JP2004144617A

JP2004144617A - 熱線式流量計

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Publication number: JP2004144617A
Application number: JP2002310018A
Authority: JP
Inventors: Akira Ando; 安藤　亮; Kiyotomo Ide; 井手　聖智
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: JP4054655B2

Abstract

【課題】熱線式流量計の流量検出回路（熱線駆動回路）の故障等の異常時においても該流量検出回路（熱線駆動回路）の発熱抵抗体の過剰加熱を防止し、流量検出回路の損傷等を未然に防ぐと共に、広範囲の流量計測が可能な熱線式流量計を提供する。
【解決手段】流体の流量を検出するための流量検出回路を備えた熱線式流量計であって、前記流量検出回路１００は、流体通路内に配置され温度により抵抗値が変化する発熱抵抗体１を有する熱線駆動回路１０１と、該発熱抵抗体１の抵抗値を検出し、該発熱抵抗体１の抵抗値変化を制限する過剰加熱防止回路１０２と、を備えてなる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気及びガス等の流量を計測する熱線式流量計に係り、特に、流量を計測する発熱抵抗体の過剰加熱を防止することのできる流量検出回路を備えた熱線式流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気及びガス等の流体の流量を計測する熱線式流量計には、従来から発熱抵抗体と流量検出抵抗の直列接続回路と、温度補償抵抗と固定抵抗の直列接続回路と、を並列に接続するホイートストンブリッジ回路を有する流量検出回路（熱線駆動回路）が用いられており、前記発熱抵抗体を空気及びガス等の流体の流れに曝して流れる流体の流量を計測している。
【０００３】
このような熱線式流量計を用いて空気及びガス等の流体の流量を計測する時、前記流量検出回路が不具合を生じて故障等した場合に、前記ホイートストンブリッジ回路の発熱抵抗体が過剰加熱されることがあり、例えば、計測する流体が可燃性ガスのような流体である場合には、前記発熱抵抗体が過剰加熱されると発火する等の危険性も生じることが予想される。
【０００４】
前記の如き発熱抵抗体が過剰加熱を防止し、高い安全性を実現するために、先行技術としては、流量検出回路にツェナーダイオードなどを用い、該ツェナーダイオードにより前記ホイートストンブリッジ回路の発熱抵抗体に印加される電圧を制限し、該発熱抵抗体が過剰に加熱されるのを防いでいる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２８１８３５号公報（４頁６欄４８行〜５頁７欄１９行、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常のホイートストンブリッジ回路の発熱抵抗体の温度は、発熱抵抗体が流体の流れに曝して流れる流体の流量を計測しているので、前記発熱抵抗体の発熱量と該発熱抵抗体からの放熱量との熱収支によって決まる。このため、前記発熱抵抗体に流れる電流が少なくても、測定される流体の流れが少ない場合は、前記発熱抵抗体は高温になり、該発熱抵抗体に流れる電流が少なくても、測定される流体の流れが多いと、発熱抵抗体の温度は、測定される流体の温度程度の低い温度に保たれるものである。
【０００７】
ところで、前記先行技術は、ツェナーダイオードにより前記ホイートストンブリッジ回路の発熱抵抗体に印加される電圧を制限するものであるが、発熱抵抗体に印加される制限電圧の設定が難しく、制限電圧が低すぎると高流量までの測定ができず、制限電圧が高すぎると低流量時に故障が生じた場合、発熱抵抗体の過剰加熱を防ぐことができないと云う問題を生じさせてしまうものであって、熱式流量計の測定流量の範囲が狭くなってしまうと云う解決すべき課題を備えている。
【０００８】
