KR101895302B1

KR101895302B1 - 풍향계, 풍향 풍량계 및 이동 방향 측정계

Info

Publication number: KR101895302B1
Application number: KR1020167033972A
Authority: KR
Inventors: 도시카즈 하라다; 아츠시 사카이다; 도시히사 다니구치
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2018-09-05
Also published as: US10345328B2; KR20170003963A; CN106461700A; TW201617617A; US20170108527A1; EP3153868A1; TWI576587B; JP6225940B2; WO2015186476A1; EP3153868A4; JP2016011948A

Abstract

풍향계(1)는 이하의 복수의 센서(2)와 제어부(3)를 갖는다. 센서(2)는 일면(2a)을 갖고, 서로 다른 금속 또는 반도체로 구성된 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)를 갖는다. 또한, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)에서 온도차가 발생했을 때에 전기적인 출력을 발생시키는 열전 변환 소자(21)를 구비한다. 그리고 센서(2)는 히터(22)에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기가 바람에 의해 이동되어, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)에서 온도차가 발생했을 때에 전기적인 출력을 발생시킨다. 제어부(3)는 이 출력의 차이에 기초하여 바람의 풍향을 산출한다. 이 때문에, 이 풍향계(1)에서는 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능하게 된다.

Description

풍향계, 풍향 풍량계 및 이동 방향 측정계{WIND DIRECTION METER, WIND DIRECTION AND FLOW METER, AND MOVEMENT DIRECTION METER}

본 발명은 풍향계, 풍향 풍량계 및 이동 방향 측정계에 관한 것이다.

종래의 풍향계로서, 수탉 형상 풍향계와 같은 원리를 이용한 베인(vane)식의 풍향계가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 풍향계는 베어링에 지지된 회전축과, 바람을 받아서 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 베인(살깃)을 구비하고, 베인이 향하는 방향에 따라서 풍향을 나타내는 것이다.

특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 제2006―160065호 공보

그러나 상기한 종래의 풍향계에서는 풍향의 측정 시에 베어링과 회전축으로 구성되는 기계식의 가동부에 마찰이 발생하기 때문에 비교적 풍속이 큰 바람의 풍향을 검출할 수는 있지만, 실내 기류 등의 미약한 바람의 풍향을 검출하는 것은 곤란했다.

이 때문에, 풍향계나 풍향 풍량계에 있어서는, 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능한 것이 요망된다. 마찬가지로, 풍향계를 이용하여, 이동하는 물체의 이동 방향을 측정하는 이동 방향 측정계에 있어서도, 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능한 것이 요망된다.

본 발명은 상기 점을 감안하여, 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능한 풍향계, 풍향 풍량계 및 이동 방향 측정계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명의 풍향계는 일면(2a)을 갖고, 일면의 위쪽을 흐르는 바람의 풍향을 측정하는 풍향계로서, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 일면이 형성되고, 또한 일단(21aa, 250aa) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21ab, 250ab)을 갖고 있고, 금속 또는 반도체로 구성된 제 1 도전체(21a, 250a)와, 일단(21ba, 250ba) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21bb, 250bb)을 갖고 있고, 제 1 도전체와는 다른 금속 또는 반도체로 구성된 제 2 도전체(21b, 250b)를 갖고, 제 1 도전체와 제 2 도전체가 직렬로 접속되고, 또한 제 1 도전체 및 제 2 도전체의 각각 중, 서로 접속된 측의 일단(21aa, 21ba, 250aa, 250ba)과, 제 1 도전체의 타단(21ab, 250ab) 및 제 2 도전체의 타단(21bb, 250bb)에서 온도차가 발생했을 때에 전기적인 출력을 발생시키는 열전 변환 소자(21, 21A, 21B, 370)를 구비하고, 또한 발열 및 흡열 중, 적어도 한쪽을 실시함으로써 주위의 온도를 변화시키는 온도 변화부(22, 320)를 구비하고, 온도 변화부에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기가 바람에 의해 이동되어, 제 1 도전체 및 제 2 도전체의 각각의 일단과 타단에서 온도차가 발생했을 때에 상기 온도차에 따른 출력을 발생시키는 구성으로 되고, 바람이 사전에 결정된 방향으로 흐른 경우에 있어서 발생시키는 출력의 값이 서로 다른 복수의 센서(2)와, 복수의 센서의 각각에 있어서 발생한 출력의 값의 차이에 기초하여 바람의 풍향을 산출하는 풍향 산출부(3)를 갖는다.

이에 따르면, 기계식의 가동부를 갖지 않는 열전 변환 소자를 이용하여 풍향을 검출하기 때문에 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능하게 된다.

또한, 청구항 5에 기재된 발명의 풍광 풍속계는 청구항 1에 기재된 풍향계를 구비하는 풍향 풍량계로서, 풍향 산출부가 출력의 값에 기초하여 풍량을 산출하는 풍량계도 구성한다. 이에 따르면, 청구항 1에 기재된 풍향계를 구비하기 때문에 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능하다.

또한, 청구항 6에 기재된 발명의 이동 방향 측정계는 일면을 갖고, 또한 이동체(50)에 설치되어, 이동체가 이동할 때에 일면의 위쪽에서 이동체에 있어서 상대적으로 발생하는 바람을 측정함으로써 이동체의 이동 방향을 측정하는 이동 방향 측정계로서, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 일면이 형성되고, 또한 일단(21aa, 250aa) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21ab, 250ab)을 갖고 있고, 금속 또는 반도체로 구성된 제 1 도전체(21a, 250a)와, 일단(21ba, 250ba) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21bb, 250bb)을 갖고 있고, 제 1 도전체와는 다른 금속 또는 반도체로 구성된 제 2 도전체(21b, 250b)를 갖고, 제 1 도전체와 제 2 도전체가 직렬로 접속되고, 또한 제 1 도전체 및 제 2 도전체의 각각 중, 서로 접속된 측의 일단(21aa, 21ba, 250aa, 250ba)과, 제 1 도전체의 타단(21ab, 250ab) 및 제 2 도전체의 타단(21bb, 250bb)에서 온도차가 발생했을 때에 전기적인 출력을 발생시키는 열전 변환 소자(21, 21A, 21B, 370)를 구비하고, 또한 발열 및 흡열 중, 적어도 한쪽을 실시함으로써 주위의 온도를 변화시키는 온도 변화부(22, 320)를 구비하고, 온도 변화부에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기가 바람에 의해 이동되어, 제 1 도전체 및 제 2 도전체의 각각의 일단과 타단에서 온도차가 발생했을 때에 상기 온도차에 따른 출력을 발생시키는 구성으로 되고, 바람이 사전에 결정된 방향으로 흐른 경우에 있어서 발생시키는 출력의 값이 서로 다른 복수의 센서(2)와,

복수의 센서의 각각에 있어서 발생한 출력의 값의 차이에 기초하여 이동체의 이동 방향을 산출하는 이동 방향 산출부(3A)를 갖는다.

이에 따르면, 기계식의 가동부를 갖지 않는 열전 변환 소자를 이용하여 풍향을 검출하기 때문에 이동체가 이동했을 때에 이동체에 있어서 상대적으로 발생하는 바람을 측정할 때에 이 바람이 미약해도, 이 바람의 풍향의 검출이 가능하게 된다.

도 1은 제 1 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)의 전체 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 풍향계(1)의 평면 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 히터(22)에 의하여 발생한 열기의 이동을 도시한 도 2에 대응하는 도면이다.
도 4는 도 1 중의 센서(2)의 평면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ―Ⅴ선 단면도이다.
도 6은 제 1 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 제 1 실시 형태에 있어서, 무풍의 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 8은 제 1 실시 형태에 있어서, 바람이 흐른 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 10은 도 9의 Ⅹ―Ⅹ선 단면도이다.
도 11은 제 2 실시 형태에 있어서, 무풍의 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면으로서, 도 9의 ⅩⅠ―ⅩⅠ선 단면에 대응하는 모식도이다.
도 12는 제 2 실시 형태에 있어서, 바람이 흐른 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면으로서, 도 9의 ⅩⅡ―ⅩⅡ선 단면에 대응하는 모식도이다.
도 13은 비교예 1에 있어서, 바람이 흐른 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 14는 제 3 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)의 평면 구성을 도시한 도면이다.
도 15는 도 14 중의 센서(2)의 평면도이다.
도 16은 도 14 중의 센서(2)의 저면도이다.
도 17은 도 15의 ⅩⅦ―ⅩⅦ선 단면도이다.
도 18은 제 3 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 17에 대응하는 단면도이다.
도 19는 도 15의 ⅩⅠⅩ―ⅩⅠⅩ선 단면도이다.
도 20은 제 3 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 17에 대응하는 단면도이다.
도 21은 제 3 실시 형태에 있어서, 무풍의 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 22는 제 3 실시 형태에 있어서, 바람이 흐른 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 23은 제 3 실시 형태의 변형예 1에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 24는 도 23에 도시한 센서(2)의 저면도이다.
도 25는 도 23의 ⅩⅩⅤ―ⅩⅩⅤ선 단면도이다.
도 26은 제 3 실시 형태의 변형예 1에 있어서의 센서(2)의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 25에 대응하는 단면도이다.
도 27은 도 23의 ⅩⅩⅦ―ⅩⅩⅦ선 단면도이다.
도 28은 제 3 실시 형태의 변형예 1에 있어서의 센서(2)의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 17에 대응하는 단면도이다.
도 29는 제 3 실시 형태의 변형예 2에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 30은 도 29에 도시한 센서(2)의 저면도이다.
도 31은 도 29의 ⅩⅩⅩⅠ―ⅩⅩⅩⅠ선 단면도이다.
도 32는 제 3 실시 형태의 변형예 2에 있어서의 센서(2)의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 31에 대응하는 단면도이다.
도 33은 도 29의 ⅩⅩⅩⅠⅠⅠ―ⅩⅩⅩⅠⅠⅠ선 단면도이다.
도 34는 제 3 실시 형태의 변형예 2에 있어서의 센서(2)의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 33에 대응하는 단면도이다.
도 35는 제 3 실시 형태의 변형예 2에 있어서, 무풍의 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 36은 제 3 실시 형태의 변형예 2에 있어서, 바람이 흐른 경우의 센서(2) 근처의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 37은 제 4 실시 형태에 있어서의 이동 방향 측정계(1A)(배트(bat, 50)를 포함한다)의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 38은 도 37의 ⅩⅩⅩⅤⅠⅠⅠ―ⅩⅩⅩⅤⅠⅠⅠ선 단면도이다.
도 39는 다른 실시 형태에 있어서의 풍향계(1)의 평면도이다.
도 40은 다른 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 41은 다른 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 42는 다른 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 43은 다른 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 44는 다른 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 45는 다른 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.
도 46은 다른 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초해서 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태 상호에 있어서, 서로 동일 또는 균등한 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 실시한다.

(제 1 실시 형태)

본 발명의 제 1 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 대하여 도 1∼도 8을 참조해서 설명한다. 이 풍향계(1)는 일면(2a)을 갖고, 일면(2a)의 위쪽을 흐르는 바람의 풍향을 측정하는 장치로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 센서(2)와, 제어부(3)와, 표시부(4)를 갖는다. 또한, 여기에서는 일례로서, 풍향계(1)는 8개의 센서(2)를 갖는 구성으로 되어 있다.

도 1∼도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 센서(2)는 각각 일면(2a) 및 일면(2a)과 반대측의 타면(2b)을 갖는 판 형상의 다층 기판으로 구성되어 있다. 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 센서(2)는 각각 타면(2b)이 고정 부재(5)의 평면(5a)에 접착되고, 고정 부재(5)의 평면(5a)에 고정되어 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에서는 센서(2)의 타면(2b)의 전면이 고정 부재(5)에 의하여 피복되어 있다. 또한, 복수의 센서(2)는 서로 평면(5a)에 대한 수직선을 축으로 한 회전 방향으로 어긋난 방향으로 배치되어 있다. 여기에서는 복수의 센서(2)는 서로 평면(5a)에 대한 수직선을 축으로 한 원주(도 2 중의 파선(S1)을 참조)상 중, 다른 위치에 배치되어 있고, 구체적으로는, 8개의 센서(2)가 원주(S1)에 있어서 등간격으로 배치되어 있다. 이에 따라, 상세하게는 후술하지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 원주(S1)의 원의 직경 방향의 16방향(도 2의 화살표 Da1, Da2, Db1, …, Dh2를 참조)의 바람의 풍향을 측정할 수 있다. 또한, 이 16방향에는 실질적으로 동일 방향이 중복하여 포함되어 있기(예를 들면, 도 2의 화살표 Da1과 화살표 De2가 중복) 때문에 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서 측정할 수 있는 바람의 풍향은 실질적으로는 8방향이다.

