(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第１初等関数と、
第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第２初等関数と、
を備える計測値変換式を用いて、感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法。
【請求項２】
前記第１初等関数は、前記第１感温抵抗素子の計測値と、前記第２初等関数の値と、を独立変数とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１初等関数及び前記第２初等関数は、ネイピア数を底とする指数関数である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記計測値変換式は、更に、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第３初等関数を備え、
前記計測値変換式は、
風速＝ｆ3（Ｖ2）×ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1）
であり、ここで、
Ｖ1は、前記第１感温抵抗素子の計測値であり、
Ｖ2は、前記第２感温抵抗素子の計測値であり、
ｆ1は、前記第１初等関数であり、
ｆ2は、前記第２初等関数であり、
ｆ3は、前記第３初等関数である、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記計測値変換式は、更に、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第３初等関数と、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第４初等関数と、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第５初等関数と、を備え、
前記計測値変換式は、
風速＝ｆ3（Ｖ2）×ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1＋ｆ4（Ｖ2））＋ｆ5（Ｖ2）
であり、ここで、
Ｖ1は、前記第１感温抵抗素子の計測値であり、
Ｖ2は、前記第２感温抵抗素子の計測値であり、
ｆ1は、前記第１初等関数であり、
ｆ2は、前記第２初等関数であり、
ｆ3は、前記第３初等関数であり、
ｆ4は、前記第４初等関数であり、
ｆ5は、前記第５初等関数である、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
第１感温抵抗素子と、
第２感温抵抗素子と、
を有する風速センサと、
前記第１感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第１初等関数と、
前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第２初等関数と、
を有する計測値変換式を用いて、感温抵抗素子の計測値を風速に変換するコンピュータと、
を備える風速センサシステム。
【請求項７】
室内の空間に分散して配置された複数の風速センサと、
入力された複数の前記風速センサそれぞれの計測値を、同じ計測値変換式を用いて、風速に変換するコンピュータと、
を備え、
前記風速センサは、第１感温抵抗素子と、第２感温抵抗素子と、を有し、
前記計測値変換式は、前記第１感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第１初等関数と、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第２初等関数と、を有する風速センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法及び風速センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風速を計測するために風速センサが用いられている。
【０００３】
風速センサは、サーミスタ等の感温抵抗素子を有している。この感温抵抗素子は、温度によって抵抗値が変化する特性を有しており、この特性が風速センサとして利用される。
【０００４】
感温抵抗素子の抵抗値の変化は、例えば、感温抵抗素子の出力電圧として計測される。そして、風速センサによって計測された電圧等の計測値は、その後、風速に変換される。
【０００５】
一般に、風速センサは、２つの感温抵抗素子を有している。これは、１つの感温抵抗素子のみの測定値から、風速を求めることは容易ではないからである。感温抵抗素子は、文字通り、その抵抗値が温度に依存して変化するので、測定気流の風速が同じであっても、周囲温度が異なれば、感温抵抗素子の抵抗値が異なる。即ち、感温抵抗素子の計測値は、風速及び温度という２つのパラメータに依存している。
【０００６】
一方、気流の影響をうけない感温抵抗素子の計測値を温度に変換することは、計測値と温度との対応関係をまとめた対応表か又は変換式を用いることよって行える。
【０００７】
そこで、風速センサでは、２つの感温抵抗素子を用いることによって、一方の感温抵抗素子によって風速を計測し、他方の感温抵抗素子の測定値を用いて一方の感温抵抗素子が計測した風速の温度補償が行われている。
【０００８】
