JPH10281838A - 熱式流速センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流速検知素子のクリーニングを効果的に行う
ことができ、しかもそれに伴う抵抗発熱体の特性変化
（あるいは劣化）や寿命低下を防止ないし抑制できる熱
式流速センサを提供する。 【解決手段】 熱式流速センサは次の要件を備えたこと
を特徴とする。 流速検知素子６：通電発熱する流速検知用抵抗発熱体
２１の電気抵抗値が、流体との直接的又は間接的な接触
により変化することに基づいて流体の流速を検知する。
クリーニング機構２２：流速検知素子に対応して流速
検知用抵抗発熱体２１とは別体に設けられたクリーニン
グ用発熱体２２を含んで構成され、流速検知素子６に付
着した付着物を該クリーニング用発熱体２２の発熱によ
り少なくとも部分的に焼失させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流速を検知
するための熱式流速センサに関し、特に流速検知素子に
付着した付着物を焼失させるクリーニング機能を備えた
熱式流速センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば ビル等の建物において、
空調等のために送風ダクト内の風量を、流速センサの一
種である熱式風速センサを用いて測定することが行われ
ている。熱式風速センサは、電熱線等の抵抗発熱体から
なる風速検知素子を気流中に置いたときに、その気流に
奪われる抵抗発熱体からの熱量が気流の流速に依存して
変化することを利用して流速を測定するものである。

【０００３】ところで、上記熱式風速センサにより送風
ダクト内の風速を測定する場合、気流中に存在するホコ
リや汚れ、油等の浮遊物がセンサに付着すると、センサ
の検出特性が悪くなる問題がある。そこで、センサに付
着した付着物を除去する方法として、風速検知用の抵抗
発熱体に対して一定時間毎に電流を供給し、該抵抗発熱
体の通電発熱により風速検知素子に付着した付着物を焼
失させてクリーニングするようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、風速検知素
子上の付着物を焼き飛ばすためには検知素子の表面をお
おむね６００℃程度まで加熱しなければならないが、そ
のためには抵抗発熱体自身はそれよりもさらに高温まで
抵抗発熱させなければならない。ここで、熱式風速セン
サによる風速検知においては、一般には無風状態で抵抗
発熱体に印加する電圧を基準とし、その発熱量を増大さ
せるための印加電圧の増分に基づいて風速を検出するこ
とになるから、長期にわたって精度の高い検知特性を維
持するためには、電気抵抗値の経時変化がなるべく小さ
い抵抗発熱体を使用する必要がある。しかしながら、上
述のように風速検知用の抵抗発熱体をクリーニング用に
使用した場合、抵抗発熱体は風速検知時よりもはるかに
高温まで加熱しなければならないので抵抗発熱体が劣化
しやすく、例えば基準電圧の変化にともない風速検出の
精度が低下したり、基準電圧変化を補償するためのキャ
リブレーションを頻繁に行う必要が生ずる問題がある。
また、そのような高温を得るための大電流をクリーニン
グ用に頻繁に通電すると、抵抗発熱体に焼き切れが生ず
るなど、その寿命低下につながることはいうまでもな
い。

【０００５】本発明の課題は、流速検知素子のクリーニ
ングを効果的に行うことができ、しかもそれに伴う抵抗
発熱体の特性変化（あるいは劣化）や寿命低下を防止な
いし抑制できる熱式流速センサを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上述の課
題を解決するために、本発明の熱式流速センサは下記の
要件を備えたことを特徴とする。 流速検知素子：通電発熱する流速検知用抵抗発熱体の
電気抵抗値が、流体との直接的又は間接的な接触により
変化することに基づいて流体の流速を検知する。 クリーニング機構：流速検知素子に対応して流速検知
用抵抗発熱体とは別に設けられたクリーニング用発熱体
を含んで構成され、流速検知素子に付着した付着物を該
クリーニング用発熱体の発熱により少なくとも部分的に
焼失させる。

【０００７】上述の構成においては、クリーニング用発
熱体が流速検知用抵抗発熱体とは別に設けられており、
検知素子のクリーニングはクリーニング用発熱体を発熱
させて行うことになる。従って、流速検知用抵抗発熱体
はクリーニングに要求される高温まで通電発熱させる必
要がなくなるから、その特性、特に電気抵抗値の変化な
いし劣下が抑えられ、流速検知の精度を長期にわたって
安定的に確保することが可能となり、流速検知用抵抗発
熱体の長寿命化も図ることができる。

【０００８】クリーニング用発熱体は、流速検知用抵抗
発熱体に近接配置された抵抗発熱体により構成すること
ができる。このように近接配置することで、流速検知素
子の付着物を確実かつ効率的に焼失することができる。
クリーニング用発熱体は、例えば螺旋状に巻き回された
抵抗発熱線で構成することができるほか、セラミックヒ
ータで構成することもできる。

