JP2019095227A - 気流測定装置、及びこれを用いた環境測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気流測定装置において、全方向で流体の流入方向の違いによる測定誤差を低減する。【解決手段】気流検出装置は、第１の流路板と、前記第１の流路板と対向して配置される第２の流路板と、前記第１の流路板と前記第２の流路板の間に所定の空間が形成されるように前記第１の流路板に対して前記第２の流路板を支持する複数の支柱と、前記空間に面して配置される気流センサと、を有し、前記第１の流路板と前記第２の流路板の少なくとも一方は、他方と対向する面に斜面を有し、前記斜面によって外周側から中央部に向かって狭くなる傾斜流路が形成され、前記中央部に、前記傾斜流路に連通する分流路と、前記分流路の中に突出して前記分流路を部分的に狭める突起を有し、前記気流センサは、前記分流路と前記傾斜流路の連通部よりも高さ方向で高い位置に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、気流測定装置と、これを用いた環境測定装置に関する。

流体検出には、熱式、カルマン渦式、超音波あるいはドプラー効果を利用したものなど、種々の方式のものがある。流体によって発熱体から奪われる熱量と質量流量との相関を利用する方式は、流体と接するセンサから直接質量流量を計測することができ、簡便である。

図１に示すように、流体検出装置として、スペーサ（支柱）１０７で隔てられた２つの円形の流体案内板の間に流路を形成し、流路内に配置した検出素子１０１及び１０２で流体を検出する構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。流体の乱れの影響を低減するために流路案内板の互いに向かい合う面を曲面で形成し、流路が絞られた位置に検出素子１０１及び１０２が配置されている。

また、流体検出素子のまわりに半径の異なる環状の遠心分離流路を設けて、全方位における流体の速度及び／または方向を測定し、かつ流体中の塵埃が検出部に付着することを抑制する構成が知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平４−２９５７６７号公報 特許第５８１７５９８号

図１の従来構成では、対向する流体案内板を支える支柱の影響が十分に考慮されていない。流体がセンサに流れ込む方向に支柱があると、支柱によって流体が剥離する。全方位型の流体検出装置であっても、流体のフローパスの中に支柱が存在するか否かによって、測定誤差が生じる。流体の剥離または乱流の影響は流体の速度が大きくなるほど顕著になるが、支柱による流体の乱れと、それに起因する特性のばらつきについては、これまで十分に配慮されてこなかった。

流体の乱れの影響を低減するために、支柱の径を小さくする、あるいは、支柱を検出素子から離れた位置に配置することが考えられる。しかし、支柱の径を小さくすると機械的強度が低下する。支柱を検出素子から離れた位置に配置すると、流路のサイズ、ひいては装置のサイズが大きくなる。

本発明は、全方向で流体の流入方向の違いによる測定誤差を低減することのできる気流測定装置を提供することを課題とする。

上記の課題を実現するために、実施形態の気流測定装置は、
第１の流路板と、
前記第１の流路板と対向して配置される第２の流路板と、
前記第１の流路板と前記第２の流路板の間に所定の空間が形成されるように前記第１の流路板に対して前記第２の流路板を支持する複数の支柱と、
前記空間に面して配置される気流センサと、
を有し、
前記第１の流路板と前記第２の流路板の少なくとも一方は、他方と対向する面に斜面を有し、前記斜面によって外周側から中央部に向かって狭くなる傾斜流路が形成され、
前記中央部に、前記傾斜流路と連通する分流路と、前記分流路の中に突出して前記分流路を部分的に狭める突起を有し、
前記気流センサは、前記分流路と前記傾斜流路の連通部よりも高さ方向で高い位置に配置されている。

