(57)【要約】【課題】小型化することができる流速センサを提供する。【解決手段】流速センサ１Ａは、板状部１４Ａと、前記板状部１４Ａの一側表面１５に設けられる第１本体部１６Ａと、前記板状部１４Ａの他側表面１７に設けられる第２本体部１８Ａとを有する本体２Ａと、前記板状部１４Ａに形成された２以上の検知部２１と、前記第１本体部１６Ａと前記第２本体部１８Ａを貫通し、前記検知部２１に連通する２以上の流路６Ａとを備えることを特徴とする。【選択図】図２
2012145357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部と、
前記板状部の一側表面に設けられる第１本体部と、
前記板状部の他側表面に設けられる第２本体部と
を有する本体と、
前記板状部に形成された２以上の検知部と、
前記本体を貫通し、前記検知部に連通する流路と
を備えることを特徴とする流速センサ。
【請求項２】
前記流路は、前記第１本体部および前記第２本体部に形成された流路形成部を有し、前記流路形成部が前記検知部を挟んで連通していることを特徴とする請求項１記載の流速センサ。
【請求項３】
前記流路は、
前記本体を貫通する主流路と、
前記主流路をバイパスするバイパス流路と
を有し、
前記主流路または前記バイパス流路が前記検知部に連通している
ことを特徴とする請求項１記載の流速センサ。
【請求項４】
前記流路は、互いに直交する３方向に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の流速センサ。
【請求項５】
前記検知部は、ピエゾ抵抗層が設けられたカンチレバー部を有することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の流速センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流速センサに関し、特に室内などの空間における空気の流速、方向を測定する流速センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、流路内の流体の流速を計測する手法として、熱式流速センサがある。これは、ヒータによって流体を加熱すると、その熱分布が流体の流速によって変化し、流体の流速が早いほどヒータ近傍の温度が低下するため、そのヒータ近傍の流体温度の変動を検知部で計測することによって、流路内の流体の流速を算出するというものである（特許文献１）。
【０００３】
また、別な手法として、カルマン渦を利用した流速センサがある。この手法では、流路内に設けられた渦発生部によって発生するカルマン渦を利用して流体の圧力を２つの導圧管を介して受圧部に導入する。そして、その２つの導圧管の圧力差を受けて受圧部がトーションバーを回転軸として周期的に捻じれ、その捻じれの周波数をトーションバーに形成したピエゾ抵抗で検出することによって、流速センサは、流路を流れる流体の流速を算出している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６０５３８号公報
【特許文献２】特開平８−７５５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような従来の流速センサは、異なる二方向の流速を単体の流速センサで測定することが困難であった。したがって、従来、二方向以上の流速を計測するには、複数の流速センサを設置する必要があるので、構成が全体として大型化してしまう、という問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点に鑑み、小型化することができる流速センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、板状部と、前記板状部の一側表面に設けられる第１本体部と、前記板状部の他側表面に設けられる第２本体部とを有する本体と、前記板状部に形成された２以上の検知部と、前記本体を貫通し、前記検知部に連通する流路とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、前記流路は、前記第１本体部および前記第２本体部に形成された流路形成部を有し、前記流路形成部が前記検知部を挟んで連通していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、前記流路は、前記本体を貫通する主流路と、前記主流路をバイパスするバイパス流路とを有し、前