例えば、風速センサによって計測された計測値を風速に変換する際には、温度ごとに、計測値と風速との対応関係をまとめた対応表を用いることが提案されている。つまり、他方の感温抵抗素子によって周囲温度が計測され、一方の感温抵抗素子によって計測された計測値から風速を求める際には、その時の周囲温度における対応表が用いられる。このような対応表を用いる場合は、周囲温度の温度刻みを小さく取った対応表を多数作成することによって、風速の計測精度が向上する。
【０００９】
また、風速を計測する一方の感温抵抗素子の計測値を直線化する直線化回路を用いる風速センサが提案されている。これは、一方の感温抵抗素子の計測値に線形性を持たせることによって、計測値から風速への変換を容易にするためである。具体的には、他方の感温抵抗素子によって周囲温度が計測され、直線化された一方の感温抵抗素子の計測値が、その周囲温度における対応表を用いて風速に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１−３０３８１１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６６７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
例えば、データセンタ又は工場等の広い室内の空調を制御するためには、多数の風速センサを用いることが考えられている。そして、このような広い空間の空調を効率良く制御するためには、数百個〜数万個の風速センサを有する大規模センシングシステムを用いることが有効であると考えられる。
【００１２】
しかしながら、上述した対応表を用いて感温抵抗素子の計測値を風速に変換する場合、風速の計測精度を向上するためには、温度刻みを小さく取った対応表を多数作成する必要がある。そのため、これらの対応表を格納するための大きなメモリ容量が必要となる。また、個々の風速センサごとに対応表を用いて風速に変換することは、時間のかかる処理となる。従って、対応表を用いて感温抵抗素子の計測値を風速に変換することは、大規模センシングシステムには適していない。
【００１３】
また、感温抵抗素子の計測値を直線化する直線化回路を用いることは、風速センサに追加の回路又は部品を設けるので、風速センサの構造が複雑になり、風速センサの製造コストが増加する。また、感温抵抗素子の計測値を直線化する際に、風速に対する感度が低下するおそれもある。更に、対応表を用いることは、上述したのと同様の問題を生ずる。従って、感温抵抗素子の計測値を直線化する直線化回路を用いることは、大規模センシングシステムには適していない。
【００１４】
本明細書は、風速を高速に計測できる感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本明細書は、風速センサの構造を簡単にできる感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法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】
【００１６】
本明細書に開示する感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法の一形態によれば、第１感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第１初等関数と、第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第２初等関数と、を備える計測値変換式を用いて、感温抵抗素子の計測値を風速に変換する。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本明細書に開示する感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法の一形態によれば、風速を高速に計測できる。
【００１８】
また、上述した本明細書に開示する感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法の一形態によれば、風速センサの構造を簡単にできる。
【００１９】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００２０】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、クレームされている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本明細書に開示する風速センサシステムの第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の風速センサシステムの風速センサを説明する図である。
【図３】図１の風速センサシステムのコンピュータを説明する図である。
【図４】第１実施形態の風速センサシステムによって感温抵抗素子の計測値が変換された風速と風速の実測値とを示す図である。
【図５】第１実施形態の変形例によって感温抵抗素子の計測値が変換された風速と風速の実測値とを示す図である。
【図６】本明細書に開示する風速センサシステムの第２実施形態の風速センサシステムによって感温抵抗素子の計測値が変換された風速と風速の実測値とを示す図である。
【図７】本明細書に開示する風速センサシステムの第３実施形態の風速センサを示す図である。
【図８】本明細書に開示する風速センサシステムの第４実施形態を示す図である。
【図９】従来の例による風速センサを用いて風速センサシステムを形成した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本明細書で開示する風速センサシステムの好ましい第１実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２３】
