JP6070509B2

JP6070509B2 - Anemometer

Info

Publication number: JP6070509B2
Application number: JP2013225553A
Authority: JP
Inventors: 原田　敏一; 敏一原田; 坂井田　敦資; 敦資坂井田; 谷口　敏尚; 敏尚谷口; 倫央郷古; 矢崎　芳太郎; 芳太郎矢崎; 芳彦白石; 康浩田中; 啓太齋藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: JP2015087230A

Description

本発明は、風向計に関するものである。 The present invention relates to an anemometer.

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。 As a conventional anemometer, there is a vane-type anemometer using the same principle as a weathercock (see, for example, Patent Document 1). This anemometer includes a rotating shaft supported by a bearing and a vane (arrow blade) that receives the wind and can rotate around the rotating shaft, and indicates the wind direction depending on the direction in which the vane faces.

特開平８−１６００６５号公報JP-A-8-160065

しかし、上記した従来の風向計は、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。 However, the above-mentioned conventional anemometer can detect the wind direction of the wind with a relatively high wind speed because friction occurs in the mechanical movable part composed of the bearing and the rotating shaft when measuring the wind direction. It has been difficult to detect the direction of weak wind such as indoor airflow.

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を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide an anemometer capable of detecting a weak wind direction.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、外面に検出素子を支持する支持部材（１１）と、一面とその反対側の他面を有し、一面を内側とし、他面を外側として支持部材に支持される複数の検出素子（１０）と、風向の検出処理を行う検出処理手段（２）とを備え、
複数の検出素子は、それぞれ、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材（１００）に厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール（１０１、１０２）が形成されていると共に、第１、第２ビアホールに互いに異なる金属で形成された第１、第２層間接続部材（１３０、１４０）が埋め込まれ、第１、第２層間接続部材が交互に直列接続された構造を有し、
第１、第２層間接続部材を形成する前記金属の少なくとも一方は、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り、
交互に直列接続された第１、第２層間接続部材は、他面に風が当たったときの一面と他面の温度差に応じた起電力を発生し、
検出処理手段は、複数の検出素子の起電力に基づいて、温度差が最大となる１つ以上の検出素子を特定し、特定された検出素子の位置に基づいて、風向を算出することを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明では、外面に検出素子を支持する支持部材（１１）と、一面とその反対側の他面を有し、一面を内側とし、他面を外側として支持部材に支持される複数の検出素子（１０）と、風向の検出処理を行う検出処理手段（２）と、複数の検出素子の一面側に設けられた加熱手段（２０）とを備え、
複数の検出素子は、それぞれ、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材（１００）に厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール（１０１、１０２）が形成されていると共に、第１、第２ビアホールに互いに異なる金属で形成された第１、第２層間接続部材（１３０、１４０）が埋め込まれ、第１、第２層間接続部材が交互に直列接続された構造を有し、
加熱手段によって複数の検出素子を加熱することにより、複数の検出素子の温度を環境温度よりも高温とし、
交互に直列接続された第１、第２層間接続部材は、他面に風が当たったときの一面と他面の温度差に応じた起電力を発生し、
検出処理手段は、複数の検出素子の起電力に基づいて、温度差が最大となる１つ以上の検出素子を特定し、特定された検出素子の位置に基づいて、風向を算出することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is a support member (11) for supporting the detection element on the outer surface, one surface and the other surface on the opposite side, and the other surface is the inner surface. A plurality of detection elements (10) supported by the support member as the outside, and a detection processing means (2) for performing a wind direction detection process,
Each of the plurality of detection elements is formed with a plurality of first and second via holes (101, 102) penetrating in the thickness direction in an insulating base material (100) made of a thermoplastic resin. The first and second interlayer connection members (130, 140) formed of different metals in the two via holes are embedded, and the first and second interlayer connection members are alternately connected in series.
At least one of the metals forming the first and second interlayer connection members is a sintered alloy obtained by sintering a plurality of metal atoms while maintaining a crystal structure of the metal atoms,
The first and second interlayer connection members alternately connected in series generate an electromotive force according to the temperature difference between the one surface and the other surface when the wind hits the other surface,
The detection processing means specifies one or more detection elements having the maximum temperature difference based on the electromotive force of the plurality of detection elements, and calculates the wind direction based on the position of the specified detection elements. It is said.
Further, in the invention described in claim 6, the support member (11) for supporting the detection element on the outer surface, and one surface and the other surface on the opposite side, the one surface as the inner side and the other surface as the outer side, A plurality of detection elements (10) to be supported, a detection processing means (2) for performing wind direction detection processing, and a heating means (20) provided on one surface side of the plurality of detection elements,
Each of the plurality of detection elements is formed with a plurality of first and second via holes (101, 102) penetrating in the thickness direction in an insulating base material (100) made of a thermoplastic resin. The first and second interlayer connection members (130, 140) formed of different metals in the two via holes are embedded, and the first and second interlayer connection members are alternately connected in series.
By heating the plurality of detection elements by the heating means, the temperature of the plurality of detection elements is set higher than the environmental temperature,
The first and second interlayer connection members alternately connected in series generate an electromotive force according to the temperature difference between the one surface and the other surface when the wind hits the other surface,
The detection processing means specifies one or more detection elements having the maximum temperature difference based on the electromotive force of the plurality of detection elements, and calculates the wind direction based on the position of the specified detection elements. It is said.

これによれば、機械式の可動部を持たない、上記した構造を有する熱電変換素子からなる検出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。 According to this, since the wind direction is detected using the detection element made of the thermoelectric conversion element having the above-described structure and having no mechanical movable part, it is possible to detect the weak wind direction.

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.

第１実施形態における風向計の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the anemometer in 1st Embodiment. 図１中のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line in FIG. 図１中の検出素子の平面図である。It is a top view of the detection element in FIG. 図３中のIV−IV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line in FIG. 図３中のV−V線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the VV line in FIG. 検出素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of a detection element. 風が当たっているときの第１実施形態の風向計の断面図である。It is sectional drawing of the anemometer of 1st Embodiment when the wind has hit. 図１中の制御部が実行する制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of the control processing which the control part in FIG. 1 performs. 第１実施形態の風向計による風向の算出例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of calculation of the wind direction by the anemometer of 1st Embodiment. 第２実施形態における風向検出部の斜視図である。It is a perspective view of the wind direction detection part in 2nd Embodiment. 第２実施形態における風向検出部の横断面図である。It is a cross-sectional view of the wind direction detection part in 2nd Embodiment. 第３実施形態における風向検出部の横断面図である。It is a cross-sectional view of the wind direction detection part in 3rd Embodiment. 第４実施形態における風向検出部の横断面図である。It is a cross-sectional view of the wind direction detection part in 4th Embodiment. 図１３中の検出素子およびペルチェ素子の平面図である。It is a top view of the detection element and Peltier element in FIG. 図１３中のXV−XV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XV-XV line | wire in FIG. 図１３中のXVI−XVI線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XVI-XVI line | wire in FIG. 図１３中のペルチェ素子の作動を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the action | operation of the Peltier device in FIG. 風速と検出素子の電圧値との相関関係を示す図である。It is a figure which shows correlation with a wind speed and the voltage value of a detection element. 他の実施形態における風向検出部の横断面図である。It is a cross-sectional view of the wind direction detection part in other embodiment.

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に示すように、風向計（風向検出装置）は、風向検出部１と、制御部２と、表示部３とを備えている。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the anemometer (wind direction detection device) includes a wind direction detection unit 1, a control unit 2, and a display unit 3.

