(57)【要約】【課題】光パルスを用いた簡易な回転計測装置を提供することにある。【解決手段】回転計測装置は、被回転計測体に相対的回転不能に形成された回転体であって回転体の回転軸を通り回転軸と直角の方向に貫通する貫通孔と回転軸を中心軸とする円筒側面部であって回転軸の方向において回転軸と貫通孔の軸線との交点を中心とする回転体の半径方向に形成された円筒側面部とを有する回転体と、回転軸を間に置いて互いに反対側の位置であって回転体に向き合う位置に配置された一対の投受光子であって、一方が光パルスを投光しまた受光し、他方が受光する一対の投受光子と、一対の投受光子のそれぞれが受光した光パルスを数え、波長毎に数えた光パルスを比較演算する光パルスカウンターと、を備える。【選択図】図４
2010185746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被回転計測体に相対的回転不能に形成された回転体であって前記回転体の回転軸を通り前記回転軸と直角の方向に貫通する貫通孔と前記回転軸を中心軸とする円筒側面部であって前記回転軸の方向において前記回転軸と前記貫通孔の軸線との交点を中心とする前記回転体の半径方向に形成された円筒側面部とを有する回転体と、
前記回転軸を間に置いて互いに反対側の位置であって前記回転体に向き合う位置に配置された一対の投受光子であって、一方が光パルスを投光しまた受光し、他方が受光する一対の投受光子と、
前記一対の投受光子のそれぞれが受光した光パルスを数え、波長毎に数えた光パルスを比較演算する光パルスカウンターと、を備えた回転計測装置。
【請求項２】
前記一対の投受光子の他方は、さらに、一方の投受光子が発する光パルスとは異なる波長の光パルスを発し、
前記一対の投受光子のそれぞれは、波長毎に、受光した光パルスを数えることを特徴とする請求項１に記載の回転計測装置。
【請求項３】
ケーブルを保持するケーブル支持構造物に取り付けられる受風計測装置であって、
前記ケーブル支持構造物に形成された本体部と、
前記本体部に取り付けられた受風計測器と、を備え、
前記受風計測器は、風車と、前記回転体が前記被回転計測体として前記風車の出力軸に相対的回転不能に取り付けられた請求項１又は２に記載の回転計測装置とを備えることを特徴とする受風計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転計測装置及びこれを備えた受風計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電用鉄塔のような支持構造物に架設される配電線のようなケーブルは、このケーブルに対して直角の方向に吹く風による、風圧荷重やケーブルの大きな揺れなどの配慮が必要である。
【０００３】
従来、このような風を計測するために、受風計測装置として気象観測用プロペラ風車を備えた風向風速計を鉄塔の頂部や鉄塔に設けられた専用の設置箇所に設置して、定点観測が行われている（非特許文献１参照）。
【０００４】
一般的な気象観測用プロペラ風車はプロペラが裸状態で鉄塔や電柱に設置されるので、気象観測用プロペラ風車の設置場所は、専用支持物や建物等の頂部又は腕金外部に限定される場合が多々ある。
【０００５】
また、気象観測用プロペラ風車は、マクロ的な風速データの収集を目的に、気象台や消防のような行政によって限定された範囲に設置される。よって、任意地点での風速観測は、携帯用計測装置を携帯して行う必要があるので、その風速観測ができる範囲は、限定された範囲にとどまる。
【０００６】
また、気象観測用プロペラ風車は、プロペラの回転を電磁的変換により計測している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「鉄塔や風車などについて暴風に対する安全性を評価するプログラム」ｈｔｔｐ：／／ｃｓｗｅｂ．ｄｅｎｋｅｎ．ｊｐ／ｔｒａｎｓｆｅｒ／ｅｖｅｎｔ／ｐｄｆ／２００８＿ｔｅｃｈ＿Ｍ３．ｐｄｆ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、気象観測用プロペラ風車は、プロペラの回転を電磁的変換により計測しているので、雷撃による気象観測用プロペラ風車の破損、データ異常・欠損が生じる恐れがある。雷撃を回避するために、避雷針等の設置を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、上述の課題を解決するため、精鋭研究を重ね、以下の発明をするに至った。
