JP2019215163A - Flow rate sensing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、流量センサ装置に関する。 The present invention relates to a flow sensor device.
特許文献1には、複数の感温抵抗素子を備えた風速センサに関する発明が開示されている。 Patent Document 1 discloses an invention relating to a wind speed sensor including a plurality of temperature-sensitive resistance elements.
特許文献1では、複数の感温抵抗素子を、気流の向きに対して、重ならないように且つ垂直に配置している。 In Patent Literature 1, a plurality of temperature-sensitive resistance elements are arranged so as not to overlap with and perpendicular to the direction of airflow.
複数の感温抵抗素子に測定気流があたると、感温抵抗素子は熱を奪われ温度が低下し抵抗値が変化する。抵抗値が変化による電圧変化を取り出し、風速の計測値として外部に出力する。 When a measurement airflow hits a plurality of temperature-sensitive resistance elements, the temperature-sensitive resistance elements are deprived of heat, and the temperature decreases, and the resistance value changes. The voltage change due to the change in the resistance value is extracted and output to the outside as a measured value of the wind speed.
特許文献1では、測定対象としての気流の方向は、複数の感温抵抗素子の垂直配置に対して直交する方向に決められている。したがって、特許文献1では、複数の感温抵抗素子の垂直配置と平行な方向からの気流測定を考えておらず、直交する2方向の風検知を実現できない。すなわち、特許文献1は、常に気流方向が一方向である形態に適用できるものの、気流方向が90度変化する形態については適用できない。 In Patent Literature 1, the direction of an airflow as a measurement target is determined to be a direction orthogonal to the vertical arrangement of a plurality of temperature-sensitive resistance elements. Therefore, Patent Document 1 does not consider airflow measurement from a direction parallel to the vertical arrangement of the plurality of temperature-sensitive resistance elements, and cannot realize wind detection in two orthogonal directions. That is, Patent Document 1 can be applied to a mode in which the airflow direction is always one direction, but cannot be applied to a mode in which the airflow direction changes by 90 degrees.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、基板の軸方向と平行な方向、及び軸方向と直交する基板の幅方向からの流体の流量(流速)を精度よく検知することができる流量センサ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a flow rate capable of accurately detecting a flow rate (flow velocity) of a fluid from a direction parallel to an axial direction of a substrate and a width direction of the substrate orthogonal to the axial direction. It is an object to provide a sensor device.
本発明の流量センサ装置は、基板と、前記基板から離間して配置された、感温抵抗素子を備えたセンサ素子と、を有し、前記センサ素子は、前記基板の軸方向に対して斜めに傾いて配置されることを特徴とする。 A flow sensor device according to the present invention includes a substrate and a sensor element provided with a temperature-sensitive resistance element, which is disposed apart from the substrate, and the sensor element is inclined with respect to an axial direction of the substrate. It is characterized by being arranged to be inclined.
本発明では、前記センサ素子は、平面矢視にて、前記軸方向に対し斜めに傾いて配置されることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the sensor element is arranged to be obliquely inclined with respect to the axial direction when viewed in a plan arrow.
本発明では、前記センサ素子は、前記軸方向に対して、45度傾いていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the sensor element is inclined by 45 degrees with respect to the axial direction.
本発明では、前記センサ素子は、前記軸方向に沿った前記基板の外方に離れて配置されることが好ましい。 In the aspect of the invention, it is preferable that the sensor element is disposed apart from the substrate along the axial direction.
本発明では、前記センサ素子は、流量検知用抵抗素子を備えた第1センサ素子と、温度補償用抵抗素子を備えた第2センサ素子と、を備え、前記第1センサ素子及び前記第2センサ素子は、前記軸方向に対して同じ角度に傾いて配置されることが好ましい。 In the present invention, the sensor element includes a first sensor element including a flow rate detecting resistance element, and a second sensor element including a temperature compensation resistance element, wherein the first sensor element and the second sensor are provided. The elements are preferably arranged at the same angle with respect to the axial direction.
