DE102022106847A1

DE102022106847A1 - Sensorengerät

Info

Publication number: DE102022106847A1
Application number: DE102022106847.1A
Authority: DE
Inventors: Miki Yazawa
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2022-09-29
Also published as: JP2022148130A; CN115127629A; US20220307918A1

Abstract

Eine Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Sensorelement mit einem temperaturempfindlichen Widerstand; und eine Schutzabdeckung, die das Sensorelement schützt, wobei das Sensorelement eine Form hat, die sich entlang einer Richtung lang erstreckt, und die Schutzabdeckung einen Umfang des Sensorelements mit einer Vielzahl von Stützpfeilern umgibt, die sich schräg in Bezug auf eine Längsrichtung des Sensorelements erstrecken. Vorzugsweise schneiden sich die mehreren Stützpfeiler gitterartig ineinander.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, die in der Lage ist, eine Windgeschwindigkeit zu messen, zum Beispiel.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Es ist eine thermische Sensorvorrichtung bekannt, die ein beheiztes Widerstandselement zur Durchflusserfassung einem Fluid aussetzt und den Durchfluss des Fluids auf der Grundlage der Wärmestrahlung zu diesem Zeitpunkt misst. Die Sensorvorrichtung enthält zusätzlich zu dem Widerstandselement für die Durchflusserfassung ein Widerstandselement für die Temperaturkompensation, und das Widerstandselement für die Durchflusserfassung und das Widerstandselement für die Temperaturkompensation sind in eine Brückenschaltung eingebunden. Wenn das Widerstandselement für die Durchflussmessung ein Fluid erhält, sinkt die Temperatur des Widerstandselements für die Durchflussmessung und sein Widerstand ändert sich, wodurch ein Differenzausgang in der Brückenschaltung erhalten werden kann. Auf der Grundlage dieses Differenzausgangs kann der Durchfluss des Fluids erfasst werden.
Gemäß JP 2019-215163 A werden beispielsweise Sensorelemente, die jeweils ein Widerstandselement zur Durchflussmessung und ein Widerstandselement zur Temperaturkompensation umfassen, über Leitungsdrähte von einem isolierenden Substrat getragen, während sie von dem isolierenden Substrat beabstandet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der Zwischenzeit sind die Sensorelemente in einer in JP 2019-215163 A offengelegten Sensorvorrichtung nicht mit einer Schutzabdeckung versehen, um die Sensorelemente vor äußerem Kontakt zu schützen, und sind daher nach außen hin offen.
Dann wird eine Konfiguration erwogen, bei der eine Schutzabdeckung um die Sensorelemente herum angebracht wird. Abhängig von der Strömungsrichtung eines Fluids entsteht jedoch das Problem der Verringerung der Messgenauigkeit unter dem Einfluss der Schutzabdeckung, bevor das Fluid die Sensorelemente erreicht.
Darüber hinaus ist die in JP 2019-215163 A offengelegte Konfiguration der Sensorvorrichtung ursprünglich dazu gedacht, die Genauigkeit bei der Erfassung der Strömung aus einer bestimmten Richtung zu verbessern, und nicht dazu, eine Omnidirektionalität der Sensorelemente zur Umgebung bei 360 Grad zu erreichen.
JP H10-239169 A offenbart einen Temperatursensor mit einem Temperatursensorelement, das mit einer Kappe bedeckt ist. Es ist jedoch weder beabsichtigt, ihn für die Durchflussmessung zu verwenden, noch wird erwartet, dass er eine Konfiguration hat, die die Omnidirektionalität des Temperatursensorelements zu seiner Umgebung um 360 Grad berücksichtigt.
In Anbetracht der oben beschriebenen Probleme wurde die vorliegende Erfindung gemacht, und ein Ziel davon ist es, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, die ein Sensorelement vor der Außenseite schützen kann und die Omnidirektionalität des Sensorelements zu seiner Umgebung bei 360 Grad verbessert.
Eine Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Sensorelement mit einem temperaturempfindlichen Widerstand; und eine Schutzabdeckung, die das Sensorelement schützt, wobei das Sensorelement eine Form hat, die sich längs einer Richtung erstreckt, und die Schutzabdeckung einen Umfang des Sensorelements mit einer Vielzahl von Stützpfeilern umgibt, die sich schräg in Bezug auf eine Längsrichtung des Sensorelements erstrecken.
Ferner umfasst eine Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: ein Sensorelement mit einem temperaturempfindlichen Widerstand; und eine Schutzabdeckung, die das Sensorelement schützt, wobei das Sensorelement von einem Substrat getragen wird, der temperaturempfindliche Widerstand entlang einer gesamten Umfangsrichtung des Sensorelements ausgebildet ist und die Schutzabdeckung einen Umfang des Sensorelements mit einer Vielzahl von Stützpfeilern umgibt, die sich schräg in Bezug auf eine Richtung erstrecken, in der das Sensorelement vom Substrat aus gesehen angeordnet ist.
Die Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Sensorelement von außen schützen und die Omnidirektionalität des Sensorelements zu seiner Umgebung auf 360 Grad verbessern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine Frontansicht der Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine Seitenansicht der Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist eine Schnittansicht eines Sensorelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
5 ist ein Schaltplan der Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
6 ist eine Schnittdarstellung einer in 2 dargestellten Schutzabdeckung entlang einer Linie A-A;
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Sensorvorrichtung;
8 ist eine teilweise vergrößerte Vorderansicht, die einen Teil von 7 zeigt, der vergrößert ist;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schutzabdeckung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schutzabdeckung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schutzabdeckung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schutzabdeckung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel zeigt;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schutzabdeckung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt;
14 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das mit einer Sensorvorrichtung eines ersten Beispiels durchgeführt wurde, die eine Beziehung zwischen einer Windgeschwindigkeit und einer Winkelrichtung zeigt;
15 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das mit einer Sensorvorrichtung eines zweiten Beispiels durchgeführt wurde, die eine Beziehung zwischen einer Windgeschwindigkeit und einer Winkelrichtung zeigt;
16 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das mit einer Sensorvorrichtung eines dritten Beispiels durchgeführt wurde, die eine Beziehung zwischen einer Windgeschwindigkeit und einer Winkelrichtung zeigt;
17 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das mit einer Sensorvorrichtung eines vierten Beispiels durchgeführt wurde, die eine Beziehung zwischen einer Windgeschwindigkeit und einer Winkelausrichtung zeigt;
18 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das unter Verwendung einer Sensorvorrichtung eines ersten Vergleichsbeispiels durchgeführt wurde, die eine Beziehung zwischen einer Windgeschwindigkeit und einer Winkelrichtung zeigen; und
19 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das mit einer Sensorvorrichtung eines zweiten Vergleichsbeispiels durchgeführt wurde, die eine Beziehung zwischen einer Windgeschwindigkeit und einer Winkelrichtung zeigen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden einfach als „Ausführungsform“ bezeichnet) im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt und kann verschiedenen Modifikationen unterzogen werden, um sie im Rahmen des Kerns der Erfindung zu implementieren.