【０００９】例えば、流速検知用抵抗発熱体とクリーニ
ング用発熱体とを、各々螺旋状に巻かれた抵抗発熱線と
して構成することができる。この場合、例えば流速検知
用抵抗発熱体を構成する螺旋状の抵抗発熱線とクリーニ
ング用発熱体を構成する抵抗発熱線とを、互いに並列巻
きされた二重螺旋巻線部として構成することができる。
こうすれば、流速検知用抵抗発熱体とクリーニング用発
熱体とをコンパクトに一体化できるほか、流速検知用抵
抗発熱体の外形形状にほぼ対応して、クリーニング用発
熱体の巻線部が配置されることから、流速検知素子の全
面にわたってほぼ均一にクリーニング用の発熱を生じさ
せることができ、ひいては付着物除去を均一かつ確実に
行うことができる。

【００１０】一方、流速検知用及びクリーニング用の各
螺旋状抵抗発熱巻線部とを、その巻軸線と交差する向き
において対向配置することができる。より具体的には、
流速検知用及びクリーニング用の各螺旋状抵抗発熱巻線
部を、それぞれ中間部で曲げ返すことによりＵ字状と
し、そのＵ字開口側に通電端子部を形成するとともに、
該Ｕ字開口側が互いに同じ側に位置するようにそれらを
対向配置させた構成とすることができる。該構成は、流
速検知用及びクリーニング用の各螺旋状抵抗発熱巻線部
の通電端子部を、それらのＵ字開口側に集めることがで
きるので、無指向性型の流速センサに好適に使用するこ
とができる。なお、それら各螺旋状抵抗発熱巻線部を前
述の二重螺旋巻線部として構成し、これをＵ字状に曲げ
返す構成としてもよい。

【００１１】また、流速検知用抵抗発熱体とクリーニン
グ用発熱体とは、それぞれ同材質でほぼ同断面積の抵抗
発熱線により構成することができる。この場合、クリー
ニング用抵抗発熱線は、流速検知用抵抗発熱線よりも高
い電流値で通電することにより、該流速検知用抵抗発熱
線よりも高温に発熱することとなる。このように、流速
検知用抵抗発熱体とクリーニング用発熱体とをいわば同
規格の抵抗発熱線で構成することで、その製造工程管理
が容易となるほか、流速検知用抵抗発熱体及びクリーニ
ング用発熱体が同一の仕様で構成されるので、その発熱
量設定あるいは予測が行いやすく、設計が容易となる。

【００１２】熱式流速センサは、ダクト側に形成された
ダクト側係合部と係合するためのセンサ側係合部を備
え、該センサ側係合部がダクト側係合部に係合すること
により、熱式流速センサの検出部がダクト内に位置する
ように、該ダクトに対して取り付けられるものとするこ
とができる。これにより、ダクトに対する熱式流速セン
サの取付けを容易に行うことができる。

【００１３】上記熱式流速センサは、流体の温度変化に
対応してその電気抵抗値が変化する感温抵抗部を有する
温度補償素子を含むものとすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１は、本発明の
一実施例たる熱式流速センサとしての熱式風速センサ
と、これを用いて構成されたセンサシステムとを示すも
のである。該センサシステム１は、熱式風速センサ２
と、該センサ２が接続される制御回路部５とを含んで構
成されている。熱式風速センサ２は、風速検知素子６、
温度補償素子７、及びそれら素子６，７が並列に取り付
けられる板状の支持部材１０、さらに該支持部材１０の
下端側に形成されたセンサ側係合部としてのフランジ部
１２等を有し、気流に対するセンサの検知特性に指向性
を有する指向性型風速センサとして構成されている。な
お、支持部材１０には貫通窓部８及び９が並んで隣接し
て形成され、風速検知素子６及び温度補償素子７はそれ
ら貫通窓部８及び９内に配置されている。

【００１５】図２に示すように、風速検知素子６は、セ
ラミックスあるいはガラス等の耐候性材料からなる棒状
のセラミックス母材２０の外周に、同材質（例えばＰ
ｔ、Ｎｉあるいはそれらの合金など）により断面積及び
長さがほぼ同一の抵抗発熱線でそれぞれ構成された風速
検知用抵抗発熱線（風速検知用抵抗発熱体）２１とクリ
ーニング用抵抗発熱線（クリーニング用発熱体）２２と
を互いに並列して螺旋状に巻き回した構成とされてい
る。また、これら抵抗発熱線２１及び２２からなる二重
螺旋巻線部２４の表面には、これを固定・保護するため
の耐熱強化ガラス等で構成されたオーバーコート２３が
施されている。また、セラミックス母材２０の両端部に
は、風速検知用抵抗発熱線２１及びクリーニング用抵抗
発熱線２２の各端部が引き出され、ここに引出線２１
ａ，２２ａが溶接により取り付けられている。そして、
風速検知用抵抗発熱線２１とクリーニング用抵抗発熱線
２２とは、これら引出線２１ａ，２２ａと、リード線１
５（図１）とを介して制御回路部５に対し電気的に接続
されている。