本発明によれば、気流測定装置において、全方向で流体の流入方向の違いによる測定誤差を低減することができる。

従来の流体検出装置の構成図である。 実施形態の流体測定装置の概略断面図である。 図２の流体測定装置の主要部の拡大図である。 図２の流体測定装置に流れ込む気体の流路を説明する図である。 流体測定装置で用いられる気流センサの一例を示す図である。 実施形態の斜面構造の効果を示す図である。 図６のシミュレーションで用いた斜面構造と比較構造を示す図である。 実施形態のフランジの効果を示す図である。 図８の実測で用いたフランジ付きのステージと比較例構造とを示す図である。 流体測定装置の変形例１を示す図である。 流体測定装置の変形例２を示す図である。 流体測定装置の変形例３を示す図である。 流体測定装置の変形例４を示す図である。 流体測定装置の変形例５を示す図である。 流体測定装置の変形例６を示す図である。 実施形態の流体測定装置を用いた環境測定装置の概略図である。

実施形態では、装置を大型化させずに、気体のセンサへの流入方向の違いによる測定誤差を低減する。これを実現するために、センサに取り込まれる気流の速度が全方向でほぼ均一になるように流路の形状を工夫する。「気体」は、大気、特定成分のガス、排ガス等を含む。以下で、図面を参照して、本発明の気流測定装置の具体的な形態を説明する。

図２は、実施形態の気流測定装置１の概略断面図である。気流測定装置１は、第１の流路板１１と、第２の流路板１２と、第１の流路板１１と第２の流路板１２で形成される流路に面して面内方向のほぼ中心部に位置する気流センサ２０と、複数の支柱１７とを有する。支柱１７によって、第１の流路板１１と第２の流路板１２は、間に所定の空間を保って支持される。気流センサ２０は、その感知面が流路となる空間に接するように配置されている。

気流測定装置１の主要部は、ベースプレート１８の上に形成されている。気流測定装置１は、一般的に、ベースプレート１８が水平面に置かれて使用される。気流センサ２０の搭載面は、水平面と平行な面であるのが望ましい。第１の流路板１１は、ベースプレート１８と一体的に形成されていてもよいし、ベースプレート１８と別体として形成されていてもよい。

実施形態の特徴として、第１の流路板１１と第２の流路板１２の少なくとも一方は、他方と対向する面に、外側に向かって傾斜する斜面１４を有する。図２の例では、第１の流路板１１に斜面１４が設けられている。第２の流路板１２は、斜面を有さず、第１の流路板１１と向かい合う対向面１２１は、気流センサ２０の搭載面と平行な面となっている。

第１の流路板１１の斜面１４と、第２の流路板１２の対向面１２１で、傾斜流路１５が形成される。傾斜流路１５は、周囲から気流測定装置１の中に流体を取り込み、周囲へ排出する流出入路である。

実施形態のもうひとつの特徴は、傾斜流路１５と連通する分流路２５に、分流路２５内に突出して分流路２５を部分的に狭める突起が設けられている。気流センサ２０は、傾斜流路１５が分流路２５と連通する連通部１９よりも装置の高さ方向で高い位置に配置されている。図２の例では、突起は、第１の流路板１１に設けられた段差またはステージ１３の周に沿って水平方向、または気流センサ２０の搭載面と平行な方向に張り出したフランジ１３１として形成されている。

ステージ１３は、たとえば円筒型の段差で、ステージ１３の上面で円周に沿ってフランジ１３１が形成されている。ステージ１３の形状に合わせて、第１の流路板１１と第２の流路板１２の平面形状を、ステージ１３と同軸の円形にしてもよい。

第２の流路板１２は、第１の流路板１１との対向面１２１の中央部に、凹部１２３を有する。ステージ１３は、その外面と第２の流路板１２との間に空間を保って、凹部１２３の内部に収容されている。

ステージ１３の基部から第１の流路板１１の外周に向かって円錐台の斜面１４が延び、斜面１４と第２の流路板の対向面１２１の間が、傾斜流路１５となっている。傾斜流路１５は、ステージ１３に向かうほど狭くなり、ステージ１３の基部で分流路２５に連通している。分流路２５は、ステージ１３と、第２の流路板１２の凹部１２３の間に形成されている。

