JP3361968B2 - 感熱式流量計 - Google Patents
感熱式流量計Info
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- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、流量検出用の第
１の感熱抵抗体と雰囲気温度補償用の第２の感熱抵抗体
とを用いて流体の流量を検出する感熱式流量計に関し、
特に端子構造を簡略化してコストダウンを実現するとと
もに、第２の感熱抵抗体の発熱による影響を抑制して信
頼性を向上させた感熱式流量計に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、感熱抵抗体を用いた感熱式流
量計はよく知られており、たとえば、自動車用内燃機関
のエアフローセンサなどに広く適用されている。一般
に、この種の感熱式流量計においては、流量検出のため
に加熱される第１の感熱抵抗体と、温度補償のために雰
囲気温度検出する第２の感熱抵抗体とが流体通路中に配
設され、第１および第２の感熱抵抗体を含む複数の素子
によりブリッジ回路が構成されている。 【０００３】また、感熱式流量計の制御回路は、第１の
感熱抵抗体に加熱用の電流を供給して、第１の感熱抵抗
体の温度が雰囲気温度よりも所定温度だけ高くなるよう
に設定しておき、加熱用の供給電流の増減に基づいて、
流体の流量に応じて奪われる熱量を検出することによ
り、流体の流量を検出するようになっている。 【０００４】図４は従来の感熱式流量計の構造を概略的
に示す断面図ある。図４において、感熱式流量計のセン
サ部１００は、所定温度に加熱される第１の感熱抵抗体
Ｒｈおよび雰囲気温度補償用の第２の感熱抵抗体Ｒｋを
含み、たとえば内燃機関の吸気管などからなる流体通路
１９内に配設されている。 【０００５】センサ部１００を構成する第１の感熱抵抗
体Ｒｈおよび第２の感熱抵抗体Ｒｋは、流体通路１９の
側壁に固定されたプリント基板２０に位置決め保持され
ており、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの端子２１は、プ
リント基板２０に接続されている。流体通路１９の吸入
側の開口端には、流体の流量を均一にするための整流格
子２３が設けられている。 【０００６】流体通路１９内に設置された各感熱抵抗体
ＲｈおよびＲｋの端子２１は、共通方向に引き出され
て、３本または４本（ここでは、４本の場合を示してい
る）の接続端子として流体通路１９上のプリント基板２
０に導かれる。プリント基板２０上には、第１および第
２の感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋに対して給電を行う制御
回路など（後述する）が構成されている。 【０００７】図５は従来の感熱式流量計の具体的構成例
を示す回路図である。図５において、センサ部１００
は、並列接続された第１の感熱抵抗体Ｒｈおよび第２の
感熱抵抗体Ｒｋにより構成され、車載電源すなわちバッ
テリ１からの電圧ＶＢにより給電されている。この場
合、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの一端は、共通に接続
されており、引き出される端子数は３本となっている。 【０００８】第１の感熱抵抗体Ｒｈとグランドとの間に
は、流量検出用の固定抵抗器Ｒｍが挿入されている。ま
た、第２の感熱抵抗体Ｒｋとグランドとの間には、温度
補償用の固定抵抗器Ｒ１と、電流調整用の固定抵抗器Ｒ
ｔとからなる直列回路が挿入されている。これらの固定
抵抗器Ｒｍ、Ｒ１およびＲｔは、各感熱抵抗体Ｒｈおよ
びＲｋとともにブリッジ回路を構成している。 【０００９】バッテリ１とセンサ部１００との間には、
センサ部１００への供給電流ｉを制御する制御回路が挿
入されており、第１の感熱抵抗体Ｒｈおよび第２の感熱
抵抗体Ｒｋに供給される電流ｉｈおよびｉｋ（供給電流
すなわち消費電流）を制御している。 【００１０】制御回路は、エミッタ接地のＮＰＮ形のト
ランジスタ９と、トランジスタ９のエミッタおよびコレ
クタにそれぞれ挿入された固定抵抗器Ｒ２およびＲ３
と、バッテリ１と各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの一端と
の間に挿入されたＰＮＰ形のトランジスタ１０と、トラ
ンジスタ９のベースに接続されてトランジスタ９を制御
する演算増幅器（オペアンプ）１１とにより構成されて
いる。トランジスタ１０のベースは、固定抵抗器Ｒ３を
介してトランジスタ９のコレクタに接続されている。 【００１１】演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）
は、出力電圧Ｅｉの電源１２を介して第１の感熱抵抗体
Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの接続点に接続され、演算増幅
器１１の反転入力端子（−）は、第２の感熱抵抗体Ｒｋ
と固定抵抗器Ｒｔとの接続点に接続されている。電源１
２は、ブリッジ回路の周波数特性を調整するものであ
り、電源１２の電圧Ｅｉは非常に小さい値に設定されて
いる。 【００１２】演算増幅器１１は、ブリッジ回路の出力電
圧に応答してトランジスタ９をリニア制御し、センサ部
１００への供給電流ｉを制御する。これにより、第１の
感熱抵抗体Ｒｈの加熱温度は、雰囲気温度よりも所定温
度だけ高い温度に保持される。 【００１３】また、従来より、第２の感熱抵抗体Ｒｋの
発熱の影響を抑制するために、第２の感熱抵抗体Ｒｋの
発熱を抑制した感熱式流量計も提案されており、たとえ
ば、「新しいセンサの技術開発と最適な選び方、使い
方」（経営開発センター出版部、総合技術資料集、上
巻、１９７８年７月３１日発行）の第４２４頁および第
４２６頁などに参照することができる。 【００１４】図６は第２の感熱抵抗体Ｒｋの発熱を抑制
するように構成した従来の感熱式流量計の構成例を示す
回路図であり、図６において、前述と同様の構成要素に
ついては、同一符号を付して詳述を省略する。 【００１５】この場合、演算増幅器１１の反転入力端子
（−）は、第１の感熱抵抗体Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの
接続点に接続され、演算増幅器１１の非反転入力端子
（＋）は、第２の感熱抵抗体Ｒｋと固定抵抗器Ｒｔとの
接続点に接続され、演算増幅器１１の出力端子は、固定
抵抗器ＲｍおよびＲｔの各一端に接続されている。 【００１６】また、ブリッジ回路に関連して、第２の感
熱抵抗体Ｒｋの発熱を抑制するための演算増幅器（オペ
アンプ）１６が設けられている。演算増幅器１６は、第
２の感熱抵抗体Ｒｋの消費電流ｉｋを制御するための第
２の制御回路を構成している。 【００１７】演算増幅器１６の出力端子には、エミッタ
接地のＮＰＮ形のトランジスタ１５Ａのベースが接続さ
れ、演算増幅器１６の反転入力端子（−）には、第２の
感熱抵抗体Ｒｋとトランジスタ１５Ａのコレクタとの接
続点が接続されている。 【００１８】また、演算増幅器１６の非反転入力端子
（＋）には、分圧抵抗器すなわち固定抵抗器Ｒ４および
Ｒ５の接続点が接続されている。固定抵抗器Ｒ４の一端
は、第２の感熱抵抗体Ｒｋと固定抵抗器Ｒｔとの接続点
に接続され、固定抵抗器Ｒ５の一端はグランドに接地さ
れている。 【００１９】固定抵抗器Ｒ４およびＲ５は、第１の感熱
抵抗体Ｒｈおよび第２の感熱抵抗体Ｒｋ、ならびに固定
抵抗器ＲｍおよびＲｔとともに、ブリッジ回路を構成し
ている。 【００２０】固定抵抗器Ｒ４およびＲ５を含むブリッジ
回路は、第１の感熱抵抗体Ｒｈの加熱温度を所定温度に
保つとともに、第２の感熱抵抗体Ｒｋの消費電力を低減
して、第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱を抑制する。す
なわち、演算増幅器１６は、第２の感熱抵抗体Ｒｋの両
端電圧の分圧電圧に応答して、トランジスタ１５Ａをリ
ニア制御する。 【００２１】しかしながら、図６の回路構成によれば、
分圧用の固定抵抗器Ｒ４およびＲ５が第２の感熱抵抗体
Ｒｋの両端間に挿入されているので、第２の感熱抵抗体
Ｒｋの消費電流ｉｋを抑制するために、各固定抵抗器Ｒ
４およびＲ５のインピーダンス（抵抗値）は大きい値に
設定されている。 【００２２】また、第１および第２の感熱抵抗体Ｒｈお
よびＲｋが２つの演算増幅器１１および１６に関連して
いるので、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの両端子が個別
に引き出されることから、図４に示したように、全体で
４つの接続端子２１が必要になる。 【００２３】さらに、従来より、分圧用の固定抵抗器Ｒ
４およびＲ５のインピーダンスを抑制するために、固定
抵抗器Ｒ４およびＲ５を第１の感熱抵抗体Ｒｈの両端間
に挿入した感熱式流量計も提案されており、たとえば、