図１は、本明細書に開示する風速センサシステムの第１実施形態を示す図である。図２は、図１の風速センサシステムの風速センサを説明する図である。図３は、図１の風速センサシステムのコンピュータを説明する図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の風速センサシステム２０は、風速に感度を有する第１感温抵抗素子２１ａと、温度に感度を有する第２感温抵抗素子２１ｂと、を有する風速センサ２０を備える。また、風速センサシステム２０は、第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1を独立変数とする第１初等関数ｆ1と、第２感温抵抗素子の計測値Ｖ2を独立変数とする第２初等関数ｆ2と、を有する計測値変換式を用いて、感温抵抗素子の計測値を風速ｗｓに変換するコンピュータ４０を備える。
【００２５】
風速センサシステム２０は、例えば、室内の気流の風速を測定するために用いられる。
【００２６】
次に、風速センサ２０について、図２を参照して以下に説明する。
【００２７】
第１感温抵抗素子２１ａ及び第２感温抵抗素子２１ｂは、電気抵抗が温度変化に対して大きく変化する特性を有する。第１感温抵抗素子２１ａ及び第２感温抵抗素子２１ｂとしては、例えば、サーミスタを用いることができる。
【００２８】
図２に示すように、風速センサ２０は、第１感温抵抗素子２１ａ及び第２感温抵抗素子２１ｂを駆動し、それぞれの抵抗値に基づく計測値を出力する駆動検出回路部３０を有する。
【００２９】
駆動検出回路部３０は、第１感温抵抗素子２１ａに電力を供給する電力供給源としての定電流回路３１ａと、第２感温抵抗素子２１ｂに電力を供給する電力供給源としての定電圧回路３１ｂと、を有する。
【００３０】
また、駆動検出回路部３０は、外部電力から電力の供給を受けて定電流回路３１ａおよび定電圧回路３１ｂに直流電力を供給するＤＣ回路３２を有する。
【００３１】
また、駆動検出回路部３０は、第１感温抵抗素子２１ａの抵抗変化に伴う電圧変化を分圧として取り出すための抵抗３５ａと、第２感温抵抗素子２１ｂの抵抗変化に伴う電圧変化を分圧として取り出すための抵抗３５ｂと、を有する。抵抗３５ａ及び抵抗３５ｂそれぞれは、アースされている。
【００３２】
更に、駆動検出回路部３０は、抵抗３５ａを用いて取り出した分圧を増幅するオペアンプ３３ａと、オペアンプ３３ａの出力電圧Ｖ1をアナログ値からデジタル値へ変換するＡ／Ｄコンバータ３４とを有する。駆動検出回路部３０は、Ａ／Ｄコンバータ３４が出力するデジタル信号を、第１感温抵抗素子２１ａによる風速の計測値Ｖ1としてコンピュータ４０に出力する。
【００３３】
同様に、駆動検出回路部３０は、抵抗３５ｂを用いて取り出した分圧を増幅するオペアンプ３３ｂを有する。Ａ／Ｄコンバータ３４は、オペアンプ３３ｂの出力電圧Ｖ2をアナログ値からデジタル値へ変換する。駆動検出回路部３０は、Ａ／Ｄコンバータ３４が出力するデジタル信号を、第２感温抵抗素子２１ｂによる温度の計測値Ｖ2としてコンピュータ４０に出力する。
【００３４】
駆動検出回路部３０は、定電流回路３１ａを用いて、第１感温抵抗素子２１ａが少し発熱する程度の電流で第１感温抵抗素子２１ａを駆動する。即ち、第１感温抵抗素子２１ａの温度は、周囲温度よりも高いことが好ましい。第１感温抵抗素子２１ａの温度は、例えば、周囲温度よりも５℃以上高くすることが好ましい。
【００３５】
また、駆動検出回路３０は、定電圧回路３１ｂを用いて、第１感温抵抗素子２１ａに流す電流よりも微小な大きさの電流を流して、前記第１感温抵抗素子よりも小さく発熱させるように第２感温抵抗素子２１ｂを駆動する。第２感温抵抗素子２１ｂの温度は、ほぼ周囲温度と同じである。第２感温抵抗素子２１ｂの温度と周囲温度との差は、例えば、１℃以内にあることが好ましい。本明細書では、第２感温抵抗素子２１ｂの温度が周囲温度に対してより１℃以内にあることを、第２感温抵抗素子２１ｂの温度が周囲温度と同じであるともいう。
【００３６】
周囲温度よりも高い温度を有する第１感温抵抗素子２１ａは、測定気流中に露出しており、気流にさらされることにより熱が奪われて温度が低下するので、抵抗値が変化する。また、第１感温抵抗素子２１ａの抵抗値は、周囲温度が変動することによっても、第１感温抵抗素子２１ａの温度が変わることによって変化する。
【００３７】
一方、周囲温度と同じ温度を有する第２感温抵抗素子２１ｂは、測定気流中に露出しているが、気流の影響をほとんど受けないため、気流の温度にのみ影響される。従って、第２感温抵抗素子２１ｂの抵抗値は、主に周囲もしくは気流の温度の変化によって変化する。即ち、第２感温抵抗素子２１ｂは、温度に感度を有する。風速センサシステム１０は、第２感温抵抗素子２１ｂの計測値Ｖ2を用いて、温度を計測することができる。
【００３８】
風速センサシステム１０は、第１感温抵抗素子２１ａ及び第２感温抵抗素子２１ｂの抵抗値の変化量を利用して、風速を測定する。第１感温抵抗素子２１ａによる計測値Ｖ1は、風速及び温度の両方の影響を受けて変化するため、第１感温抵抗素子２１ａのみでは風速の算出は困難である。そこで、風速センサシステム１０は、温度に感度を有する第２感温抵抗素子２１ｂによる計測値Ｖ2を用いることによって温度を計測する。そして、風速センサシステム１０は、この温度を用いて、第１感温抵抗素子２１ａによる計測値Ｖ1に対する温度の影響を補償することによって、風速を算出する。即ち、第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1は、第１感温抵抗素子２１ａは風速に感度を有するということができる。
