JPH0736060U - ソリッドステート形風速計、およびこの風速計を備えた光学的空気汚染監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確で電力消費が少なく、作動範囲にわたっ
て変化する温度には実質的に無関係であるソリッドステ
ート形の風速計、及びソリッドステート形風速計を備え
た光学的空気汚染監視装置を提供する。 【構成】 パイプ12中の大気の流れを煙霧検出器に導く
為にパイプ12の壁に挿入されたシールド管13の中に設け
られた風速計であって、ガラス内に封入されて大気の流
れに晒されたツェナーダイオード (サンプル用素子)10
と、管13内に深く防護されて置かれ、周囲温度中に置か
れたツェナーダイオード (基準素子)11 を備え、ダイオ
ード10の結合ワイヤは管13内に固定のプリント配線基板
14に機械的かつ電気的に固着され、バイアス抵抗と後段
の電子回路は管13から遠く離れている。この構成の風速
計は正確で低電力消費、作動範囲で変化する温度には実
質的に無関係なので、光学的空気汚染監視装置に応用す
ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ソリッドステート形風速計、およびこの風速計を備えた光学的空気 汚染監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術、および発明が解決しようとする課題】

風速計は大気の速度を計測するための装置であり、一方では気象上のデータ、 換気テストまたは他の目的用に供される装置である。大多数の風速計は、大気の 移動に起因して回転する羽根車の形態を有する。回転速度は風速値を提供するよ う目盛り決めされている。このような風速計は機械的要素からなり、従って製造 コストが高く、耐用寿命を短くする摩耗および損傷を受けやすく、また縮小化す ることが困難である。さらに、摩擦損失を克服するようエネルギーを羽根車に伝 えなければならないため、パイプ内に風速計を取り付けた場合には大気の流れに 対して制限が生じる。

【０００３】 ごく最近になって、換気テスト用に供されるソリッドステート形の風速計が開 発されてきている。この風速計は、補償回路（図１参照）としてワイヤ接続され た１対のサーミスタビード素子を用いている。留意されるべきこととして、サー ミスタは電流を通過させており、従って熱を発散させており、各サーミスタは周 囲温度に対して適度に上昇した温度状態に置かれている。これは非常に重要なこ とであり、これによって大気の流れはサンプル用サーミスタの冷却を引き起こす 。一方のサーミスタ（サンプル用素子）は大気の流れにさらされており、他方の サーミスタ（基準素子）は周囲温度において大気の流れが無い状態の中で防護さ れている。理想的には、風速が０の条件の下で、サーミスタは等しい温度におい て作動し、従って各サーミスタの抵抗値は等しく、また補償回路は平衡している （差電圧出力が０）。大気の流れが有ると、サンプル用サーミスタは冷却され、 該サーミスタはその抵抗値を変化させ、それにより補償回路は不平衡状態になる 。従って、該回路からの差電圧出力は大気の流れの形で目盛り決めを行うことが できる。基準サーミスタおよび補償回路を適宜選定することにより、風速計が周 囲温度の変化を補償するように設計することができる。しかしながら、この補償 の精度は低く、一連の風速測定を行う場合にその測定に先立って零設定を手動調 整により行う必要がある。携帯の風速計においては、これは利便性に欠けるもの であるが、大した問題ではない。

【０００４】 サーミスタビードの更なる不利な点としては、細い接続用ワイヤが損傷、疲労 および腐食を受けやすく、一方、ビード抵抗が経年使用に対して感応性を呈する ことである。さらに、サーミスタビードはかなり高価であり、風速計集合体の中 で取り扱うには極めて困難である。 風速計の新しい応用例は風速を計測するための新しい方法を生み出しており、 それは温度ドリフトに対する適当な補償を提供し、コンパクトであり、堅牢であ り、低コストであり、製造容易であり、いかなる可動部材も含まず、小規模であ り、大気の流れに対して無視し得る制限を与えるのみである。