<Beschreibung der Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform>
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 ist eine Vorderansicht der Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 3 ist eine Seitenansicht der Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 4 ist eine Schnittansicht eines Sensorelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 5 ist ein Schaltplan der Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 6 ist eine Schnittansicht einer in 2 dargestellten Schutzabdeckung entlang einer Linie A-A.
(Skizze der Sensorvorrichtung 1)
Eine X1-X2-Richtung und eine Y1-Y2-Richtung, die in 1 dargestellt sind, bezeichnen zwei Richtungen, die senkrecht zueinander in einer Ebene liegen, und eine Z1-Z2-Richtung, die in 1 dargestellt ist, bezeichnet eine Höhenrichtung, die senkrecht zur X1-X2-Richtung und zur Y1-Y2-Richtung liegt.
Eine Sensorvorrichtung 1 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform umfasst Sensorelemente 3 und 4, die jeweils einen temperaturempfindlichen Widerstand enthalten, sowie eine Schutzabdeckung 2, die die Sensorelemente 3 und 4 von außen schützt.
Im Folgenden werden in der ersten Ausführungsform und anderen später beschriebenen Ausführungsformen die oben beschriebene Ebene und die Höhenrichtung auf der Grundlage der in 1 dargestellten Haltung der Sensorvorrichtung 1 definiert. Das heißt, die folgende Beschreibung erfolgt unter der Prämisse, dass ein Zustand, in dem die Sensorvorrichtung 1 aufrecht steht, so dass die Schutzabdeckung 2 über der Sensorvorrichtung 1 positioniert ist, eine Grundstellung ist.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, befinden sich die Sensorelemente 3 und 4 innerhalb der Schutzhülle 2, die eine Netzstruktur aufweist.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, sind die Sensorelemente 3 und 4 jeweils in einer Form ausgebildet, die sich längs der Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung) erstreckt. Die Sensorelemente 3 und 4 sind also stabförmig und können insbesondere die Form einer Säule oder eines polygonalen Prismas haben. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Sensorelemente 3 und 4 jeweils eine säulenartige Form, die sich entlang der Höhenrichtung lang erstreckt.
Wie in 2 dargestellt, ist jedes der Sensorelemente 3 und 4 an beiden Enden mit Leitungsdrähten 6a, 6b, 8a und 8b verbunden, und jeder Leitungsdraht ist mit einem Substrat 9 verbunden (siehe 7).
Das Sensorelement 3 ist ein erstes Sensorelement mit einem Durchflussmesswiderstand 10, und das Sensorelement 4 ist ein zweites Sensorelement mit einem Temperaturkompensationswiderstand 38.
Der innere Aufbau des ersten Sensorelements 3 wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Wie in 4 dargestellt, umfasst das erste Sensorelement 3 den Durchflussmesswiderstand 10 als temperaturempfindlichen Widerstand, Elektrodenkappen 11, die auf beiden Seiten des Durchflussmesswiderstandes 10 angeordnet sind, und eine Isolierschicht 12, die den Durchflussmesswiderstand 10 und die Elektrodenkappen 11 bedeckt.
Der Durchflussmesswiderstand 10 besteht aus einem säulenförmigen Substrat, z. B. aus Keramik, auf dessen Oberfläche eine Widerstandsschicht aufgebracht ist. Somit ist der Durchflussmesswiderstand (temperaturempfindlicher Widerstand) 10 so ausgebildet, dass er sich entlang einer gesamten Umfangsrichtung erstreckt. Der Begriff „gesamte Umfangsrichtung“ bezeichnet hier eine Richtung um eine Achse, deren Mittelpunkt in der Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung) liegt, entlang der sich das erste Sensorelement 3 erstreckt. Zusätzlich, wenn auch nicht dargestellt, wird die Oberfläche der Widerstandsschicht des Durchflussmesswiderstandes 10 getrimmt, um den Widerstand einzustellen.
Die Außenfläche des ersten Sensorelements 3 umfasst eine Elementfläche 5a, die als Durchflussmessfläche dient, sowie eine obere Fläche 5b und eine untere Fläche 5c, die oberhalb und unterhalb der Elementfläche 5a angeordnet sind.
Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich ein erster Leitungsdraht 6a in der Z2-Richtung von einer der Elektrodenkappen 11, die näher an der unteren Fläche 5c positioniert ist. Ferner erstreckt sich ein erster Leitungsdraht 6b in der Z1-Richtung von der anderen Elektrodenkappe 11, die näher an der oberen Fläche 5b positioniert ist, wird in einem Mittelpunkt gebogen und erstreckt sich dann in der Z2-Richtung. Wie in 4 dargestellt, stehen sich die beiden Zuleitungsdrähte 6a und 6b mit einem vorbestimmten Abstand entlang der X1-X2-Richtung gegenüber und erstrecken sich beide in der Z2-Richtung. Dann werden die Enden des Paares von Leitungsdrähten 6a und 6b mit dem Substrat 9 verbunden.
Das zweite Sensorelement 4 hat einen ähnlichen Aufbau wie in 4, enthält aber anstelle des Durchflussmesswiderstandes 10 einen Temperaturkompensationswiderstand 38 als temperatursensitiven Widerstand.
Wie in 5 dargestellt, bildet der Durchflussmesswiderstand 10 zusammen mit dem Temperaturkompensationswiderstand 38 eine Brückenschaltung. Wie in 5 dargestellt, bilden der Durchflussmesswiderstand 10, der Temperaturkompensationswiderstand 38 und die Widerstände 16 und 17 eine Brückenschaltung 18. Wie in 5 dargestellt, bilden der Durchflussmesswiderstand 10 und der Widerstand 16 eine erste Reihenschaltung 19, und der Temperaturkompensationswiderstand 38 und der Widerstand 17 bilden eine zweite Reihenschaltung 20. Dann werden die erste Reihenschaltung 19 und die zweite Reihenschaltung 20 parallel geschaltet und bilden so die Brückenschaltung 18.
