JPS6396563A - 風速センサ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は風速センサに係り、特に製作を簡便に果し得
て量辛性を向上するとともに、堅固に構成して使用寿命
を長くし、しかも雑音の影響を防止し得る風速センサに
関する。

〔従来の技術〕

風速を測定する方法としては、電源からの電流によって
一定温度に加さされた電熱体である例えば電熱線を空気
流中に設け、この加熱された電熱線が空気流によって冷
却されることにより生ずる抵抗値の変化あるいは電流の
変化で空気流速である風速を測定し、もって空気量を計
測する方法がある。このように風速を測定するために、
空気供給通路には風速状態を検出する風速センサが配設
される。風速センサは、サーミスタ、白金線等の電熱体
を有し、空気流中に配設されていた。このため、大なる
温度係数のサーミスタ、白金線等は周囲温度の変化にも
容易に対応してしまうので、この周囲温度の変化を補正
するために、マイクロコンピュータである制御部には複
雑な演算式（温度補償式）を必要としていた。このよう
な不都合を解消するために、風速センサには、電熱体と
してニクロム線を設けるとともに、このニクロム線に検
出機構である熱電対を連設した構成のものがある。この
ような構成の風速センサとしては、例えば特公昭４６−
２６２７８号公報及び特公昭４９−３１３５５号公報に
開示されている。特公昭４６−２６２７８号公報に記載
のものは、第１の導線と第２の導線との先端に金１．て
線を固着した２Ｎ且の熱雷対と、第３の導線の先端を第
２のＷ線の先端よりも後方に位置させ固定するとともに
、第３の導線の先※；；１には一端を電源に導通すべく
なした電熱線の他端を固着し、更に電熱線には２１１の
熱電対のうち、細管の開口部に近い方の熱電対の感温接
点部を固着し、感風熱電対の応答性を向上させて精度の
良い風温補正を行うとともに、小型化を図り、しかも精
密な風速測定を果している。

また、特公昭４９−３１３５５号公報に記載のものは、
電源に連絡した１対の金属棒を絶縁的に配設し、これ等
金属棒の先端に電熱線を橋架固着し、一方の金属線の一
端を電熱線に接続するとともに、他方の金属線を前記一
方の金属線と電熱線との固着部又は固着部近傍に接続し
て第１の熱電対を形成し、また一方の金属線の他端に他
方の金属線の一端を導電的に固着して第２の熱雷対を形
成し、電熱線に直角の方向の空気流の風速を２組の熱電
対の出力差によって、局所的な風速を精密に測定すると
ともに、小型化を図り、しかも電熱線の温度変化に素速
く応答し、風速の変化を敏感に検出している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来の風速センサにおいては、細い電熱線と
熱電対を構成する細い金属線とを接続するために、微細
な溶接作業を必要とし、このため製作作業が困デ「にな
り量産性が低下するとともに、溶接部位が離脱する等の
弊害があり、使用寿命が短くなるという不都合がある。

また、増幅器が熱雷対等の検出機構から離間した位置に
設けられているので、ＳＮ比（信号対雑音比）が小さく
なり、雑音の影習を受は易く、測定誤差が生ずる不都合
があった。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は、上述の不都合を除去すべく、
電熱体と検出機構と増幅器とを所要の導電路が配設され
た基板に設けることにより、製作作業を容易に果し得て
量産性を向上するとともに、堅固に構成して使用寿命を
長くし、しかも雑音の影古を防止し得る風速センサを実
現するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、所要の導電路を
配列した基板を設け、前記導電路途中には電熱体と空気
流の速度変化に応じた前記電熱体の温度変化を電気量変
化として検出する検出機構とを接続し、この検出機構か
ら大ノコする電気信号を増幅して次段に出力する増幅器
を前記基板に設けたことを特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成ζこよれば、風速センサは、電熱体と空
気流の速度変化に応じた電熱体の温度変化を電気量変化
として検出する検出機構と増幅器とが導電路を配列した
基板に設けられて構成されている。これにより、電熱体
と検出機構との接続を容易に行うことができるとともに
電熱体、検出機構及び増幅器をＷ電銘に容易に接続し且
つ基板に設けることができ、製作作業を容易に果し得て
、量産性を向上する。また、増幅器と検出機構とは近接
して設けられているので、ＳＮ比を大きくして雑音の影
Ｕを防止し、測定精度を向上する。更に、風速センサの
使用状態においては、風速センサを空気流中に設置し、
電源供給して電熱体を自己発熱させ、この電熱体が空気
流の速度変化に応じて温度変化し、この温度変化を検出
機構が電気量変化として検出して増幅器にその値の電気
信号を出力し、増幅器はこの電気信号を増幅して次段の
制マゴ■部に出力する。

