(57)【要約】      （修正有）【課題】特に、流速検出部の検出感度が、流体の流れ方向に対する検出感度の指向性誤差を補正する補正装置を備えた無指向性の熱式流速・流量センサを提供する。【解決手段】流速検出部４を支持する流速検出部用支持部２を中心として、対称に少なくとも一対の気温計測部５を支持する気温計測部用支持部３を形成するとともに、気温計測用素子８が同時に流速検出部４の風下側とならないように配置し、流速検出部４の実装箇所の両面に、ヒータ素子７と測温素子６とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、流速検出部４を実装する基板部分１ａを介して少なくとも２つの測温素子６ａ，６ｂと少なくとも２つのヒータ素子７ａ，７ｂとを熱的に接続してなる流速検出部４を構成する。指向性誤差を補正する補正装置は、量子化装置と記憶装置と演算装置と出力装置により構成する。【選択図】図１
2018087768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化する前記ヒータ素子からの熱の温度を検出する測温素子とを有する流速検出部と、
気温を計測する気温計測用素子を有する気温計測部と、
熱式流速・流量センサの板状の基板と、この基板の主要部である基板主要部と、前記流速検出部を実装する基板部分と、
前記基板主要部から一体的に延び、前記流速検出部を支持する細長形状の流速検出部用支持部と、
前記基板主要部から一体的に延び、前記気温計測部を支持する細長形状の気温計測部用支持部と、
前記基板主要部に形成（配置）した回路部と、
からなる流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサにおいて、
前記流速検出部を実装する基板部分の実装箇所の両面に、汎用の表面実装部品である前記ヒータ素子と前記測温素子とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、前記流速検出部を実装する基板部分を介して少なくとも２つの前記測温素子と少なくとも２つの前記ヒータ素子とを熱的に接続してなる流速検出部を構成し、
前記回路部には、互いに対向配置されている２つの前記測温素子ａ、ｂからの温度情報ａ、ｂと前記気温計測用素子からの気温情報とを、それぞれデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有する量子化装置と、
流体の流れ方向に対する指向性誤差情報を記憶する記憶装置と、
デジタル信号にそれぞれ変換した２つの前記温度情報ａ、ｂから、前記流速検出部の前記測温素子ａ、ｂに当たる流体の流れの方位角情報を算出する機能と、
２つの前記温度情報ａ、ｂと少なくとも１つの前記気温情報とから、流体の流速値を算出する機能と、
前記流れの方位角情報と前記流速値と前記指向性誤差情報とから、前記流速値の検出誤差情報を補正する機能を有する演算装置と、
この演算装置からの流速値を出力する出力装置とからなる補正装置を有すること
を特徴とする補正装置を備えた熱式流速・流量センサ。
【請求項２】
供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化する前記ヒータ素子からの熱の温度を検出する測温素子とを有する流速検出部と、
気温を計測する気温計測用素子を有する気温計測部と、
熱式流速・流量センサの板状の基板と、この基板の主要部である基板主要部と、前記流速検出部を実装する基板部分と、
前記基板主要部から一体的に延び、前記流速検出部を支持する細長形状の流速検出部用支持部と、
前記基板主要部から一体的に延び、前記気温計測部を支持する細長形状の気温計測部用支持部と、
前記基板主要部に形成（配置）した回路部と、
からなる流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサにおいて、
前記流速検出部を支持する流速検出部用支持部を中心として、対称に少なくとも一対の前記気温計測部を支持する気温計測部用支持部を形成するとともに、２つの前記気温計測用素子が同時に前記流速検出部の風下側とならないように配置したこと
を特徴とする熱式流速・流量センサ。
【請求項３】
前記流速検出部を実装する基板部分の実装箇所の両面に、汎用の表面実装部品である前記ヒータ素子と前記測温素子とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、前記流速検出部を実装する基板部分を介して２つの前記測温素子と２つの前記ヒータ素子とを熱的に接続してなる流速検出部を構成したこと
を特徴とする請求項２に記載の熱式流速・流量センサ。
【請求項４】
供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化する前記ヒータ素子からの熱の温度を検出する測温素子とを有する流速検出部と、
気温を計測する気温計測用素子を有する気温計測部と、
熱式流速・流量センサの板状基板の主要部である基板主要部と、
前記流速検出部を実装する基板部分と、
前記基板主要部から一体的に延び、前記流速検出部を支持する細長形状の流速検出部用支持部と、
前記基板主要部から一体的に延び、前記気温計測部を支持する細長形状の気温計測部用支持部と、
前記基板主要部に形成(配置)した回路部と、
からなる流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサにおいて、
前記流速検出部を支持する流速検出部用支持部を中心として、対称に少なくとも一対の前記気温計測部を支持する気温計測部用支持部を形成するとともに、前記気温計測用素子が同時に前記流速検出部の風下側とならないように配置し、
前記回路部には、互いに対向配置されている２つの前記測温素子ａ、ｂからの温度情報ａ、ｂと前記気温計測用素子からの気温情報とを、それぞれデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有する量子化装置と、
流体の流れ方向に対する指向性誤差情報を記憶する記憶装置と、
デジタル信号にそれぞれ変換した２つの前記温度情報ａ、ｂから、前記流速検出部の前記測温素子ａ、ｂに当たる流体の流れの方位角情報を算出する機能と、
２つの前記温度情報ａ、ｂと少なくとも１つの前記気温情報（ｃあるいはｄ）とから、流体の流速値を算出する機能と、
前記流れの方位角情報と前記流速値と前記指向性誤差情報とから、前記流速値の検出誤差情報を補正する機能とを有する演算装置と、
この演算装置からの流速値を出力する出力装置とからなる補正装置を有すること
を特徴とする補正装置を備えた熱式流速・流量センサ。
【請求項５】
前記流速検出部を実装する基板部分の実装箇所の両面に、汎用の表面実装部品である前記ヒータ素子と前記測温素子とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、前記流速検出部を実装する基板部分を介して少なくとも２つの前記測温素子と少なくとも２つの前記ヒータ素子とを熱的に接続してなる流速検出部を構成したこと
を特徴とする請求項４に記載の補正装置を備えた熱式流速・流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサとその指向性誤差の補正装置に関し、特に、供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化するヒータ素子からの温度を検出する測温素子とを有する流速検出部の検出感度が、流体の流れ方向に対して感度が依存しないように、指向性誤差の補正装置を備えた無指向性の熱式流速・流量センサ及び指向性誤差の補正装置を備えた熱式流速・流量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱式流速・流量センサは、電熱線等のヒータ素子を流体中に置いた時に、その物体から流体に奪われる熱量が、流体の流速に依存して変化することを利用して流速を計測し、その結果から流体の流量を算出している。そして、熱式流速・流量センサは流速の検出対象となる流体の温度が変化した場合に、流速検出部からの出力（熱量）に対する気温の変化の影響をも補償できるように、一般には気温補償用素子を備えている。
【０００３】