記主流路または前記バイパス流路が前記検知部に連通していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る発明は、前記流路は、互いに直交する３方向に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る発明は、前記検知部は、ピエゾ抵抗層が設けられたカンチレバー部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流速センサによれば、検知部を設けた板状部と、前記検知部に連通する流路が形成された第１本体部と第２本体部とを一体化して構成したことにより、容易に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る流速センサの全体構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る流速センサの全体構成を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る流速センサの全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態に係る流速センサの板状部の構成を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る流速センサの検知部の使用状態を示す縦断面図である。
【図６】第１実施形態に係る流速センサの本体を形成する成形型を示す斜視図であり、（Ａ）第１の成形型、（Ｂ）第２の成形型を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る流速センサの第１本体部の構成を示す斜視図である。
【図８】第１実施形態に係る流速センサの検知部の製造工程を段階的に示す縦断面図であり、（Ａ）ピエゾ抵抗層を積層した状態、（Ｂ）隙間を形成した状態、（Ｃ）電極を形成した状態、（Ｄ）連通路を形成しカンチレバー部を形成した状態を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る流速センサの使用状態を示す模式図である。
【図１０】第１実施形態に係る流速センサの評価装置の構成を示す模式図である。
【図１１】第１実施形態に係る流速センサの空気の流速と、ピエゾ抵抗層の抵抗値の変化との関係を示すグラフである。
【図１２】第１実施形態に係る流速センサをｚ軸周りにのみ回転させた場合の回転角度θと各流路における流速の関係を示すグラフである。
【図１３】第１実施形態に係る流速センサをｙ軸周りにのみ回転させた場合の回転角度φと各流路における流速の関係を示すグラフである。
【図１４】第１実施形態に係る流速センサで計測した流速と、実際の流速との差を示すグラフである。
【図１５】第１実施形態に係る流速センサで計測した空気の流れる方向と、実際の空気の流れる方向との差を示すグラフである。
【図１６】第２実施形態に係る流速センサの全体構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
１．第１実施形態
（１）全体構成
図１に示す流速センサ１Ａは、本体２Ａと、電極３とを備え、前記本体２Ａには流路が形成されている。本実施形態の場合、本体２Ａは球状に形成されている。流路は、方向が互いに直交するが、互いに連通せず、本体２Ａ内を貫通するように形成され、ｘ方向に貫通する第１流路６Ａ、ｙ方向に貫通する第２流路８Ａ、ｚ方向に貫通する第３流路１０Ａからなる。この流速センサ１Ａは、各流路６Ａ，８Ａ，１０Ａから本体２Ａ内に流体としての空気が流れ込むことにより、空気の流れの方向および流速を計測し得るように構成されている。なお、本図において、上下方向をｚ方向、当該ｚ方向に直交する方向をｘ方向、ｚ方向およびｘ方向に直交する方向をｙ方向という。なお、図中、第２本体部１８Ａの円形表面２７の中心を通り、ｘ方向に平行な直線を直線ｘ１とし、ｙ方向に平行な直線をｙ１とする。また、図中、板状部１４Ａの表面の中心を通り、ｘ方向に平行な直線を直線ｘ２とし、ｙ方向に平行な直線をｙ２とする。
【００１５】
図２に示すように、本体２Ａは、板状部１４Ａと、当該板状部１４Ａの一側表面１５に設けられる第１本体部１６Ａと、他側表面１７に設けられる第２本体部１８Ａとを有し、前記板状部１４Ａ、第１本体部１６Ａ、第２本体部１８Ａが一体化されてなる。本体２Ａは特に限定されるものではないが、例えばシリコーン（Silicone）樹脂により形成することができる。
