JP2016011948A - 風向計、風向風量計および移動方向測定計 - Google Patents

Abstract

【課題】微弱な風の風向の検出が可能な風向計を提供する。【解決手段】風向計１は、以下の複数のセンサ２と制御部３を有する。センサ２は、一面２ａを有し、互いに異なる金属もしくは半導体で構成された第１、２層間接続部材２１ａ２１ｂを有する。また、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとで温度差が生じたときに電気的な出力を発生させる熱電変換素子２１を備える。そして、センサ２は、ヒータ２２によって温度を変化させられた周囲の空気が風により移動させられて、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとで温度差が生じたときに電気的な出力を発生させる。制御部３は、この出力の差に基づいて風の風向を算出する。このため、この風向計１では、微弱な風の風向の検出が可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、風向計、風向風量計および移動方向測定計に関する。

従来の風向計として、風見鶏と同じ原理を用いたベーン式の風向計がある（例えば、特許文献１参照）。この風向計は、軸受けに支持された回転軸と、風を受けて回転軸を中心に回転可能なベーン（矢羽根）とを備え、ベーンが向く方向によって風向を示すものである。

特開平８−１６００６５号公報

しかし、上記した従来の風向計では、風向の測定時に、軸受けと回転軸で構成される機械式の可動部に摩擦が生じるため、比較的風速の大きい風の風向を検出することはできるものの、室内気流等の微弱な風の風向を検出することは困難であった。

このため、風向計や風向風量計においては、微弱な風の風向の検出が可能であることが望まれる。同様に、風向計を利用して、移動する物体の移動方向を測定する移動方向測定計においても、微弱な風の風向の検出が可能であることが望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、微弱な風の風向の検出が可能な風向計、風向風量計および移動方向測定計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（２ａ）を有し、一面の上方を流れる風の風向を測定する風向計であって、以下の特徴を有する。すなわち、一面が形成されると共に、一端（２１ａａ、２５０ａａ）および該一端と反対側の他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）を有していて金属もしくは半導体で構成された第１導電体（２１ａ、２５０ａ）と、一端（２１ｂａ、２５０ｂａ）および該一端と反対側の他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）を有していて第１導電体とは異なる金属もしくは半導体で構成された第２導電体（２１ｂ、２５０ｂ）と、を有し、第１導電体と第２導電体とが直列に接続されると共に、第１導電体および第２導電体のそれぞれのうち互いに接続された側の一端（２１ａａ、２１ｂａ、２５０ａａ、２５０ｂａ）と、第１導電体の他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）および第２導電体の他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）と、で温度差が生じたときに電気的な出力を発生させる熱電変換素子（２１、２１Ａ、２１Ｂ、３７０）を備えると共に、発熱および吸熱のうち少なくとも一方を行うことで周囲の温度を変化させる温度変化手段（２２、３２０）を備え、温度変化手段によって温度を変化させられた周囲の空気が風により移動させられて、第１導電体および第２導電体のそれぞれの一端と他端とで温度差が生じたときに、該温度差に応じた出力を発生させる構成とされ、風が所定方向に流れた場合において発生させる出力の値が互いに異なる複数のセンサ（２）と、複数のセンサのそれぞれにおいて発生した出力の値の差に基づいて、風の風向を算出する風向算出手段（３）と、を有することを特徴とする。

これによれば、機械式の可動部を持たない熱電変換素子を用いて風向を検出するので、微弱な風の風向の検出が可能となる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の風向計を備える風向風量計であって、風向算出手段が、出力の値に基づいて、風量を算出する風量計も構成することを特徴とする。これによれば、請求項１に記載の風向計を備えるので、微弱な風の風向の検出が可能である。

また、請求項６に記載の発明では、一面を有する共に、移動体（５０）に設置されて、移動体が移動するときに一面の上方において移動体にとって相対的に生じる風を測定することにより、移動体の移動方向を測定する移動方向測定計であって、以下の特徴を有する。すなわち、一面が形成されると共に、一端（２１ａａ、２５０ａａ）および該一端と反対側の他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）を有していて金属もしくは半導体で構成された第１導電体（２１ａ、２５０ａ）と、一端（２１ｂａ、２５０ｂａ）および該一端と反対側の他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）を有していて第１導電体とは異なる金属もしくは半導体で構成された第２導電体（２１ｂ、２５０ｂ）と、を有し、第１導電体と第２導電体とが直列に接続されると共に、第１導電体および第２導電体のそれぞれのうち互いに接続された側の一端（２１ａａ、２１ｂａ、２５０ａａ、２５０ｂａ）と、第１導電体の他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）および第２導電体の他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）と、で温度差が生じたときに電気的な出力を発生させる熱電変換素子（２１、２１Ａ、２１Ｂ、３７０）を備えると共に、発熱および吸熱のうち少なくとも一方を行うことで周囲の温度を変化させる温度変化手段（２２、３２０）を備え、温度変化手段によって温度を変化させられた周囲の空気が風により移動させられて、第１導電体および第２導電体のそれぞれの一端と他端とで温度差が生じたときに、該温度差に応じた出力を発生させる構成とされ、風が所定方向に流れた場合において発生させる出力の値が互いに異なる複数のセンサ（２）と、
複数のセンサのそれぞれにおいて発生した出力の値の差に基づいて、移動体の移動方向を算出する移動方向算出手段（３）と、を有することを特徴とする。

これによれば、機械式の可動部を持たない熱電変換素子を用いて風向を検出するので、移動体が移動した際に移動体にとって相対的に生じる風を測定するときに、この風が微弱であってもこの風の風向の検出が可能となる。

第１実施形態に係る風向計１の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す風向計１の平面構成を示す図である。 ヒータ２２によって生じた熱気の移動を示す図２に対応する図である。 図１中のセンサ２の平面図である。 図４のV−V線断面図である。 第１実施形態におけるセンサ２の製造工程を説明するための断面図である。 第１実施形態において、無風の場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図である。 第１実施形態において、風が流れた場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図である。 第２実施形態におけるセンサ２の平面図である。 図９のX−X線断面図である。 第２実施形態において、無風の場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図であって、図９のXI−XI線断面に対応する模式図である。 第２実施形態において、風が流れた場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図であって、図９のXII−XII線断面に対応する模式図である。 比較例１において、風が流れた場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図である。 第３実施形態に係る風向計１の平面構成を示す図である。 図１４中のセンサ２の平面図である。 図１４中のセンサ２の底面図である。 図１５のXVII−XVII線断面図である。 第３実施形態におけるセンサ２の製造工程を説明するための断面図であって、図１７に対応する断面図である。 図１５のXIX−XIX線断面図である。 第３実施形態におけるセンサ２の製造工程を説明するための断面図であって、図１７に対応する断面図である。 第３実施形態において、無風の場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図である。 第３実施形態において、風が流れた場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図である。 第３実施形態の変形例１におけるセンサ２の平面図である。 図２３に示すセンサ２の底面図である。 図２３のXXV−XXV線断面図である。 第３実施形態の変形例１におけるセンサ２の製造工程を説明するための断面図であって、図２５に対応する断面図である。 図２３のXXVII−XXVII線断面図である。 第３実施形態の変形例１におけるセンサ２の製造工程を説明するための断面図であって、図１７に対応する断面図である。 第３実施形態の変形例２におけるセンサ２の平面図である。 図２９に示すセンサ２の底面図である。 図２９のXXXI−XXXI線断面図である。 第３実施形態の変形例２におけるセンサ２の製造工程を説明するための断面図であって、図３１に対応する断面図である。 図２９のXXXIII−XXXIII線断面図である。 第３実施形態の変形例２におけるセンサ２の製造工程を説明するための断面図であって、図３３に対応する断面図である。 第３実施形態の変形例２において、無風の場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図である。 第３実施形態の変形例２において、風が流れた場合のセンサ２近傍の温度分布を示す図である。 第４実施形態における移動方向測定計１Ａ（バット５０を含む）の全体構成を示す図である。 図３７のXXXVIII−XXXVIII線断面図である。 他の実施形態における風向計１の平面図である。 他の実施形態におけるセンサ２の平面図である。 他の実施形態におけるセンサ２の平面図である。 他の実施形態におけるセンサ２の平面図である。 他の実施形態におけるセンサ２の平面図である。 他の実施形態におけるセンサ２の平面図である。 他の実施形態におけるセンサ２の平面図である。 他の実施形態におけるセンサ２の平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る風向計１について図１〜図８を参照して説明する。この風向計１は、一面２ａを有し、一面２ａの上方を流れる風の風向を測定する装置であって、図１に示すように、複数のセンサ２と、制御部３と、表示部４とを有する。なお、ここでは一例として、風向計１は、８つのセンサ２を有する構成とされている。

図１〜図５に示すように、複数のセンサ２は、それぞれ、一面２ａおよび一面２ａと反対側の他面２ｂを有する板状の多層基板で構成されている。図１、図２に示すように、複数のセンサ２は、それぞれ、他面２ｂが固定部材５の平面５ａに接着させられて、固定部材５の平面５ａに固定されている。具体的には、本実施形態では、センサ２の他面２ｂの全面が、固定部材５によって被覆されている。また、複数のセンサ２は、互いに、平面５ａに対する垂線を軸とした回転方向にずらされた向きで配置されている。ここでは、複数のセンサ２は、互いに、平面５ａに対する垂線を軸とした円周（図２中の破線Ｓ１を参照）上のうち異なる位置に配置されており、具体的には、８つのセンサ２が、円周Ｓ１において等間隔に配置されている。これにより、詳細は後述するが、図２に示すように、本実施形態に係る風向計１では、円周Ｓ１の円の径方向の１６方向（図２の矢印Ｄａ１、Ｄａ２、Ｄｂ１、…、Ｄｈ２を参照）の風の風向を測定することができる。なお、この１６方向には実質的に同一方向が重複して含まれている（例えば、図２の矢印Ｄａ１と矢印Ｄｅ２が重複）ため、本実施形態に係る風向計１において測定できる風の風向は、実質的には８方向である。