【００３９】
次に、コンピュータ４０について、図３を参照して以下に説明する。
【００４０】
コンピュータ４０は、第１初等関数ｆ1と第２初等関数ｆ2とを有する計測値変換式を用いて感温抵抗素子の計測値を風速に変換する演算を行う演算部４１と、この計測値変換式を記憶する記憶部４２と、入力部４３と、出力部４４と、を有する。また、コンピュータ４０は、風速センサ２０との間で通信を行う通信部４５を有する。
【００４１】
演算部４１は、中央演算装置（ＣＰＵ）、数値演算プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を用いて形成される。記憶部４２は、半導体記憶装置、記憶媒体を用いた記憶装置等を用いて形成される。演算部４１は、記憶部４２に記憶されたプログラムを実行することにより、計測値変換式を用いて感温抵抗素子の計測値を風速に変換する。
【００４２】
入力部４３は、キーボード、マウス等を用いて形成される。出力部４４は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、プリンタ等を用いて形成される。通信部４５は、有線又は無線を用いて、風速センサ２０との間で通信を行う。また、通信部４５は、ネットワークを介して、風速センサ２０との間で通信を行っても良い。
【００４３】
次に、記憶部４２に記憶されている計測値変換式について、以下に説明する。
【００４４】
上述したように、計測値変換式は、風速に感度を有する第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1を独立変数とする第１初等関数ｆ1と、温度に感度を有する第２感温抵抗素子２１ｂの計測値Ｖ2を独立変数とする第２初等関数ｆ2と、を備える。
【００４５】
第１初等関数ｆ1又は第２初等関数ｆ2としては、具体的には、計測値の１次関数又は２次以上の高次関数、多項式関数、指数関数、対数関数、正接関数等の三角関数、又は双曲線関数等が挙げられる。
【００４６】
計測値変換式は、更に、第２感温抵抗素子２１ｂの計測値Ｖ2を独立変数とする第３初等関数ｆ3を備えていても良い。
【００４７】
風速センサシステム１０は、感温抵抗素子の計測値から風速ｗｓを変換する計測値変換式として、下記式（１）を用いる。
ｗｓ＝ｆ3（Ｖ2）×ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1）      （１）
ここで、Ｖ1は第１感温抵抗素子２１ａの計測値であり、Ｖ2は第２感温抵抗素子２１ｂの計測値であり、ｆ1は第１初等関数であり、ｆ2は第２初等関数であり、ｆ3は第３初等関数である。
【００４８】
上記式（１）では、第１初等関数ｆ1は、第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1と、第２初等関数ｆ2の値と、を独立変数とする。具体的には、第１初等関数ｆ1は、第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1と、第２初等関数ｆ2の値との積を変数としている。
【００４９】
例えば、感温抵抗素子であるサーミスタの抵抗値は温度に対して対数関数的に変化する。このサーミスタを定電流型回路に組み込んだ回路において、温度変化に対するサーミスタの抵抗値変化による出力電圧を解析的に求めようとすると、サーミスタの対数関数部が複雑な構造となり正確な解析解を求めることは難しい。また、実際の風速センサにおいては、サーミスタの形状や配置、サーミスタの周囲のフードやケースといった形状要素等の影響を受ける。そこで、気流にさらされて温度が変化することによって抵抗値が変化したサーミスタの出力電圧を解析的に求めることは非常に難しい。
【００５０】
そこで、風速センサシステム１０では、第１初等関数ｆ1と、第２初等関数ｆ2と、更に、第３初等関数ｆ3とを備える計測値変換式（１）を用いて、風速センサの計測値から風速を変換することとした。例えば、感温抵抗素子としてサーミスタを用いる場合には、サーミスタの抵抗変化による電圧値変化と風速との間には、指数関数的な関係があるので、初等関数として、指数関数を用いることが好ましく、特にネイピア数を底とする指数関数を用いることが好ましい。
【００５１】
図４は、本実施形態の風速センサシステム１０によって感温抵抗素子の計測値が変換された風速ｗｓと風速の実測値とを示す図である。図４の横軸は、第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1である電圧を示す。図４の縦軸は、風速ｗｓを示す。図４のカーブは、計測値変換式を用いて算出された風速であり、温度をパラメータとして、周囲温度が２０℃〜６０℃の範囲において５℃ごとに計算されている。また、図４におけるプロットは、各温度における風速の実測値である。風速の実測値は、校正された別の風速センサを用いて計測された値である。第１感温抵抗素子２１ａ及び第２感温抵抗素子２１ｂとしては、サーミスタが用いられた。
【００５２】
図４の風速を計算するにあたって、第１初等関数ｆ1として、ネイピア数を底とする指数関数を用いた。即ち、上記式（１）は、下記式（２）のように書き直される。
ｆ1＝ｆ3（Ｖ2）×ｅｘｐ（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1）      （２）
【００５３】
また、第２初等関数ｆ2及び第３初等関数ｆ3として、下記の多項式を用いた。
ｆ2（Ｖ2）＝ａ1Ｖ22＋ａ2Ｖ2＋ａ3、
ｆ3（Ｖ2）＝ａ4Ｖ22＋ａ5Ｖ2＋ａ6、
ここで、ａ1、ａ2、ａ3、ａ4、ａ5、及びａ6は係数である。