【０００５】 任意の大気汚染の監視技術は、初期の火事から初期の煙の証跡を検出する目的 のために応用されており、それにより、確立された火事により引き起こされる生 命および財産の喪失が減少する。これは、高密度に有毒な煙霧が放散されている が故に、近代的な合成材料が含まれているような状況では特に応用可能である。 防火用領域の各部内の空気のサンプルが煙霧検出器を通過するようにし、それ により空気の質を連続的に監視することができるようにすることが必要である。 このような監視は、機械的に吸い込まれたパイプ網により行われてもよいし、あ るいはより単純に、空調システムの戻り空気の計量装置に結合することにより行 われてもよい。

【０００６】 いずれの場合においても、煙霧検出器を介する大気の流れの中断は、危険な火 事が検出されないままとならないように、検出されなければならない。 パイプ網の場合、風速計により引き起こされる大気の流れに対する制限の可能 性を考慮することは重要である。なぜならば、本管に破壊が生じた場合には、適 度な容量をもつ予備バッテリーから継続された動作を可能にするために、最小限 のエネルギー入力のアスピレータが必要になるからである。

【０００７】 知られているソリッドステート形の風速計では、サーミスタ補償回路が用いら れ、該回路により大気の流れの損失が検出され、適当なアラーム信号が生成され る。しかしながら、このような風速計は、煙霧検出器の多くの応用例において、 周囲の大気温度の広い範囲にわたる変化に対して補償可能でなければならない。 以下、知られているサーミスタ回路および温度に対してプロットされた差電圧 出力のグラフを例示する図１から図３を参照する。

【０００８】 図１のグラフは補償回路からの差電圧出力を示し、該回路は典型的な１対の高 精度サーミスタからなる。大気の流れが無い状態では、差電圧出力は明らかに温 度に依存する。この依存度合は、（任意のパイプ網およびアスピレータにより決 定される）大気の流れが最大の状態では、さらに大きくなる。これらの２本の曲 線の間の垂直方向の電圧値の隔たりは、任意の周囲温度における、０と最大値の 間のすべての風速に対するサーミスタ風速計の応答を示している。

【０００９】 スイッチング境界値は便宜的に設定されるもので、通常は調整可能である。こ の境界値以下においてアラーム信号が生成される。この境界値スイッチング機能 は、通常比較器回路を用いて果たすことができる。例えば典型的な２０℃の周囲 温度において、もし差電圧出力が電圧値の隔たりのほぼ３分の１に低下したなら ば、アラームが発生されるようにする。留意されるべきこととして、風速に対す るサーミスタ風速計の応答が非直線的であるが故に、この３分の１の電圧は風速 の最大値のわずか１０から２０％に対応する。

【００１０】 このような動作の広がりは、周囲温度の偏差が５から１０℃の範囲（すなわち 空調範囲）において小さい場合には、許容されるであろう。 しかしながら、周囲温度が２０℃またはそれ以上上昇したならば、アラーム境 界値を越えることは不可能になるであろうし、またアラーム信号は風速に無関係 に発生されなければならなくなる。さらに、周囲温度が２０℃またはそれ以上低 下したならば、アラーム境界値に達することは不可能になるであろうし、アラー ム信号を風速に無関係に発生させることは不可能になるであろう。実用的には、 このような風速計の全動作範囲は４０℃以下となっており、季節的な温度変化に さらされるような地域においてはこのような風速計は不適当である。製品の仕向 け地を考慮することなく、アラーム境界値を工場で設定することは極めて無意味 なことである。

【００１１】 さらに重要なこととして、煙霧検出器に関連してダストフィルタを使用するこ とは、野原において得られた実際の大気の流れに応じて、フィルタの部分的な閉 塞を検出することができるようにアラーム境界値を設定しなければならないとい う必要性につながる。単に大気の流れの全損失を検出するだけでは充分ではない 。例えば、−２０℃から＋５０℃の範囲にわたり正確に流量の３０％の損失を検 出することは、温度補償の精度における実質上の飛躍を必要とする。