特公昭６１−１６０２６号公報に参照することができ
る。 【００２４】図７は固定抵抗器Ｒ４およびＲ５のインピ
ーダンスを抑制するように構成した従来の感熱式流量計
であり、図７において、前述と同様の構成要素について
は同一符号を付して詳述を省略する。この場合、第１の
感熱抵抗体Ｒｈ、第２の感熱抵抗体Ｒｋ、固定抵抗器Ｒ
ｍ、Ｒｔ、Ｒ４およびＲ５により、ブリッジ回路が構成
されている。 【００２５】演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）
は、演算増幅器１６の出力端子に接続され、演算増幅器
１１の反転入力端子（−）は、固定抵抗器Ｒ４およびＲ
５の接続点に接続され、演算増幅器１１の出力端子は、
トランジスタ１０のベースに接続されている。 【００２６】演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）
は、第１の感熱抵抗体Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの接続点
に接続され、演算増幅器１６の反転入力端子（−）は、
第２の感熱抵抗体Ｒｋと固定抵抗器Ｒｔとの接続点に接
続されている。 【００２７】前述と同様に、ブリッジ回路は、第１の感
熱抵抗体Ｒｈの加熱温度を所定温度に保持するととも
に、第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱を抑制している。
また、第２の感熱抵抗体Ｒｋの消費電流ｉｋを制限する
ための固定抵抗器Ｒ４およびＲ５を第１の感熱抵抗体Ｒ
ｈの両端に接続することにより、固定抵抗器Ｒ４および
Ｒ５のインピーダンスによる誤差の影響を低減してい
る。 【００２８】しかしながら、図７の回路構成によれば、
図６の場合と同様に、第１および第２の感熱抵抗体Ｒｈ
およびＲｋが２つの演算増幅器１１および１６に関連し
ているので、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの両端子が個
別に引き出されることから、図４に示したように、全体
で４つの接続端子が必要になる。 【００２９】 【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量計は
以上のように、図５に示した回路構成例では、第２の感
熱抵抗体Ｒｋの自己発熱の影響を受け易く、十分な信頼
性が得られないという問題点があった。 【００３０】また、図５に示した回路構成例において、
第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱を低減するためには、
第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値よりも第２の感熱抵抗体
の抵抗値を極めて大きく設定する必要があり、第２の感
熱抵抗体Ｒｋのコストアップを招くという問題点があっ
た。 【００３１】また、図６または図７のように回路を構成
して、第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱の影響を低減し
ようとすると、流体通路１９とプリント基板２０との間
の接続端子数が増大してしまい、たとえば、第１の感熱
抵抗体Ｒｈの両端子および第２の感熱抵抗体Ｒｋの両端
子の合計４本の端子２１（図４参照）が必要となり、構
造が複雑になるという問題点があった。 【００３２】さらに、図６の回路構成においては、第２
の感熱抵抗体Ｒｋの消費電流ｉｋを制限するために、固
定抵抗器Ｒ４およびＲ５のインピーダンスを大きく設定
する必要があるので、演算増幅器１６の入力インピーダ
ンスを特に大きく設定する必要があることから、演算増
幅器１６が高価になるという問題点があった。 【００３３】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、簡単な構成で、第２の感熱抵抗
体の消費電流を低減して自己発熱を抑制するとともに、
流体通路上のプリント基板間との接続端子数を低減する
ことにより、コストアップを招くことなく高精度で高信
頼性の感熱式流量計を得ることを目的とする。 【００３４】 【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量計は、流体通路中に設置されて流体通路内の流量を検
出するための第１の感熱抵抗体と、流体通路中に設置さ
れて流体通路内の雰囲気温度を検出するための第２の感
熱抵抗体と、第１および第２の感熱抵抗体に電流を供給
する電源と、第１の感熱抵抗体の加熱温度が所定温度に
なるように、第１の感熱抵抗体に流れる第１の消費電流
を制御する第１の制御回路と、第１の消費電流に対して
所定比だけ少なくなるように、第２の感熱抵抗体に流れ
る第２の消費電流を制御する第２の制御回路とを備え、
第１および第２の感熱抵抗体は、正極側の給電端子とな
る各一端が共通に接続されて第１の制御回路に引き出さ
れ、第２の制御回路は、第２の感熱抵抗体に直列に挿入
されたスイッチング素子と、第１の感熱抵抗体の両端間
に挿入された分圧抵抗器と、分圧抵抗器の分圧電圧値に
応答して動作する演算増幅器と、演算増幅器の非反転入
力端子にアノードが接続されたダイオードとを含み、第
１の感熱抵抗体の両端電圧に応答して、第２の消費電流
を制御し、スイッチング素子は、ＮＰＮ形のトランジス
タからなり、演算増幅器は、第２の消費電流が第１の消
費電流に対して一定比となるように、スイッチング素子
を制御し、演算増幅器の反転入力端子は、分圧抵抗器に
接続され、演算増幅器の非反転入力端子は、第２の感熱
抵抗体とトランジスタのコレクタとの接続点に接続さ
れ、演算増幅器の出力端子は、トランジスタのベースに
接続され、ダイオードのカソードは、正極側の給電端子
に接続されたものである。 【００３５】このように、第１の感熱抵抗体に印加され
る電圧に基づいて第２の感熱抵抗体の消費電流を低減す
ることにより、第２の感熱抵抗体の自己発熱を抑制す
る。また、第１および第２の感熱抵抗体の各一端を共通
接続することにより、第１の感熱抵抗体と第２の感熱抵
抗体プリント基板外で直列接続することにより、プリン
ト基板側との接続端子数を低減する。また、第１の感熱
抵抗体に印加される電圧を分圧して、電圧分圧比を基準
に第２の感熱抵抗体の消費電流を低減することにより、
第２の感熱抵抗体の自己発熱を抑制する。 また、ＮＰＮ
トランジスタを介して電圧比率を求めることにより、第
２の感熱抵抗体を制御する演算増幅器のスルーレート
（ｓｌｅｗ ｒａｔｅ）の影響を抑制する。 また、第２
の感熱抵抗体への給電を制御する演算増幅器の入力電圧
範囲をグランド電位まで拡大して、さらに安価で耐ノイ
ズ性を拡大するとともに、出力ダイナミックレンジを拡
大する。 【００３６】 【００３７】 【００３８】 【００３９】 【００４０】 【００４１】 【００４２】 【発明の実施の形態】 実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１の構成を
概略的に示す断面図であり、前述（図４参照）と同様の
構成要素については、同一符号を付して詳述を省略す
る。図１において、センサ部１００Ａからプリント基板
２０に接続される端子２１Ａの数は、前述よりも低減さ
れて、３端子構成となっている。 【００４３】また、図２はこの発明の実施の形態１に関
連した具体的構成例を示す回路図であり、前述（図５〜
図７参照）と同様の構成要素については、同一符号を付
して詳述を省略する。第２の感熱抵抗体Ｒｋおよび固定
抵抗器Ｒ１は、雰囲気温度を検出して温度補償を行う。
また、固定抵抗器Ｒｔは、演算増幅器１１および１６と
協動して、第１の感熱抵抗体Ｒｈに対する供給電流ｉｈ
を調整する。 【００４４】図２において、固定抵抗器ＲｍおよびＲｔ
の各一端の電圧に応答して動作する演算増幅器１１は、
トランジスタ９および１０、固定抵抗器Ｒ２およびＲ３
とともに、第１の感熱抵抗体Ｒｈに対する供給電流ｉｈ
を制御するための第１の制御回路を構成している。 【００４５】また、固定抵抗器Ｒ４およびＲ５の分圧電
圧とトランジスタ１５のエミッタ電圧とに応答して動作
する演算増幅器１６は、リニア制御されるトランジスタ
１５と協動して、第２の感熱抵抗体Ｒｋに対する供給電
流ｉｋを制御するための第２の制御回路を構成してい
る。なお、ここでは、トランジスタ１５がＰＮＰトラン
ジスタの場合の具体例を示している。 【００４６】演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）に
は、出力電圧Ｅｉの電源１２が挿入されており、電源１
２の負極には、感熱抵抗体Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの接
続点の電圧Ｖｍが印加されている。また、電源１２の負
極には、第２の制御回路としての演算増幅器１６を動作
させるための分圧抵抗器（固定抵抗器Ｒ４およびＲ５）
を介して、トランジスタ１０のコレクタ電圧Ｖｒが印加