【００１６】
板状部１４Ａは、円盤状の部材からなり、検知部が複数形成されている。本実施形態の場合、検知部は、第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３の３個からなり、第３検知部２３が板状部１４Ａの略中央に設けられている。また、第３検知部２３に対し、直線ｙ２上に第１検知部２１が形成されており、ｘ２上に第２検知部２２が形成されている。
【００１７】
第１本体部１６Ａと第２本体部１８Ａは同じ形態を有する。本実施形態の場合、第１本体部１６Ａと第２本体部１８Ａは、半球状の部材で構成され、流路形成部としての中央に形成された貫通穴２６と、円形表面２７に形成された２つの流路形成溝２８とを備える。貫通穴２６と流路形成溝２８とは、互いに連通しないように形成されている。
【００１８】
第１本体部１６Ａと第２本体部１８Ａは、同じ構成なので、本図中、第２本体部１８Ａを用いて説明する。
【００１９】
一方の流路形成溝３０（２８）は、直線ｘ１上の円形表面２７の外縁を始点３１として中心に向かい、前記貫通穴２６をよけるように側方へ曲がった後、直線ｙ１と交差した位置が終点３２となるように形成されている。
【００２０】
また、他方の流路形成溝３４（２８）は、直線ｙ１上の円形表面２７の外縁を始点３５として中心に向かい、前記一方の流路形成溝３０（２８）の終点３２および前記貫通穴２６をよけるように側方へ曲がった後、直線ｘ１と交差した位置が終点３６となるように形成されている。
【００２１】
このようにして、一方の流路形成溝２８の終点３２は、第１検知部２１に対向する位置に形成される。同様に他方の流路形成溝２８の終点３６は、第２検知部２２に対向する位置に形成される。また、貫通穴２６は、第３検知部２３に対向する。
【００２２】
このように構成された第１本体部１６Ａは、円形表面２７を板状部１４Ａの一側表面１５に当接させて接着される。また、第２本体部１８Ａは、円形表面２７を板状部１４Ａの他側表面１７に当接させて接着される。そうすると、第２本体部１８Ａに形成された一方の流路形成溝３０（２８）が、終点３２において第１検知部２１を経由して第１本体部１６Ａに形成された他方の流路形成溝３４（２８）の終点３６に連通することにより、第１流路６Ａは形成される。
【００２３】
同様に、第２本体部１８Ａに形成された他方の流路形成溝３４（２８）が、終点３６において第２検知部２２を経由して第１本体部１６Ａに形成された一方の流路形成溝３０（２８）の終点３２に連通することにより、第２流路８Ａは形成される。
【００２４】
また、第２本体部１８Ａに形成された貫通穴２６が、第３検知部２３を経由して第１本体部１６Ａに形成された貫通穴２６に連通することにより、第３流路１０Ａが形成される。
【００２５】
このようにして、第１流路６Ａ内に第１検知部２１が、第２流路８Ａ内に第２検知部２２が、第３流路１０Ａ内に第３検知部２３がそれぞれ形成されている。
【００２６】
図３に示すように、第１流路６Ａは、第２本体部１８Ａに形成された一方の流路形成溝３０（２８）と第１本体部１６Ａに形成された他方の流路形成溝３４（２８）とが第１検知部２１を介して連通している。この場合、第２本体部１８Ａの一方の流路形成溝３０（２８）の終点３２と、第１本体部１６Ａの他方の流路形成溝３４（２８）の終点３６とが、第１検知部２１の上下に配置され、板状部１４Ａを厚さ方向に貫通する貫通路３８を形成する。第１検知部２１は、貫通路３８に垂直に突設されている。特に図示しないが、第２流路８Ａは、第１流路６Ａと同様に構成されている。
【００２７】
次に、図４および図５を参照して、板状部１４Ａの構成について説明する。なお、第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３は、同じ構成であるので、第１検知部２１について説明する。
【００２８】
板状部１４Ａは、連通路４０と、カンチレバー部４２とを有する。連通路４０は、上記貫通路３８と略同じ内腔形状を有する。カンチレバー部４２は、一側面４３を除いて、連通路４０との間に隙間４４を設けた状態で形成されている。隙間４４は、第１流路６Ａ内を空気が流れ難い大きさ、特に限定されないが、例えば１０μｍ程度に形成される。
【００２９】
このカンチレバー部４２は、平板状の受圧部４６と当該受圧部４６の一側面４３に一体に形成された一対のヒンジ部４８とを有する。当該ヒンジ部４８は、電極３に電気的に接続されている。
【００３０】