ここで、一般的な熱式流速・流量センサの動作原理について説明する。
まず、一定の発熱源を持つ発熱体が、流体中に存在する場合、発熱体の持つ熱が流速に応じて流体に移動する物理現象を利用している。この物理現象は、下記式（１）に示すように、Ｋｉｎｇの式として一般的に知られている。
【０００４】
Ｑ＝（ａ＋ｂｕ）（Ｔ−Ｔａ）            式（１）
ここで、Ｑは発熱体の発熱量、ｕは流速、Ｔは発熱体温度、Ｔａは周囲流体の温度、ａ及びｂは定数で、発熱体の素材や構造に依存する値である。
【０００５】
上記式（１）から、流速を測定するには、発熱量Ｑが一定の場合には、発熱体温度Ｔ及び周囲流体の温度Ｔａの温度を計測して求めなければならない。また、発熱量Ｑが不定の場合には、発熱量Ｑ、発熱体温度Ｔ、周囲流体の温度Ｔａを計測して求めなければならない。なお、ａ及びｂは、発熱体の素材や構造に依存する値であるから、素材や構造が同一であれば、原理的には、ａ及びｂは定まる値である。
【０００６】
そこで、発明者は、熱式流速・流量センサの製造方法及びその熱式流速・流量センサにおいて、流速検出用の発熱部（ヒータ素子）及びこの発熱部からの熱の温度を計測する流速検出部の基板として、単一の板状形状の基板を用いることにより、汎用の基板製造装置を用いるとともに、さらに、流速検出部へ実装する電子部品は、汎用の自動搭載機を用いて汎用の表面実装部品を実装することにより、流速検出部を形成することを第１の目的とし、さらに、流速検出部の周囲及び気温計測部との間に空間を設けることにより、流速検出部の発熱部から気温計測部への熱伝導を少なくすることを第２の目的とし、また、気温計測部の周囲にも空間を設けて流速検出部の発熱部からの熱伝導をさらに少なくすることにより、流速検出部からの熱による気温計測部に与える影響を少なくすることを第３の目的とし、さらに、基板から突出した構造となっている流速検出部を保護するガード部を設けることにより、外部からの衝撃による熱式流速・流量センサの損傷防止及び流速検出部の誤接触による火傷防止を第４の目的とする熱式流速・流量センサについて、先に従来例１（特開２０１５−０６８６５９号公報：特許文献１）を出願した。
【０００７】
発明者が先に出願した上記従来例１（特開２０１５−０６８６５９号公報：特許文献１)のものは、気温計測部４４に影響する流速検出部４０からの熱の伝導を下げることを目的としたもので、図８に示すように、板状の基板４１の一端両側部分には、基板主要部４１ｂからそれぞれ一体的に延びた細長形状の流速検出部用支持部４２と気温計測部用支持部４３が互いに離間して形成されている。流速検出部用支持部４２の先端部には、この流速検出部用支持部４２に支持された流速検出部４０を実装する基板部分４１ａが形成されており、気温計測部用支持部４３の先端部には、この気温計測部用支持部４３に支持された気温計測部４４を実装する基板部分４１ｃが、ＮＣＭ等を用いて形成されている。
【０００８】
流速検出部４０を実装する基板部分４１ａ及び気温計測部４４を実装する基板部分４１ｃの表面には、それぞれ流速検出部用の回路パターン（図示せず）及び気温計測用の回路パターン（図示せず）が形成されている。基板部分４１ａの表面実装箇所には、汎用の表面実装部品である測温素子３及び汎用の表面実装部品であるヒータ素子４が、それぞれ半田付けにより実装されて流速検出部４０を構成し、基板部分４１ｃの表面実装箇所には、汎用の表面実装部品である気温計測用素子４５が、半田付けにより実装されて気温計測部４４を構成している。
【０００９】
従って、流速検出部４０は、流速検出部用支持部４２により基板主要部４１ｂに一体的に支持された構造となり、又、気温計測部４４は、気温計測部用支持部４３により基板主要部４１ｂに一体的に支持された構造となっている。又、測温素子４９及びヒータ素子５０は、基板部分４１ａの表面に実装されているとともに、両素子３、４が互いに隣接して配置し実装されていることで熱的に直接接続された構造となっている。
【００１０】
さらに、流速検出部４０及び気温計測部４４の周囲には、それぞれ空間４６が設けられた構造となっているとともに、流速検出部４０と気温計測部４４との間にも空間４７が設けられ、且つ、板状の基板主要部を設けた構造となっている。なお、４８は取付孔で、熱式流速・流量センサを他の装置に取り付けるためのものである。
【００１１】
このように構成されているので、流速検出部４０から基板主要部４１ｃへの熱伝導を軽減することが出来る。さらに、流速検出部用支持部４２を細く形成することにより、より一層の熱伝導を軽減することが出来る。又、流速検出部４０と気温計測部４４との間には、空間４７が形成され、さらに、流速検出部４０及び気温計測部４４の周囲にも空間４６が形成されており、且つ、板状の基板主要部を設けた構造となっている。その上、気温計測部４４の気温計測部用支持部４３を細く形成することにより、気温計測部４４への熱伝導をさらに低く抑えることが出来るとともに、流速検出部４０からの熱が、気温計測部４４に与える影響を可能な限り少なくすることが出来る
【００１２】
このように、発明者が先に出願した上記熱式流速・流量センサ(従来例１)は、流体の流れ方向に対する流速・流量の検出感度には指向性がある。従って、パイプやダクト等の内部を流れる流体のように、流れ方向(流向)が決まっている場合には、このように検出感度に指向性のある熱式流速・流量センサでも十分その効果が得られた。
【００１３】
しかしながら、住空間や自然環境、植物や動物の生育環境等のように、流体（この場合は空気）の流れ方向を管理していない空間では、空気の流れ方向は、一定方向ではなく、この流れ方向をあらかじめ想定することは困難である。なお、この様な空間における流速を計測する場合、流れ方向を限定せずに、流れ方向の違いによる検出感度の違い（指向性誤差）を少なくしたセンサを、一般に無指向性のセンサという。
【００１４】
この無指向性のセンサは、従来からも存在し、検出感部を球状もしくは円筒状に形成している。検出感部を球状にする手法は、すでに一般的であり、プローブ（検出部）に対して水平方向の指向性については、ほぼ無指向性であることが判明している。
【００１５】
一方、発明者は、熱式流速・流量センサの測定精度を向上させるためにも、流体の流れる方向には関係のない無指向性の検出感度が得られる熱式流速・流量センサとして、先に、従来例２（特開２０１５−２１０１９６号公報：特許文献２）を出願した。
【００１６】
発明者が先に出願した上記従来例２（特開２０１５−２１０１９６号公報：特許文献２）の上記従来例２のものは、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、熱式流速・流量センサ５１において、流速検出用の発熱部（ヒータ素子５０）及びこの発熱部からの熱の温度を計測する測温素子４９とからなる流速検出部の基板部分４１ａとして、板状形状若しく複数の面を有する多角形状の基板を用い、流速検出部４０へ実装する電子部品は、汎用の表面実装部品を用いるとともに、さらに、板状形状の基板の場合には、ヒータ素子５０を基板部分４１ａの表面及び裏面の両面に実装し、複数の面を有する多角形状の基板の場合には、ヒータ素子５０をそれぞれ各面に実装して、流速検出部４０の検出感度が、無指向性となるように、指向特性を改善している。
【００１７】
さらに詳細に説明すれば、図９（ａ）及び（ｂ）において、板状形状の基板４１の一端両側部分には、基板主要部４１ｂからそれぞれ一体的に延びた細長形状の流速検出部用支持部４２と気温計測部用支持部４３が互いに離間して形成されている。流速検出部用支持部４２の先端部には、この流速検出部用支持部４２に支持された流速検出部４０を実装する基板部分４１ａが形成されている。気温計測部用支持部４３の先端部には、この気温計測部用支持部４３に支持された気温計測部４４を実装する基板部分４１ｃが形成されている。
【００１８】
流速検出部４０を実装する基板部分４１ａと気温計測部４４を実装する基板部分４１ｃの表面には、それぞれ流速検出部用の回路パターン（図示せず）及び気温計測用の回路パターン（図示せず）が形成されている。基板部分４１ａの表面及び裏面の実装箇所には、汎用の表面実装部品であるヒータ素子５０、５０がそれぞれ対向配置され実装されており、さらに、基板部分４１ａの実装個所に実装されているヒータ素子５０に隣接して汎用の測温素子４９が、半田付けにより実装されて、流速検出部４４を構成している。基板部分４１ｃの表面実装箇所には、汎用の表面実装部品である気温計測用素子４３が、半田付けにより実装されて気温計測部４４を構成している。