〔実施例〕

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的
に説明する。

第１〜７図はこの発明の実施例を示すものである。図に
おいて、２は風速センサである。この風速センサ２は、
基板４と整流体６と基礎台８とを存している。基板４は
、第５．６図に示す如く、セラミック、ガラス等の藩板
状部材からなり、［。

字形で本体部１０と突出部１２とによって構成されてい
る。

この突出部１２には、電熱体である電熱線１４と空気流
の速度変化に応じたこの電熱線１４の温度変化を電気量
変化として検出する検出機構１６とが以下の如く設けら
れる。即ち、突出部１２には、空気流の流れに悪影）を
与えないように先端面１２ａに開口した四部１８が形成
され、且つこの凹部１８によって電熱線１４を固着する
第１、第２固着端部２０．２２が形成される。電熱線１
４は、ニクロム線からなり、一端側が第１固着端部２０
に計■機能付の自動接着装置（図示せず）を利用し定量
の導電性樹脂によって固着されるとともに他端側か第２
固着端部２２に同様に定量の導電性樹脂によって固着さ
れ、先端面１２ａと略平行に指向し且つ前記凹部１８を
横断して張設されている。また、第１固着端部２０に固
着された電熱線１４の一端側は、基板４に印刷され且つ
図示しない電源に直接連絡する第１導電パターンである
第１導電路２４に接続されている。一方、第２固着端部
２２に固着された電熱線１４の他端側は、基板４に印刷
され且つ電源に直接連絡する第２導電パターンである第
２導電路２６に接続されている。

前記電熱線１４には、検出機構１６である第１熱電対２
８を構成すべく２種の金属線例えばアルメル線、クロメ
ル線を連結する。つまり、張設された電熱線１４の略中
央部位にはアルメル線である第１熱電対線３０の一端側
を接触させた後で計量殿能付の自動接着装置を利用し定
量の導電性樹脂によって固着し、この固着部位を測温部
３２とする。このとき、この測温部３２には、クロメル
線からなる第２熱電対線３４−１の一端側が同様に固着
される。この第２熱電対線３４−１の他端側は、基板４
に印刷した第３導電パターンである第３導電路３６に接
続されている。一方、前記第１熱電対線３０の他端側は
、電熱線１４からの熱輻射等の影響を受けない箇所例え
ば前記第１４電路２４よりも外方で第１固着り：１．１
部２０の、５：：ｊ縁部値に同様に定量の導電性樹脂に
よって固着される。

またこのとき、この固着部位には、検出機構１６である
第２熱雷対３８を構成すべくクロメル線からなる第２熱
電対線３４−２の一端側が固着される。この第２熱電対
線３４−２の他端側は、基板４に印刷された第４導電パ
ターンである第４導電路４０の一端側に同様に定量の導
電性樹脂によって固着されている。この第２熱電対線３
４−２と第１熱電対線３０との固着部位を、外気温度補
償部４２とする。このとき、外気温度補償部４２におい
て温度差が生じないように、第１熱電対線３０と第２熱
電対線３４−２とを接触しないように離間させて配置す
る。

上述の構成により、測温部３２は電熱線１４の温度変化
に対応して起電力を発生し、一方、外気温度補償部４２
は空気温度のみに反応して起電力を発生し測温部３２の
起電力を補正するものである。詳述すれば、電熱線１４
に一定の電流を流して加熱し、そして空気流中に設置す
ると、電熱線１４の温度は空気流の速度である風速変化
に対応して変化し、測温部３２と外気温度補償部４２と
の両端には、これ等測温部３２と外気温度補償部４２の
出力差として電熱線１４の温度と空気温度の温度差とに
相当する電気量変化である起電力を取出すことができる
。即ち、起電力は、空気温度とは無関係に、風速のみに
対応した値として取出され、検出機構１６の出力信号と
なるものである。