図４、図５に示すように、複数のセンサ２は、それぞれ、２つの熱電変換素子２１（第１熱電変換素子２１Ａ、第２熱電変換素子２１Ｂ）およびヒータ２２を備えた構成とされている。２つの熱電変換素子２１は、ヒータ２２を挟んで配置されると共に、配線（後述する裏面パターン２９）を介して直列に接続されている。なお、ここでは一例として、図５に示すように、２つの熱電変換素子２１およびヒータ２２は、センサ２の一面２ａおよび他面２ｂに平行な方向で、第１熱電変換素子２１Ａ、ヒータ２２、第２熱電変換素子２１Ｂの順に並んで配置されている。センサ２は、検出対象である風の流れ方向（図５の矢印Ｄａ１、Ｄａ２を参照）に平行な方向で、ヒータ２２の両側に第１熱電変換素子２１Ａと第２熱電変換素子２１Ｂとが位置するように、固定部材５の平面５ａに設置されている。

具体的には、図５に示すように、センサ２は、絶縁基材２３、一面２ａを有する表面保護部材２４、裏面保護部材２５が一体化された多層基板で構成されており、この多層基板の内部で熱電変換素子２１およびヒータ２２が配置されたものである。

図５に示すように、熱電変換素子２１は、第１層間接続部材２１ａと第２層間接続部材２１ｂとを有し、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの両端２１ａａ、２１ｂａ、２１ａｂ、２１ｂｂの温度差に応じた起電力、すなわち、電圧を発生させる素子である。第１層間接続部材２１ａと第２層間接続部材２１ｂとは配線（後述する表面パターン２８）を介して直列に接続されており、制御部３に電気的に接続されている。第１層間接続部材２１ａは、金属もしくは半導体で構成されており、第２層間接続部材２１ｂは、第１層間接続部材２１ａとは異なる金属もしくは半導体で構成されている。なお、第１層間接続部材２１ａが特許請求の範囲における第１導電体に相当し、第２層間接続部材２１ｂが特許請求の範囲における第２導電体に相当する。

図５に示すように、本実施形態におけるセンサ２では、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれのうち互いに接続された側の一端２１ａａ、２１ｂａと、第１層間接続部材２１ａの一端２１ａａと反対側の他端２１ａｂおよび第２層間接続部材２１ｂの一端２１ｂａと反対側の他端２１ｂｂとが対向している。より具体的には、該一端２１ａａ、２１ｂａと、該他端２１ａｂ、２１ｂｂとが、風が流れる方向Ｄａ１、Ｄａ２に垂直な方向における同じ位置に配置されて、対向させられている。また、本実施形態では、該一端２１ａａ、２１ｂａが、センサ２の一面２ａ側に配置されており、該他端２１ａｂ、２１ｂｂが、センサ２の他面２ｂ側に配置されている。

また、図５に示すように、本実施形態では、複数のセンサ２のそれぞれにおいて、複数（２つ）の熱電変換素子２１が配線（後述する裏面パターン２９）を介して直列に接続された構成とされている。これにより、本実施形態では、センサ２の起電力を大きくでき、センサ２の高感度化が可能である。

ヒータ２２は、温熱を発生させる熱源体であり、ここでは、ニクロム線等の通電により発熱する電熱線によって構成されている。ヒータ２２は、周囲の温度を変化させる温度変化手段として設けられており、発熱を行うことで周囲の温度を変化させる。ヒータ２２は、制御部３に電気的に接続されている。なお、周囲の温度を変化させる温度変化手段として、ヒータ２２の代わりに、吸熱を行うことで周囲の温度を変化させるクーラーを用いてもよい。

絶縁基材２３は、本実施形態では、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。

なお、本実施形態の第１、２ビアホール２６、２７は、一面２ａから他面２ｂに向かって径が一定とされた円筒状とされているが、一面２ａから他面２ｂに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよい。また、他面２ｂから一面２ａに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよいし、角筒状とされていてもよい。

そして、第１ビアホール２６には第１層間接続部材２１ａが配置され、第２ビアホール２７には第２層間接続部材２１ｂが配置されている。つまり、絶縁基材２３には、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂが互い違いになる配置とされている。

このように、第１、２ビアホール２６、２７内に第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂを配置しているため、第１、２ビアホール２６、２７の数や径、間隔等を適宜変更することで、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの高密度化が可能となる。これにより、本実施形態では、センサ２の起電力を大きくでき、センサ２の高感度化が可能である。

第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂは、ゼーベック効果を発揮するように、互いに異なる金属もしくは半導体で構成されている。例えば、第１層間接続部材２１ａは、Ｐ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。また、第２層間接続部材２１ｂは、Ｎ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。このように、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂを形成する金属は、複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で焼結された焼結合金である。これにより、交互に直列接続された第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂにて発生する起電力を大きくでき、センサ２の高感度化が可能である。

このように、本実施形態に係る風向計１では、高感度なセンサ２を用いるので、センサ２を用いて一面２ａの上方を流れる微弱な風の風向を検出することが可能である。

図５に示すように、絶縁基材２３のうち表面２３ａには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムにて構成される表面保護部材２４が配置されている。この表面保護部材２４は、絶縁基材２３と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材２３と対向する表面２４ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の表面パターン２８が互いに離間するように形成されている。そして、各表面パターン２８はそれぞれ第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂと適宜電気的に接続されている。

具体的には、図５に示すように、隣接する１つの第１層間接続部材２１ａと第２層間接続部材２１ｂとを１つの組２１ｃとしたとき、各組２１ｃの第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂは同じ表面パターン２８と接続されている。つまり、各組２１ｃの第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂは表面パターン２８を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、絶縁基材２３の長手方向（図４中の紙面左右方向）に沿って隣接する１つの第１層間接続部材２１ａと１つの第２層間接続部材２１ｂとが組２１ｃとされている。

絶縁基材２３のうち表面２３ａと反対側の裏面２３ｂには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される熱可塑性樹脂フィルムにて構成される平面矩形状の裏面保護部材２５が配置されている。この裏面保護部材２５は、絶縁基材２３の長手方向の長さが絶縁基材２３より長くされており、長手方向の両端部が絶縁基材２３から突出するように絶縁基材２３の裏面２３ｂに配置されている。

裏面保護部材２５には、絶縁基材２３と対向する一面２５ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の裏面パターン２９が互いに離間するように形成されている。そして、各裏面パターン２９はそれぞれ第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂと適宜電気的に接続されている。

具体的には、図５に示すように、隣り合う２つの組２１ｃにおいて、一方の組２１ｃの第１層間接続部材２１ａと他方の組２１ｃの第２層間接続部材２１ｂとが同じ裏面パターン２９と接続されている。つまり、組２１ｃを跨いで第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂが同じ裏面パターン２９を介して電気的に接続されている。

このようにして、各組２１ｃは、図４中に破線で示すように直列に接続されている。なお、図４中の破線は、直列に接続された複数の組２１ｃおよび配線を示している。

センサ２のうちヒータ２２では、絶縁基材２３の内部に電熱線２２ａが埋設されている。また、センサ２のうちヒータ２２の下に、ヒータ２２を跨ぐように裏面パターン２９が形成されている。この裏面パターン２９によって、第１熱電変換素子２１Ａの第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂと、第２熱電変換素子２１Ｂの第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂと、が直列に接続されている。

また、本実施形態におけるセンサ２では、裏面パターン２９のうち、上記のように直列に接続されたものの端部となる部分は、図５に示すように、絶縁基材２３から露出するように形成されている。そして、裏面パターン２９のうち絶縁基材２３から露出する部分が制御部３と接続される端子として機能する部分となる。

ここで、図５に示すように、本実施形態におけるセンサ２では、２つの熱電変換素子２１（第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂ、表面パターン２８、裏面パターン２９）の構造が、２つの熱電変換素子２１間に設けられたヒータ２２を軸として線対称となっている。すなわち、第１熱電変換素子２１Ａと第２熱電変換素子２１Ｂは、その形状および大きさが同じであるなど基本的な構造が同じであり、ヒータ２２からの距離も同じである。また、第１熱電変換素子２１Ａと第２熱電変換素子２１Ｂとで、第１層間接続部材２１ａと第２層間接続部材２１ｂの接続順が逆となっている。このため、本実施形態では、第１熱電変換素子２１Ａと第２熱電変換素子２１Ｂとで、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとの温度の高低と起電力の正負との対応関係が逆となる。例えば、２つの熱電変換素子２１が共に、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａが他端２１ａｂ、２１ｂｂよりも高温となると、２つの熱電変換素子２１は、互いに異なる極性（例えば、一方が正であれば他方は負）の起電力を発生させる。また、２つの熱電変換素子２１が共に、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａが他端２１ａｂ、２１ｂｂよりも低温となったときも、２つの熱電変換素子２１は、互いに異なる極性の起電力を発生させる。また、第１熱電変換素子２１Ａでは一端２１ａａ、２１ｂａが他端２１ａｂ、２１ｂｂよりも高温となり、第２熱電変換素子２１Ｂでは一端２１ａａ、２１ｂａが他端２１ａｂ、２１ｂｂよりも低温となったときには、２つの熱電変換素子２１は、同じ極性の起電力を発生させる。このように、このセンサ２では、第１熱電変換素子２１Ａと第２熱電変換素子２１Ｂとで、一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとの温度の高低が逆である場合に、同じ極性の起電力を発生させる。

以上が本実施形態におけるセンサ２の構成である。このセンサ２では、第１、２熱電変換素子２１Ａ、２１Ｂのそれぞれの領域において、互いに接続された第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａが一面２ａ側に位置し、他端２１ａｂ、２１ｂｂが他面２ｂ側に位置している。このため、センサ２のうち一面２ａ側と他面２ｂ側とで温度差が生じると、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとで温度差が生じる。この温度差が生じることにより、このセンサ２では、温度差に応じた起電力が発生する。そして、本実施形態に係る風向計１では、この起電力をセンサ信号として制御部３に出力する。なお、この起電力は、上記温度差が変化することで変化する。

