(57)【要約】【課題】簡単な方法で速度を知る方法を考えた。そのため、管長の違う複数の笛を用いて可能とした。【解決手段】今まで、笛を用いるという発想の発明は無かった。発明者は１つ以上の笛を用いて、ヘルメットに本願発明の装置を設置し、例えば、３０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈなどと、警告を発するスピードに対して、笛を鳴らし運転者に知らせることを、可能とした。本願発明は、さらに進んで、車軸を持たない乗り物移動体の速度を、笛からの音をもとに、スペクトルとして捉え、デジタル装置に表示する、速度計としても発展が期待される。【選択図】図６
2006220632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
笛に走行中の空気が流入し、音を鳴らし、それによって、速度を知らせる速度指示装置。
【請求項２】
請求項１記載の速度指示装置の空気の流入口にノズルを設けたことを特徴とする速度指示装置。
【請求項３】
請求項１記載の速度指示装置であって、笛の数を複数設けたことを特徴とする速度指示装置。
【請求項４】
請求項３記載の速度指示装置であって、複数の笛の空気流入口にノズルを設けたことを特徴とする速度指示装置。
【請求項５】
請求項３記載の速度指示装置であって、複数の笛の管長が、最も長い管長、Ｌ０のｎ番目の長さＬｎが数列  Ｌｎ＝Ｌ０／ｎ  の関係になっていることを特徴とする速度指示装置。
【請求項６】
請求項３記載の速度指示装置であって、複数の笛の管長が、お互いに、等比数列となっていることを特徴とする速度指示装置。
【請求項７】
請求項２記載の速度指示装置であって、指示速度に対して、空気流入口のノズルの直径を、基準の速度を示す笛のノズル口の直径に対して、ノズルの空気流入口の直径に反比例して、他の速度を示す笛のノズル口の直系を決定した速度指示装置。
【請求項８】
請求項４記載の速度指示装置であって、ノズル口の直径と笛の管長を、笛の管長に反比例してかつノズル口の直径に反比例して、基準の速度を示す笛に対して、他の速度を示す笛の管長及びノズル口の直径を決定した速度指示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は速度計の分野、例えば、乗り物、特にバイクや、車軸の無い乗り物の速度指示、警告の分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗り物の速度を知るには、車軸の回転を検出するのが、一般的であるが、空気の流れにより速度検出をすることは、ほとんど用いられていない。しかし、例えば、流体の流れをレーザー光線で知るものには特開平０６−２３００２０など多数の出願がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２３００２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
比較的簡単な構成、方法で、大まかな速度を知るために、車軸などから回転により速度を求めるという煩雑な構造を持たない速度指示、警報装置を得ることが、本願発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ある速度における空気の流れを笛に流入し、笛が鳴ることで、速度の指示を行うということを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図1が本発明を実施するための最良の形態である。ノズルで集められた空気は、リードで音を発生し、その音は、共鳴管によって共鳴する。例えば、長い共鳴管を、時速３０ｋｍ／ｈで共鳴するようにノズルの開口面積を決定していると、短い共鳴管で、時速６０ｋｍ／ｈで共鳴させるには、ノズルが同じ形状（同じ圧の空気が流入している）の場合、長い共鳴管と短い共鳴管の長さの比は、２：１位の比となる。これによって３０ｋｍ／ｈの速度で、長い共鳴管が音を出し、６０ｋｍ／ｈで短い共鳴管が音を出す。これによって、３０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈの速度を知ることができる。なお、この速度計は、例えば、バイクのヘルメットに設置するなどすることができる。
ここで、流体力学と笛の共鳴についての理論の概要を説明する。まず、ノズルの理論であるが、ベルヌイの定理から、
【０００７】
【数１】
2006220632.tif 000003
【０００８】
乱流が生じていないとすると、図2の場合、
【０００９】
【数２】
2006220632.tif 000004
【００１０】
【数３】
2006220632.tif 000005
【００１１】
よって、ノズルの断面比に応じて笛に流入する圧力を調整できる。ただし、乱流が生じている場合はノズルの形状を考慮しなければならない。しかし、例えば、バイクの速度指示に使用する場合などのように、大まかな値を知ることも目的のひとつであり、例えば、ノズルから笛の方向に、風が吹いているときなどは、誤差が生じやすい。なお、本願発明には、ノズルが無くてもかまわない。
次に、笛の共鳴に関する理論について述べる。ここでは、歌口で風の流れが２つに分かれることは、考慮せずに、考察する。まず、音速は、
【００１２】
【数４】
2006220632.tif 000006
【００１３】
である。ここに、γは係数で１．４くらいの値をとる。ρは、空気の密度であり、Ｐは、圧力である。
まず、第一に、開口端の笛の場合は、ｌを管長、δを開口端補正として、
【００１４】
【数５】
2006220632.tif 000007
【００１５】
【数６】
2006220632.tif 000008
【００１６】
となる。また、単振動のエネルギー保存則から、
【００１７】
【数７】
2006220632.tif 000009
【００１８】
ここで、媒質の移動速度Ｖに着目すると、
【００１９】
【数８】
2006220632.tif 000010
【００２０】
【数９】
2006220632.tif 000011
【００２１】
ここで、ｍ＝０（基本振動）と、ｍ＝１（２次の振動）の比を考えると、それぞれの媒質の速度をＶ１、Ｖ２、管の長さを、ｌ１、ｌ２、とすると、