Wie in 5 dargestellt, sind eine Ausgangseinheit 21 der ersten Reihenschaltung 19 und eine Ausgangseinheit 22 der zweiten Reihenschaltung 20 jeweils mit einem Differenzverstärker (Amp) 23 verbunden. Die Brückenschaltung 18 ist mit einer Rückkopplungsschaltung 24 verbunden, die den Differenzverstärker 23 enthält. Der Rückkopplungskreis 24 umfasst einen Transistor (nicht abgebildet) und dergleichen.
Die Widerstände 16 und 17 haben jeweils einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCR), der niedriger ist als der des Durchflussmesswiderstands 10 und des Temperaturkompensationswiderstands 38. Der Durchflussmesswiderstand 10 hat einen vorbestimmten Widerstandswert Rs1, wenn er sich in einem beheizten Zustand befindet, der so gesteuert wird, dass seine Temperatur beispielsweise um einen vorbestimmten Wert höher ist als eine vorbestimmte Umgebungstemperatur. Der Temperaturkompensationswiderstand 38 wird so gesteuert, dass er z. B. bei der Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Widerstandswert Rs2 aufweist. Dabei ist der Widerstandswert Rs1 niedriger als der Widerstandswert Rs2. Der Widerstand 16, der zusammen mit dem Durchflussmesswiderstand 10 die erste Reihenschaltung 19 bildet, ist ein Festwiderstand mit einem Widerstandswert R1, der beispielsweise dem Widerstandswert Rs1 des Durchflussmesswiderstands 10 entspricht. Andererseits ist der Widerstand 17, der zusammen mit dem Temperaturkompensationswiderstand 38 die zweite Reihenschaltung 20 bildet, ein Festwiderstand mit einem Widerstandswert R2, der beispielsweise dem Widerstandswert Rs2 des Temperaturkompensationswiderstandes 38 entspricht.
Da der Durchflussmesswiderstand 10 so eingestellt wird, dass er eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur hat, sinkt die Temperatur des als Heizwiderstand dienenden Durchflussmesswiderstands 10, wenn das erste Sensorelement 3 dem Wind ausgesetzt ist. Dies führt zu einer Änderung des Potenzials der Ausgangseinheit 21 der ersten Reihenschaltung 19, die mit dem Durchflussmesswiderstand 10 verbunden ist. Infolgedessen wird ein Differenzausgang durch den Differenzverstärker 23 erhalten. In Abhängigkeit vom Differenzausgang legt die Rückkopplungsschaltung 24 eine Steuerspannung an den Durchflussmesswiderstand 10 an. Danach führt ein Mikrocomputer 30 (siehe 7), der in dem Substrat 9 untergebracht ist, in Übereinstimmung mit einer Änderung der Spannung, die für die Erwärmung des Strömungsmesswiderstandes 10 erforderlich ist, eine Umwandlung in eine Windgeschwindigkeit durch, um diese auszugeben. Außerdem ist der Mikrocomputer über die Leitungsdrähte 6a, 6b, 8a und 8b elektrisch mit den Sensorelementen 3 und 4 verbunden.
Darüber hinaus erfasst der Temperaturkompensationswiderstand 38 die Temperatur eines Fluids selbst und kompensiert den Einfluss einer Temperaturänderung des Fluids. Durch die Einbeziehung des Temperaturkompensationswiderstandes 38 ist es möglich, den Einfluss einer Temperaturänderung der Flüssigkeit auf die Durchflussmessung zu reduzieren, was eine genaue Durchflussmessung ermöglicht. Wie oben beschrieben, hat der Temperaturkompensationswiderstand 38 einen viel höheren Widerstand als der Durchflusserfassungswiderstand 10, und seine Temperatur ist ungefähr auf die Umgebungstemperatur eingestellt. Wenn der Temperaturkompensationswiderstand 38 dem Wind ausgesetzt ist, ändert sich das Potential der Ausgangseinheit 22 der zweiten Reihenschaltung 20, die mit dem Temperaturkompensationswiderstand 38 verbunden ist, kaum. Daher ist es möglich, eine genaue Differenzausgabe in Übereinstimmung mit einer Änderung des Widerstands des Durchflussmesswiderstands 10 zu erhalten, während das Potenzial der Ausgangseinheit 22 als Referenzpotenzial verwendet wird.
Darüber hinaus ist die in 5 dargestellte Schaltungskonfiguration nur ein Beispiel, und die vorliegende Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt.
(Schutzhülle 2)
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Schutzabdeckung 2 eine Umfangseinheit 2a, die die Umfänge der Sensorelemente 3 und 4 umgibt, eine Deckeneinheit 2b, die oberhalb (auf der Z1-Seite) der Umfangseinheit 2a angeordnet ist, und eine Befestigungsstützeinheit 2c, die unterhalb (auf der Z2-Seite) der Umfangseinheit 2a angeordnet ist.
Die Umfangseinheit 2a der Schutzhülle 2 umgibt die Umfänge der Sensorelemente 3 und 4 mit einer Vielzahl von Stützpfeilern 13, die sich schräg zur Längsrichtung der Sensorelemente 3 und 4 (Z1-Z2-Richtung) erstrecken, und umfasst eine Vielzahl von Durchgangslöchern 15. In der ersten Ausführungsform schneiden sich die mehreren Stützsäulen 13 gitterförmig.
Jede der Stützsäulen 13 ist von der Befestigungsstützeinheit 2c in Richtung der Deckeneinheit 2b geneigt, während sie verdreht wird, um die Deckeneinheit 2b und die Befestigungsstützeinheit 2c zu verbinden. Die Stützsäulen 13 sind aus zwei Neigungsmustern von Stützsäulen gebildet, die sich in jeweiligen Neigungsrichtungen erstrecken, die sich um etwa 90 Grad voneinander unterscheiden, und die Stützsäulen 13 in den jeweiligen Mustern erstrecken sich schräg und überschneiden sich gitterartig.
In der peripheren Einheit 2a sind andere Teile als die Stützsäulen 13 die Durchgangslöcher 15, und die Form (Kontur) jedes Durchgangslochs 15 ist ein Rhombus oder ein Rechteck. Die Sensorelemente 3 und 4, die sich im Inneren der Schutzhülle 2 befinden, können von außen durch die Durchgangslöcher 15 betrachtet werden. 2 ist eine Vorderansicht aus der Richtung des in 1 dargestellten Pfeils A, und 3 ist eine Seitenansicht aus der Richtung des in 1 dargestellten Pfeils B. In jeder der Zeichnungen erscheinen die Sensorelemente 3 und 4 durch die Durchgangslöcher 15. Außerdem erscheinen die Sensorelemente 3 und 4 auch dann durch die Durchgangslöcher 15 hindurch, wenn sie aus einem anderen Winkel als in den 2 und 3 betrachtet werden. Dies liegt daran, dass die Stützpfeiler 13, die die Schutzabdeckung 2 bilden, schräg zur Längsrichtung der Sensorelemente 3 und 4 (Z1-Z2-Richtung) verlaufen.
