(57)【要約】【課題】光の視認性を向上させること。【解決手段】流量センサ装置（１）は、基板（２）と、基板と電気的に接続されたセンサ素子（３、４）と、センサ素子の後方に位置し基板の表面に配置された発光素子（８ａ、８ｂ）と、発光素子を基板との間で内部に収容する光透過ケース（６ａ、６ｆ）と、を有して構成され、光透過ケースには、天井部（Ｃ）から発光素子の方向に向かって光拡散部材（７ａ、７ｅ）が突出しており、光拡散部材は、発光素子と対向する光入射面と、光入射面と前記天井部との間を繋ぐ壁面と、を有して構成されており、壁面の少なくとも一部は、相対向する壁面間の寸法が、前記光入射面側から天井部に向かって徐々に広がる傾斜面で形成される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板と電気的に接続されたセンサ素子と、前記センサ素子の後方に位置し前記基板の表面に配置された発光素子と、前記発光素子を前記基板との間で内部に収容する光透過ケースと、を有して構成され、
前記光透過ケースには、天井部から前記発光素子の方向に向かって光拡散部材が突出しており、
前記光拡散部材は、前記発光素子と対向する光入射面と、前記光入射面と前記天井部との間を繋ぐ壁面と、を有して構成されており、
前記壁面の少なくとも一部は、相対向する壁面間の寸法が、前記光入射面側から前記天井部に向かって徐々に広がる傾斜面で形成されることを特徴とする流量センサ装置。
【請求項２】
前記センサ素子と前記発光素子との並び方向に対して直交する横方向の両側に配置された前記光拡散部材の側壁面が、前記傾斜面で形成されることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ装置。
【請求項３】
前記光拡散部材は、前記基板の長手方向である縦方向の両側に、前方壁面及び後方壁面を有しており、前記前方壁面及び前記後方壁面は、垂直面で形成されており、或いは、前記前方壁面と前記後方壁面との間の前記縦方向の寸法が、前記発光素子側から前記天井部に向かって徐々に広がる、前記側壁面に比べて急な傾斜の傾斜面で形成されることを特徴とする請求項２に記載の流量センサ装置。
【請求項４】
前記センサ素子は、前記基板の前方に離間して配置されており、前記センサ素子と前記基板とがリード線で繋がれていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流量センサ装置。
【請求項５】
前記発光素子は前記センサ素子と共に、前記基板の先端側に配置されており、前記発光素子は、前記センサ素子の後方に位置して、前記光透過ケースに収容されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の流量センサ装置。
【請求項６】
前記光透過ケースの後端側に位置し、前記基板を収容する筐体が設けられており、
前記光透過ケースには、前方面に、前記基板の一部を前方に突出させる切欠きが形成されており、後方面に、前記筐体に接続される接続部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の流量センサ装置。
【請求項７】
前記発光素子は、前記基板の表裏面に配置されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の流量センサ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の流量センサ装置と、下方側に開口部があるカバーと、を有し、
前記センサ素子を、下向きにする共に前記開口部から露出するように、前記流量センサ装置が前記カバー内に収容されることを特徴とするカバー付き流量センサ装置。
【請求項９】
前記開口部は、異物侵入防止ネットで塞がれていることを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載のカバー付き流量センサ装置。
【請求項１０】
前記流量センサは、風速を検知する風速センサであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の流量センサ装置又はカバー付き流量センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体の流量を検出する流量センサ装置及びカバー付き流量センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光源としての発光素子と、光学素子とを有し、光源から放射された光を、光学素子によって光の直進方向へ取り出すことにより、光源の光の利用効率を向上させたＬＥＤモジュールの発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３８６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１には、ＬＥＤモジュールの構造について開示があるものの、発光素子とセンサ素子を備えたモジュールにおいて、光の視認性を高めるものではない。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、発光素子とセンサ素子とを有し、光の視認性を向上させた流量センサ装置及びカバー付き流量センサ装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の流量センサ装置は、基板と、前記基板と電気的に接続されたセンサ素子と、前記センサ素子の後方に位置し前記基板の表面に配置された発光素子と、前記発光素子を前記基板との間で内部に収容する光透過ケースと、を有して構成され、前記光透過ケースには、天井部から前記発光素子の方向に向かって光拡散部材が突出しており、前記光拡散部材は、前記発光素子と対向する光入射面と、前記光入射面と前記天井部との間を繋ぐ壁面と、を有して構成されており、前記壁面の少なくとも一部は、相対向する壁面間の寸法が、前記光入射面側から前記天井部に向かって徐々に広がる傾斜面で形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発光素子とセンサ素子を備えたモジュールにおいて、光の視認性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る流量センサ装置の斜視図である。