風向検出部１は、複数の検出素子１０が円筒管１１の外面に固定されたものである。円筒管１１は、複数の検出素子１０を支持する金属製の支持部材である。複数の検出素子１０は、円筒管１１の軸線方向（図中上下方向）における所定領域であって、円筒管１１の周囲方向全域に並んで貼り付けられている。本実施形態では、図２に示すように、８枚の検出素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈが円筒管１１に貼り付けられている。 The wind direction detection unit 1 has a plurality of detection elements 10 fixed to the outer surface of the cylindrical tube 11. The cylindrical tube 11 is a metal support member that supports the plurality of detection elements 10. The plurality of detection elements 10 are attached in a predetermined region in the axial direction (vertical direction in the drawing) of the cylindrical tube 11 and aligned in the entire circumferential direction of the cylindrical tube 11. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, eight detection elements 10 a, 10 b, 10 c, 10 d, 10 e, 10 f, 10 g, and 10 h are attached to the cylindrical tube 11.

検出素子１０は、両面の温度差に応じた起電力を発生する熱電変換素子である。１枚の検出素子１０は、一面とその反対側の他面を有する板状であり、厚さが１ｍｍ以下であって、平面形状が長方形である。検出素子１０は、一面を内側とし、他面を外側として円筒管１１の外面に支持されている。検出素子１０の円筒管周囲方向での長さは、円筒管周囲長さの約１／８の大きさである。なお、本実施形態では、隣り合う検出素子１０の間隔をできるだけ小さくしているが、１枚の検出素子を本実施形態よりも小さくして、隣り合う検出素子１０の間隔を大きくしてもよい。 The detection element 10 is a thermoelectric conversion element that generates an electromotive force according to a temperature difference between both surfaces. One detection element 10 has a plate shape having one surface and the other surface on the opposite side, has a thickness of 1 mm or less, and has a rectangular planar shape. The detection element 10 is supported on the outer surface of the cylindrical tube 11 with one surface being the inner side and the other surface being the outer side. The length of the detection element 10 in the circumferential direction of the cylindrical tube is about 1/8 of the circumferential length of the cylindrical tube. In this embodiment, the interval between adjacent detection elements 10 is made as small as possible. However, one detection element may be made smaller than that in this embodiment to increase the interval between adjacent detection elements 10. .

検出素子１０は、図３〜図５に示されるように、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続されたものである。以下に、検出素子１０の構造について具体的に説明する。なお、図３は、理解をし易くするために、表面保護部材１１０を省略して示してある。また、図３は、断面図ではないが、理解をし易くするために第１、第２層間接続部材１３０、１４０にハッチングを施してある。 As shown in FIGS. 3 to 5, in the detection element 10, the insulating base material 100, the surface protection member 110, and the back surface protection member 120 are integrated, and the first and second interlayer connections are formed inside the integrated element. The members 130 and 140 are alternately connected in series. Below, the structure of the detection element 10 is demonstrated concretely. In FIG. 3, the surface protection member 110 is omitted for easy understanding. 3 is not a cross-sectional view, but the first and second interlayer connecting members 130 and 140 are hatched for easy understanding.

絶縁基材１００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。そして、厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が互い違いになるように千鳥パターンに形成されている。 In this embodiment, the insulating base material 100 is composed of a planar rectangular thermoplastic resin film typified by polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), and the like. . A plurality of first and second via holes 101 and 102 penetrating in the thickness direction are formed in a staggered pattern so as to alternate.

なお、本実施形態の第１、第２ビアホール１０１、１０２は、表面１００ａから裏面１００ｂに向かって径が一定とされた円筒状とされているが、表面１００ａから裏面１００ｂ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、裏面１００ｂから表面１００ａ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。 The first and second via holes 101 and 102 of the present embodiment have a cylindrical shape with a constant diameter from the front surface 100a to the back surface 100b, but the diameter decreases from the front surface 100a to the back surface 100b. It may be a tapered shape. Moreover, it may be made into the taper shape where a diameter becomes small toward the surface 100a from the back surface 100b, and you may be made into the square cylinder shape.

そして、第１ビアホール１０１には第１層間接続部材１３０が配置され、第２ビアホール１０２には第２層間接続部材１４０が配置されている。つまり、絶縁基材１００には、第１、第２層間接続部材１３０、１４０が互い違いになるように配置されている。 A first interlayer connection member 130 is disposed in the first via hole 101, and a second interlayer connection member 140 is disposed in the second via hole 102. In other words, the first and second interlayer connection members 130 and 140 are alternately arranged on the insulating base material 100.

このように、第１、第２ビアホール１０１、１０２内に第１、第２層間接続部材１３０、１４０を配置しているため、第１、第２ビアホール１０１、１０２の数や径、間隔等を適宜変更することで、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の高密度化が可能となる。これにより、起電圧を大きくでき、検出素子１０の高感度化が可能である。 As described above, since the first and second interlayer connection members 130 and 140 are disposed in the first and second via holes 101 and 102, the number, the diameter, the interval, and the like of the first and second via holes 101 and 102 are set. By appropriately changing the density, the density of the first and second interlayer connection members 130 and 140 can be increased. Thereby, an electromotive voltage can be increased and the sensitivity of the detection element 10 can be increased.

第１、第２層間接続部材１３０、１４０は、ゼーベック効果を発揮するように、互いに異なる金属で構成されている。例えば、第１層間接続部材１３０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１４０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、第２層間接続部材１３０、１４０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、第２層間接続部材１３０、１４０にて発生する起電圧を大きくでき、検出素子１０の高感度化が可能である。 The first and second interlayer connection members 130 and 140 are made of different metals so as to exhibit the Seebeck effect. For example, the first interlayer connection member 130 is a metal compound obtained by solid-phase sintering so that a powder of Bi-Sb-Te alloy constituting P-type maintains a crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering. Composed. The second interlayer connecting member 140 is made of a metal compound obtained by solid-phase sintering of Bi-Te alloy powder constituting N-type so as to maintain the crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering. The As described above, the metal forming the first and second interlayer connection members 130 and 140 is a sintered alloy obtained by sintering a plurality of metal atoms while maintaining the crystal structure of the metal atoms. Thereby, an electromotive voltage generated in the first and second interlayer connection members 130 and 140 alternately connected in series can be increased, and the sensitivity of the detection element 10 can be increased.

このように、本実施形態では、高感度な検出素子１０を用いるので、検出素子１０を用いて風向を検出することが可能である。 Thus, in this embodiment, since the highly sensitive detection element 10 is used, it is possible to detect a wind direction using the detection element 10.

絶縁基材１００の表面１００ａ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１１０が配置されている。この表面保護部材１１０は、絶縁基材１０と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材１００と対向する一面１１０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の表面パターン１１１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１１１はそれぞれ第１、第２層間接続部材１３０、１４０と適宜電気的に接続されている。 On the surface 100a of the insulating base material 100, surface protection composed of a flat rectangular thermoplastic resin film represented by polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), etc. A member 110 is disposed. The surface protection member 110 has the same planar shape as the insulating base material 10, and a plurality of surface patterns 111 patterned with copper foil or the like on the side 110 a facing the insulating base material 100 are separated from each other. Is formed. Each surface pattern 111 is appropriately electrically connected to the first and second interlayer connection members 130 and 140, respectively.

具体的には、図４に示されるように、隣接する１つの第１層間接続部材１３０と１つの第２層間接続部材１４０とを組１５０としたとき、各組１５０の第１、第２層間接続部材１３０、１４０は同じ表面パターン１１１と接続されている。つまり、各組１５０の第１、第２層間接続部材１３０、１４０は表面パターン１１１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１００の長手方向（図４中紙面左右方向）に沿って隣接する１つの第１層間接続部材１３０と１つの第２層間接続部材１４０とが組１５０とされている。 Specifically, as shown in FIG. 4, when one adjacent first interlayer connection member 130 and one second interlayer connection member 140 are set as a set 150, the first and second layers of each set 150 are shown. The connection members 130 and 140 are connected to the same surface pattern 111. That is, the first and second interlayer connection members 130 and 140 of each set 150 are electrically connected via the surface pattern 111. In the present embodiment, one first interlayer connection member 130 and one second interlayer connection member 140 that are adjacent along the longitudinal direction of the insulating base material 100 (the left-right direction in FIG. 4) are formed into a set 150. ing.

