値が増加するが、副
流路１５を流れる気体に放熱することによって降温し
て、その抵抗値が減少しようとする。
【００５１】しかし、ブリッジ回路の作用により、この
発熱抵抗体２１の抵抗値はほぼ一定に保たれるので、副
流路１５を流れる気体の流量が増えると、発熱抵抗体２
１の放熱量が増え、発熱抵抗体２１に流れる加熱電流が
増える。
【００５２】これにより、発熱抵抗体２１に直列接続さ
れた固定抵抗体２３には、吸気流路２０１に流れる気体
の流量Ｑに対応した電圧Ｖ２が発生する。
【００５３】この気体流量検出回路２０を用いて、気体
温度を検出するためには図１に示すように、気体温度検
出抵抗体２２とグランドとの間に直列に接続した固定抵
抗２４との接続点である直列接続端子２８に現れる電圧
Ｖ３をバッファ５０を介して、アナログ・デジタル変換
回路１２２の基準電圧入力部に接続する（なお、バッフ
ァ５０は省略することも可能である）。
【００５４】そして、気体温度検出抵抗体２２と固定抵
抗２４との合成抵抗に現れる電圧Ｖ １をレベルシフト回
路５１に供給するため、気体温度検出抵抗２２とパワー
トランジスタ２６のエミッタとの接続点２９を抵抗５２
及び抵抗５３を介して接地する。ここで、レベルシフト
回路５１は抵抗５２及び抵抗５３を備えるものである。
【００５５】レベルシフト回路の出力ＶＴ、つまり、抵
抗５２と抵抗５３との接続点における電圧ＶＴをアナロ
グ・デジタル変換回路１２２の変換入力部に供給する。
アナログ・デジタル変換回路１２２は、供給された電圧
値ＶＴをデジタル値ＤＴに変換する。
【００５６】上述のように構成することにより、簡単な
で構成で、かつ、正確な気体温度信号のデジタル出力を
得ることができる。その理由を次に説明する。
【００５７】抵抗５２と抵抗５３の抵抗値を、それぞ
れ、ＲＸ１、ＲＸ２とすると、次式（１）が成立する。 ＶＴ=RX2・V1/(RX1+RX2) ---(1) また、アナログ・デジタル変換回路１２２の量子数ｑ
は、このアナログ・デジタル変換回路１２２がｎビット
（ｎは自然数）の分解能を持ち、入力電圧範囲がグラン
ドからＶ３までとすると、次式（２）が成立する。 q = V3/2n ---(2) 従って、アナログ・デジタル変換回路１２２からの気体
温度信号デジタル出力ＤＴは、次式（３）となる。 DT = VT/q = {RX2/(RX1+RX2)}・2n・V1/V3 ---(3) ここで、気体温度検出抵抗２２、固定抵抗２４の抵抗値
を、それぞれ、ＲＣ、Ｒ２、気体温度検出抵抗２２に流
れる電流をＩＣとすると、電圧Ｖ１、Ｖ３はそれぞれ、
次式（４）及び（５）となる。 V1 = IC・（R2+RC) ---(4) V3 = IC・R2 ---(5) また、気体温度検出抵抗体２２の０℃における抵抗値を
ＲＣ０、温度係数ＴＣＲをαＣ、気体温度をＴとする
と、気体温度検出抵抗２２の抵抗値ＲＣは１次式で近似
して次式（６）で表される。 RC = RC0・（1+αC・T) ---(6) 上記式(４)から式（６）を、式（３）に代入して整理す
ると次式（７）が得られる。 DT = {2n・RX2/(RX1+RX2)}・{(1+RC0/R2)+(RC0/R2)・αC・T } ---(7) 上記式（７）から、気体温度信号デジタル出力ＤＴは、
温度Ｔの１次式で現わされる出力特性が得られる。
【００５８】また、上記式（７）から気体温度信号デジ
タル出力ＤＴは、電圧Ｖ１、Ｖ３と無関係に算出するこ
とができる。つまり、気体流量の変化により電圧Ｖ１、
Ｖ３が変化しても気体温度信号デジタル出力ＤＴは変化
せず、また、温度に対するアナログ・デジタル変換の分
解能も変化しない。
【００５９】図３は、式（７）から得られる、気体温度
信号デジタル出力ＤＴと気体温度との関係を概略的に示
すグラフである。図３に示すように、気体温度信号デジ
タル出力ＤＴはある気体温度以上ではアナログ・デジタ
ル変換回路１２２の変換範囲を超えて飽和して一定値と
なる。このため、レベルシフト回路５１の抵抗５２、５
３の抵抗値ＲＸ１、ＲＸ２を所望する上限温度が検出で
きるように適切に選択すればよい。
【００６０】図４は本発明の第１の実施形態における変
形例を示す図である。この図４に示す構成としても気体
温度信号のデジタル信号として検出が可能である。
【００６１】図４に示す構成は、図１に示す構成とほぼ
同様であるが、互いに異なる点は、バッファ５０の入力
として、気体温度検出抵抗体２２と固定抵抗２４との接
続点における電圧Ｖ３の代わりに、発熱抵抗体２１と固
定抵抗２３との接続点における電圧Ｖ２を用いたことで
ある。
【００６２】図４に示す構成において、アナログ・デジ
タル変換回路１２２の気体温度信号デジタル出力Ｄ
Ｔは、上記式（７）と同様にして導出される。
【００６３】すなわち、発熱抵抗体２１の０℃における
抵抗値をＲＨ０、温度係数ＴＣＲをαＨ、発熱抵抗体２
１の気体温度からの加熱温度をΔＴ（個々の装置毎に定
められる一定値）とすると、発熱抵抗体２１の抵抗値Ｒ
Ｈは次式（８）となる。 RH = RH0・{1+αH・(T+ΔT)} ---(8) また、固定抵抗２３の抵抗値をＲ１とすれば、気体温度
信号デジタル出力ＤＴは次式（９）となる。 DT = {2n ・RX2/(RX1+RX2)}・{1+（RH0/R1）・(1+αH・ΔT)+(RH0/R1)・αH・ T} ---(9) 上記式（９）から、図１に示した例と同様に、気体温度
信号デジタル出力ＤＴは、電圧Ｖ１、Ｖ２と無関係に算
出することができ、気体流量の変化により電圧Ｖ１、Ｖ
２が変化しても気体温度信号デジタル出力ＤＴは変化せ
ず、また、温度に対するアナログ・デジタル変換の分解
能も変化しない。
【００６４】以上のように、本発明の第１の実施形態に
よれば、ブリッジ回路の互いに直列に接続された、気体
温度測定抵抗体２２と固定抵抗２４との接続点又は発熱
抵抗体２１と固定抵抗２３との接続点における電圧Ｖ３
又はＶ２をアナログ・デジタル変換回路１２２の基準電
圧とし、このブリッジ回路と接地間の電位Ｖ１に対応す
る電圧をアナログ・デジタル変換回路１２２の入力信号
として供給するように構成した。
【００６５】つまり、アナログ・デジタル変換回路１２
２を有効に利用して、このアナログ・デジタル変換回路
１２２を実質的に除算器と同様な機能を持たせ、除算器
を不要とすることにより、簡単な構成で、しかも、電圧
Ｖ１、Ｖ３と又はＶ１、Ｖ２の値と無関係に気体温度信
号を算出することができる。
【００６６】また、気体温度信号のデジタル信号が、気
体温度の変化に対して直線性を有しない場合は、気体温
度とデジタル信号との対応関係を示すテーブルを備え
て、それを検索したり、複雑な演算を行う演算回路を必