Wenn also Wind auf die Sensorelemente 3 und 4 aus den Richtungen der Umgebung bei 360 Grad einwirkt, mit anderen Worten, wenn Wind aus den Richtungen der Umgebung bei 360 Grad in einer horizontalen Ebene einschließlich der X1-X2-Richtung und der Y1-Y2-Richtung einwirkt, dringt der Wind aus jeder Richtung durch die Durchgangslöcher 15 der peripheren Einheit 2a, um auf das erste Sensorelement 3 einschließlich des Strömungserfassungswiderstands 10 einzuwirken. Daher kann das erste Sensorelement 3 eine Strömungserfassung bei der Einwirkung von Wind aus der Umgebung in einem Umkreis von 360 Grad erreichen. Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die Sensorvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Sensorelemente 3 und 4 in geeigneter Weise vor der Außenseite schützen und die Omnidirektionalität der Sensorelemente 3 und 4 zur Umgebung um 360 Grad verbessern.
In der ersten Ausführungsform kreuzen sich die mehreren Stützpfeiler 13 gitterartig. Dadurch kann die Festigkeit der Schutzhülle 2 erhöht werden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die folgenden Konfigurationen zu haben.

(1) Abweichung der Schnittpunkte 13a, an denen sich die mehreren Stützsäulen 13 schneiden, von einem Mittelpunkt C des ersten Sensorelements 3 in einer Seitenansicht unter allen Winkeln zur Umfangsrichtung (siehe 2 und 3).

Wie in der Vorderansicht und der Seitenansicht von 2 und 3 dargestellt, weichen die Schnittpunkte 13a vom Mittelpunkt C des ersten Sensorelements 3 nach oben (zur Seite Z1) oder nach unten (zur Seite Z2) ab. Das Gleiche gilt für andere Umgebungswinkel als die in den 2 und 3 gezeigten. Auf diese Weise kann der Wind veranlasst werden, auf das erste Sensorelement 3 aus jeder der Richtungen der Umgebung bei 360 Grad einzuwirken, wodurch die Omnidirektionalität zur Umgebung bei 360 Grad effektiv verbessert werden kann.
(2) Eine Breite T jeder der Stützsäulen 13, die kleiner ist als eine Länge L1 des ersten Sensorelements 3 entlang der Längsrichtung (Z1-Z2-Richtung) (siehe 2 und 8, die später beschrieben werden.).
Durch die oben beschriebene Verringerung der Breite T jeder Stützsäule 13 kann ein Bereich reduziert werden, in dem sich das erste Sensorelement 3 und die Stützsäulen 13 in einer Seitenansicht überlappen, wodurch die Omnidirektionalität effektiv verbessert wird. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Überlappungsbereich der Stützsäulen 13 in Bezug auf das erste Sensorelement 3 vorzugsweise 75 % oder weniger, noch bevorzugter 65 % oder weniger, noch viel bevorzugter 60 % oder weniger, noch viel bevorzugter 55 % oder weniger und am meisten bevorzugt 50 % oder weniger, in einer Seitenansicht bei jedem Umgebungswinkel.
(3) Eine Länge (Dicke) L2 von der Außenseite zur Innenseite jedes Stützpfeilers 13, die größer ist als die Breite T jedes Stützpfeilers 13 (siehe 6).
Mit „Innenseite der Stützsäulen 13“ ist hier die Innenseite der Schutzhülle 2 gemeint, in der sich die Sensorelemente 3 und 4 befinden, und mit „Außenseite der Stützsäulen 13“ die gegenüberliegende Seite (die Außenseite der Schutzhülle 2).
6 ist eine Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A in 2. Wie in 6 dargestellt, ist die Länge L2 jeder Stützsäule 13 größer als die Breite T. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass Wind, der von der Außenseite der Schutzhülle 2 zur Innenseite der Schutzhülle 2 weht, von den Stützsäulen 13 blockiert wird. Mit anderen Worten, der Bereich der Windrichtungen, die direkt gegen die Stützpfeiler 13 wehen, kann reduziert werden. Dadurch kann die Rundumsicht auf die Umgebung um 360 Grad effektiv verbessert werden.
Zusätzlich werden in einer Konfiguration, in der sich die Breite T mit der Position von außen nach innen der Stützpfeiler 13 ändert, wie in 6 dargestellt, die maximale Breite und die Länge (Dicke) L2 jedes Stützpfeilers 13 verglichen.
(4) Ausbilden der Stützsäule 13 mit einem vorstehenden Abschnitt, dessen Breite von innen nach außen allmählich abnimmt (siehe 6).
Aufgrund des vorstehenden Abschnitts mit einem nach außen vorstehenden Teil, wie in 6 dargestellt, kann der Wind reibungslos durch die Seitenfläche jeder Stützsäule 13 von außen nach innen strömen, wodurch die Omnidirektionalität zur Umgebung bei 360 Grad effektiv verbessert werden kann.
Im Folgenden wird die Deckeneinheit 2b beschrieben, die über der Umfangseinheit 2a angeordnet ist. Wie in 1 dargestellt, hat die Deckeneinheit 2b eine Struktur mit einer Ringeinheit 25, die die Stützsäulen 13 verbindet, die die Umfangseinheit 2a bilden, und mit zwei bogenförmigen Stützen 26, die sich oberhalb der Ringeinheit 25 kreuzen, obwohl die vorliegende Ausführungsform nicht auf diese Struktur beschränkt ist. Durch die Einbeziehung der Deckeneinheit 2b kann jedoch die Festigkeit der Schutzhülle 2 erhöht werden. Die Einbeziehung der Stützen 26 kann eine Verbesserung der Festigkeit der Schutzabdeckung 2 fördern. Indem die säulenförmigen Stützen 26 nicht die gesamte Deckeneinheit 2b bedecken, ist es möglich, an einer anderen Stelle als den Stützen 26 einen Raum zu schaffen, der mit dem Inneren der Schutzabdeckung 2 in Verbindung steht. Dadurch kann der Einfluss des schräg von oben kommenden Luftstroms auf die Erfassungsgenauigkeit der Umgebung um 360 Grad verringert werden.