【００１９】
従って、流速検出部４０は、流速検出部用支持部４２により基板主要部４１ｂに一体的に形成支持された構造となり、また、気温計測部４４は、気温計測部用支持部４３により基板主要部４１ｂに一体的に形成支持された構造となっている。また、測温素子４９及びヒータ素子５０は、基板部分４１ａの表面に実装されているとともに、測温素子４９、ヒータ素子５０が互いに隣接して配置され実装されていることで熱的に直接接続された構造となっている。
【００２０】
さらに、流速検出部４０及び気温計測部４４の周囲には、それぞれ空間４６が設けられた構造となっているとともに、流速検出部４０と気温計測部４４との間にも空間４７が設けられている。このように、板状形状の基板４１は、流速検出部４０用の基板部分４１ａと気温計測部４４用の基板部分４１ｃとが、それぞれ流速検出部用支持部４２及び気温計測部用支持部４３を介して基板主要部４１ｂに一体的に連設された構造となっている。なお、基板主要部４１ｂには、熱式流速・流量センサ５１を他の装置に取り付けるための取付孔４８と、信号取り出し用パット５２が形成されている。なお、流速検出部用の基板部分と気温計測部用の基板部分とが、それぞれ流速検出部用支持部及び気温計測部用支持部を介して基板主要部に一体的に連設された構造となっており、流速検出部と気温計測部とが同一の基板上に形成されている。
【００２１】
このような構造に形成されているので、基板部分４１ａの内部電源配線（図示せず）からの供給電流により、基板部分４１ａの表面及び裏面に実装されているヒータ素子５０、５０は加熱されている。熱式流速・流量センサ５１が流体中に配置されると、その流体の流速に応じてヒータ素子５０の熱は変化し、この熱は、基板部分４１ａの実装箇所の基板を介して測温素子４９へと熱的に直接伝導する。この伝導する熱の温度は、測温素子４９により計測され、この計測値から、上記した熱式流速・流量センサの動作原理に基づいて流速及び流量が算出される。
【００２２】
又、熱式流速・流量センサ５１では、基板部分４１ａの両面にヒータ素子５０、５０を実装したので、流体の流れる方向の相違に基づく各ヒータ素子５０、５０の上流側と下流側との流体への放熱量の差を減少させることが出来るため、流速検出部４０の検出感度の検出感度が無指向性となるように、指向特性を改善することが出来る。従って、熱式流速・流量センサの計測誤差を除去することが出来る。
【００２３】
また、２つのヒータ素子５０は、基板部分４１ａを介在させて対向配置されているので、測温素子４９の温度が低下した場合でも、より迅速に測温素子４９の温度を回復させることが出来るので、熱式流速・流量センサとしての応答性が良くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２０１５−０６８６５９号公報（従来例１）
【特許文献２】特開２０１５−２１０１９６号公報（従来例２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
一般に、流体中に存在する物体がある場合、この物体の下流方向に渦等の乱流が発生する。一方、この物体が、流体の流れ方向に対して一定以上の面積を有する場合、下流側に、流れ速度が小さくなる部分、即ち、淀み部分が発生するため、下流側では、流体の流速は、本来の流速とは異なる流速で物体の表面を流れる。そのため、物体の上流方向からの放熱量と下流方向の放熱量とでは差が生じる。従って、熱源の発熱部（ヒータ素子）が上流側にある場合と下流側にある場合とでは、放熱量が相違するため、流速検出部で検出される検出感度に指向性が生じる。このような検出感度の指向性は、熱式流速・流量センサによる流速・流量を計測する際の測定誤差の原因となっている。また、流体への熱流出を計測するための物体温度計測用の測温素子を、ヒータ素子とは別に設けた場合は、この測温素子も放熱部位として機能し、且つ、物体温度を直接検出する部位であるため、放熱量の差異の影響は、より強く現れる。
【００２６】
パイプやダクトなどの中を流れる流体の流速計測は、流れ方向が定まっているために、従来例１に示す指向性を有する熱式流速・流量センサでも十分に実用となる。しかし、住空間や自然環境、植物や動物の生育環境等のように、流体の流れ方向や流速が管理していない空間の場合には、流速は一定とはならず、又、流れ方向をあらかじめ予測することは難しい。この様な空間で風速（流速）を計測する場合、検出感度に指向性のある従来例１に示す熱式流速・流量センサでは、検出感度の相違による測定誤差が生じるという問題がある。
【００２７】
又、図８に示す従来例１の熱式流速・流量センサも含まれるが、一般に、板状形状の基板面にヒータ素子及び測温素子を配置した構造の風速・風量センサの場合には、流速・流量検出部を細い支持部材で支持している。従って、板状形状の基板を用いたことによる流体の流れ方向に与える影響や支持部材が配置されている方向からの流速に対する検出感度が低下する。即ち、ヒータ素子の設置面とその他の面とでは、検出感度が相違するという問題があった。このように、流体の流れる方向により検出感度が異なる。即ち、検出感度に指向性が生じる。このような指向性のある熱式流速・流量センサでは、流体の流れる方向に伴う流速・流量の検出感度の相違による測定誤差が生じるという問題がある。
【００２８】
図９に示す従来例２のものは、しかしながら、ヒータ素子５０や測温素子４９等の電子部品を、基板の端面にも実装しなければならず、現在の電子部品の実装技術では困難である。従って、一般に普及している電子部品の自動組立機（自動搭載機）を用いることが出来ず、自動化出来ないという問題がある。そのため、手作業により組み立てるか、あるいは、特注品として自動組立機を新たに作成し、これを用いて自動的に実装するしか方法がなく、大きなコスト高の原因となっている。
【００２９】
又、気温計測部４４が流速検出部４０よりも下流に配置されており、さらに、風速（流速）１ｍ/ｓ以下の微風速の条件下では、気温計測部４４は流速検出部４０の基板部分４１ａに実装されたヒータ素子５０からの熱の影響を受けることとなり、気温計測値の誤差が大きくなる。その結果、流速の測定値の誤差が大きくなるという問題がある。
【００３０】
以上述べたように、従来技術にはこれら多くの問題点がある。そこで、この発明では、熱式流速・流量センサの基板として、板状形状の単一の基板を用い、流速検出部の２つの発熱部（ヒータ素子）とこの２つのヒータ素子からの熱の温度を計測する２つの測温素子とを、板状形状の基板(基板部分)の両面（表面及び裏面）に、それぞれ互いに対向配置して実装して、同じ指向性を有する２つの流速検出部を形成し、さらに、気温計測部は、流速検出部を中心として対称に一対（２つ）形成し、この気温計測部の２つの気温計測用素子が、同時に流速検出部の風下側にならない様に配置することにより、上記の微風速(微流速)の条件下における気温計測値の誤差の問題を解決した熱式流速・流量センサを提供することを第１の目的としている。
【００３１】
さらに、この発明は、熱式流速・流量センサの基板として、板状形状の単一の基板を用い、流速検出部の２つの発熱部（ヒータ素子）とこの２つのヒータ素子からの熱の温度を計測する２つの測温素子とを、板状形状の基板(基板部分)の両面（表面及び裏面）に、それぞれ互いに対向配置して実装し、同じ指向性を有する２つの流速検出部を形成し、流速検出部の２つの測温素子から得られる測定値(温度情報)を合成することにより、指向性を除去した測定値（温度情報）を求めるとともに、少なくとも１つの気温計測部の気温計測用素子からの気温情報とにより、指向性誤差が軽減された熱式流速・流量センサを提供することを第２の目的としている。
【００３２】
さらに、この発明は、流速検出部の２つの測温素子から得られる２つの測定値（温度情報）と、気温計測部の２つの気温計測用素子から得られる２つの測定値（気温情報）と、外部データから取り込まれる指向性誤差情報とから指向性誤差の補正値を求め、この補正値に基づいて自動的に指向性誤差を補正する補正装置を備えた熱式流速・流量センサを提供することを第３の目的としている。