されている。 【００４７】後述するように、第１の感熱抵抗体Ｒｈ
は、調整用の固定抵抗器Ｒｔに応答して、演算増幅器１
１により所定温度に加熱されている。このように加熱さ
れた第１の感熱抵抗体Ｒｈを流体通路１９内に設置し、
流速に応じて奪われる熱量を電気的に抽出することによ
り、流体流量を検出する動作は前述と同様である。 【００４８】次に、図１および図２に示したこの発明の
実施の形態１において、第１の感熱抵抗体Ｒｈを所定温
度に設定するための平衡条件について説明する。図２に
おいて、演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）に印加
される電圧Ｖ１１ａは、以下の（１）式のように表わさ
れる。 【００４９】 Ｖ１１ａ＝ｒｍ・Ｖｒ／（ｒｈ＋ｒｍ）＋Ｅｉ≒Ｖｍ …（１） 【００５０】ただし、（１）式において、ｒｍは固定抵
抗器Ｒｍの抵抗値、Ｖｒはトランジスタ１０のコレクタ
電圧、ｒｈは第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値、Ｅｉは電
源１２の出力電圧、Ｖｍは固定抵抗器Ｒｍの両端電圧で
ある。また、演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）に
印加される分圧電圧Ｖ１６ａは、固定抵抗器Ｒ４および
Ｒ５による分圧電圧値であり、以下の（２）式のように
表わされる。 【００５１】 Ｖ１６ａ＝（ｒ４・Ｖｍ＋ｒ５・Ｖｒ）／（ｒ４＋ｒ５） ＝｛ｒ４・ｒｍ＋ｒ５（ｒｈ＋ｒｍ）｝×Ｖｒ／｛（ｒ４＋ｒ５）× （ｒｈ＋ｒｍ）｝ …（２） 【００５２】ただし、（２）式において、ｒ４、ｒ５は
固定抵抗器Ｒ４、Ｒ５の抵抗値である。（１）式および
（２）式より、演算増幅器１１の反転入力端子（−）に
印加される電圧Ｖ１１ｂは、以下の（３）式で表わされ
る。 【００５３】 Ｖ１１ｂ＝（Ｖｒ−Ｖ１６ａ）×ｒｔ／（ｒｋ＋ｒ１） ＝｛（ｒ４・ｒｈ）／（ｒ４＋ｒ５）×（ｒｈ＋ｒｍ）｝×｛ｒｔ／ （ｒｋ＋ｒ１）｝×Ｖｒ …（３） 【００５４】ここで、ブリッジ回路の平衡条件は、以下
の（４）式の通りである。 【００５５】Ｖ１１ａ＝Ｖ１１ｂ …（４） 【００５６】したがって、（１）式および（３）より、
ブリッジ回路の平衡条件示す（４）式は、以下の（５）
式のように表わされる。 【００５７】 ｒｈ＝｛ｒｍ（ｒｋ＋ｒ１）／ｒ１｝×｛（ｒ４＋ｒ５）／ｒ４｝ …（５） 【００５８】ただし、電源１２の電圧Ｅｉと、固定抵抗
器Ｒｍの両端電圧Ｖｍとの関係は、以下の（６）式を満
たしているものとする。 【００５９】Ｅｉ＜＜Ｖｍ …（６） 【００６０】ここで、第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値ｒ
ｈの温度係数をα１、第２の感熱抵抗体Ｒｋおよび固定
抵抗器Ｒ１の合成抵抗値（ｒｋ＋ｒ１）の温度係数をα
２とし、また、雰囲気温度をＴａ、第１の感熱抵抗体Ｒ
ｈの抵抗値ｒｈによる発熱温度をＴａ＋△Ｔ（ΔＴは温
度上昇量）とすると、上記（５）式は、以下の（７）式
のように変形される。 【００６１】 ｒｈｏ｛１＋α１（Ｔａ＋ΔＴ）｝＝｛ｒｍ（ｒｋｏ＋ｒ１）／ｒｔ｝×｛（ ｒ４＋ｒ５）／ｒ４｝×（１＋α２・Ｔａ） …（７） 【００６２】ただし、（７）式において、ｒｈｏは雰囲
気温度Ｔａが０℃のときの第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗
値、ｒｋｏは雰囲気温度Ｔａが０℃のときの第２の感熱
抵抗体Ｒｋの抵抗値である。また、調整用の固定抵抗器
Ｒｔの抵抗値ｒｔは、雰囲気温度Ｔａに基づいて調整を
行うと、以下の（８）式のように表わされる。 【００６３】 ｒｔ＝［ｒｍ｛ｒｋ（Ｔａ）＋ｒ１｝／ｒｈ（Ｔａ＋ΔＴ）］×（ｒ４＋ｒ５ ）／ｒ４ …（８） 【００６４】このとき、第２の感熱抵抗体Ｒｋの抵抗値
ｒｋによる出力電力Ｐｒｋは、以下の（９）式のように
表わされる。 【００６５】 Ｐｒｋ＝｛（Ｖｒ−Ｖ１６ａ）／ｒｋ｝2×ｒｋ ＝｛ｒｈ／（ｒｈ＋ｒｍ）｝2×（１／ｒｋ）×｛ｒ４／（ｒ４＋ｒ５ ）｝2 …（９） 【００６６】（９）式から明らかなように、従来回路と
比べて、第２の感熱抵抗体Ｒｋの出力電力Ｐｒｋは、
｛ｒ４／（ｒ４＋ｒ５）｝2により低減されるので、第
２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱による影響は低減され
る。また、（８）式から明らかなように、従来回路と比
べて、固定抵抗器Ｒｔの抵抗値ｒｔは、｛（ｒ４＋ｒ
５）／ｒ４｝により増大されるので、調整時の精度が向
上する。 【００６７】次に、この発明の実施の形態１における電
圧Ｖｍの温度安定性について説明する。周知のように、
第１の感熱抵抗体Ｒｈの電流ｉｈと質量流量Ｑｍとの関
係は、以下の（１０）式で表わされる。 【００６８】 ｉｈ2＝（Ｋａ＋Ｋｂ√Ｑｍ）×ΔＴ／ｒｈ …（１０） 【００６９】ただし、（１０）式において、Ｋａおよび
Ｋｂは定数である。ここで、一定の流量Ｑｍに対する電
圧Ｖｍが雰囲気温度Ｔａに依存しないならば、以下の
（１１）式が成り立つ。 【００７０】 ∂（ΔＴ／ｒｈ）／∂Ｔａ＝０ …（１１） 【００７１】また、第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値ｒｈ
は、発熱温度（Ｔａ＋△Ｔ）を用いて、以下の（１２）
式のように表わされる。 【００７２】 ｒｈ＝ｒｈｏ｛１＋α１（Ｔａ＋ΔＴ）｝ ＝ｒｈｏ｛（１＋α１・Ｔａ）＋α１・ΔＴ）｝ …（１２） 【００７３】したがって、温度上昇量ΔＴと第１の感熱
抵抗体Ｒｈの抵抗値ｒｈとの比率は、以下の（１３）式
のように表わされる。 【００７４】 ΔＴ／ｒｈ＝１／（α１・ｒｈｏ）−（１＋α１・Ｔａ）／α１・ｒｈ …（ １３） 【００７５】また、第１の感熱抵抗体Ｒｈの平衡条件を
示す（７）式を用いれば、（１３）式は、以下の（１
４）式のように表わされる。 【００７６】 ΔＴ／ｒｈ＝１／（α１・ｒｈｏ）−［ｒｔ・ｒ４／｛α１・ｒｍ（ｒｋｏ＋ ｒ１）×（ｒ４＋ｒ５）｝］×｛（α１−α２）／（１＋α２・Ｔａ）｝ … （１４） 【００７７】したがって、上記（１１）式の左辺は、以
下の（１５）式のように表わされる。 【００７８】 ∂（ΔＴ／ｒｈ）／∂Ｔａ＝−［ｒｔ・ｒ４／｛α１・ｒｍ（ｒｋｏ＋ｒ１） ×（ｒ４＋ｒ５）｝］×｛（α１−α２）／（１＋α２・Ｔａ）2｝ …（１５ ） 【００７９】よって、上記（１１）式を満足する条件
は、以下の（１６）のように表わされる。 【００８０】α１＝α２ …（１６） 【００８１】このように、図２の回路構成により、ブリ
ッジ回路上の温度特性がキャンセルされるので、温度安
定性を得ることができ、感熱式流量計としての信頼性が
向上する。 【００８２】また、第１の感熱抵抗体Ｒｈの消費電流に
応じた両端電圧を固定抵抗器Ｒ４およびＲ５で分圧し、
この電圧分圧比に基づいて第２の感熱抵抗体Ｒｋの消費
電流ｉｋを低減することにより、第２の制御回路として
安価な演算増幅器１６を用いて、第２の感熱抵抗体Ｒｋ
の自己発熱による誤差を低減することができる。 【００８３】また、流体通路１９内に設置される第１の
感熱抵抗体Ｒｈおよび第２の感熱抵抗体Ｒｋの各一端を
共通接続して引き出し、プリント基板２０（図１参照）
に接続することにより、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋと
プリント基板２０とを接続する端子２１Ａの数をたとえ
ば合計で３ヶ所に低減し、端子接続部の構造を簡素化し
て信頼性および加工性を向上させることができる。 【００８４】また、第２の感熱抵抗体Ｒｋの制御に関連
した固定抵抗器Ｒ４およびＲ５を、比較的高い消費電流
ｉｈが供給される第１の感熱抵抗体Ｒｈの両端間に挿入
することにより、固定抵抗器Ｒ４およびＲ５のインピー
ダンスを低い値に抑制することができ、演算増幅器１６
のコストダウンを実現することができる。 【００８５】上記具体例では、第２の感熱抵抗体Ｒｋに
接続されたトランジスタ１５として、ＰＮＰ形のトラン
ジスタを用いた場合を示したが、以下、図３のように、
ＮＰＮ形のトランジスタ１５Ａを用いたこの発明の実施
の形態１について説明する。 【００８６】この場合、演算増幅器１６の入力端子
（＋）および（−）の極性は、図２の場合とは反転関係
となるように接続される。また、トランジスタ１５Ａの
コレクタと各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの一端との間に
ダイオード１８が挿入される。 【００８７】ここで、ダイオード１８の作用について説
明する。図３において、演算増幅器１６の出力端子から
見た場合、トランジスタ１５Ａのベース・エミッタ間お
よびベース・コレクタ間で、２つのダイオードが構成さ
れていることになる。 【００８８】したがって、演算増幅器１６の出力電圧Ｖ
Ｏ１６がノイズの影響でＨ（ハイ）レベルになった場
合、トランジスタ１５Ａのベース電圧（＝ＶＯ１６）が