絶縁基材１００の裏面１００ｂ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１２０が配置されている。この裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００の長手方向の長さが絶縁基材１００より長くされており、長手方向の両端部が絶縁基材１００から突出するように絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置されている。 On the back surface 100b of the insulating substrate 100, a flat rectangular back surface protection composed of a thermoplastic resin film typified by polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), etc. A member 120 is disposed. This back surface protection member 120 has a length in the longitudinal direction of the insulating base material 100 longer than that of the insulating base material 100, and the back surface 100 b of the insulating base material 100 so that both ends in the longitudinal direction protrude from the insulating base material 100. Are arranged.

そして、裏面保護部材１２０には、絶縁基材１００と対向する一面１２０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の裏面パターン１２１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１２１はそれぞれ第１、第２層間接続部材１３０、１４０と適宜電気的に接続されている。 The back surface protection member 120 is formed with a plurality of back surface patterns 121 having a copper foil or the like patterned on the one surface 120a side facing the insulating substrate 100 so as to be separated from each other. Each back pattern 121 is appropriately electrically connected to the first and second interlayer connection members 130 and 140, respectively.

具体的には、図４に示されるように、絶縁基材１００の長手方向に隣接する組１５０において、一方の組１５０の第１層間接続部材１３０と他方の組１５０の第２層間接続部材１４０とが同じ裏面パターン１２１と接続されている。つまり、組１５０を跨いで第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１を介して電気的に接続されている。 Specifically, as shown in FIG. 4, in the set 150 adjacent to the longitudinal direction of the insulating base material 100, the first interlayer connection member 130 of one set 150 and the second interlayer connection member 140 of the other set 150. Are connected to the same back surface pattern 121. That is, the first and second interlayer connection members 130 and 140 are electrically connected via the same back surface pattern 121 across the set 150.

また、図５に示されるように、絶縁基材１００の外縁では、長手方向と直交する方向（図３中紙面上下方向）に沿って隣接する第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１と接続されている。詳述すると、絶縁基材１００の長手方向に表面パターン１１１および裏面パターン１２１を介して直列に接続されたものが折り返されるように、隣接する第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１と接続されている。 Further, as shown in FIG. 5, the first and second interlayer connection members 130 and 140 adjacent to each other along the direction orthogonal to the longitudinal direction (the vertical direction in the drawing in FIG. 3) are the same at the outer edge of the insulating base material 100. The back surface pattern 121 is connected. More specifically, the adjacent first and second interlayer connection members 130 and 140 are the same on the back so that those connected in series via the front surface pattern 111 and the back surface pattern 121 are folded back in the longitudinal direction of the insulating substrate 100. It is connected to the pattern 121.

また、裏面パターン１２１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３および図４に示されるように、絶縁基材１００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１２１のうち絶縁基材１００から露出する部分が制御部２と接続される端子として機能する部分となる。 Moreover, the part used as the edge part of what is connected in series as mentioned above among the back surface patterns 121 is formed so that it may expose from the insulating base material 100, as FIG.3 and FIG.4 shows. And the part exposed from the insulating base material 100 among the back surface patterns 121 becomes a part functioning as a terminal connected to the control unit 2.

以上が本実施形態における基本的な検出素子１０の構成である。そして、このような検出素子１０は、検出素子１０の両面の温度差に応じたセンサ信号（起電圧）を制御部２に出力する。両面の温度差が変化すると、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０にて発生する起電圧が変化する。 The basic configuration of the detection element 10 in this embodiment has been described above. Such a detection element 10 outputs a sensor signal (electromotive voltage) corresponding to the temperature difference between both surfaces of the detection element 10 to the control unit 2. When the temperature difference between both surfaces changes, the electromotive voltage generated in the first and second interlayer connection members 130 and 140 alternately connected in series changes.

本実施形態の検出素子１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０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、円筒管１１の外面に応じて湾曲させた状態で、検出素子１０を円筒管１１の外面に貼り付けることができる。 In the detection element 10 of this embodiment, the insulating base material 100, the surface protection member 110, and the back surface protection member 120 are configured using a thermoplastic resin, and have flexibility. For this reason, the detection element 10 can be affixed to the outer surface of the cylindrical tube 11 in a state of being curved according to the outer surface of the cylindrical tube 11.

ここで、上記検出素子１０の製造方法について図６を参照しつつ説明する。 Here, a method of manufacturing the detection element 10 will be described with reference to FIG.

まず、図６（ａ）に示されるように、絶縁基材１００を用意し、複数の第１ビアホール１０１をドリルやレーザ等によって形成する。 First, as shown in FIG. 6A, an insulating base material 100 is prepared, and a plurality of first via holes 101 are formed by a drill, a laser, or the like.

次に、図６（ｂ）に示されるように、各第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する。なお、第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１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。 Next, as shown in FIG. 6B, each first via hole 101 is filled with a first conductive paste 131. As a method (apparatus) for filling the first via hole 101 with the first conductive paste 131, a method (apparatus) described in Japanese Patent Application No. 2010-50356 by the present applicant may be adopted.

簡単に説明すると、吸着紙１６０を介して図示しない保持台上に、裏面１００ｂが吸着紙１６０と対向するように絶縁基材１００を配置する。そして、第１導電性ペースト１３１を溶融させつつ、第１ビアホール１０１内に第１導電性ペースト１３１を充填する。これにより、第１導電性ペースト１３１の有機溶剤の大部分が吸着紙１６０に吸着され、第１ビアホール１０１に合金の粉末が密接して配置される。 Briefly, the insulating base material 100 is arranged on a holding table (not shown) with the suction paper 160 therebetween so that the back surface 100b faces the suction paper 160. Then, the first conductive paste 131 is filled into the first via hole 101 while the first conductive paste 131 is melted. As a result, most of the organic solvent of the first conductive paste 131 is adsorbed by the adsorption paper 160, and the alloy powder is placed in close contact with the first via hole 101.

なお、吸着紙１６０は、第１導電性ペースト１３１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１３１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１３１を充填する際には、絶縁基材１００の表面１００ａが約４３℃に加熱された状態で行われる。 The adsorbing paper 160 may be made of a material that can absorb the organic solvent of the first conductive paste 131, and general high-quality paper or the like is used. The first conductive paste 131 is a paste obtained by adding an organic solvent such as paraffin having a melting point of 43 ° C. to a powder of Bi—Sb—Te alloy in which metal atoms maintain a predetermined crystal structure. Used. For this reason, when the first conductive paste 131 is filled, the surface 100a of the insulating substrate 100 is heated to about 43 ° C.

続いて、図６（ｃ）に示されるように、絶縁基材１００に複数の第２ビアホール１０２をドリルやレーザ等によって形成する。この第２ビアホール１０２は、上記のように、第１ビアホール１０１と互い違いとなり、第１ビアホール１０１と共に千鳥パターンを構成するように形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 6C, a plurality of second via holes 102 are formed in the insulating base material 100 by a drill, a laser, or the like. As described above, the second via holes 102 are formed alternately with the first via holes 101 so as to form a staggered pattern together with the first via holes 101.

次に、図６（ｄ）に示されるように、各第２ビアホール１０２に第２導電性ペースト１４１を充填する。なお、この工程は、上記図６（ｂ）と同様の工程で行うことができる。 Next, as shown in FIG. 6D, the second conductive paste 141 is filled in each second via hole 102. This step can be performed in the same step as in FIG.

すなわち、再び、吸着紙１６０を介して図示しない保持台上に裏面１００ｂが吸着紙１６０と対向するように絶縁基材１００を配置した後、第２ビアホール１０２内に第２導電性ペースト１４１を充填する。これにより、第２導電性ペースト１４１の有機溶剤の大部分が吸着紙１６０に吸着され、第２ビアホール１０２に合金の粉末が密接して配置される。 That is, the insulating substrate 100 is disposed again on the holding table (not shown) via the suction paper 160 so that the back surface 100b faces the suction paper 160, and then the second conductive paste 141 is filled in the second via hole 102. To do. As a result, most of the organic solvent of the second conductive paste 141 is adsorbed by the adsorption paper 160, and the alloy powder is placed in close contact with the second via hole 102.

