JP2017219418A - Heat flux sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱流束センサに関するものである。 The present invention relates to a heat flux sensor.
従来の熱流束センサは、第1熱電部材と第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を有している(例えば、特許文献1参照)。この熱流束センサは、熱流束センサを熱流が通過して、第1熱電部材と第2熱電部材の一方側の接続部と他方側の接続部との間に温度差が生じると、ゼーベック効果により第1熱電部材と第2熱電部材に熱起電力が発生する。熱流束センサは、この熱起電力に応じた信号を出力する。 A conventional heat flux sensor has a structure in which first thermoelectric members and second thermoelectric members are alternately connected in series (see, for example, Patent Document 1). When the heat flow passes through the heat flux sensor and a temperature difference occurs between the connection portion on one side and the connection portion on the other side of the first and second thermoelectric members, the heat flux sensor causes the Seebeck effect. A thermoelectromotive force is generated in the first thermoelectric member and the second thermoelectric member. The heat flux sensor outputs a signal corresponding to the thermoelectromotive force.
従来の熱流束センサを用いて、磁場環境下での熱流束を計測すると、磁束変化による誘導起電力が熱流束センサの出力に影響する場合がある。特に、磁束変化と熱流束変化の周期が同じ場合、熱流束センサの出力を誘導起電力の成分と熱起電力の成分とに分離できない。このため、磁場環境下で熱流束を精度よく計測できない。 When a heat flux under a magnetic field environment is measured using a conventional heat flux sensor, an induced electromotive force due to a change in magnetic flux may affect the output of the heat flux sensor. In particular, when the period of magnetic flux change and heat flux change is the same, the output of the heat flux sensor cannot be separated into an induced electromotive force component and a thermoelectromotive force component. For this reason, heat flux cannot be accurately measured under a magnetic field environment.
本発明は上記点に鑑みて、熱流束センサの出力に対する磁束変化の影響を小さく抑えることができる熱流束センサを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the heat flux sensor which can suppress the influence of the magnetic flux change with respect to the output of a heat flux sensor small in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明における熱流束センサは、
一面(121)とその反対側の他面(122)とを有する絶縁基材(12)と、
絶縁基材に形成された複数の第1貫通孔(123)に配置され、熱電材料で構成された複数の第1熱電部材(14)と、
絶縁基材に第1貫通孔とは別に形成された複数の第2貫通孔(124)に配置され、第1熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第2熱電部材(16)と、
一面に配置され、第1熱電部材と第2熱電部材とを接続する複数の第1導体パターン(18)と、
他面に配置され、第1熱電部材と第2熱電部材とを接続する複数の第2導体パターン(20)とを備え、
絶縁基材の第1領域に、複数の第1導体パターンおよび複数の第2導体パターンによって第1熱電部材と第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第1導体部(30a)が形成されており、
絶縁基材のうち第1領域とは異なる第2領域に、複数の第1導体パターンおよび複数の第2導体パターンによって第1熱電部材と第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第2導体部(30b)が形成されており、
絶縁基材の厚さ方向から見た第1導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
絶縁基材の厚さ方向から見た第2導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
第1導体部に囲まれる領域(R1)と第2導体部に囲まれる領域(R2)とにおいて、絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部と第2導体部とが直列接続されている。
In order to achieve the above object, a heat flux sensor according to the invention described in claim 1 is:
An insulating substrate (12) having one surface (121) and the other surface (122) on the opposite side;
A plurality of first thermoelectric members (14) arranged in a plurality of first through holes (123) formed in the insulating base material and made of a thermoelectric material;
A plurality of second thermoelectric members (16) that are arranged in a plurality of second through holes (124) formed separately from the first through holes in the insulating base material and are made of a thermoelectric material different from the first thermoelectric members;
A plurality of first conductor patterns (18) arranged on one surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A plurality of second conductor patterns (20) arranged on the other surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
The first conductor portion (30a) including a structure in which the first thermoelectric member and the second thermoelectric member are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns in the first region of the insulating base. Is formed,
The second region different from the first region in the insulating base material includes a structure in which the first thermoelectric member and the second thermoelectric member are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns. A second conductor portion (30b) is formed;
The shape of the first conductor portion viewed from the thickness direction of the insulating base is C-shaped, annular or spiral,
The shape of the second conductor portion viewed from the thickness direction of the insulating base is C-shaped, annular or spiral,
When the magnetic flux passing in the thickness direction of the insulating base material changes uniformly in the region (R1) surrounded by the first conductor portion and the region (R2) surrounded by the second conductor portion, the first conductor portion and The first conductor portion and the second conductor portion are connected in series with the polarity of the induced electromotive force generated in each of the second conductor portions being reversed.
これによれば、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部と第2導体部とが直列接続されているので、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力を互いに弱めることができる。よって、熱流束センサの出力に対する磁束変化の影響を小さく抑えることができる。 According to this, since the first conductor part and the second conductor part are connected in series with the polarity of the induced electromotive force generated in each of the first conductor part and the second conductor part being opposite, The induced electromotive forces generated in the first conductor portion and the second conductor portion can be weakened each other. Therefore, the influence of the magnetic flux change on the output of the heat flux sensor can be reduced.
また、請求項3に記載の発明における熱流束センサは、
一面(121a)とその反対側の他面(122a)を有する第1絶縁基材(12a)と、
第1絶縁基材の厚さ方向に積層され、一面(121b)とその反対側の他面(122b)を有する第2絶縁基材(12b)と、
第1、第2絶縁基材のそれぞれに形成された複数の第1貫通孔(123)に配置され、熱電材料で構成された複数の第1熱電部材(14)と、
第1、第2絶縁基材のそれぞれに第1貫通孔とは別に形成された複数の第2貫通孔(124)に配置され、第1熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第2熱電部材(16)と、
第1、第2絶縁基材のそれぞれの一面に配置され、第1熱電部材と第2熱電部材とを接続する複数の第1導体パターン(18)と、
第1、第2絶縁基材のそれぞれの他面に配置され、第1熱電部材と第2熱電部材とを接続する複数の第2導体パターン(20)とを備え、
第1絶縁基材において、複数の第1導体パターンおよび複数の第2導体パターンによって第1熱電部材と第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第1導体部(30c)が形成されており、
第2絶縁基材において、複数の第1導体パターンおよび複数の第2導体パターンによって第1熱電部材と第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第2導体部(30d)が形成されており、
第1絶縁基材の厚さ方向から見た第1導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
第2絶縁基材の厚さ方向から見た第2導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
第1導体部に囲まれる領域(R3)と第2導体部に囲まれる領域(R4)とにおいて、第1、第2絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部と第2導体部とが直列接続されている。
The heat flux sensor in the invention according to claim 3 is:
A first insulating substrate (12a) having one surface (121a) and the other surface (122a) on the opposite side;
A second insulating substrate (12b) laminated in the thickness direction of the first insulating substrate and having one surface (121b) and the other surface (122b) on the opposite side;
A plurality of first thermoelectric members (14) arranged in a plurality of first through holes (123) formed in each of the first and second insulating base materials and made of a thermoelectric material;
A plurality of second insulating layers arranged in a plurality of second through holes (124) formed separately from the first through holes in each of the first and second insulating bases and made of a thermoelectric material different from the first thermoelectric member. A thermoelectric member (16);
A plurality of first conductor patterns (18) arranged on one surface of each of the first and second insulating bases and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A plurality of second conductor patterns (20) disposed on the other surfaces of the first and second insulating bases and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
In the first insulating substrate, the first conductor portion (30c) including a structure in which the first thermoelectric members and the second thermoelectric members are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns is formed. Has been
In the second insulating substrate, the second conductor portion (30d) including a structure in which the first thermoelectric members and the second thermoelectric members are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns is formed. Has been
The shape of the first conductor portion viewed from the thickness direction of the first insulating substrate is C-shaped, annular or spiral,
The shape of the second conductor portion viewed from the thickness direction of the second insulating substrate is C-shaped, annular or spiral,
When the magnetic flux passing in the thickness direction of the first and second insulating base materials changes uniformly in the region (R3) surrounded by the first conductor portion and the region (R4) surrounded by the second conductor portion, The first conductor portion and the second conductor portion are connected in series with the polarities of the induced electromotive forces generated in the first conductor portion and the second conductor portion in opposite directions.