持ち上げられ、コレクタ電圧ＶＣおよびエミッタ電圧Ｖ
Ｅは、以下の（１７）式および（１８）式のように表わ
される。 【００８９】ＶＣ＝ＶＯ１６−ＶＢＣ …（１７） ＶＥ＝ＶＯ１６−ＶＢＥ …（１８） 【００９０】ただし、（１７）式および（１８）式にお
いて、ＶＢＣおよびＶＢＥは、それぞれ、トランジスタ
１５Ａのベース・コレクタ間の電圧、ベース・エミッタ
間の電圧であり、いずれも、０．７Ｖ程度の値である。 【００９１】もし、ダイオード１８が挿入されていなけ
れば、（１７）式および（１８）式から明らかなよう
に、演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）に印加され
る電圧Ｖ１６Ａは、トランジスタ１０のコレクタ電圧Ｖ
ｒよりも高くなるので、演算増幅器１６の出力電圧ＶＯ
１６は、常にＨレベルとなり、トランジスタ１５Ａを制
御することができなくなる。 【００９２】そこで、ダイオード１８を挿入することに
より、演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）に印加さ
れる電圧Ｖ１６Ａと、トランジスタ１０のコレクタ電圧
Ｖｒとの関係は、以下の（１９）式のようになり、トラ
ンジスタ１５Ａは、本来の非飽和領域で確実に動作する
ことができる。 【００９３】Ｖ１６Ａ≦Ｖｒ …（１９） 【００９４】また、演算増幅器１１の非反転入力端子
（−）に印加される電圧Ｖ１１ｂは、トランジスタ１５
Ａのエミッタ電位に相当するが、トランジスタ１５Ａが
ＮＰＮ形であることから、演算増幅器１６の出力電圧Ｖ
Ｏ１６（＞０Ｖ）によって、最小値がグランド電位（ほ
ぼ０レベル）まで制御可能となり、演算増幅器１１の入
力電圧範囲（制御範囲）が拡大される。 【００９５】なお、前述（図２参照）のようにＰＮＰ形
のトランジスタ１５を用いた場合には、演算増幅器１１
の非反転入力端子（−）に印加される電圧Ｖ１１ｂは、
トランジスタ１５のコレクタ出力電圧となり、演算増幅
器１６の出力電圧が０Ｖ以下になり得ないことから、制
御可能な電圧Ｖ１１ｂの最小値は、０．６Ｖ程度であ
る。 【００９６】図３のように、ＮＰＮ形のトランジスタ１
５Ａで得られる電圧により電流ｉｋの比率を求めること
により、演算増幅器１６のスルーレート（ｓｌｅｗ ｒ
ａｔｅ）の影響を受けにくくなり、演算増幅器１１に印
加される電圧Ｖ１１ｂの制御範囲がグランド電位まで拡
大されるので、さらに安価で耐ノイズ性を拡大するとと
もに、出力ダイナミックレンジを拡大することができ
る。 【００９７】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、流体通
路中に設置されて流体通路内の流量を検出するための第
１の感熱抵抗体と、流体通路中に設置されて流体通路内
の雰囲気温度を検出するための第２の感熱抵抗体と、第
１および第２の感熱抵抗体に電流を供給する電源と、第
１の感熱抵抗体の加熱温度が所定温度になるように、第
１の感熱抵抗体に流れる第１の消費電流を制御する第１
の制御回路と、第１の消費電流に対して所定比だけ少な
くなるように、第２の感熱抵抗体に流れる第２の消費電
流を制御する第２の制御回路とを備え、第１および第２
の感熱抵抗体は、正極側の給電端子となる各一端が共通
に接続されて第１の制御回路に引き出され、第２の制御
回路は、第２の感熱抵抗体に直列に挿入されたスイッチ
ング素子と、第１の感熱抵抗体の両端間に挿入された分
圧抵抗器と、分圧抵抗器の分圧電圧値に応答して動作す
る演算増幅器と、演算増幅器の非反転入力端子にアノー
ドが接続されたダイオードとを含み、第１の感熱抵抗体
の両端電圧に応答して、第２の消費電流を制御し、スイ
ッチング素子は、ＮＰＮ形のトランジスタからなり、演
算増幅器は、第２の消費電流が第１の消費電流に対して
一定比となるように、スイッチング素子を制御し、演算
増幅器の反転入力端子は、分圧抵抗器に接続され、演算
増幅器の非反転入力端子は、第２の感熱抵抗体とトラン
ジスタのコレクタとの接続点に接続され、演算増幅器の
出力端子は、トランジスタのベースに接続され、ダイオ
ードのカソードは、正極側の給電端子に接続され、簡単
な構成で、第２の感熱抵抗体の消費電流を低減して自己
発熱を抑制するとともに、流体通路上のプリント基板間
との接続端子数を低減するようにしたので、コストアッ
プを招くことなく高精度で高信頼性の感熱式流量計が得
られる効果がある。また、第１の制御回路の入力電圧範
囲をグランド電位まで拡大して、さらに安価で耐ノイズ
性を拡大するとともに、出力ダイナミックレンジを拡大
し、且つ、第２の制御回路を確実に動作させることので
きる感熱式流量計が得られる効果がある。 【００９８】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、第２の制御回路は、第２の感熱抵抗体に
直列に挿入されたスイッチング素子と、第１の感熱抵抗
体の両端間に挿入された分圧抵抗器と、分圧抵抗器から
の分圧電圧値に応答して動作する演算増幅器とを含み、
演算増幅器は、第２の消費電流が第１の消費電流に対し
て一定比となるようにスイッチング素子を制御し、電圧
分圧比を基準に第２の感熱抵抗体の消費電流を低減する
ようにしたので、コストアップを招くことなく高精度で
高信頼性の感熱式流量計が得られる効果がある。 【００９９】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、スイッチング素子をＰＮＰ形のトランジ
スタにより構成し、演算増幅器の非反転入力端子を分圧
抵抗器に接続し、演算増幅器の反転入力端子を第２の感
熱抵抗体とトランジスタのエミッタとの接続点に接続
し、演算増幅器の出力端子をトランジスタのベースに接
続したので、簡単な構成でコストアップを招くことな
く、高精度で高信頼性の感熱式流量計が得られる効果が
ある。 【０１００】また、この発明の請求項４によれば、請求
項２において、スイッチング素子をＮＰＮ形のトランジ
スタにより構成し、演算増幅器の反転入力端子を分圧抵
抗器に接続し、演算増幅器の非反転入力端子を第２の感
熱抵抗体とトランジスタのコレクタとの接続点に接続
し、演算増幅器の出力端子をトランジスタのベースに接
続し、ＮＰＮトランジスタを介して電圧比率を求めるよ
うにしたので、第１の制御回路の入力電圧範囲をグラン
ド電位まで拡大して、さらに安価で耐ノイズ性を拡大す
るとともに、出力ダイナミックレンジを拡大した感熱式
流量計が得られる効果がある。 【０１０１】また、この発明の請求項５によれば、請求
項４において、第１および第２の感熱抵抗体は、正極側
の給電端子となる各一端が共通に接続され、第２の制御
回路は、演算増幅器の非反転入力端子にアノードが接続
されたダイオードを含み、ダイオードのカソードを正極
側の給電端子に接続したので、第２の制御回路を確実に
動作させることのできる感熱式流量計が得られる効果が
ある。
１の感熱抵抗体と雰囲気温度補償用の第２の感熱抵抗体
とを用いて流体の流量を検出する感熱式流量計に関し、
特に端子構造を簡略化してコストダウンを実現するとと
もに、第２の感熱抵抗体の発熱による影響を抑制して信
頼性を向上させた感熱式流量計に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、感熱抵抗体を用いた感熱式流
量計はよく知られており、たとえば、自動車用内燃機関
のエアフローセンサなどに広く適用されている。一般
に、この種の感熱式流量計においては、流量検出のため
に加熱される第１の感熱抵抗体と、温度補償のために雰
囲気温度検出する第２の感熱抵抗体とが流体通路中に配
設され、第１および第２の感熱抵抗体を含む複数の素子
によりブリッジ回路が構成されている。 【０００３】また、感熱式流量計の制御回路は、第１の
感熱抵抗体に加熱用の電流を供給して、第１の感熱抵抗
体の温度が雰囲気温度よりも所定温度だけ高くなるよう
に設定しておき、加熱用の供給電流の増減に基づいて、
流体の流量に応じて奪われる熱量を検出することによ
り、流体の流量を検出するようになっている。 【０００４】図４は従来の感熱式流量計の構造を概略的
に示す断面図ある。図４において、感熱式流量計のセン
サ部１００は、所定温度に加熱される第１の感熱抵抗体
Ｒｈおよび雰囲気温度補償用の第２の感熱抵抗体Ｒｋを
含み、たとえば内燃機関の吸気管などからなる流体通路
１９内に配設されている。 【０００５】センサ部１００を構成する第１の感熱抵抗
体Ｒｈおよび第２の感熱抵抗体Ｒｋは、流体通路１９の
側壁に固定されたプリント基板２０に位置決め保持され
ており、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの端子２１は、プ
リント基板２０に接続されている。流体通路１９の吸入
側の開口端には、流体の流量を均一にするための整流格
子２３が設けられている。 【０００６】流体通路１９内に設置された各感熱抵抗体
ＲｈおよびＲｋの端子２１は、共通方向に引き出され
