JPH04249717A - 感熱式流量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、感熱抵抗体、加熱抵
抗体等を用いて空気などの流体を検出する感熱式流量セ
ンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気などの流体中に設けられた加熱抵抗
体を含むブリッジ回路の熱平衡状態から流量を検出する
方式の流量センサが従来から用いられている。白金線を
加熱抵抗体とする従来の空気流量センサについてまず、
構成を図７及び図８を参照しながら説明する。図７（ａ
）及び（ｂ）は従来の感熱式流量センサを示す縦断側面
図及び正面図、図８は従来の感熱式流量センサの温度制
御回路を示す回路図である。

【０００３】図７（ａ）及び（ｂ）において、従来の感
熱式流量センサは、流体である空気の主通路となるハウ
ジング（１）内の所定の位置に支持部材（３）により計
測用管路（２）が設けられ、計測用管路（２）の内面に
複数の熱線支持体（４）が設けられ、この熱線支持体（
４）を介して白金線（５）が空気の流れに直交する平面
内に張られている。 また、空気温センサ（６）が計測用管路（２）中に設け
られている。白金線（５）及び空気温センサ（６）の各
々の電気接続用リードは、計測用管路（２）、支持部材
（３）、ハウジング（１）の各々に設けられた図示しな
い貫通穴を介してハウジング（１）の外周に設けられた
制御回路設置部（７）の内側に通じ、この制御回路設置
部（７）の内部に設置された温度制御回路に接続されて
いる。また、ハウジング（１）の開口部には保護用ネッ
ト（８）及び（９）が設置されている。

【０００４】図８において、温度制御回路（１０）は、
白金線（５）、空気温センサ（６）、抵抗器（１１）及
び（１２）から構成されたブリッジ回路を有し、差動増
幅器（１３）の両入力端子は上記ブリッジ回路の接続点
ｂ及びｆに接続されている。差動増幅器（１３）の出力
端子はトランジスタ（１４）のベースに接続され、トラ
ンジスタ（１４）のエミッタはブリッジ回路の接続点ａ
に接続され、コレクタは直流電源（１５）の正極に接続
されている。この温度制御回路（１０）は、上記ブリッ
ジ回路が熱平衡を保つように温度制御を行う。なお、白
金線（５）の抵抗値はＲｈ、空気温センサ（６）の抵抗
値はＲｃ、抵抗器（１１）及び（１２）の抵抗値はＲ１
及びＲ２である。

【０００５】つぎに、前述した従来例の動作を図９を参
照しながら説明する。図９は、従来の感熱式流量センサ
の動作を示す特性図である。図９において、横軸は空気
流量、縦軸は誤差（％）を示す。温度制御回路（１０）
の動作は周知であるので詳細な説明は省略するが、接続
点ｂ及びｆの電圧が等しくなったときに、ブリッジ回路
は平衡状態に達し、このとき白金線（５）には流量に対
応した電流Ｉｈが流れ、接続点ｂの電圧ＶｈはＩｈ×Ｒ
２で表され、この電圧Ｖｈが流量信号として用いられる
。なお、白金線（５）及び空気温センサ（６）の抵抗値
と抵抗温度係数、抵抗器（１１）及び（１２）の抵抗値
のバラツキによる検出バラツキを補正するため、抵抗器
（１１）の抵抗値Ｒ１を調整して検出流量特性を平行的
に変化させ、所定の流量（通常は比較的低い流量）にお
ける検出値を目標値に調整することが通常行われている
。

【０００６】図９は上記補正を説明する検出流量特性図
であり、抵抗器（１１）による調整前の特性曲線βを所
定の流量Ｑ１における目標値Ｘの範囲に入るように抵抗
器（１１）の抵抗値Ｒ１を調整する。温度制御回路（１
０）を含む感熱式流量センサにおいては、計測精度を向
上させるため抵抗器（１１）の抵抗値Ｒ１を調整してい
るが、ハウジング（１）、計測用管路（２）の各々の寸
法のバラツキ、及び両者間の相対的な位置のバラツキ、
計測用管路（２）の流れ方向に対する中心軸のバラツキ
、また、白金線（５）の張られている位置などの構造、
寸法的なバラツキ、ズレに主として起因する流量特性の
傾き（各流量における検出特性中央値からのズレの流量
依存性）は調整することができず、上述した調整流量点
Ｑ１以外の流量、特に調整流量点Ｑ１より大きく離れた
流量における計測精度の改善が行われない。したがって
、上述した抵抗器（１１）による調整に加えて、特性の
傾きを調整することが行われている。

【０００７】つづいて、従来行われている特性の傾きの
調整について図１０、図１１及び図１２を参照しながら
説明する。図１０は従来の感熱式流量センサの傾き補正
回路を示す回路図、図１１及び図１２は従来の傾き補正
回路の動作を示す特性図である。

【０００８】図１０において、傾き補正回路は減算回路
（１６）、分圧回路（２３）、増幅回路（２６）及び演
算回路（３１）から構成されている。減算回路（１６）
は抵抗器（１７）、（１８）、（２０）、（２１）及び
（２２）と演算増幅器（１９）とから構成され、演算増
幅器（１９）の非反転入力端子は抵抗器（１８）を介し
てアースされ、かつ抵抗器（１７）を介して温度制御回
路（１０）のブリッジ回路の接続点ｂに接続されている
。演算増幅器（１９）の反転入力端子には設定電圧Ｖｒ
ｅｆが抵抗器（２０）を介して印加されるようになって
おり、この演算増幅器（１９）の反転入力端子と出力端
子間には抵抗器（２１）が接続され、出力端子は抵抗器
（２２）を介してアースされている。なお、抵抗器（１
７）、（１８）、（２０）、（２１）及び（２２）の抵
抗値はＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７である。