本発明では、前記第1センサ素子に接続された第1リード線、及び、前記第2センサ素子に接続された第2リード線が、前記基板に固定されており、前記第1リード線は、前記基板の一方の面から、離れる方向に向かうと共に、前記軸方向に沿った前記基板の外方に向けて延出し、前記第2リード線は、前記基板の他方の面から、前記第1リード線とは逆方向に向かうと共に、前記第1リード線と同方向の前記基板の外方に向けて延出しており、前記第1センサ素子及び前記第2センサ素子が夫々、前記基板に対し同じ側の外方に配置されていることが好ましい。 In the present invention, a first lead wire connected to the first sensor element, and a second lead wire connected to the second sensor element are fixed to the substrate, and the first lead wire is The second lead wire extends from one surface of the substrate in a direction away from the substrate and outwardly of the substrate along the axial direction, and the second lead wire extends from the other surface of the substrate to the first lead. The wire goes in the opposite direction to the wire and extends outward of the substrate in the same direction as the first lead wire, and the first sensor element and the second sensor element are the same with respect to the substrate, respectively. Preferably, it is arranged on the outside of the side.
本発明では、前記基板には、貫通孔が形成されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a through hole is formed in the substrate.
本発明によれば、基板の軸方向と平行な方向、及び軸方向と直交する基板の幅方向からの流体の流量(流速)を精度よく検知することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flow volume (flow velocity) of the fluid from the direction parallel to the axial direction of a board | substrate, and the width direction of the board | substrate orthogonal to an axial direction can be detected accurately.
以下、本発明の一実施の形態(以下、「実施形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, one embodiment of the present invention (hereinafter, abbreviated as “embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the invention.
図1は、本実施形態の流量センサ装置の斜視図である。図2は、本実施形態の流量センサ装置の平面図である。図3は、本実施形態の流量センサ装置の正面図である。図4は、本実施形態の流量センサ装置を立てた状態の部分斜視図である。図5は、本実施形態の流量センサ装置における、気流の検知範囲を説明するための概念図である。図6は、本実施形態の流量センサ装置を構成する筐体及び光透過性ケースの一部を取り外した状態の斜視図である。図7は、本実施形態の流量センサ装置の回路図である。図8は、本実施形態のセンサ素子の断面図である。図9は、本実施形態の流量センサ装置を背面側から見た斜視図である。図10は、本実施形態の流量センサ装置を多連接続したセンサユニットを示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of the flow sensor device of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the flow sensor device of the present embodiment. FIG. 3 is a front view of the flow sensor device of the present embodiment. FIG. 4 is a partial perspective view of the flow sensor device of the present embodiment in an upright state. FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining an airflow detection range in the flow sensor device of the present embodiment. FIG. 6 is a perspective view of the flow sensor device of the present embodiment in a state where a housing and a part of a light transmitting case are removed. FIG. 7 is a circuit diagram of the flow sensor device of the present embodiment. FIG. 8 is a sectional view of the sensor element of the present embodiment. FIG. 9 is a perspective view of the flow sensor device of the present embodiment as viewed from the rear side. FIG. 10 is a perspective view showing a sensor unit in which a plurality of flow rate sensor devices of the present embodiment are connected.
図1から図6、図9及び図10の各図に示されるX方向及びY方向は、平面内にて直交する2方向を示し、Z方向は、X方向及びY方向に互いに直交する高さ方向を指す。 The X and Y directions shown in FIGS. 1 to 6, 9 and 10 indicate two directions orthogonal to each other in a plane, and the Z direction is a height orthogonal to the X and Y directions. Point in the direction.