Im Folgenden wird die Fixierstützeinheit 2c beschrieben. Im Hinblick auf die Beschreibung der Befestigungsstützeinheit 2c ist der Aufbau im Inneren der Befestigungsstützeinheit 2c wichtig, weshalb im Folgenden auf die 7 und 8 verwiesen wird.
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Sensorvorrichtung. 8 ist eine teilweise vergrößerte Vorderansicht, die einen Teil von 7 zeigt, der vergrößert ist.
Wie in 7 dargestellt, kann die Schutzabdeckung 2 in einen ersten Teil 2d und einen zweiten Teil 2e unterteilt werden, und diese Teile 2d und 2e werden kombiniert, um die Schutzabdeckung 2 zu bilden, die die Umfänge der Sensorelemente 3 und 4 umgibt. Die Teile 2d und 2e haben die gleiche Form und werden mit Hilfe einer Form aus Harz geformt.
Wie in den 7 und 8 dargestellt, hat der erste Teil 2d eine vertiefte Speichereinheit 27 innerhalb der Befestigungsstützeinheit 2c. Die Speichereinheit 27 ist in einen ersten Speicher 27a, einen zweiten Speicher 27b und einen dritten Speicher 27c unterteilt, die miteinander in Verbindung stehen.
Das mit den Sensorelementen 3 und 4 verbundene Substrat 9 kann in den jeweiligen Speichern 27a bis 27c der Fixierträgereinheit 2c gelagert werden. Auch im zweiten Teil 2e ist die Ablageeinheit 27 ähnlich der im ersten Teil 2d ausgebildet. Durch die Kombination der Teile 2d und 2e ist es möglich, das Substrat 9 in der Fixierträgereinheit 2c zuverlässig zu fixieren und zu halten.
Wie in den 7 und 8 dargestellt, ist eine Vielzahl von kleinen Löchern 29 in der oberen Fläche der Befestigungsstützeinheit 2c vorgesehen, und die kleinen Löcher 29 stehen mit der Speichereinheit 27 in Verbindung. Wie in 8 dargestellt, können die Leitungsdrähte 6a, 6b, 8a und 8b, die die Sensorelemente 3 und 4 befestigen, durch die kleinen Löcher 29 geführt werden. Infolgedessen kann das Substrat 9 in der Befestigungsträgereinheit 2c gelagert werden, und die Sensorelemente 3 und 4 können oberhalb (auf der Z1-Seite) und getrennt von der oberen Fläche der Befestigungsträgereinheit 2c angeordnet werden.
Wie in 7 dargestellt, sind in jeder der Halterungen 26, die in der Deckeneinheit 2b der Schutzabdeckung 2 vorgesehen sind, ein Haken 26a und ein ausnehmungsförmiger Hakenverschluss 26b ausgebildet. Darüber hinaus ist die Halterungseinheit 2c mit einem Montagevorsprung 28a und einem Montageloch 28b versehen, das sich auf der gegenüberliegenden Seite des Montagevorsprungs 28a befindet. Wenn also die Teile 2d und 2e zusammengefügt werden, wird der Haken 26a der Deckeneinheit 2b in die Hakenklemme 26b eingesetzt, und außerdem wird der Montagevorsprung 28a in das Montageloch 28b eingepasst. Dadurch können die Teile 2d und 2e verbunden werden, und es kann auch verhindert werden, dass sich das Teilepaar 2d und 2e trotz eines äußeren Stoßes oder dergleichen löst, wodurch der Schutz der Sensorelemente 3 und 4 in geeigneter Weise gefördert wird.
(Sensorelemente 3 und 4)
Die Sensorelemente 3 und 4 werden ergänzend beschrieben. Wie in 8 dargestellt, ist das erste Sensorelement 3 vorzugsweise in einer höheren Position angeordnet als das zweite Sensorelement 4. Das heißt, das erste Sensorelement 3 ist vorzugsweise weiter von der Oberseite 2f der Befestigungseinheit 2c entfernt angeordnet als das zweite Sensorelement 4. Noch bevorzugter ist das erste Sensorelement 3 in einer höheren Position als der mit dem zweiten Sensorelement 4 verbundene Leitungsdraht 8b ausgebildet. Dadurch kann, während Wind auf das erste Sensorelement 3 einwirkt, der Einfluss des zweiten Sensorelements 4 und des Leitungsdrahtes 8b reduziert werden, wodurch die Rundumsicht auf die Umgebung bei 360 Grad effektiv verbessert wird.
Ferner ist es vorteilhaft, die Sensorelemente 3 und 4 und die Leitungsdrähte 6a, 6b, 8a und 8b in einer Reihe anzuordnen. Dadurch sind das zweite Sensorelement 4 und die Zuleitungsdrähte, vom ersten Sensorelement 3 aus gesehen, nur entlang einer Richtung angeordnet (der X1-X2-Richtung, wie in 7 dargestellt). Während der Wind auf das erste Sensorelement 3 einwirkt, kann der Bereich der Winkel, in dem das zweite Sensorelement 4 und der Leitungsdraht 8b wirken, minimiert werden, wodurch die Omnidirektionalität zur Umgebung bei 360 Grad effektiv verbessert werden kann.
Darüber hinaus ist das erste Sensorelement 3 vorzugsweise im Wesentlichen in der Mitte der oberen Fläche 2f der Befestigungseinheit 2c angeordnet. Mit anderen Worten, das erste Sensorelement 3 ist vorzugsweise in einer Position mit im Wesentlichen gleichem Abstand zu jedem Abschnitt der Umfangseinheit 2a der Schutzabdeckung 2 angeordnet. Infolgedessen kann sich der Wind, während er von der Umgebung in einem Winkel von 360 Grad einwirkt, leichter um das erste Sensorelement 3 zentrieren und auf dieses einwirken, wodurch die Omnidirektionalität zur Umgebung in einem Winkel von 360 Grad effektiv verbessert werden kann.
(Substrat 9)
Das Substrat 9, das die Sensorelemente 3 und 4 trägt, wird beschrieben. Das Substrat 9 ist ein isolierendes Substrat und, obwohl nicht auf ein bestimmtes Substrat beschränkt, vorzugsweise ein allgemeines gedrucktes Substrat, bei dem Glasfasergewebe mit einem Epoxidharz imprägniert ist. Es kann zum Beispiel ein FR4-Substrat vorgeschlagen werden.