【０００９】分圧回路（２３）は減算回路（１６）の出
力電圧Ｖ１を抵抗器（２４）及び（２５）で分圧するよ
うにしており、この抵抗器（２４）及び（２５）の直列
回路は減算回路（１６）の出力端子とアース間に接続さ
れている。なお、抵抗器（２４）及び（２５）の抵抗値
はＲ８及びＲ９である。

【００１０】増幅回路（２６）の演算増幅器（２７）の
非反転入力端子には、抵抗器（２４）及び（２５）の接
続点で得られる分圧回路（２３）の出力電圧Ｖ２が印加
されている。演算増幅器（２７）の反転入力端子は抵抗
器（２８）を介してアースされている。増幅回路（２６
）の出力電圧Ｖ３は演算回路（３１）内の抵抗器（３３
）を介して演算増幅器（３４）の非反転入力端子に入力
されるようになっている。なお、抵抗器（２８）、（２
９）及び（３０）の抵抗値はＲ１０、Ｒ１１及びＲ１２
である。

【００１１】演算回路（３１）は抵抗器（３２）、（３
３）、（３５）及び（３６）と演算増幅器（３４）とか
ら構成され、減算回路（１６）の出力電圧Ｖ１が抵抗器
（３５）を介して演算増幅器（３４）の反転入力端子に
入力され、出力端子とこの反転入力端子間には抵抗器（
３６）が接続されている。さらに、演算増幅器（３４）
の非反転入力端子は抵抗器（３２）を介して温度制御回
路（１０）のブリッジ回路の接続点ｂに接続されている
。 そして、演算増幅器（３４）の出力端子から出力電圧Ｖ
０が出力されるようになっている。なお、抵抗器（３２
）、（３３）、（３５）及び（３６）の抵抗値はＲ１３
、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６である。

【００１２】前記各回路の動作について図１１を参照し
ながら説明する。減算回路（１６）の出力電圧Ｖ１は、
抵抗器（１７）、（１８）、（２０）及び（２１）の各
々の抵抗値Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６に応じて、 Ｖ１＝｛Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）｝×｛（Ｒ５＋Ｒ６）／
Ｒ５｝×Ｖｈ−（Ｒ６／Ｒ５）×Ｖｒｅｆ の関係式を満足する値となり、抵抗値を適当な値、例え
ばＲ３＝Ｒ４、Ｒ５＝Ｒ６に設定すると、Ｖ１＝Ｖｈ−
Ｖｒｅｆとなる。ここで、演算増幅器（１９）は正極の
みの電源電圧で動作しているため、出力電圧Ｖ１は負の
値にはならず、Ｖｈ＜ＶｒｅｆのときはＶ１≒０となり
、図１１（ａ）に示す特性Ｖ１となる。（Ｖ１は演算増
幅器（１９）の出力電圧飽和特性より約０．３Ｖ程度残
るが、ここではＶ１≒０として説明する。）

【００１３】分圧回路（２３）の出力電圧Ｖ２は分圧回
路（２３）内の抵抗器（２４）及び（２５）の各々の抵
抗値Ｒ８及びＲ９に応じて、 Ｖ２＝｛Ｒ９／（Ｒ８＋Ｒ９）｝×Ｖ１（Ｖｈ＜Ｖｒｅ
ｆのときはＶ１≒０） となり、増幅回路（２６）へ入力され、増幅回路（２６
）の出力電圧Ｖ３は抵抗器（２８）及び（２９）の抵抗
値Ｒ１０及びＲ１１に応じて、 Ｖ３＝｛（Ｒ１０＋Ｒ１１）／Ｒ１０｝×Ｖ２、すなわ
ちＶ３＝｛（Ｒ１０＋Ｒ１１）／Ｒ１０｝×｛Ｒ９／（
Ｒ８＋Ｒ９）｝×Ｖ１となる。

【００１４】演算回路（３１）は温度制御回路（１０）
の出力電圧Ｖｈ、増幅回路（２６）の出力電圧Ｖ３及び
減算回路（１６）の出力電圧Ｖ１を入力し、抵抗器（３
２）、（３３）、（３５）及び（３６）の各々の抵抗値
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６に応じてその出力電
圧Ｖ０は、 Ｖ０＝｛（Ｒ１５＋Ｒ１６）／Ｒ１５｝×｛Ｒ１４／（
Ｒ１３＋Ｒ１４）｝×Ｖｈ＋｛（Ｒ１５＋Ｒ１６）／Ｒ
１５｝×｛Ｒ１３／（Ｒ１３＋Ｒ１４）｝×Ｖ３　　−
（Ｒ１６／Ｒ１５）×Ｖ１の関係式を満足する値となり
、各々の抵抗値を適当な値、例えば、Ｒ１３＝Ｒ１４、
Ｒ１５＝Ｒ１６とすると、Ｖ０＝Ｖｈ＋Ｖ３−Ｖ１ となる。

