特許 7398100 熱線センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-06

(45)【発行日】2023-12-14

(54)【発明の名称】熱線センサ

(51)【国際特許分類】

   G01P 5/12 20060101AFI20231207BHJP

   G01N 25/18 20060101ALI20231207BHJP

【ＦＩ】

G01P5/12 C

G01N25/18 J

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020008756

(22)【出願日】2020-01-22

(65)【公開番号】P2021117025

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2023-01-13

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】魚矢 日出夫

(72)【発明者】

【氏名】坂元 康朗

(72)【発明者】

【氏名】上原 元秀

(72)【発明者】

【氏名】秦 誠一

(72)【発明者】

【氏名】酒井 康彦

(72)【発明者】

【氏名】岩野 耕治

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１６５７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－７９２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１３２８０９９６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ ５／００－ ５／２６

Ｇ０１Ｆ １／６８－ １／６９９

Ｇ０１Ｎ２５／００－２５／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流れの場に配置され、前記流体の流速を含む複数の物理量を計測するための熱線センサであって、
第１基板、及び前記第１基板の一面上に形成された第１導電部と接続された第１熱線、を含む第１プリント基板と、
前記第１基板と対向して配置される第２基板、及び前記第２基板の一面上に形成された第２導電部と接続された第２熱線、を含む第２プリント基板と、
前記第２基板とは反対側にて前記第１基板と対向して配置される第３基板、及び前記第３基板の一面上に形成された第３導電部と接続された第３熱線、を含む第３プリント基板と、
前記第１基板とは反対側にて前記第２基板と対向して配置される第４基板、及び前記第４基板の一面上に形成された第４導電部と接続された第４熱線、を含む第４プリント基板と、を備え、
前記第１熱線及び前記第２熱線は、前記流体の流速を計測するように構成され、
前記第３熱線及び前記第４熱線は、前記流体の流速以外の他の物理量を計測するように構成され、
前記第１熱線及び前記第２熱線は、前記第１基板の前記一面に対して直交する方向に沿って視認した場合に、互いに交差するように配置される熱線センサ。

【請求項2】

前記第３熱線及び前記第４熱線は、前記第１基板の前記一面に対して直交する方向に沿って視認した場合に、前記第１熱線及び前記第２熱線の交差する位置よりも前記流体の流れ方向の下流側に配置される請求項１に記載の熱線センサ。

【請求項3】

前記第３熱線及び前記第４熱線は、前記第１基板と前記第２基板との間の中心に位置する仮想平面に対して対称となる位置に配置される請求項１又は２に記載の熱線センサ。

【請求項4】

前記第１基板の前記一面と、前記第２基板の前記一面とが互いに対向するように配置される請求項１乃至３の何れか１項に記載の熱線センサ。

【請求項5】

前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板、および前記第４基板の各々は、
前記各々の基板上を延在する基準線に沿って形成される凹部を有する二股状に形成された腕部と、
前記基準線に対して一方側に寄せられるように形成された胴部と、を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の熱線センサ。

【請求項6】

前記第１基板の前記一面と前記第２基板の前記一面とが互いに対向するように配置され、
前記第１基板の他面と前記第３基板の他面とが互いに対向するように配置され、
前記第２基板の他面と前記第４基板の他面とが互いに対向するように配置される請求項５に記載の熱線センサ。

【請求項7】

前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板、および前記第４基板の各々は、互いに接着剤で接合されている請求項１乃至６の何れか１項に記載の熱線センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱線センサに関する。