Wie in den 7 und 8 dargestellt, enthält das Substrat 9 einen Sensor 9a, der die Sensorelemente 3 und 4 trägt, eine Antriebsplatine 9b, auf der der Mikrocomputer 30, die Anschlüsse 36 und 37 und dergleichen installiert sind, und einen Kopplungsabschnitt 9c, der den Sensor 9a und die Antriebsplatine 9b koppelt.
Der erste Speicher 27a, der in der Befestigungsstützeinheit 2c der Schutzabdeckung 2 ausgebildet ist, ist so groß, dass er den Sensor 9a aufnehmen kann, der zweite Speicher 27b ist so groß, dass er die Antriebsplatine 9b aufnehmen kann, und der dritte Speicher 27c ist so groß, dass er den Kopplungsabschnitt 9c aufnehmen kann.
Wie in 7 und 8 dargestellt, sind mehrere Löcher 31 in einer Reihe im Sensor 9a ausgebildet, und die mit den Sensorelementen 3 und 4 verbundenen Leitungsdrähte 6a, 6b, 8a und 8b werden in die Löcher 31 eingeführt und befestigt.
Wie in 7 und 8 dargestellt, ist die Breite des Verbindungsabschnitts 9c kleiner als die Breite des Sensors 9a und der Antriebsplatine 9b. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass die in der Antriebsplatine 9b erzeugte Wärme auf den Sensor 9a und die Sensorelemente 3 und 4 übertragen wird. Infolgedessen kann eine ausgezeichnete Erfassungsgenauigkeit beibehalten werden. Außerdem ist im Sensor 9a in der Nähe des Verbindungsabschnitts 9c ein Schlitz 32 ausgebildet, um die Wärmequellen des Sensors 9a und der Antriebsplatine 9b zu trennen. Mit dieser Konfiguration kann der thermische Einfluss der Antriebsplatine 9b auf den Sensor 9a reduziert und das Ansprechverhalten des Sensors verbessert werden.
(Montage der Sensorvorrichtung)
In der ersten Ausführungsform wird das Substrat 9 einschließlich der Sensorelemente 3 und 4 in der Lagereinheit 27 in dem Paar von Teilen 2d und 2e gelagert, die die in 7 dargestellte Schutzabdeckung 2 bilden, und die Teile 2d und 2e werden kombiniert und verbunden. Anschließend wird ein Paar von Gehäusen 33 und 34 am unteren Ende der Schutzabdeckung 2 zusammengefügt, um die Antriebsplatine 9b abzudecken, und mit einer Schraube 35 befestigt. Damit ist die in 1 dargestellte Sensorvorrichtung 1 fertiggestellt.
<Beschreibung der Sensorvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform>
Im Folgenden werden andere Sensorvorrichtungen als die erste Ausführungsform beschrieben. Da jedoch der Hauptkörper der Vorrichtung (einschließlich der Sensorelemente 3 und 4, des Substrats 9 und der Gehäuse 33 und 34) mit Ausnahme der Schutzabdeckung eine ähnliche Struktur wie bei der ersten Ausführungsform aufweist, wird in den folgenden Ausführungen nur eine Schutzabdeckung beschrieben.
Wie in 9 dargestellt, umfasst eine Schutzabdeckung 40, die an einer Sensorvorrichtung einer zweiten Ausführungsform angebracht ist, eine Vielzahl von Stützsäulen 41, die sich schräg in Bezug auf die Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung) entsprechend der Längsrichtung der Sensorelemente 3 und 4 erstrecken. In der Schutzabdeckung 40 erstrecken sich die Stützsäulen 41 vom Seitenbereich bis zum oberen Bereich. Obwohl an der Oberseite ein Loch 42 ausgebildet ist, können sich die Stützsäulen 41 alternativ auch so erstrecken, dass sie diesen Abschnitt abdecken. In der Schutzabdeckung 40 ist eine Vielzahl von Durchgangslöchern 43 vom Seitenabschnitt zum oberen Abschnitt ausgebildet, und die Durchgangslöcher 43 haben jeweils eine im Wesentlichen rhombische Form. Die in 9 dargestellte Schutzabdeckung 40 unterscheidet sich von der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Schutzabdeckung 2 in der Herstellung derselben. Das heißt, es wird eine Kappe mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke ohne darin ausgebildete Löcher geformt, und anschließend wird die Vielzahl der rautenförmigen Durchgangslöcher 43 durch Stanzen in den Seitenbereich der Kappe geformt. Ferner kann die Schutzabdeckung 40 der zweiten Ausführungsform im Gegensatz zu der in 7 dargestellten nicht in eine Vielzahl von Teilen unterteilt werden und ist von einer Art, die von oben in den Hauptkörper der Vorrichtung eingepasst wird.
Auch bei der in 9 dargestellten zweiten Ausführungsform erstrecken sich die mehreren Stützsäulen 41 schräg zur Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung) entsprechend der Längsrichtung der Sensorelemente 3 und 4 und überschneiden sich gitterartig. Durch das Anbringen der Schutzabdeckung 40 der zweiten Ausführungsform ist es daher möglich, die Sensorelemente 3 und 4 von außen zu schützen und die Omnidirektionalität zur Umgebung auf 360 Grad zu verbessern.
Auch in dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Schnittpunkte, an denen sich die mehreren Stützsäulen 41 schneiden, in einer Seitenansicht in allen Winkeln zur Umfangsrichtung jeweils vom Zentrum C (siehe 2 und 3) des ersten Sensorelements 3 abweichen.
<Beschreibung der Sensorvorrichtung nach der dritten Ausführungsform>
Eine Schutzabdeckung 50 der dritten Ausführungsform, die in 10 dargestellt ist, unterscheidet sich von 9 dadurch, dass die Durchgangslöcher 53 jeweils eine im Wesentlichen kreisförmige Form aufweisen, aber ansonsten eine ähnliche Struktur wie in 9 haben. Auch die in 10 dargestellte Schutzabdeckung 50 weist eine Maschenstruktur auf, in der sich eine Vielzahl von Stützpfeilern 51 schräg zur Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung) entsprechend der Längsrichtung der Sensorelemente 3 und 4 erstreckt. Daher ist es durch Anbringen der Schutzabdeckung 50 der dritten Ausführungsform möglich, die Sensorelemente 3 und 4 von außen zu schützen und die Omnidirektionalität zur Umgebung um 360 Grad zu verbessern.
Auch in dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Schnittpunkte, an denen sich die mehreren Stützsäulen 51 schneiden, in einer Seitenansicht in allen Winkeln zur Umfangsrichtung jeweils vom Zentrum C (siehe 2 und 3) des ersten Sensorelements 3 abweichen.