図1に示す本実施形態の流量センサ装置1は、基板2と、複数のセンサ素子3、4と、筐体5と、光透過性ケース6と、を有して一体的に構成される。
The flow sensor device 1 according to the present embodiment illustrated in FIG. 1 includes a
基板2は、絶縁基板であり、特に限定するものではないが、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた一般的なプリント基板であることが好ましく、例えば、FR4基板を提示することができる。
The
図6は、図1に示す第1筐体5a及び第1光透過性ケース6aを取り除いた状態を示す。図6に示すように、基板2は、X方向への幅寸法よりもY方向への長さ寸法が長い長尺の平板形状である。基板2の長手方向であるY方向を「軸方向O」と定める。
FIG. 6 shows a state where the
図1、図2に示すように、基板2は、先端部2aを除いて、筐体5内及び光透過性ケース6内に収容される。基板2の先端部2aは、光透過性ケース6の先端から前方に向けて突出しており、露出した状態とされる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
この実施形態において、基板2の先端部2aとは、図6に示すように、基板2の幅方向(X方向)の両端に切欠き2dがあり、幅が狭くなった部分よりも先端側を指す。
In this embodiment, the
図1等に示すように、各センサ素子3、4は、夫々、リード線7、8を介して、基板2から離間して配置される。
As shown in FIG. 1 and the like, the
センサ素子3、4の構造について、図8を用いて説明する。図8に示すように、センサ素子3、4は、感温抵抗素子10と、感温抵抗素子10の両側に配置された電極キャップ11と、感温抵抗素子10及び電極キャップ11を被覆する絶縁膜12と、を有して構成される。そして、電極キャップ11からリード線7、8がセンサ素子3、4の両側外方に延出している。
The structure of the
図8に示す感温抵抗素子10は、例えば、セラミック等の円柱基板の表面に抵抗被膜が形成されて成る。図示しないが、感温抵抗素子10の抵抗被膜の表面には、トリミングが施されて、抵抗調整がされている。
The temperature-
図8に示すように、感温抵抗素子10は、一方向に長く形成されている。したがって、感温抵抗素子10を含むセンサ素子3、4も、一方向に長い形状となっている。ここで、「一方向に長い」とは、一方向に対して直交するどの方向の長さよりも長い状態を指す。
As shown in FIG. 8, the temperature-
以下、センサ素子3を、第1センサ素子3、センサ素子4を、第2センサ素子4、リード線7を、第1リード線7、及び、リード線8を、第2リード線8として説明する。
Hereinafter, the
第1センサ素子3は、感温抵抗素子10としての流量検知用抵抗素子13を備える。また、第2センサ素子4は、感温抵抗素子10としての温度補償用抵抗素子14を備える。
The
流量検知用抵抗素子13及び温度補償用抵抗素子14は、図7に示す回路を構成する。図7に示すように、流量検知用抵抗素子13と、温度補償用抵抗素子14と、抵抗器16、17とでブリッジ回路18を構成している。図7に示すように、流量検知用抵抗素子13と抵抗器16とで第1の直列回路19を構成し、温度補償用抵抗素子14と抵抗器17とで第2の直列回路20を構成している。そして、第1の直列回路19と第2の直列回路20とが、並列に接続されてブリッジ回路18を構成している。
The
図7に示すように、第1の直列回路19の出力部21と、第2の直列回路20の出力部22とが、夫々、差動増幅器(アンプ)23に接続されている。ブリッジ回路18には、差動増幅器23を含めたフィードバック回路24が接続されている。フィードバック回路24には、トランジスタ(図示せず)等が含まれる。
As shown in FIG. 7, the
抵抗器16、17は、流量検知用抵抗素子13、及び温度補償用抵抗素子14よりも抵抗温度係数(TCR)が小さい。流量検知用抵抗素子13は、例えば、所定の周囲温度よりも所定値だけ高くなるように制御された加熱状態で、所定の抵抗値Rs1を有し、また、温度補償用抵抗素子14は、例えば、前記の周囲温度にて、所定の抵抗値Rs2を有するように制御されている。なお、抵抗値Rs1は、抵抗値Rs2よりも小さい。流量検知用抵抗素子13と第1の直列回路19を構成する抵抗器16は、例えば、流量検知用抵抗素子13の抵抗値Rs1と同様の抵抗値R1を有する固定抵抗器である。また、温度補償用抵抗素子14と第2の直列回路20を構成する抵抗器17は、例えば、温度補償用抵抗素子14の抵抗値Rs2と同様の抵抗値R2を有する固定抵抗器である。
The