도 4, 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 센서(2)는 각각 2개의 열전 변환 소자(21)(제 1 열전 변환 소자(21A), 제 2 열전 변환 소자(21B)) 및 히터(22)를 구비한 구성으로 되어 있다. 2개의 열전 변환 소자(21)는 히터(22)를 사이에 두고 배치되고, 또한 배선(후술하는 이면 패턴(29))을 통하여 직렬로 접속되어 있다. 또한, 여기에서는 일례로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 2개의 열전 변환 소자(21) 및 히터(22)는 센서(2)의 일면(2a) 및 타면(2b)에 평행한 방향에서 제 1 열전 변환 소자(21A), 히터(22), 제 2 열전 변환 소자(21B)의 차례로 나열하여 배치되어 있다. 센서(2)는 검출 대상인 바람의 흐름 방향(도 5의 화살표 Da1, Da2를 참조)에 평행한 방향에서 히터(22)의 양측에 제 1 열전 변환 소자(21A)와 제 2 열전 변환 소자(21B)가 위치하도록 고정 부재(5)의 평면(5a)에 설치되어 있다.

구체적으로는 도 5에 도시한 바와 같이, 센서(2)는 절연 기재(23), 일면(2a)을 갖는 표면 보호 부재(24), 이면 보호 부재(25)가 일체화된 다층 기판으로 구성되어 있고, 이 다층 기판의 내부에서 열전 변환 소자(21) 및 히터(22)가 배치된 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 열전 변환 소자(21)는 제 1 층간 접속 부재(21a)와 제 2 층간 접속 부재(21b)를 갖고, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 양단(21aa, 21ba, 21ab, 21bb)의 온도차에 따른 기전력, 즉, 전압을 발생시키는 소자이다. 제 1 층간 접속 부재(21a)와 제 2 층간 접속 부재(21b)는 배선(후술하는 표면 패턴(28))을 통하여 직렬로 접속되어 있고, 제어부(3)에 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 층간 접속 부재(21a)는 금속 또는 반도체로 구성되어 있고, 제 2 층간 접속 부재(21b)는 제 1 층간 접속 부재(21a)와는 다른 금속 또는 반도체로 구성되어 있다. 또한, 제 1 층간 접속 부재(21a)가 특허 청구 범위에 있어서의 제 1 도전체에 상당하고, 제 2 층간 접속 부재(21b)가 특허 청구 범위에 있어서의 제 2 도전체에 상당한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각 중, 서로 접속된 측의 일단(21aa, 21ba)과, 제 1 층간 접속 부재(21a)의 일단(21aa)과 반대측의 타단(21ab) 및 제 2 층간 접속 부재(21b)의 일단(21ba)과 반대측의 타단(21bb)이 대향해 있다. 보다 구체적으로는, 해당 일단(21aa, 21ba)과, 해당 타단(21ab, 21bb)이, 바람이 흐르는 방향(Da1, Da2)에 수직인 방향에 있어서 같은 위치에 배치되어 대향되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 해당 일단(21aa, 21ba)이 센서(2)의 일면(2a)측에 배치되어 있고, 해당 타단(21ab, 21bb)이 센서(2)의 타면(2b)측에 배치되어 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 복수의 센서(2)의 각각에 있어서, 복수(2개)의 열전 변한 소자(21)가 배선(후술하는 이면 패턴(29))을 통하여 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다. 이에 따라, 본 실시 형태에서는 센서(2)의 기전력을 크게 할 수 있어서, 센서(2)의 고감도화가 가능하다.

히터(22)는 온열을 발생시키는 열원체이고, 여기에서는 니크롬선 등의 통전에 의해 발열하는 전열선에 의하여 구성되어 있다. 히터(22)는 주위의 온도를 변화시키는 온도 변화부로서 설치되어 있고, 발열을 실시함으로써 주위의 온도를 변화시킨다. 히터(22)는 제어부(3)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 주위의 온도를 변화시키는 온도 변화부로서, 히터(22) 대신에, 흡열을 실시함으로써 주위의 온도를 변화시키는 쿨러를 이용해도 좋다.

절연 기재(23)는 본 실시 형태에서는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 액정 폴리머(LCP) 등으로 대표되는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름으로 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 제 1, 2 비아홀(26, 27)은 일면(2a)으로부터 타면(2b)을 향하여 직경이 일정하게 된 원통 형상으로 되어 있지만, 일면(2a)으로부터 타면(2b)을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 되어 있어도 좋다. 또한, 타면(2b)으로부터 일면(2a)을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 되어 있어도 좋고, 각통 형상으로 되어 있어도 좋다.

그리고 제 1 비아홀(26)에는 제 1 층간 접속 부재(21a)가 배치되고, 제 2 비아홀(27)에는 제 2 층간 접속 부재(21b)가 배치되어 있다. 즉, 절연 기재(23)에는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)가 엇갈리게 되는 배치로 되어 있다.

이와 같이, 제 1, 2 비아홀(26, 27) 내에 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)를 배치하고 있기 때문에 제 1, 2 비아홀(26, 27)의 수나 직경, 간격 등을 적절히 변경함으로써 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 고밀도화가 가능하게 된다. 이에 따라, 본 실시 형태에서는 센서(2)의 기전력을 크게 할 수 있어서, 센서(2)의 고감도화가 가능하다.

제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)는 제벡(seebeck) 효과를 발휘하도록 서로 다른 금속 또는 반도체로 구성되어 있다. 예를 들면, 제 1 층간 접속 부재(21a)는 P형을 구성하는 Bi―Sb―Te합금의 분말이 소결 전에 있어서 복수의 금속 원자의 결정 구조를 유지하도록 고상 소결된 금속 화합물로 구성된다. 또한, 제 2 층간 접속 부재(21b)는 N형을 구성하는 Bi―Te합금의 분말이 소결 전에 있어서 복수의 금속 원자의 결정 구조를 유지하도록 고상 소결된 금속 화합물로 구성된다. 이와 같이, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)를 형성하는 금속은 복수의 금속 원자가 해당 금속 원자의 결정 구조를 유지한 상태에서 소결된 소결 합금이다. 이에 따라, 번갈아 직렬 접속된 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)에서 발생하는 기전력을 크게 할 수 있어서, 센서(2)의 고감도화가 가능하다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 고감도의 센서(2)를 이용하기 때문에 센서(2)를 이용하여 일면(2a)의 위쪽을 흐르는 미약한 바람의 풍향을 검출하는 것이 가능하다.

도 5에 도시한 바와 같이, 절연 기재(23) 중, 표면(23a)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 액정 폴리머(LCP) 등으로 대표되는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름으로 구성되는 표면 보호 부재(24)가 배치되어 있다. 이 표면 보호 부재(24)는 절연 기재(23)와 평면 형상이 같은 크기로 되어 있고, 절연 기재(23)와 대향하는 표면(24a)측에 동박 등이 패터닝된 복수의 표면 패턴(28)이 서로 이격되도록 형성되어 있다. 그리고 각 표면 패턴(28)은 각각 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로는 도 5에 도시한 바와 같이, 인접하는 1개의 제 1 층간 접속 부재(21a)와 제 2 층간 접속 부재(21b)를 1개의 세트(21c)로 했을 때, 각 세트(21c)의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)는 같은 표면 패턴(28)과 접속되어 있다. 즉, 각 세트(21c)의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)는 표면 패턴(28)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 절연 기재(23)의 세로 방향(도 4 중의 지면 좌우 방향)을 따라서 인접하는 1개의 제 1 층간 접속 부재(21a)와 1개의 제 2 층간 접속 부재(21b)가 세트(21c)로 되어 있다.

절연 기재(23) 중, 표면(23a)과 반대측의 이면(23b)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 액정 폴리머(LCP) 등으로 대표되는 열가소성 수지 필름으로 구성되는 평면 직사각형상의 이면 보호 부재(25)가 배치되어 있다. 이 이면 보호 부재(25)는 절연 기재(23)의 세로 방향의 길이가 절연 기재(23)보다 길게 되어 있고, 세로 방향의 양단부가 절연 기재(23)로부터 돌출하도록 절연 기재(23)의 이면(23b)에 배치되어 있다.

이면 보호 부재(25)에는 절연 기재(23)와 대향하는 일면(25a)측에 동박 등이 패터닝된 복수의 이면 패턴(29)이 서로 이격되도록 형성되어 있다. 그리고 각 이면 패턴(29)은 각각 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로는 도 5에 도시한 바와 같이, 이웃하는 2개의 세트(21c)에 있어서, 한쪽의 세트(21c)의 제 1 층간 접속 부재(21a)와 다른쪽의 세트(21c)의 제 2 층간 접속 부재(21b)가 같은 이면 패턴(29)과 접속되어 있다. 즉, 세트(21c)에 걸쳐서 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)가 같은 이면 패턴(29)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.

이와 같이 하여, 각 세트(21c)는 도 4 중에 파선으로 나타낸 바와 같이 직렬로 접속되어 있다. 또한, 도 4 중의 파선은 직렬로 접속된 복수의 세트(21c) 및 배선을 나타내고 있다.

센서(2) 중, 히터(22)에서는 절연 기재(23)의 내부에 전열선(22a)이 매설되어 있다. 또한, 센서(2) 중, 히터(22)의 아래에 히터(22)에 걸치도록 이면 패턴(29)이 형성되어 있다. 이 이면 패턴(29)에 의하여 제 1 열전 변환 소자(21A)의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)와, 제 2 열전 변환 소자(21B)의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)가 직렬로 접속되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 이면 패턴(29) 중, 상기와 같이 직렬로 접속된 것의 단부로 되는 부분은 도 5에 도시한 바와 같이, 절연 기재(23)로부터 노출되도록 형성되어 있다. 그리고 이면 패턴(29) 중, 절연 기재(23)로부터 노출되는 부분이 제어부(3)와 접속되는 단자로서 기능하는 부분으로 된다.

여기에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 2개의 열전 변환 소자(21)(제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b), 표면 패턴(28), 이면 패턴(29))의 구조가 2개의 열전 변환 소자(21) 간에 설치된 히터(22)를 축으로 하여 선대칭으로 되어 있다. 즉, 제 1 열전 변환 소자(21A)와 제 2 열전 변환 소자(21B)는 그 형상 및 크기가 같은 등, 기본적인 구조가 같고, 히터(22)로부터의 거리도 같다. 또한, 제 1 열전 변환 소자(21A)와 제 2 열전 변환 소자(21B)에서 제 1 층간 접속 부재(21a)와 제 2 층간 접속 부재(21b)의 접속순이 반대로 되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 제 1 열전 변환 소자(21A)와 제 2 열전 변환 소자(21B)에서 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)의 온도의 고저와 기전력의 플러스 마이너스의 대응 관계가 반대로 된다. 예를 들면, 2개의 열전 변환 소자(21)가 함께 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba)이 타단(21ab, 21bb)보다도 고온으로 되면, 2개의 열전 변환 소자(21)는 서로 다른 극성(예를 들면, 한쪽이 플러스이면 다른쪽은 마이너스)의 기전력을 발생시킨다. 또한, 2개의 열전 변환 소자(21)가 함께 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba)이 타단(21ab, 21bb)보다도 저온으로 되었을 때에도 2개의 열전 변환 소자(21)는 서로 다른 극성의 기전력을 발생시킨다. 또한, 제 1 열전 변환 소자(21A)에서는 일단(21aa, 21ba)이 타단(21ab, 21bb)보다도 고온으로 되고, 제 2 열전 변환 소자(21B)에서는 일단(21aa, 21ba)이 타단(21ab, 21bb)보다도 저온으로 되었을 때에는 2개의 열전 변환 소자(21)는 같은 극성의 기전력을 발생시킨다. 이와 같이, 이 센서(2)에서는 제 1 열전 변환 소자(21A)와 제 2 열전 변환 소자(21B)에서 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)의 온도의 고저가 반대인 경우에 같은 극성의 기전력을 발생시킨다.

