(57)【要約】【課題】比較的精度良く風速および風向を測定可能でありながらも、容易に手に入る材料のみを使って工作レベルで安価に且つ簡単に製作することができる風向風速計を提供する。【解決手段】先端部が風上を向くように回動する羽根固定板１と、羽根固定板１を回動自在に支持する支持部２と、羽根固定板１の両面に取り付けられた一対の開閉自在な羽根３ａ，３ｂと、それら羽根３ａ，３ｂが開く方向に反発力を付与する複数の永久磁石４とを備える。一対の羽根３ａ，３ｂは、風を受けたときに、風に押されて閉じようとする力と上記永久磁石４による反発力とのバランスが取れた位置で静止して、その静止位置から風速を特定できるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が風上を向くように回動する羽根固定板と、上記羽根固定板を回動自在に支持する支持部と、上記羽根固定板の両面に取り付けられた一対の開閉自在な羽根と、それら羽根が開く方向に反発力を付与する複数の永久磁石とを備え、
上記一対の羽根は、風を受けたときに、風に押されて閉じようとする力と上記永久磁石による反発力とのバランスが取れた位置で静止して、その静止位置から風速を特定できるようになっていることを特徴とする風向風速計。
【請求項２】
先端部が風上を向くように回動する羽根固定板と、
上記羽根固定板を回動自在に支持する支持部と、
上記羽根固定板の両面にそれぞれ水平方向に揺動自在な状態で取り付けられて、各々の自由端側が上記羽根固定板の後端側で互いに近接する位置から所定角度離間する位置まで開閉可能に構成された一対の羽根と、
同磁極が互いに向かい合うように配置されて、上記一対の羽根が開く方向に反発力を付与する少なくとも１組の永久磁石とを備え、
上記一対の羽根は、風を受けたときに、風に押されて閉じる方向に回動した後、風に押されて閉じようとする力と上記永久磁石による反発力とのバランスが取れた位置で静止して、その静止位置から風速を特定できるようになっていることを特徴とする風向風速計。
【請求項３】
上記永久磁石は、上記羽根固定板の後端側の両面と、これと対向する各羽根の内面に、同磁極が互いに向かい合うようにそれぞれ配設された２組の永久磁石からなり、それら２組の永久磁石の協働により、各羽根が上記羽根固定板に対して均等に開くように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の風向風速計。
【請求項４】
上記一対の羽根の一方に一端が固定され、他端が他方の羽根を貫通して貫通方向にスライド自在に構成された風速測定棒を備え、
上記風速測定棒には、長手方向に沿って目盛りが付され、その目盛りによって上記羽根の静止位置が読み取り可能となっていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の風向風速計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば科学館で実施される工作教室や、風をテーマにした実験教室等で利用することができる永久磁石型の風向風速計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気象台などで使用される専門機関向けの高精度な風向風速計として、プロペラ型の風向風速計が広く知られている。このプロペラ型の風向風速計は、回動自在に支持された流線型の胴体の先端部にプロペラを、後端部に垂直尾翼を備え、風を受けたときに、垂直尾翼によってプロペラが風上に向くように回動して、そのときの胴体の向きから風向を、プロペラの回転数から風速を測定するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上記プロペラ型の風向風速計は、一般に、非常に高価なものであり、例えば工作教室や実験教室等で子供たちが手軽に作成したり利用したりできるようなものではなかった。
このような実状から、近年では、子供向けとして簡単な構造の安価な風向風速計が幾種類か市販されているが、何れも風速の測定に関しては、強いか弱いか程度のことしか分からず、性能的に物足りなさが残るものであった。