第1センサ素子3が、周囲温度よりも高い温度に設定されており、風を受けると、発熱抵抗である流量検知用抵抗素子13の温度は低下する。このため、流量検知用抵抗素子13が接続された第1の直列回路19の出力部21の電位が変動する。これにより、差動増幅器23により差動出力が得られる。そして、フィードバック回路24では、差動出力に基づいて、流量検知用抵抗素子13に駆動電圧を印加する。そして、流量検知用抵抗素子13の加熱に要する電圧の変化に基づき、マイコン(図示せず)にて風速を換算し出力することができる。なお、マイコンは、例えば、筐体5内の基板2の表面に設置され、各センサ素子3、4と、各リード線7、8及び基板2の表面の配線パターン(図示しない)を介して電気的に接続されている。
The temperature of the
また、第2センサ素子4に設けられた温度補償用抵抗素子14は、流体そのものの温度を検知し、流体の温度変化の影響を補償する。このように、温度補償用抵抗素子14を備えることで、流体の温度変化が流量検知に影響するのを低減でき、流量検知を精度よく行うことができる。上記したように、温度補償用抵抗素子14は、流量検知用抵抗素子13よりも十分に抵抗が高く、且つ、温度が周囲温度付近に設定されている。このため、第2センサ素子4が風を受けても、温度補償用抵抗素子14が接続された第2の直列回路20の出力部22の電位は、ほとんど変化しない。したがって、出力部22の電位を基準電位として、流量検知用抵抗素子13の抵抗変化に基づく差動出力を精度よく得ることができる。
The temperature compensating
なお、図7に示す回路構成は、一例であり、これに限定されるものではない。 Note that the circuit configuration shown in FIG. 7 is an example, and the circuit configuration is not limited to this.
本実施形態では、図1、図2等に示すように、第1センサ素子3及び第2センサ素子4は、基板2から離間するとともに、基板2の軸方向O(Y方向)に対して、斜めに傾いて配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、第1センサ素子3は、平面矢視にて、軸方向Oに対してθだけ傾いて配置されることが好ましい。「平面矢視」とは、軸方向Oと基板2の幅方向(X方向)からなる面をZ方向から見た矢視である。このとき、第1センサ素子3は、Z方向に対しても斜めに傾かせることができるが、XY平面内にて、軸方向Oに対してθだけ傾いて配置されることがより好ましい。傾斜角度θは、第1センサ素子3の長手方向と、軸方向Oとの間の角度で規定される。なお、第1センサ素子3が長尺形状でない場合、第1センサ素子の電極間方向と、軸方向Oとの間の角度で傾斜角度θが規定されてもよい。
As shown in FIG. 2, the
第2センサ素子4についても、第1センサ素子3と同じ傾斜角度θを有している。このように、センサ素子3、4が基板2の軸方向Oに対して傾斜して配置されることの効果について、図4及び図5を用いて説明する。
The
図4に示すように、風が、流量センサ装置1に対して、X方向に平行な横方向A1から作用した場合、及び、軸方向O(Y方向)に平行な縦方向B1から、夫々、作用した場合について考察する。 As shown in FIG. 4, when the wind acts on the flow rate sensor device 1 from the lateral direction A1 parallel to the X direction, and from the vertical direction B1 parallel to the axial direction O (Y direction), Let us consider the case where it worked.
流量検知用抵抗素子13を備える第1センサ素子3は、横方向A1及び縦方向B1に対し傾斜している。このため、第1センサ素子3の検知表面(長手方向の周面)は、横方向A1の風、及び縦方向B1の風の双方に適切に接触する。また、第1センサ素子3の検知表面に、横方向A1から縦方向B1の間の傾きの風が、適切にあたる。すなわち、直交する横方向A1と縦方向B1の風向き、及び、その間の風向きに対して、広い接触面積を有するため、第1センサ素子3の流量検知用抵抗素子13の抵抗値は、これらの風を受けて適切に変化する。よって、横方向A1、縦方向B1、及びその間の風向きに対する、流体の流量を精度良く検出することが可能である。
The
図5を参照して、更に詳しく説明する。図5に示すように、第1センサ素子3の中心からX方向及びY方向に線を引き、得られた4つの象限を、図示右上から反時計回りに、第1象限I、第2象限II、第3象限III、及び、第4象限IVと定める。
This will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 5, lines are drawn in the X and Y directions from the center of the
図5では、第1センサ素子3は、左端が左上に、右端が右下に傾くように傾斜している。なお、第1センサ素子3は、右端が右上に、左端が左下に傾くように傾斜していてもよい。
In FIG. 5, the