後述するように、気流測定装置１に、斜面１４と、分流路２５内に突出する突起（たとえばフランジ１３１）を設けることで、気流センサ２０に流れ込む流体を全方向でできるだけ均等にして乱流を低減し、出力誤差を低減する。

図３は、気流測定装置１の主要部を拡大して示す図である。図３の（Ｂ）は、図３の（Ａ）のサークルで囲まれた領域Ａの拡大図である。斜面１４を有する傾斜流路１５は、ステージ１３の基部側の連通部１９で分流路２５と連通している。分流路２５は、ステージ１３の側面と第２の流路板１２の凹部１２３の間に延びる垂直流路２５１と、ステージ１３の上面と凹部１２３の間に延びる水平流路２５２を含む。

ステージ１３のフランジ１３１は、垂直流路２５１と水平流路２５２の間の空間に突出して、分流路２５の幅をある程度しぼっている。

基板２１に取り付けられた気流センサ２０は、気流測定装置１の高さ方向で傾斜流路１５と分流路２５の連通部１９よりも上方で、分流路２５に面して配置される。図２及び図３に示す例では、気流センサ２０は、その検知面が水平流路２５２と接するように第２の流路板１２の凹部１２３に配置されている。この構成により、傾斜流路１５から気流測定装置１の中に取り込まれた流体は、連通部１９から分流路２５を通って、気流センサ２０と接し、分流路２５の反対側から傾斜流路１５に流れて、気流測定装置１の外に排出される。

図４は、気流測定装置１への気体の流れを示す図である。支柱１７の間から気流測定装置１に流れ込んだ気体は、傾斜流路１５に沿って、中心部へ向かう。傾斜流路１５は中心部に向かって狭くなっており、ステージ１３の基部で、一部は斜面１４に沿って傾斜流路１５の反対側に回り込み、その他の部分は連通部１９から分流路２５に流れ込む。

気体が支柱１７と支柱１７の間から流入するときは、流入した気体は乱流をほとんど生じさせずに、ほぼそのままの状態で気流センサ２０にて検知される。気体が支柱１７の正面から流れ込むときは、従来の構成では支柱１７で気体が剥離し、支柱１７の内側で乱流が発生して気流センサ２０の出力に誤差が生じ、風方または風速を全方向で正確に測定することが難しかった。

これに対し、実施形態の構成では、流出入路に斜面１４を設けて傾斜流路１５としている。支柱１７の正面から流れ込む気体も、支柱１７と支柱１７の間から流れ込む気体も、斜面１４に沿って移動することで、ある程度均一化される（第１段階の均一化）。

斜面１４の角度は、気流測定装置１が用いられる環境、測定したい流速または流量の範囲、気流センサ２０の感度等に応じて、全方向での流速または流量の均一化の効果が得られるように適宜設計される。一例として、水平面に対する傾斜角は２０°〜６０°、より好ましくは３０〜４５°である。傾斜角が小さすぎると、流入方向の違いによる乱流の影響を十分に緩和することができない。傾斜角が大きすぎると、装置のサイズが高さ方向に増大し、配置が不安定になる。

気流測定装置１に取り込まれた気体は、傾斜流路１５から分流路２５に流れ込み、ステージ１３の側面に沿って上方に流れて、支柱１７の影響等に起因する流速または流量のばらつきがさらに緩和される。また、垂直流路２５１から水平流路２５２に入る際に、フランジ１３１を回りこむことで、気流がいっそう均一化される。（第２段階の均一化）
この例では、ステージ１３の側面に沿って上昇した気体は、フランジ１３１の底面に沿っていったん外側に流れ、フランジ１３１と凹部１２３の側壁との間から、水平流路２５２に流れ込む。この過程で、気流測定装置１に取り込まれる気体の流入方向の違いによる流速のばらつきを抑制し、全方向で測定誤差を最小にすることができる。