【００１６】一方、温度補償素子７は、図３に示すよう
に、セラミックスあるいはガラス等の耐候性材料からな
る棒状のセラミックス母材３０の外周に、感温抵抗部と
しての金属抵抗線３１を螺旋状に巻き回して構成されて
いる。金属抵抗線３１の材質は、温度変化に伴う抵抗変
化が大きく、またその温度計数が正の金属を使用するこ
とが望ましい。そのような金属としては、例えばＰｔ、
Ｎｉ又はそれらの合金を使用することができる。なお、
巻き回された金属抵抗線３１の表面には耐熱強化ガラス
等によるオーバーコート３３が施されている。さらに、
セラミックス母材３０の両端部には該金属抵抗線３１の
各端部が引き出され、これに引出線３１ａが溶接等によ
り取り付けられている。そして該金属抵抗線３１も、引
出線３１ａ及びリード線１５を介して制御回路部５と接
続されている。

【００１７】図７は、上記熱式風速センサ２のプロテク
タを示すものである。該プロテクク５０は、同図（ａ）
に示すように、ポリアセタール等の断熱性に優れた樹脂
により、一端側が閉じ他端側が開放した円筒状に形成さ
れている。また、その内径ｋ１は、支持部材１０の幅ｋ
２よりも少し大きくされている。さらに、その外周壁部
５０ｂには、自身の内側への風の流通が許容されるよう
に、多数の通孔５２（例えば直径２ｍｍ程度のもの）が
分散形成されている。プロテクタ５０は、その開口部５
０ｄにおいて熱式風速センサ２に対し、風速検知素子６
の上端側からこれに被せるようにして装着され、その開
口部５０ｄ側の内周面と支持部材１０の側面との間に適
度な摩擦を生じさせることで、これに嵌着されるように
なっている。

【００１８】上記センサシステム１は、図８（ａ）に示
すようにダクト６０に取り付けられる。ダクト６０に
は、センサシステム１の取付位置に対応して、開口部６
０ａが形成されており、該開口部６０ａを上から塞ぐよ
うにダクト側係合部としてのセンサ取付部材６２が、シ
ール部材６３を介してボルト６５により取り付けられて
いる。センサ取付部材６２には、センサシステム１の先
端部（検出部）Ｓを挿通するための挿通孔６６が形成さ
れるとともに、その挿通孔６６の周縁に対応して取付部
材６２には、外周面に雄ねじ部６７が形成された筒状部
６８が突出形態でこれと一体に形成されている。そし
て、センサシステム１のフランジ部１２を筒状部６８の
上端部においてシール部材６９を介して配置し、この状
態で、内周面に雌ねじ部が形成されたセンサ押さえ金具
７０をねじ部６７に螺合させることにより、センサシス
テム１はダクト６０に取り付けられる。

【００１９】なお、図８（ｂ）に示すように、フランジ
部１２にねじ挿通孔１２ａを形成し、ダクト６０の開口
部６０ａの周縁に対して該フランジ部１２を直接重ね合
わせるとともに、上記ねじ挿通孔１２ａに挿通したボル
ト６５をダクト６０側の雌ねじ孔にねじ込んでこれを締
結する構成とすることもできる。

【００２０】次に、制御回路部５の内部構成について説
明する。制御回路部５は、図９（ａ）に示すように検出
回路１００と、同図（ｂ）に示すクリーニング機構作動
制御手段としてのクリーニング制御回路１１０とを含ん
で構成されている。検出回路１００は、風速検知素子６
の風速検知用抵抗発熱線２１の冷却による抵抗変化を、
該風速検知用抵抗発熱線２１と、温度補償素子７を含ん
で構成される温度補償ユニット７’と、電気抵抗値が既
知の抵抗Ｒ１及び可変抵抗Ｒ２とを各辺に有するブリッ
ジ回路１０１で測定するようになっている。ブリッジ回
路１０１においては、風速検知用抵抗発熱線２１と温度
補償ユニット７’との結接点ｃが接地されている。ま
た、抵抗Ｒ１と風速検知用抵抗発熱線２１との結接点ｄ
と、可変抵抗Ｒ２と温度補償ユニット７’との結接点ｂ
はオペアンプ１０２の入力端子にそれぞれ接続されてい
る。