図５に示すように、第１検知部２１は、基板５０と、絶縁層５２と、シリコン（Ｓｉ）層５４と、ピエゾ抵抗層５６と、金属層５８とからなり、シリコン層５４と、ピエゾ抵抗層５６とにより、所定形状（図４）のカンチレバー部４２が形成されている。当該カンチレバー部４２は、第１流路６Ａに流入する空気によって生じる受圧部４６の一側表面と他側表面との間の圧力差により、ヒンジ部４８を中心に弾性変形し得るように構成されている。電極３は、図示しないが、ピエゾ抵抗層５６の抵抗値の変化を検出する信号変換部および電源に電気的に接続されている。
【００３１】
次に、本体２Ａの製造方法について図６を参照して説明する。第１本体部１６Ａと第２本体部１８Ａは、第１の成形型６０と第２の成形型６２とにより成型する。第１の成形型６０は、半球状の凹部６４と当該凹部６４の中央に立設された柱状部６６とを有する。当該柱状部６６は、貫通穴２６を形成する。第２の成形型６２は、板状の部材の表面に２つの条部６８が形成されている。当該条部６８は、一方の流路形成溝３０（２８）と他方の流路形成溝３４（２８）を形成する。
【００３２】
第１の成形型６０に硬化剤を含めたシリコーン樹脂を流し込み、第２の成形型６２で第１の成形型６０の開口を塞ぎ、当該シリコーン樹脂を硬化させることにより、図７に示す第１本体部１６Ａを形成することができる。なお、上記したとおり、第１本体部１６Ａと第２本体部１８Ａは同じ形状で構成されているので、上記方法により、第２本体部１８Ａを形成することができる。
【００３３】
次に、検知部の形成方法について図８を参照して説明する。上記した通り、第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３は、同じ構成であるので、第１検知部２１について説明する。
【００３４】
まず、Siからなる基板５０上にSiO2からなる絶縁層５２を形成し、さらに、その絶縁層５２の上部にSiからなるシリコン層５４を形成することにより、基板５０と絶縁層５２とシリコン層５４からなる積層構造のSOI７０を形成する。SOI７０の各層の厚さ（Si/SiO2/Si）は、例えば、それぞれ上から順に、0.3/0.4/300μｍとすることができる。次いで、シリコン層５４上に不純物をドーピングしてシリコン層５４の一部をN型もしくはP型半導体としたピエゾ抵抗層５６を形成する（図８（Ａ））。
【００３５】
次に、SOI７０上のピエゾ抵抗層５６の上に金属層５８をパターン形成し、その後、シリコン層５４とピエゾ抵抗層５６を一部エッチングすることにより、上述したカンチレバー部４２のヒンジ部４８を除いた外縁と外周部分との間の隙間４４を形成する（図８（Ｂ））。なお、このとき、金属層５８の上面には、さらにレジスト（図示しない）を一部に対して形成しておく。
【００３６】
その後、金属層５８をさらにパターン形成し、レジスト（図示しない）が形成されていない部分を除去し、その後にレジストも除去することによって電極３を形成する（図８（Ｃ））。そして、底面側から基板５０と絶縁層５２をエッチングして連通路４０を形成することにより、カンチレバー部４２を形成する（図８（Ｄ））。
【００３７】
このようにして、板状部１４Ａに第１検知部２１を形成することができる。なお、第２検知部２２および第３検知部２３は、上記第１検知部２１と同様の方法により、第１検知部２１と同時に形成することができる。
【００３８】
（２）作用および効果
上記のように構成された流速センサ１Ａは、図９に示すように、測定対象としての室内７２に複数、本図の場合１０個設置されることにより、当該室内７２における空気の流れをより詳細に測定し得る。
【００３９】
例えば、流速センサ１Ａの周囲に空気の流れ（本図中、矢印）が生じると、当該空気は流速センサ１Ａの本体２Ａに当接する。本体２Ａに当接した空気は、本体２Ａに形成された第１流路６Ａ、第２流路８Ａ、第３流路１０Ａの少なくとも一つを通って当該本体２Ａ内に流入する。
【００４０】
第１流路６Ａ、第２流路８Ａ、第３流路１０Ａから本体２Ａ内に流入した空気は、各流路に設けられた第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３のカンチレバー部４２の受圧部４６に対し、一側表面と他側表面との間に圧力差を生じさせる。この圧力差により、カンチレバー部４２は、ヒンジ部４８を中心に弾性変形をする。因みに、圧力差をΔＰ、流速をＵとすると、ΔＰ＝Ｃ×Ｕ２と表される（Ｃは定数）。
【００４１】