て、３本または４本（ここでは、４本の場合を示してい
る）の接続端子として流体通路１９上のプリント基板２
０に導かれる。プリント基板２０上には、第１および第
２の感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋに対して給電を行う制御
回路など（後述する）が構成されている。 【０００７】図５は従来の感熱式流量計の具体的構成例
を示す回路図である。図５において、センサ部１００
は、並列接続された第１の感熱抵抗体Ｒｈおよび第２の
感熱抵抗体Ｒｋにより構成され、車載電源すなわちバッ
テリ１からの電圧ＶＢにより給電されている。この場
合、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの一端は、共通に接続
されており、引き出される端子数は３本となっている。 【０００８】第１の感熱抵抗体Ｒｈとグランドとの間に
は、流量検出用の固定抵抗器Ｒｍが挿入されている。ま
た、第２の感熱抵抗体Ｒｋとグランドとの間には、温度
補償用の固定抵抗器Ｒ１と、電流調整用の固定抵抗器Ｒ
ｔとからなる直列回路が挿入されている。これらの固定
抵抗器Ｒｍ、Ｒ１およびＲｔは、各感熱抵抗体Ｒｈおよ
びＲｋとともにブリッジ回路を構成している。 【０００９】バッテリ１とセンサ部１００との間には、
センサ部１００への供給電流ｉを制御する制御回路が挿
入されており、第１の感熱抵抗体Ｒｈおよび第２の感熱
抵抗体Ｒｋに供給される電流ｉｈおよびｉｋ（供給電流
すなわち消費電流）を制御している。 【００１０】制御回路は、エミッタ接地のＮＰＮ形のト
ランジスタ９と、トランジスタ９のエミッタおよびコレ
クタにそれぞれ挿入された固定抵抗器Ｒ２およびＲ３
と、バッテリ１と各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの一端と
の間に挿入されたＰＮＰ形のトランジスタ１０と、トラ
ンジスタ９のベースに接続されてトランジスタ９を制御
する演算増幅器（オペアンプ）１１とにより構成されて
いる。トランジスタ１０のベースは、固定抵抗器Ｒ３を
介してトランジスタ９のコレクタに接続されている。 【００１１】演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）
は、出力電圧Ｅｉの電源１２を介して第１の感熱抵抗体
Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの接続点に接続され、演算増幅
器１１の反転入力端子（−）は、第２の感熱抵抗体Ｒｋ
と固定抵抗器Ｒｔとの接続点に接続されている。電源１
２は、ブリッジ回路の周波数特性を調整するものであ
り、電源１２の電圧Ｅｉは非常に小さい値に設定されて
いる。 【００１２】演算増幅器１１は、ブリッジ回路の出力電
圧に応答してトランジスタ９をリニア制御し、センサ部
１００への供給電流ｉを制御する。これにより、第１の
感熱抵抗体Ｒｈの加熱温度は、雰囲気温度よりも所定温
度だけ高い温度に保持される。 【００１３】また、従来より、第２の感熱抵抗体Ｒｋの
発熱の影響を抑制するために、第２の感熱抵抗体Ｒｋの
発熱を抑制した感熱式流量計も提案されており、たとえ
ば、「新しいセンサの技術開発と最適な選び方、使い
方」（経営開発センター出版部、総合技術資料集、上
巻、１９７８年７月３１日発行）の第４２４頁および第
４２６頁などに参照することができる。 【００１４】図６は第２の感熱抵抗体Ｒｋの発熱を抑制
するように構成した従来の感熱式流量計の構成例を示す
回路図であり、図６において、前述と同様の構成要素に
ついては、同一符号を付して詳述を省略する。 【００１５】この場合、演算増幅器１１の反転入力端子
（−）は、第１の感熱抵抗体Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの
接続点に接続され、演算増幅器１１の非反転入力端子
（＋）は、第２の感熱抵抗体Ｒｋと固定抵抗器Ｒｔとの
接続点に接続され、演算増幅器１１の出力端子は、固定
抵抗器ＲｍおよびＲｔの各一端に接続されている。 【００１６】また、ブリッジ回路に関連して、第２の感
熱抵抗体Ｒｋの発熱を抑制するための演算増幅器（オペ
アンプ）１６が設けられている。演算増幅器１６は、第
２の感熱抵抗体Ｒｋの消費電流ｉｋを制御するための第
２の制御回路を構成している。 【００１７】演算増幅器１６の出力端子には、エミッタ
接地のＮＰＮ形のトランジスタ１５Ａのベースが接続さ
れ、演算増幅器１６の反転入力端子（−）には、第２の
感熱抵抗体Ｒｋとトランジスタ１５Ａのコレクタとの接
続点が接続されている。 【００１８】また、演算増幅器１６の非反転入力端子
（＋）には、分圧抵抗器すなわち固定抵抗器Ｒ４および
Ｒ５の接続点が接続されている。固定抵抗器Ｒ４の一端
は、第２の感熱抵抗体Ｒｋと固定抵抗器Ｒｔとの接続点
に接続され、固定抵抗器Ｒ５の一端はグランドに接地さ
れている。 【００１９】固定抵抗器Ｒ４およびＲ５は、第１の感熱
抵抗体Ｒｈおよび第２の感熱抵抗体Ｒｋ、ならびに固定
抵抗器ＲｍおよびＲｔとともに、ブリッジ回路を構成し
ている。 【００２０】固定抵抗器Ｒ４およびＲ５を含むブリッジ
回路は、第１の感熱抵抗体Ｒｈの加熱温度を所定温度に
保つとともに、第２の感熱抵抗体Ｒｋの消費電力を低減
して、第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱を抑制する。す
なわち、演算増幅器１６は、第２の感熱抵抗体Ｒｋの両
端電圧の分圧電圧に応答して、トランジスタ１５Ａをリ
ニア制御する。 【００２１】しかしながら、図６の回路構成によれば、
分圧用の固定抵抗器Ｒ４およびＲ５が第２の感熱抵抗体
Ｒｋの両端間に挿入されているので、第２の感熱抵抗体
Ｒｋの消費電流ｉｋを抑制するために、各固定抵抗器Ｒ
４およびＲ５のインピーダンス（抵抗値）は大きい値に
設定されている。 【００２２】また、第１および第２の感熱抵抗体Ｒｈお
よびＲｋが２つの演算増幅器１１および１６に関連して
いるので、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの両端子が個別
に引き出されることから、図４に示したように、全体で
４つの接続端子２１が必要になる。 【００２３】さらに、従来より、分圧用の固定抵抗器Ｒ
４およびＲ５のインピーダンスを抑制するために、固定
抵抗器Ｒ４およびＲ５を第１の感熱抵抗体Ｒｈの両端間
に挿入した感熱式流量計も提案されており、たとえば、
特公昭６１−１６０２６号公報に参照することができ
る。 【００２４】図７は固定抵抗器Ｒ４およびＲ５のインピ
ーダンスを抑制するように構成した従来の感熱式流量計
であり、図７において、前述と同様の構成要素について
は同一符号を付して詳述を省略する。この場合、第１の
感熱抵抗体Ｒｈ、第２の感熱抵抗体Ｒｋ、固定抵抗器Ｒ
ｍ、Ｒｔ、Ｒ４およびＲ５により、ブリッジ回路が構成
されている。 【００２５】演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）
は、演算増幅器１６の出力端子に接続され、演算増幅器
１１の反転入力端子（−）は、固定抵抗器Ｒ４およびＲ
５の接続点に接続され、演算増幅器１１の出力端子は、
トランジスタ１０のベースに接続されている。 【００２６】演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）
は、第１の感熱抵抗体Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの接続点
に接続され、演算増幅器１６の反転入力端子（−）は、
第２の感熱抵抗体Ｒｋと固定抵抗器Ｒｔとの接続点に接
続されている。 【００２７】前述と同様に、ブリッジ回路は、第１の感
熱抵抗体Ｒｈの加熱温度を所定温度に保持するととも
に、第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱を抑制している。
また、第２の感熱抵抗体Ｒｋの消費電流ｉｋを制限する
ための固定抵抗器Ｒ４およびＲ５を第１の感熱抵抗体Ｒ
ｈの両端に接続することにより、固定抵抗器Ｒ４および
Ｒ５のインピーダンスによる誤差の影響を低減してい
る。 【００２８】しかしながら、図７の回路構成によれば、
図６の場合と同様に、第１および第２の感熱抵抗体Ｒｈ
およびＲｋが２つの演算増幅器１１および１６に関連し
ているので、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの両端子が個
別に引き出されることから、図４に示したように、全体
で４つの接続端子が必要になる。 【００２９】 【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量計は
以上のように、図５に示した回路構成例では、第２の感
熱抵抗体Ｒｋの自己発熱の影響を受け易く、十分な信頼