【００２１】一方、オペアンプ１０２の出力側は抵抗Ｒ
３を介してトランジスタ１０５のベースに接続されてい
る。また、トランジスタ１０５のコレクタ側には図示し
ない電源（電圧＋Ｖｃｃ）が接続され、エミッタ側には
ブリッジ回路１０１が接続されている。なお、Ｒ３はト
ランジスタ１０５のベースへの入力電圧調整用の抵抗器
である。

【００２２】このような検出回路１００を用いて風速を
検出する際には、オペアンプ１０２を作動状態とし、ま
ず無風状態において、上記ｄ点と接地間との電圧値が例
えば既知の所定電圧（例えば３〜４Ｖ程度）となるよう
に可変抵抗Ｒ２の抵抗値を調整して、これを無風状態の
基準電圧Ｖ0として設定する。オペアンプ１０２は、ブ
リッジ回路１０１の結接点ｄとｂとの差電圧に応じた出
力をブリッジ回路に向けて出力する。この出力はトラン
ジスタ１０５で電流増幅されてブリッジ回路１０１に供
給される。

【００２３】なお、ブリッジ回路１０１においては、本
来は温度補償素子７が配置されるべき辺部に温度補償ユ
ニット７’が配置されている。これは、温度補償素子７
に過大な電流が流れてこれが抵抗発熱することを防ぐた
めに、該温度補償素子７を組み込んだ副ブリッジ回路に
より構成されている。図１０は、温度補償ユニット７’
の回路構成の一例を示すもので、そのブリッジの一辺に
温度補償素子７が入っている。すなわち、温度補償素子
７の電流による過熱を避けるためには大きな抵抗値の素
子を用いる必要があるが、これを金属抵抗線による単一
の抵抗部で構成しようとすると形状が大きくなり、風速
検知素子６との応答性にも差が生じやすくなるので、風
温が急変する場合の温度補償が困難となる。そこで、温
度補償素子７を上記ブリッジ回路に組み込むことで、そ
れほど抵抗値の高くない温度補償素子であってもその見
掛けの抵抗値を大きくすることができる。

【００２４】このブリッジは、温度補償素子７（電気抵
抗値Ｒ）、トランジスタ２０１（電圧又は電流によって
抵抗値の変わる素子であれば、ＦＥＴや傍熱型サーミス
タなども使用できる）、抵抗器２０２及び２０３（電気
抵抗値はそれぞれｒ２、ｒ１）、及びオペアンプ２０４
で構成されている。なお、２０５はトランジスタ２０１
へのベース入力電圧調整用の抵抗器である。ここで、ブ
リッジの平衡が常に取られるようにオペアンプ２０４に
より帰還をかけると次の式(1)が成り立つ。 ｒ１・ｒＴ＝ｒ２・Ｒ ‥‥‥(1) ｒＴは、トランジスタの抵抗値である。ここで、抵抗器
２０３として、その電気抵抗値ｒ１が温度補償素子の電
気抵抗値Ｒよりも十分大きいものを選択すれば、 ｒ１＞＞Ｒ ‥‥‥(2) である。そして、ブリッジ全体の合成抵抗は、次の数１
により表される。

【００２５】

【数１】

【００２６】(1)式より、 ｒＴ＝Ｒ・（ｒ２／ｒ１）‥‥‥(3) であり、この(3)を数１に代入すると、次の数２が得ら
れる。

【００２７】

【数２】

【００２８】ここで、(2)式より、数２の分母の第１項
は非常に小さく無視できるから、結局合成抵抗は、近似
的に次式により得られる。 Ｒ（１＋ｒ２／ｒ１） ‥‥‥(4) すなわち、温度補償ユニット７’としての電気抵抗値は
等価的に大きくなり、温度補償素子７の形状は小さくて
も抵抗値が大きく、応答性の高い補償辺として機能す
る。

【００２９】これにより、図９において、トランジスタ
１０５で増幅された電流は主に風速検知素子６側に流れ
てこれを抵抗発熱させた後、ｃ点の接地に流れ込むこと
となる。そして、風速検知素子６の電気抵抗値はその発
熱により変化するが、オペアンプ１０２は、結接点ｄと
ｂとの差電圧が可及的に小さくなるように該ブリッジ回
路１０１への帰還出力電圧を調整するから、無風状態が
維持される限りブリッジ回路１０１の平衡が維持され、
風速検知用抵抗発熱線２１にはほぼ一定の電圧が印加さ
れる。