カンチレバー部４２が弾性変形すると、その変形歪みによるピエゾ抵抗層５６の抵抗値の変化は、電圧信号として信号変換部（図示しない）で検出される。この電圧信号から圧力差ΔＰを算出すると共に、当該ΔＰと予め設定された定数Ｃとにより、流速Ｕが算出される。
【００４２】
本実施形態の場合、流速センサ１Ａは、板状部１４Ａに第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３を設けると共に、前記第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３に連通する流路を第１本体部１６Ａと第２本体部１８Ａにそれぞれ形成し、板状部１４Ａを挟んで第１本体部１６Ａと第２本体部１８Ａを一体化して構成したことにより、容易に小型化することができる。
【００４３】
また、流速センサ１Ａは、カンチレバー部４２の変形歪みから空気の流速を計測する構成としたことにより、従来のように空気を加熱したり、カルマン渦を発生させたりする必要がないため、効率よく流速を計測することができる。また、従来の熱式流体センサのように測定に先立って加熱する必要が無いので、速応性が良く流速センサ１Ａのエネルギー損失も少なくすることができる。
【００４４】
また、流速センサ１Ａは、ｘ方向に貫通する第１流路６Ａ、ｙ方向に貫通する第２流路８Ａ、ｚ方向に貫通する第３流路１０Ａを備え、各流路に第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３を設けたから、空気の流速と共に、空気の流れる方向を単体で検出することができる。
【００４５】
第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３は、半導体材料などを積層したカンチレバー部４２を板状部１４Ａに形成する構成としたから、容易に小型化することができる。したがって、図９に示すように、室内に複数設置することもでき、これにより、室内における空気の流れをより詳細に計測することができる。
【００４６】
（３）評価結果
本発明者らは、本実施形態に係る流速センサ１Ａについて試料を作製し、特性を評価した。作製した試料は、本体２Ａの直径が１０ｍｍ、カンチレバー部４２は厚さが３００ｎｍ、縦および横の長さが１００μｍである。流路の開口面積は、カンチレバー部４２の面積と略同じとした。
【００４７】
上記流速センサ１Ａは、図１０に示す評価装置７４に設置した。当該評価装置７４は、ファン７５および流速制御部７６を備えた風洞７７と、当該風洞７７内に設置された姿勢変換部７８とを備える。姿勢変換部７８は、設置された流速センサ１Ａを、ｚ軸周り、およびｙ軸周りに回転可能に支持する。なお、空気の流れる方向に平行にｘ軸を配置し、ｚ軸周りの回転角度をθ、ｙ軸周りの回転角度をφとする。流速センサ１Ａの電極３は、信号変換部７９に電気的に接続されている。信号変換部７９は、インターフェースを介してパーソナルコンピュータ８０に接続されている。この評価装置７４において、ファン７５を一定の回転数で回転させ、流速制御部７６により風洞７７内に流入させる空気量を制御することにより、風洞７７内に所定の空気の流れを生じさせる。この場合、空気は、流速制御部７６からファン７５に向かって平行に風洞７７内を流れる。
【００４８】
まず、第１流路６Ａが空気の流れる方向に対し平行になるように、流速センサ１Ａを固定した状態で、空気の流速のみを変化させた場合の、ピエゾ抵抗層５６の抵抗値の変化を測定した（図１１）。本図から明らかなように、本実施形態に係る流速センサ１Ａでは流速の２乗に対し第１検知部２１のピエゾ抵抗層５６の抵抗値が比例することが確認できた。同時に、空気の流れる方向に対し略直角に配置されている第２流路８Ａおよび第３流路１０Ａにおける第２検知部２２および第３検知部２３は、全く反応しないことも確認できた。
【００４９】
次いで、空気を流速３ｍ／ｓで流した状態で、ｚ軸周りにのみ流速センサ１Ａを回転させた場合の回転角度θと各流路における流速（図１２）、およびｙ軸周りにのみ流速センサ１Ａを回転させた場合の回転角度φと各流路における流速（図１３）を測定した。
【００５０】
ｚ軸周りにのみ流速センサ１Ａを回転させた場合（図１２）には、第３流路１０Ａは空気の流れる方向に対し垂直となるので、第３流路１０Ａの流速Ｕｚはほとんどゼロとなる。一方、第１流路６Ａ、第２流路８Ａにおける流速Ｕｘ，Ｕｙは、回転角度θとの関係で、それぞれ、コサインカーブ、サインカーブ状に変化する。
【００５１】