図5に示すように、第1センサ素子3が傾いて配置されることで、第1センサ素子3の左端(左電極)は、第2象限II内に、第1センサ素子3の右端(右電極)は、第4象限IV内に、夫々、配置される。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、風が、横方向A1、縦方向B1、及びその間の向きにて作用した場合、すなわち、第1象限I側から、第1センサ素子3に向かう方向の風は、第1センサ素子3の長手方向に適切に接触する。このため、横方向A1、縦方向B1、及びその間の風向きに対する、流体の流量を精度良く検出することが可能である。
As shown in FIG. 5, when the wind acts in the horizontal direction A1, the vertical direction B1, and the direction between them, that is, the wind in the direction from the first quadrant I to the
また、風が、横方向A2、縦方向B2、及びその間の向きにて作用した場合、すなわち、第3象限III側から、第1センサ素子3に向かう方向の風が、第1センサ素子3の長手方向に接触したとき、横方向A2、縦方向B2、及びその間の風向きに対する、流体の流量を検出することが可能である。ただし、本実施形態において、第3象限III側からの風は、死角になる可能性があり、第3象限III側からの風の検出は想定されなくてよい。
Further, when the wind acts in the horizontal direction A2, the vertical direction B2, and the direction between them, that is, the wind in the direction from the third quadrant III to the
本実施形態では、基板2の軸方向O(Y方向)と平行な風、及び、軸方向Oに直交する基板2の幅方向に平行な横方向からの風を、夫々、適切に検出できる点に特徴的部分がある。
In the present embodiment, the point that the wind parallel to the axial direction O (Y direction) of the
すなわち、図5に示す第1センサ素子3を、横方向(X方向)に平行に配置すると、軸方向Oと平行な縦方向からの風は適切に検知できるが、横方向からの風の検知感度は低下する。
That is, when the
一方、図5に示す第1センサ素子3を、軸方向O(Y方向)に平行に配置すると、横方向(X方向)と平行な縦方向からの風は適切に検知できるが、軸方向O(Y方向)からの風の検知感度は低下する。
On the other hand, when the
これに対して、本実施形態では、第1センサ素子3を、軸方向O(Y方向)から基板2の幅方向に向けて斜めに傾けて配置したことで、軸方向Oと平行な風、及び横方向(X方向)の風の双方を適切に検知することが可能になる。
On the other hand, in the present embodiment, the
本実施形態では、センサ素子3、4の軸方向Oに対する傾斜角度θは、10度以上80度以下であることが好ましく、30度以上60度以下であることがより好ましく、40度以上50度以下であることが更に好ましく、45度であることが最も好ましい。傾斜角度θを45度とすることで、横方向A1からの風が作用した場合と、縦方向B1からの風が作用した場合とで、センサ素子3、4に対する風の当たり方が同じになり、直交する2方向からの風に対する検出精度を効果的に向上させることができる。
In the present embodiment, the inclination angle θ of the
図1、図2等に示すように、センサ素子3、4は、軸方向O(Y方向)に沿った基板2の前方に離れて配置されることが好ましい。すなわち、センサ素子3、4は、基板2と高さ方向(Z方向)にて対向していない。ここで、対向する構成も、本実施形態の一形態ではあるが、係る構成では、風向きによって、基板2や筐体5が邪魔になる等して気流の乱れなどが生じ、風の検知精度が低下する。そのため、センサ素子3、4を、基板2の前方に離すことで、センサ素子3、4付近での気流を安定したものにでき、風の検知精度を向上させることが可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2 and the like, it is preferable that the
また、温度補償用抵抗素子14を備えた第2センサ素子4に関しては、後述するように、図1等の配置が好ましいが、原理的には、流体の温度変化を観測できる位置に配置されていればよい。例えば、第2センサ素子4は、基板2と対向する位置に配置されたり、又は、基板2の軸方向Oに対して傾いて配置されていなくてもよい。
The
ただし、図1〜図3等に示すように、第1センサ素子3及び第2センサ素子4は、基板2の軸方向Oに対して同じ傾斜角度θで傾き且つZ方向に離間して対向することが好ましい。