【００５４】
上記式（１）及び式（２）において、第１初等関数ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1）は、主に、横軸Ｖ1に対するカーブの全体形状を与える。また、第２初等関数ｆ2（Ｖ2）は、主に、温度の違いによる各カーブ間のピッチを与える。更に、第３初等関数ｆ3（Ｖ2）は、各カーブ形状への温度の影響を与える。
【００５５】
係数ａ1、ａ2、ａ3、ａ4、ａ5、及びａ6は、例えば、風速の実測値と計算値との間の差を求めて、最小二乗法により係数を最適化する方法等を用いることにより得られる。
【００５６】
図４に示すように、風速センサシステム１０では、各温度において、上記式（２）を用いて計算された風速ｗｓと、風速の実測値との間に良い一致が見られる。
【００５７】
異なる温度のカーブとカーブとの間の間隔は、形状の影響を考慮しない理論によれば等間隔となる。しかし、実際には、図４の風速の実測値のプロットに示すように、上述した形状の影響により、カーブとカーブとの間は不等間隔となる。そして、風速センサシステム１０は、この形状の影響を含めて、風速ｗｓの計算値を精度良く求めている。
【００５８】
上記式（２）では、特に、第１初等関数ｆ1として、ネイピア数を底とする指数関数を用いると共に、多項式である第２初等関数ｆ2及び第３初等関数ｆ3を用いることで、計測値Ｖ1、Ｖ2から、温度に対して不均等に変化する風速を、精度良く変換することができる。
【００５９】
上述した本実施形態の風速センサシステム１０によれば、単一の計測値変換式用いるだけなので、従来の風速センサで用いられる感温抵抗素子の計測値から風速を変換する対応表が不要となり、高速に風速を計測できる。また、これらの対応表を格納するための大きなメモリ容量も不要である。
【００６０】
また、風速センサシステム１０によれば、風速センサの計測値Ｖ1及びＶ2を独立変数とする計測値変換式を用いて風速が求められるので、風速センサの構造を簡単にすることができる。
【００６１】
従って、風速センサシステム１０によれば、風速センサの構造を簡単にし、且つ大きなメモリ容量が不要であるので、風速センサシステムの製造コストを低減できる。
【００６２】
図５は、上述した第１実施形態の変形例によって感温抵抗素子の計測値が変換された風速と風速の実測値とを示す図である。
【００６３】
本変形例では、温度範囲の両端にある２０℃付近及び６０℃付近において、上記式（２）を用いて計算された風速ｗｓと、風速の実測値との間の一致度を向上するように、係数ａ1、ａ2、ａ3、ａ4、ａ5、及びａ6が変更されている。
【００６４】
このように、特に風速の精度が求められる温度領域に対して、係数ａ1、ａ2、ａ3、ａ4、ａ5、及びａ6を最適化することにより、上記式（２）を用いて計算された風速ｗｓと、風速の実測値との間の一致度を更に向上させることができる。
【００６５】
次に、本明細書に開示する第２〜第４実施形態の風速センサシステムを、図面を参照しながら以下に説明する。第２〜第４実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、図７及び図８において、図１〜図３と同じ構成要素に同じ符号を付してある。
【００６６】
第２実施形態の風速センサシステム１０では、感温抵抗素子の計測値から風速ｗｓを変換する計測値変換式は、上記式（１）に対して、更に、第２感温抵抗素子２１ｂの計測値Ｖ2を独立変数とする第４初等関数ｆ4と、第２感温抵抗素子２１ｂの計測値Ｖ2を独立変数とする第５初等関数ｆ5と、を備える。
【００６７】
具体的には、風速センサシステム１０は、感温抵抗素子の計測値から風速ｗｓを変換する計測値変換式として、下記式（３）を用いる。
ｗｓ＝ｆ3（Ｖ2）×ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1＋ｆ4（Ｖ2））＋ｆ5（Ｖ2）      （３）
ここで、Ｖ1は第１感温抵抗素子の計測値であり、Ｖ2は第２感温抵抗素子の計測値であり、ｆ1は第１初等関数であり、ｆ2は第２初等関数であり、ｆ3は第３初等関数であり、ｆ4は第４初等関数であり、ｆ5は第５初等関数である。
【００６８】
上記式（３）において、第１初等関数ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1＋ｆ4（Ｖ2））は、変数部に、第２初等関数ｆ2（Ｖ2）と共に第４初等関数ｆ4（Ｖ2）を有しているので、温度の違いによる各カーブ間のピッチの精度が向上している。また、上記式（３）は、第５初等関数ｆ5（Ｖ2）を有することによっても、温度の違いによる各カーブ間のピッチの精度が向上する。
【００６９】
本実施形態の風速センサシステム１０のその他の構造は、上述した第１実施形態と同様である。
【００７０】
図６は、本実施形態の風速センサシステム１０によって感温抵抗素子の計測値が変換された風速ｗｓと風速の実測値とを比較する図である。図６の横軸は、第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1である電圧を示す。図６の縦軸は、風速ｗｓを示す。図６のカーブは、上記式（３）を用いて算出された風速であり、温度をパラメータとして、周囲温度が２０℃〜６０℃の範囲において５℃ごとに計算されている。
【００７１】
図６の風速を計算するにあたって、第１初等関数ｆ1として、ネイピア数を底とする指数関数を用いた。即ち、上記式（３）は、下記式（４）のように書き直される。
ｗｓ＝ｆ3（Ｖ2）×ｅｘｐ（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1＋ｆ4（Ｖ2））＋ｆ5（Ｖ2）      （４）