【００３０】この状態で、発熱した風速検知用抵抗発熱
線２１に風が当たって冷却されると、該風速検知用抵抗
発熱線２１の抵抗値は減少し、ブリッジ回路１０１の平
衡が破れる。しかしながら、その不平衡電圧がオペアン
プ１０２及びトランジスタ１０５を介して該ブリッジ回
路１０１に帰還されるため、風速検知用抵抗発熱線２１
にはもとの電気抵抗値に近づくように、すなわちさらに
発熱するように電流Ｉfが供給される。これにより、風
速検知用抵抗発熱線２１には、無風状態の場合と比べて
風により奪われた熱量に対応する分だけ余分な電流が流
れ、また電流が増加した分だけ余分な電圧が印加され
る。ここで、電流Ｉfは、風によって奪われた風速検知
用抵抗発熱線２１の発熱に対応し、風速が増すほど奪わ
れる発熱量も多くなることから、上記電圧の無風状態に
おける基準電圧からの増分を測定することにより風速を
検出することができる。この場合、例えば上記ブリッジ
回路１０１の接地レベルからみたｄ点の電圧を風速信号
として取り出すことができる。

【００３１】風速信号を取り出す部分の回路構成は各種
可能であるが、本実施例では例えば次のようにしてい
る。すなわち、ｄ点の電圧は無風状態でも基準電圧Ｖ0
を示すが、風速はその基準電圧Ｖ0からの増分に反映さ
れるから、ｄ点電圧Ｖdから基準電圧Ｖ0を減じて風速信
号出力とする。具体的には、周辺の抵抗器１０３ａ〜１
０３ｄとともに差動増幅器を構成するオペアンプ１０３
の一方の端子にｄ点電圧Ｖdを入力し、他方の端子に電
源１０３ｅにより基準電圧Ｖ0を入力すれば、該オペア
ンプ１０３の出力は両者の差Ｖd−Ｖ0に比例するものと
なり、これを風速信号出力として取り出すことができ
る。本実施例では、Ｖd−Ｖ0をオペアンプ１０３により
ユニティゲインで反転増幅して取り出し、さらにオペア
ンプ１０４により再度ユニティゲインで反転増幅して、
出力電圧極性をもとに戻す構成としている。なお、該回
路には、上述のようにして得られる風速信号を線形化す
る線形化回路１０６を設けることができる。

【００３２】この風速信号は、図９（ｂ）に示すクリー
ニング制御回路１１０に入力される（なお、風速信号の
線形化を行う場合、後述の通り、クリーニング制御回路
１１０は風速信号が０かそうでないかを判断するのみで
あるから、線形化終了後の風速信号を入力するようにし
ても、線形化前の信号を入力するようにしてもいずれで
もよい）。クリーニング制御回路１１０は、スイッチ制
御手段としてのコンパレータとして機能するオペアンプ
１１１（以下、コンパレータ１１１という）、タイマー
回路１１２、スイッチング回路（スイッチング手段）を
構成するトランジスタ１１３及びリレー１１５等により
構成されている。コンパレータ１１１の一方の入力端子
には上記風速信号が入力される一方、他方の入力端子に
は図示しない電源（電圧＋Ｖｒｅｆ）からの電圧が抵抗
Ｒ６とＲ７とによって分圧調整されて参照用基準電圧と
して入力される。そして、タイマー回路１１２はこのコ
ンパレータ１１１の出力側に接続されている。なお、Ｒ
４及びＲ５は不感帯形成用の抵抗器である。

【００３３】ここで、コンパレータ１１１に入力される
参照用基準電圧は、風速がほぼ０となったときの風速信
号電圧（前述の風速ゼロ基準電圧Ｖ0に対応する）を基
準として設定されており、コンパレータ１１１の出力
は、風速信号電圧が参照基準電圧と等しいか小さくなっ
た場合（無風状態に対応）に、最大出力又は最小出力の
一方（本実施例では最大出力とする）となり、風速信号
電圧が参照基準電圧よりも大きくなった場合（風速検知
状態に対応）に、最大出力又は最小出力の他方（本実施
例では最小出力とする）となるように、抵抗器Ｒ４及び
Ｒ５の電気抵抗値により定まる不感帯幅で切り替わる。
なお、以下の説明では、上記最大出力及び最小出力の間
に所定の電圧閾値が存在するものとし、それよりも高レ
ベルの電圧信号を「H」レベル信号、同じく低レベルの
信号を「L」レベル信号として取り扱う。

【００３４】次にタイマー回路１１２は、図１１（ａ）
に示すように、電子式の公知のオンディレイタイマー１
２０と排他的論理和回路（以下、ＥＸ−ＯＲ回路とい
う）１２１とを含んで構成されている。ＥＸ−ＯＲ回路
１２１の出力側は、電圧及び電流調整用の抵抗Ｒ８，Ｒ
９を介してスイッチング用のトランジスタ１１３のベー
スに接続されている。一方、トランジスタ１１３のコレ
クタ側にはリレー１１５のコイル１１６が接続され、該
コイル１１６の他方の端子部には図示しない電源（電圧
＋Ｖｃｃ）が接続されている。また、トランジスタ１１
３のエミッタは接地されている。そして、リレー１１５
の開閉接点１１７には前述のクリーニング用抵抗発熱線
２２と、これに通電するための交流電源１１８が接続さ
れている。