前記第３、第４４電路３６．４０の夫々他端側は、本体
部１０に付設した増幅器４４に接続されている。この増
幅器４４は、電熱線１４の温度と外気温度である空気温
度の差とを熱電対で求めた場合に、検出機構１６からの
微弱な出力電圧（０〜５　ｍ　Ｖ　）を増幅し、ＳＮ比
を高くして雑音の影響を防止し、しかも製造過程におい
て機能トリミング（微調整）、つまり動作状態で増幅度
等を調整して検出機構１６自体のバラツキをも補正する
ものである。増幅器４４には、基板４の本体部１０に印
刷され且つ次段の制御部（図示せず）に連絡すべく第５
、第６導電パターンである第５、第６導電路４６．４８
が接続されているとともに、該増幅器４４を作動すべく
電源からの電圧（±５Ｖ）を供給する第７．８導電パタ
ーンである第７、第８４電路５０．５２が接続されてい
る。

また、前記基板４は樹脂で形成した基礎台８に本体部１
０下部を固着することによって立設され、突出部１２が
上方に配置されている。また、整流体６は、基板４の上
方及び両側方を包囲するように配設され、空気の流れを
整流にするとともに、検出機構Ｈ６を保護すべく基礎台
８に固定されている。このとき、基板４の下部と整流体
６の−の下部とは、固着具５４によって結着され、支持
部５６．５６間に堅固に挾持されている。またこのとき
、整流体６は、基礎台８の載置部５８．５８によって保
持されている。なお、符号６０は基礎台８に形成された
取付孔である。

以下、この実施例の作用を説明する。

風速センサ２を製作する際には、先ず基板４の突出部１
２に四部１８を形成し、次に基板４に第１導電路２４、
第２導電路２６、第３導電路３６、第４導電路４０、第
５導電路４６、第６導電路４８、第７導電路５０及び第
８導電路５２を所要の配列にして印刷する。このとき、
第１、第２導電路２４．２６を、第１、第２固着端部２
０．２２に延長して印刷する。また、第３、第４導電路
３６．４０及び第５、第６、第７、第８導電路４６．４
８．５０．５２に接続して増幅器４４を基板４の本体部
１０の一面に付設する。次に、第１導電路２４と第２導
電路２６との夫々端部には、電熱線１４の夫々端部を計
量機能付の自動接着装置によって定量の導電性樹脂で固
着する。四部１８を横断して張設された電熱″ｆ！ｒＡ
１４の略中央部位には、第１熱電対線３０の一端側及び
第２熱電対線３４−１の一端側の夫々を接触させた後に
計量機能付の自動接着装置を利用し定量の感電性樹脂で
固着する。また、第２熱電対線３４−１の他端側を、第
３導電路３６の端部に同様に定量の導電性樹脂で固着す
る。更に、第１熱電対線３０の他端側及び第２熱電対線
３４−２の一端側を、電熱線１４の熱輻射等の影響を受
けない箇所である例えば第１固着端部２０の端縁部位に
同様に定量の導電性樹脂で固着する。そして、第２熱電
対綿３４−２の他端側を、第４導電路４０の端部に同様
に定量の導電性樹脂で固着する。

次に、基板４の下部を基礎台８の支持部５６．５６間に
挾持させるとともに、基板・１の上方及び側方を包囲す
るように整流体６を設ける。このとき、整流体６を基礎
台８の載置部５８．５８上に配置するとともに、整流体
６の−の下部を支持部５６．５６間に位置させ且つ基板
４の本体部１０下部と接合させて固着具５４によって結
着する。