【００７２】
また、第２初等関数ｆ2と、第３初等関数ｆ3と、第４初等関数ｆ4と、第５初等関数ｆ5として、下記の多項式を用いた。
【００７３】
ｆ2（Ｖ2）＝ｂ1×ｅｘｐ（ｂ2×Ｖ2＋ｂ3）＋ｂ4、
ｆ3（Ｖ2）＝ｂ5×Ｖ22−ｂ6×Ｖ2＋ｂ7、
ｆ4（Ｖ2）＝ｂ8×ｅｘｐ（ｂ9×Ｖ2）、
ｆ5（Ｖ2）＝ｂ10
である。ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4、ｂ5、ｂ6、ｂ7、ｂ8、ｂ9及びｂ10は係数である。
【００７４】
係数ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4、ｂ5、ｂ6、ｂ7、ｂ8、ｂ9及びｂ10は、例えば、風速の実測値と計算値との間の差を求めて、最小二乗法により係数を最適化する方法等を用いることにより得られる。
【００７５】
図６に示すように、風速センサシステム１０は、各温度において、上記式（４）を用いて計算された風速ｗｓと、風速の実測値との間に非常に良い一致が見られる。例えば、図４及び図５では、温度によっては、計算された風速ｗｓと実測値との間にわずかなずれが見られたが、本実施形態では、このようなずれは見られない。
【００７６】
上記式（４）では、特に、３つの初等関数ｆ1，ｆ2，ｆ4として、ネイピア数を底とする指数関数を用いると共に、多項式である初等関数ｆ3を用いることで、計測値Ｖ1、Ｖ2から、温度に対して不均等に変化する風速を、精度良く変換することができる。特に、第１初等関数ｆ1の独立変数の一つである第２初等関数ｆ2として、ネイピア数を底とする指数関数を用いることにより、温度の違いによる各カーブ間のピッチを精度良く表すことができる。
【００７７】
上述した本実施形態の風速センサシステム１０によれば、感温抵抗素子の計測値Ｖ1，Ｖ2から風速への変換精度を一層向上できる。また、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
なお、上記式（４）では、第５初等関数ｆ5として定数を用いたが、第５初等関数ｆ5は、定数ではない計測値Ｖ2を独立変数とする初等関数であっても良い。
【００７９】
図７は、本明細書に開示する風速センサシステムの第３実施形態の風速センサを示す図である。
【００８０】
本実施形態の風速センサシステム１０は、風速センサ２０の構造が、上述した各実施形態とは異なっている。
【００８１】
具体的には、風速センサ２０は、図７に示すように、風速に感度を有する第１感温抵抗素子２１ａ及び温度に感度を有する第２感温抵抗素子２１ｂと共に、温度に感度を有する第３感温抵抗素子２１ｃを有する。
【００８２】
風速センサ２０の駆動検出回路部３０は、図２に示す第１実施形態と同様に、定電流回路３１ａおよび、定電圧回路３１ｂと、ＤＣ回路３２と、オペアンプ３３ａ、３３ｂと、Ａ／Ｄコンバータ３４と、抵抗３５ａ、３５ｂとを有する。駆動検出回路部３０は、第１実施形態と同様に、第１感温抵抗素子２１ａ及び第２感温抵抗素子２１ｂを駆動する。そして、駆動検出回路部３０は、第１感温抵抗素子２１ａによる風速の計測値Ｖ1と、第２感温抵抗素子２１ｂによる温度の計測値Ｖ2と、を外部に出力する。
【００８３】
更に、駆動検出回路部３０は、図７に示すように、第３感温抵抗素子２１ｃに電力を供給する電力供給源としての定電圧回路３１ｃを有する。定電圧回路３１ｃには、ＤＣ回路３２から直流電力が供給される。
【００８４】
また、駆動検出回路部３０は、第３感温抵抗素子２１ｃの抵抗変化に伴う電圧変化を分圧として取り出すための抵抗３５ｃを有する。抵抗３５ｃは、アースされている。
【００８５】
更に、駆動検出回路部３０は、抵抗３５ｃを用いて取り出した分圧を増幅するオペアンプ３３ｃを有する。Ａ／Ｄコンバータ３４は、オペアンプ３３ｃの出力電圧Ｖ3をアナログ値からデジタル値へ変換する。駆動検出回路部３０は、Ａ／Ｄコンバータ３４が出力するデジタル信号を、第３感温抵抗素子２１ｃによる温度の計測値Ｖ3としてコンピュータ４０に出力する。
【００８６】
駆動検出回路３０は、定電圧回路３１ｃを用いて、第１感温抵抗素子２１ａに流す電流よりも微小な大きさの電流を流して、第３感温抵抗素子２１ｃを駆動する。第３感温抵抗素子２１ｃの温度は、第２感温抵抗素子２１ｂと同様に、周囲温度と同じである。
【００８７】
周囲温度と同じ温度を有する第３感温抵抗素子２１ｃは、測定気流中に露出しているが、気流の影響をほとんど受けないため、気流の温度のみに影響される。従って、第３感温抵抗素子２１ｃの抵抗値は、主に周囲もしくは気流の温度の変化によって変化する。即ち、第３感温抵抗素子２１ｃの計測値Ｖ3は、温度に感度を有する。
【００８８】
風速センサシステム１０は、温度に感度を有する第２感温抵抗素子２１ｂの計測値Ｖ2及び第３感温抵抗素子２１ｃの計測値Ｖ3の平均値を用いて、温度を計測する。そして、風速センサシステム１０は、温度の平均値を用いて、風速に感度を有する第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1に対する温度の影響を補償して、風速を算出する。
【００８９】
風速センサシステム１０は、第２感温抵抗素子２１ｂの計測値Ｖ2及び第３感温抵抗素子２１ｃの計測値Ｖ3の平均値Ｖ4として、
Ｖ4＝（Ｖ2＋Ｖ3）／２
を用いる。そして、風速センサシステム１０は、上記式（１）〜（４）等の計測値変換式において、計測値Ｖ2の代わりに平均値Ｖ4を使用する。
【００９０】
このように風速センサシステム１０では、第２感温抵抗素子２１ｂ及び第３感温抵抗素子２１ｃによる平均化された抵抗値に基づく計測値を用いて温度が求められるので、温度に感度を有する感温抵抗素子の個体差による計測値のばらつきが低減される。