【００１５】また、前記各出力電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、
Ｖｈ及び設定電圧Ｖｒｅｆの各々の関係式より、Ｖ０＝
Ｖｈ＋｛｛Ｒ９／（Ｒ８＋Ｒ９）｝×｛（Ｒ１０＋Ｒ１
１）／Ｒ１０｝−１｝×（Ｖｈ−Ｖｒｅｆ）（ただし、
Ｖｈ＜ＶｒｅｆのときはＶ０≒Ｖｈ） の式で表される電圧となる。前記の式において、抵抗値
Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１を適当な値、例えば、Ｒ
８＝Ｒ９、Ｒ１０＝Ｒ１１×（１±α）に設定すると、
Ｖ０＝Ｖｈ＋｛（１／２）×（２±α）−１｝×（Ｖｈ
−Ｖｒｅｆ）、すなわち、 Ｖ０＝Ｖｈ±（１／２）×α×（Ｖｈ−Ｖｒｅｆ）　　
…　　■（ただし、Ｖｈ＜ＶｒｅｆのときはＶ０≒Ｖｈ
）となる。

【００１６】したがって、演算回路（３１）の出力電圧
はＶｈ＜Ｖｒｅｆのときは抵抗値Ｒ１０及びＲ１１に関
係なくＶ０≒Ｖｈ、Ｖｈ＞ＶｒｅｆのときはＶｈ−Ｖｒ
ｅｆの値に抵抗値Ｒ１０及びＲ１１の比に応じた係数を
乗じた値がＶｈに加算又は減算され、特に、Ｒ１０＝Ｒ
１１のときはＶｈとＶｒｅｆの大小に関係なくＶ０≒Ｖ
ｈとなる。

【００１７】図１１（ａ）は上記の各々の電圧の特性を
示す図であり、前記抵抗値Ｒ１０及びＲ１１の比で決定
されるαの値により増幅回路（２６）の出力電圧Ｖ３は
、減算回路（１６）の出力電圧Ｖ１の特性を基準として
変化し、演算回路（３１）の出力電圧Ｖ０はＶｈ＜Ｖｒ
ｅｆのときはＶ０≒Ｖｈ、Ｖｈ＞ＶｒｅｆのときはＶ０
＝Ｖｈの特性を基準として変化する。

【００１８】図１１（ｂ）は空気流量と温度制御回路（
１０）の出力電圧Ｖｈ及び演算回路（３１）の出力電圧
Ｖ０との関係を示す図、また、図１１（ｃ）は空気流量
と前記各々の出力電圧Ｖｈ、Ｖ０による空気流量計の検
出誤差の関係を示す図であり、図１１（ｂ）に示すよう
に演算回路（３１）の出力電圧Ｖ０は、前記設定電圧Ｖ
ｒｅｆに対応した空気流量Ｑｒｅｆ以上の流量の場合の
み抵抗値Ｒ１１及びＲ１２に応じてその特性が温度制御
回路（１０）の出力電圧Ｖｈを中心としてプラス（＋）
側又はマイナス（−）側に任意に設定できる。

【００１９】したがって、図１１（ｃ）に示すように温
度制御回路（１０）の出力電圧Ｖｈによる検出誤差が空
気流量Ｑｒｅｆより大流量においてマイナス側の場合は
＋α側に、プラス側の場合は−α側に調整できる。以上
のようにして、所定の流量Ｑ１における目標値Ｘの範囲
に入るように平行的に特性を変化させた後、流量Ｑ１に
近く比較的誤差の小さい流量Ｑｒｅｆを基点の流量とし
て特性の傾きの補正を行っている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
感熱式流量センサの傾き補正回路では、以下に述べるよ
うな問題点があった。すなわち、温度制御回路（１０）
の出力電圧Ｖｈが所定の設定電圧Ｖｒｅｆより低いとき
（Ｖｈ＜Ｖｒｅｆ）は演算回路（３１）の出力電圧Ｖ０
は温度制御回路（１０）の出力電圧Ｖｈと等しくなるよ
うな回路構成としているが、実際の動作において、演算
増幅器（１９）の飽和動作時においては、所定の設定電
圧Ｖｒｅｆより抵抗器（２０）及び（２１）を介してＶ
ｒｅｆ／（Ｒ５＋Ｒ６）だけの電流、また演算回路（３
１）の出力端子より抵抗器（３６）及び（３５）を介し
てＶ０／（Ｒ１５＋Ｒ１６）だけの電流を同時に演算増
幅器（１９）の出力端子よりシンクしなければならず、
演算増幅器（１９）の出力回路の回路構成やその出力回
路を構成している半導体素子の特性等より前記シンク電
流を流した場合、完全に０Ｖにはならず、通常０．３Ｖ
程度の飽和電圧Ｖｓａｔが残り、このＶｓａｔを小さく
するために図１０に示す抵抗器（２２）の例のように演
算増幅器（１９）の出力端子とアース間に比較的抵抗値
の小さい抵抗器をプルダウン抵抗器として接続すること
が行われている。

【００２１】しかしながら、前記プルダウン抵抗器を接
続しても演算増幅器（１９）の出力電圧は完全に０Ｖに
はできず、数１０ｍＶの残電圧Ｖｓが依然として残る。 前述した従来装置の動作の説明に際しては上記残電圧Ｖ
ｓ≒０Ｖとして図１１を用いて説明したが、上記残電圧
Ｖｓの影響で実際の動作は図１２（ａ）〜（ｃ）のよう
に残電圧Ｖｓによる誤差Ｅｓが現れ、特に感熱式流量セ
ンサの検出流量が低流量（例えば、内燃機関に用いた場
合のアイドル時の流量等）においては一般に３ｍＶ〜５
ｍＶ程度の電圧で検出誤差１％となるため上記残電圧Ｖ
ｓによる誤差が無視できなくなるという問題点があった
。