本発明の熱線式流量計は、前記課題を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、熱線式流量計の流量検出回路（熱線駆動回路）の故障等の異常時においても該流量検出回路（熱線駆動回路）の発熱抵抗体の過剰加熱を防止し、流量検出回路の損傷等を未然に防ぐと共に、広範囲の流量計測が可能な熱線式流量計を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明の熱線式流量計は、基本的には、流体の流量を検出するための流量検出回路を備えたものであって、該流量検出回路は、流体通路内に配置され温度により抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱線駆動回路と、該発熱抵抗体の抵抗値を検出し、該発熱抵抗体の抵抗値変化を制限する過剰加熱防止回路と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
前記の如く構成された本発明の熱線式流量計は、流量検出回路に熱線駆動回路とは別に、新たに過剰加熱防止回路を備え、該過剰加熱防止回路により、熱線駆動回路の発熱抵抗体の抵抗値を検出する構成とし、該抵抗値の値の状態により発熱抵抗体の加熱状態を判断し、加熱状態が所定以上と判断された場合には、発熱抵抗体の抵抗値変化を制限するようにしたので、熱線式流量計の流量検出回路（熱線駆動回路）の故障（加熱電流を制御する回路やパワートランジスタ）等の異常時における発熱抵抗体の過剰加熱を防止し、流量検出回路の損傷等を未然に防ぐことができると共に、流量検出回路に新たに過剰加熱防止回路を備え構成としても、広範囲の流量計測が可能である。
【００１１】
そして、本発明の熱線式流量計の具体的な態様は、前記熱線駆動回路は、発熱抵抗体と流量検出抵抗の直列接続回路と、温度補償抵抗と固定抵抗（第一、第二）の直列接続回路とを並列に接続するホイートストンブリッジ回路を備え、前記過剰加熱防止回路は、比較用の固定抵抗（第三）と固定抵抗（第四）と固定抵抗（第五）を直列接続した回路を備え、該直列接続した回路が、前記熱線駆動回路の前記発熱抵抗体と前記流量検出抵抗の直列接続回路に並列に接続してホイートストンブリッジ回路を構成して前記発熱抵抗体の抵抗値を検出することを特徴とし、前記過剰加熱防止回路は、前記発熱抵抗体に流れる電流を制限することで該発熱抵抗体の抵抗値変化を制限することを特徴とし、かつ前記過剰加熱防止回路は、比較器とパワートランジスタとを備え、該比較器と第二パワートランジスタとにより前記発熱抵抗体に流れる電流を制限し、前記第二パワートランジスタは、前記発熱抵抗体と並列に設けられていることを特徴としている。
【００１２】
前記の如く構成された本発明の熱線式流量計は、過剰加熱防止回路を比較用の固定抵抗（第三）と固定抵抗（第四）と固定抵抗（第五）を直列接続した回路とし、該直列接続した回路と前記熱線駆動回路の前記発熱抵抗体と前記流量検出抵抗の直列接続回路とを並列に接続してホイートストンブリッジ回路に構成して、該ブリッジ回路のバランスにより発熱抵抗体の抵抗値を検出できるようにしたので、発熱抵抗体の抵抗値検出の構成が簡単であると共に、検出電流と電圧を測定して抵抗値を算出することや発熱抵抗体の温度を検出すること等他の手段に比べてより簡単に発熱抵抗体の抵抗値を検出することができ、該検出構成をホイートストンブリッジ回路としたので、該検出した電流値（抵抗値）により直ちに比較器とパワートランジスタにより発熱抵抗体に流れる電流を制限して発熱抵抗体の過剰加熱を防止することができる。発熱抵抗体に流れる電流を制限する手段として、比較器とパワートランジスタを用いたので、電磁石のリレースイッチやヒューズ等を前記ホイートストンブリッジ回路に組み込んで、発熱抵抗体に流れる電流を制限するものに比べて、誤差の程度を低くでき精度の良い電流制限を実現できる。前記第二パワートランジスタを前記発熱抵抗体と並列に設けることにより、該第二パワートランジスタが活性状態になった場合には、前記発熱抵抗体を迂回して過剰加熱電流を流すことができ、第一パワートランジスタが故障して遮断されない通電状態のままになっているような場合にも、保護回路として機能する。
【００１３】
また、本発明の熱線式流量計の他の具体的な態様は、前記熱線駆動回路は、前記発熱抵抗体に電源から電流を供給する第一パワートランジスタを備え、前記過剰加熱防止回路は、前記発熱抵抗体に流れる電流の制限を、前記比較器と前記第二パワートランジスタとの作動により前記第一パワートランジスタを遮断するべく構成されていることを特徴としている。