【００２２】
【数１０】
2006220632.tif 000012
【００２３】
基本振動と２次振動でρ１・Ｐ２＝ρ２・Ｐ１、（音速一定）ｌ１＋δ１＝ｌ２＋δ２（管長一定）とすると、
【００２４】
【数１１】
2006220632.tif 000013
【００２５】
よって、Ｖ１＝１０ｋｍ／ｈで、一本の笛が振動しているとすると、Ｖ２＝３０ｋｍ／ｈで、一本の笛が高次の振動をすることとなる。しかし、実際は、歌口でのロスがあるため、この比率より、大きい値となる。
さて、ｍ＝１の基本振動同士で異なる管長ｌ１とｌ２が違い、Ｐ／ρ＝一定、の場合を考える。（数９）より
【００２６】
【数１２】
2006220632.tif 000014
【００２７】
ここで、開口端補正が無い場合で、δ１＝δ２＝０とし、３０ｋｍ／ｈと６０ｋｍ／ｈで、それぞれの笛が鳴るには、
【００２８】
【数１３】
2006220632.tif 000015
【００２９】
よって、
【００３０】
【数１４】
2006220632.tif 000016
【００３１】
となる。つまり、それぞれの管長の比を２：１とすればよいこととなる。
以上は、開口端の場合であったが、閉口端の場合も同様に考えられ、結果だけを示せば、
【００３２】
【数１５】
2006220632.tif 000017
【００３３】
であり、ｎ＝１と２，ｌ１＝ｌ２，Ｐ／ρ＝一定，より、
【００３４】
【数１６】
2006220632.tif 000018
【００３５】
よって、例えば、Ｖ１＝３０ｋｍ／ｈのとき、Ｖ２＝６０ｋｍ／ｈで高次振動起きることが分かる。
次に、ｎ＝１と１，ｌ１、ｌ２が異なり、Ｐ／ρ＝一定より、
【００３６】
【数１７】
2006220632.tif 000019
【００３７】
δ＝０，Ｖ２／Ｖ１＝２として、
【００３８】
【数１８】
2006220632.tif 000020
【００３９】
となり、３０ｋｍ／ｈと、６０ｋｍ／ｈで、別々の管長の笛がそれぞれ共鳴するには、それぞれの管長を２：１にすればよいことが分かる。
【００４０】
以上から、基本振動と倍振動の場合、開口端では１：３の速度比を示すことができ、閉口端では、１：２の速度比を示すことが分かった。次に、二つの笛を持つ速度計の場合で、速度比と管長比の関係の一般化を調べてみよう。（数１２）、（数１７）のように、開口端、閉口端共に、同じ式であるので、δ＝０の場合、
【００４１】
【数１９】
2006220632.tif 000021
【００４２】
の関係が成り立つ。これを、図示すると図２のようになる。
【実施例１】
【００４３】
複数の管長が数列Ｌｎ＝Ｌ０／ｎの関係になっていることを特徴とする速度指示装置では、最も長い管長で１０km／ｈに共鳴する場合で、１０ｋｍ／ｈ、２０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、・・・と速度を知ることができる。これは前述した理論の数１９より自明である。
【実施例２】
【００４４】
図３に１／２等比数列型速度計の実施例を示す。１と２の管長は１／２の比となっていて、２と３の管長も１／２の比となっている。一般にｎ番目の管長は、
【００４５】
【数２０】
2006220632.tif 000022
【００４６】
となっている。これは、等比数列に対応した管長である。（数２０）に従って管長を設備すれば、例えば、１０ｋｍ／ｈ、２０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈ・・・・と速度をしることができる。
【実施例３】
【００４７】
図4（Ａ）、（Ｂ）に、単管の速度指示計を示す。管長やノズル形状に対応して、一定速度を超えると、管が鳴るように構成してある。（Ａ）はノズルを設けた例、（Ｂ）はガイドを設けた例、（Ｃ）は導入口で鳴らす例である。なお、補足すれば、（数３）によって、ノズルの形状を決めることができる。
【実施例４】
【００４８】
図5に実施例３を示す。最良の形態のものを、ヘルメットに設置した例である。
【実施例５】
【００４９】
複数の管長の笛を用いて電子的に（電子回路で）速度を表示する一例である。それぞれの管には、振動マイクが取り付けられていて、振動マイクからの信号は、それぞれ、フィルタを通り、スペクトラム処理をする、演算装置に取り込まれ、速度指示回路によって、７セグメントＬＥＤによって、速度を表示する。
【実施例６】
【００５０】
数９で、ｍ＝１の基本振動同士で、異なる笛の管長ｌ１≠ｌ２、異なる圧力Ｐ１≠Ｐ２、ρ＝一定、とすると、
【００５１】
【数２１】
2006220632.tif 000023
【００５２】
ここに、数３とＳ１＝πｒ１×ｒ１、Ｓ２＝ｒ２×ｒ２を用いた。よって数２１から、速度指示をする笛の速度は、管長に反比例し、ノズル口の直径に反比例する、これによっても速度計を作れる。２本の笛で、作った例を図８（Ａ）（Ｂ）に示す。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
笛を用いるという簡単な構成で、速度指示をする、安価な速度計が実現した。また、車軸の無い乗り物の、簡易速度計としても利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】二つの笛を用い２：１の管長比で、二つの１：２の速度を知れる速度計である。
【図２】ベルヌイの定理の説明図である。
【図３】管長比と、指示速度の関係を示したグラフである。
【図４】等比数列型速度計の例である。
【図５】単管の速度指示計の例である。
【図６】ヘルメットに装着した本願発明の例である。
【図７】デジタル速度計に応用した例である。
【図８】請求項７・８記載の速度計の一例
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006220632.tif 000028
【図６】
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【図７】
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【図８】
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