第２導電性ペースト１４１は、第１導電性ペースト１３１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１４１を構成する有機溶剤は、第１導電性ペースト１３１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１４１を充填する際には、絶縁基材１００の表面１００ａ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１３１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１４１の充填が行われる。これにより、第１ビアホール１０１に第２導電性ペースト１４１が混入することが抑制される。 The second conductive paste 141 is a Bi-Te alloy powder in which metal atoms different from the metal atoms constituting the first conductive paste 131 maintain a predetermined crystal structure, and an organic solvent such as terpine having a melting point of room temperature. A paste made by adding is used. That is, the organic solvent constituting the second conductive paste 141 has a lower melting point than the organic solvent constituting the first conductive paste 131. And when filling the 2nd conductive paste 141, it is performed in the state by which the surface 100a of the insulating base material 100 was hold | maintained at normal temperature. In other words, the second conductive paste 141 is filled with the organic solvent contained in the first conductive paste 131 solidified. This suppresses the second conductive paste 141 from being mixed into the first via hole 101.

なお、第１導電性ペースト１３１に含まれる有機溶剤が固化された状態とは、上記図６（ｂ）の工程において、吸着紙１６０に吸着されずに第１ビアホール１０１に残存している有機溶剤のことである。 The state in which the organic solvent contained in the first conductive paste 131 is solidified means that the organic solvent remaining in the first via hole 101 without being adsorbed by the adsorption paper 160 in the process of FIG. That's it.

そして、上記各工程とは別工程において、図６（ｅ）および図６（ｆ）に示されるように、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０のうち絶縁基材１００と対向する一面１１０ａ、１２０ａ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、互いに離間している複数の表面パターン１１１が形成された表面保護部材１１０、互いに離間している複数の裏面パターン１２１が形成された裏面保護部材１２０を用意する。 Then, in a step different from the above steps, as shown in FIG. 6E and FIG. 6F, one surface 110a, 120a of the surface protection member 110 and the back surface protection member 120 facing the insulating substrate 100. A copper foil or the like is formed. Then, by appropriately patterning this copper foil, the surface protection member 110 formed with a plurality of surface patterns 111 spaced apart from each other, and the back surface protection member 120 formed with a plurality of back surface patterns 121 spaced apart from each other. prepare.

その後、図６（ｇ）に示されるように、裏面保護部材１２０、絶縁基材１００、表面保護部材１１０を順に積層して積層体１７０を構成する。 Thereafter, as shown in FIG. 6G, the back surface protection member 120, the insulating base material 100, and the surface protection member 110 are sequentially stacked to form a stacked body 170.

なお、本実施形態では、裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００より長手方向の長さが長くされている。そして、裏面保護部材１２０は、長手方向の両端部が絶縁基材１００から突出するように配置される。 In the present embodiment, the back surface protection member 120 is longer in the longitudinal direction than the insulating base material 100. And the back surface protection member 120 is arrange | positioned so that the both ends of a longitudinal direction may protrude from the insulating base material 100. FIG.

続いて、図６（ｈ）に示されるように、この積層体１７０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１７０を一体化する。具体的には、第１、第２導電性ペースト１３１、１４１が固相焼結されて第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成すると共に、第１、第２層間接続部材１３０、１４０と表面パターン１１１および裏面パターン１２１とが接続されるように加熱しながら加圧して積層体１７０を一体化する。 Subsequently, as shown in FIG. 6 (h), the laminated body 170 is disposed between a pair of press plates (not shown), and is pressed while being heated in a vacuum state from the upper and lower surfaces in the laminating direction. Integrate. Specifically, the first and second conductive pastes 131 and 141 are solid-phase sintered to form the first and second interlayer connection members 130 and 140, and the first and second interlayer connection members 130 and 140 are formed. The laminate 170 is integrated by applying pressure while heating so that the front surface pattern 111 and the back surface pattern 121 are connected.

なお、特に限定されるものではないが、積層体１７０を一体化する際には、積層体１７０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、上記検出素子１０が製造される。 Although not particularly limited, when the laminated body 170 is integrated, a cushioning material such as rock wool paper may be disposed between the laminated body 170 and the press plate. As described above, the detection element 10 is manufactured.

制御部２は、検出素子１０の検出結果に基づいて、風向の検出処理を行う検出処理手段である。制御部２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３の作動を制御する。 The control unit 2 is a detection processing unit that performs a wind direction detection process based on the detection result of the detection element 10. The control unit 2 is an electronic control device including, for example, a microcomputer, a memory as a storage unit, and its peripheral circuits, and performs predetermined arithmetic processing according to a preset program to control the operation of the display unit 3. To do.

表示部３は、制御部２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。 The display unit 3 is a display unit such as a monitor that displays the wind direction calculated by the control unit 2.

ここで、本実施形態の風向計による風向の検出方法について説明する。 Here, a method for detecting the wind direction by the anemometer of the present embodiment will be described.

図７に示されるように、検出素子１０と異なる温度の風が検出素子１０に当たると、検出素子１０の風が当たった外面側と風が当たらなかった内面側で温度差が生じる。すなわち、検出素子１０よりも低温の風が検出素子１０の外面に当たると、検出素子１０の外面側が冷やされて、外面の温度Ｔ_ｏｕｔが内面の温度Ｔ_ｉｎよりも低くなる。また、検出素子１０よりも高温の風が検出素子１０の外面に当たると、検出素子１０の外面側が暖められて、外面の温度Ｔ_ｏｕｔが内面の温度Ｔ_ｉｎよりも高くなる。そして、検出素子１０の両面に温度差が生じると、この温度差に応じた起電力（起電圧）が検出素子１０に生じる。 As shown in FIG. 7, when a wind having a temperature different from that of the detection element 10 hits the detection element 10, a temperature difference is generated between the outer surface side where the wind of the detection element 10 was hit and the inner face side where the wind was not hit. That is, when the cold wind than the detection element 10 impinges on the outer surface of the detecting element 10, is cooled outer surface of the sensing element 10, the temperature T _out of the outer surface is lower than the temperature T _in the inner surface. Further, when wind that is hotter than the detection element 10 hits the outer surface of the detection element 10, the outer surface side of the detection element 10 is warmed, and the temperature T _{out of} the outer surface becomes higher than the temperature T _{in of the} inner surface. When a temperature difference occurs between both surfaces of the detection element 10, an electromotive force (electromotive voltage) corresponding to the temperature difference is generated in the detection element 10.

また、図７中の破線矢印のように、円筒管１１の外周全周に固定された複数の検出素子１０に対して、一方向から風が当たると、風量や風向きにより、各検出素子１０での両面温度差に違いが生じる。両面温度差は、風が直接当たった検出素子１０が最大となる。換言すると、両面温度差は、風向計に向かって吹いてくる風に対して外面が対向する検出素子１０が最大となる。ちなみに、図７中の破線矢印で示すように、検出素子１０に直接当たった風は、円筒管１１の外周に沿って流れる。その際、円筒管１１の外周に沿って流れる風は、検出素子１０と順に熱交換しながら流れる。このため、両面温度差は、風が直接当たった検出素子１０が最大となり、風流れ下流側の検出素子１０ほど小さくなる。 In addition, as indicated by broken line arrows in FIG. 7, when wind hits a plurality of detection elements 10 fixed to the entire outer periphery of the cylindrical tube 11 from one direction, each detection element 10 has A difference occurs in the temperature difference between both sides. The detection temperature of the detection element 10 that has been directly struck by the wind is maximized. In other words, the detection temperature of the detection element 10 whose outer surface faces the wind blowing toward the anemometer is maximized. Incidentally, the wind that directly hits the detection element 10 flows along the outer periphery of the cylindrical tube 11 as indicated by the broken-line arrows in FIG. At that time, the wind flowing along the outer periphery of the cylindrical tube 11 flows while exchanging heat with the detection element 10 in order. For this reason, the temperature difference between the two surfaces becomes the maximum for the detection element 10 directly hit by the wind and becomes smaller as the detection element 10 on the downstream side of the wind flow.