ここで、本実施形態におけるセンサ２の製造方法について、図６を参照しつつ説明する。

まず、図６（ａ）に示す絶縁基材２３を用意する。これは、次のようにして形成される。ヒータ２２を埋め込んだ絶縁基材２３を用意し、複数の第１ビアホール２６をドリルやレーザ等によって形成する。次に、各第１ビアホール２６に第１導電性ペースト２１ｄを充填する。なお、第１ビアホール２６に第１導電性ペースト２１ｄを充填する方法（装置）としては、本出願人による特願２０１０−５０３５６号に記載の方法（装置）を採用すると良い。

簡単に説明すると、図示しないが、吸着紙を介して保持台上に、裏面２３ｂが吸着紙と対向するように絶縁基材２３を配置する。そして、第１導電性ペースト２１ｄを溶融させつつ、第１ビアホール２６内に第１導電性ペースト２１ｄを充填する。これにより、第１導電性ペースト２１ｄの有機溶剤の大部分が吸着紙に吸着され、第１ビアホール２６に合金の粉末が密接して配置される。

なお、吸着紙は、第１導電性ペースト２１ｄの有機溶剤を吸収できる材質のものであれば良く、一般的な上質紙等が用いられる。また、第１導電性ペースト２１ｄは、金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末を融点が４３℃であるパラフィン等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。このため、第１導電性ペースト２１ｄを充填する際には、絶縁基材２３の表面２３ａが約４３℃に加熱された状態で行われる。

続いて、絶縁基材２３に複数の第２ビアホール２７をドリルやレーザ等によって形成する。

次に、各第２ビアホール２７に第２導電性ペースト２１ｅを充填する。この工程は、第１導電性ペースト２１ｄを充填する工程と同様に行うことができる。すなわち、図示しないが、吸着紙を介して保持台上に裏面２３ｂが吸着紙と対向するように絶縁基材２３を配置した後、第２ビアホール２７内に第２導電性ペースト２１ｅを充填する。これにより、第２導電性ペースト２１ｅの有機溶剤の大部分が吸着紙に吸着され、第２ビアホール２７に合金の粉末が密接して配置される。

第２導電性ペースト２１ｅは、第１導電性ペースト２１ｄを構成する金属原子と異なる金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｔｅ合金の粉末を融点が常温であるテレピネ等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。つまり、第２導電性ペースト２１ｅを構成する有機溶剤は、第１導電性ペースト２１ｄを構成する有機溶剤より融点が低いものが用いられる。そして、第２導電性ペースト２１ｅを充填する際には、絶縁基材２３の表面２３ａが常温に保持された状態で行われる。言い換えると、第１導電性ペースト２１ｄに含まれる有機溶剤が固化された状態で、第２導電性ペースト２１ｅの充填が行われる。これにより、第１ビアホール２６に第２導電性ペースト２１ｅが混入することが抑制される。

なお、第１導電性ペースト２１ｄに含まれる有機溶剤が固化された状態とは、第１導電性ペースト２１ｄを充填する工程において、吸着紙に吸着されずに第１ビアホール２６に残存している有機溶剤のことである。

また、図６（ｂ）、（ｃ）に示す表面保護部材２４および裏面保護部材２５を用意する。これらは、次のようにして形成される。まず、表面保護部材２４および裏面保護部材２５のうち絶縁基材２３と対向する一面２４ａ、２５ａに銅箔等を形成する。そして、この銅箔を適宜パターニングすることにより、表面保護部材２４および裏面保護部材２５に対して、互いに離間している複数の表面パターン２８および互いに離間している複数の裏面パターン２９を形成する。

その後、図６（ｄ）に示すように、裏面保護部材２５、絶縁基材２３、表面保護部材２４を順に積層して積層体２１５を形成する。この積層体２１５を図示しない一対のプレス板の間に配置し、積層方向の上下両面から真空状態で加熱しながら加圧することにより、積層体を一体化する。具体的には、第１、第２導電性ペースト２１ｄ、２１ｅが固相焼結されて第１、第２層間接続部材２１ａ、２１ｂを形成すると共に、第１、第２層間接続部材２１ａ、２１ｂと表面パターン２８および裏面パターン２９とが接続されるように加熱しながら加圧して積層体２１５を一体化する。

なお、特に限定されるものではないが、積層体２１５を一体化する際には、積層体２１５とプレス板との間にロックウールペーパー等の緩衝材を配置してもよい。以上のようにして、センサ２が製造される。

また、図１に示すように、制御部３は、センサ２の検出結果に基づいて、測定対象である風の風向を算出する風向算出手段である。制御部３は、例えばマイクロコンピュータ、記憶手段としてのメモリ、その周辺回路にて構成される電子制御装置であり、予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を行って、表示部４の作動を制御する。また、制御部３は、ヒータ２２の作動と停止を制御するものとして機能する。

表示部４は、制御部３によって算出された風向を表示するモニター等の表示手段である。

固定部材５は、平面５ａを有し、平面５ａにおいて複数のセンサ２を固定するための部材である。本実施形態における固定部材５は、一面２ａの上方の空気（もしくは、一面２ａの上方を流れる風）やセンサ２を構成する材料よりも、熱移動し難い材料で構成されており、例えば、樹脂で構成される。

ここで、本実施形態に係る風向計１による風向の測定方法について図７、図８を用いて説明する。

本実施形態に係る風向計１における風向の測定時では、複数（８つ）のセンサ２におけるヒータ２２を作動させて発熱させる。

最初に、１つのセンサ２における作動について説明する。

まず、センサ２において測定対象である風（一面２ａの上方を流れる風）が流れていない場合（以下、無風の場合という）について説明する。図７に示すように、無風の場合、ヒータ２２の熱が伝わることで、センサ２の一面２ａ側の空気（もしくは風）に図７中の等温線で示す温度分布が形成されると共に、センサ２の他面２ｂ側の固定部材５に図７中の等温線で示す温度分布が形成される。センサ２の一面２ａ側では一面２ａの上方の空気（風）の温度分布に応じた温度となり、センサ２の他面２ｂ側では固定部材５の温度分布に応じた温度となる。具体的には、センサ２の一面２ａ側および他面２ｂ側において、ヒータ２２に近いほど温度が高いという温度分布が形成される。ここで、本実施形態におけるセンサ２では、上記したように、２つの熱電変換素子２１の構造が、ヒータ２２を軸として線対称となっている。このため、図７の等温線で示すように、本実施形態におけるセンサ２では、無風の場合、ヒータ２２から発せられた熱がヒータ２２を挟んだ両側（２つの熱電変換素子２１のそれぞれ）に均等に伝わる。具体的には、センサ２の一面２ａと他面２ｂにおけるヒータ２２からの距離が同じ位置同士の温度を比較すると、風が通る一面２ａ側の方が、固定部材５が備えられた他面２ｂ側よりも、温度が高くなる。この結果、ヒータ２２を挟んで対称の位置に配置された対応する２つの第１層間接続部材２１ａにおいては、共に、両端（図５中の一端２１ａａと他端２１ａｂ）との温度差が同等となる。同様に、ヒータ２２を挟んで対称の位置に配置された対応する２つの第２層間接続部材２１ｂにおいても、共に、両端（図５中の一端２１ａａと他端２１ａｂ）の温度差が同等となる。さらに、本実施形態におけるセンサ２では、上記したように、温度の高低と起電力の正負との対応関係が逆となる構成とされている。よって、本実施形態におけるセンサ２では、無風の場合、２つの熱電変換素子２１が発生させる起電力はそれぞれ、大きさが同等であって正負が互いに逆となるため、複数のセンサ２のそれぞれにおける全体の起電力は、ゼロとなる。同様に、複数のセンサ２はそれぞれ、無風の場合に起電力がゼロとなる。なお、本実施形態では、熱移動し難い材料で構成された固定部材５を設けているため、図７に示すように、センサ２の他面２ｂ側における温度分布が、一面２ａ側における温度分布に比べて、各等温線の間隔が狭くなっている。

そして、センサ２において測定対象である風（一面２ａの上方を流れる風。）が流れた場合について、図２中のセンサ２Ａに矢印Ｄａ１の方向の風が流れた場合を例として、説明する。図８に示すように、測定対象である風が流れた場合、センサ２の一面２ａ側の空気（もしくは風）に図８中の等温線で示す温度分布が形成されると共に、センサ２の他面２ｂ側の固定部材５に図８中の等温線で示す温度分布が形成される。本実施形態では、一面２ａの上方において風が流れた場合、ヒータ２２によって温度を変化させられた周囲の空気（以下、熱気という）のうち一面２ａ側の空気が、風によって一面２ａと平行な方向（図８における右方向）に移動させられる。このとき、本実施形態では、上記したようにセンサ２の他面２ｂの全面が固定部材５によって被覆されているため、風はセンサ２の他面２ｂ側には流れない。よって、熱気のうち他面２ｂ側の空気は、風によって移動させられない（もしくは、一面２ａ側の空気に比べて遅く移動させられる）。このため、本実施形態に係る風向計１において風が流れた場合には、図８に示すように、センサ２の一面２ａ側の空気（もしくは風）の温度分布が変化する。