要としたりするが、本発明の第１の実施形態において
は、気体温度信号のデジタル信号は、気体温度の変化に
対して直線性を有するように構成したので、テーブル等
は不要となる。
【００６７】したがって、簡単な構成で、コスト上昇が
小さく、容易でありながら高精度の気体温度検出信号を
取り出すことが可能なデジタル回路を有する気体流量測
定装置を実現することができる。
【００６８】次に、本発明の第２の実施形態について、
図５を用い、図１と比較して説明する。
【００６９】図５は本発明の第２の実施形態である気体
流量測定装置における気体温度検出回路の概略構成を示
す図である。
【００７０】この図５に示した例と図１に示した例とが
異なる点は、図５の例においては、図１の例におけるバ
ッファ５０を省き、アナログ・デジタル変換回路１２３
を追加し、追加したアナログ・デジタル変換回路１２３
の変換入力部に気体温度検出抵抗体２２と固定抵抗２４
との接続点である直列接続端子２８に現れる電圧Ｖ３を
入力していることである。
【００７１】さらに、図５の例においては、アナログ・
デジタル変換回路１２２、１２３の出力をデジタル演算
回路１４２に入力する。
【００７２】なお、アナログ・デジタル変換回路１２
２、１２３の基準電圧は別途、供給されるが、アナログ
・デジタル変換回路１２２、１２３は共通基準電圧源と
することも可能である。
【００７３】アナログ・デジタル変換回路１２２、１２
３の量子数ｑ２、ｑ３は、分解能がｎビット、ｍビッ
ト、変換入力範囲がグランドから、電圧Ｖｃｃ２、Ｖ
ｃｃ３とすると、次式（１０）、（１１）となる。 q2 = VCC2/2n ---(10) q3 = VCC3/2n ---(11) アナログ・デジタル変換回路１２２、１２３のデジタル
出力ＤＴ２、ＤＴ３はそれぞれ、次式（１２）、（１
３）となる。 DT2 = {RX2・V1/(RX1+RX2)}/q2 ---(12) DT3 = V3/q3 ---(13) 上記式（１２）及び（１３）で表せるデジタル出力Ｄ
Ｔ２、ＤＴ３をデジタル演算回路１４２にて互いに除算
することにより、次式（１４）となり、デジタル演算回
路１４２のデジタル出力ＤＴは温度Ｔの１次式となる。 DT = DT2/ DT3 = {RX2/(RX1+RX2)}・(V1/V3)・(q3 / q2) = {RX2/(RX1+RX2)}・(q3 / q2)・{1+(RC0/R2)・(1+αC・T } ---(14) ここで、次式（１５）、（１６）のように仮定する。 n = m ----(15) Vcc2 = Vcc3 ---(16) 上記式（１５）、（１６）のように仮定すると、次式
（１７）が得られる。 DT = DT2/ DT3 = {RX2/(RX1+RX2)}・{1+(RC0/R2)・(1+αC・T } ---(17) 図６は本発明の第２の実施形態における変形例を示す図
である。図６に示す構成は、図５の例の構成とほぼ同様
であるが、互いに異なる点は、アナログ・デジタル変換
回路１２３の入力として、気体温度検出抵抗体２２と固
定抵抗２４との接続点である接続端子２８に現れる電圧
Ｖ３の代わりに、発熱抵抗体２１と固定抵抗２３と接続
点である接続端子２７に現れる電圧Ｖ２を供給したこと
である。
【００７４】この図６に示す例の構成において、デジタ
ル演算回路１４２における演算出力ＤＴは式（１７）と
同様に導出され、次式（１８）となる。 DT = DT2/ DT3 = {RX2/(RX1+RX2)}・{1+（RH0/R1)・(1+αH・ΔT)+(RH0/R1)・ αH・T} ---(18) この図６に示す回路構成においては、アナログ・デジタ
ル変換回路１２３は気体流量検出回路２０からの流量検
出信号Ｖ２を入力しており、デジタル値に変換すること
から、流量検出信号Ｖ２をデジタル変換して、その他の
制御等に使用するためのデジタル演算回路に入力するア
ナログ・デジタル変換回路として兼用することができ
る。
【００７５】以上のように、本発明の第２の実施形態に
よれば、ブリッジ回路の互いに直列に接続された、気体
温度測定抵抗体２２と固定抵抗２４との接続点又は発熱
抵抗体２１と固定抵抗２３との接続点における電圧Ｖ３
又はＶ２をアナログ・デジタル変換回路１２３の入力信
号とし、このブリッジ回路と接地間の電位Ｖ１に対応す
る電圧をアナログ・デジタル変換回路１２２の入力信号
として供給する。そして、アナログ・デジタル変換回路
１２２の出力信号ＤＴ２と、アナログ・デジタル変換回
路１２３の出力信号ＤＴ３とをデジタル演算回路１４２
に供給し、気体温度信号デジタル出力ＤＴを得るように
構成した。
【００７６】気体温度信号のデジタル出力を得る回路構
成は種々考えられるが、本発明の第２の実施形態のよう
に構成すれば、簡単な構成とすることができるととも
に、電圧Ｖ１、Ｖ２と又はＶ１、Ｖ２と無関係に気体温
度信号を算出することができる。
【００７７】したがって、簡単な構成で、コスト上昇が
小さく、容易な方法でありながら高精度の気体温度検出
信号を取り出すことが可能なデジタル回路を有する気体
流量測定装置を実現することができる。
【００７８】なお、上述した本発明の第１の実施形態の
他にも、アナログ・デジタル変換回路を用いて、気体流
量検出回路２０から気体温度信号のデジタル値を得る構
成は何通りか考えられる。基本的には、温度依存性をも
つ発熱抵抗体、または気体温度検出抵抗体単体、若しく
はいくつかの固定抵抗を加えた合成抵抗の両端に現れる
電圧、および、この発熱抵抗体、または気体温度検出抵
抗体に直列に接続した固定抵抗の両端に現れる電圧と
を、状況に応じて、レベルシフト回路、バッファなどを
追加した上で、どちらかの電圧をアナログ・デジタル変
換回路の基準電圧入力部、もう一つの電圧をアナログ・
デジタル変換回路の変換入力部に接続することにより、
気体温度検出信号を得ることができる。
【００７９】図７は本発明の第１の実施形態である気体
流量測定装置における気体温度検出回路のさらなる変形
例の概略構成を示す図である。
【００８０】図７に示す例は、図１に示した例に対し
て、気体温度検出抵抗体２２と固定抵抗２４との間に固
定抵抗２４ａを追加して接続し、２つの固定抵抗２４、
２４ａの合成抵抗に現れる電圧Ｖ４をアナログ・デジタ
ル変換回路１２２の基準電圧入力部に供給する。
【００８１】また、気体温度検出抵抗体２２と２つの固
定抵抗２４、２４ａとの合成抵抗の両端に現れる電圧Ｖ
１に対応する電圧をアナログ・デジタル変換回路１２２
の変換入力部に接続する。
【００８２】上述した構成とすることにより、気体温度
信号デジタル出力ＤＴは、次式（１９）となる。 DT = {2n ・RX2/(RX1+RX2)}・{1+RC0/(R2+ R3)+（RC0/(R2+ R3))・αC・T} - --(19) このように、図７に示す変形例においても、図１に示し