【特許文献１】実公昭６３−１１６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、比較的精度良く風速および風向を測定可能でありながらも、容易に手に入る材料のみを使って工作レベルで安価に且つ簡単に製作することができる風向風速計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】
【０００５】
本発明に係る風向風速計は、先端部が風上を向くように回動する羽根固定板と、上記羽根固定板を回動自在に支持する支持部と、上記羽根固定板の両面に取り付けられた一対の開閉自在な羽根と、それら羽根が開く方向に反発力を付与する複数の永久磁石とを備え、上記一対の羽根は、風を受けたときに、風に押されて閉じようとする力と上記永久磁石による反発力とのバランスが取れた位置で静止して、その静止位置から風速を特定できるようになっていることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明に係る風向風速計は、先端部が風上を向くように回動する羽根固定板と、上記羽根固定板を回動自在に支持する支持部と、上記羽根固定板の両面にそれぞれ水平方向に揺動自在な状態で取り付けられて、各々の自由端側が上記羽根固定板の後端側で互いに近接する位置から所定角度離間する位置まで開閉可能に構成された一対の羽根と、同磁極が互いに向かい合うように配置されて、上記一対の羽根が開く方向に反発力を付与する少なくとも１組の永久磁石とを備え、上記一対の羽根は、風を受けたときに、風に押されて閉じる方向に回動（水平方向に移動）した後、風に押されて閉じようとする力と上記永久磁石による反発力とのバランスが取れた位置で静止して、その静止位置から風速を特定できるようになっていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記風向風速計においては、上記羽根固定板の後端側の両面と、これと対向する各羽根の内面に、同磁極が互いに向かい合うように２組の永久磁石を配設して、それら２組の永久磁石の協働により、各羽根が上記羽根固定板に対して均等に開くように構成することが好ましい。
また、上記風向風速計においては、上記一対の羽根の一方に一端が固定され、他端が他方の羽根を貫通して貫通方向にスライド自在に構成された風速測定棒を設け、その長手方向に沿って、上記羽根の静止位置を読み取るための目盛りを付すことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、羽根固定板に一対の開閉自在な羽根を取り付けるとともに、それら羽根が開く方向に反発力を付与する複数の永久磁石を設け、風を受けたときに、風に押されて閉じようとする力と上記永久磁石による反発力との釣り合いが取れた位置で羽根が静止する構成として、その静止位置から風速を測定するようにしたので、簡単な構造でありながらも、どの程度の風が吹いているのかを定量的に把握することが可能となり、風向だけでなく、風速も比較的精度良く測定することが可能となる。
また、簡単な構造であるので、子供であっても、工作レベルで容易に製作することができる。
また、本発明に係る風向風速計にあっては、羽根、羽根固定板、支持部および永久磁石など、単純な構成要素の組合せにより構成するようにしたため、ホームセンタ等で容易に手に入る材料のみを使って比較的安価に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図４は、本発明に係る風向風速計の一実施形態を示す図である。この風向風速計は、先端部が風上を向くように回動する羽根固定板１と、羽根固定板１を回動自在に支持する支持部２と、羽根固定板１の両面に取り付けられた一対の開閉自在な羽根３ａ，３ｂと、それら羽根３ａ，３ｂが開く方向に反発力を付与する複数の永久磁石４と、風速を測定するための風速測定棒５と、風向を測定するための方位磁石６とにより概略構成されている。本実施形態では、図３に示すように、矩形板状の台座７と、台座７の中央部に垂直に立設された軸８と、羽根固定板１を軸８上で回転自在に支承する羽根回転中心釘９と、軸８と羽根固定板１との間に介装された回転促進座金１０とにより、上記支持部２が構成されている。