この結果、センサ２では、風が流れた直後に、図８に示すように、図８における右側の熱電変換素子２１においては、一面２ａ側が高温となり、ひいては第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａが高温となる。また、図８における左側の熱電変換素子２１においては、一面２ａ側が低温となり、ひいては第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａが低温となる。このとき、上記したように、他面２ｂ側の空気は風によって移動させられないため、図８における２つの熱電変換素子２１の第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの他端２１ａｂ、２１ｂｂの温度は変化しない。よって、２つの熱電変換素子２１は、それぞれ、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの両端２１ａａ、２１ｂａ、２１ａｂ、２１ｂｂにおいて温度差が生じ、しかも、第１熱電変換素子２１Ａと第２熱電変換素子２１Ｂとで温度の高低が逆となる。こうして、本実施形態では、風が流れた直後に、２つの熱電変換素子２１は、それぞれ、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａと、第１層間接続部材２１ａの他端２１ａｂおよび第２層間接続部材２１ｂの他端２１ｂｂとで温度差が生じる。これにより、センサ２は、両端２１ａａ、２１ｂａ、２１ａｂ、２１ｂｂの温度差に応じた正の起電力を発生させる。しかも、直列に接続された２つの熱電変換素子２１が同じ極性（正）の起電力を生じることとなるため、熱電変換素子２１が１つの場合に比べて、センサ２の起電力が大きくなり、センサ２の高感度化が可能となる。なお、センサ２では、Ｄａ１とは逆の方向（図２中の矢印Ｄａ２）に風が流れた場合には、Ｄａ１の方向に風が流れた場合に発生する起電力と同等の絶対値である負の起電力が発生する。

本実施形態では、以上説明したように１つのセンサ２が作動する。次に、このように作動する複数（８つ）のセンサ２による風向の測定方法について説明する。

上記したように、複数のセンサ２は、互いに、平面５ａに対する垂線を軸とした回転方向にずらされた向きで配置されている。このため、本実施形態では、複数のセンサ２は、風が所定方向に流れた場合において発生させる起電力の値が互いに異なる。具体的には、複数のセンサ２のうち、風によって移動させられた熱気が一面２ａ（第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａ）の広範囲に伝わったセンサ２においては、発生させる起電力の絶対値が大きくなる。例えば、図３に示すように、風の風向が図２中の矢印Ｄａ１の方向の場合、センサ２Ａでは、熱気が一面２ａの広範囲に伝わるため、発生させる起電力の絶対値が大きくなる。また、この場合、センサ２Ｂでは、センサ２Ａに比べると、熱気が伝わる範囲が狭くなるため、発生させる起電力が小さくなり、センサ２Ｃでは、熱気が伝わる範囲がさらに狭いため、発生させる起電力がさらに小さくなる。また、風によって移動させられた熱気が一面２ａのどの程度の範囲に伝わるかは、複数のセンサ２のうち、第１熱電変換素子２１Ａ、ヒータ２２、第２熱電変換素子２１Ｂの並びと、風の風向と、がどの程度一致するかに依存する。以上のことを考慮して、例えば、複数のセンサ２のうち極性が正であって絶対値が最大の起電力を発生させたものを特定することにより、風の風向（センサ２Ａの起電力が正で最大の場合、Ｄａ１の方向）を測定することができる。

なお、逆向きの風向（ここでは、Ｄａ１とは逆のＤａ２の方向）の風が流れている場合には、センサ２の起電力が負となるため、このことを利用して、１つのセンサ２によって互いに逆の２方向（ここでは、Ｄａ１およびＤａ２）を測定するようにしてもよい。この場合、例えば、本実施形態の風向計１において、センサ２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈを省略して、センサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを備えるだけで、８つのセンサ２（２Ａ〜２Ｈ）を備える場合に測定できるすべての方向（Ｄａ１〜Ｄｈ２）を測定することができる。

このように、本実施形態に係る風向計１では、複数のセンサ２のそれぞれにおいて発生する起電力の差に基づいて、測定対象である風の風向を測定する。

以上の説明の通り、本実施形態に係る風向計１では、機械式の可動部を持たないセンサ２を用いて風向を検出するので、微弱な風の風向の検出が可能となる。さらに、本実施形態に係る風向計１では、高感度なセンサ２を用いていることからも、特に微弱な風の風向の検出が可能となる。

また、上記した従来の風向計は、機械式の可動部を有しており、風向変化時にベーンが慣性により回転してしまうため、慣性によるベーンの回転がなくなるまで待つか、この慣性による回転を考慮して、風向を求めなければならないという問題があった。これに対して、本実施形態に係る風向計１では、機械式の可動部を持たないセンサ２を用いるので、このような問題は発生しない。

なお、周囲の環境温度の変化などによって、一面２ａと他面２ｂとの温度差について誤差が生じることがある。しかしながら、本実施形態におけるセンサ２では、上記したように、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとの温度の高低と起電力の正負との対応関係が逆となる構成とされている。このため、上記の誤差が生じた場合でも、２つの熱電変換素子２１が発生させる起電力はそれぞれ、大きさが同等であって正負が互いに逆となり、複数のセンサ２のそれぞれの全体の起電力はゼロとなる。従って、本実施形態におけるセンサ２では、周囲の環境温度の変化などによって上記の誤差が生じた場合であっても、センサ２が発生させる起電力の値に影響が無い（小さい）。

上記で説明したように、本実施形態に係る風向計１は、一面２ａを有し、一面２ａの上方を流れる風の風向を測定する風向計であって、以下の複数のセンサ２と制御部３を有することを特徴とする。すなわち、センサ２は、一面２ａが形成されると共に、金属もしくは半導体で構成された第１層間接続部材２１ａと、第１層間接続部材２１ａとは異なる金属もしくは半導体で構成された第２層間接続部材２１ｂとを有する。また、センサ２は、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとで温度差が生じたときに起電力を発生させる熱電変換素子２１を備える。そして、センサ２は、ヒータ２２によって温度を変化させられた周囲の空気が風により移動させられて、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとで温度差が生じたときに起電力を発生させる。制御部３は、複数のセンサ２のそれぞれにおいて発生する起電力の差に基づいて、測定対象である風の風向を算出する。

このため、本実施形態に係る風向計１では、機械式の可動部を持たない熱電変換素子２１を用いて風向を検出するので、微弱な風の風向の検出が可能となる。さらに、本実施形態に係る風向計１では、高感度なセンサ２を用いていることからも、特に微弱な風の風向の検出が可能となる。

また、本実施形態に係る風向計１では、センサ２が、２つの熱電変換素子２１がヒータ２２を挟んで配置されると共に配線（裏面パターン２９）を介して直列に接続された構成とされている。さらに、センサ２は、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとの温度の高低と起電力の正負との対応関係が逆となる構成とされている。

このため、本実施形態に係る風向計１では、ヒータ２２の片側のみに熱電変換素子２１が配置された場合に比べて、センサ２が発生させる起電力を大きくでき、センサ２の高感度化が可能である。

（変形例１）
上記で説明した本実施形態に係る風向計１では、センサ２を、２つの熱電変換素子２１（第１熱電変換素子２１Ａ、第２熱電変換素子２１Ｂ）およびヒータ２２を備えた構成としていた。しかしながら、本実施形態に係る風向計１において、センサ２を、２つの熱電変換素子２１のうち一方のみを備えた構成としてもよい。この構成であっても、測定対象である風が流れた場合、熱気のうち一面２ａ側の空気が、風によって一面２ａと平行な方向に移動させられ、熱気のうち他面２ｂ側の空気は、風によって移動させられない。このため、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂとで温度差が生じることで、温度差に応じた起電力が発生するから、風向測定を行うことができる。

（変形例２）
また、上記で説明した本実施形態に係る風向計１では、センサ２を、２つの熱電変換素子２１が、ヒータ２２を挟んで配置されると共に、配線（裏面パターン２９）を介して直列に接続された構成としていた。しかしながら、本実施形態に係る風向計１において、センサ２を、２つの熱電変換素子２１が独立して制御部３に電気的に接続された構成としてもよい。ただし、この場合、２つの熱電変換素子２１それぞれについて、制御部３と接続するための配線を設けなければならないため、上記で説明した構成（２つの熱電変換素子２１を直列に接続した構成）のセンサ２とする方が好ましい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図９〜図１３を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、ヒータ２２をペルチェ素子３２０に変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

第１実施形態に係る風向計１では、温度変化手段としてヒータ２２を備えた構成としていたが、本実施形態に係る風向計１では、図９、図１０に示すように、温度変化手段としてペルチェ素子３２０を備える構成としている。

また、第１実施形態に係る風向計１では、センサ２の他面２ｂの全面を固定部材５によって被覆して、センサ２の他面２ｂ側には風が流れない構成としていたが、本実施形態では、センサ２の（一面２ａだけでなく）他面２ｂ側にも風が流れる構成としている。具体的には、ここでは一例として、図示しないが、複数のセンサ２のそれぞれと固定部材５との間にスペーサを設けて、複数のセンサ２のそれぞれについて、他面２ｂのうち一部のみがスペーサによって被覆された構成としている。

ペルチェ素子３２０は、温熱と冷熱の両方を発生させる熱源体である。図９に示すように、ペルチェ素子３２０は、複数のセンサ２のそれぞれにおいて、第１、２熱電変換素子２１Ａ、２１Ｂと共に、１つの多層基板に形成されている。本実施形態では、ペルチェ素子３２０は、第１熱電変換素子２１Ａと同じ構造とされている。すなわち、ペルチェ素子３２０は、第１層間接続部材２１ａと第２層間接続部材２１ｂとを有し、第１層間接続部材２１ａと第２層間接続部材２１ｂとが配線（表面パターン２８）を介して直列に接続された構成とされており、制御部３に電気的に接続されている。