【００２２】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、Ｖｈ＜Ｖｒｅｆのときには演算回
路の出力電圧を正確に温度制御回路の出力電圧と等しく
でき、簡単な回路構成で特性の傾きを容易に補正でき、
精度を高くすることができる感熱式流量センサを得るこ
とを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量センサは、次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕　　流体通路中に配設された感熱抵抗体と複数の
抵抗から構成されたブリッジ回路を含み、前記感熱抵抗
体への通電電流を制御し前記ブリッジ回路が所定の熱平
衡を保つように制御する温度制御手段。 〔２〕　　この温度制御手段のブリッジ回路より得られ
る流量に応じた出力電圧を第１の抵抗を介して演算増幅
器の非反転入力端子に入力し、前記演算増幅器の出力端
子と反転入力端子間に帰還抵抗が接続され、前記演算増
幅器の非反転入力端子及び反転入力端子に第１の定電流
回路及び第２の定電流回路が各々接続され、前記第１及
び第２の定電流回路の出力電流を外部からの信号に応じ
て可変制御する傾き補正手段。

【００２４】

【作用】この発明においては、流体通路中に配設された
感熱抵抗体と複数の抵抗から構成されたブリッジ回路を
含む温度制御手段によって、前記感熱抵抗体への通電電
流が制御され前記ブリッジ回路が所定の熱平衡を保つよ
うに制御される。また、演算増幅器の出力端子と反転入
力端子間に帰還抵抗が接続され非反転入力端子及び前記
反転入力端子に第１の定電流回路及び第２の定電流回路
が各々接続された傾き補正手段によって、前記温度制御
手段のブリッジ回路より得られる流量に応じた出力電圧
が第１の抵抗を介して前記演算増幅器の非反転入力端子
に入力され、前記第１及び第２の定電流回路の出力電流
が外部からの信号に応じて可変制御される。

【００２５】

【実施例】この発明の第１実施例の構成を図１を参照し
ながら説明する。図１は、この発明の第１実施例の傾き
補正回路を温度制御回路と共に示す回路図である。傾き
補正回路以外は上述した従来機器のものと全く同一であ
る。

【００２６】図１において、この発明の第１実施例の傾
き補正回路は、演算回路（３１Ａ）、第１の定電流回路
（４４）、第２の定電流回路（４７）及び定電流制御回
路（３７）から構成されている。

【００２７】演算回路（３１Ａ）は抵抗器（３２）及び
（３６）と演算増幅器（３４）から構成され、第１の定
電流回路（４４）はトランジスタ（４５）と抵抗器（４
６）から構成され出力端子となるトランジスタ（４５）
のコレクタが抵抗器（３２）と演算増幅器（３４）の非
反転入力端子の接続点ｐに接続されている。 第２の定電流回路（４７）はトランジスタ（４８）と抵
抗器（４９）から構成され出力端子となるトランジスタ
（４８）のコレクタが演算増幅器（３４）の反転入力端
子と抵抗器（３６）の接続点ｎに接続されている。定電
流制御回路（３７）は抵抗器（３８）、（３９）、（４
１）、（４２）及び（４３）と演算増幅器（４０）から
構成されて定電流値を設定し、温度制御回路（１０）の
出力電圧Ｖｈ及び設定電圧Ｖｒｅｆに応じて第１及び第
２の定電流回路（４４）及び（４７）の出力電流値Ｉ４
４及びＩ４７を制御する。なお、抵抗器（３２）、（３
６）、（３８）、（３９）、（４１）、（４２）、（４
３）、（４６）及び（４９）の抵抗値はＲ１３、Ｒ１６
、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５及
びＲ２６である。

【００２８】ところで、この発明の温度制御手段は、前
述したこの発明の第１実施例では温度制御回路（１０）
から構成され、この発明の傾き補正手段は、第１実施例
では演算回路（３１Ａ）、第１の定電流回路（４４）、
第２の定電流回路（４７）及び定電流制御回路（３７）
からなる傾き補正回路から構成されている。

【００２９】つぎに、前述した第１実施例の動作を図２
を参照しながら説明する。図２は、この発明の第１実施
例の動作を示す特性図である。演算回路（３１Ａ）の演
算増幅器（３４）の非反転入力端子への入力電圧Ｖｐは
、温度制御回路（１０）の出力電圧Ｖｈから第１の定電
流回路（４４）の電流Ｉ４４（以下、第１の定電流とい
う。）による抵抗器（３２）の電圧降下を減じた電圧値
となる。すなわち、次のように表される。 Ｖｐ＝Ｖｈ−Ｒ１３×Ｉ４４

【００３０】一方、演算増幅器（３４）の反転入力端子
への入力電圧Ｖｎは、出力電圧Ｖ０から第２の定電流回
路（４７）の電流Ｉ４７（以下、第２の定電流という。 ）による抵抗器（３６）の電圧降下を減じた電圧値とな
る。すなわち、次のように表される。 Ｖｎ＝Ｖ０−Ｒ１６×Ｉ４７ 　　演算増幅器（３４）はＶｐ＝Ｖｎとなるように出力
電圧Ｖ０を制御するため、その出力電圧Ｖ０は次のよう
になる。 Ｖ０＝Ｖｈ−Ｒ１３×Ｉ４４＋Ｒ１６×Ｉ４７この式に
おいて、抵抗器（３２）及び（３６）の抵抗値を適当な
値、例えば、Ｒ１３＝Ｒ１６となるように設定すると、
演算回路（３１Ａ）の出力電圧Ｖ０は次のようになる。 Ｖ０＝Ｖｈ＋（Ｉ４７−Ｉ４４）×Ｒ１３　　…　　■