た例と同様な効果を得ることができる。
【００８３】また、図８は、第１の実施形態のさらなる
変形例の概略構成図である。図８に示すように、この図
８に示す例は、図１に示す例に対して、アナログ・デジ
タル変換回路１２２の基準電圧入力部と変換入力部との
接続を入れ替える例である。
【００８４】この図８の例においては、次式（２０）が
成立する。 DT = 2n/{1+(RC0/R2)・αC・T } ---(20) この場合は、図３に示したような、温度に対して直線性
をもつ出力信号とはならないが、アナログ・デジタル変
換回路１２２の気体温度信号デジタル出力ＤＴの逆数を
取る演算処理をすることにより、温度に対して直線性を
持つ信号を得ることができる。
【００８５】また、図９は、第１の実施形態のさらなる
変形例である。図９の例においては、図１の例に気体温
度検出抵抗２２に代えて、互いに直列に接続された固定
抵抗２４ｃ及び２４ｂが接続される。
【００８６】さらに、図９の例においては、演算増幅器
１１０の出力端子は演算増幅器２５ｂの非反転入力端子
に接続されるとともに、レベルシフト回路５１の抵抗５
２、５３を介して接地される。
【００８７】また、固定抵抗２４ｃと２４ｂとの接続点
は、演算増幅器２５ｂの反転入力端子に接続され、この
演算増幅器２５ｂの出力端子は、パワートランジスタ２
６のベースに接続される。
【００８８】また、演算増幅器２５ａの反転入力端子と
出力端子との間に気体温度測定抵抗体２２が接続され
る。
【００８９】この図９に示した構成においても、すなわ
ち、単純ブリッジ構成を変形したブリッジ回路を用いた
構成でも、気体温度検出信号のデジタル出力を得ること
は可能である。
【００９０】この図９に示した例の構成の場合、気体温
度デジタル出力ＤＴは次式（２１）となる。 DT = {2n ・RX2/(RX1+RX2)}・{1/(R2・（1/(RC0・（1+αC・T))+ 1/R3))} -- -(21) この図９に示した例の場合も、温度に対して直線性を持
つ出力信号とならないので、温度に対して直線性を持た
せた温度信号を得るには気体温度信号デジタル出力ＤＴ
を、図８の例と同様な演算処理を行えばよい。
【００９１】なお、以上のデジタル値に変換された気体
温度信号デジタル出力ＤＴは、気体流量測定装置１０の
外部に接続端子部１８内の端子を介して取り出すことも
可能である。
【００９２】この場合、図１０に示すように、デジタル
演算回路１４０に気体温度信号デジタル出力ＤＴを入力
し、デジタル演算回路１４０においてゼロ・スパン調整
して、デジタル・アナログ変換回路１５２に入力する。
そして、このデジタル・アナログ変換回路１５２によ
り、アナログ出力ＶＴｏｕｔを得る構成とすることが可
能である。
【００９３】また、図１１に示すように、デジタル演算
回路１４０の出力信号をパルス出力回路１５５に入力
し、温度に対応した周波数やデューティー比を持つパル
ス出力ＦＴｏｕｔを得る構成とすることも可能である。
【００９４】このうち、パルス出力回路１５５の例とし
て、デューティー比出力回路の構成を図１２に示す。こ
のデューティー比出力回路１５５は、カウンタ１５５ａ
と、ダウンカウンタ１５５ｄと、ＮＯＴ回路１５５ｃ
と、ＮＯＲ回路１５５ｂと、ＯＲ回路１５５ｅとを備え
る。
【００９５】なお、カウンタ１５５ａ及びダウンカウン
タ１５５ｄの出力は２進数とする。
【００９６】カウンタ１５５ａでは、クロック信号を入
力し、入力したクロック信号をカウントする。ただし、
オーバーフローしたときは０に戻る。
【００９７】このカウンタ１５５ａの出力ｎビットと、
カウンタ１５５ａの入力クロック信号をＮＯＲ回路１５
５ｃにより反転させた出力信号とを、ＮＯＲ回路１５５
ｂに入力する。
【００９８】これにより、カウンタ１５５ａの出力が２
ｎ−１からオーバーフローして０に戻った時のみにＮＯ
Ｒ回路は“１”を出力する。このＮＯＲ回路１５５ｂの
出力信号をダウンカウンタ１５５ｄのリセット信号とす
る。
【００９９】ダウンカウンタ１５５ｄでは、カウンタ１
５５ａに入力されるクロック信号を、そのクロック信号
として入力しており、ＮＯＲ回路１５５ｂからのリセッ
ト信号が入力されたときに、デジタル演算回路１４０か
ら供給される信号を入力値として受け入れる。そして、
受け入れた入力値をカウンタ値とし、そのカウンタ値か
らクロック信号の入力毎に１ずつ引いていく。
【０１００】ただし、ダウンカウンタ１５５ｄのカウン
タ値が０になった場合、これ以上カウンタ値を引かずに
０のままとする。このダウンカウンタ１５５ｄの出力信
号をＯＲ回路１５５ｅに入力することにより、カウンタ
値が１以上であれば出力が“１”、カウンタ値が０であ
れば出力が“０”となる。
【０１０１】したがって、デューティー比出力回路１５
５の入力をｍとすると、出力のデューティー比はｍ／２
ｎとなる。参考として図１３に、このデューティー比出
力回路１５５の動作図を示す。
【０１０２】ところで、気体流量検出回路２０の気体流
量検出信号Ｖ２の気体温度依存誤差は、一例として図１
４に示すように、例えば、２５℃の場合はフラットな依
存を有し、８０℃の場合は気体流量が増加するにつれ、
誤差が曲線的に増加し、−３０℃の場合は気体流量が増
加するにつれ、誤差が曲線的に減少するというように、
気体流量に対して依存性がある。
【０１０３】しかし、気体温度信号ＤＴを利用すれば、
気体流量検出信号の気体温度依存誤差の低減が可能であ
る。この温度依存誤差の低減を行なうための、回路構成
の一例を図１５に示す。
【０１０４】この構成は、図１に回路構成に加えて、流
量検出回路２０からの流量検出信号Ｖ２、つまり、気体
温度測定抵抗２２と固定抵抗２４との接続点における電
圧Ｖ ２をアナログ・デジタル変換回路１２１に入力して
デジタル値に変換する。そして、アナログ・デジタル変
換回路１２１からの出力信号Ｄ２をデジタル演算回路１
４０に入力する。
【０１０５】また、アナログ・デジタル変換回路１２２
の出力信号である気体温度検出信号ＤＴもデジタル演算
回路１４０に入力する。
【０１０６】デジタル演算回路１４０は、入力信号Ｄ２
及びＤＴを用いて、適切なプログラムにより、誤差特性
を補正する演算を行ない、その出力信号Ｄoutをデジタ
ル・アナログ変換回路１５１に供給して、流量検出信号
であるアナログ出力Ｖｏｕｔを得る。
【０１０７】また、デジタル演算回路１４０からデジタ
ル気体温度信号ＤToutを出力し、デジタル・アナログ変
換回路１５２を介して、気体温度のアナログ出力Ｖ
Ｔｏｕｔを得る構成とすることができる。