ｙ軸周りにのみ流速センサ１Ａを回転させた場合（図１３）には、第２流路８Ａは空気の流れる方向に対し垂直となるので、第２流路８Ａの流速Ｕｙはほとんどゼロとなる。一方、第１流路６Ａ、第３流路１０Ａにおける流速Ｕｘ，Ｕｚは、回転角度θとの関係で、それぞれ、コサインカーブ、サインカーブ状に変化する。
【００５２】
この結果から、本実施形態に係る流速センサ１Ａは、３方向の空気の流れる方向を分離して測定可能であるといえる。
【００５３】
さらに、ｙ軸周りにのみ流速センサ１Ａを回転させた場合の回転角度φと各流路における流速との関係の測定結果を用いて、第１検知部２１および第３検知部２３から得られた空気の流速および方向を算出した結果を示す（図１４および図１５）。この結果から、本実施形態に係る流速センサ１Ａは、流速における誤差が０．４ｍ／ｓ、方向における誤差が１１度であることがわかった。
【００５４】
２．第２実施形態
（１）全体構成
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態に対し、流路の形態が異なる。第１実施形態の同様の構成について同様の符号を付した図１６において、流速センサ１Ｂは、本体２Ｂが第１本体部１６Ｂ、第２本体部１８Ｂ、板状部１４Ｂを有している。この本体２Ｂには、第１流路６Ｂ、第２流路８Ｂ、第３流路１０Ｂが形成されており、各流路は、前記本体２Ｂを貫通する主流路と、当該主流路をバイパスするバイパス流路とを有する。
【００５５】
すなわち、第１流路６Ｂは、第１主流路８２と第１バイパス流路８３とからなる。第１主流路８２は、流路形成部としての第１主流路形成溝８４で構成されている。第１バイパス流路８３は、流路形成部としての第１バイパス入口穴８５と、第１バイパス形成溝８６と、第１バイパス出口穴８７と、第１バイパス貫通穴８８とで構成されている。
【００５６】
第２流路８Ｂは、第２主流路８９と第２バイパス流路９０とからなる。第２主流路８９は、流路形成部としての第２主流路形成溝９１で構成されている。第２バイパス流路９０は、流路形成部としての第２バイパス貫通穴９２と、第２バイパス入口穴９３と、第２バイパス形成溝９４と、第２バイパス出口穴９５とで構成されている。
【００５７】
第３流路１０Ｂは、第３主流路９６と第３バイパス流路９７とからなる。第３主流路９６は、流路形成部としての第３主流路入口９８と、第３主流路入口穴９９と、第３主流路貫通穴１００と、第３主流路出口穴１０１と、第３主流路出口１０２とで構成されている。第３バイパス流路９７は、流路形成部としての第３バイパス入口溝１０３と、第３バイパス入口穴１０４と、第３バイパス出口穴１０５と、第３バイパス出口溝１０６とで構成されている。
【００５８】
第１本体部１６Ｂは、板状の第１外本体部１０７と、板状の第１内本体部１０８とを積層してなる。同様に、第２本体部１８Ｂは、板状の第２外本体部１０９と、板状の第２内本体部１１０とを積層してなる。本体２Ｂは、第１内本体部１０８と第２内本体部１１０の間に板状部１４Ｂが配置され、一体化されている。
【００５９】
第１外本体部１０７には、第３主流路入口９８と、第３バイパス入口溝１０３と、第１バイパス形成溝８６とが形成されている。第３主流路入口９８は、厚さ方向に貫通した穴で構成されている。第３バイパス入口溝１０３は、第１外本体部１０７の一側表面１１１において、始点１０３Ｓが第３主流路入口９８に連通しており、長手方向がｙ方向に略平行となる位置に終点１０３Ｅが形成されている。第１バイパス形成溝８６は、第１外本体部１０７の一側表面１１１において、ｘ方向に略平行に形成され、始点８６Ｓと終点８６Ｅが当該一側表面１１１内に配置されている。また、第１バイパス形成溝８６は、中間部が第３バイパス入口溝１０３を迂回するようにハット状に屈曲して形成されている。
【００６０】
第１内本体部１０８は、第３主流路入口穴９９と、第３バイパス入口穴１０４と、第１バイパス入口穴８５と、第１バイパス出口穴８７と、第２主流路形成溝９１とが形成されている。
【００６１】
第３主流路入口穴９９は、第１外本体部１０７に形成された第３主流路入口９８に対応する位置に形成されている。第３バイパス入口穴１０４は、第１外本体部１０７に形成された第３バイパス入口溝１０３の終点１０３Ｅに対応する位置に形成されている。これら、第３主流路入口穴９９と、第３バイパス入口穴１０４は、第１内本体部１０８の厚さ方向に貫通した穴で構成されている。第１バイパス入口穴８５と、第１バイパス出口穴８７は、それぞれ第１外本体部１０７に形成された第１バイパス形成溝８６の始点８６Ｓと終点８６Ｅに対応する位置に形成され、第１内本体部１０８の厚さ方向に貫通した穴で構成されている。