【背景技術】

【0002】

流体の流れ場に配置された金属細線を通電加熱し、その熱伝達の変化（抵抗値の変化）によって流体の流速その他の物理量を計測する熱線センサが、乱流研究などのツールとして用いられている。特許文献１には、気体の流れ場に２本の熱線を互いに平行に配置し、気体の濃度及び速度を同時測定可能な熱線センサ（以下「二本熱線センサ」とも言う。）が開示されている。非特許文献１には、上記二本熱線センサについての記載に加えて、２本の熱線を交差するようにＸ形に配置することで、気体の２方向の流速成分を同時計測可能にしたＸ型熱線センサが開示されている。非特許文献１には、さらに、上記二本熱線センサを上記Ｘ型熱線センサを構成する２本の熱線の間に配置した４本の熱線を備えることで機能を拡大した熱線センサ（以下「四本熱線センサ」とも言う。）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３３５３０６９号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】日本機械学会論文集（Ｂ編）７７巻７７５号（２０１１－３） 著者；酒井康彦、長田孝二、久保貴、市野修平、堀内健二「熱線を用いたＣＯ２軸対称噴流拡散場の二成分瞬間速度・瞬間濃度の同時計測」（論文No.１０－０４１９）Ｐ．８５－９４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１及び非特許文献１に開示されたいくつかの熱線センサの各々は、いずれも微小なミクロン単位の寸法を有する熱線を針状のプロングの先端に取り付ける必要があるため、これらの熱線センサの製作には精密な作業を必要とする。また、上述の四本熱線センサは、Ｘ型熱線センサを構成する２本の熱線の間に二本熱線センサを構成する２本の熱線を配置し、かつ外側の２本の熱線に対して内側の２本の熱線を直交する方向に配置するため、コンパクト化できない。そのため、外側の２本の熱線の間隔が広くなるため、外側の２本の熱線の計測位置が曖昧になり、位置分解能が低下するという問題がある。

【0006】

本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、製作が容易でかつコンパクト化が可能な熱線センサを提案することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示に係る熱線センサは、流体の流れの場に配置され、前記流体の流速を含む複数の物理量を計測するための熱線センサであって、第１基板、及び前記第１基板の一面上に形成された第１導電部と接続された第１熱線、を含む第１プリント基板と、前記第１基板と対向して配置される第２基板、及び前記第２基板の一面上に形成された第２導電部と接続された第２熱線、を含む第２プリント基板と、前記第２基板とは反対側にて前記第１基板と対向して配置される第３基板、及び前記第３基板の一面上に形成された第３導電部と接続された第３熱線、を含む第３プリント基板と、前記第１基板とは反対側にて前記第２基板と対向して配置される第４基板、及び前記第４基板の一面上に形成された第４導電部と接続された第４熱線、を含む第４プリント基板と、を備え、前記第１熱線及び前記第２熱線は、前記流体の流速を計測するように構成され、前記第３熱線及び前記第４熱線は、前記流体の流速以外の他の物理量を計測するように構成され、前記第１熱線及び前記第２熱線は、前記第１基板の前記一面に対して直交する方向に沿って視認した場合に、互いに交差するように配置される。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る熱線センサによれば、製造が容易でコンパクト化が可能であり、かつ適正な流速値を計測可能であって、位置分解能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る熱線センサの斜視図である。

【図2】一実施形態に係る熱線センサの正面図である。

【図3】図２中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。

【図4】一実施形態に係る熱線センサの側面図である。

【図5】一実施形態に係る熱線センサの一部拡大側面図である。

【図6】一実施形態に係るプリント基板の正面図である。

【図7】一実施形態に係る別なプリント基板の正面図である。

【図8】一実施形態に係る熱線部の正面視模式図である。

【図9】一実施形態に係る熱線部の正面視模式図である。

【図10】一実施形態に係る熱線部の側面視模式図である。

【図11】一実施形態に係る熱線センサの製造方法を示す工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されているか、又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0011】

＜熱線センサの構成＞
図１は、一実施形態に係る熱線センサ１０を示す斜視図であり、図２は同じく正面図であり、図３は同じく図２中のＡ―Ａ線に沿う断面図であり、図４は同じく側面図である。熱線センサ１０は、主流が矢印ａ方向に流れる流体Ｆの流れの場に配置され、流体Ｆの流速を含む複数の物理量を計測可能に構成されている。熱線センサ１０は、第１プリント基板１２、第２プリント基板１４、第３プリント基板１６及び第４プリント基板１８で構成され、これらのプリント基板は、互いに対向して配置される。図１及び図２に示すように、流体Ｆの主流の流れ方向ａに対し、熱線センサ１０は流体Ｆの流速を含む複数の物理量を計測可能に配置される。