これによれば、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部と第2導体部とが直列接続されているので、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力を互いに弱めることができる。よって、熱流束センサの出力に対する磁束変化の影響を小さく抑えることができる。 According to this, since the first conductor part and the second conductor part are connected in series with the polarity of the induced electromotive force generated in each of the first conductor part and the second conductor part being opposite, The induced electromotive forces generated in the first conductor portion and the second conductor portion can be weakened each other. Therefore, the influence of the magnetic flux change on the output of the heat flux sensor can be reduced.
また、請求項5に記載の発明における熱流束センサは、
一面(121)とその反対側の他面(122)とを有する絶縁基材(12)と、
絶縁基材に形成された複数の第1貫通孔(123)に配置され、熱電材料で構成された複数の第1熱電部材(14)と、
絶縁基材に第1貫通孔とは別に形成された複数の第2貫通孔(124)に配置され、第1熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第2熱電部材(16)と、
一面に配置され、第1熱電部材と第2熱電部材とを接続する複数の第1導体パターン(18)と、
他面に配置され、第1熱電部材と第2熱電部材とを接続する複数の第2導体パターン(20)とを備え、
複数の第1導体パターンおよび複数の第2導体パターンによって第1熱電部材と第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む導体部(30)が形成されており、
さらに、絶縁基材の厚さ方向にて、絶縁層(22)を介して絶縁基材に積層され、導体部と電気的に接続された金属配線パターン(50)を備え、
絶縁基材の厚さ方向から見た導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
絶縁基材の厚さ方向から見た金属配線パターンの形状は、C字状または渦巻き状であり、
導体部に囲まれる領域(R5)と金属配線パターンに囲まれる領域(R6)とにおいて、絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、導体部と金属配線パターンのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、導体部と金属配線パターンとが直列接続されている。
The heat flux sensor in the invention according to claim 5 is:
An insulating substrate (12) having one surface (121) and the other surface (122) on the opposite side;
A plurality of first thermoelectric members (14) arranged in a plurality of first through holes (123) formed in the insulating base material and made of a thermoelectric material;
A plurality of second thermoelectric members (16) that are arranged in a plurality of second through holes (124) formed separately from the first through holes in the insulating base material and are made of a thermoelectric material different from the first thermoelectric members;
A plurality of first conductor patterns (18) arranged on one surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A plurality of second conductor patterns (20) arranged on the other surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A conductor portion (30) including a structure in which the first thermoelectric member and the second thermoelectric member are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns is formed,
Furthermore, in the thickness direction of the insulating base material, it is laminated on the insulating base material via the insulating layer (22), and includes a metal wiring pattern (50) electrically connected to the conductor portion,
The shape of the conductor portion viewed from the thickness direction of the insulating base is C-shaped, annular or spiral,
The shape of the metal wiring pattern seen from the thickness direction of the insulating base is C-shaped or spiral,
When the magnetic flux passing in the thickness direction of the insulating base material changes uniformly in the region (R5) surrounded by the conductor portion and the region (R6) surrounded by the metal wiring pattern, each of the conductor portion and the metal wiring pattern The conductor part and the metal wiring pattern are connected in series in the state where the polarity of the induced electromotive force generated in the above is reversed.
これによれば、導体部と金属配線パターンのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、導体部と金属配線パターンとが直列接続されているので、導体部と金属配線パターンのそれぞれに発生する誘導起電力を互いに弱めることができる。よって、熱流束センサの出力に対する磁束変化の影響を小さく抑えることができる。 According to this, since the conductor part and the metal wiring pattern are connected in series with the polarity of the induced electromotive force generated in each of the conductor part and the metal wiring pattern being reversed, the conductor part and the metal wiring pattern Inductive electromotive force generated in each can be weakened. Therefore, the influence of the magnetic flux change on the output of the heat flux sensor can be reduced.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
図1〜図3に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、絶縁基材12と、複数の第1熱電部材14と、複数の第2熱電部材16と、複数の第1導体パターン18と、複数の第2導体パターン20と、第1保護部材22と、第2保護部材24とを備えている。なお、図1では、第1保護部材22が省略されている。図3では、第1保護部材22および第2保護部材24が省略されている。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図2、3に示すように、絶縁基材12は、フィルム状であって、一面121とその反対側の他面122とを有する。絶縁基材12は、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。絶縁基材12には、一面121から他面122に至って絶縁基材12を貫通する複数の第1貫通孔123が形成されている。同様に、絶縁基材12には、第1貫通孔123とは別に形成された貫通孔であって、一面121から他面122に至って絶縁基材12を貫通する複数の第2貫通孔124が形成されている。第1貫通孔123と第2貫通孔124は、交互に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the insulating
複数の第1熱電部材14のそれぞれは、複数の第1貫通孔123のそれぞれに配置されている。複数の第2熱電部材16のそれぞれは、複数の第2貫通孔124のそれぞれに配置されている。第1熱電部材14と第2熱電部材16は、互いに異なる熱電材料で構成されている。熱電材料としては、金属材料や半導体材料が挙げられる。
Each of the plurality of first
複数の第1導体パターン18は、絶縁基材12の一面121に配置された導体層である。複数の第1導体パターン18は、金属材料で構成されている。1つの第1導体パターン18は、隣り合う第1熱電部材14と第2熱電部材16とを接続している。したがって、第1導体パターン18は、一面121側における第1熱電部材14と第2熱電部材16の接続部を構成している。