【００１４】
前記の如く構成された本発明の熱線式流量計は、第二パワートランジスタを前記発熱抵抗体と並列に設けたものに比べて、該第二パワートランジスタを小さなもので、前記発熱抵抗体に流れる電流の制限することができる。しかし、この場合は、第一パワートランジスタが故障して遮断されない通電状態のままになっているような場合には、保護回路として働かない虞がある。
【００１５】
更に、本発明の熱線式流量計の更に他の具体的な態様は、前記過剰加熱防止回路は、比較器と、ＩＧＢＴもしくはサイリスタと、を備え、該比較器と、該ＩＧＢＴもしくはサイリスタとにより前記発熱抵抗体に流れる電流を制限することを特徴としている。
【００１６】
更にまた、本発明の熱線式流量計の更に他の具体的な態様は、前記流量検出回路は、前記熱線駆動回路に流れる電流を制限する保護抵抗を、電源側に備えていることを特徴とし、前記流量検出回路は、前記熱線駆動回路に許容最大定格電流以上の電流が流れた場合に、該電流を遮断するヒューズを電源側に備えていることを特徴としている。
【００１７】
前記の如く構成された本発明の熱線式流量計は、発熱抵抗体への過剰加熱電流を回避した後も、大電流が第一パワートランジスタを流れ続けることになると、第一パワートランジスタや第二パワートランジスタ、比較用固定抵抗等が発熱する可能性があるので、これを回避するために、熱線駆動回路に流れる電流を制限する保護抵抗を電源側に設けて、入力電流を低減制御させることができる。また、ヒューズを電源側に設けることで、過剰加熱電流を回避した後も更に過剰電流が流れた場合に、該ヒューズが切断して電流を遮断することもできる。
【００１８】
更にまた、本発明の熱線式流量計の更に他の具体的な態様は、前記流量検出回路は、前記発熱抵抗体の過剰加熱を診断し、故障診断信号を出力する構成を備えていることを特徴としている。
【００１９】
前記の如く構成された本発明の熱線式流量計は、熱線式流量計の流量検出回路の故障等の異常時における発熱抵抗体の過剰加熱を防止することと併せて、発熱抵抗体の過剰加熱を診断し、故障診断信号を出力することで、熱線式流量計の使用者に発熱抵抗体の過剰加熱や熱線式流量計の故障を知らせることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の熱線式流量計の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００を示したものであり、該流量検出回路１００は、基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１と過剰加熱防止回路１０２とを備えている。
【００２１】
基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１は、発熱抵抗体１と流量検出抵抗２の直列接続回路と、温度補償抵抗９と第一、第二固定抵抗１０、１１の直列接続回路とを並列に接続するホイートストンブリッジ回路を備えると共に、該ホイートストンブリッジ回路の前記二つの直列接続回路の各ブリッジ中間点ａ、ｂの電位を入力する演算増幅器１３と、該演算増幅器１３の出力に応じて前記ホイートストンブリッジ回路に供給する電流量を制御する第一パワートランジスタ５とを備えた構成とされている。
【００２２】
また、過剰加熱防止回路１０２は、比較用第一固定抵抗３と比較用第二固定抵抗４と比較用第三固定抵抗４４を直列接続し、該直列接続した回路が、前記基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の発熱抵抗体１と流量検出抵抗２の直列接続回路に並列に接続してホイートストンブリッジ回路が構成されていると共に、該ホイートストンブリッジ回路の前記二つの直列接続回路の各中間点ａ、ｃの電位を入力する比較器１２と、前記第一固定抵抗３と第二固定抵抗４と並列に接続されて前記比較器１２の出力が高レベルになると活性化して発熱抵抗体１への電流量を制限するパワートランジスタ６と、比較器１２の出力端子に接続されている電流制限抵抗１４と、を備えた構成とされている。