このように構成された風速センサ２が風速を検出すべく
空気通路内に配設された場合において、電熱線】４には
一定の電流（例えば２００ｍＡ）が流れるとともに、増
幅器４４には作動用の電圧（例えば±５Ｖ）が印加され
る。電熱線１４においてはその抵抗値によって電力が消
費され、電熱綿１４が自己発熱する。この発熱した電熱
線１４に対して直角方向に空気流を与えると、電熱線１
４の表面温度が低下する。この電熱線１４の表面温度と
外気（空気通路内の空気）温度との温度差は、比例関係
にある。つまり、測温部３２の起電力である出力電圧は
、第８図に示す如く、風速に対して比例関係にある。従
って、風速が増加すると、測温部３２の出力電圧が低下
する。また、外気温度補償部４２は、電熱線１４の熱輻
射等の影ｔ５を受けずに、測定すべき空気流の温度変化
のみに対応して起電力を生ずる。従って、測定部３２の
起電力と外気温度＋ｉｆ＋償部４２の起電力とが相殺さ
れ、検出機構１６の電気的出力は電熱線１４に対して直
角方向からの空気流の風速に対応した出力として空気流
の温度変化とは無関係に取出される。詳述すれば、電熱
線１４の温度は空気流の速度に対応して変化し、測温部
３２と外気温度補償部４２の両端にはこれ等測温部３２
、外気温度補償部４２の出力差として電熱線１４の温度
と空気流温度の温度差とに相当する起電力を取出すこと
ができ、空気流温度に無関係に、風速のみに対応した値
として取出し得る。この起電力は電気信号（０〜５ｍＶ
）として増幅器４４に入力され、この増幅器４４がこの
電気信号を増幅して次段の制御部に出力する。

この結果、電熱線１４と第１、第２熱電対２８．３８か
らなる検出機構１６とを組合せて構成したので、周囲温
度の変化の補正のための複雑な温度補償式を不要とし、
制’＜１１部の記１．ｌ！容量を小さくすることができ
る。

また、基板４の一面には検出機構１６及び増幅器４・１
が付設されているので、検出機構１６及び増幅器４４の
固着が容易となり、もって装作作業が容易になって量産
性を向上するとともに、堅固な）１４成となり使用寿命
を長くし、しかも実用化を容易とする。

更に、第１熱電対線３０の一端側及び第２熱電対線３４
−１の一端側は電熱線１４に接触した後に定量の導電性
樹脂で固着されているので、強い空気流や振動に対して
も離脱せず、また樹脂被覆を施しているので、外気に触
れず接触部位が酸化せず、全体として堅固に構成されて
使用寿命が長くなる。

更にまた、電熱線１４及び第１、第２熱電対線３０．３
４の基板４への接続部位は樹脂被覆されているので、接
続部位が酸化せず、使用寿命が長くなる。

また、外気温度補償部４２は電熱線１４の輻射熱等の影
言を受けない基板４上に配設され定量の導電性樹脂によ
って固着されているので、両端の温度差（測定誤差）が
なくなるとともに、振動に対しても強くなり、使用寿命
が長くなる。

更に、電熱線１４と外気温度の差を熱電対で求めた場合
には、熱電対の出力電圧がＯ〜５ｍＶ位で非常に微弱で
あるが、検出機構１６近傍に位置する増幅器４４によっ
て出力電圧が増幅されるので、ＳＮ比を高くして雑音の
影５Ｅを防止し、また、製造過程中において機能トリミ
ング（微調整）、つまり動作状態で増幅度等を調整し得
て、更に増幅器４４にて検出機構１６自体のバラツキを
補正し、正確な検出信号を得ることができる。

更にまた、整流体６は空気流を整流、つまり側方からの
空気流を防止して検出機構１６に供給するので、安定し
た風速を検出することができる。

また、整流体６は検出機構１６を保護しているので、風
速センサ２の損壊を防止し、使用寿命を長くし得る。

また、導電性樹脂で電熱線１４及び第１、第２熱電対線
３０．３４の夫々一端側を固着したので、測温部３２の
熱容量が熱電対端部（測温部）寸法及び形状の影３ｕを
受けずに均一にされ、測温部３２における電熱線１４と
の接触抵抗をも均一化し、また測温部３２が表面の円滑
な球状となっているので空気流が伝熱係数を均一化し、
特性のバラク；１：を解消し、正確な風速を検出し得る
。即ち、電熱線１４に第１熱電対３０及び第２熱電対線
３４−１を溶接等で固着した場合には、表面が粗くなっ
て伝熱係数が不均一になるものである。