【００１２】 サーミスタ設計による不良な性能の理由は、図面の図２を参照することにより 容易に理解することができる。図２は、供給電圧が直流１５Ｖで直列抵抗が２ｋ Ωの場合における、各サーミスタのビード温度に対する各サーミスタの個々の出 力電圧を示す。曲線ＡおよびＢは、使用される高精度サーミスタに対する最悪ケ ースの許容誤差の極端な例を示す。

【００１３】 図３は、サーミスタＡおよびＢを有する補償回路の差電圧出力を示す。サーミ スタＡおよびＢが同じ温度に維持される場合には、差電圧出力（Ａ−Ｂ）は比較 的平坦である。これは大気の流れが無い状態を表わしている。２個の同一のサー ミスタ（Ａ−Ａ）または（Ｂ−Ｂ）が選定されている場合には、曲線は０Ｖにお いて水平方向の直線となるであろう。しかしながら、一方のサーミスタを大気の 流れの中にさらし、それによりその温度が他方のサーミスタの温度より例えば２ ０℃低下させられた場合には、完全に性能が一致したサーミスタ（Ａ−Ａ）また は（Ｂ−Ｂ）が用いられている時でさえ、極めて急勾配の曲線（Ａ−Ｂ）となる 。

【００１４】 すなわち、サーミスタの性能が完全に一致していない条件の下では、大気の流 れの信号（差電圧）に対する温度ドリフトは、２０℃の周囲温度で、かつ大気の 流れが高速の時に、ほぼ１．６％／℃である。サーミスタの性能を完全に一致さ せるための困難な作業は、何の改善策にもならないであろう。 この不良な性能の理由は基本的なサーミスタのアプローチの制限である。すな わち、それは温度に対する抵抗曲線の固有の非直線性である。この曲線は便宜上 次式で表わされる。

【００１５】 Ｒ＝Ａｅｘｐ（Ｋ／（Ｔ＋２７３）） ただし、Ｒは抵抗で、Ｔはビード温度（℃）である。Ａは０．０１２９３から０ ．０３８８４の範囲にある定数で、Ｋは４０９６から３６８１の範囲にある定数 である。いずれの定数も、選定された特殊な銘柄のサーミスタの製造工程により 決定される。

【００１６】 ダイナミックな抵抗が温度の関数であることは知られている。２個のサーミス タは（風速に依存する）異なった温度で作動するため、該サーミスタはこの曲線 の異なる部分で作動する。これらのダイナミックな抵抗は異なっており、従って 、一方が他方を補償することは不可能になる。 従って直観的に、いかなる解決策においても直線的応答を備えた温度検出素子 が必要であるように思われた。

【００１７】 集積回路化された温度検出素子は開発されてきており、該素子は全く直線的な 応答を有している。しかしながら、これらの素子は高価であり、比較的大型で、 縮小化における困難性および大気の流れに対する制限を呈する。また、該素子は 重要な熱時定数を有する。従って、半導体接合のようなあまり複雑でない素子が 求められてきた。

【００１８】 順方向にバイアスされたシリコンダイオード接合は、本質的に直線性の温度特 性、一般には２．２mV／℃、を得られるものとして知られている。従って、それ らは温度測定の際に用いられてきた。しかしながら、風速測定への応用は従来知 られていない。それにもかかわらず、シリコンダイオードの順方向の電圧降下は ほぼ０．６Ｖであり、また、大気の流れに対して適度な感度が得られるように充 分な電力を消費させてチップの温度を上昇させることは、１００mAまたはそれ以 上のオーダーの実質的な電流の流れを必要とする。これは許容し難いことであっ た。なぜならば、本管に破壊が生じた場合に適度な容量をもつ予備バッテリーか ら継続された動作を可能にするために、全体的に煙霧検出器のエネルギー効率を 高めなければならないからである。従って、この手段は放棄された。

【００１９】 本考案の目的は正確で電力消費が少なく作動範囲にわたって変化する温度には 実質的に無関係であるソリッドステート形の風速計を提供することにある。 本考案のさらに別の目的は、ソリッドステート形風速計を備えた光学的空気汚 染監視装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

