JP5541576B2 - 風向風速計および風向風速装置 - Google Patents
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Description
すなわち、上記従来の回転可能な羽を利用した風向風速計では、寒冷地などで羽の回転軸が凍結するおそれがあり、雪や氷を取り除く点検作業が必要になり、メンテナンスに手間がかかるという不都合がある。
また、上記特許文献1に記載の技術では、センサを風路内に設置しているため、センサ自身が障害物となって空気の流れを乱してしまい、正確な風向および風速を測定することが困難であるという問題があった。
なお、熱源部への入力電圧と加熱温度との関係を予め求めておき、この関係から熱源温度および温度分布を算出する。特に、少なくとも2つの感熱素子が風路管の延在方向に並んでいるので、風路管の延在方向における放射面の温度分布を、検出面を介して得ることができる。さらに、風速に対応した熱源温度の変化の関係も予め求めておく。
このように、風路管内に流れる気体によって熱源部が冷却されて放射面の温度分布が変化するが、非接触温度センサ部が熱源部の放射面の温度分布を常にセンシングすることで、熱源部への入力電圧値と放射面の温度分布のセンシング結果とから風向および風速を測定することができる。
また、この風向風速計では、熱源部および非接触温度センサ部が風路管の内周面にそれぞれ放射面と検出面とを面一にして設置され、風路に設置されないため、風路管内の空気の流れを乱さずに正確に風向および風速を測定できると共に、凍結による測定不能状態となることがない。
この風向風速計では、非接触温度センサ部が、検出面の赤外線反射膜の直下に設けられた基準感熱素子と、赤外線反射膜の周囲に設置され検出面の赤外線吸収膜の直下に設けられた複数の温度分布用感熱素子と、を備えているので、熱源部への入力電圧値と基準感熱素子および温度分布用感熱素子で得られた放射面の温度分布とから風向および風速を測定することができる。
すなわち、基準感熱素子では、赤外線反射膜が検出面に設けられているので、熱源部の放射面からの赤外線を反射した状態で基準温度を測定し、複数の温度分布用感熱素子では、赤外線吸収膜が検出面に設けられているので、対向する放射面の各部から放射された赤外線を吸収して対向する各部の温度を測定する。そして、これら各部の温度と基準温度とのそれぞれの差分を元にして、放射面の温度分布を正確に算出することができる。
すなわち、この風向風速計では、温度分布用感熱素子および赤外線吸収膜が、基準感熱素子を中心とした周方向を均等に分割した領域にそれぞれ設置されているので、分割した複数領域における放射面の詳細な温度分布を測定することができ、より正確な風向および風速を測定可能である。
すなわち、この風向風速装置では、2つの風路管が、互いに延在方向を直交させて設置されているので、直交する2方向の各測定結果を組み合わせることにより2次元での風向および風速を測定することができる。
すなわち、この風向風速装置では、3つの風路管が、互いに延在方向を直交させて設置されているので、直交する3方向の各測定結果を組み合わせることにより3次元での風向および風速を測定することができる。
すなわち、本発明に係る風向風速計および風向風速装置によれば、非接触温度センサ部が、検出面の直下に少なくとも2つが風路管の延在方向に並んでいる複数の感熱素子を備えているので、風路管内の空気の流れを乱さずに正確に風向および風速を測定できると共に、凍結による測定不能状態となることがない。
したがって、高精度な風向および風速の測定が可能で、寒冷地などでも雪や氷を取り除くメンテナンスの手間を省くことができる。
上記熱源部3は、例えば入力電圧に応じて流れる電流で生じるジュール熱によって赤外線を放射するセラミックスヒータなどが採用される。
本実施形態では、温度分布用感熱素子6Bが、基準感熱素子6Aを中心とした周方向を均等に8分割した領域にそれぞれ設置されており、全部で8つ配されている。
上記赤外線吸収膜7は、絶縁性フィルム9を介して各温度分布用感熱素子6Bの直上に配されていると共に、上記赤外線反射膜5は、絶縁性フィルム9を介して基準感熱素子6Aの直上に配されている。上記絶縁性フィルム9は、赤外線透過性フィルムで形成されている。なお、本実施形態では、絶縁性フィルム9がポリイミド樹脂シートで形成されている。
さらに、この風向風速計1では、熱源部3および非接触温度センサ部4が風路管2の内周面にそれぞれ放射面3aと検出面4aとを面一にして設置され、風路に設置されないため、風路管2内の空気の流れを乱さずに正確に風向および風速を測定できると共に、凍結による測定不能状態となることがない。
このように本実施形態の風向風速装置10では、2つの風路管2が、互いに延在方向を直交させて設置されているので、直交する2方向の各測定結果を組み合わせることにより2次元での風向および風速を測定することができる。
このように本実施形態の風向風速装置20では、3つの風路管2が、互いに延在方向を直交させて設置されているので、直交する3方向の各測定結果を組み合わせることにより3次元での風向および風速を測定することができる。
なお、感熱素子としては、上述したように薄膜サーミスタやチップサーミスタが用いられるが、サーミスタ以外に焦電素子等も採用可能である。
また、短尺の風路管を用いて本発明の風向風速計を作製し、この風路管の両端に気体が流通する管路をそれぞれ接続して風路を形成しても構わない。なお、この場合、管の接続部分は、気体の流れを妨げないように滑らかに接続する必要がある。
Claims (4)
- 気体が内部を流通する風路管と、
赤外線を放射する放射面を前記風路管の内周面に面一に配して設けられ入力電圧に応じて抵抗加熱により赤外線の放射量を制御可能な熱源部と、
前記放射面からの赤外線を検出する検出面を前記放射面に対向状態にかつ前記風路管の内周面に面一に配して設けられた非接触温度センサ部と、を備え、
前記非接触温度センサ部が、前記検出面の直下に少なくとも2つが前記風路管の延在方向に並んでいる複数の感熱素子を備え、
前記非接触温度センサ部が、前記検出面に設けられた赤外線反射膜と、該赤外線反射膜の直下に設けられた基準感熱素子と、
前記赤外線反射膜の周囲に設置され前記検出面に設けられた少なくとも1つの赤外線吸収膜と、前記赤外線吸収膜の直下に設けられた少なくとも1つの温度分布用感熱素子と、を備えていることを特徴とする風向風速計。 - 請求項1に記載の風向風速計において、
前記温度分布用感熱素子および前記赤外線吸収膜が、前記基準感熱素子を中心とした周方向を均等に分割した領域にそれぞれ設置されていることを特徴とする風向風速計。 - 請求項1又は2に記載の風向風速計を2つ備え、
2つの前記風路管が、互いに延在方向を直交させて設置されていることを特徴とする風向風速装置。 - 請求項1又は2に記載の風向風速計を3つ備え、
3つの前記風路管が、互いに延在方向を直交させて設置されていることを特徴とする風向風速装置。
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