【００２３】
流量検出回路１００は、その基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の前記ホイートストンブリッジ回路に、第一パワートランジスタ５を介して電源ＶＢから電流（電圧Ｖ１）を供給するようになっている。前記基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の前記ホイートストンブリッジ回路は、電源ＶＢからの電流供給により、そのブリッジ中間点ａ、ｂで電圧Ｖ２、Ｖ３となるが、演算増幅器１３と第一パワートランジスタ５との作用によって、該ブリッジ中間点ａ、ｂでの電圧Ｖ２、Ｖ３が等しくなるように発熱抵抗体１に流れる電流を調整している。
【００２４】
発熱抵抗体１は、温度上昇によりその抵抗値Ｒｈを増加させるものであり、該抵抗値Ｒｈは、発熱抵抗体の温度Ｔｈに比例しており、該温度Ｔｈは、測定する空気の温度Ｔａより所定の温度ΔＴｈだけ高くなるように、温度Ｔｈ＝Ｔａ＋ΔＴｈに設定されている。即ち、抵抗値Ｒｈは、次の式（１）で示される。
Ｒｈ　＝　Ｒｈｏ（１＋αＴｈ）　　　　　　　　（１）
ここで、Ｒｈｏは、温度０℃のときの発熱抵抗体１の抵抗値、αは、温度係数である。
次に、前記の如く構成された本実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００の機能について説明する。
【００２５】
基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の発熱抵抗体１を通過する空気の流量が増えると、該発熱抵抗体１から熱が奪われ、発熱抵抗体１の温度Ｔｈは下がり、ブリッジ中間点ａの電圧Ｖ２の値が上昇する。すると、演算増幅器１３の出力が上がり、第一パワートランジスタ５が発熱抵抗体１に供給する電流を増加させ、発熱抵抗体１の温度Ｔｈが所定の値に戻るように作用する。
【００２６】
つまり、流量検出回路１００の基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１のみの制御システムにおいては、空気の流量が増加する前と後とでは、発熱抵抗体１の温度Ｔｈは同じであるが、発熱抵抗体１に流れる電流、即ち、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の値は増加することとなる。このことは、基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１のみからなる流量検出回路１００では、発熱抵抗体１に流れる電流や電圧Ｖ１の値を制限することでは、発熱抵抗体１の過剰加熱を防止することが困難であるを意味する。
【００２７】
過剰加熱防止回路１０２は、基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の発熱抵抗体１が正常な抵抗値Ｒｈのときは、比較用固定抵抗３と固定抵抗４とのブリッジの中間点ｃの電圧Ｖ４が、発熱抵抗体１と流量検出抵抗２の直列接続回路のブリッジ中間点ａの電圧Ｖ２より低く設定されているために、比較器１２の出力はＬｏｗレベルの状態にあり、第二パワートランジスタ６は、遮断状態にある。
【００２８】
基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の温度補償抵抗９が断線したり、第一パワートランジスタ５がショートしたりして、基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１が故障して、発熱抵抗体１に過大電流が流れてその温度Ｔｈが上がって、発熱抵抗体１の抵抗値Ｒｈが所定値Ｒｈｕを超えると、ブリッジ中間点ａの電圧Ｖ２がブリッジ中間点ｃの電圧Ｖ４より低くなる。このため、比較器１２の出力がＨｉｇｈレベルとなり、第二パワートランジスタ６が活性状態になる。
【００２９】
これにより、発熱抵抗体１に流れていた過大電流は、第二パワートランジスタ６に流れ、発熱抵抗体１の過剰加熱を避けることができる。第二パワートランジスタ６に流れた電流は、比較用固定抵抗４４に流れ込み電圧Ｖ４が上がる。これにより、発熱抵抗体１への過大電流が回避され、発熱抵抗体１の温度が下がっても比較器１２の出力は、Ｈｉｇｈレベルを保ったままなので、第二パワートランジスタ６も活性状態を保持する。