【００１０】
羽根固定板１は帯状の板部材であって、図１〜図４に示すように、水平面に対して垂直な姿勢で、且つ羽根回転中心釘９を中心に回転自在な状態で軸８上に取り付けられている。すなわち、羽根固定板１は、羽根回転中心釘９の釘軸の外径よりも大きい内径の貫通孔を有し、この貫通孔から回転促進座金１０に向けて羽根回転中心釘９の釘軸を通して、当該釘軸の先端部を軸８の上端面中央に打ち込むことによって、軸８上に取り付けられている。この羽根固定板１の貫通孔は、当該風向風速計の回転部全体（羽根固定板１、羽根３ａ，３ｂ、永久磁石４、風速測定棒５など）が水平に保たれるように、回転部の重心位置に形成されている。この羽根固定板１の両面には、上記貫通孔よりも先端側の位置に、蝶番１１を介して一対の羽根３ａ，３ｂが取り付けられている。
【００１１】
羽根３ａ，３ｂは、図１および図３に示すように、先端から後端に向けて漸次幅広となる台形状の板部材で、先端部の幅が羽根固定板１の幅とほぼ同じ寸法に設定されている。各羽根３ａ，３ｂは、図２および図４に示すように、水平面に対して垂直な姿勢で、且つ蝶番１１により水平方向に揺動自在な状態で羽根固定板１に取り付けられ、各々の自由端側が羽根固定板１の後方で互いに近接する位置から所定角度（例えば、風速０ｍ／ｓで約５０度、風速７ｍ／ｓで約２０度）離間する位置まで開閉可能となっている。
【００１２】
また、図２および図４に示すように、羽根固定板１後端部の両面と、これと対向する各羽根３ａ，３ｂの内面には、同磁極が互いに向かい合うように、それぞれ円形の永久磁石４（合計４個の永久磁石）が取り付けられ、それら永久磁石４によって、羽根３ａ，３ｂが開く方向に反発力（斥力）が付与されるようになっている。これにより、風を受けたときには、風が羽根３ａ，３ｂを押す力（羽根３ａ，３ｂを閉じる方向に作用する力）と上記反発力（羽根３ａ，３ｂを開く方向に作用する力）とのバランスが取れた位置で、羽根３ａ，３ｂが静止するようになっている。
【００１３】
羽根３ａ，３ｂの自由端側には、図２および図４に示すように、一方の羽根３ａに一端が固定されて他端が他方の羽根３ｂを貫通して貫通方向にスライド自在に構成された風速測定棒５が取り付けられている。すなわち、他方の羽根３ｂの自由端側には、風速測定棒５が貫通する貫通孔１２が設けられ、羽根３ａ，３ｂの開角度に応じて、羽根３ｂと風速測定棒５の相対的な位置関係が変化するようになっている。風速測定棒５には、その長手方向に沿って風速測定用の目盛り（例えば、赤、紫、橙、青、緑、茶の目盛り線５ａ）が付され、台座７の上面には、図１および図３に示すように、他方の羽根３ｂの静止位置における目盛り線５ａの色彩と風速との対応関係を示す風速換算表１３が貼り付けられている。本実施形態では、赤色の線が風速７ｍ／秒、紫色の線が風速６ｍ／秒、橙色の線が風速５ｍ／秒、青色の線が風速４ｍ／秒、緑色の線が風速３ｍ／秒、茶色の線が風速２ｍ／秒にそれぞれ設定されている。なお、他方の羽根３ｂの静止位置（羽根３ａ，３ｂの開角度）と風速との対応関係は、例えば高精度な測定器を用いて風速を正確に測定しながら、風洞装置を使って当該風向風速計に風を送り、そのときの羽根３ｂの静止位置と上記測定器の測定値とから、導出或いは較正することが可能である。
【００１４】
具体的に、台座７や軸８の材料としては、例えば、木製板、アクリル板などを用いることが可能であり、軸８の取り付けには、例えば木ネジ等を用いることが可能である。また、羽根固定板１としては、例えば、木製板、アクリル板などを用いることが可能であり、羽根３ａ，３ｂとしては、例えば、スチレンボード、アクリル板などを用いることが可能である。また、永久磁石４としては、安価なフェライト磁石を用いることが可能であるが、これよりも磁力の強いネオジウム磁石を使用するようにしても良い。ネオジウム磁石を使用した場合には、フェライト磁石を使用したときよりも材料コストが高くなるが、磁力が強くなる分、風速の測定範囲が広くなるという利点が得られる。このように、本実施形態の風向風速計にあっては、ホームセンタ等で容易に手に入る材料のみを使って比較的安価に製作することができる。