【００６２】
第２主流路形成溝９１は、第１内本体部１０８の一側表面１１２において、ｙ方向に略平行に形成され、始点９１Ｓと終点９１Ｅが第１内本体部１０８のｙ方向の外縁を貫通している。また、第２主流路形成溝９１は、中間部が、第３主流路入口穴９９と、第３バイパス入口穴１０４とを迂回するようにハット状に屈曲して形成されている。
【００６３】
第２内本体部１１０は、第３主流路出口穴１０１と、第３バイパス出口穴１０５と、第２バイパス入口穴９３と、第２バイパス出口穴９５と、第１主流路形成溝８４とが形成されている。
【００６４】
第３主流路出口穴１０１と、第３バイパス出口穴１０５は、それぞれ第１内本体部１０８に形成された第３主流路入口穴９９と、第３バイパス入口穴１０４に対応する位置に形成されている。第２バイパス入口穴９３と、第２バイパス出口穴９５は、それぞれ第１内本体部１０８に形成された第２主流路形成溝９１の始点９１Ｓ側と終点９１Ｅ側に連通する位置に形成されている。これら第３主流路出口穴１０１と、第３バイパス出口穴１０５と、第２バイパス入口穴９３と、第２バイパス出口穴９５は、第２内本体部１１０の厚さ方向に貫通した穴で構成さている。
【００６５】
第１主流路形成溝８４は、第２内本体部１１０の一側表面１１３において、ｘ方向に略平行に形成され、始点８４Ｓと終点８４Ｅが第２内本体部１１０のｘ方向の外縁を貫通して形成されている。また、第１主流路形成溝８４は、中間部が第３主流路出口穴１０１と、第３バイパス出口穴１０５とを迂回するようにハット状に屈曲して形成されている。第１主流路形成溝８４は、始点８４Ｓ側および終点８４Ｅ側が、第１内本体部１０８に形成された第１バイパス入口穴８５および第１バイパス出口穴８７に、それぞれ連通するように形成されている。
【００６６】
第２外本体部１０９は、第３主流路出口１０２と、第３バイパス出口溝１０６と、第２バイパス形成溝９４とが形成されている。第３主流路出口１０２は、厚さ方向に貫通した穴で構成されている。第３バイパス出口溝１０６は、第１外本体部１０７の一側表面１１４において、ｙ方向に平行に形成されており、始点１０６Ｓが第３主流路入口９８に連通し、終点１０６Ｅが第３主流路出口１０２に連通している。第２バイパス形成溝９４は、第２外本体部１０９の一側表面１１４において、ｙ方向に略平行に形成され、始点９４Ｓと終点９４Ｅが当該一側表面１１４内であって、第２内本体部１１０に形成された第２バイパス入口穴９３と、第２バイパス出口穴９５にそれぞれ対応する位置に配置されている。また、第２バイパス形成溝９４は、中間部が第３主流路出口１０２と第３バイパス出口溝１０６を迂回するようにハット状に屈曲して形成されている。
【００６７】
板状部１４Ｂは、第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３、第３主流路貫通穴１００、第１バイパス貫通穴８８、および、第２バイパス貫通穴９２が形成されている。第１検知部２１、第２検知部２２、第３検知部２３は、それぞれ第１バイパス流路８３、第２バイパス流路９０、第３バイパス流路９７に連通する位置に形成されている。
【００６８】
本実施形態の場合、第１検知部２１は、第１内本体部１０８に形成された第１バイパス入口穴８５、および、第２内本体部１１０に形成された第１主流路形成溝８４の始点８４Ｓ側で形成された貫通路内に配置される。
【００６９】
第２検知部２２は、第１内本体部１０８に形成された第２主流路形成溝９１の終点９１Ｅ側、および、第２内本体部１１０に形成された第２バイパス出口穴９５で形成された貫通路内に配置される。
【００７０】
第３検知部２３は、第１内本体部１０８に形成された第３バイパス入口穴１０４、および、第２内本体部１１０に形成された第３バイパス出口穴１０５で形成された貫通路内に配置される。
【００７１】
第３主流路貫通穴１００、第１バイパス貫通穴８８は、それぞれ、第１内本体部１０８に形成された第３主流路入口穴９９、第１バイパス入口穴８５に対応する位置に形成されている。第２バイパス貫通穴９２は、第１内本体部１０８に形成された第２バイパス形成溝９４の始点９４Ｓに連通する位置に形成されている。
【００７２】
（２）作用および効果
上記のように構成された流速センサ１Ｂの周囲に空気の流れが生じると、当該空気は流速センサ１Ｂの本体２Ｂに当接する。本体２Ｂに当接した空気は、本体２Ｂに形成された第１流路６Ｂ、第２流路８Ｂ、第３流路１０Ｂの少なくとも一つを通って当該本体２Ｂ内に流入する。
【００７３】