本実施形態では、ペルチェ素子３２０を構成する第１層間接続部材２１ａおよび第２層間接続部材２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａが、センサ２の一面２ａ側に配置されている。また、ペルチェ素子３２０を構成する第１層間接続部材２１ａおよび第２層間接続部材２１ｂのそれぞれの他端２１ａｂ、２１ｂｂが、センサ２の他面２ｂ側に配置されている。本実施形態におけるペルチェ素子３２０では、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂに電力が供給されると、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａにおいて発熱し、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの他端２１ａｂ、２１ｂｂにおいて吸熱する。従って、図１１に示すように、本実施形態におけるペルチェ素子３２０では、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂに電力が供給されると、センサ２の一面２ａ側が発熱し、センサ２の他面２ｂ側が吸熱する。このように、ペルチェ素子３２０は、一面２ａ側に配置されて発熱もしくは吸熱を行う第１温度変化部としての第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの一端２１ａａ、２１ｂａを有する。また、ペルチェ素子３２０は、他面２ｂ側に配置されて発熱および吸熱のうち第１温度変化手段が行う方とは異なる方を行う第２温度変化部としての第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの他端２１ａｂ、２１ｂｂを有する。なお、本実施形態において、第１温度変化部および第２温度変化部のうち一方としてヒータを備え、他方として該ヒータとは別部材のクーラーを備える構成としてもよい。

また、第１、２熱電変換素子２１Ａ、２１Ｂを構成する第１層間接続部材２１ａおよび第２層間接続部材２１ｂのそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａが、センサ２の一面２ａ側に配置されている。また、第１、２熱電変換素子２１Ａ、２１Ｂを構成する第１層間接続部材２１ａおよび第２層間接続部材２１ｂのそれぞれの他端２１ａｂ、２１ｂｂが、センサ２の他面２ｂ側に配置されている。

なお、本実施形態のセンサ２は、第１実施形態で説明したセンサ２の製造方法において、センサ２のうちペルチェ素子３２０を構成する領域に、第１熱電変換素子２１Ａと同じ構造であって、第１熱電変換素子２１Ａと電気的に独立したものを形成するように変更することで製造される。

そして、図１１に示すように、本実施形態に係る風向計１において風向を測定するときは、ペルチェ素子３２０を作動させて、センサ２の一面２ａ側において発熱させて、センサ２の他面２ｂ側において吸熱させる。

図１１に示すように、無風の場合、ペルチェ素子３２０の熱が伝わることで、センサ２の一面２ａ側の空気（もしくは風）に図１１中の等温線で示す温度分布が形成されると共に、センサ２の他面２ｂ側の固定部材５に図１１中の等温線で示す温度分布が形成される。本実施形態では、温度変化手段としてペルチェ素子３２０を用いているため、無風の場合、図１１中の等温線で示すように、ペルチェ素子３２０の吸発熱によって、センサ２の一面２ａ側が高温となり、センサ２の他面２ｂ側が低温となっている。具体的には、センサ２の一面２ａ側では、ペルチェ素子３２０に近いほど温度が高いという温度分布が形成され、センサ２の他面２ｂ側では、ペルチェ素子３２０に近いほど温度が低いという温度分布が形成される。このため、ペルチェ素子３２０に近ければ近いほど、一面２ａ側と他面２ｂ側との温度差が大きくなっている。

このように、本実施形態におけるセンサ２では、無風の場合であっても、一面２ａ側と他面２ｂ側とで温度差が生じている。しかしながら、本実施形態におけるセンサ２では、２つの熱電変換素子２１の構造がペルチェ素子３２０を軸として線対称となっている。このため、本実施形態におけるセンサ２においても、図１１の等温線で示すように、無風の場合、ペルチェ素子３２０から発せられた熱がペルチェ素子３２０を挟んだ両側（２つの熱電変換素子２１のそれぞれ）に均等に伝わる。よって、ペルチェ素子３２０を挟んで対称の位置に配置された対応する２つの第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂにおける両端（一端２１ａａ、２１ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂ）の温度差が同等となる。また、第１実施形態の場合と同様、温度の高低と起電力の正負との対応関係が逆となる構成とされているため、本実施形態においても、無風の場合、複数のセンサ２のそれぞれの全体の起電力がゼロとなる。

図１２に示すように、測定対象である風が流れた場合、センサ２の一面２ａ側の空気（もしくは風）に図１２中の等温線で示す温度分布が形成されると共に、センサ２の他面２ｂ側の空気（もしくは風）に図１２中の等温線で示す温度分布が形成される。本実施形態においても、測定対象である風が流れた場合、第１実施形態の場合と同様、ペルチェ素子３２０によって温度を変化させられた周囲の空気のうち一面２ａ側の高温の空気（以下、熱気という）が、風によって一面２ａと平行な方向（図１２における右方向）に移動させられる。このとき、本実施形態では、上記したようにセンサ２の他面２ｂ側にも風が流れるため、ペルチェ素子３２０によって温度を変化させられた周囲の空気のうち他面２ｂ側の低温の空気（以下、冷気という）も、熱気と同様に一面２ａと平行な方向に移動させられる。

ここで、図１３に示すように、温度変化手段としてヒータ２２を備えた場合には、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの両端の温度差が生じない（生じ難い）。すなわち、無風の場合に一面２ａおよび他面２ｂの両面でヒータ２２に近いほど温度が高い温度分布が形成されて、両面２ａ、２ｂの温度分布が風で移動させられた場合、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの両端の温度差が生じない（生じ難い）。従って、この場合、センサ２の起電力が生じず、風向を検出することができない。

これに対して、本実施形態では、上記のように、無風の場合、センサ２の一面２ａ側では、ペルチェ素子３２０に近いほど温度が高いという温度分布が形成され、他面２ｂ側では、ペルチェ素子３２０に近いほど温度が低いという温度分布が形成される。そして、ペルチェ素子３２０に近ければ近いほど、一面２ａ側と他面２ｂ側との温度差が大きくなっている。そして、図１２に示すように、両面２ａ、２ｂの温度分布が風で移動させられた場合、ペルチェ素子３２０よりも風の下流側である第２熱電変換素子２１Ｂに温度分布のうち温度差が特に大きい部分が位置する。このため、第２熱電変換素子２１Ｂでは、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの両端の温度差が、無風の場合に比べて、大きくなる。一方、図１２に示すように、ペルチェ素子３２０よりも風の上流側である第１熱電変換素子２１Ａでは、第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂの両端の温度差が、無風の場合に比べて、小さくなる。この結果として、第１熱電変換素子２１Ａで生じた起電力と第２熱電変換素子２１Ｂで生じた起電力を合わせた正の起電力がセンサ２において生じる。

このように、本実施形態に係る風向計１では、温度変化手段によって変化させられた空気のうち他面２ｂ側の空気が、測定対象である風などによって移動させられた場合であっても、固定部材５を設けることなく、風の風向を測定することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図１４〜図３６を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、センサ２の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、本実施形態においても、複数のセンサ２のそれぞれと固定部材５との間にスペーサを設けて、センサ２の（一面２ａだけでなく）他面２ｂ側にも風が流れる構成としている。

まず、本実施形態に係るセンサ２の具体的な構造について図１４〜図１７、図１９を参照しつつ説明する。なお、図１５は、図１４中の一点鎖線で囲まれた部分Ａを拡大して示す図であり、図１６〜図２０はこれに対応する図である（図１４に示すように、センサ２は、実際は全体が湾曲した形状となっているが、図１５〜図２０では、便宜上、直線形状としてある）。

図１４に示すように、本実施形態では、複数のセンサ２が、すべて、１つの多層基板の内部において、面５ａ（図１を参照）に対する垂線を軸とした円周（図１４中の破線Ｓ２を参照）の方向に沿って並べられている。従って、複数のセンサ２は、第１実施形態などと同様、互いに、平面５ａに対する垂線を軸とした回転方向にずらされた向きで配置されている。また、複数のセンサ２は、互いに、平面５ａに対する垂線を軸とした円周（図１４中の破線Ｓ２を参照）上のうち異なる位置に配置されており、具体的には、８つのセンサ２が、円周Ｓ２上において等間隔に配置されている。これにより、詳細は後述するが、本実施形態に係る風向計１でも、第１実施形態と同様に複数方向の風の風向を測定することができる。

図１７、図１９に示すように、センサ２は、第１絶縁層２１０と、第１絶縁層２１０の表面２１０ａに配置された第２絶縁層２２０と、第２絶縁層２２０の表面２２０ａに配置された表面保護フィルム層２７０と、第１絶縁層２１０の裏面２１０ｂに配置された裏面保護フィルム層２８０が積層されて一体化された多層基板で構成されている。第１絶縁層２１０、第２絶縁層２２０、表面保護フィルム層２７０、裏面保護フィルム層２８０は、第１実施形態の絶縁基材２３、表面保護部材２４および裏面保護部材２５と同様に、熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。ここで、第１絶縁層２１０、第２絶縁層２２０は、第１実施形態における絶縁基材２３に対応する。表面保護フィルム層２７０は、第１実施形態における表面保護部材２４に対応する。裏面保護フィルム層２８０は、第１実施形態における裏面保護部材２５に対応する。

第２絶縁層２２０の表面２２０ａには、第１接続用パターン２３１と、ヒータ２２と、第２接続用パターン２３２とが配置されている。第１接続用パターン２３１と第２接続用パターン２３２は、銅箔等の薄膜状の導体がパターニングされたものである。ヒータ２２は、温熱を放出する熱源体であり、電熱線や薄膜抵抗体等によって構成されたものである。ここで、第１接続用パターン２３１は、第１実施形態における表面パターン２８に対応する。第２接続用パターン２３２は、第１実施形態における裏面パターン２９に対応する。

図１５に示すように、ヒータ２２は、一方向に長く延びた形状である。第１接続用パターン２３１は、ヒータ２２を挟んだ両側の一方、すなわち、図１５中の上側に配置されているとともに、ヒータ２２の長手方向に沿って互いに離間して複数配置されている。同様に、第２接続用パターン２３２は、ヒータ２２を挟んだ両側の他方、すなわち、図１５中の下側に配置されているとともに、ヒータ２２の長手方向に沿って互いに離間して複数配置されている。なお、本実施形態では、ヒータ２２の長手方向に垂直な方向におけるヒータ２２から第１接続用パターン２３１までの距離とヒータ２２から第２接続用パターン２３２までの距離は同じである。