【００３３】
さらに、この発明は、流速検出部の２つの測温素子から得られる２つの測定値（温度情報）と、気温計測部の１つの気温計測用素子から得られる１つの測定値（気温情報）と、外部データから取り込まれる指向性誤差情報とから指向性誤差の補正値を求め、この補正値に基づいて自動的に指向性誤差を補正する補正装置を備えた熱式流速・流量センサを提供することを第４の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
請求項１に係る発明は、供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化するヒータ素子からの熱の温度を検出する測温素子とを有する流速検出部と、気温を計測する気温計測用素子を有する気温計測部と、熱式流速・流量センサの板状の基板と、この基板の主要部である基板主要部と、前記流速検出部を実装する基板部分と、基板主要部から一体的に延び、流速検出部を支持する細長形状の流速検出部用支持部と、基板主要部から一体的に延び、気温計測部を支持する細長形状の気温計測部用支持部と、基板主要部に形成（配置）した回路部とからなる流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサにおいて、流速検出部を実装する基板部分の実装箇所の両面に、汎用の表面実装部品であるヒータ素子と測温素子とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、流速検出部を実装する基板部分を介して少なくとも２つの測温素子と少なくとも２つのヒータ素子とを熱的に接続してなる流速検出部を構成し、回路部には、互いに対向配置されている２つの測温素子ａ、ｂからの温度情報ａ、ｂと気温計測用素子からの気温情報とを、それぞれデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有する量子化装置と、流体の流れ方向に対する指向性誤差情報を記憶する記憶装置と、デジタル信号にそれぞれ変換した２つの温度情報ａ、ｂから、流速検出部の測温素子ａ、ｂに当たる流体の流れの方位角情報を算出する機能と、２つの温度情報ａ、ｂと少なくとも１つの気温情報とから、流体の流速値を算出する機能と、流れの方位角情報と流速値と指向性誤差情報とから、流速値の検出誤差情報を補正する機能を有する演算装置と、この演算装置からの流速値を出力する出力装置とからなる補正装置を備えた熱式流速・流量センサである。
【００３５】
請求項２に係る発明は、供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化するヒータ素子からの熱の温度を検出する測温素子とを有する流速検出部と、気温を計測する気温計測用素子を有する気温計測部と、熱式流速・流量センサの板状の基板と、この基板の主要部である基板主要部と、流速検出部を実装する基板部分と、基板主要部から一体的に延び、流速検出部を支持する細長形状の流速検出部用支持部と、基板主要部から一体的に延び、気温計測部を支持する細長形状の気温計測部用支持部と、基板主要部に形成（配置）した回路部とからなる流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサにおいて、流速検出部を支持する流速検出部用支持部を中心として、対称に少なくとも一対の気温計測部を支持する気温計測部用支持部を形成するとともに、２つの気温計測用素子が同時に流速検出部の風下側とならないように配置した熱式流速・流量センサである。
【００３６】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、流速検出部を実装する基板部分の実装箇所の両面に、汎用の表面実装部品であるヒータ素子と測温素子とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、流速検出部を実装する基板部分を介して２つの測温素子と２つのヒータ素子とを熱的に接続してなる流速検出部を構成したものである。
【００３７】
請求項４に係る発明は、供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化するヒータ素子からの熱の温度を検出する測温素子とを有する流速検出部と、気温を計測する気温計測用素子を有する気温計測部と、熱式流速・流量センサの板状基板の主要部である基板主要部と、流速検出部を実装する基板部分と、基板主要部から一体的に延び、流速検出部を支持する細長形状の流速検出部用支持部と、基板主要部から一体的に延び、気温計測部を支持する細長形状の気温計測部用支持部と、基板主要部に形成(配置)した回路部とからなる流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサにおいて、流速検出部を支持する流速検出部用支持部を中心として、対称に少なくとも一対の気温計測部を支持する気温計測部用支持部を形成するとともに、気温計測用素子が同時に流速検出部の風下側とならないように配置し、回路部には、互いに対向配置されている２つの測温素子ａ、ｂからの温度情報ａ、ｂと気温計測用素子からの気温情報とを、それぞれデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有する量子化装置と、流体の流れ方向に対する指向性誤差情報を記憶する記憶装置と、デジタル信号にそれぞれ変換した２つの温度情報ａ、ｂから、流速検出部の測温素子ａ、ｂに当たる流体の流れの方位角情報を算出する機能と、２つの温度情報ａ、ｂと少なくとも１つの気温情報（ｃあるいはｄ）とから、流体の流速値を算出する機能と、流れの方位角情報と流速値と指向性誤差情報とから、流速値の検出誤差情報を補正する機能とを有する演算装置と、この演算装置からの流速値を出力する出力装置とからなる補正装置を備えた熱式流速・流量センサである。
【００３８】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、流速検出部を実装する基板部分の実装箇所の両面に、汎用の表面実装部品であるヒータ素子と測温素子とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、流速検出部を実装する基板部分を介して２つの測温素子と２つのヒータ素子とを熱的に接続してなる流速検出部を構成したものである。
【発明の効果】
【００３９】
請求項１に係る発明は、上記のように構成したので、流速検出器の２つの測温素子からの測定値を合成することにより、指向性誤差が軽減されるとともに、さらに、補正装置により指向性誤差が除去され、ほぼ無指向性の熱式流速・流量センサが得られる。又、このセンサは低コストで製作することができる。そのため、従来は価格面で設置が実現しなかった設置場所にも設置することが可能となり、応用分野も広くなる。
【００４０】
請求項２に係る発明は、上記のように構成したので、気温計測部の２つの気温計測用素子の気温測定値を合成することにより、風下になる特定の方位角で発生する指向性誤差を軽減することが出来る。
【００４１】
請求項３に係る発明は、上記のように構成したので、上記請求項２と同様な効果がある。さらに、指向特性の同じ流速検出部が得られるので、２つの測定値を合成することにより、指向性誤差を相殺することが出来る。その上、２つの気温測定値も合成することが出来るので、請求項２の熱式流速・流量センサよりもさらに指向性誤差を大幅に改善することが出来る。
【００４２】
請求項４に係る発明は、上記のように構成したので、請求項１〜請求項３と同様な効果がある。さらに、指向性誤差がなく、ほぼ無指向性の熱式流速・流量センサが得られる。
【００４３】
請求項５に係る発明は、上記のように構成したので、請求項３と同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の第１の実施例を示す模式図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図（ａ）の要部拡大斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施例を示すもので、図２（ａ）は図１（ａ）、図１（ｂ）に示す形状の流速検出部を用いて実測した測定値(温度情報)を模式化した測定結果を示す指向特性図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す指向特性図に、指向性誤差をＷＳ線として表示した図である。