【0012】

第１プリント基板１２は、第１基板２０と、第１基板２０の一方の面に形成された第１導電部２２と、第１導電部２２に接続された第１熱線２４とで構成されている。第２プリント基板１４は、第１基板２０と対向して配置される第２基板２６と、第２基板２６の一方の面に形成された第２導電部２８と、第２導電部２８に接続された第２熱線３０とで構成されている。第３プリント基板１６は、第２基板２６とは反対側で第１基板２０と対向して配置される第３基板３２と、第３基板３２の一方の面に形成された第３導電部３４と、第３導電部３４に接続された第３熱線３６とで構成されている。第４プリント基板１８は、第１基板２０とは反対側で第２基板２６と対向して配置される第４基板３８と、第４基板３８の一方の面に形成された第４導電部４０と、第４導電部４０と接続された第４熱線４２とで構成されている。

【0013】

第１～第４熱線２４、３０、３６及び４２は、ミクロン単位の長さを有する金属細線で構成される。従って、熱線が取り付けられる基板の板厚もミクロン単位とすることができ、これによって、熱線センサ１０をコンパクト化できる。これら熱線に導電部を介して通電することで熱線が加熱される。熱線は流体Ｆの冷却作用によって温度変化し、温度変化によって熱線の電気抵抗が変わる性質を利用し、予め把握済みの電気抵抗と測定対象となる物理量との関係性を参照して、流体Ｆの流速その他の物理量（後述する濃度や湿度など）を計測できる。

【0014】

このような構成によれば、４つの第１～第４基板２０、２６、３２及び３８の各々に第１～第４導電部２２、２８、３４及び４０を形成するため、第１～第４熱線２４、３０、３６及び４２に通電するための導電部の形成が容易になる。また、上記４つの基板を対向配置して４つの熱線を所定の位置に組み合わせる場合に、ＭＥＭＳ技術を活用することで、ミクロン単位の精密な作業を比較的容易に行うことができると共に、微小肉厚の基板を対向配置して構成するため、コンパクト化が可能になる。また、第１プリント基板１２と第２プリント基板１４とを対向して配置するため、第１熱線２４及び第２熱線３０を隣接して配置でき、これによって、流体Ｆの流れ場における第１熱線２４及び第２熱線３０の計測位置が曖昧とならず、位置分解能を高めることができる。さらに、第１プリント基板１２及び第２プリント基板１４を挟んでこれらの外側に第３プリント基板１６及び第４プリント基板１８を対向して配置するので、計測場において流体Ｆの流れの対称性を確保でき、これによって、外乱の少ない適正な流速値を計測できる。

【0015】

比較例として、本発明者等は、第３プリント基板１６又は第４プリント基板１８の一方を除去した熱線センサ１０で計測を試行したが、適正な計測値を得ることができなかった。この原因は、プリント基板の配置が非対称となったため、流体Ｆの流れに非対称性が発生したことにあると推定された。これに対し、上記実施形態では、上述したように、第１プリント基板１２及び第２プリント基板１４を挟んでこれらの外側に第３プリント基板１６及び第４プリント基板１８を対向したので、上記不具合いを解消できた。

【0016】

一実施形態では、図３及び図４に示すように、第１基板２０、第２基板２６、第３基板３２及び第４基板３８は、互いに接着剤４４で接合されている。これによって、複数の基板を接着剤４４を用いて容易に積層でき、熱線センサ１０を容易に製造できる。また、接着剤４４として絶縁性の接着剤を用いれば、各基板に形成された導電部間の絶縁状態を保持できる。

【0017】

一実施形態では、図５に示すように、第１基板２０、第２基板２６、第３基板３２及び第４基板３８はシリコンウエハなどの絶縁性材料で構成され、各基板の一方の面に第１導電部２２、第２導電部２８、第３導電部３４及び第４導電部４０が形成される。各基板が薄板状に形成され、各基板に形成される導電部が薄膜状に形成されることで、各プリント基板をコンパクト化でき、これによって、熱線センサ１０をコンパクト化できる。

【0018】

図６は一実施形態に係る第１プリント基板１２又は第２プリント基板１４を示し、図７は一実施形態に係る第３プリント基板１６又は第４プリント基板１８を示す。第１基板２０、第２基板２６、第３基板３２及び第４基板３８は、夫々各基板の面に沿って延在する基準線ｒに沿って形成される凹部ｄを有する二股状に形成された腕部４６と、基準線ｒに対して一方側に寄せられるように形成された胴部４８と、を含む。このように、二股状に形成された腕部４６に熱線を架設することで、熱線の精密な取付けが容易になる。また、胴部４８が基準線ｒに対して一方側に寄せられるため、胴部４８に形成された導電部が基板の中心部から離れた位置に配置される。これによって、導電部に導電線を接続して通電する場合、導電部に導電線を接続する作業が容易になる。