また、図１７、図１９に示すように、第１絶縁層２１０の裏面２１０ｂには、薄膜状のＰ型素子２５０ａと薄膜状のＮ型素子２５０ｂが形成されている。ここで、Ｐ型素子２５０ａは、第１実施形態における第１層間接続部材２１ａに対応し、Ｎ型素子２５０ｂは、第１実施形態における第２層間接続部材２１ｂに対応する。すなわち、Ｐ型素子２５０ａが特許請求の範囲における第１導電体に相当し、Ｎ型素子２５０ｂが特許請求の範囲における第２導電体に相当する。

従って、本実施形態では、Ｐ型素子２５０ａおよびＮ型素子２５０ｂで構成された部分が、両端の温度差に応じた起電力を発生させる熱電変換素子３７０として機能する。図１７、図１９に示す断面において、本実施形態におけるセンサ２においても、ヒータ２２を軸として線対称となる構造となっている。

図１５、図１６に示すように、１つのＰ型素子２５０ａと１つのＮ型素子２５０ｂは、どちらも、その一端側と他端側がヒータ２２を挟んだ両側に位置するように、一端側から他端側まで延びた形状である。なお、図１６は、図１５中の多層基板の裏側の平面図であり、図１５と上下が逆となっている。そして、Ｐ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂは、ヒータ２２の長手方向に沿って交互に複数配置されている。

また、図１５、図１６に示すように、隣り合う１つのＰ型素子２５０ａと１つのＮ型素子２５０ｂは、どちらも、その一端側が共通の第１接続用パターン２３１と接続されている。これにより、１つのＰ型素子２５０ａと１つのＮ型素子２５０ｂとが接続されている。また、隣り合う１つのＰ型素子２５０ａと１つのＮ型素子２５０ｂであって、共通の第１接続用パターン２３１と接続されていないものは、その他端側が共通の第２接続用パターン２３２と接続されている。これにより、互いに接続されたＰ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂを一組として、複数組のＰ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂが直列に接続されている。本実施形態では、一組の互いに接続されたＰ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂが１つの熱電変換素子３７０を構成している。

なお、図１７に示すように、１つのＰ型素子２５０ａと第１接続用パターン２３１との接続は、第１、第２絶縁層２１０、２２０のうち第１接続用パターン２３１の直下に形成されたビア２１１、２２１を介して行われている。同様に、１つのＰ型素子２５０ａと第２接続用パターン２３２との接続は、第１、第２絶縁層２１０、２２０のうち第２接続用パターン２３２の直下に形成されたビア２１２、２２２を介して行われている。

また、図１９に示すように、１つのＮ型素子２５０ｂと第１接続用パターン２３１との接続は、第１、第２絶縁層２１０、２２０のうち第１接続用パターン２３１の直下に形成されたビア２１１、２２１を介して行われている。同様に、１つのＮ型素子２５０ｂと第２接続用パターン２３２との接続は、第１、第２絶縁層２１０、２２０のうち第２接続用パターン２３２の直下に形成されたビア２１２、２２２を介して行われている。

ここで、図１５に示すように、Ｐ型素子２５０ａ、Ｎ型素子２５０ｂのそれぞれのうち互いに接続された側の一端２５０ａａ、２５０ｂａと他端２５０ａｂ、２５０ｂｂとがヒータ２２を挟んだ反対側に位置している。また、本実施形態におけるセンサ２では、風が流れる方向Ｄａ１において、Ｐ型素子２５０ａの一端２５０ａａおよびＮ型素子２５０ｂの一端２５０ｂａを、風の上流側に配置している。また、風が流れる方向Ｄａ１において、Ｐ型素子２５０ａの他端２５０ａｂおよびＮ型素子２５０ｂの他端２５０ｂｂを、風の下流側に配置している。このように、本実施形態におけるセンサ２では、該一端２５０ｂａ、２５０ｂａを風の上流側に配置すると共に、該他端２５０ａｂ、２５０ｂｂを風の下流側に配置している。

また、本実施形態のセンサ２は、絶縁基材２３、表面保護部材２４、裏面保護部材２５が熱可塑性樹脂を用いて構成されており、可撓性を有している。このため、本実施形態のセンサ２は、容易に、図１４に示すような湾曲した形状とすることができる。以上が本実施形態におけるセンサ２の基本的な構成である。

次に、本実施形態におけるセンサ２の製造方法について、図１８〜図２０を参照しつつ説明する。

図１８、図２０に示すように、Ｐ型素子材料２５１、Ｎ型素子材料２６１のパターンが形成された第１絶縁層２１０と、Ｐ型素子材料２５１、Ｎ型素子材料２６１がビア２２１、２２２に充填された第２絶縁層２２０と、表面保護フィルム層２７０と、裏面保護フィルム層２８０とを用意する。ここで、Ｐ型素子材料２５１、Ｎ型素子材料２６１は、それぞれ、第１実施形態における第１導電性ペースト２１ｄ、第２導電性ペースト２１ｅに対応する。

そして、第１実施形態と同様に、裏面保護フィルム層２８０、第１絶縁層２１０、第２絶縁層２２０、表面保護フィルム層２７０の順に積層して積層体を形成し、この積層体を加熱しながら加圧することにより、積層体を一体化する。このとき、積層体の一体化の際の加熱によって、Ｐ型素子材料２５１、Ｎ型素子材料２６１が固相焼結されて、Ｐ型素子２５０ａ、Ｎ型素子２５０ｂが形成される。以上のようにして、本実施形態におけるセンサ２が製造される。

次に、本実施形態に係る風向計１による風向の測定方法について図２１、図２２を用いて説明する。なお、図２１、図２２は、図１７に対応した図であるが、図１７中の表面保護フィルム層２７０、裏面保護フィルム層２８０を省略している。

本実施形態に係る風向計１における風向の測定時では、ヒータ２２を作動させて発熱させる。

最初に、１つのセンサ２における作動について説明する。

まず、無風の場合について説明する。図２１に示すように、無風の場合、ヒータ２２の熱が伝わることで、センサ２の一面２ａ側の空気（もしくは風）に図２１中の等温線で示す温度分布が形成されると共に、センサ２の他面２ｂ側の固定部材５に図２１中の等温線で示す温度分布が形成される。センサ２の一面２ａ側では一面２ａの上方の空気（風）の温度分布に応じた温度となり、センサ２の他面２ｂ側では他面２ｂの下方の空気（風）の温度分布に応じた温度となる。具体的には、センサ２の一面２ａ側および他面２ｂ側において、ヒータ２２に近いほど温度が高いという温度分布が形成される。ここで、本実施形態におけるセンサ２においても、ヒータ２２を軸として線対称となる構造となっている。このため、図２１の等温線で示すように、本実施形態におけるセンサ２では、無風の場合、ヒータ２２から発せられた熱がヒータ２２を挟んだ両側に均等に伝わる。この結果、ヒータ２２を挟んで対称の位置に配置された対応するＰ型素子２５０ａの両端（図２１中の一端２５０ａａと他端２５０ａｂ）の温度差がゼロとなる。同様に、ヒータ２２を挟んで対称の位置に配置された対応するＮ型素子２５０ｂにおいても、両端（一端２５０ｂａと他端２５０ｂｂ）の温度差がゼロとなる。このため、複数のセンサ２のそれぞれにおける起電力は、ゼロとなる。同様に、複数のセンサ２はそれぞれ、無風の場合に起電力がゼロとなる。

そして、センサ２において測定対象である風（一面２ａの上方を流れる風。）が流れた場合について、図１４中のセンサ２Ａに矢印Ｄａ１の方向の風が流れた場合を例として、説明する。図２２に示すように、測定対象である風が流れた場合、センサ２の一面２ａ側の空気（もしくは風）に図２２中の等温線で示す温度分布が形成されると共に、センサ２の他面２ｂの空気（もしくは風）に図２２中の等温線で示す温度分布が形成される。本実施形態では、一面２ａの上方において風が流れた場合、ヒータ２２によって温度を変化させられた周囲の空気のうち一面２ａ側の空気（以下、一面２ａ側の熱気という）が、風によって一面２ａと平行な方向（図２２における右方向）に移動させられる。また、センサ２の他面２ｂ側にも風が流れるため、ヒータ２２によって温度を変化させられた周囲の空気のうち他面２ｂ側の高温の空気も、一面２ａ側の熱気と同様に一面２ａと平行な方向に移動させられる。このため、本実施形態に係る風向計１において風が流れた場合には、図２２に示すように、センサ２の一面２ａ側および他面２ｂ側の空気（もしくは風）の温度分布が変化する。

この結果、センサ２では、風が流れた直後に、図２２に示すように、図２２における右側（他端２５０ａｂ側）においては、一面２ａ側および他面２ｂ側が高温となり、ひいてはＰ型素子２５０ａの他端２５０ａｂが高温となる。また、図２２における左側（一端２５０ａａ側）の熱電変換素子２１においては、一面２ａ側および他面２ｂ側が低温となり、ひいてはＰ型素子２５０ａの一端２５０ａａが低温となる。このため、本実施形態では、風が流れた直後に、熱電変換素子３７０は、Ｐ型素子２５０ａの一端２５０ａａと他端２５０ａｂとで温度差が生じる。また、ここでは説明を省略するが、Ｎ型素子２５０ｂにおいても、Ｐ型素子２５０ａの場合と同様、他端２５０ｂｂ側が高温となって、一端２５０ｂａ側が低温となることで、一端２５０ｂａと他端２５０ｂｂとで温度差が生じる。これにより、センサ２は、両端２５０ａａ、２５０ａｂ、２５０ｂａ、２５０ｂｂの温度差に応じた正の起電力を発生させる。なお、このセンサ２においても、第１実施形態などの場合と同様、Ｄａ１とは逆の方向（図１４中の矢印Ｄａ２）に風が流れた場合には、Ｄａ１の方向に風が流れた場合に発生する起電力と同等の絶対値である負の起電力が発生する。