【図３】この発明の第２の実施例を示す正面図である。
【図４】この発明の第２の実施例を示すもので、図３に示す形状の流速検出部と気温計測部を用いて実測した測定値の測定結果を示す指向特性図である。
【図５】この発明の第１及び第２の実施例を示すもので、図３に示す形状の流速検出部及び気温計測部を用いた場合の補正装置の要部ブロック図である。
【図６】流速をパラメータとして、図１に示す形状の流速検出部を用いて実測した測定値(温度情報)の測定値結果を示す指向特性図である。
【図７】この発明の第１及び第２の実施例を示すもので、補正装置の要部ブロック図である。
【図８】従来例１を示すもので、熱式流速・流量センサの要部斜視図である。
【図９】従来例２を示すもので、（ａ）は熱式流速・流量センサの要部正面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
供給電流により熱を発生するヒータ素子と流速に応じて変化するヒータ素子からの熱の温度を検出する測温素子とを有する流速検出部と、気温を計測する気温計測用素子を有する気温計測部と、熱式流速・流量センサの板状基板の主要部である基板主要部と、流速検出部を実装する基板部分と、基板主要部から一体的に延び、流速検出部を支持する細長形状の流速検出部用支持部と、基板主要部から一体的に延び、気温計測部を支持する細長形状の気温計測部用支持部と、基板主要部に形成(配置)した回路部とからなる流体の流速及び流量を計測する熱式流速・流量センサにおいて、流速検出部を支持する流速検出部用支持部を中心として、対称に少なくとも一対の気温計測部を支持する気温計測部用支持部を形成するとともに、気温計測用素子が同時に流速検出部の風下側とならないように配置し、流速検出部を実装する基板部分の実装箇所の両面に、汎用の表面実装部品であるヒータ素子と測温素子とを、それぞれ互いに対向配置して実装し、流速検出部を実装する基板部分を介して少なくとも２つの測温素子と少なくとも２つのヒータ素子とを熱的に接続してなる流速検出部を構成する。
【００４６】
さらに、指向性誤差を補正する補正装置は、回路部には、互いに対向配置されている２つの測温素子ａ、ｂからの温度情報ａ、ｂと気温計測用素子からの気温情報とを、それぞれデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有する量子化装置と、流体の流れ方向に対する指向性誤差情報を記憶する記憶装置と、デジタル信号にそれぞれ変換した２つの温度情報ａ、ｂから、流速検出部の測温素子ａ、ｂに当たる流体の流れの方位角情報を算出する機能と、２つの温度情報ａ、ｂと少なくとも１つの気温情報とから、流体の流速値を算出する機能と、流れの方位角情報と流速値と指向性誤差情報とから、流速値の検出誤差情報を補正する機能とを有する演算装置と、この演算装置からの流速値を出力する出力装置により構成する。
【実施例１】
【００４７】
この発明の第１の実施例を、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、図５、図６、図７に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の第１の実施例を示す熱式流速・流量センサの模式図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の要部拡大斜視図である。図２（ａ）は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す形状の流速検出部４を用いて実測した測定値（温度情報）を模式化した測定結果を示す指向特性図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に指向性誤差をＷＳ線で表示した指向特性図である。
【００４８】
図５は、後述する図３に示す形状の流速検出部４（４ａ、４ｂ）及び気温計測部５（５ａ、５ｂ）を用いた場合の補正装置の要部ブロック図である。図６は、流速をパラメータとして、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す形状の流速検出部４（４ａ、４ｂ）と１つの気温計測部８（８ａ）を用いて実測した測定値(温度情報)の結果を示す指向特性図、図７は、補正装置１６のフロー図である。なお、基板１に形成されている回路パターンは記載していない。
【００４９】
この実施例１では、熱式流速・流量センサ１５において、流速検出用の発熱部であるヒータ素子７（７ａ、７ｂ）及びこの発熱部からの熱の温度を計測する測温素子６（６ａ、６ｂ）とからなる流速検出部４（４ａ、４ｂ）を実装する基板部分１ａは、板状形状の単一の基板１を用いている。流速検出部４（４ａ、４ｂ）へ実装する電子部品は、いずれも汎用の表面実装部品を用いている。さらに、ヒータ素子７（７ａ、７ｂ）と測温素子６（６ａ、６ｂ）は、いずれも基板部分１ａの表面及び裏面の両面に実装している。このように基板部分１ａの両面に流速検出部が形成された構造となり、２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）からの測定結果を合成すれば、流速検出部４（４ａ、４ｂ）の検出感度誤差は軽減され、指向特性を改善することが出来る。なお、この実施例１では、ヒータ素子７（７ａ、７ｂ）及び測温素子６（６ａ、６ｂ）は、汎用の表面実装部品を用いているが、これに限定されるものではない。ヒータ素子及び測温素子は、汎用の表面実装部品を用いなくても同様の効果を得ることが可能である。
【００５０】
図１（ａ）及び図１（ｂ）において、この発明による熱式流速・流量センサ１５の板状形状の基板１の一端両側部分には、基板主要部１ｂからそれぞれ一体的に延びた細長形状の流速検出部用支持部２と気温計測部用支持部３が互いに離間して形成されている。流速検出部用支持部２の先端部には、この流速検出部用支持部２に支持された流速検出部４（４ａ、４ｂ）を実装する基板部分１ａが形成されている。同様に、気温計測部用支持部３の先端部には、この気温計測部用支持部３に支持された気温計測部５を実装する基板部分１ｃが形成されている。
【００５１】
板状形状の基板１としては、この実施例に限らず後述するすべての実施例において、プリント基板として一般に広く販売されているガラスエポキシ製のＦＲ−４を用いているが、ポリアミド製の基板でも良く、セラミック製の基板、シリコン基板等のように、熱伝導率の低い部材で形成された基板材でもよい。
【００５２】
基板１の基板主要部１ｂには、それぞれ流速検出部用の回路パターン(図示せず)、気温計測用の回路パターン（図示せず）及びその他後述する補正装置用の回路パターン、演算装置としてのマイクロコンピュータ、電源供給及び信号の取り出し用の情報出力装置等で構成される回路部１１が形成されている。基板部分１ａの表面及び裏面の実装箇所には、汎用の表面実装部品であるヒータ素子７（７ａ、７ｂ）がそれぞれ対向配置され実装されており、さらに、基板部分１ａの実装個所に実装されているヒータ素子７（７ａ、７ｂ）にそれぞれ隣接して汎用の測温素子６（６ａ、６ｂ）が、半田付け等により実装されて、２つの流速検出部４（４ａ、４ｂ）を構成している。基板部分１ｃの表面実装箇所には、汎用の表面実装部品である１つの気温計測用素子８（８ａ）が、半田付け等により実装されて気温計測部５を構成している。
【００５３】
従って、流速検出部４は、基板主要部１ｂに一体的に形成された流速検出部用支持部２により支持された構造となり、また、気温計測部５は、基板主要部１ｂに一体的に形成された気温計測部用支持部３により支持された構造となっている。また、２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）及び２つのヒータ素子７（７ａ、７ｂ）は、基板部分１ａの両面に実装されているとともに、測温素子６（６ａ、６ｂ）とヒータ素子７（７ａ、７ｂ）は互いに隣接して配置され実装されていることで熱的に直接接続された構造となっている。
【００５４】