【０１０８】これらの回路の一部は例えば、１チップ集
積回路１００のように集積化可能である。この集積回路
１００は、演算増幅器２５と、バッファ素子５０と、ア
ナログ・デジタル変換回路１２１、１２２と、デジタル
演算回路１４０と、メモリ１４１と、デジタル・アナロ
グ変換回路１５１、１５２と、定電圧電源回路１６０と
を備える。
【０１０９】ここで、アナログ・デジタル変換回路１２
１やデジタル・アナログ変換回路１５１、１５２の基準
電圧電源として、温度に対する安定性の高い定電圧基準
電源回路１６０を用いる。
【０１１０】この定電圧基準電源回路１６０は、例え
ば、バンドギャップ基準電源回路（バンドギャップ電圧
源回路）を用いることにより実現することができる。
【０１１１】この定電圧基準電源回路１６０の概略構成
を図１６に示す。図１６において、定電圧基準電源回路
１６０は、ダイオード接続された２個のトランジスタ１
６２、１６３と、演算増幅器１６１と、抵抗１６４、１
６５、１６６とを備える。
【０１１２】そして、トランジスタ１６２のコレクタは
演算増幅器１６１の非反転入力端子に接続されると共
に、抵抗１６６、１６５、１６４を介してトランジスタ
１６３のコレクタに接続される。
【０１１３】トランジスタ１６３のエミッタは、トラン
ジスタ１６２のエミッタに接続されるとともに、定電圧
基準電源回路１６０の一方の出力端子に接続される。
【０１１４】また、抵抗１６５と抵抗１６４との接続点
は、演算増幅器１６１の反転入力端子に接続される。こ
の演算増幅器１６１の出力端子は、抵抗１６６と抵抗１
６５との接続点に接続されるとともに、定電圧基準電源
回路１６０の他方の出力端子に接続される。
【０１１５】トランジスタ１６２に流れる電流とトラン
ジスタ１６３に流れる電流とは、演算増幅器１６１を用
いることにより、抵抗１６５、１６６の抵抗値により定
められる一定比率となる。
【０１１６】このとき、演算増幅器１６１の出力電圧
は、トランジスタ１６３のベース・エミッタ間電圧及び
抵抗１６４の電圧降下の和と、トランジスタ１６２のベ
ース・エミッタ間電圧とが等しくなるような値となる。
【０１１７】抵抗１６４の電圧降下は、トランジスタ１
６３とトランジスタ１６２のベース・エミッタ間電圧の
差に等しく、これはサーマルボルテージＶＴ＝ｋＴ／ｑ
（ここで、Ｖは電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度、
ｑは電子の電荷量）に比例した値となるので、抵抗１６
５、抵抗１６６とトランジスタ１６３、トランジスタ１
６２に流れる電流は１次の正の温度特性を有する。
【０１１８】一般に、ベース・エミッタ間電圧は負の温
度特性を有することから、トランジスタ１６３、１６２
のベース・エミッタ間電圧と、サーマルボルテージＶＴ
に比例する抵抗１６４の電圧降下との和であるバンドギ
ャップ基準電源回路１６０の出力である基準電圧の温度
係数は、抵抗１６４、１６５、１６６の抵抗値を変える
ことにより、ほぼ１次に近似、あるいはほとんどゼロと
なるように設定できる。
【０１１９】図１５において、デジタル演算回路１４０
では、メモリである記憶装置１４１に記憶されている所
定の演算プログラムにより、流量検出信号Ｖ２のゼロ
点、スパン調整、および、気体温度依存誤差の温度補正
を次式（２２）により計算し、デジタル出力ＤＯＵＴの
結果を得る。 Dout = f(D2,DT) ---(22) なお、この演算式ｆ（Ｄ２，ＤＴ）におけるゼロ点、ス
パン、気体温度依存誤差の調整係数（定数）は記憶装置
１４１に保存されている。
【０１２０】これらの調整係数は、気体流量測定装置１
０の出力特性調整時に外部から接続端子部１８の端子を
介して記憶装置１４１へ書き込まれる。また、デジタル
演算回路１４０は、ゼロ点、スパンの１次式の演算のみ
ならず、任意の非線形な演算が容易であるため、出力の
調整において非線形調整を容易に行なうことが可能であ
る。この非線形調整により調整精度は±２％以下とな
る。
【０１２１】デジタル演算回路１４０によって得た計算
結果ＤＯＵＴはデジタル・アナログ変換回路１５１に入
力され、気体流量に対応したアナログ電圧出力（流量検
出信号出力）ＶＯＵＴを得る。上記式（２２）による気
体温度依存誤差の調整により、気体流量測定装置１０の
出力の気体温度依存誤差は、例えば図１７に示すように
小さくなる。つまり、気体温度が８０℃の場合も、−３
０℃の場合も、気体流量の変化に対する誤差の変化は０
に近くなり、誤差自身も小さくなる。
【０１２２】さらに、回路基板１００の温度検出信号も
デジタル演算回路１４０に入力することにより、基板温
度依存誤差の低減も可能となる。この回路基板温度依存
誤差の低減を行なうための、回路構成の一例を図１８に
示す。
【０１２３】この図１８に示した回路構成は、図１５に
示した例に対し、さらに、回路基板１００内に温度セン
サ１３０と、この温度センサ１３０の出力ＶＴｉｎｔを
デジタル値に変換するアナログ・デジタル変換回路１２
４を追加し、温度センサ１３０のデジタル出力Ｄ
Ｔｉｎｔをデジタル演算回路１４０に入力する構成であ
る。
【０１２４】デジタル演算回路１４０では、記憶装置１
４１に記憶されている所定の演算プログラムにより、流
量検出信号Ｖ２のゼロ点、スパン調整、および、気体温
度依存誤差や基板温度依存誤差の補正を次式（２３）に
より計算し、デジタル出力Ｄ ＯＵＴを得る。 Dout = f(D2,DT,DTint) ---(23) 図１８に示した回路構成により、基板温度依存誤差の低
減が可能となる。
【０１２５】ところで、気体温度や回路基板温度の温度
変化に対する回路出力の応答時間は、アナログ・デジタ
ル変換回路の変換時間に比べ、十分長いので、これらの
温度をアナログ・デジタル変換回路においてデジタル変
換するとき、アナログ・デジタル変換回路を、気体温度
検出信号の変換回路と温度センサの変換回路とに兼用さ
せて、スイッチで入力を切り替えながらデジタル出力し
ても良い。
【０１２６】このように構成すれば、アナログ・デジタ
ル変換回路を一つ省略することができる。
【０１２７】このアナログ・デジタル変換回路を兼用さ
せる例を図１９に示す。図１９において、気体流量検出
回路２０からの電圧Ｖ３と定電圧基準電源回路１６０か
らの基準電圧とをスイッチ１７２で切り替えてアナログ
・デジタル変換回路１２２の基準電圧入力部に供給す
る。また、気体流量検出回路２０の電圧Ｖ １のレベルシ
フト出力ＶＴと回路１００内の温度センサ１３０の出力
ＶＴintとをスイッチ１７１で切り替えてアナログ・デ
ジタル変換回路１２２の変換入力とする。
【０１２８】スイッチ１７１と１７２を連動させて切り