The plurality of
複数の第2導体パターン20は、絶縁基材12の他面122に配置された導体層である。複数の第2導体パターン20は、金属材料で構成されている。1つの第2導体パターン20は、隣り合う第1熱電部材14と第2熱電部材16とを接続している。したがって、第2導体パターン20は、他面122側における第1熱電部材14と第2熱電部材16の接続部を構成している。
The plurality of
複数の第1導体パターン18と複数の第2導体パターン20は、第1熱電部材14と第2熱電部材16とが交互に直列接続された構造を含む導体部30が形成されるように、第1熱電部材14と第2熱電部材16とを接続している。すなわち、複数の第1導体パターン18および複数の第2導体パターン20によって、第1熱電部材14と第2熱電部材16とが交互に直列接続された構造を含む導体部30が形成されている。
The plurality of
図2に示すように、第1保護部材22は、絶縁基材12の一面121側に積層されている。第1保護部材22は、フィルム状であって、一面221とその反対側の他面222とを有している。第1保護部材22における絶縁基材12側の表面が一面221であり、その反対側の表面が他面222である。第1保護部材22は、絶縁基材12の一面121に配置された第1導体パターン18等の導体層を覆っている。
As shown in FIG. 2, the first
第2保護部材24は、絶縁基材12の他面122側に積層されている。第2保護部材24は、フィルム状であって、一面241とその反対側の他面242とを有している。第2保護部材24における絶縁基材12側の表面が一面241であり、その反対側の表面が他面242である。第2保護部材24は、絶縁基材12の他面122に配置された第2導体パターン20等の導体層を覆っている。第1保護部材11および第2保護部材24は、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。
The second
図1に示すように、導体部30は、絶縁基材12の第1領域A1に形成された第1導体部30aと、絶縁基材12のうち第1領域A1とは異なる第2領域A2に形成された第2導体部30bとを有している。
As shown in FIG. 1, the
絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、渦巻き状である。すなわち、第1導体部30aと第2導体部30のそれぞれを絶縁基材12の厚さ方向で絶縁基材12の一面121に投影したとき、投影された第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は渦巻き状である。本明細書において、渦巻き状とは、1周(すなわち、一巻き)を超えて巻かれている形状を意味する。図1の例では、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれは、2周を超えて巻かれている形状である。
Each shape of the
図1に示すように、第1導体部30aの外側から中心側に向かう巻方向は右方向であり、第2導体部30bの外側から中心側に向かう巻方向も右方向である。このように、本実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向かつ同一方向から見たときの第1導体部30aの外側から中心側に向かう巻方向と、第2導体部30bの外側から中心側に向かう巻方向とは、同じである。さらに、本実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、点対称の関係となっている。
As shown in FIG. 1, the winding direction from the outside of the
また、絶縁基材12の一面121に、配線部32と、2つの端子部34、36とが形成されている。配線部32と、2つの端子部34、36とは、第1導体パターン18と同じ材料で構成された導体層である。配線部32は、第1導体部30aの中心側端部301aと第2導体部30bの中心側端部301bとを電気的に接続している。これにより、導体部30は、第1導体部30aと第2導体部30bとが直列接続された構造となっている。端子部34は、第1導体部30aの外周側端部に形成されている。端子部36は、第2導体部30bの外周側端部に形成されている。2つの端子部34、36は、熱流束センサ10の外部、例えば、図示しない算出部と接続される。これにより、熱流束センサ10からのセンサ信号が算出部に向けて出力される。算出部は、センサ信号から熱流束を算出する。
Further, the
上記した構成の熱流束センサ10は、例えば、一面241に第2導体パターン20が形成された第2保護部材24と、第1、第2貫通孔123、124に第1、第2熱電部材14、16が配置された絶縁基材12と、一面221に第1導体パターン18が形成された第1保護部材22とが積層された積層体を、加熱加圧することで製造される。なお、熱流束センサ10は、他の製造方法によって製造されてもよい。
The
本実施形態の熱流束センサ10では、絶縁基材12の厚さ方向にて熱流束が絶縁基材12を通過して、第1導体パターン18と第2導体パターン20との間に温度差が生じると、ゼーベック効果により第1熱電部材14と第2熱電部材16に熱起電力が発生する。導体部30は、第1熱電部材14と第2熱電部材16とを一組として、複数組の第1熱電部材14と第2熱電部材16が直列に接続されている。このため、導体部30は、各組の第1熱電部材14と第2熱電部材16の熱起電力の合計である総熱起電力、例えば、電圧をセンサ信号として出力する。したがって、導体部30から出力されるセンサ信号から熱流束を検出することができる。
In the
さらに、本実施形態の熱流束センサ10では、図1に示すように、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は渦巻き状であり、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの巻方向は同じである。
Furthermore, in the
このため、第1導体部30aの最外周部に囲まれる領域R1と第2導体部30bの最外周部に囲まれる領域R2のそれぞれを通過する磁束が一様に変化するとき、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれに誘導起電力が発生する。このとき、第1導体部30aの外側から中心側に向かう方向での誘導起電力の向き(すなわち、極性)と、第2導体部30bの外側から中心側に向かう方向での誘導起電力の向き(すなわち、極性)とは同じ向きである。例えば、図1の紙面手前側に向かう向きの磁束が増大するとき、第1導体部30aに発生する誘導起電力は、中心側端部301aが正となり、端子部34が負となる。同様に、第2導体部30bに発生する誘導起電力は、中心側端部301bが正となり、端子部36が負となる。
Therefore, when the magnetic flux passing through each of the region R1 surrounded by the outermost peripheral portion of the
そして、本実施形態では、第1導体部30aの中心側端部301aと第2導体部30bの中心側端部301bとが接続されている。これにより、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部30aと第2導体部30bとが直列接続されている。すなわち、第1導体部30aと第2導体部30bとが逆接続されている。このため、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれに発生する誘導起電力を互いに弱めることができる。
And in this embodiment, the center
特に、本実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、点対称の関係となっている。このため、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれに発生する誘導起電力を打ち消すことができる。
In particular, in this embodiment, each shape of the
よって、本実施形態によれば、熱流束センサ10の出力に対する磁束変化の影響を小さく抑えることができる。したがって、本実施形態の熱流束センサ10を用いることで、磁場環境下においても、熱流束を精度よく計測できる。
Therefore, according to this embodiment, the influence of the magnetic flux change on the output of the
(第2実施形態)
図4〜7に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、2つのセンサ部10a、10bが積層された構造を有する。
(Second Embodiment)
As shown in FIGS. 4-7, the
図5に示すように、熱流束センサ10は、第1センサ部10aと、第2センサ部10bとを備える。第1センサ部10aの基本構造(断面構造)および第2センサ部10bの基本構造(断面構造)は、第1実施形態の熱流束センサ10と同じである。すなわち、第1センサ部10aと第2センサ部10bのそれぞれは、絶縁基材12と、複数の第1熱電部材14と、複数の第2熱電部材16と、複数の第1導体パターン18と、複数の第2導体パターン20と、第1保護部材22と、第2保護部材24とを備えている。複数の第1導体パターン18および複数の第2導体パターン20によって、第1熱電部材14と第2熱電部材16とが交互に直列接続された構造を含む導体部30が形成されている。
As shown in FIG. 5, the
第1センサ部10aの絶縁基材12が第1絶縁基材12aである。第1絶縁基材12aは、一面121aとその反対側の他面122aとを有する。第2センサ部10bの絶縁基材12が第2絶縁基材12bである。第2絶縁基材12bは、一面121bとその反対側の他面122bとを有する。したがって、本実施形態の熱流束センサ10は、第1絶縁基材12aと、第1絶縁基材12aの厚さ方向に積層された第2絶縁基材12bとを備える。
The insulating
また、第1センサ部10aの導体部30が第1導体部30cであり、第2センサ部10bの導体部30が第2導体部30dである。したがって、本実施形態の熱流束センサ10では、第1絶縁基材12aにおいて、複数の第1導体パターン18および複数の第2導体パターン20によって第1熱電部材14と第2熱電部材16とが交互に直列接続された構造を含む第1導体部30cが形成されている。第2絶縁基材12bにおいて、複数の第1導体パターン18および複数の第2導体パターン20によって第1熱電部材14と第2熱電部材16とが交互に直列接続された構造を含む第2導体部30dが形成されている。
Moreover, the