【００３５】以下、熱式風速センサシステム１の作動を
説明する。図１１（ｂ）に示すように、コンパレータ１
１１に入力される風速検知信号が基準電圧（Ｖ0）以下
（風速が０）になると、コンパレータ１１１の出力が
「Ｈ」となる。これにより、図１１（ａ）に示すよう
に、ＥＸ−ＯＲ回路１２１の入力Ａには「Ｈ」が入力さ
れるが、オンディレイタイマー１２０からの入力Ｂは最
初「Ｌ」となり、該タイマー１２０の遅延時間に対応す
る通電継続時間τが経過すると「Ｈ」となる。その結
果、該ＥＸ−ＯＲ回路１２１の出力Ｑは、コンパレータ
１１１の出力が「Ｈ」になるとともに「Ｈ」となり、上
記通電継続時間τが経過すれば「Ｌ」となる。

【００３６】ＥＸ−ＯＲ回路１２１の出力Ｑ が「Ｈ」
になると、トランジスタ１１３（図９（ｂ））がオンに
なり、リレー１１５のコイル１１６が通電される。該コ
イル１１６が通電されるとリレー１１５の接点１１７が
閉じ、交流電源１１８からの電流がクリーニング用抵抗
発熱線２２に通電される。図２に示すように、風速検知
用抵抗発熱線２１とクリーニング用抵抗発熱線２２と
は、前述の通り同材質により、断面積及び長さがほぼ同
一の抵抗発熱線により構成されており、交流電源１１８
の電源電圧は、クリーニング用抵抗発熱線２２が、風速
検知用抵抗発熱線２１よりも高い電流値で通電されるよ
うに調整されている。これにより、クリーニング用抵抗
発熱線２２は流速検知用抵抗発熱線２１よりも高温（例
えば６００℃程度）に発熱し、風速検知素子６（図１）
の表面に付着した汚れ等の付着物を消失させてこれをク
リーニングする。

【００３７】そして、上述のように風速検知用抵抗発熱
線２１とは別体のクリーニング用抵抗発熱線２２により
クリーニングを行うことで、風速検知用抵抗発熱線２１
をクリーニングに要求される高温まで通電発熱する必要
がなくなり、その電気抵抗値の変化ないし劣下が抑えら
れ、長寿命化も図ることが可能となる。また、図２に示
すように、風速検知用抵抗発熱線２１とクリーニング用
抵抗発熱線２２とは、互いに並列巻きされた二重螺旋巻
線部２４として構成されており、両者がコンパクトに一
体化されて風速検知素子６の小型化に寄与している他、
結果的に風速検知用抵抗発熱線２１の外形形状にほぼ対
応してクリーニング用抵抗発熱線２２が配置される形と
なり、風速検知素子６の全面にわたってほぼ均一にクリ
ーニング用の発熱を生じさせることができるようになっ
ている。

【００３８】図９に戻り、上記通電継続時間τが経過し
てＥＸ−ＯＲ回路１２１の出力Ｑが「Ｌ」になると、ト
ランジスタ１１３がオフし、上記クリーニング用抵抗発
熱線２２への通電が停止してクリーニングが完了する。
ここで、通電継続時間τ（すなわちクリーニング時間）
は、風速検知素子６の大きさによっても異なるが、いず
れにしろ汚れ等の除去が十分になされる程度、例えば３
０〜６０秒程度に設定するのがよい。ここで、通電継続
時間τが経過する前（すなわちオンディレイタイマー１
２０がタイムアップする前）に、コンパレータ１１１か
らの出力信号が「Ｌ」となった場合（すなわち、風速検
知状態となった場合）には、オンディレイタイマー１２
０からの入力Ｂが「Ｌ」を維持していても、コンパレー
タ１１１からの直接の入力Ａは「Ｌ」となるから、結果
としてＥＸ−ＯＲ回路１２１の出力は「Ｌ」となり、上
記クリーニング用抵抗発熱線２２への通電が強制的に遮
断される。これにより、該クリーニングを中断して風速
検出に移行することができる。

【００３９】なお、図１２（ａ）に示すように、タイマ
ー回路１１２はオンディレイタイマー１２０に代えてオ
フディレイタイマー１２３を用いて構成することができ
る。該構成では、オペアンプ１１１の出力側には信号反
転用のインバータ１２５が設けられている。この場合
は、コンパレータ１１１に入力される風速検知信号が基
準電圧以下（風速が０）になると、コンパレータ１１１
の出力が「Ｈ」となるが、インバータ１２５により
「Ｌ」に反転されて出力される。これにより、図１２
（ｂ）に示すように、ＥＸ−ＯＲ回路１２１の入力Ａに
は「Ｌ」が入力されるが、オフディレイタイマー１２３
からの入力Ｂは最初「Ｈ」となり、該タイマーの遅延時
間に対応する通電継続時間τが経過すると「Ｌ」とな
る。該ＥＸ−ＯＲ回路１２１の出力Ｑは、コンパレータ
１１１の出力が「Ｌ」になるとともに「Ｈ」となり、上
記通電継続時間τが経過すれば「Ｌ」となる。