【図２】基板の長手方向に沿って切断した本実施の形態に係る流量センサ装置の縦断面図である。
【図３】本実施の形態の流量センサ装置の回路図（一例）である。
【図４】本実施の形態に係る流量センサ装置における光透過ケースの斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る光透過ケースを内側から見た図である。
【図６】図６Ａは、基板の長手方向に対して直交する方向に沿って切断した本実施の形態に係る光透過ケース部分の縦断面図であり、図６Ｂは、基板の長手方向に沿って切断した本実施の形態に係る光透過ケース部分の縦断面図である。
【図７】本実施の形態に係るカバー付き流量センサ装置の側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る流量センサ装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る流量センサ装置の斜視図である。図２は、基板の長手方向に沿って切断した本実施の形態に係る流量センサ装置の縦断面図である。本明細書において「縦断面図」とは、基板厚さ方向に沿って切断した断面図を指す。なお、本実施の形態では、センサ装置として流量センサを例示して説明するが、センサ装置は流量変化を検知できれば、検知の対象は特に限定されない。なお、以下では、センサ素子３、４を、風速センサとして説明する。
【００１０】
図１及び図２に示すように、流量センサ装置１は、基板２の先端部２ａにセンサ素子３、４が配置されて構成されている。センサ素子３、４では、流量変化が検知され、この検知情報に基づいて、基板２の先端側に設けられる発光素子８ａ、８ｂが発光される。
【００１１】
基板２は、先端部２ａを除いて、光透過ケース６及び筐体５内に収容されており、基板２の先端部２ａは、光透過ケース６の先端から前方に向けて突出しており、外部に露出した状態となっている。図１に示すように、基板２の幅方向（Ｘ方向）の両端には、凹み部２ｄがあり、基板２の先端部２ａとは、凹み部２ｄにより幅が狭くなった部分よりも先端側を指す。
【００１２】
基板２は、平板形状である。本実施の形態では、基板２はＸ方向への幅寸法よりもＹ方向への長さ寸法が長い形状となっているが、これに限定されない。基板２の長手方向であるＹ方向を「軸方向Ｏ」と定める。基板２は、絶縁基板であり、特に限定するものではないが、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた一般的なプリント基板であることが好ましく、例えば、ＦＲ４基板を提示することができる。
【００１３】
光透過ケース６から突出した基板２の先端部２ａには、基板２と電気的に接続された一対のセンサ素子３、４が配設されている。各センサ素子３、４は、Ｙ方向に沿った基板２の前方に向かって離間して配置されており、センサ素子３、４と基板２とは、リード線１１、１２を介して繋がれている。また、このセンサ素子３、４と共に、基板２の先端側には、発光素子８ａ、８ｂ（図１では発光素子８ｂは不図示）が配置されており、発光素子８ａ、８ｂは、センサ素子３、４の後方に位置して、光透過ケース６ａ、６ｆ内に収容されている。センサ素子３、４と発光素子８ａ、８ｂとが距離的に近い位置に配置される。
【００１４】
例えば、センサ素子３は、感温抵抗素子としての流量検知用抵抗素子１３を備える。また、センサ素子４は、感温抵抗素子としての温度補償用抵抗素子１４を備える。
【００１５】
流量検知用抵抗素子１３及び温度補償用抵抗素子１４は、図３に示す回路を構成する。図３に示すように、流量検知用抵抗素子１３と、温度補償用抵抗素子１４と、抵抗器１６、１７とでブリッジ回路１８を構成している。図３に示すように、流量検知用抵抗素子１３と抵抗器１６とで第１の直列回路１９を構成し、温度補償用抵抗素子１４と抵抗器１７とで第２の直列回路２０を構成している。そして、第１の直列回路１９と第２の直列回路２０とが、並列に接続されてブリッジ回路１８を構成している。
【００１６】
図３に示すように、第１の直列回路１９の出力部２１と、第２の直列回路２０の出力部２２とが、夫々、差動増幅器（アンプ）２３に接続されている。ブリッジ回路１８には、差動増幅器２３を含めたフィードバック回路２４が接続されている。フィードバック回路２４には、トランジスタ（図示せず）等が含まれる。
【００１７】
抵抗器１６、１７は、流量検知用抵抗素子１３、及び温度補償用抵抗素子１４よりも抵抗温度係数（ＴＣＲ）が小さい。流量検知用抵抗素子１３は、例えば、所定の周囲温度よりも所定値だけ高くなるように制御された加熱状態で、所定の抵抗値Ｒｓ１を有し、また、温度補償用抵抗素子１４は、例えば、前記の周囲温度にて、所定の抵抗値Ｒｓ２を有するように制御されている。なお、抵抗値Ｒｓ１は、抵抗値Ｒｓ２よりも小さい。流量検知用抵抗素子１３と第１の直列回路１９を構成する抵抗器１６は、例えば、流量検知用抵抗素子１３の抵抗値Ｒｓ１と同様の抵抗値Ｒ１を有する固定抵抗器である。また、温度補償用抵抗素子１４と第２の直列回路２０を構成する抵抗器１７は、例えば、温度補償用抵抗素子１４の抵抗値Ｒｓ２と同様の抵抗値Ｒ２を有する固定抵抗器である。