【００３１】つづいて、第１及び第２の定電流回路（４
４）及び（４７）並びに定電流制御回路（３７）の動作
について説明する。定電流制御回路（３７）の演算増幅
器（４０）の非反転入力端子への入力電圧Ｖ２０は、温
度制御回路（１０）の出力電圧Ｖｈを抵抗器（３８）及
び（３９）で分圧した電圧であるから、次のように表さ
れる。 Ｖ２０＝｛Ｒ２１／（Ｒ２０＋Ｒ２１）｝×Ｖｈ　　…
　　■

【００３２】一方、演算増幅器（４０）の反転入
力端子への入力電圧Ｖ２２は、抵抗器（４３）の両端電
圧Ｖ２４と所定の設定電圧Ｖｒｅｆの間を抵抗器（４１
）及び（４２）で分圧した電圧であるから、次のように
表される。 Ｖ２２＝｛Ｒ２２／（Ｒ２２＋Ｒ２３）｝×（Ｖ２４−
Ｖｒｅｆ）＋Ｖｒｅｆ、すなわち、 Ｖ２２＝｛Ｒ２２／（Ｒ２２＋Ｒ２３）｝×Ｖ２４＋｛
Ｒ２３／（Ｒ２２＋Ｒ２３）｝×Ｖｒｅｆ…　　■ 演算増幅器（４０）はトランジスタ（４５）及び（４８
）へのベース電流を制御して抵抗器（４３）に流れる第
１及び第２の定電流Ｉ４４及びＩ４７を制御し、Ｖ２０
＝Ｖ２２が成立するように抵抗器（４３）の両端電圧Ｖ
２４を制御するため下記の式が成立する。

【００３３】 ｛Ｒ２１／（Ｒ２０＋Ｒ２１）｝×Ｖｈ＝｛Ｒ２２／（
Ｒ２２＋Ｒ２３）｝×Ｖ２４＋｛Ｒ２３／（Ｒ２２＋Ｒ
２３）｝×Ｖｒｅｆ上記式よりＶ２４を求めると次のよ
うになる。 Ｖ２４＝｛Ｒ２１／（Ｒ２０＋Ｒ２１）｝×｛（Ｒ２２
＋Ｒ２３）／Ｒ２２｝×Ｖｈ−（Ｒ２３／Ｒ２２）×Ｖ
ｒｅｆ以上の関係式において各抵抗値を適当な値、例え
ば、Ｒ２０＝Ｒ２１、Ｒ２２＝Ｒ２３に設定すると、次
のようになる。 Ｖ２４＝Ｖｈ−Ｖｒｅｆ　　…　　■

【００３４】次に、第１及び第２の定電流の和（Ｉ４４
＋Ｉ４７）は、抵抗器（４３）に流れる電流Ｉ２４と、
抵抗器（２３）及び（２２）の直列回路に流れる電流Ｉ
２３との和（Ｉ２４＋Ｉ２３）と等しい値であるから、 Ｉ４４＋Ｉ４７＝Ｖ２４／Ｒ２４＋（Ｖ２４−Ｖｒｅｆ
）／（Ｒ２２＋Ｒ２３）　　…■ となり、また、Ｖ２４＝Ｖｈ−Ｖｒｅｆ、Ｒ２２＝Ｒ２
３であるから、次のようになる。 Ｉ４４＋Ｉ４７＝（１／Ｒ２４＋１／２Ｒ２２）×Ｖｈ
−（１／Ｒ２４＋１／Ｒ２３）×Ｖｒｅｆ…　　■

【００３５】なお、図１に示す回路構成は、演算増幅器
（４０）の出力端子には従来回路のような電流のシンク
（流し込み）電流はなく、トランジスタ（４５）及び（
４８）のベース電流の流し出し（ソース電流）のみであ
り、該ソース電流は演算増幅器（４０）の非反転入力端
子の入力電圧Ｖ２０と、反転入力端子の入力電圧Ｖ２２
がＶ２２≧Ｖ２０の条件において０（零）となるため、
第１及び第２の定電流Ｉ４４及びＩ４７もＶ２２≧Ｖ２
０の条件において０となる。したがって、第１及び第２
の定電流の和Ｉ４４＋Ｉ４７は、■及び■式並びにＲ２
０＝Ｒ２１、Ｒ２２＝Ｒ２３に設定したとすると、Ｖ２
４＋Ｖｒｅｆ≧Ｖｈにおいて、Ｉ４４＋Ｉ４７＝０とな
り、このときＶ２４は■式及びＲ２２＝Ｒ２３よりＶ２
４＝｛Ｒ２４／（２Ｒ２２＋Ｒ２４）｝×Ｖｒｅｆとな
り、Ｖ２４は上記で表す電圧値以下にはならない。

【００３６】したがって、｛１＋Ｒ２４／（２Ｒ２２＋
Ｒ２４）｝×Ｖｒｅｆ≧Ｖｈの条件において、Ｉ４４＋
Ｉ４７＝０ が成立する。

【００３７】図２は温度制御回路（１０）の出力電圧Ｖ
ｈ、所定の設定電圧Ｖｒｅｆ、抵抗器（４３）の両端電
圧Ｖ２４、第１の定電流Ｉ４４、及び第２の定電流Ｉ４
７の各々の関係を表す。図２において、（ａ）は■式、
（ｂ）は■式の各々の関係式を表す。