更に、風速センサ２自体がコンパクトになり、取扱いが
容易で、また種々装置に使用し得て、汎用性が大となる
。

前記風速センサ２を実装するに際し、第９図に示す如く
、例えば穀物乾燥機のバーナ機構（図示せず）に設ける
。即ち、風速センサ２は、ケーシング６２により形成し
た空気供給通路６４内に空気流の流れに影口を与えぬよ
うに、突出部１２の先端面１２ａが空気流の上流側に指
向して設置される。この空気供給通路６４には、ファン
６６によって生成された燃焼用空気が供給される。ファ
ン６６は、ファンモータ６８によって駆動されるもので
ある。

第１０図は、上述の風速制御装置をブロック図で表わし
たものである。即ち、電熱線１４は、電源７０からの一
定の電流ｉ　　（Ａ）によって自己発熱する。また、検
出機構１６からの微弱な出力電圧（Ｏ〜５ｍＶ）は、増
幅器４４によって増幅され、制御部７２に入力される。

そして、この出力電圧である信号は、制御部７２のＡ／
Ｄ変換器７４でアナログ信号からデジタル信号に変換さ
れ、次にＣＰＵ　（中央演算処理装置）７６に入力され
る。このＣＰＵ７６は演算処理後に制御信号を出力し、
この信号はＤ／Ａ変換器７８においてデジタル信号から
アナログ信号に変換され、そして他の増幅器８０で増幅
されてファンモータ６８を駆動側’＜Ｉｌｌ　Ｌ／、風
速（風量）を調整する。前記制御部７２は、上述の如く
、抵抗体である電熱綿１４の温度上昇が周囲風速によっ
て変化することに着目し、基阜風速における上界温度（
ΔｔＢ）と任意風速におげろ上界温度（Δｔ）の上昇温
度比率（Δｔｏ／Δｔ）と風速との関係が、電源電圧、
電熱線１４の抵抗値及び温度測定位置に関係せず、一定
であることを利用して風速を算出する。つまリ、電熱線
１４に一定の電流ｉ　（Ａ）を流し、周囲風速を変える
と電熱線１４の表面あるいは内部の温度は、風速によっ
て変化する。このような電熱線１４の表向に熱電対を密
青設置したものにおいては、風量と温度上昇との関係は
、第１１図のようになる。つまり、風量−上！Ａ一温度
特性は、電源電圧が変わると変化し、また電熱線１４の
抵抗値や熱電対の取付は位置によっても変化する。第１
１図の風量−上昇温度特性において、基準風量（ＱＢ）
（例えば０．　４ｍ／ｍ１ｎ）における上昇温度（Δｔ
Ｂ）を基にし、各風量における上昇温度（Δし）に対す
る上昇温度比率（Δｔｅ／Δｔ）をとると、第１２図の
ようになる。この第１２図の風景−Δｔ　　（０，４）
／Δを特性は、電源電圧に関係せず、風景が一定である
。また、第１３図においては、熱電対８２の取付位置を
変更した場合における測定結果であるが、この場合も風
量の変化は小である。これ等の測定結果により、風は（
Ｑ）と上界温度比率（ΔｔＢ／Δｔ）との関係は、電源
電圧、抵抗値及び熱電対８２の取付位置によっては殆ど
変化していないことが明白である。

この特性を利用し、電熱線１４の表面の上昇温度の測定
により以下の如く風景を求める。即ち、第１４図（ａ）
に示す如く、風量（Ｑ）と上界温度比率（Ｋ）との特性
を略比例関係の成立する区分に分け、各点の値を第１４
図　（ｂ）の如く制御部７２のメモリに記憶させ、また
、基準風量（ＱＢ）を与えたときの上昇温度　（ΔｔＢ
）を測定して記憶させる。そして、任意の風量を供給し
たときの上昇温度（Δｔ）を測定し、上昇温度比率（Ｋ
）を算出する。つまり、Ｋ−Δ１．／ΔＬとなり、第１
４図（ａ）の如く、 Ｋが例えばに２とに３間に位置する場合には、この（１
）弐から風ｆｆｌ　（Ｑ）が計算されるものである。