【００１８】
センサ素子３が、周囲温度よりも高い温度に設定されており、風を受けると、発熱抵抗である流量検知用抵抗素子１３の温度は低下する。このため、流量検知用抵抗素子１３が接続された第１の直列回路１９の出力部２１の電位が変動する。これにより、差動増幅器２３により差動出力が得られる。そして、フィードバック回路２４では、差動出力に基づいて、流量検知用抵抗素子１３に駆動電圧を印加する。そして、流量検知用抵抗素子１３の加熱に要する電圧の変化に基づき、マイコン（図示せず）にて風速を換算し出力することができる。なお、マイコンは、例えば、筐体５内の基板２の表面に設置され、各センサ素子３、４と、各リード線１１、１２及び基板２の表面の配線パターン（図示しない）を介して電気的に接続されている。
【００１９】
また、センサ素子４に設けられた温度補償用抵抗素子１４は、流体そのものの温度を検知し、流体の温度変化の影響を補償する。このように、温度補償用抵抗素子１４を備えることで、流体の温度変化が流量検知に影響するのを低減でき、流量検知を精度よく行うことができる。上記したように、温度補償用抵抗素子１４は、流量検知用抵抗素子１３よりも十分に抵抗が高く、且つ、温度が周囲温度付近に設定されている。このため、センサ素子４が風を受けても、温度補償用抵抗素子１４が接続された第２の直列回路２０の出力部２２の電位は、ほとんど変化しない。したがって、出力部２２の電位を基準電位として、流量検知用抵抗素子１３の抵抗変化に基づく差動出力を精度よく得ることができる。
【００２０】
なお、図３に示す回路構成は、一例であり、これに限定されるものではない。
【００２１】
本実施の形態では、図１に示すように、センサ素子３及びセンサ素子４は、基板２から離間すると共に、基板２の軸方向Ｏ（Ｙ方向）に対して、斜めに傾いて配置されている。センサ素子３、４は、ＸＹ平面内にて、軸方向Ｏに対して傾斜して配置される。
【００２２】
このように、センサ素子３は、Ｘ方向に平行な横方向ａ及び軸方向Ｏ（Ｙ方向）に平行な縦方向ｂに対し傾斜しているため、センサ素子３は、横方向ａの風、及び縦方向ｂの風の双方に適切に接触する。よって、横方向ａ、及び縦方向ｂの風向きに対する、流体の流量を精度良く検出することが可能である。
【００２３】
また、上記の通り、センサ素子３、４は、軸方向Ｏ（Ｙ方向）に沿った基板２の前方に離れて配置されることが好ましい。すなわち、センサ素子３、４は、基板２と高さ方向（Ｚ方向）にて対向していない。これにより、基板２や筐体５が邪魔することにより生じる気流の乱れを防ぐことができ、センサ素子３、４付近での気流を安定させ、風の検知精度を向上できる。
【００２４】
センサ素子４は、センサ素子３と共に、基板２の軸方向Ｏに対して同じ傾斜角度で傾き、且つＺ方向に離間して対向することが好ましい。このように、センサ素子３とセンサ素子４とは近接して配置されることで、センサ素子４で観測される流体の温度変化は、センサ素子３の周囲温度と見做すことができ、流体の温度変化を精度よく補償できる。また、センサ素子３とセンサ素子４とは、同じ傾斜角度を有していることで、センサ素子３付近で気流の乱れ等が生じにくく、センサ素子３の検知面に、風を万遍なく当接させることができる。以上により、検出精度をより効果的に向上させることが可能になる。
【００２５】
このように、センサ素子３及びセンサ素子４は、基板２の軸方向Ｏに対して同じ傾斜角度で傾き、且つＺ方向に離間して対向することが好ましいが、センサ素子４に関しては、流体の温度変化を観測できる位置に配置されていればよい。例えば、センサ素子４は、基板２と対向する位置に配置されてもよい。
【００２６】
各センサ素子３、４に接続されたリード線（リード端子）１１、１２について説明する。リード線１１、１２は、絶縁体により被覆されている。センサ素子３に接続されたリード線１１、及び、センサ素子４に接続されたリード線１２は、夫々、基板２の先端部２ａに固定される。基板２の先端部２ａの両側面に、凹む切欠きが形成され、各リード線１１、１２が、切欠きに接着剤等で固定される。基板２の表面には、配線パターン（図示せず）が形成されており、各リード線１１、１２と、配線パターンとが電気的に接続されている。好ましくは、基板２の先端部２ａに複数の穴を空け、該穴に各リード線１１、１２を挿入し固定する形態である。
【００２７】
リード線１１は、基板２の上面（一方の面）２ｂから、上方に延出し、更に、Ｙ方向に沿った基板２の先端部２ａの前方に向けて延出している。そして、リード線１１は、先端部２ａの前方位置で、センサ素子３が、所定の傾斜角度となるように、折り曲げられている。また、リード線１２は、基板２の下面（他方の面）２ｃから、下方に延出し、更に、Ｙ方向に沿った基板２の先端部２ａの前方に向けて延出している。そして、リード線１２は、先端部２ａの前方位置で、センサ素子４がセンサ素子３と同じ傾斜角度となるように、折り曲げられている。このように、リード線１１、１２を屈曲させることで、簡単且つ適切に、各センサ素子３、４を、Ｙ方向に沿った基板２の先端部２ａの前方に、同じ傾斜角度で配置させると共に、Ｚ方向に離間配置することができる。
【００２８】
このように、センサ素子３、４と、基板２とが離間しており、リード線１１、１２を介して繋がれていることで、センサ素子３、４の熱が、基板２に直接的に伝わることを防止できる。これにより、センサ素子３、４からの熱的影響を、発光素子８ａ、８ｂに対して弱めることができる。