図6に示すように、第1絶縁基材12aの厚さ方向から見た第1導体部30cの形状は、渦巻き状である。本実施形態では、第1導体部30cの外側から中心側に向かう巻方向は、左方向である。図4に示すように、第2絶縁基材12bの厚さ方向から見た第2導体部30dの形状は、渦巻き状である。本実施形態では、第2導体部30dの外側から中心側に向かう巻方向は、左方向である。このように、第1、第2絶縁基材12a、12bの厚さ方向かつ同一方向から見たときの第1導体部30cの巻方向と第2導体部30dの巻方向とは、同じである。
As shown in FIG. 6, the shape of the
さらに、本実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状および大きさは、同じである。
Furthermore, in this embodiment, each shape and magnitude | size of the
図7に示すように、第2導体部30dは、絶縁層60を介して、第1導体部30cに対して第1絶縁基材12aの厚さ方向に並んでいる。絶縁層60は、第1センサ部10aの第1保護部材22および第2センサ部10bの第2保護部材24で構成されている(図5参照)。絶縁層60には、第1導体部30cと第2導体部30dとを接続する接続部材62が形成されている。接続部材62は、絶縁層60に形成された貫通孔の内部に配置されている。この接続部材62によって、第1導体部30cの中心側端部301cと、第2導体部30dの中心側端部301dとが電気的に接続されている。
As shown in FIG. 7, the
また、第1導体部30cの外周側端部には、端子部34が形成されている。端子部34は、第1絶縁基材12aの一面121aに形成されている。第2導体部30dの外周側端部には、端子部36が形成されている。端子部36は、第2絶縁基材12bの一面121bに形成されている。
Moreover, the
上記した構成の熱流束センサ10は、例えば、一面241に第2導体パターン20が形成された第1センサ部10aの第2保護部材24と、第1、第2貫通孔123、124に第1、第2熱電部材14、16が配置された第1絶縁基材12aと、一面221に第1導体パターン18が形成された第1センサ部10aの第1保護部材22と、一面241に第2導体パターン20が形成された第2センサ部10bの第2保護部材24と、第1、第2貫通孔123、124に第1、第2熱電部材14、16が配置された第2絶縁基材12bと、一面221に第1導体パターン18が形成された第2センサ部10bの第1保護部材22とが積層された積層体を、加熱加圧することで製造される。なお、熱流束センサ10は、他の製造方法によって製造されてもよい。
The
以上の説明の通り、本実施形態の熱流束センサ10の基本構造は、第1実施形態の熱流束センサ10と同じである。このため、本実施形態の熱流束センサ10は、熱流束に応じた熱起電力、例えば、電圧をセンサ信号として出力する。
As described above, the basic structure of the
さらに、本実施形態の熱流束センサ10では、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状は渦巻き状であり、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの巻方向は同じである。
Furthermore, in the
このため、図6に示す第1導体部30cの最外周部に囲まれる領域R3と図4に示す第2導体部30dの最外周部に囲まれる領域R4のそれぞれを通過する磁束が一様に変化するとき、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれに誘導起電力が発生する。このとき、第1導体部30cの外側から中心側に向かう方向での誘導起電力の向き(すなわち、極性)と、第2導体部30dの外側から中心側に向かう方向での誘導起電力の向き(すなわち、極性)とは、同じ向きである。例えば、図6の紙面手前側に向かう向きの磁束が増大するとき、第1導体部30cに発生する誘導起電力は、中心側端部301cが正となり、端子部34が負となる。図4の紙面手前側に向かう向きの磁束が増大するとき、第2導体部30dに発生する誘導起電力は、中心側端部301dが正となり、端子部36が負となる。
Therefore, the magnetic flux passing through each of the region R3 surrounded by the outermost peripheral portion of the
そして、本実施形態では、第1導体部30cの中心側端部301cと第2導体部30dの中心側端部301dとが接続されている。これにより、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部30cと第2導体部30dとが直列接続されている。すなわち、第1導体部30cと第2導体部30dとが逆接続されている。このため、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれに発生する誘導起電力を互いに弱めることができる。
In the present embodiment, the center
特に、本実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状および大きさは、同じである。このため、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれに発生する誘導起電力を打ち消すことができる。
In particular, in the present embodiment, the
よって、本実施形態によれば、熱流束センサ10の出力に対する磁束変化の影響を小さく抑えることができる。したがって、本実施形態の熱流束センサ10を用いることで、磁場環境下においても、熱流束を精度よく計測できる。
Therefore, according to this embodiment, the influence of the magnetic flux change on the output of the
また、本実施形態では、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれに発生する熱起電力の極性が同じ向きとなる状態で、第1導体部30cと第2導体部30dとが直列接続されている。このため、本実施形態の熱流束センサ10によれば、熱流束センサ10が第1センサ部10aと第2センサ部10bの一方のみで構成された場合と比較して、接続された第1熱電部材14と第2熱電部材16の直列数が増大する。これにより、熱起電力が増大するので、熱流束の測定精度を向上させることができる。
In the present embodiment, the
(第3実施形態)
図8〜11に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、導体部30と金属配線パターン50とを備えるものである。
(Third embodiment)
As shown in FIGS. 8 to 11, the
図9に示すように、本実施形態の熱流束センサ10の基本構造(断面構造)は、第1実施形態の熱流束センサ10と同じである。すなわち、熱流束センサ10は、絶縁基材12と、複数の第1熱電部材14と、複数の第2熱電部材16と、複数の第1導体パターン18と、複数の第2導体パターン20と、第1保護部材22と、第2保護部材24とを備えている。複数の第1導体パターン18および複数の第2導体パターン20によって、第1熱電部材14と第2熱電部材16とが交互に直列接続された構造を含む導体部30が形成されている。
As shown in FIG. 9, the basic structure (cross-sectional structure) of the
図10に示すように、絶縁基材12の厚さ方向から見た導体部30の形状は、渦巻き状である。本実施形態では、導体部30の外側から中心側に向かう巻方向は、左方向である。
As shown in FIG. 10, the shape of the
図9に示すように、金属配線パターン50は、第1保護部材22の他面222に配置されている。第1保護部材22の他面222側に、第3保護部材52が積層されている。第3保護部材52は、金属配線パターン50を覆っている。第3保護部材52は、フィルム状であって、一面521とその反対側の他面522とを有している。第3保護部材52における絶縁基材12側の表面が一面521であり、その反対側の表面が他面522である。第3保護部材52は、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。
As shown in FIG. 9, the
図8に示すように、金属配線パターン50は、第1保護部材22の他面222において渦巻き状である。したがって、絶縁基材12の厚さ方向から見た金属配線パターン50の形状は、渦巻き状である。本実施形態では、金属配線パターン50の外側から中心側に向かう巻方向は、左方向である。このように、絶縁基材12の厚さ方向かつ同一方向から見たときの導体部30の巻方向と金属配線パターン50の巻方向とは、同じである。
As shown in FIG. 8, the
さらに、本実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの形状は、同じである。形状が同じとは、渦巻形状の巻数や長さが同じであることを意味する。
Furthermore, in this embodiment, each shape of the
図11に示すように、金属配線パターン50は、第1保護部材22を介して、導体部30が形成された絶縁基材12に対して、絶縁基材12の厚さ方向にて積層されている。本実施形態では、第1保護部材22が、絶縁層を構成している。金属配線パターン50は、中心側端部から外周側端部までの全範囲にわたって、導体部30に対して、絶縁基材12の厚さ方向で重なるように配置されている。
As shown in FIG. 11, the
図11に示すように、第1保護部材22に、導体部30と金属配線パターン50とを接続する接続部材54が形成されている。接続部材54は、第1保護部材22に形成された貫通孔の内部に配置されている。この接続部材54によって、導体部30の中心側端部301と、金属配線パターン50の中心側端部501とが電気的に接続されている。
As shown in FIG. 11, a
また、導体部30の外周側端部には、端子部34が形成されている。端子部34は、絶縁基材12の一面121に形成されている。金属配線パターン50の外周側端部には、端子部36が形成されている。端子部36は、第1保護部材22の他面222に形成されている。
In addition, a
上記した構成の熱流束センサ10は、例えば、一面241に第2導体パターン20が形成された第2保護部材24と、第1、第2貫通孔123、124に第1、第2熱電部材14、16が配置された絶縁基材12と、一面221に第1導体パターン18が形成された第1保護部材22と、一面521に金属配線パターン50が形成された第3保護部材52とが積層された積層体を、加熱加圧することで製造される。なお、熱流束センサ10は、他の製造方法によって製造されてもよい。
The
以上の説明の通り、本実施形態の熱流束センサ10の基本構造は、第1実施形態の熱流束センサ10と同じである。このため、本実施形態の熱流束センサ10は、熱流束に応じた熱起電力、例えば、電圧をセンサ信号として出力する。