したがって、両面温度差が最大、すなわち、起電圧が最大となる検出素子１０を特定することで、その検出素子１０に向かって風が吹いていることがわかる。 Therefore, it can be seen that the wind is blowing toward the detection element 10 by specifying the detection element 10 having the maximum temperature difference on both sides, that is, the maximum electromotive voltage.

そこで、制御部２は、風向検出処理として、図８に示される制御処理を実行する。この制御処理は、風向計の電源スイッチがオンのときに実行され、所定の時間間隔で繰り返し実行される。なお、図８中の各制御ステップは、制御部２が有する各種の機能実現手段を構成している。 Therefore, the control unit 2 executes the control process shown in FIG. 8 as the wind direction detection process. This control process is executed when the anemometer power switch is on, and is repeatedly executed at predetermined time intervals. Note that each control step in FIG. 8 constitutes various function realizing means possessed by the control unit 2.

まず、ステップＳ１で、各検出素子１０の出力値（電圧値Ｖ_１０）を取得する。 First, in step S1, the output value (voltage value V ₁₀ ) of each detection element 10 is acquired.

続いて、ステップＳ２で、各検出素子１０の電圧値Ｖ_１０について、電圧値Ｖ_１０の絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以上か否かを判定する。しきい値Ｖ_ｔｈは、風が吹いている状態と無風状態とを区別できるように設定される。各検出素子１０は、検出素子１０よりも高温の風が当たった場合、電圧値Ｖ_１０が正の値となり、検出素子１０よりも低温の風が当たった場合、電圧値Ｖ_１０が負の値となるように構成されている。 Subsequently, in step S2, the voltage value _{V 10} of the detection element 10, the absolute value of the voltage value _{V 10} is whether or not the threshold voltage _{V th} or more is judged. The threshold value V _th is set so that a wind blowing state and a windless state can be distinguished. Each detector element 10, when also the detection element 10 has hit the hot wind, becomes the voltage value V ₁₀ a positive value, if the cold wind than the detection element 10 is hit, the voltage value V ₁₀ negative It is comprised so that.

したがって、無風の場合、否定（ＮＯ）判定して、図８の制御処理を終了する。この場合、表示部３に風向は表示されない。一方、風が吹いている場合、絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以上の起電圧が検出素子１０で発生するので、制御部２は、肯定判定（ＹＥＳ）して、ステップＳ３へ進む。 Therefore, when there is no wind, a negative (NO) determination is made, and the control process of FIG. 8 is terminated. In this case, the wind direction is not displayed on the display unit 3. On the other hand, when wind is blowing, an electromotive voltage having an absolute value equal to or greater than the threshold value _Vth is generated in the detection element 10, so the control unit 2 makes an affirmative determination (YES) and proceeds to step S3.

ステップＳ３では、各検出素子１０の電圧値Ｖ_１０のうち、電圧値Ｖ_１０が最も大きな２つの検出素子１０を特定する。 In step S3, among the voltage value _{V 10} of the detection element 10, the voltage value _{V 10} to identify the most significant two detector elements 10.

続いて、ステップＳ４で、ステップＳ３で特定した２つの検出素子１０の位置と、ステップＳ３で特定した２つの電圧値Ｖ_１０の割合（比率）に基づいて、風向を算出する。２つの検出素子１０の中間位置よりも割合が高い方の検出素子１０側にシフトした位置から円筒管１１の中心位置に向かう方向が風向である。２つの電圧値Ｖ_１０の割合が同じ場合（１：１の場合）、２つの検出素子１０の中間位置から円筒管１１の中心位置に向かう方向が風向である。 Subsequently, in step S4, on the basis of the positions of the two detector elements 10 specified in step S3, the ratio of the two voltage values V ₁₀ specified in the step S3 (ratio), and calculates the wind direction. The direction toward the center position of the cylindrical tube 11 from the position shifted to the detection element 10 side having a higher ratio than the intermediate position of the two detection elements 10 is the wind direction. If the ratio of the two voltages V ₁₀ are the same (1: 1), the direction from the intermediate position between the two detector elements 10 in the central position of the cylindrical tube 11 is wind direction.

例えば、図７中の破線矢印のように、検出素子１０よりも高温の風が吹いている場合、各検出素子１０の電圧値Ｖ_１０のうち、検出素子１０ａの電圧値Ｖ_１０ａと、検出素子１０ｂの電圧値Ｖ_１０ｂとが最大となる。この場合、図９に示されるように、円筒管１１の外面のうち２つの検出素子１０ａ、１０ｂが配置された範囲Ｒを、２つの電圧値Ｖ_１０ａ、Ｖ_１０ｂの割合に応じて分割する。検出素子１０ｂの外側端部（図中右側端部）からＶ_１０ａ／（Ｖ_１０ａ＋Ｖ_１０ｂ）Ｒの位置Ｐ１を分割位置とする。Ｖ_１０ａ＝１６Ｖ、Ｖ_１０ｂ＝１４Ｖのとき、Ｖ_１０ａ／（Ｖ_１０ａ＋Ｖ_１０ｂ）Ｒ＝１６／（１６＋１４）Ｒ＝８／１５Ｒであるため、検出素子１０ｂの外側端部から８／１５Ｒの位置Ｐ１を分割位置とする。そして、図９中の破線で示すように、分割位置Ｐ１から円筒管１１の中心位置Ｐ０に向かう方向を風向とする。このようにして、風向を算出することができる。 For example, as shown by the broken line arrow in FIG. 7, if also the detection element 10 hot wind is blowing, one of the voltage value V ₁₀ of the detection element 10, and the voltage value V _10a of the detecting elements 10a, the detection element The voltage value V10b of _10b is the maximum. In this case, as shown in FIG. 9, the range R in which the two detection elements 10a and 10b are arranged on the outer surface of the cylindrical tube 11 is divided according to the ratio of the two voltage values _V10a and _V10b . A position P1 of V _10a / (V _10a + V _10b ) R from the outer end portion (right end portion in the figure) of the detection element 10b is set as a division position. When V _10a = 16V and V _10b = 14V, V _10a / (V _10a + V _10b ) R = 16 / (16 + 14) R = 8 / 15R, so the position of 8 / 15R from the outer end of the detection element 10b Let P1 be a division position. And as shown with the broken line in FIG. 9, let the direction which goes to the center position P0 of the cylindrical pipe | tube 11 from the division position P1 be a wind direction. In this way, the wind direction can be calculated.

その後、ステップＳ５で、算出した風向を表示するための制御信号を表示部３に向けて出力する。これにより、表示部３に風向が表示される。 Thereafter, in step S5, a control signal for displaying the calculated wind direction is output to the display unit 3. Thereby, the wind direction is displayed on the display unit 3.

以上の説明の通り、本実施形態によれば、機械式の可動部を持たない、熱電変換素子からなる検出素子１０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、本実施形態によれば、高感度な検出素子１０を用いていることからも、微弱な風の風向の検出が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, since the wind direction is detected using the detection element 10 made of a thermoelectric conversion element that does not have a mechanical movable part, it is possible to detect a weak wind direction. . Furthermore, according to this embodiment, since the highly sensitive detection element 10 is used, it is possible to detect a weak wind direction.

また、上記した従来の風向計は、機械式の可動部を有するため、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、本実施形態によれば、機械式の可動部を持たない検出素子１０を用いるので、このような問題は発生しない。 In addition, since the conventional anemometer described above has a mechanical moving part, the vane rotates due to inertia when the wind direction changes, so wait until the vane stops rotating due to inertia, or consider this inertia rotation. The problem was that the wind direction had to be determined. On the other hand, according to the present embodiment, since the detection element 10 having no mechanical movable part is used, such a problem does not occur.

（第２実施形態）
図１０、１１に示すように、本実施形態の風向計は、第１実施形態の風向計に対して、複数の風除け１２を追加したものであり、その他の構成は、第１実施形態と同じである。 (Second Embodiment)
As shown in FIGS. 10 and 11, the anemometer of the present embodiment is obtained by adding a plurality of wind shields 12 to the anemometer of the first embodiment, and the other configurations are the same as those of the first embodiment. It is.