【００２９】
基板２の先端部２ａには、貫通孔１０が形成されている。このように、基板２に貫通孔１０を設けることで、基板２の熱抵抗を確保でき、基板２に配置されたマイコンや後述する発光素子３１からの熱的影響を、センサ素子３、４に対して低減させることができる。また、貫通孔１０を設けることで、流量センサ装置１に衝撃が加わった場合でも、衝撃緩和になり、衝撃のセンサ素子３、４への影響を弱めることが可能である。
【００３０】
基板２の上面２ｂには、発光素子８ａが配置されている。発光素子８ａは、貫通孔１０よりも後方に位置している。また、基板２の下面２ｃには、発光素子８ｂが配置されている。これら発光素子８ａ、８ｂは、基板２の上下面（表裏面）の同位置に配置されていることが好ましい。これら発光素子８ａ、８ｂは、透過性を有する第１光透過ケース６ａ及び第２光透過ケース６ｆの夫々に覆われている。
【００３１】
発光素子８ａ、８ｂとしては、例えば、ＬＥＤが挙げられ、発光素子８ａ、８ｂは、センサ素子３、４による風検知情報に基づいて表示が変化するように制御されている。例えば、風速に基づいて発光色が変化するように制御することができる。発光素子８ａ、８ｂからの光は、光透過ケース６ａ、６ｆを透過して外部に発光される。
【００３２】
光透過ケース６は、センサ素子３、４の後方に位置し、発光素子８ａ、８ｂを基板２との間で内部に収容する。光透過ケース６は、光透過ケース６ａと光透過ケース６ｆとに分割されており、光透過ケース６ａは、基板２の上面２ｂを覆い、光透過ケース６ｆは、基板２の下面２ｃを覆う。光透過ケース６ａ、６ｆの内側には、後述する光拡散部材７ａ、７ｅが形成されている。光透過ケース６の後端側には、基板２を収容する筐体５が配設されている。
【００３３】
筐体５は、第１筐体（５ａ、５ｂ）と第２筐体（５ｇ、５ｈ）とに分割されており、第１筐体（５ａ、５ｂ）は、基板２の上面２ｂを覆い、第２筐体（５ｇ、５ｈ）は、基板２の下面２ｃを覆う。また、第１筐体（５ａ、５ｂ）、第２筐体（５ｇ、５ｈ）は夫々、前方が筐体前部５ａ、５ｇ、後方が筐体後部５ｂ、５ｈとなっており、筐体後部５ｂ、５ｈの方が、筐体前部５ａ、５ｇより、Ｘ方向に幅が広く、Ｚ方向に高さが高くなっている。
【００３４】
例えば、第１筐体（５ａ、５ｂ）及び第２筐体（５ｇ、５ｈ）は、夫々、非透過性の有色ケースで形成されている。このため、発光素子８ａ、８ｂからの光は、第１筐体（５ａ、５ｂ）及び第２筐体（５ｇ、５ｈ）を透過せず、第１光透過ケース６ａ及び第２光透過ケース６ｆの部分から外部に発光される。
【００３５】
筐体５及び光透過ケース６で基板２を覆うことで、基板２に配置された発光素子８ａ、８ｂや、図示しない素子を適切に外部から保護することができる。
【００３６】
第１光透過ケース６ａ及び第１筐体（５ａ、５ｂ）、第２光透過ケース６ｆ及び第２筐体（５ｇ、５ｈ）は、基板２の先端部２ａを外部に突出させた状態（貫通孔１０も外部に露出している）で、基板２の表裏面に、夫々配置され、ねじ等の締結部材１５により、基板２、各筐体（５ａ、５ｂ、５ｇ、５ｈ）及び各光透過ケース６ａ、６ｆが固定されている。
【００３７】
図２に示すように、光透過ケース６ａ、６ｆには夫々、前方面に、基板２の一部を前方に突出させる切欠き６ｂ、６ｇが形成されており、各光透過ケース６ａ、６ｆを組み合わせることで、切欠き６ｂ、６ｇからなる貫通穴が形成される。そして、基板２を貫通穴に通すことで、基板２を光透過ケース６内から光透過ケース６の外側に延出させることができる。また、各光透過ケース６ａ、６ｆの後方面に、筐体前部５ａ、５ｇに接続する接続部６ｃ、６ｈが形成されている。接続部６ｃ、６ｈには、基板２に沿って後方に向かって延出する延出部６ｄ、６ｉが形成され、延出部６ｄ、６ｉの先端は基板２に対して垂直方向に延びて、接続凹部６ｅ、６ｊが形成されている。
【００３８】
また、各筐体前部５ａ、５ｇの前方には夫々、接続部５ｃ、５ｉが形成されており、接続部５ｃ、５ｉには、接続凹部６ｅ、６ｊに入り込む接続凸部５ｄ、５ｊが形成されている。筐体前部５ａ、５ｇの筐体後部５ｂ、５ｈ寄りには、窪み５ｅ、５ｋが形成され、窪み５ｅ、５ｋの底壁５ｆ、５ｌは夫々、基板２の上面２ｂ、下面２ｃに接している。窪み５ｅ、５ｋの底壁５ｆ、５ｌ及び、底壁５ｆ、５ｌに接する基板２には、締結部材１５が挿入される貫通孔が形成されている。窪み５ｅ、５ｋの底壁５ｆ、５ｌが夫々、基板２の上面２ｂ、下面２ｃに接した状態で、光透過ケース６ａ、６ｆの接続部６ｃ、６ｈと、筐体前部５ａ、５ｇの接続部５ｃ、５ｉが係合され、光透過ケース６ａ、６ｆと、筐体前部５ａ、５ｇが面一に接続される。
【００３９】
光透過ケース６ａ、６ｆの接続凹部６ｅ、６ｊに筐体前部５ａ、５ｇの接続凸部５ｄ、５ｊを接続し、光透過ケース６ａ、６ｆを基板２の発光素子８ａ、８ｂで覆うと共に、窪み５ｅ、５ｋの貫通孔及び基板２の貫通孔の位置を合わせる。この状態で、基板２及び窪み５ｅ、５ｋに形成された貫通孔に、基板２の上面２ｂ側に位置する窪み５ｅから締結部材１５を挿入し、基板２の下面２ｃ側に位置する窪み５ｋで、ナット部１６に締結部材１５を螺合する。
【００４０】
これにより、光透過ケース６ａ、６ｆの切欠き６ｂ、６ｇからなる貫通穴から基板２の先端部２ａを突出した状態で、光透過ケース６及び筐体５によって、基板２が表裏面から挟み込まれる。そして、基板２と、筐体５と、光透過ケース６とが、一体的に組み立てられる。このように、流量センサ装置１においては、締結部材１５のみを用いて、基板２、光透過ケース６、筐体５を、一体として構成できるため、組み立てが容易で且つシンプルな構成とすることができる。
【００４１】