替えることにより、つまり、スイッチ１７１がレベルシ
フトＶＴ側の場合、スイッチ１７２は電圧Ｖ３側に設定
され、スイッチ１７１が温度センサ１３０側に切り替え
られると、スイッチ１７２も低電圧電源回路１６０側に
切り替えられることにより、気体温度と回路基板温度の
各検出信号を切り替えてデジタル出力させることができ
る。
【０１２９】なお、図１５に示した例は、図１に示した
例に対して温度依存誤差の補正をする例であるが、図５
に示した例についても温度依存誤差の補正を行うことが
できる。
【０１３０】つまり、図５に示したデジタル演算回路１
４２の出力信号をアナログ・デジタル変換回路１２２に
供給し、発熱抵抗体２１と固定抵抗２３との接続点の電
圧をアナログ・デジタル変換回路１２１に供給する構成
とすれば、図５に示した例についても温度依存誤差の補
正を行うことができる。
【０１３１】また、図１８及び図１９に示した例につい
ても、図５に示した例に適用することができる。
【０１３２】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で、コスト
上昇が小さく、容易でありながら高精度の気体温度検出
信号を取り出すことが可能なデジタル回路を有する気体
流量測定装置を実現することができる。
【０１３３】また、気体温度、基板温度検出信号から、
気体流量検出信号の気体温度や、回路基板温度の変化に
より生じる２つの温度依存誤差を、低コストで高精度に
補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である気体流量測定装
置における気体温度検出回路の概略構成を示す図であ
る。
【図２】第１の実施形態である気体流量測定装置を気体
通路ボディに実装した状態の概略断面図である。
【図３】図１の構成における気体温度信号デジタル出力
と気体温度との関係を概略的に示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態における変形例を示す
図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である気体流量測定装
置における気体温度検出回路の概略構成を示す図であ
る。
【図６】本発明の第２の実施形態における変形例を示す
図である。
【図７】本発明による第１の実施形態のさらなる変形例
の概略構成を示す図である。
【図８】本発明による第１の実施形態のさらなる変形例
の概略構成図である。
【図９】本発明による第１の実施形態のさらなる変形例
の概略構成図である。
【図１０】本発明による気体温度検出信号を外部へ出力
するための回路の概略図である。
【図１１】本発明による気体温度検出信号を外部へ出力
するための回路の他の例の概略図である。
【図１２】デューティー比出力回路の概略構成図であ
る。
【図１３】デューティー比出力回路の動作図である。
【図１４】気体流量検出回路出力の気体温度依存誤差の
一例を示すグラフである。
【図１５】本発明による気体流量測定装置に用いる温度
依存誤差を低減する回路の概略構成図である。
【図１６】定電圧基準電源回路の一例の概略構成図であ
る。
【図１７】本発明による気体流量測定装置出力の気体温
度依存誤差を低減する回路の一例を示す図である。
【図１８】本発明による気体流量測定装置出力の気体温
度依存誤差を低減する回路の他の例を示す図である。
【図１９】本発明による気体流量測定装置出力の気体温
度依存誤差を低減する回路のさらに他の例を示す図であ
る。
【符号の説明】
１０ 気体流量測定装置 ２０ 気体流量検出回路 ２１ 発熱抵抗体 ２２ 気体温度測定抵抗体 ２３、２４ 固定抵抗 ２５ 演算増幅器 ２６ パワートランジスタ ５０ バッファ ５１ レベルシフト回路 ５２、５３ 抵抗 １００ １チップ集積回路 １２１、１２２ アナログ・デジタル変換回路 １２４ アナログ・デジタル変換回路 １３０ 温度センサ １４０ デジタル演算回路 １４１ メモリ １５１、１５２ デジタル・アナログ変換回路 １５５ パルス出力回路 １６０ 定電圧電源回路

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】気体流路中に配置される一又は複数の抵抗
    体と、上記抵抗体に流れる電流又はこの電流に応じて発
    生する電圧を検出することにより、上記気体流路中に流
    れる気体流量に応じた気体流量検出信号を出力する気体
    流量検出回路とを有する気体流量測定装置において、 上記抵抗体の一つと直列に接続される固定抵抗と、 上記固定抵抗に発生する電圧を基準電圧とし、上記抵抗
    体と固定抵抗との合成抵抗に発生する電圧を入力電圧と
    して、この入力電圧を上記基準電圧に基づいてデジタル
    信号に変換し、出力する第１のアナログ・デジタル変換
    回路と、 を備え、上記第１のアナログ・デジタル変換回路によ
    り、気体温度信号のデジタル出力信号を得ることを特徴
    とする気体流量測定装置。
  2. 【請求項２】気体流路中に配置される一又は複数の抵抗
    体と、上記抵抗体に流れる電流又はこの電流に応じて発
    生する電圧を検出することにより、上記気体流路中に流
    れる気体流量に応じた気体流量検出信号を出力する気体
    流量検出回路とを有する気体流量測定装置において、 上記抵抗体と直列に接続される固定抵抗と、 上記抵抗体と固定抵抗との合成抵抗に発生する電圧を入
    力電圧とし、この入力電圧をデジタル信号に変換し、出
    力する第１のアナログ・デジタル変換回路と、 上記固定抵抗に発生する電圧を入力電圧とし、この入力
    電圧をデジタル信号に変換し、出力する第２のアナログ
    ・デジタル変換回路と、 上記第１のアナログ・デジタル変換回路からのデジタル
    出力信号を、上記第２のアナログ・デジタル変換回路か
    らのデジタル出力信号で除算し、その値を出力する第１
    のデジタル演算回路と、 を備え、上記第１のデジタル演算回路により、気体温度
    信号のデジタル出力信号を得ることを特徴とする気体流
    量測定装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の気体流量測定装置に
    おいて、デジタル信号に変換された上記気体温度検出信
    号が入力され、上記デジタル信号をアナログ信号に変換
    して出力するデジタル・アナログ変換回路を、さらに備
    えることを特徴とする気体流量測定装置。
  4. 【請求項４】請求項１又は２記載の気体流量測定装置に
    おいて、デジタル信号に変換された上記気体温度検出信