性が得られないという問題点があった。 【００３０】また、図５に示した回路構成例において、
第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱を低減するためには、
第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値よりも第２の感熱抵抗体
の抵抗値を極めて大きく設定する必要があり、第２の感
熱抵抗体Ｒｋのコストアップを招くという問題点があっ
た。 【００３１】また、図６または図７のように回路を構成
して、第２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱の影響を低減し
ようとすると、流体通路１９とプリント基板２０との間
の接続端子数が増大してしまい、たとえば、第１の感熱
抵抗体Ｒｈの両端子および第２の感熱抵抗体Ｒｋの両端
子の合計４本の端子２１（図４参照）が必要となり、構
造が複雑になるという問題点があった。 【００３２】さらに、図６の回路構成においては、第２
の感熱抵抗体Ｒｋの消費電流ｉｋを制限するために、固
定抵抗器Ｒ４およびＲ５のインピーダンスを大きく設定
する必要があるので、演算増幅器１６の入力インピーダ
ンスを特に大きく設定する必要があることから、演算増
幅器１６が高価になるという問題点があった。 【００３３】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、簡単な構成で、第２の感熱抵抗
体の消費電流を低減して自己発熱を抑制するとともに、
流体通路上のプリント基板間との接続端子数を低減する
ことにより、コストアップを招くことなく高精度で高信
頼性の感熱式流量計を得ることを目的とする。 【００３４】 【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量計は、流体通路中に設置されて流体通路内の流量を検
出するための第１の感熱抵抗体と、流体通路中に設置さ
れて流体通路内の雰囲気温度を検出するための第２の感
熱抵抗体と、第１および第２の感熱抵抗体に電流を供給
する電源と、第１の感熱抵抗体の加熱温度が所定温度に
なるように、第１の感熱抵抗体に流れる第１の消費電流
を制御する第１の制御回路と、第１の消費電流に対して
所定比だけ少なくなるように、第２の感熱抵抗体に流れ
る第２の消費電流を制御する第２の制御回路とを備え、
第１および第２の感熱抵抗体は、正極側の給電端子とな
る各一端が共通に接続されて第１の制御回路に引き出さ
れ、第２の制御回路は、第２の感熱抵抗体に直列に挿入
されたスイッチング素子と、第１の感熱抵抗体の両端間
に挿入された分圧抵抗器と、分圧抵抗器の分圧電圧値に
応答して動作する演算増幅器と、演算増幅器の非反転入
力端子にアノードが接続されたダイオードとを含み、第
１の感熱抵抗体の両端電圧に応答して、第２の消費電流
を制御し、スイッチング素子は、ＮＰＮ形のトランジス
タからなり、演算増幅器は、第２の消費電流が第１の消
費電流に対して一定比となるように、スイッチング素子
を制御し、演算増幅器の反転入力端子は、分圧抵抗器に
接続され、演算増幅器の非反転入力端子は、第２の感熱
抵抗体とトランジスタのコレクタとの接続点に接続さ
れ、演算増幅器の出力端子は、トランジスタのベースに
接続され、ダイオードのカソードは、正極側の給電端子
に接続されたものである。 【００３５】このように、第１の感熱抵抗体に印加され
る電圧に基づいて第２の感熱抵抗体の消費電流を低減す
ることにより、第２の感熱抵抗体の自己発熱を抑制す
る。また、第１および第２の感熱抵抗体の各一端を共通
接続することにより、第１の感熱抵抗体と第２の感熱抵
抗体プリント基板外で直列接続することにより、プリン
ト基板側との接続端子数を低減する。また、第１の感熱
抵抗体に印加される電圧を分圧して、電圧分圧比を基準
に第２の感熱抵抗体の消費電流を低減することにより、
第２の感熱抵抗体の自己発熱を抑制する。 また、ＮＰＮ
トランジスタを介して電圧比率を求めることにより、第
２の感熱抵抗体を制御する演算増幅器のスルーレート
（ｓｌｅｗ ｒａｔｅ）の影響を抑制する。 また、第２
の感熱抵抗体への給電を制御する演算増幅器の入力電圧
範囲をグランド電位まで拡大して、さらに安価で耐ノイ
ズ性を拡大するとともに、出力ダイナミックレンジを拡
大する。 【００３６】 【００３７】 【００３８】 【００３９】 【００４０】 【００４１】 【００４２】 【発明の実施の形態】 実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１の構成を
概略的に示す断面図であり、前述（図４参照）と同様の
構成要素については、同一符号を付して詳述を省略す
る。図１において、センサ部１００Ａからプリント基板
２０に接続される端子２１Ａの数は、前述よりも低減さ
れて、３端子構成となっている。 【００４３】また、図２はこの発明の実施の形態１に関
連した具体的構成例を示す回路図であり、前述（図５〜
図７参照）と同様の構成要素については、同一符号を付
して詳述を省略する。第２の感熱抵抗体Ｒｋおよび固定
抵抗器Ｒ１は、雰囲気温度を検出して温度補償を行う。
また、固定抵抗器Ｒｔは、演算増幅器１１および１６と
協動して、第１の感熱抵抗体Ｒｈに対する供給電流ｉｈ
を調整する。 【００４４】図２において、固定抵抗器ＲｍおよびＲｔ
の各一端の電圧に応答して動作する演算増幅器１１は、
トランジスタ９および１０、固定抵抗器Ｒ２およびＲ３
とともに、第１の感熱抵抗体Ｒｈに対する供給電流ｉｈ
を制御するための第１の制御回路を構成している。 【００４５】また、固定抵抗器Ｒ４およびＲ５の分圧電
圧とトランジスタ１５のエミッタ電圧とに応答して動作
する演算増幅器１６は、リニア制御されるトランジスタ
１５と協動して、第２の感熱抵抗体Ｒｋに対する供給電
流ｉｋを制御するための第２の制御回路を構成してい
る。なお、ここでは、トランジスタ１５がＰＮＰトラン
ジスタの場合の具体例を示している。 【００４６】演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）に
は、出力電圧Ｅｉの電源１２が挿入されており、電源１
２の負極には、感熱抵抗体Ｒｈと固定抵抗器Ｒｍとの接
続点の電圧Ｖｍが印加されている。また、電源１２の負
極には、第２の制御回路としての演算増幅器１６を動作
させるための分圧抵抗器（固定抵抗器Ｒ４およびＲ５）
を介して、トランジスタ１０のコレクタ電圧Ｖｒが印加
されている。 【００４７】後述するように、第１の感熱抵抗体Ｒｈ
は、調整用の固定抵抗器Ｒｔに応答して、演算増幅器１
１により所定温度に加熱されている。このように加熱さ
れた第１の感熱抵抗体Ｒｈを流体通路１９内に設置し、
流速に応じて奪われる熱量を電気的に抽出することによ
り、流体流量を検出する動作は前述と同様である。 【００４８】次に、図１および図２に示したこの発明の
実施の形態１において、第１の感熱抵抗体Ｒｈを所定温
度に設定するための平衡条件について説明する。図２に
おいて、演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）に印加
される電圧Ｖ１１ａは、以下の（１）式のように表わさ
れる。 【００４９】 Ｖ１１ａ＝ｒｍ・Ｖｒ／（ｒｈ＋ｒｍ）＋Ｅｉ≒Ｖｍ …（１） 【００５０】ただし、（１）式において、ｒｍは固定抵
抗器Ｒｍの抵抗値、Ｖｒはトランジスタ１０のコレクタ
電圧、ｒｈは第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値、Ｅｉは電
源１２の出力電圧、Ｖｍは固定抵抗器Ｒｍの両端電圧で
ある。また、演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）に
印加される分圧電圧Ｖ１６ａは、固定抵抗器Ｒ４および
Ｒ５による分圧電圧値であり、以下の（２）式のように
表わされる。 【００５１】 Ｖ１６ａ＝（ｒ４・Ｖｍ＋ｒ５・Ｖｒ）／（ｒ４＋ｒ５） ＝｛ｒ４・ｒｍ＋ｒ５（ｒｈ＋ｒｍ）｝×Ｖｒ／｛（ｒ４＋ｒ５）× （ｒｈ＋ｒｍ）｝ …（２） 【００５２】ただし、（２）式において、ｒ４、ｒ５は
固定抵抗器Ｒ４、Ｒ５の抵抗値である。（１）式および
（２）式より、演算増幅器１１の反転入力端子（−）に
印加される電圧Ｖ１１ｂは、以下の（３）式で表わされ
る。 【００５３】 Ｖ１１ｂ＝（Ｖｒ−Ｖ１６ａ）×ｒｔ／（ｒｋ＋ｒ１） ＝｛（ｒ４・ｒｈ）／（ｒ４＋ｒ５）×（ｒｈ＋ｒｍ）｝×｛ｒｔ／ （ｒｋ＋ｒ１）｝×Ｖｒ …（３） 【００５４】ここで、ブリッジ回路の平衡条件は、以下
の（４）式の通りである。 【００５５】Ｖ１１ａ＝Ｖ１１ｂ …（４） 【００５６】したがって、（１）式および（３）より、
ブリッジ回路の平衡条件示す（４）式は、以下の（５）
式のように表わされる。 【００５７】 ｒｈ＝｛ｒｍ（ｒｋ＋ｒ１）／ｒ１｝×｛（ｒ４＋ｒ５）／ｒ４｝ …（５） 【００５８】ただし、電源１２の電圧Ｅｉと、固定抵抗
器Ｒｍの両端電圧Ｖｍとの関係は、以下の（６）式を満
