JPH0679028B2 - 風速測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体の流速を測定する流速測定装置に関し、
例えば車両のアンテナ，屋根等に取り付けて風速を測定
する風速センサとして用いて有効である。

〔従来の技術〕

従来の流速測定装置としては、例えば特公昭54−16233
号公報などに示される様に、長手方向軸線に沿って直交
方位に分割された４つの感知室と、この各室と外部とを
連通する圧力感知ポートが設けられたプローブを備え、
この室内の空気圧力差により特定方向における風速を測
定するものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来のものは、感知ポートの配置により決ま
る特定の一方向の風速を個々に測定することは可能であ
るが、全方向の流速を測定するのが難しいという問題点
を有していた。また、圧力感知ポートの開孔する位置と
流速方向との関係により、特定方向の風に対してポート
内に雨滴，粉塵等が侵入あるいは付着して、流速測定値
に影響が生じるという問題点を有していた。

本発明は、上記の問題点を解消した流速測定装置を提供
することを目的とする。すなわち本発明は、車両等の乗
物の室外に設けられた場合に、耐候性、特に耐雨滴性に
優れ、かつ小型で全方向の流速が測定可能な流速測定装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、測定される気体
が流れる流路と、前記流路中に突出して設けられ、一端
に開孔端を有する筒形状であって、かつこの開孔端を、
外周が下向きで、かつ気体の流れに対して平行に配設さ
れる筒状部材と、前記流体により発生した前記筒状部材
内部の圧力に応じた圧力信号を発生する圧力検出手段
と、前記圧力検出手段からの圧力信号を受けて圧力信号
から前記流路における流速を演算する風速演算手段とを
備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、上記構成により、流体が筒状部材の開孔端の
周辺を流れて行くと、筒状部材の開孔端からその内部に
かけて負圧が発生する。この負圧は、流速に応じて変化
するため、この負圧を圧力検出手段により検出し、この
圧力信号から流速を演算することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、一端に開孔端を有する筒状部材を、流路中に
突出して、開孔端が下向きで、かつ前記気体の流れに対
して平行となるように配設しているため、流体とともに
飛来する雨滴などが、筒状部材内に侵入しにくい。また
流体が流れている状態では、筒状部材が流路中に突出し
ていることから、筒状部材下方の流体の流速が増加し、
筒状部材の内部は負圧状態になっているため、仮りに圧
力導管内に雨滴等が付着していたとしても、これらは筒
状部材内に発生する負圧により、筒状部材の開孔端側に
向って引き出されるという効果を有する。更に、本発明
は筒状部材を設けることにより、その内部に流速に応じ
た負圧を発生させて検出しているため、構造が簡単で、
かつ小型にすることができるという優れた効果がある。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例を、アンテナロッドの先端に
取り付けた風速測定装置を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図，
第３図は第１図における各々Ａ−Ａ線,B−Ｂ線に沿う断
面図、第４図は風速センサの部分断面図である。

10はアンテナロッドで、その下端10aは車体の一部に固
定された支持ケース11に支持されるとともに、ロッド10
は非常時に車体の前後方向に横倒し可能にボルト12にて
ネジ止めされている。ロッド10の上端10bには風速，風
向を検出測定するケース13が固定されている。