本考案の第１の形態によれば、ブリッジ回路、バイアス供給源であって、前記 ブリッジ回路の相対するコーナーに接続され、これによって前記バイアス供給源 に対する２つの分岐路が規定されるもの、直列接続された電流制限抵抗と、前記 バイアス供給源によってＰ−Ｎ接合が逆バイアスされるような極性のツェナーダ イオードを備えた各分岐枝、および、各分岐枝の前記電流制限抵抗とこれに結合 する前記ツェナーダイオードの間の導体を、差動出力電圧が検出できる出力回路 にそれぞれ接続する手段を含み、 前記電流制限抵抗の値と前記ツェナーダイオードのブレークダウン電圧−電流 特性は実質的に同じであり、前記バイアス源の電圧が、前記ツェナーダイオード の各個を流れる電流値と実質的に等しい逆ブレークダウン電流を発生させるのに 十分なものであり、それによって前記２つのツェナーダイオードの温度が実質的 に環境温度の適正な範囲と同じであるとき前記差動出力電圧を実質的に無視する ことができ、そして、それによって、前記２つのツェナーダイオードの間の温度 差が増大して前記適正な環境温度の範囲をこえるにつれて、前記差動出力電圧が 、実質的にかつ前記温度差に応じてリニアな関係で変化し、前記ツェナーダイオ ードの第１のものは温度の影響のある流体の流れの中に露出され、前記ツェナー ダイオードの第２のものは前記流体の流れおよび前記温度の影響から隔離されて おり、これによって、前記各ツェナーダイオードを流れる逆ブレークダウン電流 によって現れる熱が、前記流体の流れに対する前記２つのツェナーダイオードの 異なった放置により異なって消費され、前記２つのツェナーダイオードは自己の 熱と、もし幾らかでもあった場合の、前記流体の流れ以外には如何なる熱の影響 にも晒されないような差動温度測定回路、および もし幾らかでもあった場合に、前記流体の流れの冷却効果によって引き起こさ れて前記２つのダイオードの間に存在する差動出力電圧を測定し、もし幾らかで もあった場合に、前記測定された差異が流体の流速を示すような手段とから、ソ リッドステート形風速計が提供される。

【００２１】 この場合、各ツェナーダイオードの逆バイアスされたＰ−Ｎ接合を流れる電流 の量によって、各Ｐ−Ｎ接合において実質的に同量の熱、例えば、８０mW、が発 生するようにしても良く、また、前記ツェナーダイオードは流れる流体と実質的 に同じ温度の液体の中に露出されていても良い。 本考案の第２の形態によれば、監視領域における初期発火からの煙の最初の微 量量を検出するための光学的空気汚染監視装置が提供され、前記監視装置が空気 の流量検出計として使用されるソリッドステート形風速計を備えており、この風 速計が、 ブリッジ回路、バイアス供給源であって、前記ブリッジ回路の相対するコーナ ーに接続され、これによって前記バイアス供給源に対する２つの分岐路が規定さ れるもの、直列接続された電流制限抵抗と、前記バイアス供給源によってＰ−Ｎ 接合が逆バイアスされるような極性のツェナーダイオードを備えた各分岐枝、お よび、各分岐枝の前記電流制限抵抗とこれに結合する前記ツェナーダイオードの 間の導体を、差動出力電圧が検出できる出力回路にそれぞれ接続する手段を含み 、 そして、前記電流制限抵抗の値と前記ツェナーダイオードのブレークダウン電 圧−電流特性は実質的に同じであり、前記バイアス源の電圧が、前記ツェナーダ イオードの各個を流れる電流値と実質的に等しい逆ブレークダウン電流を発生さ せるのに十分なものであり、それによって前記２つのツェナーダイオードの温度 が実質的に環境温度の適正な範囲と同じであるとき前記差動出力電圧を実質的に 無視することができ、そして、それによって、前記２つのツェナーダイオードの 間の温度差が増大して前記適正な環境温度の範囲をこえるにつれて、前記差動出 力電圧が、実質的にかつ前記温度差に応じてリニアな関係で変化し、前記ツェナ ーダイオードの第１のものは、前記監視装置の中で、温度の影響のある流体の流 れの中に露出され、前記流体は汚染されやすい監視領域を流れの源としており、 前記ツェナーダイオードの第２のものは前記流体の流れおよび前記温度の影響か ら隔離されているが、前記管理領域と実質的に同じ温度を持つ流体の中にあり、 これによって、前記各ツェナーダイオードを流れる逆ブレークダウン電流によっ て現れる熱が、前記流体の流れに対する前記２つのツェナーダイオードの異なっ た放置により、異なって消費され、前記２つのツェナーダイオードは自己の熱と 、もし幾らかでもあった場合の、前記流体の流れ以外には如何なる熱の影響にも 晒されない差動温度測定回路、および もし幾らかでもあった場合に、前記流体の流れの冷却効果によって引き起こさ れて前記２つのダイオードの間に存在する差動出力電圧を測定し、もし幾らかで もあった場合に、前記測定された差異が流体の流速を示し、そして、それゆえに 監視領域の前記空気汚染監視装置によってサンプリングされた連続流体を示すよ うな手段とを含む。