本実施形態では、以上説明したように１つのセンサ２が作動する。そして、第１実施形態で説明した風向の測定方法と同様に、複数のセンサ２のそれぞれにおいて発生する起電力の差に基づいて、測定対象である風の風向を測定することができる。

（変形例１）
上記で説明した本実施形態に係る風向計１において、各絶縁層の積層方向におけるＰ型素子２５０ａ、Ｎ型素子２５０ｂの配置を変更してもよい。これについて、図２３〜図２５、図２７を用いて説明する。

このセンサ２では、Ｐ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂが、第１絶縁層２１０と第２絶縁層２２０の間に配置されている。

このセンサ２は、次のようにして製造される。図２６、図２８に示すように、裏面保護フィルム層２８０と、第１絶縁層２１０と、第２絶縁層２２０と、表面保護フィルム層２７０とを用意する。このとき、第２絶縁層２２０は、表面２２０ａに第１接続用パターン２３１と第２接続用パターン２３２が形成されている。また、第２絶縁層２２０は、ビア２２１、２２２にＰ型素子材料２５１およびＮ型素子材料２６１が充填されるとともに、裏面２２０ｂにＰ型素子材料２５２およびＮ型素子材料２６１のパターンが形成されている。そして、裏面保護フィルム層２８０と、第１絶縁層２１０と、第２絶縁層２２０と、表面保護フィルム層２７０とを順に積層した積層体を加熱しながら加圧することで一体化する。

このセンサ２を用いた場合でも、上記で説明した本実施形態に係る風向計１と同様に、起電力が生じ、風の風向を測定することができる。なお、本実施形態では、Ｐ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂの両方を第１絶縁層２１０と第２絶縁層２２０の間に配置したが、Ｐ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂの一方を第１絶縁層２１０と第２絶縁層２２０の間に配置し、Ｐ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂの他方を第１絶縁層２１０の裏面２１０ｂに配置してもよい。

（変形例２）
上記で説明した本実施形態に係る変形例１の風向計１において、図２９〜図３１、図３３に示すように、各絶縁層の積層方向における第１、第２接続用パターン２３１、２３２の配置を変更してもよい。

このセンサ２では、Ｐ型素子２５０ａとＮ型素子２５０ｂに加えて、第１、第２接続用パターン２３１、２３２が、第１絶縁層２１０と第２絶縁層２２０の間に配置されている。

このセンサ２は、次のようにして製造される。図３２、図３３に示すように、裏面保護フィルム層２８０と、第１絶縁層２１０と、第２絶縁層２２０と、表面保護フィルム層２７０とを用意する。このとき、第１絶縁層２１０の表面２１０ａに、Ｐ型素子材料２５１およびＮ型素子材料のパターンが形成されている。第２絶縁層２２０の裏面２２０ｂに第１、第２接続用パターン２３１、２３２が形成されている。また、第２絶縁層２２０の表面２２０ａにヒータ２２が配置される。そして、裏面保護フィルム層２８０と、第１絶縁層２１０と、第２絶縁層２２０と、表面保護フィルム層２７０とを順に積層して積層体を形成し、この積層体を加熱しながら加圧することで一体化する。

このセンサ２を用いた場合でも、上記で説明した本実施形態に係る風向計１と同様に、図３５に示すように、無風の場合、第１、第２接続用パターン２３１、２３２は温度差が無く、図３６に示すように、風が流れた場合、第１、第２接続用パターン２３１、２３２は温度差が生じる。このため、起電力が生じ、風の風向を測定することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、移動体の移動方向を測定する移動方向測定計１Ａについて図３７、図３８を参照して説明する。図３７に示すように、移動方向測定計１Ａは、移動体５０に設置される装置であり、複数のセンサ２と、制御部３とを備えている。本実施形態では、移動体５０としては、例えば、野球用のバット、ゴルフクラブ、テニスラケット、卓球ラケット、製造設備やアームロボットの可動部や、ゲーム機用のコントローラ等が挙げられる。ここでは、一例として、移動体を野球用のバット５０とした例について示す。図３７に示すように、本実施形態では、バット５０の表面４００に複数のセンサ２が貼り付けている。

本実施形態のセンサ２は、第１実施形態のセンサ２と同じ構造のものである。図３７、図３８に示すように、センサ２は、バット５０の移動方向（例えば、Ｄｊ１の方向）に平行な方向で、ヒータ２２の両側に第１熱電変換素子２１Ａ、第２熱電変換素子２１Ｂが位置するように、バット５０に固定される。なお、センサ２と制御部３とを電気的に接続する配線については、バット５０に巻き付けたり、バット５０に穴をあけてその穴を通してバット５０の内部に配置したりして、まとめておいた方が邪魔にならずによい。

次に、本実施形態の移動方向測定計１Ａによるバット５０の移動方向の測定方法について、図３８を用いて説明する。ここで、バット５０が移動した場合、バット５０の視点でみると、バット５０に対して移動方向の逆の方向の風が流れた場合と同じ状況となる。すなわち、バット５０が移動した場合、静止したバット５０において移動方向の逆の方向の風が流れた場合と同じ状況となる。例えば、図３７に示すように、バット５０がＤｊ１の方向に移動する場合には、Ｄｊ１の逆の方向であるＤｉ１の方向の風が流れた場合と同じ状態となる。従って、この風の風向を測定することで、バット５０の移動方向を測定することができる。よって、第１〜３実施形態で説明した風向計１における風の風向の測定方法と同様の考え方で、バット５０の移動方向の測定を行うことができる。このように、本実施形態の移動方向測定計１Ａは、バット５０が移動するときに一面２ａの上方においてバット５０にとって相対的に生じる風を測定することにより、バット５０の移動方向を測定する。

例えば、図３８に示すように、バット５０が移動しそうな異なる複数の方向（ここでは、８方向Ｄｊ１〜Ｄｑ１）に対応する方向を測定できるように、複数のセンサ２（ここでは、図のセンサ２Ａ〜２Ｈ）を備える移動方向測定計１Ａとすればよい。例えば、図３８中の矢印Ｄｊ１の方向にバット５０が移動した場合には、相対的に生じる風の風向が、センサ２Ｇにとっては、一面２ａに平行な方向となり、その他のセンサ２Ａ〜２Ｆ、２Ｈにとっては、平行とならない。このため、矢印Ｄｊ１の方向にバット５０が移動した場合には、センサ２Ｇが複数のセンサ２のなかで絶対値が最大の起電力を生じさせる。また、このときセンサ２Ｇは正の起電力を生じている。つまり、このように、本実施形態の移動方向測定計１Ａでは、複数のセンサ２のうち極性が正であって絶対値が最大の起電力を発生させたものを特定することにより、風の風向（センサ２Ｇの起電力が正で最大の場合、Ｄｊ１の方向）を特定でき、ひいては、バット５０の移動方向（センサ２Ｇの起電力が正で最大の場合、Ｄｉ１の方向）を測定することができる。

制御部３Ａは、センサ２の検出結果に基づいて、測定対象である移動体の移動方向を算出する移動方向算出手段である。制御部３Ａは、例えばマイクロコンピュータ、記憶手段としてのメモリ、その周辺回路にて構成される電子制御装置である。また、制御部３Ａは、ヒータ２２の作動と停止を制御するものとして機能する。制御部３Ａは、複数のセンサ２のそれぞれにおいて発生した起電力の値の差に基づいて、バット５０の移動方向を算出する。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、第１実施形態のセンサ２において、ヒータ２２の位置を変更してもよい。第１実施形態では、ヒータ２２を、センサ２の一面２ａおよび他面２ｂに垂直な方向での中央部に位置していたが、ヒータ２２を、センサ２の一面２ａに位置させてもよい。すなわち、例えば、ヒータ２２を、通電により発熱する抵抗体によって構成して、該抵抗体が表面保護部材２４に設けられて表面保護部材２４から露出させられた構成としてもよい。

また、第１〜３実施形態の風向計１、第４実施形態の移動方向測定計１Ａにおいて、複数のセンサ２の各センサ２間に風除けを設けてもよい。この場合、センサ２の風下でのカルマン渦の発生を抑制できるため、高精度に風の風向もしくは移動体の移動方向を測定することができる。

また、第１〜３実施形態の風向計１では、複数のセンサ２のそれぞれにおいて発生する起電力の差に基づいて、測定対象である風の風向を測定し、同様に、第４実施形態の移動方向測定計１Ａにおいて、複数のセンサ２のそれぞれにおいて発生した起電力の値の差に基づいて、移動体（バット）５０の移動方向を測定していた。しかしながら、第１〜４実施形態において、電圧ではなく電流の差に基づいて、風の風向や移動体５０の移動方向を測定してもよい。すなわち、本発明に係る風向計１および移動方向測定計１Ａは、複数のセンサ２のそれぞれにおいて発生した電圧と電流の一方の電気的な出力の差に基づいて、風の風向や移動体５０の移動方向を測定することができる。

ここで、第１〜３実施形態の風向計１における第１、２導電体（第１、２層間接続部材２１ａ、２１ｂ、Ｐ、Ｎ型素子２５０ａ、２５０ｂ）のそれぞれの一端２１ａａ、２１ｂａ、２５０ａａ、２５０ｂａと他端２１ａｂ、２１ｂｂ、２５０ａｂ、２５０ｂｂとで生じる温度差と風の風量との間に一定の関係がある。すなわち、該温度差に応じてセンサ２が発生させる起電力の値と風の風量との間に一定の関係がある。従って、このことを利用して、第１〜３実施形態に係る風向計１によって、センサ２から出力された起電力の値に基づいて風量を測定する風量計も構成した風向風量計とすることもできる。すなわち、第１〜３実施形態における制御部３において、センサ２から出力された起電力の値と、その起電力の値と風量との関係とに基づいて、風量を算出するようにしてもよい。この場合、具体的には、例えば、複数のセンサ２のうち極性が正であって絶対値が最大の起電力を発生させたものを特定し、その特定されたセンサ２が発生させた起電力の値に基づいて風量を算出するようにすればよい。また、この場合において、複数のセンサ２のうち極性が負のものであって絶対値が最大の起電力を発生させたものを特定し、その特定されたセンサ２が発生させた起電力の値も考慮するようにしてもよい。なお、センサ２から出力される起電力と風量との関係は、予め実験等によって求められ、制御部３のメモリに予め記憶させておくようにすればよい。