ケース13の全体外形は、全方向の風向に対して風速値が
影響を受けないように円柱形状をしている。このケース
13はロッド10に固定される下ケース部13aと、その上部
の中間ケース部13b,上ケース部13cの３段構造である。
各ケース部13a,13b,13cは、その外周縁に沿って設けら
れる複数の細い支持柱14を中心とした網状部材により、
流路板15と16,17と18が並行となるように支持されて、
流路板15〜18により２つの流路20,21が形成される。流
路20の上側流路板18には、第２図に示す様にその中央部
に風速検出円筒22が垂直に取り付けてある。円筒22は、
8mm〜10mm程度の直径で、その中心軸に対して直交する
平面で切断されていて、流路板17,18に対して平行とな
る開孔端22aの端面を有している。開孔端22aは流路板18
に対して下向きに開孔している。これにより風は、円筒
22の開孔端22aの端面に平行になるように導かれると同
時に、円筒22内に雨滴等が侵入しない構成となる。また
円筒22の上部には、空隙37が設けられ、この空隙37の側
方に円筒22内の圧力を外部へ導出する圧力ポート22bが
形成され、圧力ポート22bには圧力導出チューブ23が設
けられている。この空隙37は、雨滴，塵，埃などが圧力
ポート22bを塞いでしまうことを防止する目的と、急速
な圧力変動を緩和して安定した負圧を圧力ポート22bに
取り出すことを目的に設けられる。円筒22内の圧力は、
圧力導出チューブ23を介して、支持ケース11内に設けら
れた半導体圧力検出器24まで導かれる。チューブ23は、
上ケース部13c,中間ケース部13b,上ケース部13aを貫通
するパイプ25、そしてアンテナロッド10内を通って支持
ケース11まで配設される。尚、パイプ25は風速検出円筒
22に対して及ぼす影響を少なくするため、検出すべき主
の風向に対して下流側に、例えば車両の場合はその走行
方向の後側になる位置に設けられている。

また、流路21の上側流路板16には、第３図に示す様に風
向測定円柱30,31,32が取り付けられている。各円柱30,3
1,32には、下流側に向って開孔する圧力検出孔30a,31a,
32aが設けられ、この孔30a,31a,32a内の圧力は、各円柱
30,31,32の上部に形成されたポート，圧力導出チューブ
を介して半導体圧力検出器33,34に導かれている。円柱3
0と31、または円柱30と32との間では、一定の風速で円
柱30の下流側に風向に応じた負圧が発生するという現象
があり、この負圧により圧力検出器33が風向を検出でき
る。また、左右対称の位置に設けられる円柱31,32の下
流側に発生する負圧の圧力検出器34により検出して、左
右のいずれの方向からの風であるかを判断するものであ
る。

次に、上記構成に基づいて風速を測定する作動について
説明する。

第４図は第１図の部分拡大断面図を示し、風Ｕは流路板
17,18によって形成される流路20内をほぼ板17,18に沿っ
て平行に流れ、円筒22の開孔端22の付近で最も速く流れ
るので、風速検出円筒22内に負圧が発生する。この負圧
（PV）は、第５図に示す様に風速（Ｕ）の上昇に従って
大きくなる特性を持っている。このため、円筒22内に発
生する圧力を、圧力ポート22b,圧力導出チューブ23によ
り、半導体圧力センサ24に導いて測定し、この圧力信号
から風速を測定することができる。

また、風のある状態では、円筒22には負圧が発生してい
るし、開孔端22aが下向きに開孔しているため、圧力ポ
ート22b,圧力導出チューブ23内に、雨滴，塵，埃等が侵
入することがない。また、仮りに無風状態時に圧力ポー
ト22bに雨滴などが付着していたとしても、風が吹き出
すことにより発生する円筒22内の負圧により引き出され
る。

第５図には、雨滴のある雨中の圧力を計測した結果を併
記する。このときの雨量は4.2mm/minである。第５図に
示す様に、降雨時と非降雨時とを比較すると、円筒22内
の負圧は若干の差があるが、実際の風速の測定には影響
しない程度である。したがって上述実施例は、圧力ポー
ト22bに雨滴などが侵入することがなく、また降雨時と
非降雨時においても略正確な風速を検出測定することが
できるので、耐候性、特に耐雨滴性に優れていると言え
る。

また圧力検出円筒22は、その開孔端22aの端面が流路板1
7,18と平行になっているので、円筒22の開孔端22aの端
面は常に空気の流れに対して平行になるため、この円筒
22内の負圧は風向に依らず風速にのみ依存する。よって
従来の如き特定の風向の各風速成分を別々に測定し、そ
れらの測定値の合成により風速を検出することなく、容
易に全方位の風速が正確に検出可能である。