【００２２】 また、前記各ツェナーダイオードが、回路素子として、単一のＰ−Ｎ接合を含 み、前記各接合部が実質的に同じ逆バイアス電流によって熱せられても良い。

【００２３】

【実施例】

以下添付図面を用いて本考案を詳細に説明する。 風速測定においてはもちろんのこと、温度測定においてツェナーダイオードを 使用することは従来知られていない。ツェナーダイオードは一般に逆バイアス状 態で動作させられ、その温度特性については詳細がほとんど公表されていない。 個々のツェナーダイオードのブレークダウン電圧次第で、その温度特性の大きさ と様子が変化することが知られている。

【００２４】 ツェナーダイオードの試験が行われ、その結果の平均値が図４に示されている 。それぞれのツェナーダイオードには一定の消費電力（８０mW）となるようにバ イアス電流が印加されており、この結果ツェナーダイオードの接合部温度は実質 的に不変の確実なものとなる。この図からツェナー電圧が３Ｖのダイオードでは こう配が負であり、４．７Ｖのものでこう配がゼロになり、電圧が高くなるにつ れてこう配が正の向きに増加する。ここで重要なのは、正確に測定できる値（１ ０mV）以内では、試験結果に直線的な関係が見られることである。

【００２５】 図５はツェナーダイオードを選択する時のガイドとなる図であり、この図によ り要求された温度係数に応じた適切なツェナーダイオードの動作電圧を調べる。 曲線の直線近似により次のような単純な関係が生じ、この直線近似はこれまで得 られた結果の分布と大部分一致するほど正確である： Ｇ＝１．２×（Ｖ_Z −４．６）または、Ｖ_Z ＝４．６＋（Ｇ／１．２） ここでＧは温度こう配（mV／℃）であり、Ｖ_Z はツェナーダイオードのツェナー 電圧である。

【００２６】 直流電圧の供給制限が１５Ｖであることを考慮して、より厳格な試験を行なう ために公称８．２Ｖのツェナーダイオードを選ぶことが決定された。どのような 電力消費の要求にも答えるために、ツェナーダイオードのバイアス電流は通常の （正方向にバイアスされた）ダイオードのバイアス電流のほぼ１４分の１である ことが必要である。