風除け１２は、金属製の板状部材で構成される。風除け１２は、隣り合う検出素子の間に、円筒管１１の外面から円筒管１１の径方向外側に延びるように設けられている。本実施形態では、８枚の検出素子１０ａ〜１０ｈに対して、８枚の風除け１２が用いられている。風除け１２は、円筒管１１周囲の空間を各検出素子１０に対面する空間に仕切っている。円筒管１１の外面から外側に延びる方向における風除け１２の長さは、風上の検出素子１０に風が当たり、風下の検出素子１０に風が当たらないように、設定される。 The windbreak 12 is comprised with a metal plate-shaped member. The windbreak 12 is provided between adjacent detection elements so as to extend from the outer surface of the cylindrical tube 11 to the radially outer side of the cylindrical tube 11. In the present embodiment, eight windshields 12 are used for the eight detection elements 10a to 10h. The windbreak 12 divides the space around the cylindrical tube 11 into spaces facing the detection elements 10. The length of the wind shield 12 in the direction extending outward from the outer surface of the cylindrical tube 11 is set so that the wind is applied to the windward detection element 10 and the wind is not applied to the windward detection element 10.

ここで、風向検出部１に風除け１２を設けていない場合、風向検出部１に当たる風が一定の風速以上になると、風向検出部１の風下にカルマン渦が発生する。風下側の検出素子１０にカルマン渦が当たると、検出素子１０に両面温度差が生じ、起電圧が発生する。これが、風向検出のノイズとして影響するため、風向検出にカルマン渦を考慮する必要が生じる。 Here, when the wind direction detector 12 is not provided in the wind direction detection unit 1, Karman vortices are generated in the lee of the wind direction detection unit 1 when the wind hitting the wind direction detection unit 1 exceeds a certain wind speed. When the Karman vortex hits the detection element 10 on the leeward side, a temperature difference occurs on both sides of the detection element 10 and an electromotive voltage is generated. Since this influences as wind direction detection noise, it is necessary to consider Karman vortices for wind direction detection.

これに対して、本実施形態では、風向検出部１に風除け１２を設けることで、風向検出部１の風下でのカルマン渦の発生を抑制できる。よって、本実施形態によれば、風向検出にカルマン渦を考慮する必要がなくなる。すなわち、図１１に示すように、風除け１２によって、風向検出部１の風上側の３枚の検出素子１０に風が当たり、この３枚の検出素子１０のみから起電圧が発生する。このため、第１実施形態と同様に、制御部２が図８に示される制御処理を実行することで、カルマン渦の影響を受けずに、高精度に風向を検出できる。 On the other hand, in this embodiment, by providing the wind direction detector 12 in the wind direction detection unit 1, it is possible to suppress the generation of Karman vortex in the lee of the wind direction detection unit 1. Therefore, according to this embodiment, it is not necessary to consider Karman vortices for wind direction detection. That is, as shown in FIG. 11, the wind shield 12 causes the wind to strike the three detection elements 10 on the windward side of the wind direction detection unit 1, and an electromotive voltage is generated only from the three detection elements 10. For this reason, as in the first embodiment, the control unit 2 executes the control process shown in FIG. 8 so that the wind direction can be detected with high accuracy without being affected by the Karman vortex.

（第３実施形態）
図１２に示すように、本実施形態の風向計は、第１実施形態の風向計に対して、検出素子１０と金属製の円筒管１１との間に断熱部材１３を挿入したものであり、その他の構成は、第１実施形態と同じである。断熱部材１３としては、ロックウール等の繊維系断熱材や、発泡ウレタン等の発泡系断熱材等を用いることができる。 (Third embodiment)
As shown in FIG. 12, the anemometer of the present embodiment is obtained by inserting a heat insulating member 13 between the detection element 10 and the metal cylindrical tube 11 with respect to the anemometer of the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment. As the heat insulating member 13, a fiber heat insulating material such as rock wool, a foam heat insulating material such as urethane foam, or the like can be used.

ここで、風向検出部１に断熱部材１３を設けていない場合、検出素子１０と円筒管１１に温度差があると、検出素子１０と円筒管１１との間で熱量ΔＱが移動する。この場合、検出素子１０に風が当たっても、検出素子１０に生じる両面温度差が小さくなり、起電圧が小さくなってしまう。すなわち、検出素子１０の感度が低下してしまう。 Here, when the heat insulation member 13 is not provided in the wind direction detection unit 1, if there is a temperature difference between the detection element 10 and the cylindrical tube 11, the amount of heat ΔQ moves between the detection element 10 and the cylindrical tube 11. In this case, even if wind is applied to the detection element 10, the temperature difference between the two surfaces generated in the detection element 10 is reduced, and the electromotive voltage is reduced. That is, the sensitivity of the detection element 10 is reduced.

これに対して、本実施形態では、検出素子１０と円筒管１１との間に断熱部材１３を設けているので、検出素子１０と円筒管１１との間の熱量ΔＱの移動を抑制でき、移動熱量ΔＱにより生じる検出素子１０の両面温度差の低下を防止できる。これにより、検出素子１０の起電圧の低下を防止でき、検出素子１０の感度を向上できる。 On the other hand, in this embodiment, since the heat insulating member 13 is provided between the detection element 10 and the cylindrical tube 11, the movement of the heat amount ΔQ between the detection element 10 and the cylindrical tube 11 can be suppressed and moved. It is possible to prevent a decrease in temperature difference between both sides of the detection element 10 caused by the amount of heat ΔQ. Thereby, the fall of the electromotive voltage of the detection element 10 can be prevented, and the sensitivity of the detection element 10 can be improved.

なお、本実施形態では、断熱部材１３を用いたが、断熱部材１３を用いる代わりに、円筒管１１を樹脂材料で構成してもよい。この場合、一般的に樹脂材料は金属材料よりも熱伝導率が低いので、円筒管１１が金属製である場合と比較して、検出素子１０と円筒管１１との間の熱量の移動を抑制でき、本実施形態と同じ効果が得られる。 In this embodiment, the heat insulating member 13 is used. However, instead of using the heat insulating member 13, the cylindrical tube 11 may be made of a resin material. In this case, since the resin material generally has lower thermal conductivity than the metal material, the movement of the amount of heat between the detection element 10 and the cylindrical tube 11 is suppressed as compared with the case where the cylindrical tube 11 is made of metal. The same effect as this embodiment can be obtained.

（第４実施形態）
図１３に示すように、本実施形態の風向計は、第１実施形態の風向計に対して、ペルチェ素子２０を追加したものであり、他の構成については、第１実施形態と同じである。 (Fourth embodiment)
As shown in FIG. 13, the anemometer of the present embodiment is obtained by adding a Peltier element 20 to the anemometer of the first embodiment, and other configurations are the same as those of the first embodiment. .

ペルチェ素子２０は、各検出素子１０の内面側であって、円筒管１１の外面側に設けられている。ペルチェ素子２０は、電力を与えると、ペルチェ素子２０の一面側が発熱する熱電変換素子であり、検出素子１０を加熱する加熱手段（ヒータ）として用いられている。 The Peltier element 20 is provided on the inner surface side of each detection element 10 and on the outer surface side of the cylindrical tube 11. The Peltier element 20 is a thermoelectric conversion element that generates heat on one side of the Peltier element 20 when electric power is applied, and is used as a heating means (heater) that heats the detection element 10.