이상이 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 구성이다. 이 센서(2)에서는 제 1, 2 열전 변환 소자(21A, 21B)의 각각의 영역에 있어서, 서로 접속된 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba)이 일면(2a)측에 위치하고, 타단(21ab, 21bb)이 타면(2b)측에 위치해 있다. 이 때문에, 센서(2) 중, 일면(2a)측과 타면(2b)측에서 온도차가 발생하면, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)에서 온도차가 발생한다. 이 온도차가 발생함으로써 이 센서(2)에서는 온도차에 따른 기전력이 발생한다. 그리고 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 이 기전력을 센서 신호로 하여 제어부(3)에 출력한다. 또한, 이 기전력은 상기 온도차가 변화함으로써 변화한다.

여기에서, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 제조 방법에 대하여 도 6을 참조하면서 설명한다.

우선, 도 6(a)에 도시한 절연 기재(23)를 준비한다. 이것은 다음과 같이 하여 형성된다. 히터(22)를 매립한 절연 기재(23)를 준비하고, 복수의 제 1 비아홀(26)을 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다. 다음으로, 각 제 1 비아홀(26)에 제 1 도전성 페이스트(21d)를 충진한다. 또한, 제 1 비아홀(26)에 제 1 도전성 페이스트(21d)를 충진하는 방법(장치)으로서는, 본 출원인에 의한 일본 특허 출원 제 2010―50356호에 기재된 방법(장치)을 채용하면 좋다.

간단히 설명하면, 도시하지 않았지만, 흡착지를 통하여 지지대 상에 이면(23b)이 흡착지와 대향하도록 절연 기재(23)를 배치한다. 그리고 제 1 도전성 페이스트(21d)를 용융시키면서 제 1 비아홀(26) 내에 제 1 도전성 페이스트(21d)를 충진한다. 이에 따라, 제 1 도전성 페이스트(21d)의 유기 용제의 대부분이 흡착지에 흡착되고, 제 1 비아홀(26)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.

또한, 흡착지는 제 1 도전성 페이스트(21d)의 유기 용제를 흡수할 수 있는 재질의 것이면 좋고, 일반적인 상질지 등이 이용된다. 또한, 제 1 도전성 페이스트(21d)는 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 Bi―Sb―Te합금의 분말을 융점이 43℃인 파라핀 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 이 때문에, 제 1 도전성 페이스트(21d)를 충진할 때에는 절연 기재(23)의 표면(23a)이 약 43℃로 가열된 상태로 실시된다.

이어서, 절연 기재(23)에 복수의 제 2 비아홀(27)을 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다.

다음으로, 각 제 2 비아홀(27)에 제 2 도전성 페이스트(21e)를 충진한다. 이 공정은 제 1 도전성 페이스트(21d)를 충진하는 공정과 마찬가지로 실시할 수 있다. 즉, 도시하지 않지만, 흡착지를 통하여 지지대 상에 이면(23b)이 흡착지와 대향하도록 절연 기재(23)를 배치한 후, 제 2 비아홀(27) 내에 제 2 도전성 페이스트(21e)를 충진한다. 이에 따라, 제 2 도전성 페이스트(21e)의 유기 용제의 대부분이 흡착지에 흡착되고, 제 2 비아홀(27)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.

제 2 도전성 페이스트(21e)는 제 1 도전성 페이스트(21d)를 구성하는 금속 원자와 다른 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 Bi―Te합금의 분말을 융점이 상온인 테레빈 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 즉, 제 2 도전성 페이스트(21e)를 구성하는 유기 용제는 제 1 도전성 페이스트(21d)를 구성하는 유기 용제보다 융점이 낮은 것이 이용된다. 그리고 제 2 도전성 페이스트(21e)를 충진할 때에는 절연 기재(23)의 표면(23a)이 상온으로 유지된 상태에서 실시된다. 바꾸어 말하면, 제 1 도전성 페이스트(21d)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태에서 제 2 도전성 페이스트(21e)의 충진이 실시된다. 이에 따라, 제 1 비아홀(26)에 제 2 도전성 페이스트(21e)가 혼입되는 것이 억제된다.

또한, 제 1 도전성 페이스트(21d)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태란, 제 1 도전성 페이스트(21d)를 충진하는 공정에 있어서, 흡착지에 흡착되지 않고 제 1 비아홀(26)에 잔존해 있는 유기 용제를 말한다.

또한, 도 6(b), (c)에 도시한 표면 보호 부재(24) 및 이면 보호 부재(25)를 준비한다. 이들은 다음과 같이 하여 형성된다. 우선, 표면 보호 부재(24) 및 이면 보호 부재(25) 중, 절연 기재(23)와 대향하는 일면(24a, 25a)에 동박 등을 형성한다. 그리고 이 동박을 적절히 패터닝함으로써 표면 보호 부재(24) 및 이면 보호 부재(25)에 대하여 서로 이격되어 있는 복수의 표면 패턴(28) 및 서로 이격되어 있는 복수의 이면 패턴(29)을 형성한다.

그 후, 도 6(d)에 도시한 바와 같이, 이면 보호 부재(25), 절연 기재(23), 표면 보호 부재(24)를 차례로 적층하여 적층체(215)를 형성한다. 이 적층체(215)를 도시하지 않는 한쌍의 프레스판의 사이에 배치하고, 적층 방향의 상하 양면으로부터 진공 상태로 가열하면서 가압함으로써 적층체를 일체화한다. 구체적으로는, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(21d, 21e)가 고상 소결되어 제 1, 제 2 층간 접속 부재(21a, 21b)를 형성하고, 또한 제 1, 제 2 층간 접속 부재(21a, 21b)와 표면 패턴(28) 및 이면 패턴(29)이 접속되도록 가열하면서 가압하여 적층체(215)를 일체화한다.

또한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 적층체(215)를 일체화할 때에는 적층체(215)와 프레스판의 사이에 록 울 페이퍼 등의 완충재를 배치해도 좋다. 이상과 같이 하여 센서(2)가 제조된다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 제어부(3)는 센서(2)의 검출 결과에 기초하여 측정 대상인 바람의 풍향을 산출하는 풍향 산출부이다. 제어부(3)는 예를 들면, 마이크로컴퓨터, 기억부로서의 메모리, 그 주변 회로로 구성되는 전자 제어 장치이고, 미리 설정된 프로그램에 따라서 사전에 결정된 연산 처리를 실시하여 표시부(4)의 작동을 제어한다. 또한, 제어부(3)는 히터(22)의 작동과 정지를 제어하는 것으로서 기능한다.

표시부(4)는 제어부(3)에 의하여 산출된 풍향을 표시하는 모니터 등의 표시부이다.

고정 부재(5)는 평면(5a)을 갖고, 평면(5a)에 있어서 복수의 센서(2)를 고정하기 위한 부재이다. 본 실시 형태에 있어서의 고정 부재(5)는 일면(2a)의 위쪽의 공기(또는 일면(2a)의 위쪽을 흐르는 바람)나 센서(2)를 구성하는 재료보다도 열이동하기 어려운 재료로 구성되어 있고, 예를 들면, 수지로 구성된다.

여기에서, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 의한 풍향의 측정 방법에 대하여 도 7, 도 8을 이용해서 설명한다.

본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서의 풍향의 측정 시에는 복수(8개)의 센서(2)에 있어서의 히터(22)를 작동시켜서 발열시킨다.

최초에, 1개의 센서(2)에 있어서의 작동에 대하여 설명한다.

우선, 센서(2)에 있어서 측정 대상인 바람(일면(2a)의 위쪽을 흐르는 바람)이 흐르고 있지 않은 경우(이하, 무풍의 경우라 한다)에 대하여 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 무풍의 경우, 히터(22)의 열이 전달됨으로써 센서(2)의 일면(2a)측의 공기(또는 바람)에 도 7 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 센서(2)의 타면(2b)측의 고정 부재(5)에 도 7 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 센서(2)의 일면(2a)측에서는 일면(2a)의 위쪽의 공기(바람)의 온도 분포에 따른 온도로 되고, 센서(2)의 타면(2b)측에서는 고정 부재(5)의 온도 분포에 따른 온도로 된다. 구체적으로는, 센서(2)의 일면(2a)측 및 타면(2b)측에 있어서, 히터(22)에 가까울수록 온도가 높다는 온도 분포가 형성된다. 여기에서, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 상기한 바와 같이, 2개의 열전 변환 소자(21)의 구조가 히터(22)를 축으로 하여 선대칭으로 되어 있다. 이 때문에, 도 7의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 무풍의 경우, 히터(22)로부터 발해진 열이 히터(22)를 사이에 둔 양측(2개의 열전 변환 소자(21)의 각각)에 균등하게 전달된다. 구체적으로는, 센서(2)의 일면(2a)과 타면(2b)에 있어서 히터(22)로부터의 거리가 같은 위치끼리의 온도를 비교하면, 바람이 지나는 일면(2a)측쪽이 고정 부재(5)가 구비된 타면(2b)측보다도 온도가 높아진다. 이 결과, 히터(22)를 사이에 두고 대칭의 위치에 배치된 대응하는 2개의 제 1 층간 접속 부재(21a)에 있어서는, 함께 양단(도 5 중의 일단(21aa)과 타단(21ab))의 온도차가 동등하게 된다. 마찬가지로, 히터(22)를 사이에 두고 대칭의 위치에 배치된 대응하는 2개의 제 2 층간 접속 부재(21b)에 있어서도, 함께 양단(도 5 중의 일단(21aa)과 타단(21ab))의 온도차가 동등하게 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 상기한 바와 같이, 온도의 고저와 기전력의 플러스 마이너스의 대응 관계가 반대로 되는 구성으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 무풍의 경우, 2개의 열전 변환 소자(21)가 발생시키는 기전력은 각각 크기가 동등하고, 플러스 마이너스가 서로 반대로 되기 때문에 복수의 센서(2)의 각각에 있어서의 전체의 기전력은 제로로 된다. 마찬가지로, 복수의 센서(2)는 각각 무풍의 경우에 기전력이 제로로 된다. 또한, 본 실시 형태에서는 열이동하기 어려운 재료로 구성된 고정 부재(5)를 설치하고 있기 때문에 도 7에 도시한 바와 같이, 센서(2)의 타면(2b)측에 있어서의 온도 분포가 일면(2a)측에 있어서의 온도 분포에 비하여 각 등온선의 간격이 좁아져 있다.

그리고 센서(2)에 있어서 측정 대상인 바람(일면(2a)의 위쪽을 흐르는 바람.)이 흐른 경우에 대하여, 도 2 중의 센서(2A)에 화살표(Da1) 방향의 바람이 흐른 경우를 예로 하여 설명한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 측정 대상인 바람이 흐른 경우, 센서(2)의 일면(2a)측의 공기(또는 바람)에 도 8 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 센서(2)의 타면(2b)측의 고정 부재(5)에 도 8 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 본 실시 형태에서는 일면(2a)의 위쪽에서 바람이 흐른 경우, 히터(22)에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기(이하, 열기라 한다) 중, 일면(2a)측의 공기가 바람에 의하여 일면(2a)과 평행한 방향(도 8에 있어서의 오른쪽 방향)으로 이동된다. 이때, 본 실시 형태에서는 상기한 바와 같이, 센서(2)의 타면(2b)의 전면이 고정 부재(5)에 의하여 피복되어 있기 때문에 바람은 센서(2)의 타면(2b)측으로는 흐르지 않는다. 따라서, 열기 중, 타면(2b)측의 공기는 바람에 의하여 이동되지 않는다(또는 일면(2a)측의 공기에 비하여 늦게 이동된다). 이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서 바람이 흐른 경우에는 도 8에 도시한 바와 같이, 센서(2)의 일면(2a)측의 공기(또는 바람)의 온도 분포가 변화한다.