【００３８】ここで、第１の定電流Ｉ４４と第２の定電
流Ｉ４７の比率について説明する。トランジスタ（４５
）及び（４８）のベースは、共に演算増幅器（４０）の
出力端子に接続されているため同一電圧であるので、ト
ランジスタ（４５）及び（４８）のベース〜エミッタ間
電圧Ｖｂｅが等しいとすると抵抗器（４６）及び（４９
）の両端電圧Ｖ２５とＶ２６は等しくなるから、Ｖ２５
＝Ｉ４４×Ｒ２５、Ｖ２６＝Ｉ４７×Ｒ２６、Ｖ２５＝
Ｖ２６より Ｉ４４＝（Ｒ２６／Ｒ２５）×Ｉ４７ の関係が成立し、抵抗器（４６）と（４９）の抵抗値の
比をＲ２６／Ｒ２５＝Ｇ１とすると、第１の定電流と第
２の定電流の差は上記式及び前記■式より Ｉ４７−Ｉ４４＝｛（１−Ｇ１）／（１＋Ｇ１）｝×（
Ｉ４４＋Ｉ４７）＝｛（１−Ｇ１）／（１＋Ｇ１）｝×
｛（１／Ｒ２４＋１／２Ｒ２２）×Ｖｈ−（１／Ｒ２４
＋１／Ｒ２２）×Ｖｒｅｆ｝の関係式で与えられる。上
記（Ｉ４７−Ｉ４４）の関係式を演算回路（３１Ａ）の
出力電圧Ｖ０を表す■式に代入するとＶ０＝Ｖｈ＋Ｒ１
３×｛（１−Ｇ１）／（１＋Ｇ１）｝×（Ｉ４４＋Ｉ４
７）＝Ｖｈ＋Ｒ１３×｛（１−Ｇ１）／（１＋Ｇ１）｝
×｛（１／Ｒ２４＋１／２Ｒ２２）×Ｖｈ−（１／Ｒ２
４＋１／Ｒ２２）×Ｖｒｅｆ｝　　…　　■ の関係が成立する。

【００３９】上記■式は、前記従来回路の出力を表す■
式と同様に、温度制御回路（１０）よりの出力電圧Ｖｈ
の大きさに応じ、 Ｖｈ≦｛１＋Ｒ２４／（２Ｒ２２＋Ｒ２４）｝×Ｖｒｅ
ｆのときは、演算回路（３１Ａ）の出力電圧は正確にＶ
０＝Ｖｈとなり、 Ｖｈ＞｛１＋Ｒ２４／（２Ｒ２２＋Ｒ２４）｝×Ｖｒｅ
ｆのときは、Ｖｈと所定の設定電圧Ｖｒｅｆの差、抵抗
器（３２）、（４１）、（４３）の抵抗値、及び抵抗器
（４６）及び（４９）の抵抗値Ｒ２５とＲ２６の比Ｇ１
に応じた値がＶｈに加算又は減算され、特にＧ１の大き
さによりその値が０を基準にして加算又は減算方向に設
定できるものであり、従来の傾き補正回路と同等の動作
を行わせることができるものである。図２（ｃ）は上述
した動作を示す。

【００４０】この発明の第１実施例は、前述したように
、流体通路中に配設された白金線（５）、空気温センサ
（６）、複数の抵抗器（１１）及び（１２）から構成さ
れたブリッジ回路を含み、前記白金線（５）への通電電
流を制御し前記ブリッジ回路が所定の熱平衡を保つよう
に制御する温度制御回路（１０）と、この温度制御回路
（１０）のブリッジ回路より得られる流量に応じた出力
電圧を抵抗器（３２）を介して演算増幅器（３４）の非
反転入力端子に入力し、該演算増幅器（３４）の出力端
子と反転入力端子間に帰還用の抵抗器（３６）を接続し
、該演算増幅器（３４）の非反転入力端子及び反転入力
端子に第１の定電流回路（４４）及び第２の定電流回路
（４７）を各々接続し、該第１及び第２の定電流回路の
出力電流は前記流量に応じた該出力電圧が所定値以下の
ときその電流値が零であり、該出力電圧が所定値以上の
ときは該出力電圧の上昇に応じてその電流値が零より漸
増する傾き補正回路とを備えているので、簡単な回路構
成で従来例と同等以上の動作を行わせることができ、ま
た、従来の問題点であった演算増幅器の出力飽和電圧の
影響もなくすることができ、より計測精度を高くするこ
とができるという効果を奏する。

【００４１】この発明の第２実施例の構成を図３を参照
しながら説明する。図３は、この発明の第２実施例の傾
き補正回路を温度制御回路と共に示す回路図であり、温
度制御回路（１０）及び演算回路（３１Ａ）は上述した
第１実施例のものと全く同一である。