<Beschreibung der Sensorvorrichtung nach der vierten Ausführungsform>
Eine Schutzabdeckung 60 einer in 11 dargestellten vierten Ausführungsform ist mit einer Vielzahl von spiralförmigen Stützpfeilern 61 versehen, die einen Ringabschnitt 62 am oberen Ende und eine Befestigungsstützeinheit 64 am unteren Ende verbinden. Diese Stützpfeiler 61 erstrecken sich schräg in Bezug auf die Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung), die der Längsrichtung der Sensorelemente 3 und 4 entspricht. Durch das Anbringen der Schutzabdeckung 60 der vierten Ausführungsform ist es daher möglich, die Sensorelemente 3 und 4 von außen zu schützen und die Omnidirektionalität zur Umgebung auf 360 Grad zu verbessern. Um die Festigkeit der Schutzabdeckung 60 zu erhöhen, ist die in den 1 bis 3 dargestellte Netzstruktur vorzuziehen.
<Vergleich mit Vergleichsbeispielen>
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsformen erstrecken sich bei Schutzabdeckungen 70 und 80, die in Sensorvorrichtungen gemäß den in den 12 und 13 dargestellten Vergleichsbeispielen vorgesehen sind, mehrere Stützsäulen 71 und 81 entlang der Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung), die der Längsrichtung der Sensorelemente 3 und 4 entspricht. Gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel in 12 ist eine Struktur ausgebildet, in der sich mehrere Stützsäulen 71 und 72 in einem Matrixmuster kreuzen. Von der Vielzahl der Stützsäulen erstreckt sich die Stützsäule 71 entlang der Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung). Andererseits ist gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel in 13 eine Vielzahl von Stützsäulen 81 und 82 so angeordnet, dass die Durchgangslöcher 83 versetzt sind. Von der Vielzahl der Stützsäulen erstreckt sich die Stützsäule 81 entlang der Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung).
Unter Verwendung der Sensorvorrichtungen der oben beschriebenen Ausführungsformen und der Sensorvorrichtungen der Vergleichsbeispiele wurden Experimente zur Strömungserfassung bei Wind durchgeführt, der in einem Winkel von 360 Grad aus der Umgebung geblasen wurde. In den Experimenten wurde derselbe Hauptkörper der Vorrichtung als Hauptkörper der Vorrichtung verwendet, an dem jede Schutzabdeckung angebracht war. Darüber hinaus werden die Experimente mit der Sensorvorrichtung 1 gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform als „erste bis vierte Beispiele“ beschrieben.
Die Umgebung bei 360 Grad ist entlang einer horizontalen Richtung parallel zu einer Ebene, die die X1-X2-Richtung und die Y1-Y2-Richtung einschließt, wie in 1 dargestellt. Die horizontale Richtung ist eine Durchmesserrichtung des ersten Sensorelements 3, das aufrecht entlang der Z1-Z2-Richtung steht.
In den Versuchen wurde jedes Sensorgerät in einem Winkel von 360 Grad von der Umgebung angeströmt. Für die Windgeschwindigkeiten wurde die Bewegungsfrequenz eines Wechselrichters in vier Stufen von 3 Hz, 7 Hz, 10 Hz und 14 Hz gesteuert. Je höher die Bewegungsfrequenz, desto höher die Windgeschwindigkeit. Die sich daraus ergebenden Windgeschwindigkeiten wurden von jedem Sensorgerät gemessen.
Die Versuchsergebnisse des ersten Beispiels sind in 14 dargestellt. Wie in 14 dargestellt, zeigen die Zahlenwerte am äußeren Rand eines Kreisdiagramms, das in Anlehnung an eine Windrose gezeichnet wurde, die Windrichtungen in Richtung der in der Mitte positionierten Sensorvorrichtung 1 an.
Die Zahlenwerte „0, 2, 6, 8, 10 und 12“ im Kreisdiagramm sind die Werte der Windgeschwindigkeiten. Darüber hinaus zeigen mehrere fettgedruckte Kurven im Kreisdiagramm die tatsächlichen Messwerte der Windgeschwindigkeiten an, die erhalten wurden, als der Wind aus der Umgebung um 360 Grad von der Sensorvorrichtung gemessen wurde, wobei die Bewegungsfrequenz des Wechselrichters auf 3 Hz, 7 Hz, 10 Hz bzw. 14 Hz eingestellt wurde. 14 zeigt auch Idealwerte als Messwerte, die idealerweise bei einer Einstellung der Bewegungsfrequenz des Wechselrichters auf 14 Hz erzielt werden könnten.
Im zweiten bis vierten Beispiel sowie im ersten und zweiten Vergleichsbeispiel wurden die Windgeschwindigkeiten, die aus der Umgebung in einem Winkel von 360 Grad wehen, auf die gleiche Weise wie oben beschrieben gemessen. Die Versuchsergebnisse des zweiten Beispiels sind in 15, die Versuchsergebnisse des dritten Beispiels in 16, die Versuchsergebnisse des vierten Beispiels in 17, die Versuchsergebnisse des ersten Vergleichsbeispiels in 18 und die Versuchsergebnisse des zweiten Vergleichsbeispiels in 19 abgebildet.
Wie in 18 dargestellt, wurde im ersten Vergleichsbeispiel festgestellt, dass die Erfassungsgenauigkeit bei der Erfassung des Luftvolumens, das aus Richtungen von ca. 30 bis 70 Grad, ca. 115 bis 140 Grad, ca. 200 bis 240 Grad und ca. 270 bis 320 Grad bläst, extrem verringert ist.
Wie in 19 dargestellt, wurde im zweiten Vergleichsbeispiel festgestellt, dass die Erfassungsgenauigkeit bei der Erfassung des Luftvolumens, das aus Richtungen von etwa 30 bis 50 Grad, etwa 60 bis 90 Grad, etwa 100 bis 120 Grad, etwa 130 bis 150 Grad, etwa 160 bis 180 Grad, etwa 200 bis 220 Grad, etwa 230 bis 250 Grad, etwa 270 bis 290 Grad, etwa 310 bis 340 Grad und etwa 350 bis 10 Grad bläst, extrem gesenkt wurde.
Im ersten und zweiten Vergleichsbeispiel wird der Grund für die geringere Genauigkeit bei der Erfassung des Luftvolumens, das aus den Richtungen in den Gradzahlen der oben beschriebenen Bereiche weht, darin gesehen, dass die Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung), die der Längsrichtung des ersten Sensorelements 3 entspricht, in einer Seitenansicht in jedem der Winkel in den oben beschriebenen Bereichen im Wesentlichen mit den Stützpfeilern zusammenfällt, so dass der Wind das erste Sensorelement nicht richtig erreicht.