이 결과, 센서(2)에서는 바람이 흐른 직후에 도 8에 도시한 바와 같이, 도 8에 있어서의 우측의 열전 변환 소자(21)에 있어서는, 일면(2a)측이 고온으로 되고, 나아가서는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)이 고온으로 된다. 또한, 도 8에 있어서의 좌측의 열전 변환 소자(21)에 있어서는, 일면(2a)측이 저온으로 되고, 나아가서는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)이 저온으로 된다. 이때, 상기한 바와 같이, 타면(2b)측의 공기는 바람에 의하여 이동되지 않기 때문에 도 8에 있어서의 2개의 열전 변환 소자(21)의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 타단(21ab, 21bb)의 온도는 변화하지 않는다. 따라서, 2개의 열전 변환 소자(21)는 각각 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 양단(21aa, 21ba, 21ab, 21bb)에 있어서 온도차가 발생하고, 또한, 제 1 열전 변환 소자(21A)와 제 2 열전 변환 소자(21B)에서 온도의 고저가 반대로 된다. 이렇게 하여 본 실시 형태에서는 바람이 흐른 직후에 2개의 열전 변환 소자(21)는 각각 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)과, 제 1 층간 접속 부재(21a)의 타단(21ab) 및 제 2 층간 접속 부재(21b)의 타단(21bb)에서 온도차가 발생한다. 이에 따라, 센서(2)는 양단(21aa, 21ba, 21ab, 21bb)의 온도차에 따른 플러스의 기전력을 발생시킨다. 또한, 직렬로 접속된 2개의 열전 변환 소자(21)가 같은 극성(플러스)의 기전력을 발생하게 되기 때문에 열전 변환 소자(21)가 1개인 경우에 비하여 센서(2)의 기전력이 커지고, 센서(2)의 고감도화가 가능하게 된다. 또한, 센서(2)에서는 Da1과는 반대의 방향(도 2 중의 화살표 Da2)으로 바람이 흐른 경우에는 Da1의 방향으로 바람이 흐른 경우에 발생하는 기전력과 동등한 절대값인 마이너스의 기전력이 발생한다.

본 실시 형태에서는 이상 설명한 바와 같이, 1개의 센서(2)가 작동한다. 다음으로, 이와 같이 작동하는 복수(8개)의 센서(2)에 의한 풍향의 측정 방법에 대하여 설명한다.

상기한 바와 같이, 복수의 센서(2)는 서로 평면(5a)에 대한 수직선을 축으로 한 회전 방향으로 어긋난 방향으로 배치되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서 복수의 센서(2)는 바람이 사전에 결정된 방향으로 흐른 경우에 있어서 발생시키는 기전력의 값이 서로 다르다. 구체적으로, 복수의 센서(2) 중, 바람에 의하여 이동된 열기가 일면(2a)(제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba))의 넓은 범위에 전달된 센서(2)에 있어서는, 발생시키는 기전력의 절대값이 커진다. 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 바람의 풍향이 도 2 중의 화살표 Da1의 방향인 경우, 센서(2A)에서는 열기가 일면(2a)의 넓은 범위에 전달되기 때문에 발생시키는 기전력의 절대값이 커진다. 또한, 이 경우, 센서(2B)에서는 센서(2A)에 비하면, 열기가 전달되는 범위가 좁아지기 때문에 발생시키는 기전력이 작아지고, 센서(2C)에서는 열기가 전달되는 범위가 더욱 좁기 때문에 발생시키는 기전력이 더욱 작아진다. 또한, 바람에 의하여 이동된 열기가 일면(2a)의 어느 정도의 범위에 전달되는가는, 복수의 센서(2) 중, 제 1 열전 변환 소자(21A), 히터(22), 제 2 열전 변환 소자(21B)의 나열과, 바람의 풍향이 어느 정도 일치하는가에 의존한다. 이상의 것을 고려하여 예를 들면, 복수의 센서(2) 중, 극성이 플러스이고, 절대값이 최대인 기전력을 발생시킨 것을 특정함으로써 바람의 풍향(센서(2A)의 기전력이 플러스이고 최대인 경우, Da1의 방향)을 측정할 수 있다.

또한, 역방향의 풍향(여기에서는 Da1과는 반대의 Da2의 방향)의 바람이 흐르고 있는 경우에는, 센서(2)의 기전력이 마이너스로 되기 때문에, 이것을 이용하여 1개의 센서(2)에 의해서 서로 반대의 2방향(여기에서는 Da1 및 Da2)을 측정하도록 해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 본 실시 형태의 풍향계(1)에 있어서, 센서(2E, 2F, 2G, 2H)를 생략하여 센서(2A, 2B, 2C, 2D)를 구비하는 것만으로 8개의 센서(2A∼2H)를 구비하는 경우에 측정할 수 있는 모든 방향(Da1∼Dh2)을 측정할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 복수의 센서(2)의 각각에서 발생하는 기전력의 차이에 기초하여 측정 대상인 바람의 풍향을 측정한다.

이상의 설명대로, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 기계식의 가동부를 갖지 않는 센서(2)를 이용하여 풍향을 검출하기 때문에 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 고감도의 센서(2)를 이용하고 있는 것에서도 특히 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능하게 된다.

또한, 상기한 종래의 풍향계는 기계식의 가동부를 갖고 있고, 풍향 변화 시에 베인이 관성에 의해 회전해 버리기 때문에 관성에 의한 베인의 회전이 없어질 때까지 기다리거나, 이 관성에 의한 회전을 고려하여 풍향을 구하지 않으면 안된다는 문제가 있었다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 기계식의 가동부를 갖지 않는 센서(2)를 이용하기 때문에 이와 같은 문제는 발생하지 않는다.

또한, 주위의 환경 온도의 변화 등에 의하여 일면(2a)과 타면(2b)의 온도차에 대해서 오차가 발생하는 일이 있다. 그러나 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 상기한 바와 같이, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)의 온도의 고저와 기전력의 플러스 마이너스의 대응 관계가 반대로 되는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 상기의 오차가 발생한 경우에도 2개의 열전 변환 소자(21)가 발생시키는 기전력은 각각 크기가 동등하고, 플러스 마이너스가 서로 반대로 되어, 복수의 센서(2)의 각각의 전체의 기전력은 제로로 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 주위의 환경 온도의 변화 등에 의하여 상기의 오차가 발생한 경우이어도 센서(2)가 발생시키는 기전력의 값에 영향이 없다(작다).

상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)는 일면(2a)을 갖고, 일면(2a)의 위쪽을 흐르는 바람의 풍향을 측정하는 풍향계로서, 이하의 복수의 센서(2)와 제어부(3)를 갖는 것을 특징으로 한다. 즉, 센서(2)는 일면(2a)이 형성되고, 또한 금속 또는 반도체로 구성된 제 1 층간 접속 부재(21a)와, 제 1 층간 접속 부재(21a)와는 다른 금속 또는 반도체로 구성된 제 2 층간 접속 부재(21b)를 갖는다. 또한, 센서(2)는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)에서 온도차가 발생했을 때에 기전력을 발생시키는 열전 변환 소자(21)를 구비한다. 그리고 센서(2)는 히터(22)에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기가 바람에 의해 이동되어, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)에서 온도차가 발생했을 때에 기전력을 발생시킨다. 제어부(3)는 복수의 센서(2)의 각각에서 발생하는 기전력의 차이에 기초하여 측정 대상인 바람의 풍향을 산출한다.

이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 기계식의 가동부를 갖지 않는 열전 변환 소자(21)를 이용하여 풍향을 검출하기 때문에 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 고감도의 센서(2)를 이용하고 있는 것에서도 특히 미약한 바람의 풍향의 검출이 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 센서(2)가, 2개의 열전 변환 소자(21)가 히터(22)를 사이에 두고 배치되고, 또한 배선(이면 패턴(29))을 통하여 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다. 또한, 센서(2)는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)의 온도의 고저와 기전력의 플러스 마이너스의 대응 관계가 반대로 되는 구성으로 되어 있다.

이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 히터(22)의 일측에만 열전 변환 소자(21)가 배치된 경우에 비하여 센서(2)가 발생시키는 기전력을 크게 할 수 있어서, 센서(2)의 고감도화가 가능하다.

(변형예 1)

상기에서 설명한 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 센서(2)를, 2개의 열전 변환 소자(21)(제 1 열전 변환 소자(21A), 제 2 열전 변환 소자(21B)) 및 히터(22)를 구비한 구성으로 하고 있었다. 그러나 본 실시형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서, 센서(2)를, 2개의 열전 변환 소자(21) 중, 한쪽만을 구비한 구성으로 해도 좋다. 이 구성이어도 측정 대상인 바람이 흐른 경우, 열기 중, 일면(2a)측의 공기가 바람에 의하여 일면(2a)과 평행한 방향으로 이동되고, 열기 중, 타면(2b)측의 공기는 바람에 의하여 이동되지 않는다. 이 때문에, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb)에서 온도차가 발생함으로써 온도차에 따른 기전력이 발생하기 때문에 풍향 측정을 실시할 수 있다.

(변형예 2)

또한, 상기에서 설명한 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 센서(2)를, 2개의 열전 변환 소자(21)가 히터(22)를 사이에 두고 배치되고, 또한 배선(이면 패턴(29))을 통하여 직렬로 접속된 구성으로 하고 있었다. 그러나 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서, 센서(2)를, 2개의 열전 변환 소자(21)가 독립하여 제어부(3)에 전기적으로 접속된 구성으로 해도 좋다. 다만, 이 경우, 2개의 열전 변환 소자(21) 각각에 대하여, 제어부(3)와 접속하기 위한 배선을 설치하지 않으면 안되기 때문에 상기에서 설명한 구성(2개의 열전 변환 소자(21)를 직렬로 접속한 구성)의 센서(2)로 하는 편이 바람직하다.

(제 2 실시 형태)

본 발명의 제 2 실시 형태에 대하여 도 9∼도 13을 참조해서 설명한다. 본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여, 히터(22)를 펠티에 소자(320)로 변경한 것이고, 그 밖에 관해서는 제 1 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.

제 1 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 온도 변화부로서 히터(22)를 구비한 구성으로 하고 있었지만, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 온도 변화부로서 펠티에 소자(320)를 구비하는 구성으로 하고 있다.

또한, 제 1 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 센서(2)의 타면(2b)의 전면을 고정 부재(5)에 의하여 피복하여, 센서(2)의 타면(2b)측에는 바람이 흐르지 않는 구성으로 하고 있었지만, 본 실시 형태에서는 센서(2)의 (일면(2a)뿐만 아니라)타면(2b)측에도 바람이 흐르는 구성으로 하고 있다. 구체적으로는, 여기에서는 일례로서, 도시하지 않지만, 복수의 센서(2)의 각각과 고정 부재(5)의 사이에 스페이서를 설치하여, 복수의 센서(2)의 각각에 대해서 타면(2b) 중, 일부만이 스페이서에 의하여 피복된 구성으로 하고 있다.

펠티에 소자(320)는 온열과 냉열의 양쪽을 발생시키는 열원체이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 펠티에 소자(320)는 복수의 센서(2)의 각각에 있어서, 제 1, 2 열전 변환 소자(21A, 21B)와 함께, 1개의 다층 기판에 형성되어 있다. 본 실시 형태에서, 펠티에 소자(320)는 제 1 열전 변환 소자(21A)와 같은 구조로 되어 있다. 즉, 펠티에 소자(320)는 제 1 층간 접속 부재(21a)와 제 2 층간 접속 부재(21b)를 갖고, 제 1 층간 접속 부재(21a)와 제 2 층간 접속 부재(21b)가 배선(표면 패턴(28))을 통하여 직렬로 접속된 구성으로 되어 있고, 제어부(3)에 전기적으로 접속되어 있다.