However, as shown in FIGS. 1 to 3 and the like, the
このように、第1センサ素子3と第2センサ素子4とは、近接して配置される。このため、第2センサ素子4で観測される流体の温度は、第1センサ素子3の周囲温度と変わりなく、流体の温度変化を精度よく補償することができる。また、第1センサ素子3と第2センサ素子4とは、同じ傾斜角度θで傾いている。これにより第1センサ素子3と第2センサ素子4とが相互の影に入ることがない為、第1センサ素子3と第2センサ素子4のように2つのセンサ素子を近接して配置する場合には、検出精度の悪化を防止することができる。以上により、検出精度をより効果的に向上させることが可能になる。
Thus, the
また、図3に示すように、流量センサ装置1を、正面から見たときに、基板2の幅方向(X方向)と、センサ素子3、4の延出方向とが、並列になるように配置されることが好ましい。すなわち、基板2と第1センサ素子3との間のZ方向への間隔、及び基板2と第2センサ素子4との間のZ方向への間隔は、夫々一定であることが好ましい。
As shown in FIG. 3, when the flow sensor device 1 is viewed from the front, the width direction (X direction) of the
これにより、基板2の先端部2a付近での気流に乱れが生じにくく、検出精度をより効果的に向上させることが可能になる。
Thereby, turbulence does not easily occur in the air flow near the
次に、各センサ素子3、4に接続された各リード線(リード端子)7、8について説明する。
Next, each lead wire (lead terminal) 7, 8 connected to each
第1センサ素子3に接続された第1リード線7、及び、第2センサ素子4に接続された第2リード線8は、夫々、基板2の先端部2aに固定される。図1等では、基板2の先端部2aの両側面に、凹む切欠きが形成され、各リード線7、8が、該切欠きに接着剤等で固定される。好ましくは、基板2の先端部2aに複数の穴を空け、該穴に各リード線7、8を挿入し固定する形態である。
The first lead wire 7 connected to the
基板2の表面には、配線パターン(図示せず)が形成されており、各リード線7、8と、配線パターンとが電気的に接続されている。
A wiring pattern (not shown) is formed on the surface of the
図1等に示すように、第1リード線7は、基板2の上面(一方の面)2bから、上方に延出し、更に、基板2の先端部2aの前方に向けて延出している。そして、第1リード線7は、先端部2aの前方位置で、第1センサ素子3が、所定の傾斜角度θとなるように、折り曲げられている。
As shown in FIG. 1 and the like, the first lead wire 7 extends upward from the upper surface (one surface) 2 b of the
また、図1等に示すように、第2リード線8は、基板2の下面(他方の面)2cから、下方に延出し、更に、基板2の先端部2aの前方に向けて延出している。そして、第2リード線8は、先端部2aの前方位置で、第2センサ素子4が第1センサ素子3と同じ傾斜角度θとなるように、折り曲げられている。
Further, as shown in FIG. 1 and the like, the
このように、各リード線7、8を、基板2を挟んで上下に配置し、且つ屈曲させることで、簡単且つ適切に、各センサ素子3、4を、基板2の先端部2aの前方に同じ傾斜角度θで配置させると共に、Z方向に離間配置することができる。
In this way, by arranging the
図1、図2、図6等に示すように、基板2の先端部2aには、貫通孔30が形成されている。貫通孔30は、基板2の上面2bから下面2cにかけて貫通している。
As shown in FIGS. 1, 2, 6, etc., a through
このように、基板2に貫通孔30を設けることで、基板2の熱抵抗を確保でき、基板2に配置されたマイコンや後述する発光素子31からの熱的影響を、センサ素子3、4に対して低減させることができる。また、貫通孔30を設けることで、流量センサ装置1に衝撃が加わった場合でも、衝撃緩和になり、衝撃のセンサ素子3、4への影響を弱めることが可能である。
By providing the through-
本実施形態では、図6に示すように、基板2の表面に、LED等の発光素子31が配置されている。発光素子31は、貫通孔30よりも後方に位置している。また、図示しないが、基板2の裏面にも、発光素子が配置されている。これら発光素子31は、基板2の表裏面の同位置に配置されていることが好ましい。図1等に示すように、これら発光素子31は、第1光透過性ケース6a及び第2光透過性ケース6bに、夫々、覆われている。各光透明性ケース6a、6bは、透明ケースであっても半透明ケースであってもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a light emitting element 31 such as an LED is arranged on the surface of the