【００１０】
本発明に係る回転計測装置は、被回転計測体に相対的回転不能に形成された回転体であって前記回転体の回転軸を通り前記回転軸と直角の方向に貫通する貫通孔と前記回転軸を中心軸とする円筒側面部であって前記回転軸の方向において前記回転軸と前記貫通孔の軸線との交点を中心とする前記回転体の半径方向に形成された円筒側面部とを有する回転体と、前記回転軸を間に置いて互いに反対側の位置であって前記回転体に向き合う位置に配置された一対の投受光子であって、一方が光パルスを投光しまた受光し、他方が受光する一対の投受光子と、前記一対の投受光子のそれぞれが受光した光パルスを数え、波長毎に数えた光パルスを比較演算する光パルスカウンターと、を備える。
【００１１】
前記一対の投受光子の他方は、さらに、一方の投受光子が発する光パルスとは異なる波長の光パルスを発し、前記一対の投受光子のそれぞれは、波長毎に、受光した光パルスを数える。
【００１２】
受風計測装置は、ケーブルを保持するケーブル支持構造物に取り付けられ、前記ケーブル支持構造物に形成された本体部と、前記本体部に取り付けられた受風計測器と、を備える。前記受風計測器は、風車と、前記回転体が前記被回転計測体として前記風車の出力軸に相対的回転不能に取り付けられた上述の回転計測装置とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、波長の異なるパルス状の光を発し、回転体に形成された貫通孔を通過した光と反射した光とを数えることにより、回転体の回転を計測するので、雷撃による気象観測用プロペラ風車の破損、データ異常・欠損が生じる恐れはほとんど無い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る受風計測装置の一部を省略した前面図である。
【図２】図１に示した受風計測装置の正面断面図である。
【図３】図１に示した受風計測装置をケーブル支持構造物に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図４】図１に示した受風計測装置の回転計測装置の一部を省略した前面断面図である。
【図５】図４に示した回転計測装置の説明のための一部を省略した前面図である。
【図６】図４に示した回転計測装置の動作を説明するための前面断面図である。
【図７】図６に続く回転計測装置の動作を説明するための前面断面図である。
【図８】本発明に係る受風監視システムを説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
【００１６】
図１に示すように、受風計測装置１は、本体部１０と、本体部１０に取り付けられた受風計測器２０とを備える。
【００１７】
本体部１０は、例えば、７５ｍｍ×７５ｍｍ×７５０ｍｍの中空四角柱で形成されており、その一端部にスリット１２とその中央に形成された凹部１３と、他端部に後述する、複数の電線２０１を保持する電柱２０５のようなケーブル支持構造物２００の腕金２２０（図３参照）に取り付け可能な取付部１７とを備える。
【００１８】
スリット１２は、水平方向（図１の紙面において垂直方向）に形成されており、一対の側壁１１を有する。したがって、スリット１２は、風取入口として作用する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、スリット１２及び凹部１３は、それぞれ、本体部１０に回転可能に収容された後述する受風計測器２０のクロスフロー型風車２２のうち、一方の半分を隠す大きさ、及び、他方の半分を露出する大きさを有している。これにより、本体部１０には、クロスフロー型風車２２のうち、一方の半分を隠す大きさのカバーが形成されているのと同じ作用を奏するので、本体部１０に作業者が乗っても、スリット１２が形成する空間は、クロスフロー型風車２２が回転するに必要な空間を確保することができる。