본 실시 형태에서는 펠티에 소자(320)를 구성하는 제 1 층간 접속 부재(21a) 및 제 2 층간 접속 부재(21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)이 센서(2)의 일면(2a)측에 배치되어 있다. 또한, 펠티에 소자(320)를 구성하는 제 1 층간 접속 부재(21a) 및 제 2 층간 접속 부재(21b)의 각각의 타단(21ab, 21bb)이 센서(2b)측에 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 펠티에 소자(320)에서는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)에 전력이 공급되면, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21bb)에서 발열하고, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 타단(21ab, 21bb)에서 흡열한다. 따라서, 도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 펠티에 소자(320)에서는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)에 전력이 공급되면, 센서(2)의 일면(2a)측이 발열하고, 센서(2)의 타면(2b)측이 흡열한다. 이와 같이, 펠티에 소자(320)는 일면(2a)측에 배치되어 발열 또는 흡열을 실시하는 제 1 온도 변화부로서의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 일단(21aa, 21ba)을 갖는다. 또한, 펠티에 소자(320)는 타면(21b)측에 배치되어 발열 및 흡열 중, 제 1 온도 변화부가 실시하는 쪽과는 다른 쪽을 실시하는 제 2 온도 변화부로서의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 타단(21ab, 21bb)을 갖는다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 온도 변화부 및 제 2 온도 변화부 중, 한쪽으로서 히터를구비하고, 다른쪽으로서 해당 히터와는 별도 부재인 쿨러(cooler)를 구비하는 구성으로 해도 좋다.

또한, 제 1, 2 열전 변환 소자(21A, 21B)를 구성하는 제 1 층간 접속 부재(21a) 및 제 2 층간 접속 부재(21b)의 각각의 일단(21aa, 21ba)이 센서(2)의 일면(2a)측에 배치되어 있다. 또한, 제 1, 2 열전 변환 소자(21A, 21B)를 구성하는 제 1 층간 접속 부재(21a) 및 제 2 층간 접속 부재(21b)의 각각의 타단(21ab, 21bb)이 센서(2)의 타면(2b)측에 배치되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 센서(2)는 제 1 실시 형태에서 설명한 센서(2)의 제조 방법에 있어서, 센서(2) 중, 펠티에 소자(320)를 구성하는 영역에 제 1 열전 변환 소자(21A)와 같은 구조로서, 제 1 열전 변환 소자(21A)와 전기적으로 독립된 것을 형성하도록 변경함으로써 제조된다.

그리고 도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서 풍향을 측정할 때에는 펠티에 소자(320)를 작동시켜서 센서(2)의 일면(2a)측에서 발열시키고, 센서(2)의 타면(2b)측에서 흡열시킨다.

도 11에 도시한 바와 같이, 무풍의 경우, 펠티에 소자(320)의 열이 전달됨으로써 센서(2)의 일면(2a)측의 공기(또는 바람)에 도 11 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 센서(2)의 타면(2b)측의 고정 부재(5)에 도 11 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 본 실시 형태에서는 온도 변화부로서 펠티에 소자(320)를 이용하고 있기 때문에 무풍의 경우, 도 11 중의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 펠티에 소자(320)의 흡발열에 의하여 센서(2)의 일면(2a)측이 고온으로 되고, 센서(2)의 타면(2b)측이 저온으로 되어 있다. 구체적으로는, 센서(2)의 일면(2a)측에서는 펠티에 소자(320)에 가까울수록 온도가 높다는 온도 분포가 형성되고, 센서(2)의 타면(2b)측에서는 펠티에 소자(320)에 가까울수록 온도가 낮다는 온도 분포가 형성된다. 이 때문에, 펠티에 소자(320)에 가까우면 가까울수록 일면(2a)측과 타면(2b)측의 온도차가 커져 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 무풍의 경우이어도 일면(2a)측과 타면(2b)측에서 온도차가 발생하고 있다. 그러나 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 2개의 열전 변환 소자(21)의 구조가 펠티에 소자(320)를 축으로 하여 선대칭으로 되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에 있어서도, 도 11의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 무풍의 경우, 펠티에 소자(320)로부터 발해진 열이 펠티에 소자(320)를 사이에 둔 양측(2개의 열전 변환 소자(21)의 각각)에 균등하게 전달된다. 따라서, 펠티에 소자(320)를 사이에 두고 대칭의 위치에 배치된 대응하는 2개의 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)에 있어서 양단(일단(21aa, 21ba)과 타단(21ab, 21bb))의 온도차가 동등하게 된다. 또한, 제 1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 온도의 고저와 기전력의 플러스 마이너스의 대응 관계가 반대로 되는 구성으로 되어 있기 때문에 본 실시 형태에 있어서도, 무풍의 경우, 복수의 센서(2)의 각각의 전체의 기전력이 제로로 된다.

도 12에 도시한 바와 같이, 측정 대상인 바람이 흐른 경우, 센서(2)의 일면(2a)측의 공기(또는 바람)에 도 12 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 센서(2)의 타면(2b)측의 공기(또는 바람)에 도 12 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 본 실시 형태에 있어서도, 측정 대상인 바람이 흐른 경우, 제 1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 펠티에 소자(320)에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기 중, 일면(2a)측의 고온의 공기(이하, 열기라 한다)가 바람에 의하여 일면(2a)과 평행한 방향(도 12에 있어서의 오른쪽 방향)으로 이동된다. 이때, 본 실시 형태에서는 상기한 바와 같이, 센서(2)의 타면(2b)측에도 바람이 흐르기 때문에 펠티에 소자(320)에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기 중, 타면(2b)측의 저온의 공기(이하, 냉기라 한다)도 열기와 마찬가지로 일면(2a)과 평행한 방향으로 이동된다.

여기에서, 도 13에 도시한 바와 같이, 온도 변화부로서 히터(22)를 구비한 경우에는, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 양단의 온도차가 발생하지 않는다(발생하기 어렵다). 즉, 무풍의 경우에 일면(2a) 및 타면(2b)의 양면에서 히터(22)에 가까울수록 온도가 높은 온도 분포가 형성되어, 양면(2a, 2b)의 온도 분포가 바람으로 이동된 경우, 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 양단의 온도차가 발생하지 않는다(발생하기 어렵다). 따라서, 이 경우, 센서(2)의 기전력이 발생하지 않아서, 풍향을 검출할 수 없다.

이에 대하여, 본 실시 형태에서는 상기와 같이, 무풍의 경우, 센서(2)의 일면(2a)측에서는 펠티에 소자(320)에 가까울수록 온도가 높다는 온도 분포가 형성되고, 타면(2b)측에서는 펠티에 소자(320)에 가까울수록 온도가 낮다는 온도 분포가 형성된다. 그리고 펠티에 소자(320)에 가까우면 가까울수록 일면(2a)측과 타면(2b)측의 온도차가 커진다. 그리고 도 12에 도시한 바와 같이, 양면(2a, 2b)의 온도 분포가 바람으로 이동된 경우, 펠티에 소자(320)보다도 바람의 하류측인 제 2 열전 변환 소자(21B)에 온도 분포 중, 온도차가 특히 큰 부분이 위치한다. 이 때문에, 제 2 열전 변환 소자(21B)에서는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 양단의 온도차가 무풍의 경우에 비하여 커진다. 한편, 도 12에 도시한 바와 같이, 펠티에 소자(320)보다도 바람의 상류측인 제 1 열전 변환 소자(21A)에서는 제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b)의 양단의 온도차가 무풍의 경우에 비하여 작아진다. 이 결과로서, 제 1 열전 변환 소자(21A)에서 발생한 기전력과 제 2 열전 변환 소자(21B)에서 발생한 기전력을 합친 플러스의 기전력이 센서(2)에서 발생한다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서는 온도 변화부에 의하여 변화된 공기 중, 타면(2b)측의 공기가 측정 대상인 바람 등에 의하여 이동된 경우이어도, 고정 부재(5)를 설치하지 않고 바람의 풍향을 측정할 수 있다.

(제 3 실시 형태)

본 발명의 제 3 실시 형태에 대하여 도 14∼도 36을 참조해서 설명한다. 본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여 센서(2)의 구성을 변경한 것이고, 그 밖에 관해서는 제 1 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도, 복수의 센서(2)의 각각과 고정 부재(5)의 사이에 스페이서를 설치하여, 센서(2)의 (일면(2a)뿐만 아니라)타면(2b)측에도 바람이 흐르는 구성으로 하고 있다.

우선, 본 실시 형태에 관련되는 센서(2)의 구체적인 구조에 대하여 도 14∼도 17, 도 19를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 15는 도 14 중의 일점쇄선으로 둘러싸인 부분(A)을 확대하여 도시한 도면이고, 도 16∼도 20은 이에 대응하는 도면이다(도 14에 도시한 바와 같이, 센서(2)는 실제로는 전체가 만곡한 형상으로 되어 있지만, 도 15∼도 20에서는 편의상, 직선 형상으로 되어 있다).

도 14에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 복수의 센서(2)가 모두 1개의 다층 기판의 내부에 있어서, 면(5a)(도 1을 참조)에 대한 수직선을 축으로 한 원주(도 14 중의 파선(S2)을 참조)의 방향을 따라서 나열되어 있다. 따라서, 복수의 센서(2)는 제 1 실시 형태 등과 마찬가지로, 서로 평면(5a)에 대한 수직선을 축으로 한 회전 방향으로 어긋난 방향으로 배치되어 있다. 또한, 복수의 센서(2)는 서로 평면(5a)에 대한 수직선을 축으로 한 원주(도 14 중의 파선(S2)을 참조)상 중, 다른 위치에 배치되어 있고, 구체적으로는, 8개의 센서(2)가 원주(S2) 상에 있어서 등간격으로 배치되어 있다. 이에 따라, 상세하게는 후술하지만, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서도 제 1 실시 형태와 마찬가지로 복수 방향의 바람의 풍향을 측정할 수 있다.

도 17, 도 19에 도시한 바와 같이, 센서(2)는 제 1 절연층(210)과, 제 1 절연층(210)의 표면(210a)에 배치된 제 2 절연층(220)과, 제 2 절연층(220)의 표면(220a)에 배치된 표면 보호 필름층(270)과, 제 1 절연층(210)의 이면(210b)에 배치된 이면 보호 필름층(280)이 적층되어 일체화된 다층 기판으로 구성되어 있다. 제 1 절연층(210), 제 2 절연층(220), 표면 보호 필름층(270), 이면 보호 필름층(280)은 제 1 실시 형태의 절연 기재(23), 표면 보호 부재(24) 및 이면 보호 부재(25)와 마찬가지로, 열가소성 수지 필름으로 구성되어 있다. 여기에서, 제 1 절연층(210), 제 2 절연층(220)은 제 1 실시 형태에 있어서의 절연 기재(23)에 대응한다. 표면 보호 필름층(270)은 제 1 실시 형태에 있어서의 표면 보호 부재(24)에 대응한다. 이면 보호 필름층(280)은 제 1 실시 형태에 있어서의 이면 보호 부재(25)에 대응한다.

제 2 절연층(220)의 표면(220a)에는 제 1 접속용 패턴(231)과, 히터(22)와, 제 2 접속용 패턴(232)이 배치되어 있다. 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)은 동박 등의 박막 형상의 도체가 패터닝된 것이다. 히터(22)는 온열을 방출하는 열원체이고, 전열선이나 박막 저항체 등에 의하여 구성된 것이다. 여기에서, 제 1 접속용 패턴(231)은 제 1 실시 형태에 있어서의 표면 패턴(28)에 대응한다. 제 2 접속용 패턴(232)은 제 1 실시 형태에 있어서의 이면 패턴(29)에 대응한다.

도 15에 도시한 바와 같이, 히터(22)는 일방향으로 길게 연장된 형상이다. 제 1 접속용 패턴(231)은 히터(22)를 사이에 둔 양측의 한쪽, 즉, 도 15 중의 상측에 배치되어 있고, 또한 히터(22)의 세로 방향을 따라서 서로 이격되어 복수 배치되어 있다. 마찬가지로, 제 2 접속용 패턴(232)은 히터(22)를 사이에 둔 양측의 다른쪽, 즉, 도 15 중의 하측에 배치되어 있고, 또한, 히터(22)의 세로 방향을 따라서 서로 이격되어 복수 배치되어 있다. 또한 본 실시 형태에서는 히터(22)의 세로 방향으로 수직인 방향에 있어서 히터(22)로부터 제 1 접속용 패턴(231)까지의 거리와 히터(22)로부터 제 2 접속용 패턴(232)까지의 거리는 같다.