【００９１】
上述した本実施形態の風速センサシステム１０によれば、風速に感度を有する第１感温抵抗素子２１ａの計測値Ｖ1に対して、より精度良く温度の影響を補償できるので、風速がより精度よく算出される。
【００９２】
また、風速センサシステム１０によれば、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９３】
図８は、本明細書に開示する風速センサシステムの第４実施形態を示す図である。
【００９４】
本実施形態の風速センサシステム１０は、室内の空間に分散して配置された複数の風速センサ２０を備える。風速センサ２０としては、例えば、上述した第１〜第３実施形態の風速センサを用いることができる。
【００９５】
また、風速センサシステム１０は、入力された複数の風速センサ２０それぞれの計測値を、同じ計測値変換式を用いて、風速に変換するコンピュータとしてのサーバ５１を備える。サーバ５１は、計測値を風速に変換する計測値変換式として、例えば、上述した第１〜第３実施形態の風速センサシステムと同じ式を用いることができる。
【００９６】
風速センサシステム１０では、各風速センサ２０が、感温抵抗素子が計測した計測値を、風速に換算することなく、中継器５４ａ、５４ｂへ送信する。中継機５４ａ、５４ｂに入力された計測値は、上位中継機５５を経由して、サーバ５１へ入力される。サーバ５１は、各風速センサ２０から送信された計測値を、同じ計測値変換式を用いて、風速に変換する。
【００９７】
また、風速センサシステム１０は、風速センサにおける温度に感度を有する感温抵抗素子の計測値を用いて、温度を測定する。
【００９８】
また、風速センサシステム１０は、計測された風速及び温度の計測値を用いて、サーバ５１によって制御される複数の空調機５２を備える。更に、風速センサシステム１０は、計測された風速及び温度の計測値を用いて、サーバ５１によって制御される複数の気流制御器５３を備える。上述した観点から、各風速センサ２０は、空調機５２及び気流制御器５３を効率良く制御するための風速分布及び温度分布を測定するように、室内の各地点に配置されることが好ましい。
【００９９】
風速センサシステム１０は、例えば、工場、データセンタ、ビル、オフィス、農場、店舗等の広い室内において、空調機５２及び気流制御器５３を制御するシステムとして使用され得る。
【０１００】
広い室内における空調を効率よく制御するためには、多数の地点における風速を計測することが好ましい。このような観点から、風速センサシステム３０は、風速センサ２０を１０以上、又は１００以上、又は１０００以上、又は１００００以上、又は１０００００以上備えることが好ましい。このように多数の風速センサを用いることによって、例えば、風速センサの個体差による計測値のばらつきがあったとしても、計測値が平均化されるので、全体としては、風速の計測値の信頼度が向上する。
【０１０１】
また、風速センサシステム１０は、全ての風速センサ２０に対して同じ計測値変換式を用いずに、室内のエリアごとに、異なる計測値変換式を用いても良い。例えば、図８において、中継器５４ａを経由して送信されるエリアの風速センサ２０の計測値には、同じ計測値変換式を用いるが、中継器５４ｂを経由して送信されるエリアの風速センサ２０の計測値には、別の計測値変換式を用いても良い。
【０１０２】
また、風速センサシステム１０において、種類の異なる風速センサが用いられている場合には、種類毎に異なる計測値変換式を用いても良い。
【０１０３】
図９は、従来の例による風速センサを用いて風速センサシステム１１０を形成した例を示す図である。風速センサシステム１１０は、感温抵抗素子を用いて計測した風速をサーバ１５１へ送信する複数の風速センサ１２０と、サーバ１５１とを備える。各風速センサ１２０は、感温抵抗素子によって計測された計測値から風速を変換する対応表を有するので、この対応表を格納するための大きなメモリ容量を有する。
【０１０４】
多数の地点に風速センサを配置した場合には、各風速センサに対応表を格納するメモリと、計測値をメモリに格納及び参照する回路とを設けることになるので、システム全体としては、非常に多数のメモリ及び回路を設ける必要がある。そのため、風速センサシステム１１０の構造が複雑となり、コストが著しく増加する。
【０１０５】
上述した本実施形態の風速センサシステム１０によれば、各風速センサ２０は、対応表を有さないので、構造がシンプルであり、コストを低減できる。
【０１０６】
また、風速センサシステム１０によれば、サーバ５１は、風速センサ２０から送信された計測値を、計測値変換式を用いて風速へ変換するだけなので、多数の風速センサ２０を用いて高速に風速を計測できる。
【０１０７】
本発明では、上述した各実施形態の風速センサシステムは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
【０１０８】
例えば、上述した各実施形態では、風速センサは、風速に感度を有する感温抵抗素子を１つ有していたが、風速センサは、風速に感度を有する感温抵抗素子を２つ以上の有していても良い。
【０１０９】
また、上述した各実施形態では、風速センサは、温度に感度を有する感温抵抗素子を１つ又は２つ有していたが、風速センサは、温度に感度を有する感温抵抗素子を２つ以上有していても良い。
【０１１０】
また、上述した各実施形態では、感温抵抗素子の計測値として電圧を用いていたが、感温抵抗素子の計測値として電流を用いても良い。
【０１１１】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【０１１２】