【0019】

一実施形態では、図６及び図７に示すように、基準線ｒは二股状に形成された腕部４６の夫々の内側縁４７の間の中心に配置される。

【0020】

一実施形態では、図６及び図７に示すように、腕部４６は２つに分離した二股部４６ａと二股部４６ａを連結する連結部４６ｂとを含む。一実施形態では、胴部４８は連結部４６ｂに連なり基準線ｒから左右に斜向する斜向部４８ａと、基準線ｒから左右に寄せられた片寄り部４８ｂとを含む。片寄り部４８ｂに導電線（不図示）が接続される。各基板は連結部４６ｂ及び斜向部４８ａに介在する接着剤４４によって接合される。図６に示すように、第１基板２０及び第２基板２６は、２つに分離した二股部４６ａの高さが異なる。これによって、二股部４６ａに架設される第１熱線２４及び第２熱線３０を互いに交差する方向に配置できる。図７に示すように、第３基板３２及び第４基板３８は、２つに分離した二股部４６ａの高さが同一である。これによって、二股部４６ａに架設される第３熱線３６及び第４熱線４２を互いに平行な方向（基準線ｒに対して直交する方向）に配置できる。

【0021】

（熱線の構成）
図８～図１０は、幾つかの実施形態に係る第１熱線２４、第２熱線３０、第３熱線３６及び第４熱線４２の配置を示す図である。図８及び図９は、第１基板２０の一方又は他方の面に対して直交する方向に沿って視認した図であり、図１０は、第１基板２０の一方又は他方の面に沿う方向から視認した図である。第１熱線２４及び第２熱線３０は、流体Ｆの流速を計測するように構成され、図８及び図９に示すように、第１基板２０の一方又は他方の面に対して直交する方向に沿って視認した場合に、互いに交差するように配置される。即ち、第１熱線２４及び第２熱線３０は、図１０に示すように、夫々第１基板２０の一方又は他方の面に平行な面（後述する仮想平面Ｐｖと平行な面）上に配置される。これによって、流体Ｆの主流の流れ方向ａの速度成分Ｕ及び速度成分Ｕに直交しかつ第１基板２０の一方又は他方の面に沿う方向の速度成分Ｖを計測可能になる。

【0022】

一方、第３熱線３６及び第４熱線４２は流体Ｆの流速以外の他の物理量、例えば、流れ場の温度、濃度又は湿度等を計測するように構成され、図８～図１０に示すように、第１基板２０の一方又は他方の面と平行な面上に配置される。これによって、流体Ｆの流速以外の他の物理量、例えば、流体Ｆの流れ場の温度、濃度又は湿度等を計測可能になる。

【0023】

一実施形態では、図８及び図９に示すように、二股状に形成された腕部４６は基準線ｒに対して左右対称に配置される。また、一実施形態では、第３熱線３６及び第４熱線４２は、速度成分Ｖと平行な方向（基準線ｒに対して直交する方向）に配置される。

【0024】

一実施形態では、図８及び図９に示すように、第１熱線２４及び第２熱線３０は、第１基板２０の一面に対して直交する方向に沿って視認したとき、第１熱線２４及び第２熱線３０の中点Ｍで交差するように配置される。また、中点Ｍを通る基準線ｒに対して対称に配置され、かつ基準線ｒに対する傾斜角Φ_１及びΦ_２が等しくなるように配置される。これによって、適正な流速値を計測できる。例えば、一例として、傾斜角Φ_１及びΦ_２を４５°とする。

【0025】

一実施形態では、図８及び図９に示すように、第３熱線３６及び第４熱線４２は、第１基板２０の一面に対して直交する方向に沿って視認した場合に、第１熱線２４及び第２熱線３０の交差する位置（中点Ｍ）よりも流体Ｆの流れ方向の下流側に配置される。これによって、第１熱線２４及び第２熱線３０の流れの計測場において、第３熱線３６及び第４熱線４２の存在による流れの乱れを抑制できる。従って、第１熱線２４及び第２熱線３０によって外乱が少ない適正な流速値を計測できる。