    号が入力され、入力されたデジタル信号に基づいてパル
    ス信号を出力するパルス変換回路を備えることを特徴と
    する気体流量測定装置。
  5. 【請求項５】請求項１記載の気体流量測定装置におい
    て、上記気体流量検出回路から出力される気体流量検出
    信号をデジタル値に変換する第２のアナログ・デジタル
    変換回路と、この第２のアナログ・デジタル変換回路の
    出力信号と上記第１のアナログ・デジタル変換回路の出
    力信号とが入力され、上記気体流量検出信号の温度依存
    誤差の補正をするデジタル演算回路とをさらに備えるこ
    とを特徴とする気体流量測定装置。
  6. 【請求項６】請求項２記載の気体流量測定装置におい
    て、上記気体流量検出回路から出力される気体流量検出
    信号をデジタル値に変換する第３のアナログ・デジタル
    変換回路と、この第３のアナログ・デジタル変換回路の
    出力信号と上記第１のデジタル演算回路の出力信号とが
    入力され、上記気体流量検出信号の温度依存誤差の補正
    をする第２のデジタル演算回路とをさらに備えることを
    特徴とする気体流量測定装置。
  7. 【請求項７】請求項５又は６記載の気体流量測定装置に
    おいて、回路基板と、この回路基板の温度を測定する温
    度センサと、この温度センサからの回路基板温度検出信
    号をデジタル値に変換する第４のアナログ・デジタル変
    換回路とをさらに備え、上記気体流量検出信号、上記気
    体温度信号、及び上記回路基板温度検出信号のデジタル
    値を用いて、上記気体流量検出信号の温度依存誤差の補
    正をすることを特徴とする気体流量測定装置。
  8. 【請求項８】請求項５又は６記載の気体流量測定装置に
    おいて、回路基板と、この回路基板の温度を測定する温
    度センサと、この温度センサからの回路基板温度検出信
    号と上記気体温度信号とのいずれかひとつの信号を互い
    に切り替えて上記第１のアナログ・デジタル変換回路に
    入力するスイッチ手段とをさらに備え、上記気体流量検
    出信号、上記気体温度信号、及び上記回路基板温度検出
    信号のデジタル値を用いて、上記気体流量検出信号の温
    度依存誤差の補正をすることを特徴とする気体流量測定
    装置。
  9. 【請求項９】気体流路中に配置される発熱抵抗と、この
    発熱抵抗に直列に接続される第１の固定抵抗と、上記気
    体流路中に配置される気体温度測定抵抗と、この気体温
    度測定抵抗に直列に接続される第２の固定抵抗と、これ
    ら発熱抵抗、第１の固定抵抗、気体温度測定抵抗及び第
    ２の固定抵抗を有するブリッジ回路に流れる電流を制御
    する電流制御手段と、上記ブリッジ回路に流れる電流に
    基づいて、上記気体流路中に流れる気体流量に応じた気
    体流量検出信号を出力する気体流量検出回路とを有する
    気体流量測定装置において、 上記発熱抵抗体と第１の固定抵抗との接続点における電
    圧又は上記気体温度測定抵抗と第２の固定抵抗との接続
    点における電圧を基準電圧とし、上記気体温度測定抵抗
    と第２の固定抵抗との合成抵抗に発生する電圧を入力電
    圧として、この入力電圧を、上記基準電圧に基づいてデ
    ジタル信号に変換し、出力するアナログ・デジタル変換
    回路を備え、このアナログ・デジタル変換回路により、
    気体温度信号のデジタル出力信号を得ることを特徴とす
    る気体流量測定装置。
JP2002042953A 2002-02-20 2002-02-20 気体流量測定装置 Pending JP2003240620A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002042953A JP2003240620A (ja) 2002-02-20 2002-02-20 気体流量測定装置
US10/262,655 US6786088B2 (en) 2002-02-20 2002-10-02 Gas flow rate measuring apparatus
EP02022342A EP1338871A3 (en) 2002-02-20 2002-10-08 Thermal mass flow sensor circuitry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002042953A JP2003240620A (ja) 2002-02-20 2002-02-20 気体流量測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003240620A true JP2003240620A (ja) 2003-08-27

Family

ID=27655257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002042953A Pending JP2003240620A (ja) 2002-02-20 2002-02-20 気体流量測定装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6786088B2 (ja)
EP (1) EP1338871A3 (ja)
JP (1) JP2003240620A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2005050143A1 (ja) * 2003-11-20 2007-06-14 株式会社日立製作所 熱式流体流量計
JP2010181312A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Panasonic Corp 角速度センサ
JP2010228394A (ja) * 2009-03-28 2010-10-14 Sinfonia Technology Co Ltd サーマルヘッド温度測定装置、及びそれを備えたサーマルプリンタ
WO2012032917A1 (ja) * 2010-09-08 2012-03-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 気体流量測定装置
WO2016076029A1 (ja) * 2014-11-11 2016-05-19 住友電気工業株式会社 温度検出装置
WO2018047385A1 (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社村田製作所 風速測定装置および風量測定装置