例えば、図１６においてｘ方向から本体２Ｂに当接した空気は、第１主流路形成溝８４を通って、本体２Ｂ内に流入する。第１主流路形成溝８４内に流入した空気の一部は、第１バイパス流路８３に分岐する。第１バイパス流路８３に流入した空気は、第１検知部２１の一側表面に導入される。一方、第１主流路８２を流れる空気は、終点８４Ｅから外部へ放出される。なお、第１主流路８２は、第１バイパス貫通穴８８および第１バイパス出口穴８７を経由して第１バイパス形成溝８６の終点８６Ｅから第１検知部２１の他側表面に連通しているため、第１検知部２１の他側表面の圧力は第１主流路８２の終点８４Ｅと等しくなる。このようにして、第１流路６Ｂに流入した空気は、第１検知部２１のカンチレバー部４２の受圧部４６に対し、一側表面と他側表面との間に圧力差を生じさせる。この圧力差により、カンチレバー部４２は、ヒンジ部４８を中心に弾性変形をする。
【００７４】
同様に、ｙ，ｚ方向から本体２Ｂに当接した空気は、それぞれ第２主流路形成溝９１、第３主流路入口９８を通って、本体２Ｂ内に流入する。第２主流路形成溝９１および第３主流路入口９８内に流入した空気の一部は、それぞれ、第２バイパス流路９０、第３バイパス流路９７に分岐する。当該第２バイパス流路９０および第３バイパス流路９７に流入した空気は、それぞれ、第２検知部２２、第３検知部２３のカンチレバー部４２の受圧部４６に対し、一側表面と他側表面との間に圧力差を生じさせる。この圧力差により、カンチレバー部４２は、ヒンジ部４８を中心に弾性変形をする。
【００７５】
本実施形態に係る流速センサ１Ｂは、上記第１実施形態と同様な基本的構成を有するので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
３．変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、流体が空気である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、液体にも適用することができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、互いに直交する３方向の流路を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、任意の方向に任意の数だけ流路を形成することとしてもよい。
【００７８】
また、上記第１実施形態では、本体が球状である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、立方体や多面体形状であってもよい。
【００７９】
また、上記第２実施形態では、第３検知部を第３バイパス流路内に設ける場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第３検知部を第３主流路内に設けることとしてもよい。
【００８０】
また、上記第２実施形態では、図１６において各流路に対し空気の流れる方向を図示したが、本発明はこれに限らず、図１６に記載した方向と逆方向に空気が流れた場合にも、同様に流速を測定し得ることはいうまでもない。
【００８１】
また、上記第２実施形態では、本体が立方体形状である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、球状や多面体形状であってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ，１Ｂ    流速センサ
２Ａ、２Ｂ    本体
６Ａ、６Ｂ    第１流路（流路）
８Ａ、８Ｂ    第２流路（流路）
１０Ａ、１０Ｂ    第３流路（流路）
１４Ａ、１４Ｂ    板状部
１６Ａ、１６Ｂ    第１本体部
１８Ａ、１８Ｂ    第２本体部
２１    第１検知部（検知部）
２２    第２検知部（検知部）
２３    第３検知部（検知部）
２８    流路形成溝（流路形成部）
４２    カンチレバー部
５６    ピエゾ抵抗層
８２    第１主流路（主流路）
８３    第１バイパス流路（バイパス流路）
８９    第２主流路（主流路）
９０    第２バイパス流路（バイパス流路）
９６    第３主流路（主流路）
９７    第３バイパス流路（バイパス流路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図４】
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