【0026】

図８に示す実施形態では、第１基板２０の一面に対して直交する方向に沿って視認したとき、第３熱線３６及び第４熱線４２は中点Ｍを通るように配置される。図９に示す実施形態では、第３熱線３６及び第４熱線４２は第１熱線２４又は第２熱線３０の最下流側端を通るように配置される。なお、図８に示す実施形態によれば、４個の熱線の計測場を極めて近接できるので、計測位置が曖昧にならず速度計測の位置分解能を向上できる。

【0027】

一実施形態では、図５に示すように、第３熱線３６及び第４熱線４２は、第１基板２０と第２基板２６との間の中心に位置する仮想平面Ｐｖに対して対称となる位置に配置される。このように、第３熱線３６及び第４熱線４２が仮想平面Ｐｖに対して対称となる位置に配置されるため、第１熱線２４及び第２熱線３０の流れの計測場において、仮想平面Ｐｖを中心とした流れの対称性を確保できるため、適正な流速値を計測できる。

【0028】

一実施形態では、図５に示すように、第１基板２０のうち第１導電部２２が形成された面と、第２基板２６のうち第２導電部２８が形成された面とが互いに対向するように配置される。これによって、第１熱線２４と第２熱線３０とが近接した位置に配置されるため、計測位置が曖昧にならず速度計測の位置分解能を向上できる。

【0029】

一実施形態では、図５に示すように、第１基板２０のうち第１導電部２２が形成された面と、第２基板２６のうち第２導電部２８が形成された面とが互いに対向するように配置される。また、第１基板２０の第１導電部２２が形成されない面と、第３基板３２の第３導電部３４が形成されない面とが互いに対向するように配置される。さらに、第２基板２６の第２導電部２８が形成されない面と、第４基板３８の第４導電部４０が形成されない面とが互いに対向するように配置される。

【0030】

このような構成によれば、上述したように、第１熱線２４と第２熱線３０とが近接した位置に配置されるため、速度計測の位置分解能を向上できる。また、互いに対向配置される第１基板２０と第２基板２６との間、第１基板２０と第３基板３２との間、及び第２基板２６と第４基板３８との間で導電部を各基板の中心部から左右に離れた位置に配置できる。これによって、各基板に形成された導電部に導電線を接続するのが容易になる。

【0031】

図１に示す実施形態では、第１基板２０と第２基板２６とは同一の大きさ及び形状を有し、同一の構成を有する。これによって、第１基板２０及び第２基板２６の製造を簡素化できる。また、第１基板２０のうち第１導電部２２が形成された面と、第２基板２６のうち第２導電部２８が形成された面とが互いに対向するように配置されたとき、第１基板２０及び第２基板２６の片寄り部４８ｂは基準線ｒから互いに逆方向に片寄って配置される。従って、導電部への導電線の接続が容易になる。
また、図１に示す実施形態では、第３基板３２と第４基板３８とは同一の大きさ及び形状を有し、同一の構成を有する。これによって、第３基板３２及び第４基板３８の製造を簡素化できる。

【0032】

図６に示す第１基板２０又は第２基板２６と、図７に示す第３基板３２又は第４基板３８とは、導電部が形成された面側から視認したとき、片寄り部４８ｂが基準線ｒに対して互いに逆方向に片寄るように構成されているが、第１～第４基板の片寄り部４８ｂを基準線ｒに対して同一方向へ片寄るように構成してもよい。これによって、第１～第４基板を図１に示すように配置したとき、各基板の片寄り部４８ｂが基準線ｒに対して交互に逆方向に片寄るので、導電部への導電線の接続がさらに容易になる。

【0033】

（熱線センサの製造方法）
一実施形態に係る熱線センサ１０の製造方法は、図１１に示すように、まず、第１基板２０、第２基板２６、第３基板３２及び第４基板３８を準備する（準備ステップＳ１０）。その後、これら基板の各々の一面上に夫々第１導電部２２、第２導電部２８、第３導電部３４及び第４導電部４０を形成する（導電部形成ステップＳ１２）。次に、導電部が形成された第１～第４基板２０、２６、３２及び３８の各々を切削し、薄板状の基板に薄膜状の導電部を形成する（基板切削ステップＳ１４）。さらに、切削された第１～第４基板２０、２６、３２及び３８を例えば接着剤などを用いて積層する（基板積層ステップＳ１６）。