流量センサ装置１の後端には、入力用と出力用の外部接続端子３０が設けられている（図１参照）。外部接続端子３０としては、例えば、異なる形状タイプのＵＳＢ端子である。複数の流量センサ装置１が、外部接続端子３０側にて、通信ケーブルを介して電気的に接続されていることで、多連式のセンサユニットを構成できる。多連式のセンサユニットを用いることで、発光素子８ａ、８ｂの多点発光が可能になり、様々なアプリケーションに適用することが可能である。例えば、屋内や屋外のイルミネーションとして用いたり、風速の分析用等として用いることができる。
【００４２】
ここで、本実施の形態の流量センサ装置１では、センサ素子３、４の検知情報を光で報知するために、発光素子８ａ、８ｂを発光させる。ＬＥＤ等からなる発光素子８ａ、８ｂからの出射光は、直進性を有するが拡散性は低い。そこで、本実施の形態においては、直進性のある光を所定方向に拡散させて、視認性を向上させている。
【００４３】
以下、図４から図６を参照して、本実施の形態に係る光透過ケースに形成される光拡散部材の構成について詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る流量センサ装置における光透過ケースの斜視図である。図５は、本実施の形態に係る光透過ケースを内側から見た図である。図６Ａは、基板の長手方向に対して直交する方向に沿って切断した本実施の形態に係る光透過ケース部分の縦断面図である。図６Ｂは、基板の長手方向に沿って切断した本実施の形態に係る光透過ケース部分の縦断面図である。すなわち、図６Ａは、図４及び図５のＡ−Ａ線に沿う断面図となっている。図６Ｂは、図４及び図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図となっている。
【００４４】
図４及び図６に示すように、光透過ケース６ａ、６ｆは、前方面に形成される切欠き６ｂ、６ｇから、基板２の先端部２ａを突出させた状態で、後方面に設けられる接続部６ｃ、６ｈ（図２参照）で、筐体前部５ａ、５ｇの接続部５ｃ、５ｉ（図２参照）に接続されている。この際、光透過ケース６ａ、６ｆは、基板２との間で、基板２の先端側に配置される発光素子８ａ、８ｂを収容する。
【００４５】
図５及び図６に示すように、光透過ケース６ａ、６ｆの内側には、天井部Ｃから、基板２に配置される発光素子８ａ、８ｂの方向に向かうように、光拡散部材７ａ、７ｅが突出して形成されている。光拡散部材７ａ、７ｅにおける発光素子８ａ、８ｂに対向する光入射面（対向面）Ｓは、発光素子８ａ、８ｂの照射面と略平行になるように形成されている。また、光入射面Ｓは、発光素子８ａ、８ｂの照射面以上の面積を有していることが好ましい。これにより、発光素子８ａ、８ｂから照射された光を、光拡散部材７ａ、７ｅに効果的に導入でき、前記光拡散部材７ａ、７ｅへの光入射効率を高めることができる。図６Ａ及び図６Ｂでは、基板２に配置される発光素子８ａ、８ｂと、光拡散部材７ａ、７ｅとは、離間して配置されている。すなわち、発光素子８ａ、８ｂの照射面と、光拡散部材７ａ、７ｅとの光入射面Ｓとの間には隙間が空いている。ただし、発光素子８ａ、８ｂからの出射光を光拡散部材７ａ、７ｅを介して拡散できれば、発光素子８ａ、８ｂの照射面と、光拡散部材７ａ、７ｅの光入射面Ｓとは、接触していてもよい。なお、図５では、第１光透過ケース６ａが示されているが、第２光透過ケース６ｆも同様の形状である。
【００４６】
光拡散部材７ａ、７ｅは夫々、基板２の長手方向（Ｙ方向）に対して直交する横方向（Ｘ方向）の両側に、光入射面Ｓと天井部Ｃとの間を繋ぐ側壁面７ｂ、７ｆを有しており、側壁面７ｂ、７ｆは、側壁面７ｂ、７ｆ間の横方向（Ｘ方向）の寸法が、光入射面Ｓ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がる傾斜面となっている。
【００４７】
また、図４、図５及び図６Ａに示すように、光拡散部材７ａ、７ｅは夫々、基板２の長手方向（Ｙ方向）である縦方向の両側に、前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈを有している。前方壁面７ｃ、７ｇと後方壁面７ｄ、７ｈとの間の縦方向（Ｙ方向）の寸法は、光入射面Ｓ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がる傾斜面となっている。ただし、図５や図６Ａ及び図６Ｂに示すように、前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈは、側壁面７ｂ、７ｆに比べて急な傾斜の傾斜面となっている。或いは、図示しないが、前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈは、光入射面Ｓに対し垂直面であってもよい。ここで、図６Ａに示すように、側壁面７ｂ、７ｆの傾斜角度は、光入射面Ｓの延長線と側壁面７ｂ、７ｆとの間の角度θ１で規定され、傾斜角度θ１は、例えば、例えば、４５°であることが好ましく、発光素子８ａ、８ｂの指向角に合わせることがより好ましい。また、図６Ｂに示すように、前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈの傾斜角度は、光入射面Ｓの延長線と前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄとの間の角度θ２で規定され、傾斜角度θ２＞傾斜角度θ１とされている。また、傾斜角度θ２は、例えば、４５°以上であることが好ましく、発光素子８ａ、８ｂの指向角より大きい角度であることがより好ましい。
【００４８】