さらに、流速検出部４及び気温計測部５の周囲には、それぞれ空間９が設けられた構造となっているとともに、流速検出部４と気温計測部５との間にも空間１０が設けられている。このように、板状形状の基板１は、流速検出部４用の基板部分１ａと気温計測部５用の基板部分１ｃとが、それぞれ流速検出部用支持部２及び気温計測部用支持部３を介して基板主要部１ｂに一体的に連設された構造となっている。
【００５５】
なお、基板１の基板主要部１ｂには、熱式流速・流量センサ１５を他の装置に取り付けるための取付孔及び信号取り出し用出力端子パット１２が形成されている。なお、この実施例では、流速検出部用の基板部分１ａと気温計測部用の基板部分１ｃとは、それぞれ流速検出部用支持部２及び気温計測部用支持部３を介して基板主要部１ｂに一体的に連設された構造となっており、流速検出部４と気温計測部５とが同一の基板上に形成されているが、これに限定されるものではない。流速検出部と気温計測部とを分離した構成であっても同様の効果を得ることが出来る。
【００５６】
又、この発明は、指向性誤差を自動的に補正する補正装置１６を備えている。以下、これについて図５及び図７に基づいて説明する。図５に示すように、熱式流速・流量センサの指向性誤差を補正する補正装置１６は、量子化装置（ＡＤコンバータ）１７、演算装置（ＣＰＵ）１８、記憶装置（不揮発メモリ）１９、情報出力装置２０により構成されている。
【００５７】
量子化装置（ＡＤコンバータ）１７は、流速検出部４（４ａ、４ｂ）の２つの測温素子６ａ、６ｂからの温度情報ａ、ｂ及び気温計測部５の気温計測用素子８からの温度情報ｃを、それぞれデジタル信号に変換するＡＤ変換機能を有している。記録装置１９は、不揮発性メモリで、あらかじめ風洞等によって熱式流速・流量センサの指向性誤差を計測しておき、そのデータを演算装置１８に取り込むための外部データとして記憶している。この外部データは、流体の流れ方位角に対する指向性誤差情報として、流速値の検出誤差の補正に利用される。
【００５８】
この実施例１の場合、指向性誤差は、後述する図２（ｂ）に示すように、ＷＳ線（実線）で示すＷＳ系列の様になり、測温素子６ａ、６ｂの配置軸（０°−１８０°）に対し、横９０°付近で指向性誤差が生じる事になる。
これに対し、図７に示す補正フローで演算を行えば、この指向性誤差を補正し、良好な無指向性の熱式流速・流量センサを実現することができる。情報出力装置２０は、演算装置１８からの流速値、流量値等を出力する。
【００５９】
演算装置１８は、デジタル信号にそれぞれ変換された流速検出部４（４ａ、４ｂ）の２つの測温素子６ａ、測温素子６ｂの温度情報ａ、温度情報ｂから、流速検出部４（４ａ、４ｂ）の測温素子６ａ、測温素子６ｂに当たる流体の流れの方位角情報を算出する機能と、測温素子６ａ、測温素子６ｂからの２つの温度情報ａ、温度情報ｂと少なくとも１つの気温情報８（８ｃ）とから、流体の流速値を算出する機能と、流れの方位角情報と流速値と流れ方位角に対する指向性誤差情報とから、流速値の検出誤差情報を補正する機能とを有している。なお、図５中、点線で示す部分は、後述する実施例２で使用される形状のセンサ（気温計測用素子８を２つ形成した場合）の場合を示している。
【００６０】
このように構成されているので、２つの測温素子６ａ及び測温素子６ｂからの測定値（温度情報ａ、ｂ）は、流体の流れ方向の方位角（流向）に応じて変化するが、この２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）の測定値（温度情報ａ、温度情報ｂ）から、熱式流速器・流量センサ１５に当たる流体の方位角を推測することができる。
なお、測温素子６（６ａ、６ｂ）からの測定値（温度情報）が、２つ（温度情報ａ、温度情報ｂ）である場合には、流体の流れ方向(流向）は２方位までしか特定できない。しかし、流体の流れ方向（流向）を確定するためには少なくとも３点の測温素子が必要となる。なお、この件に関しては、発明者が先に出願した特願２０１４−２５９６１５号に開示されているので、その説明を省略する。
【００６１】
しかしながら、この発明の目的は、流体の流れ方向（流向）を計測することではなく、指向性誤差を軽減することにより、流速測定値の測定精度を高めることである。従って、流速検出部４（４ａ、４ｂ）の２つの測温素子６ａ、測温素子６ｂにより、流体の流れ方向を、２方位迄特定できれば十分である。指向性誤差は、後述する図２（ａ）に示すように、２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）の位置関係は、０°と１８０°を結ぶ線に対して左右対称となっている。このため、この２つの測温素子６ａ、測温素子６ｂを結ぶ線に対して、流体はどの程度の角度でそれぞれ測温素子６ａ、測温素子６ｂに当たるか（方位角）が判明する。従って、その方位角がたとえ２方位までしか推定できなくとも、左右対称の関係にあれば何ら問題はない。
【００６２】
なお、現時点では、半導体技術の進歩により、図５に示す量子化装置１７と演算装置１８および記憶装置（不揮発メモリ）１９と、情報出力装置２０の半導体構成部分は、ワンチップのマイクロコンピュータ（もしくはマイクロコントローラ）で構成できるので、小型化、コスト削減化が可能である。
【００６３】
図６は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す構造の熱式流速・流量センサ１５を用い、流体の流速をパラメータとした場合の測定結果を示すもので、９０°の方向に流速検出部４ａの測温素子６ａが、−９０°の方向に流速検出部４ｂの測温素子６ｂが位置している。円周上の数値は、全周測定値の平均値からの偏差を示している。なお、図６に示す測定結果は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すデータとは異なる形状のセンサを用いて計測したので、数値及び流体の流れ方位角が異なっている。又、プロットデータは、流速値ではなく気温との温度差から求められた数値を示している。
【００６４】
この図６に示すように、流速域に関わらず気流(流体)の流れ方位角に対する反応は一定の形を維持している。また、測定結果は、測温素子６ａと測温素子６ｂとを結ぶ軸（この場合、−９０°と９０°を結ぶ線）を中心線として、ほぼ上下対称の形状となっている。これにより、方位角の検出には問題のないこと、測温素子６aの温度情報ａと測温素子６bからの温度情報ｂとの温度差（即ち、温度情報ａ−温度情報ｂ）から気流（流体）の流れ方向の方位角が演算可能であることが判明する。
【００６５】
次に、補正装置１６を備えた熱式流速・流量センサ１５の作用動作について、図１（ａ）、（ｂ）、図５、図６、図７に基づいて説明する。まず、基板部分１ａの内部電源配線の回路パターン（図示せず）からの供給電流により、板状形状の基板１の基板部分１ａの両面（表面及び裏面）に実装されているヒータ素子７（７ａ、７ｂ）は加熱されている。熱式流速・流量センサ１５が流体中に配置されると、その流体の流速に応じてヒータ素子７（７ａ、７ｂ）の熱(温度)が変化し、この温度情報は、基板部分１ａの実装箇所の基板を介して２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）へと熱的に直接伝導し、上記した熱式流速・流量センサの動作原理に基づいて流速値及び流量値が求められるが、この状態では指向性誤差が大きい。
【００６６】
そこで、この実施例１では、指向性誤差を自動的に補正する補正装置１６を備えており、以下、これについて説明する。図５及び図７において、流速検出部４（４ａ、４ｂ）の２つの測温素子６ａ、６ｂにより、それぞれ計測された測定値（ステップＡ）は、図５に示す量子化装置１７により、それぞれＡＤ変換され、デジタル信号の温度情報ａ、温度情報ｂとなる（ステップＢ）。さらに、気温計測用素子８ａにより計測された気温測定値（ステップＣ）は、同様に、量子化装置１７によりデジタル信号に変換され、気温情報ｃとなる（ステップＤ）。
【００６７】