副次的な効果として、フランジ１３１を設けることで、水滴、粉塵などが気流センサ２０の配置された水平流路２５２に侵入することを抑制できる。

なお、分流路２５内に突出する突起構成として、水平方向に延びるフランジ１３１に替えて、ステージ１３の外周で垂直方向に延びる突起壁を設けてもよい。この場合は、水平流路２５２の流出入側で流路の幅が絞られる。ステージ１３の側面に沿って上昇した流体は、突起を乗り越えて、水平流路２５２に入り込む。これにより、全方向で支柱１７の有無あるいは乱流の影響による流速ばらつきが均され、流入方向による測定誤差が低減される。

フランジ１３１を設けることで、気流センサ２０で検知される気体の流速は、実際の流速よりも若干低下する。これに対しては、あらかじめフランジ１３１を通過することによる流速の変化を測定し、キャリブレーションしておくことで、気流センサ２０の検出結果から正しい測定値を算出し、出力することができる。フランジ１３１に替えて垂直方向の突起を設けた場合も、検出される流速が実際の流速よりも若干遅くなるが、この場合もあらかじめキャリブレーションしておくことで、正しい測定値を出力することができる。

図５は、気流測定装置１で用いられる気流センサ２０の構成例を示す。図５の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面模式図である。気流センサ２０は、発熱抵抗体２０１と、発熱抵抗体２０１の周囲に配置される複数の温度検出体２０２を有する。発熱抵抗体２０１と温度検出体２０２は、チップ基板２１０に形成されたダイアフラム２１１に配置されている。チップ基板２１０は、たとえばエッチング加工が容易なシリコン等の半導体基板である。ダイアフラム２１１は、絶縁性の多層膜である。多層膜の最下層に半導体の層を含んでいてもよい。

温度検出体２０２は、気流の方向と流速を検出するために、発熱抵抗体２０１の周囲に均等に配置されている。図５（Ａ）の例では、互いに直交する位置関係で４つの温度検出体２０２が配置されている。この場合、Ｘ方向に配置される一対の温度検出体２０２で、Ｘ方向の温度分布の変化を検出し、Ｙ方向に配置される一対お温度検出体２０２で、Ｙ方向の温度分布の変化を検出してもよい。

発熱抵抗体２０１は、白金（Ｐｔ）、ニクロム（ＮｉＣｒ）、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）、ケイ化タングステン（ＷＳｉ₂）、ポリシリコン等で形成される。温度検出体２０２は、たとえば酸化バナジウムで形成されている。発熱抵抗体２０１と各温度検出体２０２は、それぞれ対応する一対の電極パッド２０４に電気的に接続されており、全体が保護膜２１３で覆われている。

電極パッド２０４は、ダイアフラム２１１の外側のチップ基板２１０に形成されて、保護膜２１３から露出している。チップ基板２１０の上には、外部のブリッジ回路に接続される温度センサ２０６が設けられている。

発熱抵抗体２０１に電流を印加して発熱させると、ダイアフラム２１１の温度が上昇する。気流センサ２０と接する空間に流体が流れていない場合は、ダイアフラム２１１の温度分布は均一であり、発熱抵抗体２０１を挟んで対向する一対の温度検出体２０２の出力が均衡している。

気流センサ２０に接して流体が流れると、下流側が上流側よりも高温になり、ダイアフラム２１１に温度分布が生じる。このため、温度検出体２０２に接続された電極パッドから取り出される電圧値が変化する。電圧変化の方向と変化率から、気流の向きと流速を算出することができる。

気流センサ２０は、接着剤等を用いて基板２１にダイボンディングされる。チップ基板２１０と基板２１は、ワイヤボンディング、貫通ビアを用いて基板２１と電気的に接続されている。基板２１は、気流センサ２０の素子面が傾斜流路１５よりも高い位置で流路（たとえば分流路２５の水平流路２５２）に面するように、気流測定装置１の中心部に配置される。