光透過ケース６ａ、６ｆは、透明であることが好ましく、材質としては、例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂、ガラスが挙げられる。本実施の形態では、光透過ケース６ａ、６ｆと光拡散部材７ａ、７ｅは、同一部材で形成されているが、異なる部材で形成されていてもよい。なお、光透過ケース６ａ、６ｆは、光を透過すればよいため、透明でなく半透明等であってもよい。
【００４９】
次に、図６を参照して、光拡散部材７ａ、７ｅによる光の拡散動作について説明する。図６Ａに示すように、基板２の先端側において、基板２の上下面２ｂ、２ｃの同位置には、発光素子８ａ、８ｂが配置されている。光透過ケース６ａ、６ｆは、基板２の上下面２ｂ、２ｃから発光素子８ａ、８ｂを覆うように配設され、基板２の幅方向（Ｘ方向）の両側で、組み合わされている。このように、基板２の側方では、光透過ケース６ａ、６ｆの先端に形成される段差Ｄ同士が係合され、光透過ケース６ａ、６ｆ同士がずれることを防ぐ（図６Ａ参照）。光透過ケース６ａ、６ｆには、天井部Ｃから、発光素子８ａ、８ｂに向かって、光拡散部材７ａ、７ｅが突出して形成されている。光拡散部材７ａ、７ｅにおいて、基板２の長手方向（Ｙ方向）に対して直交する横方向（Ｘ方向）の両側には、発光素子８ａ、８ｂ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がる側壁面７ｂ、７ｆが形成されている。
【００５０】
発光素子８ａ、８ｂからの出射光は、光拡散部材７ａ、７ｅに入射される。直進性（指向性）が高く拡散性が低い光Ｌ１〜Ｌ６は、光拡散部材７ａ、７ｅ内で屈折を繰り返すなどして、光透過ケース６ａ、６ｆの表面及び側面から、拡散光が外部に出射される。光拡散部材７ａ、７ｅにおける光Ｌ１〜Ｌ６の様子の模式図を図６Ａ及び図６Ｂに示す。
【００５１】
図６Ａに示すように、発光素子８ａ、８ｂの照射面から垂直（図６Ａに示す上下方向）に照射された光Ｌ１の一部は、Ｚ方向に直進して、光透過ケース６ａ、６ｆから出射される。一方、光拡散部材７ａ、７ｅの光入射面Ｓに対し傾いて入射される光Ｌ２、Ｌ３のうち、入射角度が空気に対する光拡散部材７ａ、７ｅの臨界角に満たない光Ｌ２は、光透過ケース６ａ、６ｆの表面から屈折して外部に出射される。また、入射角度が光拡散部材７ａ、７ｅの臨界角を超える光Ｌ３は、光透過ケース６ａ、６ｆ内で反射された後、光透過ケース６ａ、６ｆから屈折して外部に出射される。このとき、光透過ケース６ａ、６ｆ内で反射された光Ｌ３の一部は、傾斜面からなる側壁面７ｂ、７ｆに到達すると、略横方向（略Ｘ方向）に透過し、よって、光透過ケース６ａ、６ｆの側面からも光が出射される。このように、発光素子８ａ、８ｂの光Ｌ２、Ｌ３は、光拡散部材７ａ、７ｅにより、Ｘ方向に広がりを持ち、直進性の光に拡散性を持たせることができる。特に、本実施の形態では、発光素子８ａ、８ｂからの光を、光透過ケース６ａ、６ｆの表面のみならず側面からも外部に出射させることができる。これにより、光の視認性を向上させることができる。
【００５２】
また、図６Ｂに示すように、光透過ケース６ａ、６ｆは、前方面に形成される切欠き６ｂ、６ｇから、基板２の先端部２ａ（図１参照）を前方に突出させ、後方面で、接続部６ｃ、６ｈにより筐体前部５ａ、５ｇに接続されている（図２参照）。光透過ケース６ａ、６ｆに形成される光拡散部材７ａ、７ｅにおいて、基板２の長手方向（Ｙ方向）である縦方向の両側には、発光素子８ａ、８ｂ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がり、側壁面７ｂ、７ｆに比べて急な傾斜の前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈが形成されている。上述した通り、前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈは、光入射面Ｓに対して垂直面であってもよい。
【００５３】
発光素子８ａ、８ｂの照射面から垂直に照射され、発光素子８ａ、８ｂから光拡散部材７ａ、７ｅの光入射面Ｓに垂直に入射された光Ｌ４の一部は、Ｚ方向に直進して、光透過ケース６ａ、６ｆの表面から出射される。また、光拡散部材７ａ、７ｅの光入射面Ｓに傾いて入射された光Ｌ５、Ｌ６のうち、入射角度が空気に対する光拡散部材７ａ、７ｅの臨界角に満たない光Ｌ５は、光透過ケース６ａ、６ｆの表面から屈折して出射される。また、光Ｌ６は、光拡散部材７ａ、７ｅの前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈで反射して光透過ケース６ａ、６ｆの表面から出射される。図６Ｂでは、前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈの傾斜が図６Ａよりも急なため、光透過ケース６ａ、６ｆ内で反射した光は、前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈに到達しても、略前後方向（Ｙ方向）には透過しにくく、図６Ｂでは、光は、光透過ケース６ａ、６ｆの表面から外部に出射される。
【００５４】
このように、本実施の形態では、発光素子８ａ、８ｂの光を、主に、光透過ケース６ａ、６ｆの表面及び横方向から外部に出射させることができる。
【００５５】