また、図１４〜１６に示すように、ペルチェ素子２０は、検出素子１０と同じ構造を有し、検出素子１０と積層されて一体化されているものである。すなわち、ペルチェ素子２０と検出素子１０は、同じ構造の熱電変換素子を２つ積層した積層体であり、一方の熱電変換素子を検出素子１０とし、他方の熱電変換素子をペルチェ素子２０として構成したものである。ペルチェ素子２０と検出素子１０は、例えば、第１実施形態で説明した検出素子１０の製造方法において、図６（ｇ）に示される積層体１７０を２段重ねに変更し、この２段重ねの積層体１７０を一括加熱加圧することで製造される。 As shown in FIGS. 14 to 16, the Peltier element 20 has the same structure as the detection element 10 and is laminated and integrated with the detection element 10. That is, the Peltier element 20 and the detection element 10 are a laminate in which two thermoelectric conversion elements having the same structure are stacked, and one thermoelectric conversion element is configured as the detection element 10 and the other thermoelectric conversion element is configured as the Peltier element 20. Is. For example, in the manufacturing method of the detection element 10 described in the first embodiment, the Peltier element 20 and the detection element 10 are obtained by changing the stacked body 170 shown in FIG. It is manufactured by heating and pressing the laminated body 170 at once.

ここで、検出素子１０に当たる風と検出素子１０とが同じ温度の場合、検出素子１０に両面温度差が生じないため、風向を検出できないという問題が生じる。また、検出素子１０に対して熱源から熱量が供給されない場合、検出素子１０が低温の風に当り続けると、検出素子１０の両面温度差がなくなり、風向を検出できなくなるという問題が生じる。 Here, when the wind that hits the detection element 10 and the detection element 10 have the same temperature, there is no problem in that the wind direction cannot be detected because there is no temperature difference between the two surfaces of the detection element 10. In addition, when the amount of heat is not supplied from the heat source to the detection element 10, if the detection element 10 continues to hit the low-temperature wind, the temperature difference between both surfaces of the detection element 10 disappears and the wind direction cannot be detected.

そこで、本実施形態では、図１７に示すように、風向検出時に、制御部２がペルチェ素子２０を通電し、ペルチェ素子２０によって検出素子１０を加熱することにより、検出素子１０の内面温度Ｔ_ｉｎを周囲温度（環境温度）よりも高温とする。すなわち、ペルチェ素子２０から検出素子１０を通過して検出素子１０の外側に向かう熱移動（熱流）を形成する。このとき、環境温度の影響により、検出素子１０の外面温度Ｔ_ｏｕｔは内面温度Ｔ_ｉｎよりも低くなる。このようにして、検出素子１０に基準となる両面温度差を形成しておく。このため、検出素子１０は、無風状態のときであっても、一定の起電圧がバイアスとして発生し、制御部２にその起電圧を出力する。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 17, when the wind direction detector, the control unit 2 is energized the Peltier element 20, by heating the detection element 10 by the Peltier element 20, the inner surface temperature T _in the sensing element 10 Is higher than the ambient temperature (environmental temperature). That is, a heat transfer (heat flow) from the Peltier element 20 through the detection element 10 toward the outside of the detection element 10 is formed. At this time, due to the influence of the environmental temperature, the outer surface temperature T _out of the detection element 10 becomes lower than the inner surface temperature T _in . In this way, a reference temperature difference between both surfaces is formed in the detection element 10. For this reason, even when the detection element 10 is in a windless state, a constant electromotive voltage is generated as a bias and the electromotive voltage is output to the control unit 2.

これによれば、検出素子１０に風が当たると、常に、検出素子１０の外面側が冷やされて、検出素子１０の外面温度Ｔ_ｏｕｔが低下して、両面温度差が大きくなるので、常に、風向を検出することができる。 According to this, when the detection element 10 is exposed to wind, the outer surface side of the detection element 10 is always cooled, the outer surface temperature T _out of the detection element 10 is decreased, and the temperature difference between both surfaces is increased. Can be detected.

また、本実施形態では、ペルチェ素子２０によって、基準となる熱流を形成しているので、両面温度差が最大となる１つの検出素子１０の起電圧から、風速や風量を算出することも可能である。 Further, in the present embodiment, since the reference heat flow is formed by the Peltier element 20, it is also possible to calculate the wind speed and the air volume from the electromotive voltage of one detection element 10 in which the temperature difference between both surfaces is maximum. is there.

ここで、図１８に示すように、ペルチェ素子２０への供給電力および環境温度が一定のとき、風速と検出素子１０の電圧値との間に相関関係がある。この相関関係は、環境温度によって異なる。したがって、ペルチェ素子２０へ所定電力を供給した場合において、環境温度毎に、この相関関係を実験により予め求めておく。そして、制御部２は、風向検出処理と同様に、検出素子１０の電圧値が最大となる１つの検出素子１０を特定する。制御部２は、その検出素子１０の電圧値と、環境温度に応じた風速と電圧値との相関関係とに基づいて、風速を算出することができる。 Here, as shown in FIG. 18, when the power supplied to the Peltier element 20 and the environmental temperature are constant, there is a correlation between the wind speed and the voltage value of the detection element 10. This correlation varies depending on the environmental temperature. Therefore, when a predetermined power is supplied to the Peltier element 20, this correlation is obtained in advance by experiment for each environmental temperature. And the control part 2 specifies one detection element 10 in which the voltage value of the detection element 10 becomes the maximum similarly to a wind direction detection process. The control unit 2 can calculate the wind speed based on the voltage value of the detection element 10 and the correlation between the wind speed and the voltage value according to the environmental temperature.

このとき、例えば、種々の環境温度毎に、検出素子１０の電圧値と風速との関係を予め実験から求めておく。そして、標準温度のときの検出素子１０の電圧値と風速との関係の違いから、環境温度毎に必要な補正係数を求めておき、メモリに記憶しておく。制御部２は、風速の算出時に、検出素子１０の電圧値に補正係数をかけ、標準温度のときの検出素子１０の電圧値と風速の関係を用いて、風速を算出する。 At this time, for example, for each of various environmental temperatures, the relationship between the voltage value of the detection element 10 and the wind speed is obtained in advance from experiments. Then, from the difference in the relationship between the voltage value of the detection element 10 at the standard temperature and the wind speed, a correction coefficient necessary for each environmental temperature is obtained and stored in the memory. When calculating the wind speed, the control unit 2 multiplies the voltage value of the detection element 10 by a correction coefficient, and calculates the wind speed using the relationship between the voltage value of the detection element 10 and the wind speed at the standard temperature.

また、例えば、種々の環境温度毎に、検出素子１０の電圧値と風速の関係を予め実験から求めておき、それらをメモリに記憶しておく。そして、制御部２は、風速の算出時に、図示しない温度センサで環境温度を測定し、測定した環境温度に対応する検出素子１０の電圧値と風速の関係を用いて、風速を算出する。 Further, for example, the relationship between the voltage value of the detection element 10 and the wind speed is obtained in advance from experiments for each of various environmental temperatures, and these are stored in the memory. And the control part 2 measures environmental temperature with the temperature sensor which is not illustrated at the time of calculation of a wind speed, and calculates a wind speed using the voltage value of the detection element 10 corresponding to the measured environmental temperature, and a wind speed.

なお、風量についても、同様に、風量と電圧値との相関関係を実験等によって予め求めておき、風量と電圧値との関係と、測定した電圧値とに基づいて、風量を算出することができる。 As for the air volume, similarly, the correlation between the air volume and the voltage value is obtained in advance by experiments or the like, and the air volume can be calculated based on the relationship between the air volume and the voltage value and the measured voltage value. it can.

（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。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope described in the claims as follows.

（１）第１実施形態では、電圧値が最大となる２つの検出素子１０を特定し、２つの電圧値の割合から風向を算出したが、電圧値が最大となる１つの検出素子１０を特定し、その検出素子１０に向かう方向を風向としてもよい。すなわち、その検出素子１０の円筒管周方向中央位置と円筒管１１の中心位置とを結ぶ方向を風向としてもよい。ただし、風向の検出精度を高めるためには、２つ以上の検出素子１０を特定し、電圧値の割合から風向を算出することが好ましい。 (1) In the first embodiment, two detection elements 10 having the maximum voltage value are specified, and the wind direction is calculated from the ratio of the two voltage values. However, one detection element 10 having the maximum voltage value is specified. The direction toward the detection element 10 may be the wind direction. That is, the direction connecting the central position of the detection element 10 in the circumferential direction of the cylindrical tube and the central position of the cylindrical tube 11 may be the wind direction. However, in order to increase the detection accuracy of the wind direction, it is preferable to specify two or more detection elements 10 and calculate the wind direction from the ratio of the voltage values.