WO2018047836A1 (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社村田製作所 風速測定装置および風量測定装置
KR101879629B1 (ko) * 2016-07-08 2018-07-19 삼중기업 주식회사 용접 가스 유량 감지용 휴대 단말기
WO2019031329A1 (ja) * 2017-08-05 2019-02-14 株式会社村田製作所 風速測定装置および風量測定装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3808038B2 (ja) * 2003-01-14 2006-08-09 株式会社日立製作所 周波数出力型熱線式流量計
JP2005283381A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Hitachi Ltd 発熱抵抗式流量測定装置
JP2006138688A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Hitachi Ltd 流体流量計及びそれを用いたエンジン制御システム
US7013725B1 (en) * 2005-03-14 2006-03-21 Texas Instruments Incorporated System and method for regulating bridge voltage in a discontinuous-time hot-wire anemometer
JP4161078B2 (ja) * 2005-11-22 2008-10-08 三菱電機株式会社 熱式流量センサ
US7653503B2 (en) * 2006-04-20 2010-01-26 Tao Of Systems Integration, Inc. Temperature-compensating sensor system
US20080236273A1 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Honeywell International Inc. Mass airflow sensing system including resistive temperature sensors and a heating element
FR2940453B1 (fr) 2008-12-19 2011-03-25 Commissariat Energie Atomique Sonde anemometrique a fils en "x" et son procede de realisation
FR2940434B1 (fr) * 2008-12-19 2011-01-21 Commissariat Energie Atomique Dispositif de regulation d'un anemometre a fil
US7946167B2 (en) * 2009-08-12 2011-05-24 Carefusion 207, Inc. Constant temperature hot-conductor anemometer
JP5768822B2 (ja) 2013-01-31 2015-08-26 株式会社デンソー センサ信号処理装置およびセンサ装置
JP5884769B2 (ja) * 2013-05-09 2016-03-15 株式会社デンソー 空気流量計測装置
JP6201901B2 (ja) * 2014-06-04 2017-09-27 株式会社デンソー 空気流量測定装置
CN113465767B (zh) * 2020-03-31 2024-03-29 Tdk株式会社 温度检测电路、气体检测装置与温度检测方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3248603A1 (de) * 1982-12-30 1984-07-12 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einrichtung zur messung des massendurchsatzes eines stroemenden mediums
JP3105609B2 (ja) 1991-12-10 2000-11-06 株式会社日立製作所 発熱抵抗体式空気流量計
US5263369A (en) * 1992-07-24 1993-11-23 Bear Medical Systems, Inc. Flow sensor system and method
JP2948040B2 (ja) * 1993-01-12 1999-09-13 株式会社日立製作所 発熱抵抗式空気流量計
JPH0783097A (ja) * 1993-09-13 1995-03-28 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の空燃比検出方法
JPH07139985A (ja) 1993-11-18 1995-06-02 Nippondenso Co Ltd 熱式空気流量測定装置
JP3022203B2 (ja) 1994-09-19 2000-03-15 株式会社ユニシアジェックス 熱式空気流量検出装置
US5753815A (en) * 1994-11-17 1998-05-19 Ricoh Company, Ltd. Thermo-sensitive flow sensor for measuring flow velocity and flow rate of a gas
JPH0921344A (ja) * 1995-07-05 1997-01-21 Hitachi Ltd エンジン制御装置
EP1793209A1 (en) * 1997-07-08 2007-06-06 Hitachi, Ltd. Thermal type flow measuring instrument and temperature-error correcting apparatus thereof
JP3394426B2 (ja) 1997-07-15 2003-04-07 株式会社日立製作所 発熱抵抗式流量測定装置、温度誤差補正システムおよび補正装置
JP3468727B2 (ja) * 1999-09-24 2003-11-17 株式会社日立製作所 熱式空気流量計

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2005050143A1 (ja) * 2003-11-20 2007-06-14 株式会社日立製作所 熱式流体流量計