【００２７】 図６は無作為に試験された多数のツェナーダイオードの代表例を示すものであ る。これらは全て公称８．２Ｖのものであるが、２種の異なった品質のツェナー ダイオードが含まれている。直線性と相互関係は保証されており、そのこう配は ４．０mV／℃に近い。全ての試験において１０mAのバイアス電流が使用された。 最悪の場合の極端な許容差を得るために、図７に示す回路配置においては素子 Ａと素子Ｈとが選ばれて使用された。図７が示すように、素子Ａと素子Ｈとの間 の差電圧出力（Ａ−Ｈ）は非常に直線的であり、そのこう配には実質的に変化が ない。例えば２０℃の温度差が２つの接続点間に与えられている場合（サンプル 用の素子は大気流によって冷却されているのである）でも、前記こう配には実質 的に変化がない（図に示されているようにこう配は０．３８mV／℃が０．３７mV ／℃に変化する）。素子Ａと素子Ａ、又は素子Ｈと素子Ｈの組合せのように完全 に素子が一致している場合は、差出力は完全に温度とは無関係になる。サーミス タを使用した場合と違って、ツェナーダイオードの特性を合わせることは比較的 簡単な処置である（これはこれまで温度に対する電圧の直線性の変動が確かめら れておらず、また構成が困難であったからである）。

【００２８】 この直線性は上述の試験の結果により確かめられる。 差電圧出力は通常は従来の直流オフセット調節を備えた差動増幅器に与えられ 、そこからアラーム境界値切換装置（比較器）に送られる。 ツェナーダイオードの特性が完全に一致していない状態のもとで、大気の流れ の信号（差電圧）に対する温度ドリフトは、周囲温度が少なくとも０℃から５０ ℃の範囲内のどの温度においても、かつ速い大気の流れがある状態で０．４％／ ℃である。この最悪のケースの状態はサーミスタを使用した方法に比べて４倍の 改善に相当するが、より高い改善を行なおうとする場合には、簡単な方法で特性 の一致したツェナーダイオードの一対を選ぶことにより、必要とされる精度がど のようなものであろうとも、比較的簡単にツェナーダイオードをそれに一致させ られるということは驚くべきことである。

【００２９】 図８に示された風速計の回路構成では、ツェナーダイオード１０のようなサン プル素子は大気の流れにされされており、ツェナーダイオード１１のような基準 素子は実質的に大気の流れからは防護されているが、周囲温度の中には置かれて いる。この構成では、シールド管１３がパイプ１２の壁に挿入されており、大気 の流れを煙霧検出器（図示せず）に導くようになっている。ガラス内に封入され たツェナーダイオードとその結合ワイヤは、前記管１３内に固定されたプリント 配線基板１４に機械的かつ電気的に固着されている。この実施例ではバイアス抵 抗と後段の電子回路は前記管１３から遠く離れたところに位置している。基準素 子１１は管１３の中に深く防護されているが、一方、サンプル用素子１０はパイ プの中に突出している。図９における他の実施例では、半導体素子とツェナーダ イオードのチップとがセラミックサブストレート２０に固着され、適当な保護材 料で被覆されている厚いフィルム状の微小回路構造を使用することにより同様の 結果が達成される。

【００３０】 変形実施例では２個のツェナーダイオードは異なったバイアス電流で動作させ られる。通常の動作においては、サンプル用素子は大気の流れによって冷却され る。これに対して、基準素子の在る限られた空間はその温度が上昇する（オーブ ン効果）。これより基準素子は低いバイアス、つまり素子が同様の接合温度に達 する通常の動作状態で動作させた方が適当であると考えられる。一方、温度特性 は正確な測定範囲内では直線的であり、同じ接合温度を維持することにより素子 の周囲温度に対する追従を改良することができる。さらに重要なことは、バイア ス電流はサンプル用素子の大気の流れに対する全体の感度によりあらかじめ決定 されるので、基準バイアス電流の減少により風速計からの全体の電流の流出を減 少させることができる。実験結果によれば最適な比率は２：１である。

【００３１】 図１０はツェナーダイオードを用いて構成された代表的な風速計の較正曲線を 示しており、そのバイアス電流は大気速度が１ｍ／秒程度の時に最適の値となる 。この曲線はその範囲の大部分が直線的であるので、アラーム境界用回路の調整 が簡単になる。 図１１は補償回路４０を備えた風速計のブロック図を示すものであり、この補 償回路４０は図１２に示されるような抵抗性の回路の中にツェナーダイオードＺ ＳとＺＲとを有している。差電圧出力が差動増幅器４１に接続されている。そし て増幅器４１の出力が任意の比較器４２に接続されている。大気速度をアナログ 量で表示したものが差動増幅器４１の出力に与えられているが、これに反して任 意の比較器４２は過度の信号、あるいは不適当な大気の流れの検出に使用され得 るアラームを発生させるための設定点を規定する。