【００４２】図３において、この発明の第２実施例の傾
き補正回路は、演算回路（３１Ａ）、第１の定電流回路
（４４Ａ）、第２の定電流回路（４７Ａ）及び定電流制
御回路（３７Ａ）から構成されている。第１の定電流回
路（４４Ａ）はトランジスタ（５６）と抵抗器（５７）
から構成され抵抗器（５７）の抵抗値はＲ３２であり、
第２の定電流回路（４７Ａ）はトランジスタ（５８）と
抵抗器（５９）から構成され抵抗器（５９）の抵抗値は
Ｒ３３であり、定電流制御回路（３７Ａ）は抵抗器（５
１）、（５２）、（５３）、（５４）及び（５５）と演
算増幅器（５０）から構成され、温度制御回路（１０）
の出力電圧Ｖｈが演算増幅器（５０）の反転入力端子に
、所定の設定電圧Ｖｒｅｆが非反転入力端子に各々抵抗
器を介して接続されている。なお、抵抗器（５１）、（
５２）、（５３）、（５４）及び（５５）の抵抗値はＲ
２７、Ｒ２８、Ｒ２９、Ｒ３０及びＲ３１である。

【００４３】ところで、この発明の傾き補正手段は、前
述したこの発明の第２実施例では演算回路（３１Ａ）、
第１の定電流回路（４４Ａ）、第２の定電流回路（４７
Ａ）及び定電流制御回路（３７Ａ）から構成されている
。

【００４４】つぎに、前述した第２実施例の動作を図４
を参照しながら説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、この
発明の第２実施例の動作を示す特性図である。第２実施
例の動作は、演算増幅器（５０）の入力が反転している
以外は第１実施例と同一であるため、詳細な説明は省略
するが、第１実施例と同様に各抵抗器の抵抗値をＲ１３
＝Ｒ１６、Ｒ２７＝Ｒ２８、Ｒ２９＝Ｒ３０、Ｒ３３／
Ｒ３２＝Ｇ２と各々設定すると、第１の定電流回路（４
４Ａ）の定電流Ｉ４４、第２の定電流回路（４７Ａ）の
定電流Ｉ４７及び抵抗器（５５）の両端電圧Ｖ３１は第
１実施例の説明順序と同様の各関係式より下記の関係式
が成立する。 Ｖ３１＝Ｖｒｅｆ−Ｖｈ ただし、Ｖ３１＞｛Ｒ３１／（２Ｒ２９＋Ｒ３１）｝×
Ｖｈ、Ｉ４４＋Ｉ４７＝（１／Ｒ３１＋１／２Ｒ２９）
×Ｖｒｅｆ−（１／Ｒ３１＋１／Ｒ２９）×Ｖｈ、 ただし、Ｖｈ＞｛１−（１／２）×Ｒ３１／（Ｒ２９＋
Ｒ３１）｝×ＶｒｅｆのときＩ４４＋Ｉ４７＝０、Ｖ０
＝Ｖｈ＋Ｒ１３×｛（１−Ｇ２）／（１＋Ｇ２）｝×（
Ｉ４４＋Ｉ４７）＝Ｖｈ＋Ｒ１３×｛（１−Ｇ２）／（
１＋Ｇ２）｝×｛（１／Ｒ３１＋１／２Ｒ２９）×Ｖｒ
ｅｆ−（１／Ｒ３１＋１／Ｒ２９）×Ｖｈ｝　　…　　
■

【００４５】図４（ａ）〜（ｃ）は上記Ｖ３１、Ｉ４４
＋Ｉ４７、Ｖ０の各々を表す特性図であり、Ｒ３３とＲ
３２の比Ｇ２を変化させることによりＶｈが、 Ｖｈ＜｛１−（１／２）×Ｒ３１／（Ｒ２９＋Ｒ３１）
｝×Ｖｒｅｆの条件においてはＶｈとＶｒｅｆの差に応
じた電圧値がＶｈに加算又は減算され、 Ｖｈ＞｛１−（１／２）×Ｒ３１／（Ｒ２９＋Ｒ３１）
｝×Ｖｒｅｆの条件においてはＶ０は正確にＶｈと等し
くなるものである。

【００４６】この発明の第２実施例は、前述したように
、流体通路中に配設された白金線（５）、空気温センサ
（６）、複数の抵抗器（１１）及び（１２）から構成さ
れたブリッジ回路を含み、前記白金線（５）への通電電
流を制御し前記ブリッジ回路が所定の熱平衡を保つよう
に制御する温度制御回路（１０）と、この温度制御回路
（１０）のブリッジ回路より得られる流量に応じた出力
電圧を抵抗器（３２）を介して演算増幅器（３４）の非
反転入力端子に入力し、該演算増幅器（３４）の出力端
子と反転入力端子間に帰還用の抵抗器（３６）を接続し
、該演算増幅器（３４）の非反転入力端子及び反転入力
端子に第１の定電流回路（４４Ａ）及び第２の定電流回
路（４７Ａ）を各々接続し、該第１及び第２の定電流回
路の出力電流は前記流量に応じた該出力電圧が所定値以
上のときその電流値が零であり、該出力電圧が所定値以
下のときは該出力電圧の下降に応じてその電流値が零よ
り漸増する傾き補正回路とを備えているので、簡単な回
路構成で従来例と同等以上の動作を行わせることができ
、また、従来の問題点であった演算増幅器の出力飽和電
圧の影響もなくすることができ、より計測精度を高くす
ることができるという効果を奏する。

【００４７】この発明の第３実施例の構成を図５を参照
しながら説明する。図５は、この発明の第３実施例の傾
き補正回路を温度制御回路と共に示す回路図であり、第
１実施例及び第２実施例の傾き補正回路を演算回路（３
１Ａ）を共通にして並列に接続したものである。

【００４８】ところで、この発明の傾き補正手段は、前
述したこの発明の第３実施例では演算回路（３１Ａ）、
第１の定電流回路（４４）及び（４４Ａ）、第２の定電
流回路（４７）及び（４７Ａ）並びに定電流制御回路（
３７）及び（３７Ａ）から構成されている。