또한, 도 17, 도 19에 도시한 바와 같이, 제 1 절연층(210)의 이면(210b)에는 박막 형상의 P형 소자(250a)와 박막 형상의 N형 소자(250b)가 형성되어 있다. 여기에서, P형 소자(250a)는 제 1 실시 형태에 있어서의 제 1 층간 접속 부재(21a)에 대응하고, N형 소자(250b)는 제 1 실시 형태에 있어서의 제 2 층간 접속 부재(21b)에 대응한다. 즉, P형 소자(250a)가 특허 청구 범위에 있어서의 제 1 도전체에 상당하고, N형 소자(250b)가 특허 청구 범위에 있어서의 제 2 도전체에 상당한다.

따라서, 본 실시 형태에서는 P형 소자(250a) 및 N형 소자(250b)로 구성된 부분이 양단의 온도차에 따른 기전력을 발생시키는 열전 변환 소자(370)로서 기능한다. 도 17, 도 19에 도시한 단면에 있어서, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에 있어서도, 히터(22)를 축으로 하여 선대칭으로 되는 구조로 되어 있다.

도 15, 도 16에 도시한 바와 같이, 1개의 P형 소자(250a)와 1개의 N형 소자(250b)는 모두 그 일단측과 타단측이 히터(22)를 사이에 둔 양측에 위치하도록 일단측으로부터 타단측까지 연장된 형상이다. 또한, 도 16은 도 15 중의 다층 기판의 이면측의 평면도이고, 도 15와 상하가 반대로 되어 있다. 그리고 P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)는 히터(22)의 세로 방향을 따라서 번갈아 복수 배치되어 있다.

또한, 도 15, 도 16에 도시한 바와 같이, 이웃하는 1개의 P형 소자(250a)와 1개의 N형 소자(250b)는 모두 그 일단측이 공통의 제 1 접속용 패턴(231)과 접속되어 있다. 이에 따라, 1개의 P형 소자(250a)와 1개의 N형 소자(250b)가 접속되어 있다. 또한, 이웃하는 1개의 P형 소자(250a)와 1개의 N형 소자(250b)로서, 공통의 제 1 접속용 패턴(231)과 접속되어 있지 않은 것은, 그 타단측이 공통의 제 2 접속용 패턴(232)과 접속되어 있다. 이에 따라, 서로 접속된 P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)를 한 세트로 하여, 복수 세트의 P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)가 직렬로 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는 한 세트의 서로 접속된 P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)가 1개의 열전 변환 소자(370)를 구성하고 있다.

또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 1개의 P형 소자(250a)와 제 1 접속용 패턴(231)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 1 접속용 패턴(231)의 바로 아래에 형성된 비아(211, 221)를 통하여 실시되고 있다. 마찬가지로, 1개의 P형 소자(250a)와 제 2 접속용 패턴(232)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 2 접속용 패턴(232)의 바로 아래에 형성된 비아(212, 222)를 통하여 실시되고 있다.

또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 1개의 N형 소자(250b)와 제 1 접속용 패턴(231)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 1 접속용 패턴(231)의 바로 아래에 형성된 비아(211, 221)를 통하여 실시되고 있다. 마찬가지로, 1개의 N형 소자(250b)와 제 2 접속용 패턴(232)의 접속은 제 1, 제 2 절연층(210, 220) 중, 제 2 접속용 패턴(232)의 바로 아래에 형성된 비아(212, 222)를 통하여 실시되고 있다.

여기에서, 도 15에 도시한 바와 같이, P형 소자(250a), N형 소자(250b)의 각각 중, 서로 접속된 측의 일단(250aa, 250ba)과 타단(250ab, 250bb)이 히터(22)를 사이에 둔 반대측에 위치해 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 바람이 흐르는 방향(Da1)에 있어서, P형 소자(250a)의 일단(250aa) 및 N형 소자(250b)의 일단(250ba)을 바람의 상류측에 배치하고 있다. 또한, 바람이 흐르는 방향(Da1)에 있어서, P형 소자(250a)의 타단(250ab) 및 N형 소자(250b)의 타단(250bb)을 바람의 하류측에 배치하고 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 해당 일단(250ba, 250ba)을 바람의 상류측에 배치하고, 또한 해당 타단(250ab, 250bb)을 바람의 하류측에 배치하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 센서(2)는 절연 기재(23), 표면 보호 부재(24), 이면 보호 부재(25)가 열가소성 수지를 이용하여 구성되어 있고, 가요성을 갖고 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 센서(2)는 용이하게 도 14에 도시한 바와 같은 만곡한 형상으로 할 수 있다. 이상이 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 기본적인 구성이다.

다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)의 제조 방법에 대하여, 도 18∼도 20을 참조하면서 설명한다.

도 18, 도 20에 도시한 바와 같이, P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)의 패턴이 형성된 제 1 절연층(210)과, P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)가 비아(221, 222)에 충진된 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)과, 이면 보호 필름층(280)을 준비한다. 여기에서, P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)는 각각 제 1 실시 형태에 있어서의 제 1 도전성 페이스트(21d), 제 2 도전성 페이스트(21e)에 대응한다.

그리고 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 이면 보호 필름층(280), 제 1 절연층(210), 제 2 절연층(220), 표면 보호 필름층(270)의 차례로 적층하여 적층체를 형성하고, 이 적층체를 가열하면서 가압함으로써 적층체를 일체화한다. 이때, 적층체의 일체화 시의 가열에 의하여 P형 소자 재료(251), N형 소자 재료(261)가 고상 소결되어, P형 소자(250a), N형 소자(250b)가 형성된다. 이상과 같이 하여, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)가 제조된다.

다음으로, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 의한 풍향의 측정 방법에 대하여 도 21, 도 22를 이용해서 설명한다. 또한, 도 21, 도 22는 도 17에 대응한 도면이지만, 도 17 중의 표면 보호 필름층(270), 이면 보호 필름층(280)을 생략하고 있다.

본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서 풍향의 측정 시에는 히터(22)를 작동시켜서 발열시킨다.

최초로, 1개의 센서(2)에 있어서의 작동에 대하여 설명한다.

우선, 무풍의 경우에 대하여 설명한다. 도 21에 도시한 바와 같이, 무풍의 경우, 히터(22)의 열이 전달됨으로써 센서(2)의 일면(2a)측의 공기(또는 바람)에 도 21 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 센서(2)의 타면(2b)측의 고정 부재(5)에 도 21 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 센서(2)의 일면(2a)측에서는 일면(2a)의 위쪽의 공기(바람)의 온도 분포에 따른 온도로 되고, 센서(2)의 타면(2b)측에서는 타면(2b)의 아래쪽의 공기(바람)의 온도 분포에 따른 온도로 된다. 구체적으로는, 센서(2)의 일면(2a)측 및 타면(2b)측에 있어서, 히터(22)에 가까울수록 온도가 높다는 온도 분포가 형성된다. 여기에서, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에 있어서도, 히터(22)를 축으로 하여 선대칭으로 되는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 도 21의 등온선으로 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 센서(2)에서는 무풍의 경우, 히터(22)로부터 발해진 열이 히터(22)를 사이에 둔 양측에 균등하게 전달된다. 이 결과, 히터(22)를 사이에 두고 대칭의 위치에 배치된 대응하는 P형 소자(250a)의 양단(도 21 중의 일단(250aa)과 타단(250ab))의 온도차가 제로로 된다. 마찬가지로, 히터(22)를 사이에 두고 대칭의 위치에 배치된 대응하는 N형 소자(250b)에 있어서도, 양단(일단(250ba)과 타단(250bb))의 온도차가 제로로 된다. 이 때문에, 복수의 센서(2)의 각각에 있어서의 기전력은 제로로 된다. 마찬가지로, 복수의 센서(2)는 각각 무풍의 경우에 기전력이 제로로 된다.

그리고 센서(2)에 있어서 측정 대상인 바람(일면(2a)의 위쪽을 흐르는 바람.)이 흐른 경우에 대하여, 도 14 중의 센서(2A)에 화살표 Da1의 방향의 바람이 흐른 경우를 예로 하여 설명한다. 도 22에 도시한 바와 같이, 측정 대상인 바람이 흐른 경우, 센서(2)의 일면(2a)측의 공기(또는 바람)에 도 22 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성되고, 또한 센서(2)의 타면(2b)의 공기(또는 바람)에 도 22 중의 등온선으로 나타내는 온도 분포가 형성된다. 본 실시 형태에서는 일면(2a)의 위쪽에서 바람이 흐른 경우, 히터(22)에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기 중, 일면(2a)측의 공기(이하, 일면(2a)측의 열기라 한다)가 바람에 의하여 일면(2a)과 평행한 방향(도 22에 있어서의 오른쪽 방향)으로 이동된다. 또한, 센서(2)의 타면(2b)측에도 바람이 흐르기 때문에 히터(22)에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기 중, 타면(2b)측의 고온의 공기도 일면(2a)측의 열기와 마찬가지로 일면(2a)과 평행한 방향으로 이동된다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에서 바람이 흐른 경우에는, 도 22에 도시한 바와 같이, 센서(2)의 일면(2a)측 및 타면(2b)측의 공기(또는 바람)의 온도 분포가 변화한다.

이 결과, 센서(2)에서는 바람이 흐른 직후에 도 22에 도시한 바와 같이, 도 22에 있어서의 우측(타단(250ab)측)에 있어서는, 일면(2a)측 및 타면(2b)측이 고온으로 되고, 나아가서는 P형 소자(250a)의 타단(250ab)이 고온으로 된다. 또한, 도 22에 있어서의 좌측(일단(250aa)측)의 열전 변환 소자(21)에 있어서는, 일면(2a)측 및 타면(2b)측이 저온으로 되고, 나아가서는 P형 소자(250a)의 일단(250aa)이 저온으로 된다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 바람이 흐른 직후에 열전 변환 소자(370)는 P형 소자(250a)의 일단(250aa)과 타단(250ab)에서 온도차가 발생한다. 또한, 여기에서는 설명을 생략하지만, N형 소자(250b)에 있어서도, P형 소자(250a)의 경우와 마찬가지로, 타단(250bb)측이 고온으로 되어, 일단(250ba)측이 저온으로 됨으로써 일단(250ba)과 타단(250bb)에서 온도차가 발생한다. 이에 따라, 센서(2)는 양단(250aa, 250ab, 250ba, 250bb)의 온도차에 따른 플러스의 기전력을 발생시킨다. 또한, 이 센서(2)에 있어서도, 제 1 실시 형태 등의 경우와 마찬가지로, Da1과는 반대의 방향(도 14 중의 화살표 Da2)으로 바람이 흐른 경우에는, Da1의 방향으로 바람이 흐른 경우에 발생하는 기전력과 동등한 절대값인 마이너스의 기전력이 발생한다.

본 실시 형태에서는 이상 설명한 바와 같이, 1개의 센서(2)가 작동한다. 그리고 제 1 실시 형태에서 설명한 풍향의 측정 방법과 마찬가지로, 복수의 센서(2)의 각각에서 발생하는 기전력의 차이에 기초하여 측정 대상인 바람의 풍향을 측정할 수 있다.

(변형예 1)

상기에서 설명한 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 있어서, 각 절연층의 적층 방향에 있어서의 P형 소자(250a), N형 소자(250b)의 배치를 변경해도 좋다. 이에 대하여, 도 23∼도 25, 도 27를 이용하여 설명한다.

이 센서(2)에서는 P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)가 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치되어 있다.

이 센서(2)는 다음과 같이 하여 제조된다. 도 26, 도 28에 도시한 바와 같이, 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 준비한다. 이때, 제 2 절연층(220)은 표면(220a)에 제 1 접속용 패턴(231)과 제 2 접속용 패턴(232)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 절연층(220)은 비아(221, 222)에 P형 소자 재료(251) 및 N형 소자 재료(261)가 충진되고, 또한 이면(220b)에 P형 소자 재료(251) 및 N형 소자 재료(261)의 패턴이 형성되어 있다. 그리고 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 차례로 적층한 적층체를 가열하면서 가압함으로써 일체화한다.