Im Gegensatz dazu wurde in den ersten bis vierten Beispielen, wie in 14 bis 17 dargestellt, keine extreme Verringerung der Erfassungsgenauigkeit bei der Erfassung des Luftvolumens, das aus Richtungen in beliebigen Winkeln bläst, beobachtet, und es wurde festgestellt, dass die Erfassungsgenauigkeit näher am Idealwert lag als bei den ersten und zweiten Vergleichsbeispielen.
In den ersten bis vierten Beispielen erstrecken sich die mehreren Stützpfeiler, die die Umfänge der Sensorelemente 3 und 4 umgeben, schräg zur Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung) entsprechend der Längsrichtung der Sensorelemente. Aus diesem Grund überschneiden sich die Stützpfeiler und die Längsrichtung des ersten Sensorelements 3 in einer Seitenansicht in keinem Winkel. Daher kann der Wind aus der Umgebung in allen Winkeln zur Umfangsrichtung richtig auf das erste Sensorelement 3 einwirken, wodurch die Omnidirektionalität zur Umgebung bei 360 Grad verbessert werden kann.
Unter den ersten bis vierten Beispielen war im dritten Beispiel, das in 16 dargestellt ist, die Genauigkeit der Erfassung des Luftvolumens, das aus Richtungen von ungefähr 0 bis 80 Grad und ungefähr 230 bis 350 Grad bläst, im Vergleich zu den ersten, zweiten und vierten Beispielen etwas geringer. Darüber hinaus war das erste und zweite Beispiel, bei dem sich mehrere Stützsäulen gitterförmig überschneiden, dem zweiten Beispiel in der Genauigkeit der Erfassung des Luftvolumens, das aus Richtungen von etwa 190 bis 150 Grad bläst, überlegen. Dies hat gezeigt, dass das erste Beispiel in Bezug auf die Festigkeit der Schutzabdeckung und die Omnidirektionalität zur Umgebung bei 360 Grad ausgezeichnet war. Außerdem erfüllt das erste Beispiel alle oben beschriebenen Bedingungen (1) bis (4).
< Andere Ausführungsformen >
In einer anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auch auf eine andere Konfiguration als diejenige anwendbar, in der sich das erste Sensorelement 3 mit einem Strömungsmesswiderstand entlang einer Richtung erstreckt. Allerdings ist das erste Sensorelement 3 erforderlich, um einen Strömungsmesswiderstand, der entlang der gesamten Umfangsrichtung des Sensorelements gebildet wird, umfassen. Beispielsweise kann ein kugelförmiges Sensorelement als erstes Sensorelement vorgeschlagen werden. Insbesondere in einer Struktur, in der ein Strömungsmesswiderstand über die gesamte Oberfläche einer kugelförmigen Basis ausgebildet ist, ist der Strömungsmesswiderstand entlang der gesamten Umfangsrichtung des Sensorelements ausgebildet.
Das kugelförmige erste Sensorelement ist über die in 8 und dergleichen dargestellten Leitungsdrähte 6a und 6b mit dem Substrat 9 verbunden. Dann umgibt die Schutzabdeckung 2 (die sich in dieser Beschreibung als repräsentatives Beispiel auf die in 1 und dergleichen dargestellte Schutzabdeckung 2 bezieht) die Umfänge der Sensorelemente 3 und 4 mit der Vielzahl von Stützpfeilern 13, die sich schräg in Bezug auf eine Richtung erstrecken, in der die Sensorelemente 3 und 4 vom Substrat 9 aus gesehen angeordnet sind, d.h. die Höhenrichtung (Z1-Z2-Richtung). Dadurch können die Sensorelemente 3 und 4 in geeigneter Weise von außen geschützt und die Omnidirektionalität zur Umgebung auf 360 Grad verbessert werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass das erste Sensorelement 3 höher als das zweite Sensorelement 4 angeordnet ist. Als Schutzabdeckung kann jede der Strukturen der oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform verwendet werden.
Obwohl die Sensorvorrichtung 1 oben als Windsensor beschrieben wurde, kann es sich bei dem zu erfassenden Fluid auch um ein anderes Gas oder eine andere Flüssigkeit als Wind handeln.
Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Sensorelement in geeigneter Weise von außen geschützt werden und die Omnidirektionalität zur Umgebung bei 360 Grad kann verbessert werden. Somit kann die vorliegende Erfindung für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf Klimaanlagen, ein Windkontrollsystem, Analyse und dergleichen angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019215163 A [0003, 0004, 0006]
JP H10239169 A [0007]

Claims

Sensorvorrichtung mit einem Sensorelement, das einen temperaturempfindlichen Widerstand enthält; und einer Schutzabdeckung, die das Sensorelement schützt, wobei das Sensorelement eine Form hat, die sich in einer Richtung lang erstreckt, und die Schutzhülle einen Umfang des Sensorelements mit einer Vielzahl von Stützpfeilern umgibt, die sich schräg zu einer Längsrichtung des Sensorelements erstrecken.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich die mehreren Stützsäulen gitterförmig überschneiden.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Schnittpunkte, an denen sich die mehreren Stützsäulen kreuzen, in einer Seitenansicht in allen Winkeln zu einer Umfangsrichtung von einem Zentrum des Sensorelements abweichen.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Breite jeder der Stützsäulen kleiner ist als die Längslänge des Sensorelements.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Länge von einer Außenseite zu einer Innenseite jeder der Stützsäulen größer ist als eine Breite jeder der Stützsäulen.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der jede der Stützsäulen so geformt ist, dass sie einen vorstehenden Abschnitt aufweist, in dem die Breite von innen nach außen allmählich abnimmt.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Schutzabdeckung eine Aufbewahrungseinheit enthält, in der ein das Sensorelement tragendes Substrat in einem unteren Ende der Stützsäulen gelagert ist.
Sensorvorrichtung mit einem Sensorelement, das einen temperaturempfindlichen Widerstand enthält; und einer Schutzabdeckung, die das Sensorelement schützt, wobei das Sensorelement wird von einem Substrat getragen, der temperaturempfindliche Widerstand entlang einer gesamten Umfangsrichtung des Sensorelements ausgebildet ist, und die Schutzabdeckung einen Umfang des Sensorelements mit einer Vielzahl von Stützpfeilern umgibt, die sich schräg in Bezug auf eine Richtung erstrecken, in der das Sensorelement vom Substrat aus gesehen angeordnet ist.