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１１３】
（付記１）
第１感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第１初等関数と、
第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第２初等関数と、
を備える計測値変換式を用いて、感温抵抗素子の計測値を風速に変換する方法。
【０１１４】
（付記２）
前記第１初等関数は、前記第１感温抵抗素子の計測値と、前記第２初等関数の値と、を独立変数とする付記１に記載の方法。
【０１１５】
（付記３）
前記第１初等関数は、前記第１感温抵抗素子の計測値と、前記第２初等関数の値との積を変数とする付記２に記載の方法。
【０１１６】
（付記４）
前記第１初等関数及び前記第２初等関数は、ネイピア数を底とする指数関数である付記１〜３の何れか一項に記載の方法。
【０１１７】
（付記５）
前記計測値変換式は、更に、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第３初等関数を備え、
前記計測値変換式は、
風速＝ｆ3（Ｖ2）×ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1）
であり、ここで、
Ｖ1は、前記第１感温抵抗素子の計測値であり、
Ｖ2は、前記第２感温抵抗素子の計測値であり、
ｆ1は、前記第１初等関数であり、
ｆ2は、前記第２初等関数であり、
ｆ3は、前記第３初等関数である、付記１〜４の何れか一項に記載の方法。
【０１１８】
（付記６）
前記計測値変換式は、更に、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第３初等関数と、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第４初等関数と、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第５初等関数と、を備え、
前記計測値変換式は、
風速＝ｆ3（Ｖ2）×ｆ1（ｆ2（Ｖ2）×Ｖ1＋ｆ4（Ｖ2））＋ｆ5（Ｖ2）
であり、ここで、
Ｖ1は、前記第１感温抵抗素子の計測値であり、
Ｖ2は、前記第２感温抵抗素子の計測値であり、
ｆ1は、前記第１初等関数であり、
ｆ2は、前記第２初等関数であり、
ｆ3は、前記第３初等関数であり、
ｆ4は、前記第４初等関数であり、
ｆ5は、前記第５初等関数である、付記１〜４の何れか一項に記載の方法。
【０１１９】
（付記７）
第１感温抵抗素子と、
第２感温抵抗素子と、
を有する風速センサと、
前記第１感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第１初等関数と、
前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第２初等関数と、
を有する計測値変換式を用いて、感温抵抗素子の計測値を風速に変換するコンピュータと、
を備える風速センサシステム。
【０１２０】
（付記８）
前記第１感温抵抗素子を駆動して周囲温度よりも高い温度に発熱させると共に、前記第１感温抵抗素子の抵抗値に基づく計測値を出力し、且つ、
前記第２感温抵抗素子を、前記第１感温抵抗素子よりも小さく発熱させるように駆動すると共に、前記第２感温抵抗素子の抵抗値に基づく計測値を出力する駆動検出回路部を有する付記７に記載の風速センサシステム。
【０１２１】
（付記９）
室内の空間に分散して配置された複数の風速センサと、
入力された複数の前記風速センサそれぞれの計測値を、同じ計測値変換式を用いて、風速に変換するコンピュータと、
を備え、
前記風速センサは、第１感温抵抗素子と、第２感温抵抗素子と、を有し、
前記計測値変換式は、前記第１感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第１初等関数と、前記第２感温抵抗素子の計測値を独立変数とする第２初等関数と、を有する風速センサシステム。
【符号の説明】
【０１２２】
１０    風速センサシステム
２０    風速センサ
２１ａ    第１感温抵抗素子
２１ｂ    第２感温抵抗素子
２１ｃ    第３感温抵抗素子
３０    駆動検出回路部
３１ａ    定電流回路
３１ｂ、３１ｃ    定電圧回路
３２    ＤＣ回路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ    オペアンプ
３４    Ａ／Ｄコンバータ
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ    抵抗
４０    コンピュータ
４１    演算部
４２    記憶部
４３    入力部
４４    出力部
４５    通信部
５１    サーバ
５２    空調機
５３    気流制御器
５４    中継器
５５    上位中継器
【図１】
0005458820.tif 000002
【図２】
0005458820.tif 000003
【図３】
0005458820.tif 000004
【図４】
0005458820.tif 000005
【図５】
0005458820.tif 000006
【図６】
0005458820.tif 000007
【図７】
0005458820.tif 000008
【図８】
0005458820.tif 000009
【図９】
0005458820.tif 000010