【0034】

このような構成によれば、４つの基板の各々に導電部を形成するため、熱線に通電するための導電部の形成が容易になる。また、上記４つの基板を対向配置して４つの熱線を所定の位置に組み合わせる場合に、ＭＥＭＳ技術を活用することで、ミクロン単位の精密な作業を比較的容易に行うことができると共に、微小肉厚の基板を対向配置して構成するため、コンパクト化が可能になる。また、積層された４つの基板に夫々熱線を取り付けるため、各熱線を近接配置でき、これによって、計測位置が曖昧にならず速度計測の位置分解能を向上できる。さらに、流体の流れ場に４つの基板を積層して配置するので、計測場で流れの対称性を確保でき、これによって、外乱が少ない適正な計測値を得ることができる。

【0035】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0036】

（１）一の態様に係る熱線センサ（１０）は、流体（Ｆ）の流れの場に配置され、前記流体の流速を含む複数の物理量を計測するための熱線センサであって、第１基板（２０）、及び前記第１基板の一面上に形成された第１導電部（２２）と接続された第１熱線（２４）、を含む第１プリント基板（１２）と、前記第１基板と対向して配置される第２基板（２６）、及び前記第２基板の一面上に形成された第２導電部（２８）と接続された第２熱線（３０）、を含む第２プリント基板（１４）と、前記第２基板とは反対側にて前記第１基板と対向して配置される第３基板（３２）、及び前記第３基板の一面上に形成された第３導電部（３４）と接続された第３熱線（３６）、を含む第３プリント基板（１６）と、前記第１基板とは反対側にて前記第２基板と対向して配置される第４基板（３８）、及び前記第４基板の一面上に形成された第４導電部（４０）と接続された第４熱線（４２）、を含む第４プリント基板（１８）と、を備え、前記第１熱線及び前記第２熱線は、前記流体の流速を計測するように構成され、前記第３熱線及び前記第４熱線は、前記流体の流速以外の他の物理量を計測するように構成され、前記第１熱線及び前記第２熱線は、前記第１基板の前記一面に対して直交する方向に沿って視認した場合に、互いに交差するように配置される。

【0037】

このような構成によれば、４つの基板の各々に導電部を形成するため、熱線に通電するための導電部の形成が容易になる。また、４つの基板を対向配置して熱線センサを製造するため、精密な作業を必要とせず、かつコンパクト化が可能になる。また、第１プリント基板と第２プリント基板とを対向して配置するため、第１熱線及び第２熱線を隣接して配置でき、これによって、流れ場における第１熱線及び第２熱線の計測位置が曖昧とならず、位置分解能を高めることができる。さらに、第１プリント基板及び第２プリント基板を挟んでこれらの外側に第３プリント基板及び第４プリント基板を対向して配置するので、計測場において流体の流れの対称性を確保でき、これによって、外乱の少ない適正な流速値を計測できる。

【0038】

（２）別な態様に係る熱線センサは、（１）に記載の熱線センサであって、前記第３熱線及び前記第４熱線は、前記第１基板の前記一面に対して直交する方向に沿って視認した場合に、前記第１熱線及び前記第２熱線の交差する位置よりも前記流体の流れ方向（ａ）の下流側に配置される。

【0039】

このような構成によれば、第３熱線及び第４熱線が第１熱線及び第２熱線の交差する位置よりも流体の流れ方向の下流側に配置されるため、第１熱線及び第２熱線の計測場において、第３熱線及び第４熱線の存在による流れの乱れが抑制される。従って、第１熱線及び第２熱線によって外乱の少ない適正な流速値を計測できる。

【0040】

（３）さらに別な態様に係る熱線センサは、（１）又は（２）に記載の熱線センサであって、前記第３熱線及び前記第４熱線は、前記第１基板と前記第２基板との間の中心に位置する仮想平面（Ｐｖ）に対して対称となる位置に配置される。

【0041】

このような構成によれば、第３熱線及び第４熱線は上記仮想平面に対して対称となる位置に配置されるため、第１熱線及び第２熱線の計測場において、上記仮想平面を中心とした流れの対称性を確保できるため、適正な流速値を計測できる。

【0042】

（４）さらに別な態様に係る熱線センサは、（１）乃至（３）の何れかに記載の熱線センサであって、前記第１基板の前記一面と、前記第２基板の前記一面とが互いに対向するように配置される。