従来の流路構成では、気流センサ２０への流入方向に支柱が存在するか否かによって、乱流の影響で温度分布に誤差が生じ、気流センサ２０の出力値に誤差が生じていた。実施形態の気流測定装置１では、傾斜流路１５の斜面１４と、分流路２５に設けられたフランジ１３１によって、２段階で気流を均す。したがって、流入方向の違いによる流速のばらつきを抑え、全方向にわたって測定誤差を低減することができる。

図６は、実施形態の気流測定装置１の斜面構造の効果を示す図である。比較例として、斜面構造を有しない２種類の気流測定装置の測定結果を合わせて示す。図６の縦軸は、支柱１７の有無による測定誤差［％］を表わす。測定誤差は、気流測定装置に流れ込む気体のフローパスに支柱１７が無い場合とある場合の出力値の差をパーセンテージで表したものである。隣接する支柱１７の間から気体が流入するときの流速の測定出力値を基準として、支柱１７の正面から気体が流入するときの測定出力値の差分をパーセンテージで表している。

実施形態の斜面構造、斜面構造のない比較例１、及び斜面構造のない比較例２の各々について、流速が１ｍ／秒のときと、１０ｍ／秒のときについて測定誤差を求める。

図７は、図６のシミュレーションで用いた３種類の気流測定装置の模式図である。図７の（Ａ）は、斜面構造を有する実施形態の気流測定装置１、図７の（Ｂ）は、斜面構造を有しない比較例１、図７の（Ｃ）は、斜面構造を有しない比較例２である。比較例１と比較例２の違いは、流出入路の容積が異なる点である。比較例１の流路は広く、外部から気流センサに気体が流れ込みやすい。

傾斜構造の有無と、比較例１と２の相違を除いて、他の条件は同じに設定されている。したがって、図７の（Ａ）〜（Ｃ）のすべてで、中央部のステージ１３にフランジ１３１が設けられている。シミュレーションでは第１の流路板１１と第２の流路板の径は４３ｍｍ、円筒形のステージ１３の径は１４ｍｍに設定されている。気流センサ２０は1.5ｍｍ×1.5ｍｍ、支柱１７として径が２ｍｍの円柱が等間隔で８本設けられている。

図６に戻って、実施形態の傾斜構造を有する場合、流速が１ｍ／秒のときも、１０ｍ／秒のときも、支柱１７の有無による測定誤差は±５％以内に収まっている。これに対し、比較例１（図７（Ｂ）の構成）では、流速が遅くても早くても、支柱１７の有無による測定誤差は５０％を超えている。流速が速くなると、測定誤差は６０％近くになる。これは、流路が広いためフローパスに支柱１７が有る場合、支柱１７による流体剥離と乱流の影響が測定結果に直接的に現れることによると考えられる。

比較例２では、流速が遅い場合（１ｍ／秒）は、測定誤差が２〜３％と低いが、流速が速くなると、比較例１と同様に、６０％近い測定誤差が生じる。流路を狭くすることで、フランジ１３１を設けたこととあいまって、ゆっくりと侵入する気流に対しては、全方向で流速ばらつきを抑制することができる。しかし、流速が速くなると、支柱１７の影響が大きくなる。気体が比較的早い速度で支柱１７の正面から気流センサ２０に流れ込むと乱流が発生し、測定誤差が大きくなってしまう。

図６の結果から、気体の流出入路を中心に向かって狭くなる傾斜流路とすることで、支柱１７による乱流の影響を斜面である程度均して、測定誤差を低減できることがわかる。

図８は、実施形態の気流測定装置１のフランジ１３１の効果を示す図である。比較例として、フランジ１３１を有しない気流測定装置の測定結果を合わせて示す。図８の縦軸は支柱１７の有無による測定誤差［％］の実測値である。