【００２０】
クロスフロー型風車２２は、側壁１１に回転可能に支持された回転軸２３と、回転軸２３から半径方向に伸びる複数の羽部２１とを備える。羽部２１の幅方向（図２の紙面において垂直方向）の寸法は、一対の側壁１１の内寸法よりも若干小さく設定されている。
【００２１】
複数の羽部２１のうち、凹部１３によって覆われている羽部２１は風をほとんど受けない。したがって、方向Ｗ１の風は、風方向において回転軸２３よりスリット１２側の羽部２１にしかほとんど当たらないので、クロスフロー型風車２２は時計方向Ｃ１に回転し、方向Ｗ２の風も、風方向において回転軸２３よりスリット１２側の羽部２１にしかほとんど当たらないので、クロスフロー型風車２２は反時計方向Ｃ２に回転する。
【００２２】
風の方向が方向Ｗ１、Ｗ２以外の方向である場合、その風は、その風方向において、回転軸２３のスリット１２側と凹部１３側の羽部２１に当たるが、凹部１３で覆われている羽部２１には、その風が当たらないから、回転軸２３のスリット１２側と凹部１３側の当たる割合は、方向Ｗ１、Ｗ２方向の風速に応じた割合と略等しくなる。つまり、クロスフロー型風車２２は、あらゆる方向から風が吹いても、方向Ｗ１、Ｗ２の方向に相当する風に応じた回転数で回転することになる。
【００２３】
本体部１０には、クロスフロー型風車２２の回転を計測する回転計測装置１００が取り付けられている。回転計測装置１００は、クロスフロー型風車２２の回転軸２３の回転を計測する。
【００２４】
図３に示すように、受風計測装置１の取付部１７は、受風計測装置１の風取入口が電線２０１の伸びる方向に直角の方向に向くように、ケーブル支持構造物２００の腕金２２０に取り付けられている。
【００２５】
ケーブル支持構造物２００は、図３では、電柱であるが、これに限定されず、電線や通信ケーブル等のケーブルを支持するものであればよく、例えば、鉄塔を挙げることができる。
【００２６】
電柱２０５は、複数の電線２０１を電線支持用の腕金２１０で電気的に絶縁状態で支持している。
【００２７】
図４に示すように、回転計測装置１００は、回転体２４と、一対の投受光子５１、５２と、光パルスカウンター７０とを備える。
【００２８】
回転体２４は、被回転計測体に相対的回転不能に形成されており、本実施形態では、回転軸２３の一部をなしている。回転体２４は、この回転体２４の回転軸を通りその回転軸と直角の方向に貫通する貫通孔２５が形成されている。
【００２９】
また、図５に示すように、回転体２４は、回転体２４の回転軸を中心軸とする円筒側面部２６を備える。これにより、円筒側面部２６の軸は、回転体２４の回転軸の伸びる方向において回転体２４と貫通孔２５の軸線との交点を中心を通ることになり、また、円筒側面部２６は、この中心を通る回転体２４の半径方向に形成されていることになる。円筒側面部２６は、後述する投受光子５１、５２から発せられた光を反射することができるような表面を有する。
【００３０】
図４に示すように、回転体２４、ひいては、回転軸２３の端部は、軸受２８を介して回転計測装置１００のフレーム１０１に回転可能に支持されている。
【００３１】
フレーム１０１には、一対の貫通孔１０２が形成されている。一対の貫通孔１０２は、これらの軸線が、いずれも、回転体２４の回転軸の伸びる方向において回転体２４と貫通孔２５の軸線との交点を中心を通るように、フレーム１０１に形成されている。
【００３２】
フレーム１０１には、さらに、投受光子５１と投受光子５２とが取り付けられている。投受光子５１と投受光子５２とは、回転体２４の回転軸を間に置いて互いに反対側の位置に、かつ、互いにその回転体に向き合う位置に配置されている。
【００３３】
投受光子５１、５２は、互いに異なる波長の光を投光する。また、投受光子５１は、投受光子５１又は投受光子５２が発した光を受光する。同様に、投受光子５２は、投受光子５１又は投受光子５２が発した光を受光する。