【００３２】 通常、この風速計の方法の応用は煙霧検出器に限定されるものではない。この 応用は化学における工程、航空学、気象学、空調装置、自動車設計や流体の温度 測定等を含む流体の流れの測定の多様な分野に広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来公知のサーミスタ回路の出力特性を示す線
図である。

【図２】従来公知のサーミスタ回路の出力特性を示す線
図である。

【図３】従来公知のサーミスタ回路の出力特性を示す線
図である。

【図４】ツェナーダイオードが８０mV一定の電力を消費
するようにバイアス電流を流した試験の結果を示す線図
である。

【図５】要求された温度係数に応じたほぼ正確なツェナ
ーダイオードを表示する選択ガイドとなる線図である。

【図６】多種類のツェナーダイオードの温度特性の代表
例を示す線図である。

【図７】ツェナーダイオード補償回路の温度に対する差
電圧出力特性を示す線図である。

【図８】風速計の一実施例の構造を示す説明図である。

【図９】風速計の一実施例の構造を示す説明図である。

【図１０】ツェナーダイオードを用いた風速計のための
代表的な較正曲線を示す線図である。

【図１１】離れた場所に位置するアラーム手段にアナロ
グ出力を供給する流量計用の簡単な回路構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】アラーム出力をオフするために比較器を使用
するツェナーダイオード式風速計の回路構成図である。

【符号の説明】

１０，１１…ツェナーダイオード １２…パイプ １３…シールド管 １４…プリント配線基板 ２０…セラミックサブストレート ４０…補償回路 ４１…差動増幅器 ４２…比較器