このように算出された風Ｎ　（Ｑ）に対応する出力信号
は、ＣＰＵ７６から出力され、そして他の増幅器８０に
よって増幅され、ファンモータ６８を駆動する。このフ
ァンモータ６８の駆動により、適正量の燃焼空気がファ
ン６６で生成され、燃焼１生を改ｉりする。

このように風Ｈ（Ｑ）を求めることにより、電源電圧、
電熱線１４の抵抗値、熱雷対８２の取付は位置のバラツ
キは、基準風１（Ｑｅ）に対する上界温度の設定により
風量精度に影コを与えることがなく、正面な風量を得る
ことができる。また、風量（Ｑ）と上界温度比率（Δｔ
Ｂ／ΔＬ）との関係は略比例関係にあるので、風量（Ｑ
）と上昇温度（ΔＬ）との関係（指数関数）から直接風
量を求めるのに比し、制ｉ１１部７２のメモリ　（図示
せず）への記憶容量を小さくすることができるとともに
、測定精度をも向上し得る。

次に、第１５図に示す如く、電熱体として純抵抗（無温
度特性）の発熱体９０と熱電対９２．９２とをマイクロ
コンピュータである制御部に連絡して風速を段山する方
法を説明する。

第１５図において、９０は発熱体、９２は熱電対、９４
は絶縁体である。

絶３．！ｆ、体９・１　（発熱体９０〜表面）の熱抵抗
：Ｑｙ　　ｃ　　（’ｃ／Ｗ）　　、 絶縁体９４表面〜外気の熱抵抗：Ｑｃａ（’Ｃ／Ｗ）、 発熱体９０の消費電カニＷｏ（ｗ）−一定として、各部
の温度を、第１６図に示す如く、ＴＪ、Ｔｃ、Ｔａとす
る。

発熱体９０と外気温度間の熱抵抗をθとすると、（ＴＪ
−Ｔａ）＝Ｗｏ・θ ＝Ｗｏ　−（１９Ｊ　Ｃ＋θｃａ） ＝　Ｗ　ｏ−θｙｃ＋Ｗｏ−θＣ３ Ｗｏ・Ｅｌｙｃは一定値となる。即ち、Ｔｙ　　Ｔｃは
略一定であるから、Ｔｃ−Ｔａについて考える（第１７
図参照）。

Ｔｃ−Ｔａ　＝Ｗｏ　−Ｉ９ｃ　ａ 、、θｃａ＝　（Ｔｃ−Ｔａ）／Ｗｏ・＝（２１表面温
度Ｔｃと外気温度Ｔａの相対温度（Ｔ　ｃ　−Ｔａ）は
、熱電対９２の出力電圧をΔＥとすれば、Ｔｃ−Ｔａ−
イ・ΔＥ イは定数 であるから、（２）弐より、 θｃａ＝イ・ΔＥ／Ｗｏ＝Ｋ　・ΔＥ　　・（３］イは
イ／　Ｗ　。

ところで、発熱体９０と空気流速ｖ　（ｍ／５ｅｃ）と
の熱抵抗ＥＩｃａは、 Ｃは定数で表わされ、断面の大きさ、形状によってＣ，
ｍは相違する。いずれにせよ、設定した大きさ、形状の
発熱体９０を使用して流速対熱抵抗を一度測定しておけ
ば（３）弐より求めた９ｃａより流速に換算できるもの
である。

次に、制御部による熱電対出力の演算処理アリゴリズム
について説明する。外気温度と温度差の違いによる熱電
対出力（μＶ）は、別表（、ＪＩＳＣ１６０２）の如く
設定されている。つまり、別表に基づく熱電対を利用し
た場合に、外気温度が０″〜４０℃で且つ風速による熱
雷対の温度上昇が７０°Ｃの範囲内においては、熱電対
の出力電圧と上界温度との関係が次式で近似計算される
。