実施形態のフランジ１３１を設けた構造と、フランジ１３１のない比較例のそれぞれについて、流速が１ｍ／秒のときと、１０ｍ／秒のときについて測定誤差を求める。

図９は、図８の測定で用いた２種類の気流測定装置の模式図である。図９の（Ａ）は、フランジ１３１を有する実施形態の気流測定装置１、図９の（Ｂ）は、フランジ１３１を有しない比較例である。フランジ１３１の有無を除いて、他の条件は同じに設定されている。したがって、図９の（Ａ）と（Ｂ）の双方で、斜面構造が採用されている。傾斜流路のサイズ、形状、中央のステージの高さ、径は同じである。支柱１７は、図７と同様に径が２ｍｍの円柱である。

図８に戻って、実施形態のフランジ１３１を有する場合、流速が１ｍ／秒のときは、測定誤差は０％に近い。流速が１０ｍ／秒になっても、測定誤差は５％以内である。これに対し、比較例（図９（Ｂ）の構成）では、流速が１ｍ／秒のときも１０ｍ／秒のときも、１０％を超える測定誤差が生じている。

図８の結果から、傾斜流路と合わせてフランジ１３１を設けることで、気流測定装置１は全方向にわたって、流入ばらつきによる測定誤差を低減できることがわかる。なお、図６の斜面構造を有する構成と、図８のフランジ１３１を有する構成は、傾斜構造とフランジ１３１の双方を有するという点で同じ構成になるが、測定誤差の値にわずかな差異が生じている。この相違は、シミュレーションと実測の差によるものである。

図１０〜図１５は、実施形態の気流測定装置１の変形例を示す。図１０は、変形例１として、気流測定装置１Ａを示す。気流測定装置１Ａは、第１の流路板１１Ａに斜面１４Ａが形成されて、気流測定装置１Ａの外周側に傾斜流路１５Ａが形成されている。第１の流路板１１Ａの中心部に、フランジ１３１が形成されたステージ１３が配置されている。

傾斜流路１５に連通して、フランジ１３１を回り込む分流路２５が形成されている。この例では、気流センサ２０はステージ１３の上面に配置されて分流路２５に面している。図２と同様に、気流センサ２０は傾斜流路１５と分流路２５の連通部１９よりも高い位置に配置されている。

この構成でも、全方向から流入する気体が傾斜流路１５の斜面１４Ａで、ある程度均一化される。さらに、流入した気体は、分流路２５の垂直流路２５１を通って、フランジ１３１を回り込んで水平流路２５２を流れる。これにより、気体の流入方向（支柱１７の間から流入したか、支柱１７の正面から流入したか）にかかわらず、気流が均一化され、気流センサ２０の出力から誤差が低減される。

図１１は、変形例２として、気流測定装置１Ｂを示す。気流測定装置１Ｂでは、第１の流路板１１Ｂに斜面は形成されておらず、第２の流路板１２Ｂの凹部１２３の外周側に斜面１４Ｂが形成されている。第２の流路板１２Ｂの斜面１４Ｂと、第１の流路板１１Ｂの上面で、傾斜流路１５Ｂが形成される。

気流センサ２０は、図２と同様に、第２の流路板１２Ｂの凹部１２３に下向きで配置され、分流路２５の水平流路２５２に面している。この構成でも、図２及び図１０の構成と同様に、全方向で気流センサ２０に導かられる気流を均して、流速ばらつきによる測定誤差を低減することができる。

図１２は、変形例３として、気流測定装置１Ｃを示す。気流測定装置１Ｃでは、第１の流路板１１Ｃと、第２の流路板１２Ｃの両方に斜面が形成されている。第１の流路板１１Ｃは、ステージ１３の外周に斜面１４Ｃ−１を有し、第２の流路板１２Ｃは、凹部１２３の外周に斜面１４Ｃ−２を有する。斜面１４Ｃ−１と斜面１４Ｃ−２で、傾斜流路１５Ｃが形成される。