【００３０】
このように、本実施形態の過剰加熱防止回路１０２は、比較用の固定抵抗３と固定抵抗４と固定抵抗４４を直列接続し、該直列接続した回路が、基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の発熱抵抗体１と流量検出抵抗２の直列接続回路に並列に接続してホイートストンブリッジ回路を構成し、発熱抵抗体１に過大電流が流れた場合には、第二パワートランジスタ６を活性状態とし、発熱抵抗体１に流れていた過大電流をパワートランジスタ６に流れるようにしたので、発熱抵抗体１の過剰加熱が防止される。
【００３１】
本実施形態の過剰加熱防止回路１０２は、前記構成とすることにより、発熱抵抗体１に流れる電流値が電圧値によらずに、発熱抵抗体１の抵抗値の値、つまり、発熱抵抗体１の抵抗値が過剰加熱されたときの値、もしくは過剰加熱される少し手前の値になったときに、前記パワートランジスタ６が活性状態となり、発熱抵抗体１の過剰加熱が防止できる措置を取ることができる。
本実施形態の過剰加熱防止回路１０２のより具体的な動作について説明する。
【００３２】
基本流量検出回路（熱線駆動回路）１０１の発熱抵抗体１の許容できる加熱上限温度を温度Ｔｈｕとすると、この時の抵抗値Ｒｈｕは、次の式（２）のようになり、流量検出抵抗２の抵抗値Ｒ２と比較用第一、第二、第三固定抵抗３、４、４４の抵抗値Ｒ３、Ｒ４、Ｒ４４との抵抗比は、次の式（３）のようになる。
Ｒｈｕ　　＝　Ｒｈ０（１＋αＴｈｕ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
Ｒ３／（Ｒ４＋Ｒ４４）　　＝　Ｒｈｕ／Ｒ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
【００３３】
ただし、比較用第一、第二、第三固定抵抗３、４、４４に流れる電流は、空気流量測定に影響を与えない程度に少なくする必要があるため、Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ４４≫Ｒｈ＋Ｒ２とする。また、比較器１２の出力端子に接続されている電流制限抵抗１４の抵抗値は、該電流制限抵抗１４に流れる電流がコンパレータのシンク電流より大きくならないような値に設定する。
【００３４】
図１に示す本実施形態の第二パワートランジスタ６は、バイポーラトランジスタであるが、ＭＯＳトランジスタなどの電界効果型トランジスタでも良い。
また、第二パワートランジスタ６の代わりに、ＩＧＢＴやサイリスタを用いても本実施形態の流量検出回路１００は、実現できる。
次に、本発明の第二の実施形態の熱線式流量計について説明する。
【００３５】
図２は、第二の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００’を示したものであって、前記第一の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００とは、電源ＶＢ側に電流制限抵抗７を付加した点でのみ相違し、その他の構成は同じであるので、同じ部材には同じ符号を付してある。
【００３６】
前記第一の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００において、発熱抵抗体１への過剰加熱電流を回避した後の動作において、その後も、大電流が第一パワートランジスタ５を流れ続けることになると、第一パワートランジスタ５や第二パワートランジスタ６、比較用固定抵抗４４等が発熱する可能性がある。
【００３７】
第二の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００’は、このため、これを回避するために、図２に示すように、電流制限抵抗７を電源ＶＢ側に設けて、入力電流を低減制御したものである。
【００３８】
本実施形態の流量検出回路１００’において、第二パワートランジスタ６の最大定格電流Ｉｐｍａｘ、ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ６、バッテリーの最大電圧Ｖｂｍａｘ、及び、比較用固定抵抗４４の抵抗値Ｒ４４と、電流制限抵抗７の抵抗値Ｒ７との関係は、次の式（４）のようになる。