次に、本実施例の測定回路を第６図に示す。圧力検出器
22には、半導体圧力センサを用いている。電子制御ユニ
ット（ECU）40は、アナログ用電源41,デジタル用電源4
2,アンプ・フィルタ回路43−1,A/D変換器43−２より成
るアンプ・フィルタユニット43,D/A変換器44,そしてマ
イクロコンピュータ45によって構成されている。電子制
御ユニット40の電源端子40−1,40−２より入る電源は、
アナログ用電源41により、出力端子40−3,40−４を通し
て半導体圧力センサ24に、定電圧電流として供給され
る。また、アナログ用電源41は、アンプ・フィルタユニ
ット43,デジタル用電源42にも定電圧の電流を供給す
る。デジタル用電源42はマイクロコンピュータの作動電
源を供給する。風向速検出円筒22より検出される風速を
示す負圧は半導体圧力センサ24により電気変換される。
半導体圧力センサ24の出力電圧は、電子制御ユニット40
の入力端子46を通りアンプ・フィルタユニット43に入力
される。アンプ・フィルタユニット43により増幅、デジ
タル化された信号は、マイクロコンピュータ45により演
算された結果、D/A変換器44を経て風速出力として出力
端子47より取り出される。

次に、本実施例における風速の演算方法について説明す
る。まず、予め風速と半導体圧力センサ24の出力の関係
を検定により求め、第７の如き一次元マップをメモリに
記憶させておく。第８図は風速測定の演算フローチャー
トである。ステップ50より演算を開始する。ステップ51
では、風速検出円筒22内の負圧に基づく半導体圧力セン
サ24により出力を読み込む。ステップ52では、ステップ
51で読み込んだデータにより、第７図の如きマップをた
どって、風速を算出する。尚、検定により作成したマッ
プは、マップポイントが離散しているので、マップポイ
ント間は補間演算を行い求める。ステップ53では算出し
た風速を出力し、ステップ51に戻り次の測定を行なう。

尚、上記実施例では、風速による円筒内負圧を測定する
のに半導体圧力センサを用いているが、これは気体圧力
を検出できるものであれば、他のセンサでも構わない。

また、上述実施例においては、風速検出円筒22内の圧力
を、圧力導出チューブ23によって、アンテナロッド10を
介して支持ケース11内の半導体圧力センサ24まで導いた
が、半導体圧力センサ24を上ケース部13c内収納する構
成としてこのセンサからの圧力信号をリード線を介して
導出してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流速測定装置をアンテナロッドに設け
た風速センサに適用した実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は第１
図におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図、第４図は第１図に示
した風速センサの要部拡大断面図、第５図は風速（Ｕ）
と風速検出円筒（22）内の負圧との関係を示す実験特性
図、第６図は測定回路を示す構成図、第７図はマイクロ
コンピュータ（45）内のメモリに記憶されたマップで、
測定圧力と風速演算値との関係を示すマップ特性図、第
８図はマイクロコンピュータ（45）内での演算を示す流
れ図である。 17,18……流路板,22……風速検出円筒,22a……風速検出
円筒の開孔端,22b……圧力ポート,23……圧力導出チュ
ーブ,24……半導体圧力センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定される気体が流れる流路と、 前記流路中に突出して設けられ、一端に開孔端を有する
   筒形状であって、かつこの開孔端を、外周が下向きで、
   かつ前記気体の流れに対して平行に配設される筒状部材
   と、 前記気体により発生した前記筒状部材内部の圧力に応じ
   た圧力信号を発生する圧力検出手段と、 前記圧力検出手段からの圧力信号を受けて圧力信号から
   前記流路における流速を演算する流速演算手段とを備え
   る風速測定装置。
2. 【請求項２】前記筒状部材は、前記流路を形成する２つ
   の平行な流路板のうち、上側の流路板に対して前記開口
   端の外周を平行に、かつ前記流路に対し突出して設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   風速測定装置。