As described above, the basic structure of the
さらに、本実施形態の熱流束センサ10では、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの形状は渦巻き状であり、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの巻方向は同じである。
Furthermore, in the
このため、図10に示す導体部30の最外周部に囲まれる領域R5と、図8に示す金属配線パターン50の最外周部に囲まれる領域R6のそれぞれを通過する磁束が一様に変化するとき、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれに誘導起電力が発生する。このとき、導体部30の外側から中心側に向かう方向での誘導起電力の向き(すなわち、極性)と、金属配線パターン50の外側から中心側に向かう方向での誘導起電力の向き(すなわち、極性)とは、同じ向きである。例えば、図10の紙面手前側に向かう向きの磁束が増大するとき、導体部30に発生する誘導起電力は、中心側端部301が正となり、端子部34が負となる。図8の紙面手前側に向かう向きの磁束が増大するとき、金属配線パターン50に発生する誘導起電力は、中心側端部501が正となり、端子部36が負となる。
Therefore, the magnetic flux passing through each of the region R5 surrounded by the outermost peripheral portion of the
そして、本実施形態では、導体部30の中心側端部301と金属配線パターン50の中心側端部501とが接続されている。これにより導体部30と金属配線パターン50のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、導体部30と金属配線パターン50とが直列接続されている。すなわち、導体部30と金属配線パターン50とが逆接続されている。このため、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれに発生する誘導起電力を互いに弱めることができる。
In the present embodiment, the center
さらに、本実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの形状が同じである。このため、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれに発生する誘導起電力をより小さくできる。
Furthermore, in this embodiment, each shape of the
よって、本実施形態によれば、熱流束センサ10の出力に対する磁束変化の影響を小さく抑えることができる。したがって、本実施形態の熱流束センサ10を用いることで、磁場環境下においても、熱流束を精度よく計測できる。
Therefore, according to this embodiment, the influence of the magnetic flux change on the output of the
(他の実施形態)
(1)第1実施形態では、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、点対称の関係となっていたが、これに限定されない。
(Other embodiments)
(1) In 1st Embodiment, although each shape of the
図12に示すように、絶縁基材12の厚さ方向かつ同一方向から見たときの第1導体部30aの巻方向と第2導体部30bの巻方向とが同じであれば、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、点対称でなくてもよい。この場合においても、第1導体部30aの中心側端部301aと、第2導体部30bの中心側端部301bとを接続すればよい。これにより、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部30aと第2導体部30bとが直列接続されている構成となる。
As shown in FIG. 12, if the winding direction of the
なお、図12では、第1導体部30aと第2導体部30bを絶縁基材の厚さ方向で同一平面に投影したときの第1導体部30aと第2導体部30bの形状を模式的に示している。図12は、断面図でないが、見やすくするために、第1導体部30aと第2導体部30bに斜線を付している。後述する図13、15も同様である。
In addition, in FIG. 12, the shape of the
また、第1実施形態では、第1導体部30aの巻方向と第2導体部30bの巻方向とが同じであったが、図13に示すように、第1導体部30aの巻方向と第2導体部30bの巻方向とが異なっていてもよい。この場合、第1導体部30aの中心側端部301aと、第2導体部30bの外周側端部302bとが電気的に接続される。これにより、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部30aと第2導体部30bとが直列接続されている構成となる。
In the first embodiment, the winding direction of the
ただし、第1導体部30aと第2導体部30bとの接続の容易さの観点では、第1導体部30aの巻方向と第2導体部30bの巻方向とが同じであることが好ましい。この場合、図1、図12に示すように、第1導体部30aの中心側端部301aと、第2導体部30bの中心側端部301bとを接続すればよく、両者の接続距離を短くできるからである。
However, from the viewpoint of easy connection between the
また、第1実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、渦巻き状であったが、これに限定されない。
Moreover, in 1st Embodiment, although each shape of the
図14に示すように、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、閉じられた環状であってもよい。第1導体部30aは、端子部34と配線部32とが絶縁基材12の厚さ方向で重複して配置されている。このため、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30aの形状は、閉じられた環状となっている。同様に、第2導体部30bは、端子部36と配線部32とが絶縁基材12の厚さ方向で重複して配置されている。このため、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30bの形状は、閉じられた環状となっている。
As shown in FIG. 14, each shape of the
図15に示すように、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、開いている部分を有するC字状であってもよい。導体部がC字形状であるとは、開いている部分における導体部同士の間隔L1が、ある領域を囲む部分における導体部同士の間隔の最大値L2よりも小さい形状を意味する。
As shown in FIG. 15, each of the
また、第1導体部30aと第2導体部30bのそれぞれの形状は、渦巻き状、環状、C字状のいずれか1つで一致していなくてもよい。すなわち、第1導体部30aは、渦巻き状、環状、C字状のいずれであってもよい。第2導体部30bは、渦巻き状、環状、C字状のいずれであってもよい。
Moreover, each shape of the
(2)第2実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状および大きさが同じであったが、異なっていてもよい。例えば、第1導体部30cの形状を、図12に示す第1導体部30aの形状とし、第2導体部30dの形状を、図12に示す第2導体部30bの形状としてもよい。
(2) In the second embodiment, the shapes and sizes of the
また、第2実施形態では、第1導体部30cの巻方向と第2導体部30dの巻方向とが同じであったが、異なっていてもよい。この場合であっても、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部30cと第2導体部30dとが直列接続されていればよい。例えば、第1導体部30cの形状を、図13に示す第1導体部30aの形状とし、第2導体部30dの形状を、図13に示す第2導体部30bの形状としてもよい。
In the second embodiment, the winding direction of the
ただし、第1導体部30cと第2導体部30dとの接続の容易さの観点では、第1導体部30cの巻方向と第2導体部30dの巻方向とが同じであることが好ましい。この場合、図7に示すように、第1導体部30cの中心側端部301cと、第2導体部30dの中心側端部301dとを接続すればよく、両者の接続距離を短くできるからである。
However, from the viewpoint of easy connection between the
また、第2実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状は、渦巻き状であったが、これに限定されない。
Moreover, in 2nd Embodiment, although each shape of the
第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状が、閉じられた環状であってもよい。例えば、第1導体部30cの形状を、図14に示す第1導体部30aの形状とし、第2導体部30dの形状を、図14に示す第2導体部30bの形状としてもよい。
Each shape of the
また、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状が、開いている部分を有するC字状であってもよい。例えば、第1導体部30cの形状を、図15に示す第1導体部30aの形状とし、第2導体部30dの形状を、図15に示す第2導体部30bの形状としてもよい。また、第1導体部30cと第2導体部30dのそれぞれの形状が、渦巻き状、環状、C字状のいずれか1つで一致していなくてもよい。すなわち、第1導体部30cは、渦巻き状、環状、C字状のいずれであってもよい。第2導体部30dは、渦巻き状、環状、C字状のいずれであってもよい。
In addition, each shape of the
(3)第3実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの形状が同じであったが、異なっていてもよい。例えば、導体部30の形状を、図12に示す第1導体部30aの形状とし、金属配線パターン50の形状を、図12に示す第2導体部30bの形状としてもよい。
(3) In 3rd Embodiment, although each shape of the