US7631555B2 (en) 2003-11-20 2009-12-15 Hitachi, Ltd. Thermal flowmeter for measuring a flow rate of fluid
JP4558647B2 (ja) * 2003-11-20 2010-10-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流体流量計
JP2010181312A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Panasonic Corp 角速度センサ
JP2010228394A (ja) * 2009-03-28 2010-10-14 Sinfonia Technology Co Ltd サーマルヘッド温度測定装置、及びそれを備えたサーマルプリンタ
WO2012032917A1 (ja) * 2010-09-08 2012-03-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 気体流量測定装置
JP2012058043A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Hitachi Automotive Systems Ltd 気体流量測定装置
US8844348B2 (en) 2010-09-08 2014-09-30 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Gas flow rate measurement device
WO2016076029A1 (ja) * 2014-11-11 2016-05-19 住友電気工業株式会社 温度検出装置
JPWO2016076029A1 (ja) * 2014-11-11 2017-08-17 住友電気工業株式会社 温度検出装置
CN107076620A (zh) * 2014-11-11 2017-08-18 住友电气工业株式会社 温度检测装置
KR101879629B1 (ko) * 2016-07-08 2018-07-19 삼중기업 주식회사 용접 가스 유량 감지용 휴대 단말기
WO2018047385A1 (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社村田製作所 風速測定装置および風量測定装置
WO2018047836A1 (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社村田製作所 風速測定装置および風量測定装置
US10823750B2 (en) 2016-09-08 2020-11-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Wind speed measuring device and airflow measuring device
WO2019031329A1 (ja) * 2017-08-05 2019-02-14 株式会社村田製作所 風速測定装置および風量測定装置
US11243223B2 (en) 2017-08-05 2022-02-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Airflow velocity measuring apparatus and airflow rate measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP1338871A3 (en) 2006-04-12
US6786088B2 (en) 2004-09-07
EP1338871A2 (en) 2003-08-27
US20030154781A1 (en) 2003-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003240620A (ja) 気体流量測定装置
JP3753057B2 (ja) 気体流量測定装置
US7481574B2 (en) Thermal flow rate sensor supplying digital output
TWI448671B (zh) 溫度感測裝置
CA2455102C (en) Sensor temperature control in a thermal anemometer
JP6818919B1 (ja) 温度センサモジュール
JP2012093155A (ja) 流量測定装置
JP3135245B2 (ja) パルス出力型熱線式空気流量計
JP3275547B2 (ja) 電圧−周波数変換回路
JP5315386B2 (ja) 温度測定回路
JPH10148556A (ja) レシオメトリック出力型発熱抵抗体式空気流量計及び発熱抵抗体式空気流量計及びエンジン制御装置
JP2010216906A (ja) 自動車用流量計
JP3360814B2 (ja) Ａ／ｄ変換器
US7249516B2 (en) Method of operating a resistive heat-loss pressure sensor
CN114325047A (zh) 一种电阻分流器电流检测补偿电路及装置
JP2000018989A (ja) レシオメトリック出力型発熱抵抗体式空気流量計
JP2010190715A (ja) 空気流量測定装置
US20060021444A1 (en) Method of operating a resistive heat-loss pressure sensor
JP2929950B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JPH08247815A (ja) パルス出力型熱線式空気流量計
JP3227084B2 (ja) 空気流量測定装置
JP2001228004A (ja) 熱式流量計
JP3741029B2 (ja) 気体流量計
JP2551972B2 (ja) 内燃機関の吸入空気量測定装置
JP2002228501A (ja) 熱式空気流量計

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050419

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050620

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050802