・・・　　（５） 但し、Ｖ：熱電対出力電圧、Ｔ：温度差、Ｔａ：外気温
度とする。

また、一定の空気供給通路内に所定の形状、材質の設定
した発熱体及び検出機構を設け、一定の電力を発熱体に
供給し、第１８図（ａ）に示す風速（Ｓ）と上昇温度（
Ｔｕ）との関係を制御部のメモリに第１８図（ｂ）の如
く記４２させる。このとき、記憶値は、温度上昇値と風
速とに対して任意の区間で単純平均した際に求める精度
範囲内に入るように（Ｔｕｎ、Ｓｎ）の表として、上述
の第１４図（ｂ）の如く記ｔαさせておくとよい。制御
部は風速を検出する際に、検出機構の−の熱電対の出力
電圧と他の熱雷対からの外気温度とを入力し、（４）式
で上昇温度を求める。（５）式から上昇温度Ｔｕｎを求
める計算は、以下の如く行われる。

つまり、 ると、 す、左辺をｙとする曲線は、第１９図に示す如く、ｙ＝
ａＴ２ＪＬ、ｂＴ−Ｖ 但し、 で、Ｘ軸との交点が求める温度差Ｔとなる。

曲線上の点（Ｘｏ、ｙｏ）における接線の方程式は、 ｙ＝ｙ’（’ｒ　　Ｘ、）＋ｙ。

＝（２ａｘＯ＋　　ｂ）　　（Ｔ　　　　：＜ｏ　　）
　　　”　　ｙ。

接線のＸ軸上での交点座標をｘｌとすると、（２ａｘ０
＋ｂ）　（ｘｔ　　Ｘｏ　）　　”ｔｏ　−０２ａｘロ
　２　　＋ｂｘ、　　　　　Ｙａ２ａに。　＋ｂ ２ａｘ、　２＋ｂｘ、−ａｘａ２−ｂｘ、　　＋Ｖ２ａ
ｘ。　＋ｂ 求める温度差Ｔに対してｘｌは、Ｔ＜ｘｌ＜ｘｏとなり
、ｘｏよりｘｌは温度差Ｔに近似する。同様にｘｌにお
ける接線がＸ軸と交わる点をＸｌとすると、Ｔ＜ｘ２＜
Ｘｌてｘｌよりさらに近似される。

従って、初期値ｘ０により（６）弐でｘＬを求め、求め
たｘｌをｘｏとしてさらに近似されたｘｌを求めること
を繰り返して温度差Ｔの近似を得る。

初ｊｌＪｌ値ｘ０は７０、縁り返しは３回で実用精度に
収まる。Ａ／Ｄ変換器が１２ピツ１〜であれば十分±０
．１’Ｃにすることができるが、８ビツトでは±０．３
℃以内となる。

従って、Ｔａ＝Ｏ°Ｃの場合の特性は、１１Ｊ 外気温度による修正が 従って、制御部は、求めた上昇温度（Ｔｕ）からメモリ
の上昇温度と風速との対応表を利用し、風速を容易に換
算し得る。

つまり、別表の熱電対の出力電圧を着目すると、温度差
による出力電圧は、変化し近似式が得られる。別表によ
って、外気温度が０〜４０°Ｃで上昇温度が７０℃の範
囲内においては、外気温度Ｔａ＝２０℃の値を用いれば
、外気温度の補正なしで、±４％位の精度を得ることが
明白である。また、外気温度補正をする場合にでも、近
似式から明らかなように、補正量が小さく、外気温度セ
ンサが精密でなくとも温度差の精度が得られる。これに
より、検出機＋１．冒こおげろ外気温度よりの上界温度
は、検出機構の形状、材質、発熱体の供給電力を一定と
すれば、風速に対して一義的に決定されるものであるく
第２０図参照）。

この結果、検出機構を発熱体９０と熱電対９２．９２と
の３■合せで構成することができ、制御部の有する速度
、演算能力を充分に活用する風速センサを廉価に製造し
得る。また、（４）式から明らかな如く、外気温度Ｔａ
の影響は非常に小さいので、高精度の外気温度センサを
必要としない。更に、精度として高分解能力を必要とし
ないならば、例えば外気温度Ｔａの値を２０℃として使
用し、外気温度センサを省略し、構成の筒素化をＭると
ともに、更に廉価な風速検出装置を得る。