また、第3実施形態では、導体部30の巻方向と金属配線パターン50の巻方向とが同じであったが、異なっていてもよい。この場合であっても、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、導体部30と金属配線パターン50とが直列接続されていればよい。例えば、導体部30の形状を、図13に示す第1導体部30aの形状とし、金属配線パターン50の形状を、図13に示す第2導体部30bの形状としてもよい。
Moreover, in 3rd Embodiment, although the winding direction of the
ただし、導体部30と金属配線パターン50との接続の容易さの観点では、導体部30の巻方向と金属配線パターン50の巻方向とが同じであることが好ましい。この場合、図11に示すように、導体部30の中心側端部301と、金属配線パターン50の中心側端部501とを接続すればよく、両者の接続距離を短くできるからである。
However, from the viewpoint of easy connection between the
また、第3実施形態では、絶縁基材12の厚さ方向から見た導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの形状は、渦巻き状であったが、これに限定されない。
Moreover, in 3rd Embodiment, although each shape of the
導体部30の形状は、閉じられた環状であってもよい。例えば、導体部30の形状を、図14に示す第1導体部30aの形状としてもよい。また、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの形状は、開いている部分を有するC字状であってもよい。例えば、導体部30の形状を、図15に示す第1導体部30aの形状とし、金属配線パターン50の形状を、図15に示す第2導体部30bの形状としてもよい。また、導体部30と金属配線パターン50のそれぞれの形状が、一致していなくてもよい。すなわち、導体部30の形状は、渦巻き状、環状、C字状のいずれであってもよい。金属配線パターン50の形状は、渦巻き状、C字状のいずれであってもよい。
The shape of the
(4)本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、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り、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 (4) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the claims, and includes various modifications and modifications within the equivalent range. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. The number is not limited to the specific number except for the case. In each of the above embodiments, when referring to the material, shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, etc., unless otherwise specified, or in principle limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. The material, shape, positional relationship, etc. are not limited.
(まとめ)
上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、熱流束センサは、絶縁基材の第1領域に第1導体部(30a)が形成されており、絶縁基材のうち第1領域とは異なる第2領域に第2導体部(30b)が形成されている。第1導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状である。第2導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状である。絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部と第2導体部とが直列接続されている。
(Summary)
According to the first aspect shown in a part or all of each of the above embodiments, the heat flux sensor has the first conductor portion (30a) formed in the first region of the insulating base, and the insulating base The second conductor portion (30b) is formed in a second region different from the first region. The shape of the first conductor portion is C-shaped, annular or spiral. The shape of the second conductor portion is C-shaped, annular or spiral. When the magnetic flux passing in the thickness direction of the insulating base material changes uniformly, the first conductor portion is in a state where the polarities of the induced electromotive forces generated in the first conductor portion and the second conductor portion are opposite to each other. And the second conductor portion are connected in series.
また、第2の観点によれば、第1導体部と第2導体部のそれぞれの形状は、渦巻き状である。第1導体部の外側から中心側に向かう巻方向と第2導体部の外側から中心側に向かう巻方向とは同じである。第1導体部の中心側端部(301a)と第2導体部の中心側端部(301b)とが電気的に接続されている。第1の観点において、第2の観点の具体的な構成を採用することが好ましい。これによれば、第1導体部と第2導体部の接続距離を短くできる。 Moreover, according to the 2nd viewpoint, each shape of a 1st conductor part and a 2nd conductor part is a spiral shape. The winding direction from the outside of the first conductor portion toward the center side and the winding direction from the outside of the second conductor portion toward the center side are the same. The center side end (301a) of the first conductor part and the center side end (301b) of the second conductor part are electrically connected. In the first aspect, it is preferable to adopt the specific configuration of the second aspect. According to this, the connection distance of a 1st conductor part and a 2nd conductor part can be shortened.
また、第3の観点によれば、熱流束センサは、第1絶縁基材(12a)と、第1絶縁基材の厚さ方向に積層された第2絶縁基材(12b)とを備える。第1絶縁基材に第1導体部(30c)が形成され、第2絶縁基材に第2導体部(30d)が形成されている。第1導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状である。第2導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状である。第1、第2絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、第1導体部と第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、第1導体部と第2導体部とが直列接続されている。 According to the third aspect, the heat flux sensor includes a first insulating base (12a) and a second insulating base (12b) stacked in the thickness direction of the first insulating base. The first conductor portion (30c) is formed on the first insulating base material, and the second conductor portion (30d) is formed on the second insulating base material. The shape of the first conductor portion is C-shaped, annular or spiral. The shape of the second conductor portion is C-shaped, annular or spiral. When the magnetic flux passing in the thickness direction of the first and second insulating bases changes uniformly, the polarity of the induced electromotive force generated in each of the first conductor portion and the second conductor portion is reversed. The first conductor part and the second conductor part are connected in series.