【００４０】また、通電継続時間τは、タイマー１２
０，１２３の遅延時間を調整することにより適宜設定可
能である。また、タイマー１２０及び１２３は、電子式
タイマ以外に、例えばモータを利用したモータ式タイマ
ー、空気と電磁石とを利用した空気式タイマー等で構成
してもよい。

【００４１】次に、図１３は、マイクロプロセッサを主
体に構成されたクリーニング制御回路の一例を示してい
る。クリーニング制御回路１３０は、Ｉ／Ｏポート１３
２とこれに接続されたＣＰＵ１３３、ＲＯＭ１３４及び
ＲＡＭ１３５等を有するマイクロプロセッサ１３１を有
し、そのＩ／Ｏポート１３２には、タイマー１３６と、
前述の風速信号入力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１
３７と、前述のトランジスタ１１３とがそれぞれ接続さ
れている。ＲＯＭ１３４には、クリーニング制御回路１
３０の作動制御プログラムが格納されている。

【００４２】ＣＰＵ１３３は、上記作動制御プログラム
により、Ａ／Ｄ変換器１３７を介して入力された風速信
号の値をＲＯＭ１３４に予め記憶されている設定値と比
較し、該風速信号がＲＯＭ１３４に記憶された設定値以
下になると、トランジスタ１１３へクリーニング指令信
号を出力するとともにタイマー１３６に時間計測起動信
号を出力する。トランジスタ１１３はクリーニング指令
信号を受けてオンとなり、前述と同様にしてクリーニン
グが開始される。そして、タイマー１３６は、所定の通
電継続時間が経過するとＣＰＵ１３３に通電終了指令信
号を返し、ＣＰＵ１３３はこれを受けてトランジスタ１
１３へのクリーニング指令信号の出力を停止する。これ
によりトランジスタ１１３はオフとなり、クリーニング
が終了する。なお、クリーニング中に風速信号が設定値
を越えると、ＣＰＵ１３３はクリーニング指令信号の出
力を停止し、クリーニングを強制的に終了させる。ま
た、タイマー１３６へはリセット信号を送信し、時間計
測をクリアさせる。

【００４３】なお、熱式風速センサは、無指向性型のも
のを用いてよい。図４は、その一例を示すものである。
該熱式風速センサ４０は、風速検知素子６、温度補償素
子７、該風速検知素子６及び温度補償素子７を同軸状に
支持する支持部材４３、その支持部材４３の下端部に形
成されたフランジ部１２等により構成されている。風速
検知素子６は、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、螺
旋状抵抗発熱巻線部として構成された風速検知用抵抗発
熱線２１とクリーニング用抵抗発熱線２２とを、それぞ
れ中間部で曲げ返すことによりＵ字状とされ、そのＵ字
開口側に通電端子部２１ａ，２１ｂ及び２２ａ，２２ｂ
が形成されるとともに、該Ｕ字開口側が互いに同じ側に
位置するように互いに対向配置されている。そして、そ
の外側が棒状の殻体４５で覆われるとともに、その内側
には絶縁体４５ａが充填されている。そしてこれら抵抗
発熱線２１及び２２は、通電端子部２１ａ，２１ｂ及び
２２ａ，２２ｂにおいてリード線１５により制御回路部
５に接続される。

【００４４】なお、風速検知用抵抗発熱線２１とクリー
ニング用抵抗発熱線２２とを二重螺旋巻線部として構成
し、これをＵ字状に曲げ返す構成としてもよい。また、
図６に示すように、風速検知素子６は、棒材４６の外周
に対し風速検知用抵抗発熱線２１とクリーニング用抵抗
発熱線２２とをそれぞれ並列に螺旋状に巻き回した構成
とすることも可能である。この場合、それぞれの抵抗発
熱線２１，２２の表面には上記耐熱強化ガラスによるオ
ーバーコート２３を施すようにすればよい。

【００４５】また、図５に示すように温度補償素子７
は、ボビン状の巻線支持体１３に感温抵抗体としての金
属抵抗線３１が巻き回されて構成されている。また、図
６に示すように支持部材４３は、クリーニング時の昇温
を考慮して耐熱性の材料、例えばセラミックス等の耐熱
性無機材料により構成され、巻線支持体１３の貫通孔１
３ａ（図５）の内径よりも小さい外径を有する第一の円
筒部４３ｂと、同じく巻線支持体１３の外径よりも大き
い外径を有する第二の円筒部４３ｄとを備える。また、
第一の円筒部４３ｂと第二の円筒部４３ｄとの間には、
略水平な上端面を有する段部４３ｃが形成されている。
そして、第一の円筒部４３ｂの上端には、上記風速検知
素子６を嵌入するための図示しない孔部が穿設されてい
る。