たしているものとする。 【００５９】Ｅｉ＜＜Ｖｍ …（６） 【００６０】ここで、第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値ｒ
ｈの温度係数をα１、第２の感熱抵抗体Ｒｋおよび固定
抵抗器Ｒ１の合成抵抗値（ｒｋ＋ｒ１）の温度係数をα
２とし、また、雰囲気温度をＴａ、第１の感熱抵抗体Ｒ
ｈの抵抗値ｒｈによる発熱温度をＴａ＋△Ｔ（ΔＴは温
度上昇量）とすると、上記（５）式は、以下の（７）式
のように変形される。 【００６１】 ｒｈｏ｛１＋α１（Ｔａ＋ΔＴ）｝＝｛ｒｍ（ｒｋｏ＋ｒ１）／ｒｔ｝×｛（ ｒ４＋ｒ５）／ｒ４｝×（１＋α２・Ｔａ） …（７） 【００６２】ただし、（７）式において、ｒｈｏは雰囲
気温度Ｔａが０℃のときの第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗
値、ｒｋｏは雰囲気温度Ｔａが０℃のときの第２の感熱
抵抗体Ｒｋの抵抗値である。また、調整用の固定抵抗器
Ｒｔの抵抗値ｒｔは、雰囲気温度Ｔａに基づいて調整を
行うと、以下の（８）式のように表わされる。 【００６３】 ｒｔ＝［ｒｍ｛ｒｋ（Ｔａ）＋ｒ１｝／ｒｈ（Ｔａ＋ΔＴ）］×（ｒ４＋ｒ５ ）／ｒ４ …（８） 【００６４】このとき、第２の感熱抵抗体Ｒｋの抵抗値
ｒｋによる出力電力Ｐｒｋは、以下の（９）式のように
表わされる。 【００６５】 Ｐｒｋ＝｛（Ｖｒ−Ｖ１６ａ）／ｒｋ｝2×ｒｋ ＝｛ｒｈ／（ｒｈ＋ｒｍ）｝2×（１／ｒｋ）×｛ｒ４／（ｒ４＋ｒ５ ）｝2 …（９） 【００６６】（９）式から明らかなように、従来回路と
比べて、第２の感熱抵抗体Ｒｋの出力電力Ｐｒｋは、
｛ｒ４／（ｒ４＋ｒ５）｝2により低減されるので、第
２の感熱抵抗体Ｒｋの自己発熱による影響は低減され
る。また、（８）式から明らかなように、従来回路と比
べて、固定抵抗器Ｒｔの抵抗値ｒｔは、｛（ｒ４＋ｒ
５）／ｒ４｝により増大されるので、調整時の精度が向
上する。 【００６７】次に、この発明の実施の形態１における電
圧Ｖｍの温度安定性について説明する。周知のように、
第１の感熱抵抗体Ｒｈの電流ｉｈと質量流量Ｑｍとの関
係は、以下の（１０）式で表わされる。 【００６８】 ｉｈ2＝（Ｋａ＋Ｋｂ√Ｑｍ）×ΔＴ／ｒｈ …（１０） 【００６９】ただし、（１０）式において、Ｋａおよび
Ｋｂは定数である。ここで、一定の流量Ｑｍに対する電
圧Ｖｍが雰囲気温度Ｔａに依存しないならば、以下の
（１１）式が成り立つ。 【００７０】 ∂（ΔＴ／ｒｈ）／∂Ｔａ＝０ …（１１） 【００７１】また、第１の感熱抵抗体Ｒｈの抵抗値ｒｈ
は、発熱温度（Ｔａ＋△Ｔ）を用いて、以下の（１２）
式のように表わされる。 【００７２】 ｒｈ＝ｒｈｏ｛１＋α１（Ｔａ＋ΔＴ）｝ ＝ｒｈｏ｛（１＋α１・Ｔａ）＋α１・ΔＴ）｝ …（１２） 【００７３】したがって、温度上昇量ΔＴと第１の感熱
抵抗体Ｒｈの抵抗値ｒｈとの比率は、以下の（１３）式
のように表わされる。 【００７４】 ΔＴ／ｒｈ＝１／（α１・ｒｈｏ）−（１＋α１・Ｔａ）／α１・ｒｈ …（ １３） 【００７５】また、第１の感熱抵抗体Ｒｈの平衡条件を
示す（７）式を用いれば、（１３）式は、以下の（１
４）式のように表わされる。 【００７６】 ΔＴ／ｒｈ＝１／（α１・ｒｈｏ）−［ｒｔ・ｒ４／｛α１・ｒｍ（ｒｋｏ＋ ｒ１）×（ｒ４＋ｒ５）｝］×｛（α１−α２）／（１＋α２・Ｔａ）｝ … （１４） 【００７７】したがって、上記（１１）式の左辺は、以
下の（１５）式のように表わされる。 【００７８】 ∂（ΔＴ／ｒｈ）／∂Ｔａ＝−［ｒｔ・ｒ４／｛α１・ｒｍ（ｒｋｏ＋ｒ１） ×（ｒ４＋ｒ５）｝］×｛（α１−α２）／（１＋α２・Ｔａ）2｝ …（１５ ） 【００７９】よって、上記（１１）式を満足する条件
は、以下の（１６）のように表わされる。 【００８０】α１＝α２ …（１６） 【００８１】このように、図２の回路構成により、ブリ
ッジ回路上の温度特性がキャンセルされるので、温度安
定性を得ることができ、感熱式流量計としての信頼性が
向上する。 【００８２】また、第１の感熱抵抗体Ｒｈの消費電流に
応じた両端電圧を固定抵抗器Ｒ４およびＲ５で分圧し、
この電圧分圧比に基づいて第２の感熱抵抗体Ｒｋの消費
電流ｉｋを低減することにより、第２の制御回路として
安価な演算増幅器１６を用いて、第２の感熱抵抗体Ｒｋ
の自己発熱による誤差を低減することができる。 【００８３】また、流体通路１９内に設置される第１の
感熱抵抗体Ｒｈおよび第２の感熱抵抗体Ｒｋの各一端を
共通接続して引き出し、プリント基板２０（図１参照）
に接続することにより、各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋと
プリント基板２０とを接続する端子２１Ａの数をたとえ
ば合計で３ヶ所に低減し、端子接続部の構造を簡素化し
て信頼性および加工性を向上させることができる。 【００８４】また、第２の感熱抵抗体Ｒｋの制御に関連
した固定抵抗器Ｒ４およびＲ５を、比較的高い消費電流
ｉｈが供給される第１の感熱抵抗体Ｒｈの両端間に挿入
することにより、固定抵抗器Ｒ４およびＲ５のインピー
ダンスを低い値に抑制することができ、演算増幅器１６
のコストダウンを実現することができる。 【００８５】上記具体例では、第２の感熱抵抗体Ｒｋに
接続されたトランジスタ１５として、ＰＮＰ形のトラン
ジスタを用いた場合を示したが、以下、図３のように、
ＮＰＮ形のトランジスタ１５Ａを用いたこの発明の実施
の形態１について説明する。 【００８６】この場合、演算増幅器１６の入力端子
（＋）および（−）の極性は、図２の場合とは反転関係
となるように接続される。また、トランジスタ１５Ａの
コレクタと各感熱抵抗体ＲｈおよびＲｋの一端との間に
ダイオード１８が挿入される。 【００８７】ここで、ダイオード１８の作用について説
明する。図３において、演算増幅器１６の出力端子から
見た場合、トランジスタ１５Ａのベース・エミッタ間お
よびベース・コレクタ間で、２つのダイオードが構成さ
れていることになる。 【００８８】したがって、演算増幅器１６の出力電圧Ｖ
Ｏ１６がノイズの影響でＨ（ハイ）レベルになった場
合、トランジスタ１５Ａのベース電圧（＝ＶＯ１６）が
持ち上げられ、コレクタ電圧ＶＣおよびエミッタ電圧Ｖ
Ｅは、以下の（１７）式および（１８）式のように表わ
される。 【００８９】ＶＣ＝ＶＯ１６−ＶＢＣ …（１７） ＶＥ＝ＶＯ１６−ＶＢＥ …（１８） 【００９０】ただし、（１７）式および（１８）式にお
いて、ＶＢＣおよびＶＢＥは、それぞれ、トランジスタ
１５Ａのベース・コレクタ間の電圧、ベース・エミッタ
間の電圧であり、いずれも、０．７Ｖ程度の値である。 【００９１】もし、ダイオード１８が挿入されていなけ
れば、（１７）式および（１８）式から明らかなよう
に、演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）に印加され
る電圧Ｖ１６Ａは、トランジスタ１０のコレクタ電圧Ｖ
ｒよりも高くなるので、演算増幅器１６の出力電圧ＶＯ
１６は、常にＨレベルとなり、トランジスタ１５Ａを制
御することができなくなる。 【００９２】そこで、ダイオード１８を挿入することに
より、演算増幅器１６の非反転入力端子（＋）に印加さ
れる電圧Ｖ１６Ａと、トランジスタ１０のコレクタ電圧
Ｖｒとの関係は、以下の（１９）式のようになり、トラ
ンジスタ１５Ａは、本来の非飽和領域で確実に動作する
ことができる。 【００９３】Ｖ１６Ａ≦Ｖｒ …（１９） 【００９４】また、演算増幅器１１の非反転入力端子
（−）に印加される電圧Ｖ１１ｂは、トランジスタ１５
Ａのエミッタ電位に相当するが、トランジスタ１５Ａが
ＮＰＮ形であることから、演算増幅器１６の出力電圧Ｖ
Ｏ１６（＞０Ｖ）によって、最小値がグランド電位（ほ
ぼ０レベル）まで制御可能となり、演算増幅器１１の入
力電圧範囲（制御範囲）が拡大される。 【００９５】なお、前述（図２参照）のようにＰＮＰ形
のトランジスタ１５を用いた場合には、演算増幅器１１
の非反転入力端子（−）に印加される電圧Ｖ１１ｂは、
トランジスタ１５のコレクタ出力電圧となり、演算増幅
器１６の出力電圧が０Ｖ以下になり得ないことから、制
御可能な電圧Ｖ１１ｂの最小値は、０．６Ｖ程度であ
る。 【００９６】図３のように、ＮＰＮ形のトランジスタ１
５Ａで得られる電圧により電流ｉｋの比率を求めること
により、演算増幅器１６のスルーレート（ｓｌｅｗ ｒ
ａｔｅ）の影響を受けにくくなり、演算増幅器１１に印
加される電圧Ｖ１１ｂの制御範囲がグランド電位まで拡
大されるので、さらに安価で耐ノイズ性を拡大するとと
もに、出力ダイナミックレンジを拡大することができ
る。 【００９７】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、流体通
路中に設置されて流体通路内の流量を検出するための第
１の感熱抵抗体と、流体通路中に設置されて流体通路内
の雰囲気温度を検出するための第２の感熱抵抗体と、第