【００４９】つぎに、前述した第３実施例の動作を図６
を参照しながら説明する。図６は、この発明の第３実施
例の動作を示す特性図である。図６は図５の演算回路（
３１Ａ）の出力電圧Ｖ０の特性を示し、抵抗器（４６）
及び（４９）の抵抗値Ｒ２５及びＲ２６の比Ｇ１を変化
させることによりＶｈが所定の電圧 Ｖｈ＞｛１＋Ｒ２４／（２Ｒ２２＋Ｒ２４）｝×Ｖｒｅ
ｆにおいて特性の補正ができ、抵抗器（５７）及び（５
９）の抵抗値Ｒ３２及びＲ３３の比Ｇ２を変化させるこ
とによりＶｈが所定の電圧 Ｖｈ＜｛１−（１／２）×Ｒ３１／（Ｒ２９＋Ｒ３１）
｝×Ｖｒｅｆにおいて特性の補正ができるものである。

【００５０】この発明の第３実施例は、前述したように
、流体通路中に配設された白金線（５）、空気温センサ
（６）、複数の抵抗器（１１）及び（１２）から構成さ
れたブリッジ回路を含み、前記白金線（５）への通電電
流を制御し前記ブリッジ回路が所定の熱平衡を保つよう
に制御する温度制御回路（１０）と、この温度制御回路
（１０）のブリッジ回路より得られる流量に応じた出力
電圧を抵抗器（３２）を介して演算増幅器（３４）の非
反転入力端子に入力し、該演算増幅器（３４）の出力端
子と反転入力端子間に帰還用の抵抗器（３６）を接続し
、該演算増幅器（３４）の非反転入力端子及び反転入力
端子に第１の定電流回路（４４）、（４４Ａ）及び第２
の定電流回路（４７）、（４７Ａ）を各々接続し、該第
１及び第２の定電流回路（４４）及び（４７）と第１及
び第２の定電流回路（４４Ａ）及び（４７Ａ）の出力電
流を前記流量に応じた該出力電圧に対応して制御し、各
第１及び第２の定電流回路の電流値の比率が設定可能で
ある傾き補正回路とを備えているので、簡単な回路構成
で従来例と同等以上の動作を行わせることができ、また
、従来の問題点であった演算増幅器の出力飽和電圧の影
響もなくすることができ、より計測精度を高くすること
ができるという効果を奏する。

【００５１】

【発明の効果】この発明は、以上説明したとおり、流体
通路中に配設された感熱抵抗体と複数の抵抗から構成さ
れたブリッジ回路を含み、前記感熱抵抗体への通電電流
を制御し前記ブリッジ回路が所定の熱平衡を保つように
制御する温度制御手段と、この温度制御手段のブリッジ
回路より得られる流量に応じた出力電圧を第１の抵抗を
介して演算増幅器の非反転入力端子に入力し、前記演算
増幅器の出力端子と反転入力端子間に帰還抵抗が接続さ
れ、前記演算増幅器の非反転入力端子及び反転入力端子
に第１の定電流回路及び第２の定電流回路が各々接続さ
れ、前記第１及び第２の定電流回路の出力電流を外部か
らの信号に応じて可変制御する傾き補正手段とを備えた
ので、簡単な回路構成で特性の傾きを容易に補正でき、
計測精度を高くすることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す回路図である。

【図２】この発明の第１実施例の動作を示す特性図であ
る。

【図３】この発明の第２実施例を示す回路図である。

【図４】この発明の第２実施例の動作を示す特性図であ
る。

【図５】この発明の第３実施例を示す回路図である。

【図６】この発明の第３実施例の動作を示す特性図であ
る。

【図７】従来の感熱式流量センサの機械的構成の縦断面
及び正面を示す図である。

【図８】従来の感熱式流量センサの温度制御回路を示す
回路図である。

【図９】従来の感熱式流量センサの動作を示す特性図で
ある。

【図１０】従来の感熱式流量センサの傾き補正回路を示
す回路図である。

【図１１】従来の感熱式流量センサの動作を示す特性図
である。

【図１２】従来の感熱式流量センサの動作を示す特性図
である。

【符号の説明】

（５）　　　　白金線 （６）　　　　空気温センサ （１０）　　　　温度制御回路 （３１Ａ）　　演算回路 （３７）、（３７Ａ）　　　　定電流制御回路（４０）
、（５０）　　　　　　演算増幅器（４４）、（４４Ａ
）　　　　第１の定電流回路（４７）、（４７Ａ）　　
　　第２の定電流回路なお、各図中、同一符号は同一、
又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流体通路中に配設された感熱抵抗体と
   複数の抵抗から構成されたブリッジ回路を含み、前記感
   熱抵抗体への通電電流を制御し前記ブリッジ回路が所定
   の熱平衡を保つように制御する温度制御手段、並びにこ
   の温度制御手段のブリッジ回路より得られる流量に応じ
   た出力電圧を第１の抵抗を介して演算増幅器の非反転入
   力端子に入力し、前記演算増幅器の出力端子と反転入力
   端子間に帰還抵抗が接続され、前記演算増幅器の非反転
   入力端子及び反転入力端子に第１の定電流回路及び第２
   の定電流回路が各々接続され、前記第１及び第２の定電
   流回路の出力電流を外部からの信号に応じて可変制御す
   る傾き補正手段を備えたことを特徴とする感熱式流量セ
   ンサ。