以上のように、発光素子８ａ、８ｂ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がる光拡散部材７ａ、７ｅの側壁面７ｂ、７ｆにより、発光素子８ａ、８ｂの出射光の直進方向（Ｚ方向）と共に、基板２の長手方向（Ｙ方向）に対して直交する横方向（Ｘ方向）に向かって、所定の角度で光を拡散できる。特に、側壁面７ｂ、７ｆに比べて急な傾斜、或いは垂直面の前方壁面７ｃ、７ｇ及び後方壁面７ｄ、７ｈにより光のＹ方向の広がりが抑えられるため、基板２の長手方向（Ｙ方向）に対して直交する横方向（Ｘ方向）に向かって、基板２の長手方向である縦方向（Ｙ方向）よりも、大きな角度で発光素子８ａ、８ｂの光が拡散される。これにより、特に、本実施の形態では、光を横方向（Ｘ方向）へ拡散させることができ、横方向への出射光の強度を高めながら、従来に比べて、光の拡散方向を広げることができ、光の視認性を向上させることができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の流量センサ装置１は、基板２と、基板２と電気的に接続されたセンサ素子３、４と、センサ素子３、４の後方に位置し基板２の表面に配置された発光素子８ａと、発光素子８ａを基板２との間で内部に収容する光透過ケース６ａと、を有して構成される。
【００５７】
また、本実施の形態では、光透過ケース６ａには、天井部Ｃから発光素子８ａの方向に向かって光拡散部材７ａが突出している。光拡散部材７ａは、発光素子８ａと対向する光入射面Ｓと、光入射面Ｓと天井部Ｃとの間を繋ぐ壁面と、を有して構成されている。そして、壁面の少なくとも一部は、相対向する壁面間の寸法が、光入射面Ｓ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がる傾斜面で形成される。ここで、「壁面の少なくとも一部」とは、図５に示す構造であれば、光拡散部材７ａを構成する側壁面７ｂ、前方壁面７ｃ及び後方壁面７ｄのいずれかを指す。例えば、側壁面７ｂ間の寸法が、光入射面Ｓ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がっており、或いは、前方壁面７ｃ及び後方壁面７ｄの間の寸法が、光入射面Ｓ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がっている。
【００５８】
この構成により、発光素子８ａからの光を、光透過ケース６ａの表面から側面にかけて外部に拡散して出射することができる。したがって、ＬＥＤ等のように、直進性の高い発光素子８ａを用いても、光透過ケース６ａを介して拡散性を向上させることができ、光の視認性を向上させることができる。
【００５９】
上記において、壁面の一部に形成された傾斜面は、他の壁面よりも傾斜角度が緩やかである。このように、緩やかな傾斜面にて形成された壁面を介して光を光透過ケースの側面へ拡散させることができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、センサ素子３、４の近傍に発光素子８ａを配置することができる。したがって、発光素子８ａ近傍の流量変化を精度よく光表示することができる。また、センサ素子３、４を基板２の前方に配置し、発光素子８ａをセンサ素子３、４の後方に配置することで、センサ素子３、４の検出精度を維持しながら、適切に光表示が可能になる。すなわち、センサ素子３、４を、図１に示すような基板２から前方に隔離することが可能になり、センサ素子３、４を基板２から離すことで気流の乱れ等を抑制し、センサ素子３、４の検出精度を高めることができる。また、発光素子８ａを、センサ素子３、４の検出に邪魔にならない位置に配置ができ、上記したように、センサ素子３、４の検出精度と、適切に光表示を可能とする。
【００６１】
また、本実施の形態では、センサ素子３、４と発光素子８ａとの並び方向（図１に示す軸方向Ｏ）に対して直交する横方向（Ｘ方向）の両側に配置された光拡散部材７ａの側壁面７ｂが、傾斜面で形成されることが好ましい。これにより、発光素子８ａからの光を、光透過ケース６ａの表面から横方向に拡散させて外部に射出することができる。図１に示すように、発光素子８ａの前方にはセンサ素子３、４が配置されており、後方には筐体５が配置される。このため、光を前後方向に拡散させるより横方向に拡散させるほうが、光拡散の障害を抑制でき、光拡散性を向上させることができ、光の視認性を効果的に向上させることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、光拡散部材７ａは、基板２の長手方向（軸方向Ｏ）である縦方向の両側に、前方壁面７ｃ及び後方壁面７ｄを有している。前方壁面７ｃ及び後方壁面７ｄは、垂直面で形成されており、或いは、前方壁面７ｃと後方壁面７ｄとの間の縦方向の寸法が、前記光入射面Ｓ側から天井部Ｃに向かって徐々に広がる傾斜面で形成される。ただし、前方壁面７ｃ及び後方壁面７ｄの傾斜面は、側壁面７ｂの傾斜面よりも急である。
【００６３】
これにより、前後方向に拡散する光を抑制しながら、横方向に光を拡散させることができ、横方向への拡散光の強度を高めることが可能になる。このように、傾斜角度を変えることで、簡単な構成で、前後方向に拡散する光を弱めると同時に、横方向への光の拡散を促進することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、センサ素子３、４は、基板２の前方に離間して配置されており、センサ素子３、４と基板２とがリード線１１、１２で繋がれていることが好ましい。このように、センサ素子３、４をリード線１１、１２で繋ぐことで、簡単且つ確実に、センサ素子３、４を基板２の前方に離間して配置することができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、基板２は、長尺状であり、発光素子８ａはセンサ素子３、４と共に、基板２の先端側に配置されており、発光素子８ａは、センサ素子３、４の後方に位置している。そして、発光素子８ａは、光透過ケース６ａに収容されている。