発光素子31は、センサ素子3、4による風検知情報に基づいて表示が変化するように制御されている。例えば、風速に基づいて発光色が変化するように制御することができる。各発光素子31からの光は、各光透過性ケース6a、6bを透過して外部に発光される。本実施形態では、流量センサ装置1の両面が発光する。
The light emitting element 31 is controlled so that the display changes based on the wind detection information from the
図1等に示すように、光透過性ケース6の後方には、筐体5が配置されている。筐体5は、第1筐体5aと第2筐体5bとに分割されており、第1筐体5aは、基板2の表面側に配置され、第2筐体5bは、基板2の裏面側に配置される。
As shown in FIG. 1 and the like, a
例えば、第1筐体5a及び第2筐体5bは、夫々、非透過性の有色ケースで形成されている。このため、発光素子31からの光は、第1筐体5a及び第2筐体5bを透過せず、第1光透過性ケース6a及び第2光透過性ケース6bの部分からのみ外部に発光される。
For example, the
本実施形態のように、基板2は、先端部2aを除いて、筐体5内及び光透過性ケース6内に収容される。これにより、基板2の表面に配置された発光素子31や、図示しない素子、及び電子部品を適切に外部から保護することができる。
As in the present embodiment, the
第1筐体5a、第2筐体5b、第1光透過性ケース6a及び第2光透過性ケース6bは、基板2の先端部2aを外部に突出させた状態(図1等に貫通孔30も外部に露出している)で基板2の表裏面に配置され、図2等に示すねじ等の締結部材33により、各筐体5a、5b及び各光透過性ケース6a、6bが、基板2を挟んで固定されている。
The
図9に示すように、流量センサ装置1の後端面には、外部接続端子34、35が設けられている。外部接続端子34、35は、例えば、USB端子である。
As shown in FIG. 9,
そして、図10に示すように、複数の流量センサ装置1が、外部接続端子34、35側にて、通信ケーブル40を介して電気的に接続されている。一方の流量センサ装置1の入力用の外部接続端子34と、他方の流量センサ装置1の出力用の外部接続端子35とが夫々接続されて、多連式のセンサユニット100を構成している。
Then, as shown in FIG. 10, the plurality of flow sensor devices 1 are electrically connected via the
多連式のセンサユニット100においては、各流量センサ装置1が、図10に示すように、同一方向を向くように配置されてもよいし、各流量センサ装置1の向く方向が異なっていてもよい。図10に示すように、各流量センサ装置1が同じ方向を向く構成では、X方向と平行な横方向の風、及び軸方向O(Y方向)と平行な縦方向の風については適切に検知できるものの、X方向及びY方向に直交する高さ方向(Z方向)からの風については、第1センサ素子と第2センサ素子とが、高さ方向で重なるため、検知精度は低下する。このため、Z方向の風も適切に検知できるように、例えば、図1の流量センサ装置1を90度立てることで、Z方向の風も適切に検知することができる。よって、図1に示す多連式のセンサユニット100において、例えば、一つ置きに流量センサ装置1を90度立てて配置することで、X方向、Y方向及びZ方向のいずれの風向きも適切に検知することが可能になる。
In the
そして、図9に示すような多連式のセンサユニット100を用いることで、広い領域にて、多点発光が可能になり、様々なアプリケーションに適用することが可能である。例えば、屋内や屋外のイルミネーションとして用いたり、風速の分析用等として用いることができる。
Then, by using the
また、各流量センサ装置1が、マトリクス状となるように並べることで、風が強く当たる場所から離れるに従って徐々に風が弱まる様子や風の吹いている方向などをマトリクスの発光変化等で視覚的に捉えることが可能になる。 Further, by arranging the respective flow rate sensor devices 1 in a matrix, the appearance of the wind gradually weakening and the direction in which the wind is blowing as the distance from the place where the wind hits strongly increases, and the change in the light emission of the matrix can be visually determined. It becomes possible to catch.