이 센서(2)를 이용한 경우에도 상기에서 설명한 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)와 마찬가지로 기전력이 발생하고, 바람의 풍향을 측정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)의 양쪽을 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치했지만, P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)의 한쪽을 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치하고, P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)의 다른쪽을 제 1 절연층(210)의 이면(210b)에 배치해도 좋다.

(변형예 2)

상기에서 설명한 본 실시 형태에 관련되는 변형예 1의 풍향계(1)에 있어서, 도 29∼도 31, 도 33에 도시한 바와 같이, 각 절연층의 적층 방향에 있어서의 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)의 배치를 변경해도 좋다.

이 센서(2)에서는 P형 소자(250a)와 N형 소자(250b)에 추가하여, 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)이 제 1 절연층(210)과 제 2 절연층(220)의 사이에 배치되어 있다.

이 센서(2)는 다음과 같이 하여 제조된다. 도 32, 도 33에 도시한 바와 같이, 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 준비한다. 이때, 제 1 절연층(210)의 표면(210a)에 P형 소자 재료(251) 및 N형 소자 재료(261)의 패턴이 형성되어 있다. 제 2 절연층(220)의 이면(220b)에 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 절연층(220)의 표면(220a)에 히터(22)가 배치된다. 그리고 이면 보호 필름층(280)과, 제 1 절연층(210)과, 제 2 절연층(220)과, 표면 보호 필름층(270)을 차례로 적층하여 적층체를 형성하고, 이 적층체를 가열하면서 가압함으로써 일체화한다.

이 센서(2)를 이용한 경우에도 상기에서 설명한 본 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)와 마찬가지로, 도 35에 도시한 바와 같이, 무풍의 경우, 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)은 온도차가 없고, 도 36에 도시한 바와 같이, 바람이 흐른 경우, 제 1, 제 2 접속용 패턴(231, 232)은 온도차가 발생한다. 이 때문에, 기전력이 발생하고, 바람의 풍향을 측정할 수 있다.

(제 4 실시 형태)

본 실시 형태에서는 이동체의 이동 방향을 측정하는 이동 방향 측정계(1A)에 대하여 도 37, 도 38을 참조해서 설명한다. 도 37에 도시한 바와 같이, 이동 방향 측정계(1A)는 이동체(50)에 설치되는 장치이고, 복수의 센서(2)와, 제어부(3)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는 이동체(50)로서는 예를 들면, 야구용의 배트, 골프 클럽, 테니스 라켓, 탁구 라켓, 제조 설비나 아암 로봇의 가동부나 게임기용의 컨트롤러 등을 들 수 있다. 여기에서는 일례로서, 이동체를 야구용의 배트(50)로 한 예에 대하여 나타낸다. 도 37에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 배트(50)의 표면(400)에 복수의 센서(2)가 부착되어 있다.

본 실시 형태의 센서(2)는 제 1 실시 형태의 센서(2)와 같은 구조의 것이다. 도 37, 도 38에 도시한 바와 같이, 센서(2)는 배트(50)의 이동 방향(예를 들면, Dj1의 방향)에 평행한 방향으로 히터(22)의 양측에 제 1 열전 변환 소자(21A), 제 2 열전 변환 소자(21B)가 위치하도록 배트(50)에 고정된다. 또한, 센서(2)와 제어부(3)를 전기적으로 접속하는 배선에 대해서는, 배트(50)에 감거나, 배트(50)에 구멍을 뚫고, 그 구멍을 통하여 배트(50)의 내부에 배치하여 정리해 두는 편이 방해되지 않아서 좋다.

다음으로, 본 실시 형태의 이동 방향 측정계(1A)에 의한 배트(50)의 이동 방향의 측정 방법에 대하여 도 38을 이용해서 설명한다. 여기에서, 배트(50)가 이동한 경우, 배트(50)의 시점에서 보면, 배트(50)에 대하여 이동 방향의 반대 방향의 바람이 흐른 경우와 같은 상황으로 된다. 즉, 배트(50)가 이동한 경우, 정지한 배트(50)에 있어서 이동 방향의 반대 방향의 바람이 흐른 경우와 같은 상황으로 된다. 예를 들면, 도 37에 도시한 바와 같이, 배트(50)가 Dj1의 방향으로 이동하는 경우에는, Dj1의 반대 방향인 Di1의 방향의 바람이 흐른 경우와 같은 상태로 된다. 따라서, 이 바람의 풍향을 측정함으로써 배트(50)의 이동 방향을 측정할 수 있다. 따라서, 제 1∼3 실시 형태에서 설명한 풍향계(1)에 있어서의 바람의 풍향의 측정 방법과 동일한 사고 방식으로 배트(50)의 이동 방향의 측정을 실시할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태의 이동 방향 측정계(1A)는 배트(50)가 이동할 때에 일면(2a)의 위쪽에서 배트(50)에 있어서 상대적으로 발생하는 바람을 측정함으로써 배트(50)의 이동 방향을 측정한다.

예를 들면, 도 38에 도시한 바와 같이, 배트(50)가 이동할 것 같은 다른 복수의 방향(여기에서는, 8방향(Dj1∼Dq1))에 대응하는 방향을 측정할 수 있도록, 복수의 센서(2)(여기에서는 도면의 센서(2A∼2H))를 구비하는 이동 방향 측정계(1A)로 하면 좋다. 예를 들면, 도 38 중의 화살표 Dj1의 방향으로 배트(50)가 이동한 경우에는, 상대적으로 발생하는 바람의 풍향이 센서(2G)에 있어서는, 일면(2a)에 평행한 방향으로 되고, 그 밖의 센서(2A∼2F, 2H)에 있어서는, 평행하게 되지 않는다. 이 때문에, 화살표 Dj1의 방향으로 배트(50)가 이동한 경우에는, 센서(2G)가 복수의 센서(2) 중에서 절대값이 최대인 기전력을 발생시킨다. 또한, 이때, 센서(2G)는 플러스의 기전력을 발생하고 있다. 즉, 이와 같이, 본 실시 형태의 이동 방향 측정계(1A)에서는 복수의 센서(2) 중, 극성이 플러스이고, 절대값이 최대인 기전력을 발생시킨 것을 특정함으로써 바람의 풍향(센서(2G)의 기전력이 플러스이고 최대인 경우, Dj1의 방향)을 측정할 수 있고, 나아가서는 배트(50)의 이동 방향(센서(2G)의 기전력이 플러스이고 최대인 경우, Di1의 방향)을 측정할 수 있다.

제어부(3A)는 센서(2)의 검출 결과에 기초하여 측정 대상인 이동체의 이동 방향을 산출하는 이동 방향 산출부이다. 제어부(3A)는 예를 들면, 마이크로컴퓨터, 기억부로서의 메모리, 그 주변 회로로 구성되는 전자 제어 장치이다. 또한, 제어부(3A)는 히터(22)의 작동과 정지를 제어하는 것으로서 기능한다. 제어부(3A)는 복수의 센서(2)의 각각에 있어서 발생한 기전력의 값의 차이에 기초하여 배트(50)의 이동 방향을 산출한다.

(다른 실시 형태)

본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 하기와 같이, 특허 청구 범위에 기재한 범위 내에서 적절히 변경이 가능하다.

예를 들면, 제 1 실시 형태의 센서(2)에 있어서, 히터(22)의 위치를 변경해도 좋다. 제 1 실시 형태에서는 히터(22)를 센서(2)의 일면(2a) 및 타면(2b)에 수직인 방향에서의 중앙부에 위치하고 있었지만, 히터(22)를 센서(2)의 일면(2a)에 위치시켜도 좋다. 즉, 예를 들면, 히터(22)를 통전에 의해 발열하는 저항체에 의하여 구성하여, 해당 저항체가 표면 보호 부재(24)에 설치되어 표면 보호 부재(24)로부터 노출된 구성으로 해도 좋다.

또한, 제 1∼3 실시 형태의 풍향계(1), 제 4 실시 형태의 이동 방향 측정계(1A)에 있어서, 복수의 센서(2)의 각 센서(2) 간에 바람막이를 설치해도 좋다. 이 경우, 센서(2)의 바람 아래에서의 카르만 소용돌이의 발생을 억제할 수 있기 때문에 고정밀도로 바람의 풍향 또는 이동체의 이동 방향을 측정할 수 있다.

또한, 제 1∼3 실시 형태의 풍향계(1)에서는 복수의 센서(2)의 각각에 있어서 발생하는 기전력의 차이에 기초하여 측정 대상인 바람의 풍향을 측정하고, 마찬가지로, 제 4 실시 형태의 이동 방향 측정계(1A)에 있어서, 복수의 센서(2)의 각각에서 발생한 기전력의 값의 차이에 기초하여 이동체(배트)(50)의 이동 방향을 측정하고 있었다. 그러나 제 1∼4 실시 형태에 있어서, 전압은 아니고, 전류의 차이에 기초하여 바람의 풍향이나 이동체(50)의 이동 방향을 측정해도 좋다. 즉, 본 발명에 관련되는 풍향계(1) 및 이동 방향 측정계(1A)는 복수의 센서(2)의 각각에 있어서 발생한 전압과 전류의 한쪽의 전기적인 출력의 차이에 기초하여 바람의 풍향이나 이동체(50)의 이동 방향을 측정할 수 있다.

여기에서, 제 1∼3 실시 형태의 풍향계(1)에 있어서의 제 1, 2 도전체(제 1, 2 층간 접속 부재(21a, 21b), P, N형 소자(250a, 250b))의 각각의 일단(21aa, 21ba, 250aa, 250ba)과 타단(21ab, 21bb, 250ab, 250bb)에서 발생하는 온도차와 바람의 풍량의 사이에 일정한 관계가 있다. 즉, 해당 온도차에 따라서 센서(2)가 발생시키는 기전력의 값과 바람의 풍량의 사이에 일정한 관계가 있다. 따라서, 이것을 이용하여 제 1∼3 실시 형태에 관련되는 풍향계(1)에 의해서 센서(2)로부터 출력된 기전력의 값에 기초하여 풍량을 측정하는 풍량계도 구성한 풍향 풍량계로 할 수도 있다. 즉, 제 1∼3 실시 형태에 있어서의 제어부(3)에 있어서, 센서(2)로부터 출력된 기전력의 값과, 그 기전력의 값과 풍량의 관계에 기초하여 풍량을 산출하도록 해도 좋다. 이 경우, 구체적으로 예를 들면, 복수의 센서(2) 중, 극성이 플러스이고, 절대값이 최대인 기전력을 발생시킨 것을 특정하고, 그 특정된 센서(2)가 발생시킨 기전력의 값에 기초하여 풍량을 산출하도록 하면 좋다. 또한, 이 경우에 있어서, 복수의 센서(2) 중, 극성이 마이너스의 것이고, 절대값이 최대인 기전력을 발생시킨 것을 특정하고, 그 특정된 센서(2)가 발생시킨 기전력의 값도 고려하도록 해도 좋다. 또한, 센서(2)로부터 출력되는 기전력과 풍량의 관계는 미리 실험 등에 의하여 구해지고, 제어부(3)의 메모리에 미리 기억시켜 두도록 하면 좋다.

또한, 제 1∼3 실시 형태의 풍향계(1)에서는 풍향계(1)가 8개의 센서(2)를 갖는 구성이었지만, 센서(2)의 수는 다른 수이어도 좋다. 예를 들면, 도 39에 도시한 바와 같이, 풍향계(1)가 3개의 센서(2)를 갖는 구성이어도 좋다. 이와 같이, 센서(2)의 수는 짝수에 한정되지 않고, 홀수이어도 좋다. 또한, 제 1∼3 실시 형태의 풍향계(1)에서는 복수의 센서(2)가 원주(S1)에 있어서 등간격으로 배치되어 있었지만, 등간격으로 배치되어 있지 않아도 좋다.

또한, 제 1∼3 실시 형태의 풍향계(1)는 8개의 센서(2)를 이용하여 8방향의 풍향(8방위)을 측정하는 것이었지만, 풍향계(1)가 갖는 센서(2)의 수 및 풍향계(1)가 측정하는 풍향의 수는 임의로 변경할 수 있다. 또한, 제 1∼3 실시 형태의 풍향계(1)는 제어부(3)가 복수의 센서(2)의 각각의 출력과, 이들의 출력과 8방위의 각각의 관계에 기초하여 풍향을 산출한다. 이에 따라, 풍향이 8방위의 어느 쪽인가를 특정할 수 있다.