Ｒ７　＞　（ＶＢｍａｘ−Ｖｂｅ６）／Ｉｐｍａｘ−Ｒ４４　　　　　　　　　　　　　　　　　　式（４）
電流制限抵抗７の抵抗値Ｒ７の上限値は、熱式空気流量計の動作が確保できるように選ぶようにする。
【００３９】
例えば、熱線式流量計の動作要求範囲が、“電源電圧ＶＢのとき、空気流量Ｑを測定できること”である場合、空気流量Ｑを測定するのに必要な電流をＩｈ、第一パワートランジスタ５のベース・エミッタ間電圧をＶｂｅ５、発熱抵抗体１の抵抗値をＲｈ、流量検出抵抗２の抵抗値をＲ２とすると、電源電圧ＶＢは、次の式（５）のようになり、電流制限抵抗７の抵抗値Ｒ７の上限値は、次の式（６）のようになる。
ＶＢ　　　＞　　Ｉｈ＊（Ｒｈ＋Ｒ２＋Ｒ７）＋Ｖｂｅ５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式（５）
Ｒ７　　＜　　（ＶＢ−Ｖｂｅ５）／Ｉｈ−（Ｒｈ＋Ｒ２）　　　　　　　　　　　　式（６）
【００４０】
また、電流制限抵抗７で消費される電力Ｗｒ７は、式（７）のように、比較用固定抵抗４４で消費される電力Ｗｒ４４は、式（８）となる。
Ｗｒ７　　＝　　（ＶＢｍａｘ−Ｖｂｅ）２Ｒ７／（Ｒ４＋Ｒ７）２　　　　　　　　　式（７）
Ｗｒ４４　＝　　（ＶＢｍａｘ−Ｖｂｅ）２Ｒ４４／（Ｒ４４＋Ｒ７）２　　　　　　　　式（８）
電流制限抵抗７と比較用固定抵抗４４の最大定格消費電力は、それぞれ電力Ｗｒ７、電力Ｗｒ４４より大きいものを選ぶのがよい。
過剰加熱電流を回避した後、熱線式流量計が故障していることを知らせる信号を比較器１２から得ることができる。
【００４１】
前記のように、熱線式流量計が正常に動作しており、発熱抵抗体１が正常な値のとき、比較器１２の出力は、Ｌｏｗレベルである。しかし、熱線駆動回路１０１が故障して過剰加熱電流が流れると、比較器１２の出力は、Ｈｉｇｈレベルになる。比較器１２の出力がＨｉｇｈレベルになった場合を異常信号と捕らえれば、故障診断を行なうことができる。
【００４２】
図３は、本発明の第三の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００”を示したものであって、前記第一の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００とは、電源ＶＢ側にヒューズ８を付加した点でのみ相違し、その他の構成は同じであるので、同じ部材には同じ符号を付してある。
【００４３】
図３に示すように、ヒューズ８を設け、過剰加熱電流を回避した後に、更に過剰電流が流れた場合にヒューズ８が切断して、熱式空気流量計の流量検出回路１００”への電流供給を切断する方法がある。この場合、パワートランジスタ６はヒューズ８を遮断するのに必要な電流を所定の時間流せば良いことになる。
【００４４】
図４は、本発明の第四の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００”’を示したものであって、前記第一の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００とは、第二パワートランジスタ６への配線を、演算増幅器１３の出力側から接続した点でのみ相違し、その他の構成は同じであるので、同じ部材には同じ符号を付してある。
【００４５】
第四の実施形態の熱線式流量計の流量検出回路１００”’の構成とすることにより、第二パワートランジスタ６を活性状態とし、発熱抵抗体１に流れていた過大電流を第二パワートランジスタ６に流れるようにすることで、第一パワートランジスタ５を遮断して電流を制限し、発熱抵抗体１へ流れる過剰電流を制限することができる。
【００４６】
以上、本発明の四つの実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種種々の変更ができるものである。
【００４７】
【発明の効果】
前記説明から理解されるように、本発明の熱線式流量計は、流量検出回路（熱線駆動回路）の故障（加熱電流を制御する回路やパワートランジスタ）等の異常時における発熱抵抗体の過剰加熱を防止し、流量検出回路の損傷等を未然に防ぐことができると共に、流量検出回路に新たに過剰加熱防止回路を備え構成としても、広範囲の流量計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態であって、過剰加熱防止回路を備えた熱線式流量計の流量検出回路構成図。