【００３４】
光パルスカウンター７０は、投受光素子５３、５４と、光パルスカウント比較演算６０とを備える。
【００３５】
投受光素子５３、５４は、それぞれ、波長λ１、波長λ２のパルス状の光を発することができる。また、投受光素子５３、５４は、波長λ１、波長λ２を区別してパルス数を計数することができる。そして、投受光素子５３、５４は、それぞれ、光芯線を介して、投受光子５１、５２に、光学的に接続している。すなわち、投受光素子５３は、波長λ１のパルス状の光を発光し、発光されたパルス状の光を光芯線を介して投受光子５１から発する。同様に、投受光素子５４は、波長λ２のパルス状の光を発光し、発光されたパルス状の光を光芯線を介して投受光子５２から発する。
【００３６】
光パルスカウント比較演算６０は、投受光素子５３、５４によって波長λ１、波長λ２ごとに、計数されたパルス数を比較し、回転体２４、ひいては、クロスフロー型風車２２の単位時間当たりの回転数を求め、求めた回転数を受風計測システム７１に送る。
【００３７】
受風計測システム７１は、回転数や回転速度を所定の表示手段や通信手段で使用者や利用者に提供する。
【００３８】
より具体的には、図６に示すように、回転体２４が、貫通孔２５の軸方向と貫通孔１０２の軸方向が一致する位置に、回転すると、投受光子５１から発せられた光が、一方の貫通孔１０２、貫通孔２５、及び、他方の貫通孔１０２を通って投受光子５２に届く。同様に、回転体２４が、貫通孔２５の軸方向と貫通孔１０２の軸方向が一致する位置に、回転すると、投受光子５２から発せられた光が、一方の貫通孔１０２、貫通孔２５、及び、他方の貫通孔１０２を通って投受光子５１に届く。
【００３９】
しかし、図７に示すように、回転体２４が、貫通孔２５の軸方向と貫通孔１０２の軸方向が一致する位置以外の位置に、回転すると、投受光子５１から発せられた光が、一方の貫通孔１０２を通り、円筒側面部２６で反射し、再び、一方の貫通孔１０２を通って投受光子５１に届く。同様に、回転体２４が、貫通孔２５の軸方向と貫通孔１０２の軸方向が一致する位置以外の位置に、回転すると、投受光子５２から発せられた光が、一方の貫通孔１０２を通り、円筒側面部２６で反射し、再び、一方の貫通孔１０２を通って投受光子５２に届く。
【００４０】
図８に示すように、複数の受風計測装置１は、都市や市街地のような所定の地域に設置される。各受風計測装置１の受風計測システム７１は、回転数や回転速度を図３の光通信ケーブル２３０や図８の広域光通信ケーブルＬや無線通信手段を介して集中管理施設２５０に集約され、インターネットＮを介して使用者や利用者のコンピュータ２６０に提供する。提供を受けた利用者は、風力情報、都市開発等による環境変化管理に役立てることができる。
【００４１】
なお、回転計測装置１００は、互いに異なる波長を発する投受光素子５３、５４を備えるとして説明したが、これに限定されず、片方のみ光パルスを発光するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  受風計測装置
１０  本体部
１１  側壁
１２  スリット
１３  凹部
１７  取付部
２０  受風計測器
２１  羽部
２２  クロスフロー型風車
２３  回転軸
２４  回転体
２５  貫通孔
２６  円筒側面部
２８  軸受
３１  カバー
３２  接続部材
５１、５２  投受光子
５３、５４  投受光素子
６０  光パルスカウント比較演算
７０  光パルスカウンター
７１  受風計測システム
１００  回転計測装置
１０２  貫通孔
２００  ケーブル支持構造物
【図１】
2010185746.tif 000003
【図２】
2010185746.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010185746.tif 000008
【図７】
2010185746.tif 000009
【図８】
2010185746.tif 000010