気流センサ２０は、第２の流路板１２Ｃの凹部１２３に下向きで配置され、分流路２５の水平流路２５２に面している。気流センサ２０は、傾斜流路１５Ｃと分流路２５の連通部１９よりも高い位置に配置されている。

この構成では、全周方向に加えて、垂直方向での気体の流入方向の差も低減することができる。すなわち、気体が気流測定装置１Ｃの上方から取り込まれるのか、下方から取り込まれるのかにかかわらず、斜面１４Ｃ−１と斜面１４Ｃ−２で気流をある程度均し、フランジ１３１でさらに全周囲からの気流を平均化する。これによって、測定誤差を効果的に低減することができる。

図１３は、変形例４として、気流測定装置１Ｄを示す。気流測定装置１Ｄでは、図２の構成に加えて、傾斜流路１５Ｄ内に突出した環状突起３１を有する。環状突起３１は、第２の流路板１２Ｄの底面から下側に延設されている。

第１の流路板１１Ｄは、ステージ１３を取り巻く斜面１４Ｄを有し、斜面１４Ｄと第２の流路板１２Ｄの底面で傾斜流路１５Ｄが形成される。ステージ１３はその周に沿ってフランジ１３１を有する。

環状突起３１は、気流の均一化の効果を阻害せずに、ダストや水滴が気流測定装置１Ｄの内部に侵入するのを防止することができる。これにより、気流測定装置１Ｄの測定精度を長期間維持することができる。

図１４は、変形例５として、気流測定装置１Ｅを示す。気流測定装置１Ｅは、気流センサ２０に至る流路面に、撥水コーティング３３が施されている。流出入側の傾斜流路１５Ｅの内壁と、連通部１９及び分流路２５の内壁の全体が、気流センサ２０の素子面を除いて、撥水コーティング３３で覆われている。この構成によっても、測定誤差低減の効果を損なわずに、ダストや水滴の影響を抑制することができる。

図１５は、変形例６として、気流測定装置１Ｆを示す。気流測定装置１Ｆでは、支柱１７を傾斜流路１５Ｆの外側に配置している。第１の流路板１１Ｆは、最外周の内側からステージ１３の基部の近傍まで延びる斜面１４Ｆを有する。支柱１７を傾斜流路１５Ｆの外側に設けることで、気流測定装置１Ｆに機械的安定性を持たせる。支柱１７によって乱流が生じた場合でも、傾斜流路１５Ｆと、分流路２５に突出するフランジ１３１によって全方向から気流センサ２０に流れ込む流体の流速ばらつきを抑えることができ、測定誤差を低減できる。気流センサ２０は、傾斜流と１５Ｆと分流路２５の連通部１９よりも上方に位置し、斜面１４Ｆとフランジ１３１で全方向で均された気体が、気流センサ２０に導かれる。

図１６は、実施形態の気流測定装置１（または１Ａ〜１Ｆ）を用いた環境測定装置５０の概略図である。図１６の（Ａ）は概略斜視図、図１６の（Ｂ）は概略断面図である。

図１６では、気流測定装置１は環境測定装置５０の下段に配置され、中段４１に他のセンサ４１１、４１２が配置され、上段４２に、通信モジュール、マイクロプロセッサ等の電子部品４２１とバッテリー４２２が配置されている。環境測定装置５０の配置構成は図１６の例に限定されず、他のセンサ４１１、４１２や、バッテリー４２２を最下段に配置してもよい。また、通信モジュール４２１を最下段に配置して、ハウジングの内壁に沿って配線を形成して、最上段のアンテナ素子と接続してもよい。

その他のセンサ４１１、４１２は、たとえば温度センサ、湿度センサ、照度センサ、圧力センサ、地磁気センサ等を含む。気流測定装置１と合わせて、その他の環境パラメータを測定することで、一度に複数の環境情報を収集することができる。