（２）第４実施形態では、加熱手段として、検出素子１０と同じ構造のペルチェ素子２０を用いたが、他の構造のペルチェ素子を用いてもよい。また、電気ヒータ等の他の加熱手段を用いてもよい。 (2) In the fourth embodiment, the Peltier element 20 having the same structure as that of the detection element 10 is used as the heating unit, but a Peltier element having another structure may be used. Also, other heating means such as an electric heater may be used.

（３）上記した各実施形態では、支持部材として円筒管１１を用いたが、外面に複数の検出素子１０を支持できれば、支持部材は他の形状であってもよい。支持部材は、円柱等の柱状であってよく、横断面形状が八角形等の多角形であってもよい。また、上記した各実施形態では、複数の検出素子１０を、支持部材の周囲全周に配置したが、支持部材の周囲の一部に配置してもよい。風向の検出範囲を全方向（３６０°）としない場合、必要な風向の検出範囲に応じて、支持部材の外面に複数の検出素子１０を配置すればよい。 (3) In each of the above-described embodiments, the cylindrical tube 11 is used as the support member. However, the support member may have another shape as long as the plurality of detection elements 10 can be supported on the outer surface. The support member may be a columnar shape such as a cylinder, and the cross-sectional shape may be a polygon such as an octagon. Further, in each of the embodiments described above, the plurality of detection elements 10 are arranged on the entire circumference of the support member, but may be arranged on a part of the circumference of the support member. When the detection range of the wind direction is not omnidirectional (360 °), a plurality of detection elements 10 may be arranged on the outer surface of the support member according to the required detection range of the wind direction.

（４）上記した各実施形態では、検出素子１０で発生した起電圧（電圧値）に基づいて、制御部２が風向や風速等を算出したが、電圧値の代わりに、電流値に基づいて、風向や風速等を算出してもよい。要するに、制御部２は、検出素子１０で発生した起電力に基づいて、風向や風速等を算出できる。 (4) In each of the embodiments described above, the control unit 2 calculates the wind direction, the wind speed, and the like based on the electromotive voltage (voltage value) generated in the detection element 10, but based on the current value instead of the voltage value. Wind direction, wind speed, etc. may be calculated. In short, the control unit 2 can calculate the wind direction, the wind speed, and the like based on the electromotive force generated in the detection element 10.

（５）上記各実施形態では、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属が、それぞれ、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｂｉ−Ｔｅ合金であったが、他の合金であってもよい。また、上記各実施形態では、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属の両方が、固相焼結された焼結合金であったが、少なくとも一方が固相焼結された焼結合金であればよい。これにより、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属の両方が固相焼結された焼結金属でない場合と比較して、起電力を大きくでき、検出素子１０の高感度化が可能である。 (5) In each of the above embodiments, the metal forming the first and second interlayer connection members 130 and 140 is a Bi—Sb—Te alloy and a Bi—Te alloy, respectively. Also good. In each of the above embodiments, both of the metals forming the first and second interlayer connection members 130 and 140 are sintered alloys that are solid-phase sintered, but at least one of them is solid-phase sintered. Any sintered alloy may be used. As a result, the electromotive force can be increased and the sensitivity of the detection element 10 can be increased as compared with the case where both of the metals forming the first and second interlayer connection members 130 and 140 are not sintered solid-phase sintered metal. Is possible.

（６）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。例えば、第２実施形態と第３実施形態との組み合わせが可能である。また、第４実施形態と、第２、第３実施形態の少なくとも一方との組み合わせが可能である。例えば、第４実施形態と第３実施形態とを組み合わせ、図１９に示すように、第４実施形態の風向計に対して、円筒管１１とペルチェ素子２０との間に断熱部材１３を挿入してもよい。これにより、第３実施形態と同じ効果が得られる。 (6) The above embodiments are not irrelevant to each other and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. For example, a combination of the second embodiment and the third embodiment is possible. Further, a combination of the fourth embodiment and at least one of the second and third embodiments is possible. For example, the fourth embodiment and the third embodiment are combined, and as shown in FIG. 19, the heat insulating member 13 is inserted between the cylindrical tube 11 and the Peltier element 20 with respect to the anemometer of the fourth embodiment. May be. Thereby, the same effect as the third embodiment can be obtained.

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。 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.

２制御部（検出処理手段）
１０検出素子
１１円筒管（支持部材）
１２風除け
１３断熱部材
２０ペルチェ素子
１００絶縁基材
１０１、１０２第１、第２ビアホール
１３０、１４０第１、第２層間接続部材 2 Control unit (detection processing means)
10 sensing element 11 cylindrical tube (supporting member)
12 Windshield 13 Heat Insulating Member 20 Peltier Element 100 Insulating Base Material 101, 102 First, Second Via Hole 130, 140 First, Second Interlayer Connection Member

Claims

A support member (11) for supporting the detection element on the outer surface;
A plurality of detection elements (10) having one surface and the other surface opposite thereto, the one surface being an inner side and the other surface being an outer side and supported by the support member;
Detection processing means (2) for performing wind direction detection processing,
Each of the plurality of detection elements has a plurality of first and second via holes (101, 102) penetrating in a thickness direction in an insulating base material (100) made of a thermoplastic resin. The first and second interlayer connection members (130, 140) formed of different metals in the second via hole are embedded, and the first and second interlayer connection members are alternately connected in series.
At least one of the metals forming the first and second interlayer connection members is a sintered alloy in which a plurality of metal atoms are sintered in a state where the crystal structure of the metal atoms is maintained,
The first and second interlayer connection members alternately connected in series generate an electromotive force according to a temperature difference between the one surface and the other surface when wind hits the other surface,
The detection processing unit specifies one or more detection elements having the maximum temperature difference based on electromotive forces of the plurality of detection elements, and calculates a wind direction based on the specified position of the detection elements. An anemometer characterized by

The detection processing means specifies two detection elements having the maximum temperature difference, and calculates a wind direction based on a position of the two detection elements and a ratio of output values of the two detection elements. The anemometer according to claim 1 , characterized in that:

The anemometer according to claim 1 or 2 , further comprising a wind shield (12) provided between the adjacent detection elements so as to extend outward from an outer surface of the support member.

The anemometer according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a heat insulating member (13) provided between the plurality of detection elements and the support member.

Heating means (20) provided on the one surface side of the plurality of detection elements,
The anemometer according to any one of claims 1 to 4 , wherein the temperature of the plurality of detection elements is set to be higher than the environmental temperature by heating the plurality of detection elements by the heating means. .

A support member (11) for supporting the detection element on the outer surface;
A plurality of detection elements (10) having one surface and the other surface opposite thereto, the one surface being an inner side and the other surface being an outer side and supported by the support member;
Detection processing means (2) for performing wind direction detection processing ;
Heating means (20) provided on the one surface side of the plurality of detection elements ,
Each of the plurality of detection elements has a plurality of first and second via holes (101, 102) penetrating in a thickness direction in an insulating base material (100) made of a thermoplastic resin. The first and second interlayer connection members (130, 140) formed of different metals in the second via hole are embedded, and the first and second interlayer connection members are alternately connected in series.
By heating the plurality of detection elements by the heating means, the temperature of the plurality of detection elements is higher than the environmental temperature,
The first and second interlayer connection members alternately connected in series generate an electromotive force according to a temperature difference between the one surface and the other surface when wind hits the other surface,
The detection processing unit specifies one or more detection elements having the maximum temperature difference based on electromotive forces of the plurality of detection elements, and calculates a wind direction based on the specified position of the detection elements. An anemometer characterized by

The anemometer according to claim 5 or 6, wherein the heating means is a Peltier element having the same structure as the detection element and integrated with the detection element.