１および第２の感熱抵抗体に電流を供給する電源と、第
１の感熱抵抗体の加熱温度が所定温度になるように、第
１の感熱抵抗体に流れる第１の消費電流を制御する第１
の制御回路と、第１の消費電流に対して所定比だけ少な
くなるように、第２の感熱抵抗体に流れる第２の消費電
流を制御する第２の制御回路とを備え、第１および第２
の感熱抵抗体は、正極側の給電端子となる各一端が共通
に接続されて第１の制御回路に引き出され、第２の制御
回路は、第２の感熱抵抗体に直列に挿入されたスイッチ
ング素子と、第１の感熱抵抗体の両端間に挿入された分
圧抵抗器と、分圧抵抗器の分圧電圧値に応答して動作す
る演算増幅器と、演算増幅器の非反転入力端子にアノー
ドが接続されたダイオードとを含み、第１の感熱抵抗体
の両端電圧に応答して、第２の消費電流を制御し、スイ
ッチング素子は、ＮＰＮ形のトランジスタからなり、演
算増幅器は、第２の消費電流が第１の消費電流に対して
一定比となるように、スイッチング素子を制御し、演算
増幅器の反転入力端子は、分圧抵抗器に接続され、演算
増幅器の非反転入力端子は、第２の感熱抵抗体とトラン
ジスタのコレクタとの接続点に接続され、演算増幅器の
出力端子は、トランジスタのベースに接続され、ダイオ
ードのカソードは、正極側の給電端子に接続され、簡単
な構成で、第２の感熱抵抗体の消費電流を低減して自己
発熱を抑制するとともに、流体通路上のプリント基板間
との接続端子数を低減するようにしたので、コストアッ
プを招くことなく高精度で高信頼性の感熱式流量計が得
られる効果がある。また、第１の制御回路の入力電圧範
囲をグランド電位まで拡大して、さらに安価で耐ノイズ
性を拡大するとともに、出力ダイナミックレンジを拡大
し、且つ、第２の制御回路を確実に動作させることので
きる感熱式流量計が得られる効果がある。 【００９８】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、第２の制御回路は、第２の感熱抵抗体に
直列に挿入されたスイッチング素子と、第１の感熱抵抗
体の両端間に挿入された分圧抵抗器と、分圧抵抗器から
の分圧電圧値に応答して動作する演算増幅器とを含み、
演算増幅器は、第２の消費電流が第１の消費電流に対し
て一定比となるようにスイッチング素子を制御し、電圧
分圧比を基準に第２の感熱抵抗体の消費電流を低減する
ようにしたので、コストアップを招くことなく高精度で
高信頼性の感熱式流量計が得られる効果がある。 【００９９】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、スイッチング素子をＰＮＰ形のトランジ
スタにより構成し、演算増幅器の非反転入力端子を分圧
抵抗器に接続し、演算増幅器の反転入力端子を第２の感
熱抵抗体とトランジスタのエミッタとの接続点に接続
し、演算増幅器の出力端子をトランジスタのベースに接
続したので、簡単な構成でコストアップを招くことな
く、高精度で高信頼性の感熱式流量計が得られる効果が
ある。 【０１００】また、この発明の請求項４によれば、請求
項２において、スイッチング素子をＮＰＮ形のトランジ
スタにより構成し、演算増幅器の反転入力端子を分圧抵
抗器に接続し、演算増幅器の非反転入力端子を第２の感
熱抵抗体とトランジスタのコレクタとの接続点に接続
し、演算増幅器の出力端子をトランジスタのベースに接
続し、ＮＰＮトランジスタを介して電圧比率を求めるよ
うにしたので、第１の制御回路の入力電圧範囲をグラン
ド電位まで拡大して、さらに安価で耐ノイズ性を拡大す
るとともに、出力ダイナミックレンジを拡大した感熱式
流量計が得られる効果がある。 【０１０１】また、この発明の請求項５によれば、請求
項４において、第１および第２の感熱抵抗体は、正極側
の給電端子となる各一端が共通に接続され、第２の制御
回路は、演算増幅器の非反転入力端子にアノードが接続
されたダイオードを含み、ダイオードのカソードを正極
側の給電端子に接続したので、第２の制御回路を確実に
動作させることのできる感熱式流量計が得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の構造を概略的に示
す断面図である。 【図２】 この発明の実施の形態１に関連したブリッジ
回路を具体的に示す回路図である。 【図３】 この発明の実施の形態１によるブリッジ回路
を具体的に示す回路図である。 【図４】 従来の感熱式流量計の構造を概略的に示す断
面図である。 【図５】 従来の感熱式流量計によるブリッジ回路の第
１の例を具体的に示す回路図である。 【図６】 従来の感熱式流量計によるブリッジ回路の第
２の例を具体的に示す回路図である。 【図７】 従来の感熱式流量計によるブリッジ回路の第
３の例を具体的に示す回路図である。 【符号の説明】 １ バッテリ（電源）、９、１０、１５Ａ トランジス
タ、１１ 演算増幅器（第１の制御回路）、１６ 演算
増幅器（第２の制御回路）、１８ ダイオード、１９
流体通路、２０ プリント基板、２１Ａ 端子、１００
Ａ センサ部、ｉｈ 第１の消費電流、ｉｋ 第２の消
費電流、Ｒｈ 第１の感熱抵抗体、Ｒｋ第２の感熱抵抗
体、Ｒ４、Ｒ５ 固定抵抗器（分圧抵抗器）、Ｖ１６ａ
分圧電圧。
す断面図である。 【図２】 この発明の実施の形態１に関連したブリッジ
回路を具体的に示す回路図である。 【図３】 この発明の実施の形態１によるブリッジ回路
を具体的に示す回路図である。 【図４】 従来の感熱式流量計の構造を概略的に示す断
面図である。 【図５】 従来の感熱式流量計によるブリッジ回路の第
１の例を具体的に示す回路図である。 【図６】 従来の感熱式流量計によるブリッジ回路の第
２の例を具体的に示す回路図である。 【図７】 従来の感熱式流量計によるブリッジ回路の第
３の例を具体的に示す回路図である。 【符号の説明】 １ バッテリ（電源）、９、１０、１５Ａ トランジス
タ、１１ 演算増幅器（第１の制御回路）、１６ 演算
増幅器（第２の制御回路）、１８ ダイオード、１９
流体通路、２０ プリント基板、２１Ａ 端子、１００
Ａ センサ部、ｉｈ 第１の消費電流、ｉｋ 第２の消
費電流、Ｒｈ 第１の感熱抵抗体、Ｒｋ第２の感熱抵抗
体、Ｒ４、Ｒ５ 固定抵抗器（分圧抵抗器）、Ｖ１６ａ
分圧電圧。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 流体通路中に設置されて前記流体通路内
の流量を検出するための第１の感熱抵抗体と、 前記流体通路中に設置されて前記流体通路内の雰囲気温
度を検出するための第２の感熱抵抗体と、 前記第１および第２の感熱抵抗体に電流を供給する電源
と、 前記第１の感熱抵抗体の加熱温度が所定温度になるよう
に、前記第１の感熱抵抗体に流れる第１の消費電流を制
御する第１の制御回路と、 前記第１の消費電流に対して所定比だけ少なくなるよう
に、前記第２の感熱抵抗体に流れる第２の消費電流を制
御する第２の制御回路とを備え、前記第１および第２の感熱抵抗体は、正極側の給電端子
となる各一端が共通に接続されて前記第１の制御回路に
引き出され、 前記第２の制御回路は、前記第２の感熱抵抗体に直列に
挿入されたスイッチング素子と、前記第１の感熱抵抗体
の両端間に挿入された分圧抵抗器と、前記分圧抵抗器の
分圧電圧値に応答して動作する演算増幅器と、前記演算
増幅器の非反転入力端子にアノードが接続されたダイオ
ードとを含み、前記第１の感熱抵抗体の両端電圧に応答
して、前記第２の消費電流を制御し、前記スイッチング素子は、ＮＰＮ形のトランジスタから
なり、 前記演算増幅器は、前記第２の消費電流が前記第１の消
費電流に対して一定比となるように、前記スイッチング
素子を制御し、 前記演算増幅器の反転入力端子は、前記分圧抵抗器に接
続され、前記演算増幅器の非反転入力端子は、前記第２
の感熱抵抗体と前記トランジスタのコレクタとの接続点
に接続され、前記演算増幅器の出力端子は、前記トラン
ジスタのベースに接続され、 前記ダイオードのカソードは、前記正極側の給電端子に
接続された ことを特徴とする感熱式流量計。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JPH07117436B2 (ja) * | 1990-12-28 | 1995-12-18 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
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|---|---|
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| US6032525A (en) | 2000-03-07 |
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| DE19803197C2 (de) | 2001-01-11 |
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