【００１５】
また、本実施形態では、羽根固定板１の長手方向の寸法が３００ｍｍ、幅寸法が２４ｍｍに設定され、羽根３ａ，３ｂの長手方向の寸法が２５７ｍｍ、基端部の幅寸法が２６ｍｍ、自由端部の幅寸法が９０ｍｍに設定されている。また、羽根３ａ，３ｂの基端部（蝶番１１の軸の位置）から永久磁石４の取付位置の中心までの距離が９０ｍｍに設定され、それら永久磁石４に対向する位置まで、羽根固定板１の後端部が延出するような寸法設定（すなわち、羽根固定板１の後端部が羽根３ａ，３ｂの間に入り込むような寸法設定）となっている。これにより、本実施形態においては、２組（４個）の永久磁石４を取り付けることが可能となっている。
【００１６】
上記構成からなる風向風速計においては、風を受けたときに、羽根固定板１が回動して先端部が風上に向く位置で静止することとなるので、そのときの羽根固定板１の向きを方位磁石６で確認することにより、風向を測定することができる。
同時に、風を受けたときには、風速に応じた抗力が羽根３ａ，３ｂに加わることにより、羽根３ａ，３ｂが閉じる方向に回動して、上記抗力と上記反発力とのバランスが取れた位置で静止することとなるので、その静止位置を風速測定棒５の目盛りから読み取り、これに該当する風速を風速換算表１３で確認することによって、風速を測定することができる。
【００１７】
以上のように、本実施形態の風向風速計によれば、羽根固定板１に一対の開閉自在な羽根３ａ，３ｂを取り付けるとともに、それら羽根３ａ，３ｂが開く方向に反発力を付与する複数の永久磁石４を設け、風を受けたときに、風に押されて閉じようとする力と上記永久磁石４による反発力とのバランスが取れた位置で羽根３ａ，３ｂが静止する構成として、その静止位置から風速を測定するようにしたので、簡単な構造でありながらも、どの程度の風が吹いているのかを定量的に把握することができ、風向だけでなく、風速も比較的精度良く測定することができる。
また、簡単な構造であるので、子供であっても、工作レベルで容易に製作することができる。
【００１８】
なお、本実施形態では、永久磁石４の形状を円形としたが、これに限られるものではなく、例えば楕円形や多角形としてもよい。また、本実施形態では、各羽根３ａ，３ｂが羽根固定板１に対して均等に開くようにするために２組の永久磁石４を用いるようにしたが、例えば各羽根３ａ，３ｂの内面に同磁極が互いに向かい合うように永久磁石を対向配置すれば、１組の永久磁石によっても、羽根３ａ，３ｂが開く方向に反発力を付与することが可能である。なお、永久磁石４の取付位置は、その磁力の強さ等に応じて適宜に変更することが可能であるが、例えば、羽根３ａ，３ｂの基端部から極端に離れた位置に永久磁石４を取り付けた場合には、無風の初期状態での羽根３ａ，３ｂの開角度と、風速が変化したときの羽根３ａ，３ｂの角度の変化とがそれぞれ小さくなって、風速測定棒５の目盛りから風速を読み取る本発明の方法では風速の測定精度が低下する可能性があるため、無風時の羽根３ａ，３ｂの開角度と、風速を大きくしていったときの羽根３ａ，３ｂの閉じていく角度の変化を考慮して、永久磁石４の取付位置を決めることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る風向風速計の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の風向風速計の平面図である。
【図３】図１の風向風速計の一部を破断した側面図である。
【図４】図１の風向風速計の背面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  羽根固定板
２  支持部
３ａ，３ｂ  羽根
４  永久磁石
５  風速測定棒
【図１】
2006292540.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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