次いで、２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）の温度情報ａと温度情報ｂ及び気温計測用素子８ａの気温情報ｃは、演算装置（ＣＰＵ）１８に入力する。この演算装置１８において、２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）からの２つの温度情報ａと温度情報ｂにより、流れ方位角情報が算出される（ステップＥ）。又、２つの温度情報ａと温度情報ｂ及び気温計測用素子８ａの気温情報ｃとから流速値の指向性誤差が補正される（ステップＦ）。
【００６８】
次いで、流れ方位角情報と流速値と外部データを記憶している記憶装置１９から、外部データとして取り込まれた流れ方位角に対する指向性誤差情報（ステップＨ）とから流速値の検出誤差が補正され（ステップＧ）、情報出力装置２０から指向特性誤差の少ない流速値が出力する（ステップＩ）。
【００６９】
図２（ａ）は、この実施例１に示す形状の流速検出部４を用いて実測した測定値（温度情報ａ、温度情報ｂ）を模式化した測定結果を示す指向特性図で、図中、実線ａは測温素子６ａによる測定値(温度情報ａ）に相当し、点線ｂは測温素子６ｂによる測定値(温度情報ｂ）に相当している。又、図２（ｂ）は、図２（ａ）に指向性誤差をＷＳ線で表示した場合を示す図で、図中、実線ＷＳ線は、図２（ａ）における実線ａ（測温素子６ａによる測定値(温度情報ａ）)と、点線ｂ（測温素子６ｂによる測定値(温度情報ｂ)）を合成したもので、この場合の合成法は、２つの測温素子６ａ、６ｂの測定値の最大値を選択したものである。
【００７０】
図２（ａ）から明らかなように、測温素子６aの正面から吹く風（流体の流れ方向）を０°とし、測温素子６ｂの正面から吹く風(流体)を１８０°とする。基準流速を１とすると、各面（測温素子６ａ、測温素子６ｂ）の測定値は、各面で最大で２割程度まで検出誤差が生じている。この検出誤差は、２つの測温素子６ａ、測温素子６ｂの測定値（温度情報ａ、温度情報ｂ）を合成することにより、即ち、図２（ｂ）におけるＷＳ線に示す指向性誤差とすることにより、大幅に改善することが出来る。
【００７１】
又、図２（ｂ）から明らかなように、ＷＳ線に示すような２つの測温素子６ａ、測温素子６ｂの測定値（温度情報ａ、温度情報ｂ）の合成を行っても、測温素子６ａ、測温素子６ｂの配置軸（０°−１８０°）の横９０°付近で指向性誤差が生じる。この指向性誤差は、上記補正装置１６により補正することが出来るので、無指向性の熱式流速・流量センサを得る事が出来る。
【００７２】
このように構成されているので、熱式流速・流量センサ１５では、基板部分１ａの両面にヒータ素子７（７ａ、７ｂ）を実装するとともに、測温素子６（６ａ、６ｂ）も両面に実装したので、流体の流れる方向の相違に基づく各ヒータ素子７（７ａ、７ｂ）の上流側と下流側との流体への放熱量の差を減少させることが出来るため、流速検出部４の検出感度の指向性誤差を軽減することが出来、指向特性を改善することが出来る。その上、補正装置１６により自動的に指向性誤差を補正することが出来るので、図２（ａ)に示すように、ほぼ無指向性に近い熱式流速・流量センサが得られる。
【００７３】
また、ヒータ素子７（７ａ、７ｂ）と測温素子６（６ａ、６ｂ）とは、実装箇所の基板部分１ａを介して熱的に直接接続された構造となっているので、応答性の良い流速検出部４が得られるとともに、個体差の少ない流速検出部４が得られるので、熱式流速・流量センサとしての調整も必要とせず、コストが安くなる。
【００７４】
さらに、流速検出部４を実装する基板部分１ａ、気温計測部５を実装する基板部分１ｃ、流速検出部用支持部２、気温計測用支持部３及び基板主要部１ｂとは、いずれも一体的に形成された構造である。従って、基板１及び流速検出部用支持部２の基板材は、上記したように、熱伝導率が低い部材（ＦＲ−４基板：熱伝導率は０．４５Ｗ／ｍ／Ｋ）が用いられている。その上、流速検出部用支持部２を細長く形成することにより、流速検出部４から基板主要部１ｂへの熱伝導を抑えることが出来る。
【００７５】
また、２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）と２つのヒータ素子７（７ａ、７ｂ）は、基板部分１ａを介在させてそれぞれ対向配置されているので、測温素子６の温度が低下した場合でも、より迅速に測温素子６の温度を回復させることが出来るので、熱式流速・流量センサとしての応答性が良くなる。
【実施例２】
【００７６】
この発明の第２の実施例を、図３、図４に基づいて詳細に説明する。図３は、この発明の第２の実施例を示す熱式流速・流量センサの正面図である。図４は、この発明の第２の実施例を示すもので、図３に示す形状の熱式流速・流量センサ２５において、気温計測用素子８（８ａ、８ｂ）を用いて実測した測定値（気温情報ｃ、気温情報ｄ）の測定結果を示す指向特性図である。なお、第１の実施例と同じ部分については、同一名称、同一番号を用い、その説明を省略する。また、基板２１に形成されている回路パターンは記載していない。
【００７７】
図３に示すように、熱式流速・流量センサ２５の板状形状の基板２１（基板主要部２１ｂ）の一端中央部には、基板主要部２１ｂから一体的に伸びた流速検出部４を支持する流速検出部用支持部２２が形成されており、基板２１（基板主要部２１ｂ）の一端両測部には、流速検出部用支持部２２を中心として対称に一対（２つ）の細長形状の気温計測部用支持部２３（２３ａ、２３ｂ）が、基板主要部２１ｂからそれぞれ一体的に延びた状態で形成されている。流速検出部用支持部２２の先端部両面（表面及び裏面）には、この流速検出部用支持部２２に支持された２つの流速検出部４（４ａ、４ｂ）を実装する基板部分２１ａが形成されている。同様に、気温計測部用支持部２３の先端部には、この２つの気温計測部用支持部２３（２３ａ、２３ｂ）にそれぞれ支持された２つの気温計測部５（５ａ、５ｂ）を実装する基板部分２１ｃ、基板部分２１ｄがそれぞれ形成されている。
【００７８】
基板２１の基板主要部２１ｂには、上記実施例１で述べたと同様に、回路部１１が形成されている。基板部分２１ａの表面及び裏面の実装箇所には、汎用の表面実装部品であるヒータ素子７（７ａ、７ｂ）がそれぞれ対向配置され実装されており、さらに、基板部分２１ａの実装個所に実装されている２つのヒータ素子７（７ａ、７ｂ）に隣接して汎用の２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）が、それぞれ半田付け等により実装されて、検出感度の等しい２つの流速検出部４（４ａ、４ｂ）を構成している。基板部分２１ｃ、２１ｄの表面実装箇所には、汎用の表面実装部品である２つの気温計測用素子８（８ａ、８ｂ）が、それぞれ半田付け等により実装されて気温計測部５（５ａ、５ｂ）を構成している。
【００７９】
従って、２つの流速検出部４は、流速検出部用支持部２２により基板主要部２１ｂの一端中央部両面に、一体的に形成支持された構造となり、また、２つの気温計測部５（５ａ、５ｂ）は、２つの気温計測部用支持部２３（２３ａ、２３ｂ）により基板主要部２１ｂの一端両側部に、流速検出部用支持部２２を中心として、対称に一対（２つ）形成されている気温計測部用支持部２３（２３ａ、２３ｂ）にそれぞれ支持された構造となっている。
このような構造の２つの気温計測部５（５ａ、５ｂ）を形成することにより、２つの気温計測用素子８ａ、８ｂが、同時に流速検出部４の風下側とならないように配置する。このように配置されることにより、流速検出部４のヒータ素子７（７ａ、７ｂ）による熱の影響軽減することが出来る。
【００８０】
また、実施例１でも述べたように、２つの流速検出部４（４ａ、４ｂ）の２つの測温素子６（６ａ、６ｂ）及び２つのヒータ素子７（７ａ、７ｂ）は、基板部分２１ａの両面（表面及び裏面）に実装されているとともに、測温素子６（６ａ、６ｂ）とヒータ素子７（７ａ、７ｂ）が互いに隣接して配置され実装されていることで熱的に直接接続された構造となっている。
【００８１】
さらに、２つの流速検出部４（４ａ、４ｂ）及び２つの気温計測部５（５ａ、５ｂ）の周囲には、それぞれ空間９が設けられた構造となっているとともに、流速検出部４と２つの気温計測部５（５ａ、５ｂ）との間にも空間１０ａ、１０ｂが設けられている。このように、板状形状の基板２１は、２つの流速検出部４用の基板部分２１ａと２つの気温計測部５用の基板部分２１ｃとが、それぞれ流速検出部用支持部２２及び２つの気温計測部用支持部２３（２３ａ、２３ｂ）を介して基板主要部２１ｂに一体的に連設された構造となっている。又、基板主要部２１ｂには、上記実施例１の場合と同様に、熱式流速・流量センサ１５を他の装置に取り付けるための取付孔及び信号取り出し用出力端子パット１２が形成されている。