また、第4の観点によれば、第1導体部と第2導体部のそれぞれの形状は、渦巻き状である。第1導体部の外側から中心側に向かう巻方向と第2導体部の外側から中心側に向かう巻方向とは同じである。第1導体部の中心側端部(301c)と第2導体部の中心側端部(301d)とが電気的に接続されている。第3の観点において、第4の観点の具体的な構成を採用することが好ましい。これによれば、第1導体部と第2導体部の接続距離を短くできる。 Moreover, according to the 4th viewpoint, each shape of a 1st conductor part and a 2nd conductor part is spiral. The winding direction from the outside of the first conductor portion toward the center side and the winding direction from the outside of the second conductor portion toward the center side are the same. The center side end (301c) of the first conductor part and the center side end (301d) of the second conductor part are electrically connected. In the third aspect, it is preferable to employ the specific configuration of the fourth aspect. According to this, the connection distance of a 1st conductor part and a 2nd conductor part can be shortened.
また、第5の観点によれば、熱流束センサは、絶縁基材の厚さ方向にて、絶縁層(22)を介して絶縁基材に積層され、導体部と電気的に接続された金属配線パターン(50)を備える。導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状である。金属配線パターンの形状は、C字状または渦巻き状である。絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、導体部と金属配線パターンのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、導体部と金属配線パターンとが直列接続されている。 According to the fifth aspect, the heat flux sensor is a metal that is laminated on the insulating base material via the insulating layer (22) in the thickness direction of the insulating base material and is electrically connected to the conductor portion. A wiring pattern (50) is provided. The shape of the conductor part is C-shaped, annular or spiral. The shape of the metal wiring pattern is C-shaped or spiral. When the magnetic flux passing in the thickness direction of the insulating base material changes uniformly, the conductor portion and the metal wiring pattern are in a state where the polarity of the induced electromotive force generated in each of the conductor portion and the metal wiring pattern is reversed. Are connected in series.
また、第6の観点によれば、導体部と金属配線パターンのそれぞれの形状は、渦巻き状である。導体部の外側から中心側に向かう巻方向と金属配線パターンの外側から中心側に向かう巻方向とが同じである。導体部の中心側端部(301)と金属配線パターンの中心側端部(501)とが電気的に接続されている。第5の観点において、第6の観点の具体的な構成を採用することが好ましい。これによれば、導体部と金属配線パターンの接続距離を短くできる。 Moreover, according to the 6th viewpoint, each shape of a conductor part and a metal wiring pattern is a spiral shape. The winding direction from the outside of the conductor portion toward the center side and the winding direction from the outside of the metal wiring pattern toward the center side are the same. The center side end (301) of the conductor part and the center side end (501) of the metal wiring pattern are electrically connected. In the fifth aspect, it is preferable to employ the specific configuration of the sixth aspect. According to this, the connection distance of a conductor part and a metal wiring pattern can be shortened.
10 熱流束センサ
12 絶縁基材
14 第1熱電部材
16 第2熱電部材
18 第1導体パターン
20 第2導体パターン
30 導体部
30a、30c 第1導体部
30b、30d 第2導体部
50 金属配線パターン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
一面(121)とその反対側の他面(122)とを有する絶縁基材(12)と、
前記絶縁基材に形成された複数の第1貫通孔(123)に配置され、熱電材料で構成された複数の第1熱電部材(14)と、
前記絶縁基材に前記第1貫通孔とは別に形成された複数の第2貫通孔(124)に配置され、前記第1熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第2熱電部材(16)と、
前記一面に配置され、前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とを接続する複数の第1導体パターン(18)と、
前記他面に配置され、前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とを接続する複数の第2導体パターン(20)とを備え、
前記絶縁基材の第1領域に、前記複数の第1導体パターンおよび前記複数の第2導体パターンによって前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第1導体部(30a)が形成されており、
前記絶縁基材のうち前記第1領域とは異なる第2領域に、前記複数の第1導体パターンおよび前記複数の第2導体パターンによって前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第2導体部(30b)が形成されており、
前記絶縁基材の厚さ方向から見た前記第1導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
前記絶縁基材の厚さ方向から見た前記第2導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
前記第1導体部に囲まれる領域(R1)と前記第2導体部に囲まれる領域(R2)とにおいて、前記絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、前記第1導体部と前記第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、前記第1導体部と前記第2導体部とが直列接続されている熱流束センサ。 A heat flux sensor for detecting heat flux,
An insulating substrate (12) having one surface (121) and the other surface (122) on the opposite side;
A plurality of first thermoelectric members (14) arranged in a plurality of first through holes (123) formed in the insulating base material and made of a thermoelectric material;
A plurality of second thermoelectric members (16) that are arranged in a plurality of second through holes (124) formed separately from the first through holes in the insulating base material and are made of a thermoelectric material different from the first thermoelectric member. )When,
A plurality of first conductor patterns (18) disposed on the one surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A plurality of second conductor patterns (20) arranged on the other surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
The first region of the insulating base includes a structure in which the first thermoelectric member and the second thermoelectric member are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns. A conductor portion (30a) is formed;
The first thermoelectric member and the second thermoelectric member are alternately arranged in series in the second region of the insulating base material different from the first region by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns. A second conductor portion (30b) including a connected structure is formed;
The shape of the first conductor portion viewed from the thickness direction of the insulating base is C-shaped, annular or spiral,
The shape of the second conductor portion viewed from the thickness direction of the insulating base is C-shaped, annular or spiral,
When the magnetic flux passing in the thickness direction of the insulating base material changes uniformly in the region (R1) surrounded by the first conductor portion and the region (R2) surrounded by the second conductor portion, the first conductor portion A heat flux sensor in which the first conductor portion and the second conductor portion are connected in series in a state where the polarities of the induced electromotive force generated in each of the one conductor portion and the second conductor portion are opposite to each other.
前記絶縁基材の厚さ方向かつ同一方向から見たときの前記第1導体部の外側から中心側に向かう巻方向と前記第2導体部の外側から中心側に向かう巻方向とは同じであり、
前記第1導体部の中心側端部(301a)と前記第2導体部の中心側端部(301b)とが電気的に接続されている請求項1に記載の熱流束センサ。 Each shape of the first conductor portion and the second conductor portion viewed from the thickness direction of the insulating base material is spiral.
The winding direction from the outside of the first conductor portion toward the center side and the winding direction from the outside of the second conductor portion toward the center side when viewed from the thickness direction and the same direction of the insulating base are the same. ,
The heat flux sensor according to claim 1, wherein a center side end (301a) of the first conductor part and a center side end (301b) of the second conductor part are electrically connected.