〔発明の効果〕

以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、
電熱体と検出機構と増幅器とを導電路が所要に配列され
た基板に設けたことにより、電熱体と検出機構との接続
を容易に果し得るとともに、電熱体及び検出機構をうｎ
電路に容易に接続することができ、風速センサの製作作
業を容易に行い得て量産性を向上し、また堅固に構成し
て使用寿命を長くし得る。また、検出機構と増幅器とが
近接して設けられているので、ＳＮ比を大きくして雑音
の影啓を防止し、測定精度を向上し得る。更に、風速セ
ンサはコンパクトに構成されるので、取扱いが容易で、
また種々装置に設置することができ汎用性を大とし得る
。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図はこの発明の実施例を示し、第１図は風速セ
ンサの概略斜視図、第２図は風速センサの正面図、第３
図は風速センサの側面図、第４図は風速センサの平面図
、第５図は基板に電熱線と検出機構と増幅器とを設けた
側面図、第６図は第５図の矢印■による基板の正面図、
第７図は第５図の要部拡大図である。 第８図は風速と出力電圧との関係を示すグラフ図である
。 第９図は風速センサを穀物乾燥機のバーナ機構に設けた
状態を示し、風速検出装置の概略図、第１０図はこの風
速検出装置のブロック図である。 第１１図は風量と上昇温度との関係を示す特性図である
。 第１２図は風量と上昇温度比率との関係を示す特性図で
ある。 第１３図は熱電対の位置を変更した場合の風量と上界温
度比率との関係を示す特性図である。 第１４図（ａ）は風量と上昇温度比率との関係を示すグ
ラフ図、第１４図（ｂ）は制御部のメモリに記憶させる
風量と上昇温度比率との配列図である。 第１５〜１７図は発熱体と熱電対とを組合せた状態を示
し、第１５図は発熱体と熱電対とを空気通路内に設置し
た構成図、第１６図は各部材間の熱抵抗状態の説明図、
第１７図は各部材における温度変化を示す説明図である
。 第１８図（ａ）は風速と上昇温度との関係を示すグラフ
図、第１８（ｂ）図は制御部のメモリに記憶させる風速
と上昇温度との配列図である。 第１９図は風速と上昇温度との関係を示すグラフ図であ
る。 第２０図は風速と上昇）温度との関係を示すグラフ図で
ある。 図において、２ば風速センサ、４は基板、６は整流体、
８は基礎台、１０は本体部、１２は突出部、１４は電熱
線、１６は検出機構、１８は凹所、２４は第１導電路、
２４は第２導電路、２８は第１熱電対、３０は第１熱電
対線、３２は測温部、３４は第２熱電対線、３６は第３
専電路、４０は第４導電路、４２は外気温度補償部、４
，１は増幅器、４６は第５導電路、４８は第６導電路、
５０ば第７導電路、そして５２は第８導電路である。 特許出願人　　　　静岡製機株式会社 〃　　　　　　浜松光電株式会社 代理人　弁理士　　西　郷　義　美 別　　　表 第１図 第２図 第３図 第４図 ０　　　　　　寸 寸　　寸　　　　　　〜 第８図 １ｏｇ　Ｈ池 第１１図 」１そン墓刀（Δｔ（’Ｃ〕 第１２図 Δｔ（０，４）／Δｔ　　　上１＆パシ叱り埒Ｐ第１３
図 Δｔ　（０，４）ｙｈｔ　　：　　ｋＲにｈａよこＩ「
Ｋｍｔｔ、／ａｔ。 第１５図 第１６図　　　　第１７図 （ａ）　　　第１８図　　　（ｂ） 第１９図 第２０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所要の導電路を配列した基板を設け、前記導電路途中に
   は電熱体と空気流の速度変化に応じた前記電熱体の温度
   変化を電気量変化として検出する検出機構とを接続し、
   この検出機構から入力する電気信号を増幅して次段に出
   力する増幅器を前記基板に設けたことを特徴とする風速
   センサ。