【００８２】
なお、この実施例２では、流速検出部用の基板部分２１ａと気温計測部用の基板部分２１ｃ、２１ｄとが、それぞれ流速検出部用支持部２２及び２つの気温計測部用支持部２３（２３ａ、２３ｂ）を介して基板主要部２１ｂに一体的に連設された構造となっている。このように、２つの流速検出部４と２つの気温計測部５（５ａ、５ｂ）とが同一の基板上に形成されているが、これに限定されるものではない。流速検出部と気温計測部とを分離した構成であっても同様の効果を得ることが出来る。
【００８３】
又、図３に示す形状の熱式流速・流量センサ２５は、実施例１と同様に、指向性誤差を自動的に補正する補正装置２６を備えているが、実施例２の場合には、２つの気温計測用素子８ａ、８ｂを備えているので、図５において点線で示すように、２つの気温計測用素子８ａ、８ｂからの気温情報ｃ、気温情報ｄが、それぞれ量子化装置１７に入力することになる。又、図７においても点線で示すように、２つの気温情報ｃ、気温情報ｄを加えて演算処理され、流速値が算出されることになる（ステップＥ）。動作手法は、実施例１で述べた方法と同じであるから、その説明は省略する。
【００８４】
図４は、図３に示す形状の熱式流速・流量センサ２５において、気温計測用素子８（８ａ、８ｂ）を用いて実測した測定値（気温情報ｃ、気温情報ｄ）を模式化した測定結果を示す指向特性図で、図中、実線ａは気温計測部用素子８ａによる測定値（気温情報ｃ）に相当し、点線ｂは気温計測部用素子８ｂによる測定値(気温情報ｄ)に相当している。
【００８５】
ここで、図４において、気温計測部５ａの気温計測部用素子８ａが、流速検出部４の風下側になる角度を９０°とし、気温計測部用素子８ｂが、流速検出部４の風下側になる角度を１８０°とし、基準温度を２５℃とすると、気温計測用素子８ａの測定値（気温情報ｃ）は、風下となる特定の角度の範囲（７０°〜１１０°）で、気温２８℃を最大値とする大きな検出誤差を生じる。同様に、気温計測用素子８ｂの測定値（気温情報ｄ）は、風下となる特定の角度の範囲（２５０°〜２９０°）°で、気温２８℃を最大値とする大きな検出誤差が生じる。
【００８６】
これらの気温計測用素子８（８ａ、８ｂ）の検出誤差が、流速の測定誤差に直結するので、この気温計測用素子８（８ａ、８ｂ）の検出誤差を改善するために、２つの気温計測用素子８ａ及び気温計測用素子８ｂの各測定値（気温情報ｃ及び気温情報ｄ）を合成する。この場合の合成法は２つの気温測定用素子８ａ及び気温計測用素子８ｂの各測定値（気温情報ｃ、気温情報ｄ）のうち最小値を選択することであり、この合成法により、検出誤差を大幅に改善することが出来る。
【００８７】
このように構成されているので、実施例１の場合と同様な効果がある。さらに、気温計測部５は、２つ配置されているので、気温計測用素子８ａ及び気温計測用素子８ｂからそれぞれ得られた２つの気温情報ｃ及び気温情報ｄを合成することにより、気温測定値の誤差を除去した測定値（流速値）を算出することが出来るので、熱式流速・流量センサ２５の指向性誤差を軽減することが出来る。さらに、２つの気温計測用素子８ａ及び気温計測用素子８ｂが、同時に流速検出部４の風下側とならないように配置したので、気温計測用素子８ａ及び気温計測用素子８ｂへの流速検出部４のヒータ素子７（７ａ、７ｂ）からの熱の影響を最小限にすることが出来る。
【００８８】
なお、この実施例２では、２つの流速検出部と２つの気温計測部を有する形状の熱式流速・流量センサ２５を用いたが、これに限定するものではなく、熱式流速・流量センサの形状としては、流速検出部は１つ、気温計測部は２つ形成した形状であっても良く、この場合でも熱式流速・流量センサの指向性誤差は十分改善することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
応用分野としては、エアコン等の空調管理やそれによるエネルギーマネジメント分野など、人間の生活環境でも広く利用することが出来る。建物内の各部屋に載置して快適センサの一部として使用することが可能である。人間の生活環境の快適性評価指数として、ＰＭＶ（予測平均温冷感）やＥＴ（有効温度）、ＯＴ（作用温度）等があるが、いずれも風速の値を用いて算出される。温度センサや湿度センサは一般家庭にも普及しつつある。特に、コスト面・耐久面・製作容易性等を向上した熱式流速・流量センサを得られるため、従来は導入がされなかった住環境への導入の可能性が見込まれる。同様に、建物内の換気機能の検査や、労働環境基準の検査・監視、健康増進法に基づく分煙状況の検査・監視など、人間の居住環境および周囲環境のモニタリングへの応用が期待できる。
【００９０】
産業分野においては、清浄空気環境の風速・風量の検査等に応用することが出来る。クリーンルームや、箱状構造物内部のみを清浄空気環境にすることの可能なチャンバー等は、汚染空気の混合・混入に注意を払わねばならず、従来は風速・風量をモニタリングできなかった分野でも広く利用することが出来る。
【００９１】
又、農業分野の特に園芸分野では、０．３〜０．７ｍ／ｓの微風を植物体もしくは植物群落に与えることが、光合成促進や病害予防に効果があることが判っている。よって、清浄空気環境のモニタリングや温室など栽培施設における風の管理等、植物生産管理への利用が見込まれる。このように、従来ではセンサ設置が見込めなかった場所でも利用することが出来る。
【００９２】
又、病院等の医療機関においては、患者の周囲環境が患者の治療回復に影響を与えることが知られており、旧来より温度・湿度の管理は積極的に行われてきた。また、手術中や手術直後の患者や、生体調整機能に変調をきたしている患者は、体温調整機能が低下しているために、他の状態の患者よりも環境管理に特に注意を払う必要がある。さらに、手術患者の術後の経過は、手術中および手術後の患者に与える環境ストレスを最小化する事が特に求められている。しかし、快適性の評価要素の一つである気流速度は、これまで積極的に用いられる事は無かった。病床数が減少している日本の医療環境において、患者の短期回復による早期退院が進めば、医療機関への負担および入院待ちを余儀なくされている患者にとってメリットがある。よって、医療現場への導入が期待できる。
【符号の説明】
【００９３】
１５、２５                  熱式流速・流量センサ
１、２１                    基板
１ａ、２１ａ                流速検出部用の基板部分
１ｂ、２１ｂ                板状形状の基板主要部
２１ｃ、２１ｄ              気温計測用の基板部分
２、２２                    流速検出部用支持部
３、２３、３ａ、２３ｂ      気温計測部用支持部
４（４ａ、４ｂ）            流速検出部
５（５ａ、５ｂ）            気温計測部
６（６ａ、６ｂ）            測温素子
７（７ａ、７ｂ）            ヒータ素子
８（８ａ、８ｂ）            気温計測用素子
１１                        回路部
１６                        補正装置
１７                        量子化装置（ＡＤコンバータ）
１８                        演算装置
１９                        記憶装置（不揮発性メモリ）
２０                        情報出力装置
ａ、ｂ                      温度情報
ｃ、ｄ                      気温情報
【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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【図８】
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【図９】
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