一面(121a)とその反対側の他面(122a)を有する第1絶縁基材(12a)と、
前記第1絶縁基材の厚さ方向に積層され、一面(121b)とその反対側の他面(122b)を有する第2絶縁基材(12b)と、
前記第1、第2絶縁基材のそれぞれに形成された複数の第1貫通孔(123)に配置され、熱電材料で構成された複数の第1熱電部材(14)と、
前記第1、第2絶縁基材のそれぞれに前記第1貫通孔とは別に形成された複数の第2貫通孔(124)に配置され、前記第1熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第2熱電部材(16)と、
前記第1、第2絶縁基材のそれぞれの前記一面に配置され、前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とを接続する複数の第1導体パターン(18)と、
前記第1、第2絶縁基材のそれぞれの前記他面に配置され、前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とを接続する複数の第2導体パターン(20)とを備え、
前記第1絶縁基材において、前記複数の第1導体パターンおよび前記複数の第2導体パターンによって前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第1導体部(30c)が形成されており、
前記第2絶縁基材において、前記複数の第1導体パターンおよび前記複数の第2導体パターンによって前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む第2導体部(30d)が形成されており、
前記第1絶縁基材の厚さ方向から見た前記第1導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
前記第2絶縁基材の厚さ方向から見た前記第2導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
前記第1導体部に囲まれる領域(R3)と前記第2導体部に囲まれる領域(R4)とにおいて、前記第1、第2絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、前記第1導体部と前記第2導体部のそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、前記第1導体部と前記第2導体部とが直列接続されている熱流束センサ。 A heat flux sensor for detecting heat flux,
A first insulating substrate (12a) having one surface (121a) and the other surface (122a) on the opposite side;
A second insulating substrate (12b) laminated in the thickness direction of the first insulating substrate and having one surface (121b) and the other surface (122b) on the opposite side;
A plurality of first thermoelectric members (14) arranged in a plurality of first through holes (123) formed in each of the first and second insulating base materials and made of a thermoelectric material;
A plurality of first and second insulating bases, which are arranged in a plurality of second through holes (124) formed separately from the first through holes, and are made of a thermoelectric material different from the first thermoelectric member. A second thermoelectric member (16) of
A plurality of first conductor patterns (18) disposed on the one surface of each of the first and second insulating bases and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A plurality of second conductor patterns (20) arranged on the other surfaces of the first and second insulating bases and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
In the first insulating base material, the first conductor portion includes a structure in which the first thermoelectric member and the second thermoelectric member are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns. (30c) is formed,
In the second insulating base material, a second conductor portion including a structure in which the first thermoelectric members and the second thermoelectric members are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns. (30d) is formed,
The shape of the first conductor portion viewed from the thickness direction of the first insulating substrate is C-shaped, annular or spiral,
The shape of the second conductor portion viewed from the thickness direction of the second insulating substrate is C-shaped, annular or spiral,
In the region (R3) surrounded by the first conductor portion and the region (R4) surrounded by the second conductor portion, the magnetic flux passing in the thickness direction of the first and second insulating bases changes uniformly. The first conductor portion and the second conductor portion are connected in series with the polarity of the induced electromotive force generated in each of the first conductor portion and the second conductor portion being opposite to each other. Heat flux sensor.
前記第1、第2絶縁基材の厚さ方向かつ同一方向から見たときの前記第1導体部の外側から中心側に向かう巻方向と前記第2導体部の外側から中心側に向かう巻方向とは同じであり、
前記第1導体部の中心側端部(301c)と前記第2導体部の中心側端部(301d)とが電気的に接続されている請求項3に記載の熱流束センサ。 Each shape of the first conductor portion and the second conductor portion viewed from the thickness direction of the first and second insulating bases is spiral,
The winding direction from the outer side of the first conductor part toward the center side and the winding direction from the outer side of the second conductor part toward the center side when viewed from the thickness direction and the same direction of the first and second insulating bases. Is the same as
The heat flux sensor according to claim 3, wherein a center side end (301c) of the first conductor part and a center side end (301d) of the second conductor part are electrically connected.
一面(121)とその反対側の他面(122)とを有する絶縁基材(12)と、
前記絶縁基材に形成された複数の第1貫通孔(123)に配置され、熱電材料で構成された複数の第1熱電部材(14)と、
前記絶縁基材に前記第1貫通孔とは別に形成された複数の第2貫通孔(124)に配置され、前記第1熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第2熱電部材(16)と、
前記一面に配置され、前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とを接続する複数の第1導体パターン(18)と、
前記他面に配置され、前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とを接続する複数の第2導体パターン(20)とを備え、
前記複数の第1導体パターンおよび前記複数の第2導体パターンによって前記第1熱電部材と前記第2熱電部材とが交互に直列接続された構造を含む導体部(30)が形成されており、
さらに、前記絶縁基材の厚さ方向にて、絶縁層(22)を介して前記絶縁基材に積層され、前記導体部と電気的に接続された金属配線パターン(50)を備え、
前記絶縁基材の厚さ方向から見た前記導体部の形状は、C字状、環状または渦巻き状であり、
前記絶縁基材の厚さ方向から見た前記金属配線パターンの形状は、C字状または渦巻き状であり、
前記導体部に囲まれる領域(R5)と前記金属配線パターンに囲まれる領域(R6)とにおいて、前記絶縁基材の厚さ方向で通過する磁束が一様に変化するとき、前記導体部と前記金属配線パターンのそれぞれに発生する誘導起電力の極性が逆向きとなる状態で、前記導体部と前記金属配線パターンとが直列接続されている熱流束センサ。 A heat flux sensor for detecting heat flux,
An insulating substrate (12) having one surface (121) and the other surface (122) on the opposite side;
A plurality of first thermoelectric members (14) arranged in a plurality of first through holes (123) formed in the insulating base material and made of a thermoelectric material;
A plurality of second thermoelectric members (16) that are arranged in a plurality of second through holes (124) formed separately from the first through holes in the insulating base material and are made of a thermoelectric material different from the first thermoelectric member. )When,
A plurality of first conductor patterns (18) disposed on the one surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A plurality of second conductor patterns (20) arranged on the other surface and connecting the first thermoelectric member and the second thermoelectric member;
A conductor portion (30) including a structure in which the first thermoelectric member and the second thermoelectric member are alternately connected in series by the plurality of first conductor patterns and the plurality of second conductor patterns is formed,
Furthermore, in the thickness direction of the insulating substrate, comprising a metal wiring pattern (50) laminated on the insulating substrate via an insulating layer (22) and electrically connected to the conductor portion,
The shape of the conductor portion viewed from the thickness direction of the insulating base is C-shaped, annular or spiral,
The shape of the metal wiring pattern viewed from the thickness direction of the insulating base is C-shaped or spiral,
When the magnetic flux passing in the thickness direction of the insulating substrate uniformly changes in the region (R5) surrounded by the conductor portion and the region (R6) surrounded by the metal wiring pattern, the conductor portion and the A heat flux sensor in which the conductor portion and the metal wiring pattern are connected in series in a state where the polarity of the induced electromotive force generated in each of the metal wiring patterns is opposite.
前記絶縁基材の厚さ方向かつ同一方向から見たときの前記導体部の外側から中心側に向かう巻方向と前記金属配線パターンの外側から中心側に向かう巻方向とが同じであり、
前記導体部の中心側端部(301)と前記金属配線パターンの中心側端部(501)とが電気的に接続されている請求項5に記載の熱流束センサ。 Each shape of the conductor part and the metal wiring pattern seen from the thickness direction of the insulating base material is spiral,
The winding direction from the outside of the conductor part toward the center side when viewed from the same direction as the thickness direction of the insulating base and the winding direction from the outside of the metal wiring pattern toward the center side are the same,
The heat flux sensor according to claim 5, wherein a center side end (301) of the conductor part and a center side end (501) of the metal wiring pattern are electrically connected.
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