여기에서, 평면(5a)에 설치된 복수의 센서(2)의 각각의 출력은 풍향에 따라서 다르다. 그래서 제어부(3)가 복수의 센서(2)의 각각의 출력과, 특정하고 싶은 풍향의 전체와 복수의 센서(2)의 각각의 출력의 관계에 기초하여 풍향을 산출하도록 해도 좋다. 이에 따라, 풍향이 특정하고 싶은 복수의 방향의 어느 쪽인가를 특정할 수 있다. 예를 들면, 복수의 센서(2)의 각각의 출력과, 360방위의 각각의 풍향과 복수의 센서(2)의 각각의 출력의 관계에 기초하여 풍향을 산출한다. 이에 따라, 풍향이 360방위의 어느 쪽인가를 특정할 수 있다. 즉, 전체 방향의 풍향을 특정할 수 있다.

또한, 제 1 실시 형태의 풍향계(1)에서는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 1개의 센서(2)의 구성을, 히터(22)를 사이에 두고 1개의 열전 변환 소자(21A)와 1개의 열전 변환 소자(21B)가 배치된 구성으로 하고 있었지만, 다른 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 도 40에 도시한 바와 같이, 1개의 센서(2)의 구성을, 히터(22)를 사이에 둔 한쪽측(도면 중의 상측)과 다른쪽측(도면 중의 하측)에 있어서, 한쪽측에 1개의 열전 변환 소자(21A)를 배치하고, 다른쪽측에 2개의 열전 변환 소자(21B1, 21B2)를 배치한 구성으로 해도 좋다. 또한, 도 41에 도시한 바와 같이, 히터(22)를 사이에 둔 한쪽측에 2개의 열전 변환 소자(21A1, 21A2)를 배치하고, 다른쪽측에 1개의 열전 변환 소자(21B)를 배치해도 좋다. 또한, 도 42에 도시한 바와 같이, 히터(22)를 사이에 둔 한쪽측에 2개의 열전 변환 소자(21A1, 21A2)를 배치하고, 다른쪽측에 2개의 열전 변환 소자(21B1, 21B2)를 배치해도 좋다. 이와 같이, 히터(22)를 사이에 둔 한쪽측과 다른쪽측의 각각에 배치되는 열전 변환 소자(21)의 수는 임의로 변경할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 실시 형태의 풍향계(1)에 있어서도, 펠티에 소자(320)를 사이에 둔 한쪽측과 다른쪽측의 각각에 배치되는 열전 변환 소자(21)의 수는 임의로 변경할 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 1개의 열전 변환 소자(21)는 제 1 층간 접속 부재(21a)와 제 2 층간 접속 부재(21b)가 직렬로 접속되어 구성된 것이다.

또한, 제 1 실시 형태의 풍향계(1)에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 히터(22)를 사이에 두고 배치된 2개의 열전 변환 소자(21A, 21B)의 형상이 각각 직사각형이었지만, 다른 형상으로 해도 좋다. 예를 들면, 2개의 열전 변환 소자(21A, 21B)의 형상을 각각 도 43에 도시한 사다리꼴이나 도 44에 도시한 원이나 도 45에 도시한 삼각형으로 해도 좋다. 또한, 2개의 열전 변환 소자(21A, 21B)의 형상을 같은 형상이 아니고, 도 46에 도시한 바와 같이, 다른 형상으로 해도 좋다. 또한, 열전 변환 소자(21)의 형상이란, 열전 변환 소자(21)의 형성 영역의 형상이다. 즉, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(21a, 21b)가 형성된 영역에 있어서, 최외주에 위치하는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(21a, 21b)를 따라서 모든 제 1, 제 2 층간 접속 부재(21a, 21b)를 둘러싸도록 선을 그었을 때에, 이 선에 의하여 형성되는 형상이다. 제 2 실시 형태의 풍향계(1)에 있어서도 마찬가지이다.

2: 센서
21aa: 제 1 층간 접속 부재의 일단
21ab: 제 1 층간 접속 부재의 타단
21ba: 제 2 층간 접속 부재의 일단
21bb: 제 2 층간 접속 부재의 타단
22: 히터
250aa: P형 소자의 일단
250ab: P형 소자의 타단
250ba: N형 소자의 일단
250bb: N형 소자의 타단
3: 제어부
320: 펠티에 소자

Claims

일면(2a)을 갖고, 상기 일면의 위쪽을 흐르는 바람의 풍향을 측정하는 풍향계로서,
복수의 센서(2)를 구비하고,
상기 각 센서는,
적어도 제 1 및 제 2 열전 변환 소자(21,21A,21B,370)를 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 각각,
상기 일면이 형성되고, 또한 일단(21aa, 250aa) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21ab, 250ab)을 갖고 있고, 금속 또는 반도체로 구성된 제 1 도전체(21a, 250a)와, 일단(21ba, 250ba) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21bb, 250bb)을 갖고 있고, 상기 제 1 도전체와는 다른 금속 또는 반도체로 구성된 제 2 도전체(21b, 250b)를 갖고, 상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체가 직렬로 접속되고, 또한 상기 각 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각 중, 서로 접속된 측의 일단(21aa, 21ba, 250aa, 250ba)과, 상기 제 1 도전체의 상기 타단(21ab, 250ab) 및 상기 제 2 도전체의 상기 타단(21bb, 250bb)에서 온도차가 발생했을 때에 전기적인 출력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상기 각 센서는 발열 및 흡열 중, 적어도 한쪽을 실시함으로써 주위의 온도를 변화시키는 온도 변화부(22, 320)를 더 구비하고, 상기 각 센서에 있어서는, 상기 온도 변화부에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기가 상기 바람에 의해 이동되어, 상기 각 제 1 및 제 2 열전 변환 소자에서의 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 일단과 타단에서 온도차가 발생했을 때에 상기 각 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 상기 온도차에 따른 상기 출력을 발생시키는 구성으로 되고, 상기 바람이 사전에 결정된 방향으로 흐른 경우에 있어서 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자 각각에 의해 발생되는 상기 출력의 값이 서로 다르도록 구성되어 있고,
상기 풍향계는,
상기 복수의 센서의 각각에 있어서 발생한 상기 출력의 값의 차이에 기초하여 상기 바람의 풍향을 산출하는 풍향 산출부(3)를 더 구비하고,
상기 각 센서에 있어서는, 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자가 상기 온도 변화부를 사이에 두고 배치되고, 또한 배선(29)을 통하여 직렬로 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 서로 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 일단과 타단의 온도차의 고저와 상기 출력의 플러스 마이너스의 대응 관계가 반대로 되는 구성으로 되어 있고,
상기 각 센서에 있어서는,
(1) 무풍 상태에 있어서, 제 1 및 제 2 열전 변환 소자에서의 제 1 및 제 2 도전체의 일단이 타단보다도 고온 또는 저온으로 된 경우, 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 각각 역극성의 기전력을 발생시키고, 합계의 기전력은 제로로 되도록 구성되고,
(2) 상기 온도 변화 수단에 의해 온도 변화된 주위의 공기가 바람에 의해 이동됨으로써 상기 제 1 도전체의 일단이 타단보다도 고온으로 되고, 또한 제 2 도전체의 일단이 타단보다도 저온으로 된 경우, 또는 상기 제 1 도전체의 일단이 타단보다도 저온으로 되고 또한 제 2 도전체의 일단이 타단보다도 고온으로 된 경우, 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 각각 동일 극성의 기전력을 발생시키도록 구성된,
풍향계.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 일단이 상기 일면측에 배치되고, 또한 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 타단이 상기 일면과는 반대측의 타면(2b)측에 배치되어 있고,
상기 온도 변화부는 상기 일면측에 배치되어 발열 또는 흡열을 실시하는 제 1 온도 변화부(21aa, 21ba)와, 상기 타면측에 배치되어 발열 및 흡열 중, 상기 제 1 온도 변화부가 실시하는 쪽과는 다른 쪽을 실시하는 제 2 온도 변화부(21ab, 21bb)로 구성되어 있는
풍향계.
제1항에 있어서,
상기 바람이 흐르는 방향에 있어서, 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 일단이 상기 바람의 상류측에 배치되고, 또한 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 타단이 상기 바람의 하류측에 배치된 구성으로 되어 있는
풍향계.
제1항에 기재된 풍향계를 구비하고,
상기 풍향 산출부가 상기 출력의 값에 기초하여 풍량을 산출하는 풍량계도 구성하는
풍향 풍량계.
일면을 갖고, 또한 이동체(50)에 설치되어, 상기 이동체가 이동할 때에 상기 일면의 위쪽에서 상기 이동체에 있어서 상대적으로 발생하는 바람을 측정함으로써 상기 이동체의 이동 방향을 측정하는 이동 방향 측정계로서,
복수의 센서(2)를 구비하고,
상기 각 센서는,
적어도 제 1 및 제 2 열전 변환 소자(21,21A,21B,370)를 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 각각,
상기 일면이 형성되고, 또한 일단(21aa, 250aa) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21ab, 250ab)을 갖고 있고, 금속 또는 반도체로 구성된 제 1 도전체(21a, 250a)와, 일단(21ba, 250ba) 및 상기 일단과 반대측의 타단(21bb, 250bb)을 갖고 있고, 상기 제 1 도전체와는 다른 금속 또는 반도체로 구성된 제 2 도전체(21b, 250b)를 갖고, 상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체가 직렬로 접속되고, 또한 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각 중, 서로 접속된 측의 일단(21aa, 21ba, 250aa, 250ba)과, 상기 제 1 도전체의 상기 타단(21ab, 250ab) 및 상기 제 2 도전체의 상기 타단(21bb, 250bb)에서 온도차가 발생했을 때에 전기적인 출력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상기 각 센서는 발열 및 흡열 중, 적어도 한쪽을 실시함으로써 주위의 온도를 변화시키는 온도 변화부(22, 320)를 더 구비하고, 상기 각 센서에 있어서는, 상기 온도 변화부에 의하여 온도가 변화된 주위의 공기가 상기 바람에 의해 이동되어, 상기 각 제 1 및 제 2 열전 변환 소자에서의 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 일단과 타단에서 온도차가 발생했을 때에 상기 각 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 상기 온도차에 따른 상기 출력을 발생시키는 구성으로 되고, 상기 바람이 사전에 결정된 방향으로 흐른 경우에 있어서 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자 각각에 의해 발생되는 상기 출력의 값이 서로 다르도록 구성되어 있고,
상기 이동 방향 측정계는,
상기 복수의 센서의 각각에 있어서 발생한 상기 출력의 값의 차이에 기초하여 상기 이동체의 이동 방향을 산출하는 이동 방향 산출부(3A)를 더 구비하고,
상기 각 센서에 있어서는, 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자가 상기 온도 변화부를 사이에 두고 배치되고, 또한 배선(29)을 통하여 직렬로 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 서로 상기 제 1 도전체 및 상기 제 2 도전체의 각각의 일단과 타단의 온도차의 고저와 상기 출력의 플러스 마이너스의 대응 관계가 반대로 되는 구성으로 되어 있고,
상기 각 센서에 있어서는,
(1) 무풍 상태에 있어서, 제 1 및 제 2 열전 변환 소자에서의 제 1 및 제 2 도전체의 일단이 타단보다도 고온 또는 저온으로 된 경우, 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 각각 역극성의 기전력을 발생시키고, 합계의 기전력은 제로로 되도록 구성되고,
(2) 상기 온도 변화 수단에 의해 온도 변화된 주위의 공기가 바람에 의해 이동됨으로써 상기 제 1 도전체의 일단이 타단보다도 고온으로 되고, 또한 제 2 도전체의 일단이 타단보다도 저온으로 된 경우, 또는 상기 제 1 도전체의 일단이 타단보다도 저온으로 되고 또한 제 2 도전체의 일단이 타단보다도 고온으로 된 경우, 상기 제 1 및 제 2 열전 변환 소자는 각각 동일 극성의 기전력을 발생시키도록 구성된,
이동 방향 측정계.
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