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 次のものから構成されるソリッドステー
   ト形風速計、 （Ａ）差動温度測定回路であって以下を含むもの、 （ｉ）ブリッジ回路、 （ii）バイアス供給源であって、前記ブリッジ回路の相
   対するコーナーに接続され、これによって前記バイアス
   供給源に対する２つの分岐路が規定されるもの、 （iii) 直列接続された電流制限抵抗と、前記バイアス
   供給源によってＰ−Ｎ接合が逆バイアスされるような極
   性のツェナーダイオードを備えた各分岐枝、および、 （iv）各分岐枝の前記電流制限抵抗とこれに結合する前
   記ツェナーダイオードの間の導体を、差動出力電圧が検
   出できる出力回路にそれぞれ接続する手段、 そして、前記電流制限抵抗の値と前記ツェナーダイオー
   ドのブレークダウン電圧−電流特性は実質的に同じであ
   り、 前記バイアス源の電圧が、前記ツェナーダイオードの各
   個を流れる電流値と実質的に等しい逆ブレークダウン電
   流を発生させるのに十分なものであり、それによって前
   記２つのツェナーダイオードの温度が実質的に環境温度
   の適正な範囲と同じであるとき前記差動出力電圧を実質
   的に無視することができ、 そして、それによって、前記２つのツェナーダイオード
   の間の温度差が増大して前記適正な環境温度の範囲を越
   えるにつれて、前記差動出力電圧が、実質的にかつ前記
   温度差に応じてリニアな関係で変化し、 前記ツェナーダイオードの第１のものは温度の影響のあ
   る流体の流れの中に露出され、前記ツェナーダイオード
   の第２のものは前記流体の流れおよび前記温度の影響か
   ら隔離されており、これによって、前記各ツェナーダイ
   オードを流れる逆ブレークダウン電流によって現れる熱
   が、前記流体の流れに対する前記２つのツェナーダイオ
   ードの異なった放置により、異なって消費され、 前記２つのツェナーダイオードは自己の熱と、もし幾ら
   かでもあった場合の、前記流体の流れ以外には如何なる
   熱の影響にも晒されないもの、および、 （Ｂ）もし幾らかでもあった場合に、前記流体の流れの
   冷却効果によって引き起こされて前記２つのダイオード
   の間に存在する差動出力電圧を測定し、もし幾らかでも
   あった場合に、前記測定された差異が流体の流速を示す
   ような手段。
2. 【請求項２】 各ツェナーダイオードの逆バイアスされ
   たＰ−Ｎ接合を流れる電流の量によって、各Ｐ−Ｎ接合
   において実質的に同量の熱が発生する請求項１に記載の
   ソリッドステート形風速計。
3. 【請求項３】 各Ｐ−Ｎ接合において発生する熱が実質
   的に８０mWである請求項２に記載のソリッドステート形
   風速計。
4. 【請求項４】 前記ツェナーダイオードは流れる流体と
   実質的に同じ温度の液体の中に露出されている請求項１
   に記載のソリッドステート形風速計。
5. 【請求項５】 監視領域における初期発火からの煙の最
   初の微量量を検出するための光学的空気汚染監視装置で
   あって、前記監視装置が空気の流量検出計として使用さ
   れるソリッドステート形風速計を備えており、この風速
   計が次のものを含む、 （Ａ）差動温度測定回路であって以下を含むもの、 （ｉ）ブリッジ回路、 （ii）バイアス供給源であって、前記ブリッジ回路の相
   対するコーナーに接続され、これによって前記バイアス
   供給源に対する２つの分岐路が規定されるもの、 （iii) 直列接続された電流制限抵抗と、前記バイアス
   供給源によってＰ−Ｎ接合が逆バイアスされるような極
   性のツェナーダイオードを備えた各分岐枝、 （iv）各分岐枝の前記電流制限抵抗とこれに結合する前
   記ツェナーダイオードの間の導体を、差動出力電圧が検
   出できる出力回路にそれぞれ接続する手段、 そして、前記電流制限抵抗の値と前記ツェナーダイオー
   ドのブレークダウン電圧−電流特性は実質的に同じであ
   り、 前記バイアス源の電圧が、前記ツェナーダイオードの各
   個を流れる電流値と実質的に等しい逆ブレークダウン電
   流を発生させるのに十分なものであり、それによって前
   記２つのツェナーダイオードの温度が実質的に環境温度
   の適正な範囲と同じであるとき前記差動出力電圧を実質
   的に無視することができ、 そして、それによって、前記２つのツェナーダイオード
   の間の温度差が増大して前記適正な環境温度の範囲を越
   えるにつれて、前記差動出力電圧が、実質的にかつ前記
   温度差に応じてリニアな関係で変化し、 前記ツェナーダイオードの第１のものは、前記監視装置
   の中で、温度の影響のある流体の流れの中に露出され、
   前記流体は汚染されやすい監視領域を流れの源としてお
   り、前記ツェナーダイオードの第２のものは前記流体の
   流れおよび前記温度の影響から隔離されているが、前記
   管理領域と実質的に同じ温度を持つ流体の中にあり、こ
   れによって、前記各ツェナーダイオードを流れる逆ブレ
   ークダウン電流によって現れる熱が、前記流体の流れに
   対する前記２つのツェナーダイオードの異なった放置に
   より、異なって消費され、 前記２つのツェナーダイオードは自己の熱と、もし幾ら
   かでもあった場合の、前記流体の流れ以外には如何なる
   熱の影響にも晒されないもの、および、 （Ｂ）もし幾らかでもあった場合に、前記流体の流れの
   冷却効果によって引き起こされて前記２つのダイオード
   の間に存在する差動出力電圧を測定し、もし幾らかでも
   あった場合に、前記測定された差異が流体の流速を示
   し、そして、それゆえに監視領域の前記空気汚染監視装
   置によってサンプリングされた連続流体を示すような手
   段。
6. 【請求項６】 前記各ツェナーダイオードが、回路素子
   として、単一のＰ−Ｎ接合を含み、前記各接合部が実質
   的に同じ逆バイアス電流によって熱せられる請求項５に
   記載の空気汚染監視装置。