また、第１〜３実施形態の風向計１では、風向計１が８つのセンサ２を有する構成であったが、センサ２の数は他の数であってもよい。例えば、図３９に示すように、風向計１が３つのセンサ２を有する構成であってもよい。このように、センサ２の数は偶数に限らず、奇数であってもよい。また、第１〜３実施形態の風向計１では、複数のセンサ２が円周Ｓ１において等間隔に配置されていたが、等間隔に配置されていなくてもよい。

また、第１〜３実施形態の風向計１は、８つのセンサ２を用いて、８方向の風向（８方位）を測定するものであったが、風向計１が有するセンサ２の数および風向計１が測定する風向の数は、任意に変更可能である。なお、第１〜３実施形態の風向計１は、制御部３が、複数のセンサ２のそれぞれの出力と、これらの出力と８方位のそれぞれとの関係に基づいて、風向を算出する。これにより、風向が８方位のいずれであるかを特定することができる。

ここで、平面５ａに設置された複数のセンサ２のそれぞれの出力は、風向によって異なる。そこで、制御部３が、複数のセンサ２のそれぞれの出力と、特定したい風向の全てと複数のセンサ２のそれぞれの出力との関係とに基づいて、風向を算出するようにしてもよい。これにより、風向が特定したい複数の方向のいずれであるかを特定することができる。例えば、複数のセンサ２のそれぞれの出力と、３６０方位のそれぞれの風向と複数のセンサ２のそれぞれの出力との関係とに基づいて、風向を算出する。これにより、風向が３６０方位のいずれであるかを特定できる。すなわち、全方向の風向を特定することができる。

また、第１実施形態の風向計１では、図１、２に示されるように、１つのセンサ２の構成を、ヒータ２２を挟んで、１つの熱電変換素子２１Ａと１つの熱電変換素子２１Ｂとが配置された構成としていたが、他の構成としてもよい。例えば、図４０に示すように、１つのセンサ２の構成を、ヒータ２２を挟んだ一方側（図中の上側）と他方側（図中の下側）において、一方側に１つの熱電変換素子２１Ａを配置し、他方側に２つの熱電変換素子２１Ｂ１、２１Ｂ２を配置した構成としてもよい。また、図４１に示すように、ヒータ２２を挟んだ一方側に２つの熱電変換素子２１Ａ１、２１Ａ２を配置し、他方側に１つの熱電変換素子２１Ｂを配置してもよい。また、図４２に示すように、ヒータ２２を挟んだ一方側に２つの熱電変換素子２１Ａ１、２１Ａ２を配置し、他方側に２つの熱電変換素子２１Ｂ１、２１Ｂ２を配置してもよい。このように、ヒータ２２を挟んだ一方側と他方側のそれぞれに配置される熱電変換素子２１の数は任意に変更可能である。同様に、第２実施形態の風向計１においても、ペルチェ素子３２０を挟んだ一方側と他方側のそれぞれに配置される熱電変換素子２１の数は任意に変更可能である。なお、ここでいう１つの熱電変換素子２１は、第１層間接続部材２１ａと第２層間接続部材２１ｂとが直列に接続されて構成されたものである。

また、第１実施形態の風向計１では、図２に示されるように、ヒータ２２を挟んで配置された２つの熱電変換素子２１Ａ、２１Ｂの形状が、それぞれ、長方形であったが、他の形状としてもよい。例えば、２つの熱電変換素子２１Ａ、２１Ｂの形状を、それぞれ、図４３に示す台形や、図４４に示す円や、図４５に示す三角形としてもよい。また、２つの熱電変換素子２１、２１Ｂの形状を同じ形状でなく、図４６に示すように、異なる形状としてもよい。なお、熱電変換素子２１の形状とは、熱電変換素子２１の形成領域の形状である。すなわち、第１、第２層間接続部材２１ａ、２１ｂが形成された領域において、最外周に位置する第１、第２層間接続部材２１ａ、２１ｂに沿って、全ての第１、第２層間接続部材２１ａ、２１ｂを囲むように線を引いたときに、この線によって形成される形状である。第２実施形態の風向計１においても同様である。

２ センサ
２１ａａ 第１層間接続部材の一端
２１ａｂ 第１層間接続部材の他端
２１ｂａ 第２層間接続部材の一端
２１ｂｂ 第２層間接続部材の他端
２２ ヒータ
２５０ａａ Ｐ型素子の一端
２５０ａｂ Ｐ型素子の他端
２５０ｂａ Ｎ型素子の一端
２５０ｂｂ Ｎ型素子の他端
３ 制御部
３２０ ペルチェ素子

Claims (7)

1. 一面（２ａ）を有し、前記一面の上方を流れる風の風向を測定する風向計であって、
   前記一面が形成されると共に、一端（２１ａａ、２５０ａａ）および該一端と反対側の他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）を有していて金属もしくは半導体で構成された第１導電体（２１ａ、２５０ａ）と、一端（２１ｂａ、２５０ｂａ）および該一端と反対側の他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）を有していて前記第１導電体とは異なる金属もしくは半導体で構成された第２導電体（２１ｂ、２５０ｂ）と、を有し、前記第１導電体と前記第２導電体とが直列に接続されると共に、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれのうち互いに接続された側の一端（２１ａａ、２１ｂａ、２５０ａａ、２５０ｂａ）と、前記第１導電体の前記他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）および前記第２導電体の前記他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）と、で温度差が生じたときに電気的な出力を発生させる熱電変換素子（２１、２１Ａ、２１Ｂ、３７０）を備えると共に、発熱および吸熱のうち少なくとも一方を行うことで周囲の温度を変化させる温度変化手段（２２、３２０）を備え、前記温度変化手段によって温度を変化させられた周囲の空気が前記風により移動させられて、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれの一端と他端とで温度差が生じたときに、該温度差に応じた前記出力を発生させる構成とされ、前記風が所定方向に流れた場合において発生させる前記出力の値が互いに異なる複数のセンサ（２）と、
   前記複数のセンサのそれぞれにおいて発生した前記出力の値の差に基づいて、前記風の風向を算出する風向算出手段（３）と、を有することを特徴とする風向計。
2. 前記センサは、２つの前記熱電変換素子が前記温度変化手段を挟んで配置されると共に配線（２９）を介して直列に接続され、前記２つの前記熱電変換素子は、互いに、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれの一端と他端との温度の高低と前記出力の正負との対応関係が逆となる構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の風向計。
3. 前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれの一端が、前記一面側に配置されると共に、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれの他端が、前記一面とは反対側の他面（２ｂ）側に配置されており、
   前記温度変化手段は、前記一面側に配置されて発熱もしくは吸熱を行う第１温度変化部（２１ａａ、２１ｂａ）と、前記他面側に配置されて発熱および吸熱のうち前記第１温度変化部が行う方とは異なる方を行う第２温度変化部（２１ａｂ、２１ｂｂ）と、で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の風向計。
4. 前記風が流れる方向において、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれの一端が、前記風の上流側に配置されると共に、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれの他端が、前記風の下流側に配置された構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の風向計。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の風向計を備え、
   前記風向算出手段が、前記出力の値に基づいて、風量を算出する風量計も構成することを特徴とする風向風量計。
6. 前記一面を有する共に、移動体（５０）に設置されて、前記移動体が移動するときに前記一面の上方において前記移動体にとって相対的に生じる風を測定することにより、前記移動体の移動方向を測定する移動方向測定計であって、
   前記一面が形成されると共に、一端（２１ａａ、２５０ａａ）および該一端と反対側の他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）を有していて金属もしくは半導体で構成された第１導電体（２１ａ、２５０ａ）と、一端（２１ｂａ、２５０ｂａ）および該一端と反対側の他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）を有していて前記第１導電体とは異なる金属もしくは半導体で構成された第２導電体（２１ｂ、２５０ｂ）と、を有し、前記第１導電体と前記第２導電体とが直列に接続されると共に、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれのうち互いに接続された側の一端（２１ａａ、２１ｂａ、２５０ａａ、２５０ｂａ）と、前記第１導電体の前記他端（２１ａｂ、２５０ａｂ）および前記第２導電体の前記他端（２１ｂｂ、２５０ｂｂ）と、で温度差が生じたときに電気的な出力を発生させる熱電変換素子（２１、２１Ａ、２１Ｂ、３７０）を備えると共に、発熱および吸熱のうち少なくとも一方を行うことで周囲の温度を変化させる温度変化手段（２２、３２０）を備え、前記温度変化手段によって温度を変化させられた周囲の空気が前記風により移動させられて、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれの一端と他端とで温度差が生じたときに、該温度差に応じた前記出力を発生させる構成とされ、前記風が所定方向に流れた場合において発生させる前記出力の値が互いに異なる複数のセンサ（２）と、
   前記複数のセンサのそれぞれにおいて発生した前記出力の値の差に基づいて、前記移動体の移動方向を算出する移動方向算出手段（３）と、を有することを特徴とする移動方向測定計。
7. 前記センサは、前記温度変化手段を挟んで配置された第１熱電変換素子（２１Ａ）と第２熱電変換素子（２１Ｂ）とを備え、
   前記第１熱電変換素子および前記第２熱電変換素子において、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれのうち互いに接続された側の前記一端が、前記第１導電体および前記第２導電体のそれぞれのうち互いに接続された側の前記他端よりも高温もしくは低温となると、前記第１熱電変換素子および前記第２熱電変換素子は、互いに異なる極性の前記出力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の風向計。

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