【００４６】上記熱式風速センサ４０の組み立ては、例
えば以下のようにして行う。すなわち、支持部材４３の
上端の孔部に風速検知素子６を嵌入し、さらに接着剤
（例えば耐熱性無機接着剤）を用いて固定する。また、
該支持部材４３の第一の円筒部４３ｂには、温度補償素
子７を挿通し、これを段部４３ｃに当接させた状態で、
同様に接着剤により固定する。

【００４７】上述の実施例では、風速検知素子６と温度
補償素子７とによって風速を検知する例を示したが、同
様の構成により温水等の液体の流速を測定することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての熱式風速センサと、
それを用いた熱式風速センサシステムとを示す斜視図。

【図２】風速検知素子の部分断面正面図及び部分概念
図。

【図３】温度補償素子の部分断面正面図。

【図４】無指向性型の熱式風速センサを用いた熱式風速
センサシステムを示す斜視図、及び風速検知素子の内部
構造を示す簡略図及びそのＡ−Ａ断面図。

【図５】その温度補償素子を拡大して示す斜視図。

【図６】図４の風速検知素子の変形例を拡大して示す斜
視図。

【図７】熱式風速センサのプロテクタを示す斜視図。

【図８】熱式風速センサシステムの使用状態の説明断面
図。

【図９】熱式風速センサの検出回路の例を示す図及びク
リーニング制御回路の例を示す図。

【図１０】温度補償ユニットの一例を示す回路図。

【図１１】タイマー回路の内部構成の一例を示すブロッ
ク図。

【図１２】同じくタイマー回路の内部構成の別の例を示
すブロック図。

【図１３】クリーニング検出回路の変形例を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】 １ 熱式風速センサシステム（熱式流速センサシステ
ム） ２，４０ 熱式風速センサ（熱式流速センサ） ６ 風速検知素子（流速検知素子） ７ 温度補償素子 １２ フランジ部（センサ側係合部） ２１ 風速検知用抵抗発熱線（流速検知用抵抗発熱体） ２２ クリーニング用抵抗発熱線（クリーニング用発熱
体、クリーニング機構） ６２ センサ取付部材（ダクト側係合部） １１０ クリーニング制御回路（クリーニング機構作動
制御手段） １１１ コンパレータ（スイッチ制御手段） １１２ タイマー回路（クリーニング機構作動制御手
段） １１３ トランジスタ（スイッチ手段） １１５ リレー（スイッチ手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電発熱する流速検知用抵抗発熱体の電
   気抵抗値が、流体との直接的又は間接的な接触により変
   化することに基づいて前記流体の流速を検知する流速検
   知素子と、 その流速検知素子に対応して前記流速検知用抵抗発熱体
   とは別に設けられたクリーニング用発熱体を含んで構成
   され、前記流速検知素子に付着した付着物を該クリーニ
   ング用発熱体の発熱により少なくとも部分的に焼失させ
   るクリーニング機構と、 を備えたことを特徴とする熱式流速センサ。
2. 【請求項２】 前記クリーニング用発熱体は、前記流速
   検知用抵抗発熱体に近接配置された抵抗発熱体により構
   成されている請求項１記載の熱式流速センサ。
3. 【請求項３】 前記流速検知用抵抗発熱体と前記クリー
   ニング用発熱体とは、各々螺旋状に巻かれた抵抗発熱線
   により構成されている請求項２記載の熱式流速センサ。
4. 【請求項４】 前記流速検知用抵抗発熱体を構成する螺
   旋状の抵抗発熱線と前記クリーニング用発熱体を構成す
   る抵抗発熱線とは、互いに並列巻きされた二重螺旋巻線
   部を構成するものである請求項３記載の熱式流速セン
   サ。
5. 【請求項５】 前記流速検知用抵抗発熱体と前記クリー
   ニング用発熱体とは、それぞれ同材質でほぼ同断面積の
   抵抗発熱線により構成されている請求項１ないし４のい
   ずれかに記載の熱式流速センサ。
6. 【請求項６】 前記熱式流速センサは、ダクト側に形成
   されたダクト側係合部と係合するためのセンサ側係合部
   を備え、該センサ側係合部が前記ダクト側係合部に係合
   することにより、前記熱式流速センサの検出部が前記ダ
   クト内に位置するように、該ダクトに対して取り付けら
   れるものである請求項１ないし５のいずれかに記載の熱
   式流速センサ。