【００６６】
このように、長尺状の基板２を用いることで、流量センサ装置１の小型化においても、発光素子８ａ及びセンサ素子３、４を無理なく前後方向に配置できる。
【００６７】
また、本実施の形態では、光透過ケース６ａの後端側に位置し、基板２を収容する筐体５が設けられている。また、光透過ケース６ａには、前方面に、基板２の一部を前方に突出させる切欠き６ｂが形成されており、後方面に、筐体５に接続される接続部６ｃが設けられている。これにより、光透過ケース６ａの前方へ基板２を突出させると共に、光透過ケース６ａを、その後方に位置する筐体５を適切に接続させることができ、基板２、光透過ケース６ａ及び、筐体５を一体化することが可能になる。実際には、図１に示すように、筐体５は第１筐体（５ａ、５ｂ）と第２筐体（５ｇ、５ｈ）を有し、光透過ケース６ａ、６ｆも基板２を介して上下に配置される。これにより、基板２の上下を第１筐体（５ａ、５ｂ）、第２筐体（５ｇ、５ｈ）及び光透過ケース６ａ、６ｆで挟み込むことで、簡単な構成で一体形成が可能である。
【００６８】
図２等に示すように、発光素子８ａ、８ｂは、基板２の表裏面に配置されることが好ましい。発光素子８ａ、８ｂを、基板２の両面に形成することで、光表示部を基板２の両面に設けることができる。このように、流量センサ装置１の正面のみならず背面にも光装飾が可能であり、このとき、正面と背面とで異なる光装飾（例えば、発光色が異なる等）となるように制御することもできる。
【００６９】
図７は、本実施の形態に係るカバー付き流量センサ装置の側面模式図である。
【００７０】
図７に示すように、流量センサ装置１には、センサ素子３、４（センサ素子４は不図示）を下向きにして配置した状態で、下方側に開口部２０ａを有するカバー２０が被せられる。
【００７１】
本実施の形態では、カバー２０の形状を限定するものではないが、例えば、カバー２０は、図７に示すように、下方向に向かって広がる円錐台形状で形成される。カバー２０の上部は流量センサ装置と共に支持板（不図示）で固定されている。
【００７２】
また、カバー２０は、光透過性であれば、透明であっても半透明であってもよく光透過率を問うものでない。使用用途等に応じて、カバー２０に用いられる光透過率や材質を種々選択することができる。なお、カバー２０の材質は一例として、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
【００７３】
図７に示すように、センサ素子３、４は、カバー２０の開口部２０ａより下方に突出している。
【００７４】
これにより、風がカバー２０で遮られることなく、センサ素子３、４により風を検知でき、発光素子８ａ、８ｂを発光させることができる。本実施の形態では、既に説明したように、発光素子８ａ、８ｂからの光は、光透過ケース６ａ、６ｆを介して拡散される。光透過ケース６ａ、６ｆから出射された拡散光は、カバー２０を透過し、カバー２０の外部に出射される。
【００７５】
本実施の形態では、発光素子８ａ、８ｂからの光を、光透過ケース６ａ、６ｆの表面から横方向に拡散させることができる。したがって、カバー２０の下方から漏れる光を少なくでき、カバー２０の周囲を広い範囲で光らせることができ、光の視認性を向上させることができる。
【００７６】
また、カバー２０は、雨除けとしても機能する。したがって、本実施の形態のカバー付き流量センサ装置を、屋外でも使用することができる。
【００７７】
図７に示すように、カバー２０は下方向に向かって広がる円錐台形状である。
【００７８】
カバー２０は、円錐台形状としたが、円錐形状等にすることもできる。カバー２０から突出するセンサ素子３、４を、カバー２０の外側を伝う雨から効果的に除けるために、円錐台、円錐形状等のように、カバー２０の周面は下方向に向かって広がる傾斜面であることが好ましいが、垂直面であってもよい。また、カバー２０は、透明または半透明であることが好ましい。
【００７９】
また、本実施の形態では、カバー２０の開口部２０ａは、異物侵入防止ネットで塞がれていることが好ましい。例えば、異物侵入防止ネットは防虫ネットとしてのメッシュ材である。防虫ネットを開口部２０ａに配置することで、屋外で使用しても、虫が、カバー２０内に侵入することを防止でき、故障を引き起こす等の不具合を抑制することができる。
【００８０】
上記では、センサ素子３、４は風速センサであったが、風速以外に、ガス流や、水等の液体を対象とした流速変化を検知可能なセンサであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明は、センサ素子と発光素子を配置することができ、流量検知を利用して、表示形態としての様々なアプリケーションに適用することができ、また分析用などとして適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  流量センサ装置
２  基板
２ａ  （基板の）先端部
２ｂ  （基板の）上面
２ｃ  （基板の）下面
３、４  センサ素子
５  筐体
６  光透過ケース
６ａ  第１光透過ケース
６ｆ  第２光透過ケース
７、７ａ、７ｅ  光拡散部材
７ｂ、７ｆ  側壁面
７ｃ、７ｇ  前方壁面
７ｄ、７ｈ  後方壁面
８ａ、８ｂ  発光素子
Ｃ  天井部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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