【0043】

このような構成によれば、夫々導電部及び熱線が設けられた第１基板の一面と第２基板の一面とが互いに対向するように配置されるので、第１熱線と第２熱線とをさらに近接した位置に配置できる。従って、速度計測の位置分解能を向上できる。

【0044】

（５）さらに別な態様に係る熱線センサは、（１）乃至（４）の何れかに記載の熱線センサであって、前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板、および前記第４基板の各々は、前記各々の基板上を延在する基準線（ｒ）に沿って形成される凹部（ｄ）を有する二股状に形成された腕部（４６）と、前記基準線に対して一方側に寄せられるように形成された胴部（４８）と、を含む。

【0045】

このような構成によれば、二股状に形成された腕部間に熱線を架設することで、熱線の取付けが容易になる。また、胴部が上記基準線に対して一方側に寄せられるため、胴部に形成された導電部が基板の中心部から離れた位置に配置される。これによって、導電部に導電線を接続する作業が容易になる。

【0046】

（６）さらに別な態様に係る熱線センサは、（５）に記載の熱線センサであって、前記第１基板の前記一面と前記第２基板の前記一面とが互いに対向するように配置され、前記第１基板の他面と前記第３基板の他面とが互いに対向するように配置され、前記第２基板の他面と前記第４基板の他面とが互いに対向するように配置される。

【0047】

このような構成によれば、第１基板の第１熱線が形成された面と第２基板の第２熱線が形成された面とが対向して配置されるため、第１熱線と第２熱線とが互いに近接した位置に配置され、これによって、速度計測の位置分解能を向上できる。また、互いに対向配置される第１基板と第２基板との間、第１基板と第３基板との間、及び第２基板と第４基板との間で導電部を各基板の中心部から左右に離れた位置に配置できる。これによって、各基板に形成された導電部に導電線を接続するのが容易になる。

【0048】

（７）さらに別な態様に係る熱線センサは、（１）乃至（６）の何れかに記載の熱線センサであって、前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板、および前記第４基板の各々は、互いに接着剤で接合されている。

【0049】

このような構成によれば、複数の基板を接着剤（４４）を用いて容易に積層できる。また、接着剤として絶縁性の接着剤を用いることで、各基板に形成された導電部間の絶縁状態を保持できる。

【0050】

（８）一態様に係る熱線センサの製造方法は、流体の流れの場に配置され、前記流体の流速を含む複数の物理量を計測するための熱線センサの製造方法であって、第１基板、第２基板、第３基板、および第４基板を準備するステップ（Ｓ１０）と、前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板、および前記第４基板の各々の一面上に導電部を形成するステップ（Ｓ１２）と、前記導電部が形成された前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板、および前記第４基板の各々を切削するステップ（Ｓ１４）と、切削された前記第１基板、前記第２基板、前記第３基板、および前記第４基板を積層するステップ（Ｓ１６）と、を備える。

【0051】

このような構成によれば、４つの基板の各々に導電部を形成するため、熱線に通電するための導電部の形成が容易になる。また、上記４つの基板を対向配置して４つの熱線を所定の位置に組み合わせる場合に、ＭＥＭＳ技術を活用することで、ミクロン単位の精密な作業を比較的容易に行うことができると共に、微小肉厚の基板を対向配置して構成するため、コンパクト化が可能になる。４つの基板を積層して熱線センサを製造するため、精密な作業を必要としない。さらに、熱線センサは積層された４つの基板で構成されるのでコンパクト化が可能になる。

【符号の説明】

【0052】

１０ 熱線センサ
１２ 第１プリント基板
１４ 第２プリント基板
１６ 第３プリント基板
１８ 第４プリント基板
２０ 第１基板
２２ 第１導電部
２４ 第１熱線
２６ 第２基板
２８ 第２導電部
３０ 第２熱線
３２ 第３基板
３４ 第３導電部
３６ 第３熱線
３８ 第４基板
４０ 第４導電部
４２ 第４熱線
４４ 接着剤
４６ 腕部
４８ 胴部
Ｆ 流体
Ｍ 中点
Ｐｖ 仮想平面
Ｕ、Ｖ 速度成分
ａ 流れ方向
ｄ 凹部
ｒ 基準線
Φ_１、Φ_２ 傾斜角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】