本実施形態では、特に、基板2の軸方向O及び基板2の幅方向の風に対し、良好な検知精度を得ることができるため、風向きが軸方向Oの場合及び基板2の幅方向の場合の、どちらの場合にも好ましく用いることができる。
In the present embodiment, in particular, since good detection accuracy can be obtained with respect to the wind in the axial direction O of the
なお、第2センサ素子4については、風が当たらなくてもよいため、例えば、周囲温度を保つことが可能な条件であっては、第2センサ素子4の周囲を、ケース等で覆うことが可能な場合がある。
The wind does not have to be applied to the
上記では、流量センサ装置1は、風を検知するものとして説明したが、検知する流体としては、風以外にガスや、液体であってもよい。 In the above description, the flow sensor device 1 is described as detecting the wind, but the fluid to be detected may be a gas or a liquid other than the wind.
本発明では、基板の軸方向と平行な方向、及び軸方向と直交する方向からの流体の流量(流速)を精度よく検知することができるため、風向きが軸方向Oの場合及び基板2の幅方向の場合の、どちらの場合にも、好ましく適用することができる。本実施形態の流量センサ装置には、発光素子等の表示部を配置することができ、流体検知を利用して、表示形態としての様々なアプリケーションに適用することができ、また分析用などとして適用することも可能である。
In the present invention, since the flow rate (flow velocity) of the fluid from the direction parallel to the axial direction of the substrate and the direction perpendicular to the axial direction can be accurately detected, the case where the wind direction is the axial direction O and the width of the
1 :流量センサ装置
2 :基板
2a :先端部
2b :上面
2c :下面
2d :切欠き
3 :第1センサ素子
4 :第2センサ素子
5 :筐体
5a :第1筐体
5b :第2筐体
6 :光透過性ケース
6a :第1光透過性ケース
6b :第2光透過性ケース
7 :第1リード線
8 :第2リード線
10 :感温抵抗素子
13 :流量検知用抵抗素子
14 :温度補償用抵抗素子
18 :ブリッジ回路
23 :差動増幅器
24 :フィードバック回路
30 :貫通孔
31 :発光素子
33 :締結部材
34、35 :外部接続端子
40 :通信ケーブル
100 :センサユニット
A1、A2 :横方向
B1、B2 :縦方向
O :軸方向
θ :傾斜角度
1: Flow rate sensor device 2:
Claims (7)
前記センサ素子は、前記基板の軸方向に対して斜めに傾いて配置されることを特徴とする流量センサ装置。 A substrate and a sensor element provided with a temperature-sensitive resistance element, which is disposed separately from the substrate,
The flow sensor device, wherein the sensor element is disposed obliquely with respect to an axial direction of the substrate.
前記第1リード線は、前記基板の一方の面から、離れる方向に向かうと共に、前記軸方向に沿った前記基板の外方に向けて延出し、
前記第2リード線は、前記基板の他方の面から、前記第1リード線とは逆方向に向かうと共に、前記第1リード線と同方向の前記基板の外方に向けて延出しており、
前記第1センサ素子及び前記第2センサ素子が夫々、前記基板に対し同じ側の外方に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の流量センサ装置。 A first lead wire connected to the first sensor element and a second lead wire connected to the second sensor element are fixed to the substrate;
The first lead wire extends from one surface of the substrate in a direction away from the substrate and extends outwardly of the substrate along the axial direction.
The second lead wire extends from the other surface of the substrate in a direction opposite to the first lead wire, and extends outward of the substrate in the same direction as the first lead wire,
The flow sensor device according to claim 5, wherein the first sensor element and the second sensor element are respectively arranged on the same side and the outside of the substrate.
The flow sensor device according to claim 1, wherein a through hole is formed in the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018110788A JP2019215163A (en) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | Flow rate sensing device |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021076553A (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-20 | 東京都公立大学法人 | Thermal flowmeter |
DE102022106847A1 (en) | 2021-03-24 | 2022-09-29 | Koa Corporation | SENSOR DEVICE |
DE112022000792T5 (en) | 2021-01-27 | 2023-11-23 | Koa Corporation | SENSOR DEVICE |
DE102023117485A1 (en) | 2022-07-05 | 2024-01-11 | Koa Corporation | SENSOR DEVICE |
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2018
- 2018-06-11 JP JP2018110788A patent/JP2019215163A/en active Pending
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