【図２】本発明の第ニの実施形態であって、電流制限抵抗と過剰加熱防止回路を備えた熱線式流量計の流量検出回路構成図。
【図３】本発明の第三の実施形態であって、ヒューズと過剰加熱防止回路を備えた熱線式流量計の流量検出回路構成図。
【図４】本発明の第四の実施形態であって、変形の過剰加熱防止回路を備えた熱線式流量計の流量検出回路構成図。
【符号の説明】
１・・・発熱抵抗体、２・・・流量検出抵抗、３・・・比較用第一固定抵抗
４・・・比較用第二固定抵抗、５・・・第一パワートランジスタ、６・・・第二パワートランジスタ、７・・・電流制限抵抗、８・・・ヒューズ、９・・・温度補償抵抗、１０・・・第一固定抵抗、１１・・・第二固定抵抗、１２・・・比較器、１３・・・演算増幅器、１４・・・電流制限抵抗、４４・・・比較用第三固定抵抗、１００・・・流量検出回路、１０１・・・基本流量検出回路（熱線駆動回路）、１０２・・・過剰加熱防止回路。

Claims

流体の流量を検出するための流量検出回路を備えた熱線式流量計であって、
前記流量検出回路は、流体通路内に配置され温度により抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱線駆動回路と、該発熱抵抗体の抵抗値を検出し、該発熱抵抗体の抵抗値変化を制限する過剰加熱防止回路と、を備えていることを特徴とする熱線式流量計。
前記熱線駆動回路は、発熱抵抗体と流量検出抵抗の直列接続回路と、温度補償抵抗と固定抵抗（第一、第二）の直列接続回路とを並列に接続するホイートストンブリッジ回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の熱線式流量計。
前記過剰加熱防止回路は、比較用固定抵抗（第一）と比較用固定抵抗（第二）と比較用固定抵抗（第三）を直列接続した回路を備え、該直列接続した回路が、前記熱線駆動回路の前記発熱抵抗体と前記流量検出抵抗の直列接続回路に並列に接続してホイートストンブリッジ回路を構成して前記発熱抵抗体の抵抗値を検出することを特徴とする請求項２に記載の熱線式流量計。
前記過剰加熱防止回路は、前記発熱抵抗体に流れる電流を制限することで該発熱抵抗体の抵抗値変化を制限することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱線式流量計。
前記過剰加熱防止回路は、比較器とパワートランジスタとを備え、該比較器と第二パワートランジスタとにより前記発熱抵抗体に流れる電流を制限することを特徴とする請求項４に記載の熱線式流量計。
前記第二パワートランジスタは、前記発熱抵抗体と並列に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の熱線式流量計。
前記熱線駆動回路は、前記発熱抵抗体に電源から電流を供給する第一パワートランジスタを備え、前記過剰加熱防止回路は、前記発熱抵抗体に流れる電流の制限を、前記比較器と前記第二パワートランジスタとの作動により前記第一パワートランジスタを遮断するべく構成されていることを特徴とする請求項５に記載の熱線式流量計。
前記過剰加熱防止回路は、比較器と、ＩＧＢＴもしくはサイリスタと、を備え、該比較器と、該ＩＧＢＴもしくはサイリスタとにより前記発熱抵抗体に流れる電流を制限することを特徴とする請求項４に記載の熱線式流量計。
前記流量検出回路は、前記熱線駆動回路に流れる電流を制限する保護抵抗を、電源側に備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の熱線式流量計。
前記流量検出回路は、前記熱線駆動回路に許容最大定格電流以上の電流が流れた場合に、該電流を遮断するヒューズを電源側に備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の熱線式流量計。
前記流量検出回路は、前記発熱抵抗体の過剰加熱を診断し、故障診断信号を出力する構成を備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱線式流量計。