上記の実施形態では、特定の例を用いて本発明を説明したが、これらの例に限定されない。分流路２５内で水平方向に突出するフランジ１３１に替えて、垂直方向に突出して水平流路２５２の幅を絞る突起を設けてもよい。第１の流路板１１と第２の流路板１２の平面形状は円形に限定されず、８角形、１０角形等の多角形であってもよい。支柱１７は円柱に限定されず、多角柱であってもよい。この場合、角柱の頂点を気体の流入方向に向けて配置することで流体の剥離を軽減することができる。ステージ１３は円筒形のステージが望ましいが、多角形のステージを用いた場合も突起またはフランジによる流体の均一化と測定誤差の低減効果を奏することができる。

変形例１〜変形例６（図１０〜図１５）の構成は、適宜組み合わせ可能である。たとえば、変形例４の構成（傾斜流路１５Ｄ内に、垂直方向に突出する環状突起３１）を、その他の変形例に追加してもよい。変形例５の撥水コーティング３３を、その他の変形例に適用してもよい。また、変形例６で支柱１７を傾斜流路１５Ｆの外側に配置する構成を、その他の変形例に適用してもよい。

環境測定装置において、気流測定装置が配置される位置は最下段に限定されず、最上段に気流測定装置を配置し、気流測定装置の下段にその他のセンサ素子や無線通信モジュール等を配置してもよい。

気流測定装置は、少なくとも風向と風速を測定し、風速に流路断面を乗算することで流量を測定することもできる。実施形態の気流測定装置は、安定したコンパクトな形状で、全方向での流速ばらつきによる測定誤差を低減することができる。

１、１Ａ〜１Ｆ 気流測定装置
１１ 第１の流路板
１２ 第２の流路板
１２１ 対向面
１２３ 凹部
１３ ステージ
１３１ フランジ（突起）
１４、１４Ａ〜１４Ｆ 斜面
１５、１５Ａ〜１５Ｂ 傾斜流路
１７ 支柱
１９ 連通部
２０ 気流センサ
２１ 基板
２５ 分流路
３１ 環状突起
２５１ 垂直流路（第１部分）
２５２ 水平流路（第２部分）
５０ 環境測定装置

Claims (8)

1. 第１の流路板と、
   前記第１の流路板と対向して配置される第２の流路板と、
   前記第１の流路板と前記第２の流路板の間に所定の空間が形成されるように前記第１の流路板に対して前記第２の流路板を支持する支柱と、
   前記空間に面して配置される気流センサと、
   を有し、
   前記第１の流路板と前記第２の流路板の少なくとも一方は、他方と対向する面に斜面を有し、前記斜面によって外周側から中央部に向かって狭くなる傾斜流路が形成され、
   前記中央部に、前記傾斜流路に連通する分流路と、前記分流路の中に突出して前記分流路を部分的に狭める突起を有し、
   前記気流センサは、前記分流路と前記傾斜流路の連通部よりも高さ方向で高い位置に配置されていることを特徴とする気流測定装置。
2. 前記第１の流路板は、前記中央部にステージを有し、
   前記突起は、前記ステージから水平方向に突出するフランジであり、前記フランジによって前記分流路が部分的に狭められていることを特徴とする請求項１に記載の気流測定装置。
3. 前記第２の流路板は、前記第１の流路板との対向面に凹部を有し、
   前記分流路は、前記ステージと前記凹部の間に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の気流測定装置。
4. 前記分流路は、前記傾斜流路から前記高さ方向に延びる第１部分と、水平方向に延びる第２部分を有し、
   前記気流センサは前記第２部分に面して配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の気流測定装置。
5. 前記突起は、前記第１部分と前記第２部分の間に位置することを特徴とする請求項４に記載の気流測定装置。
6. 前記傾斜流路の中で前記高さ方向に突出する環状突起、
   をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気流測定装置。
7. 前記第１の流路板と前記第２の流路板の互いに対向する面に撥水コーティングがなされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の気流測定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の気流測定装置と、
   前記気流センサと異なる環境パラメータを測定する１以上のセンサと、
   を有する環境測定装置。