(57)【要約】【課題】軽量化可能で、どの方向の気流に対しても精度良く風向を計測可能な風向風速計を提供する。【解決手段】風向風速計１１の熱伝導体３０は、球状で、樹脂で形成されている。風向風速計測部は、温度検出部８０が検出した温度に基づいて、外部からの気流の風向および風速を計測可能である。温度検出部８０は、中心面３２で分割された第１表面３３および第２表面３４に設けられ、中心面３２に対して平行な第１平面３５および第２平面３６に設けられている。第１平面３５および第２平面３６は、中心面３２に対して対称である。熱伝導体３０が樹脂で形成されているため、風向風速計１１は、軽量化できる。温度検出部８０が３次元に設けられるため、どの方向の気流に対しても熱伝導体３０の最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎの位置を特定できる。これにより、風向風速計は、どの方向から気流が熱伝導体に接触したかを特定でき、風向を精度良く計測可能である。【選択図】図７
2018105729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱可能なヒータ（２０）と、
嵌合穴（３７）を有し、前記ヒータを覆うように設けられ、樹脂で球状に形成されており、前記ヒータから表面（３１）に熱を伝導可能で、外部からの気流が接触したとき、表面が冷却される熱伝導体（３０）と、
前記嵌合穴に挿入され前記熱伝導体に嵌合されており、前記熱伝導体を支える支柱（６０）と、
前記熱伝導体の表面に３つ以上設けられ、前記熱伝導体の温度を検出する温度検出部（８０）と、
前記温度検出部が検出した温度に基づいて、外部からの気流の風向および風速を計測可能な風向風速計測部（８５）と、
を備え、
前記熱伝導体の中心（Ｏ）を通過し、前記熱伝導体の表面を分割する面を中心面（３２）とし、分割された前記熱伝導体の表面の一方側を第１表面（３３）とし、前記中心面に対して前記第１表面とは反対側の前記熱伝導体の表面を第２表面（３４）とすると、
前記温度検出部は、前記第１表面および前記第２表面に設けられている風向風速計。
【請求項２】
前記第１表面を通過し、前記中心面に対して平行な面を第１平面（３５）とし、前記第２表面を通過し、前記中心面に対して平行な面を第２平面（３６）とすると、
前記温度検出部は、前記第１平面および前記第２平面に設けられている請求項１に記載の風向風速計。
【請求項３】
前記第１平面および前記第２平面は、前記中心面に対して対称である請求項２に記載の風向風速計。
【請求項４】
前記支柱は、孔（６１）を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の風向風速計。
【請求項５】
前記ヒータに接続され、前記ヒータに電力を伝導可能なヒータ導線（７０）をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の風向風速計。
【請求項６】
前記温度検出部は、前記第１平面で等間隔に設けられている、または、前記第２平面で等間隔に設けられている請求項２に記載の風向風速計。
【請求項７】
前記風向風速計測部は、前記熱伝導体の平均温度（Ｔｄ＿ａｖｅ）に基づいて風速を演算する請求項１から６のいずれか一項に記載の風向風速計。
【請求項８】
前記風向風速計測部は、３つ以上の前記温度検出部が検出した温度を低い順に選定した温度（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）と低い順に選定された温度を検出した前記温度検出部の位置（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）の座標とに基づいて、前記熱伝導体における最低温度（Ｔｄ＿ｍｉｎ）の位置（Ｐ＿Ｉｎｔ、Ｐｆ）の座標を演算し、前記熱伝導体における最低温度（Ｔｄ＿ｍｉｎ）の位置（Ｐ＿Ｉｎｔ、Ｐｆ）の座標と前記熱伝導体の中心とを結ぶベクトルから風向を計測する請求項１から７のいずれか一項に記載の風向風速計。
【請求項９】
前記温度検出部は、前記熱伝導体に内接する正多面体の頂点（８０１−８０６、８１１−８１８）に設けられている請求項１から８のいずれか一項に記載の風向風速計。
【請求項１０】
前記ヒータは、発熱量（Ｑｓ、Ｑｂ）を変更可能である請求項１から９のいずれか一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、風向風速計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、熱伝導体および熱伝導体を支える支柱を備え、温度場を用いて、自動車のエンジンルームにおける風向および風速を計測する風向風速計が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０１９１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、エンジンルーム内での振動に耐え、比較的重い熱伝導体を支えるため、支柱を太くする必要がある。支柱が太くなる場合、風向風速計の重量が大きくなり、太い支柱によって気流が乱れる。また、支柱へ熱が伝わり温度場が乱れ、風向および風速の計測の誤差が大きくなる虞がある。
【０００５】
また、特許文献１の構成では、熱伝導体の中心を原点とするＸ−Ｙ平面上およびＹ−Ｚ平面上に温度検出手段が設けられている。それぞれの平面で、円周方向に２つの極大値が演算されることがあり、風向を１つに絞り込むことができない。このため、Ｘ−Ｚ平面方向からの風向の角度を判別できないことがある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、軽量化可能で、どの方向の気流に対しても精度良く風向を計測可能な風向風速計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の風向風速計は、ヒータ（２０）、熱伝導体（３０）、支柱（６０）、温度検出部（８０）および風向風速計測部（８５）を備える。
ヒータは、発熱可能である。
熱伝導体は、嵌合穴（３７）を有し、ヒータを覆うように設けられ、樹脂で球状に形成されている。
また、熱伝導体は、ヒータから表面（３１）に熱を伝導可能で、外部からの気流が接触したとき、表面が冷却される。
【０００８】
温度検出部は、熱伝導体の表面に３つ以上設けられ、熱伝導体の温度を検出する。
風向風速計測部は、温度検出部が検出した温度に基づいて、外部からの気流の風向および風速を計測可能である。
【０００９】
熱伝導体の中心（Ｏ）を通過し、熱伝導体の表面を分割する面を中心面（３２）とする。分割された熱伝導体の表面の一方側を第１表面（３３）とする。中心面に対して第１表面とは反対側の熱伝導体の表面を第２表面（３４）とする。
温度検出部は、第１表面および第２表面に設けられている。
【００１０】
第１表面を通過し、中心面に対して平行な面を第１平面（３５）とする。第２表面を通過し、中心面に対して平行な面を第２平面（３６）とする。
好ましくは、温度検出部は、第１平面および第２平面に設けられている。
より好ましくは、第１平面および第２平面は、中心面に対して対称である。
【００１１】
熱伝導体が樹脂で形成されているため、風向風速計は、軽量化が可能で、耐振動性が向上する。また、熱伝導体が樹脂で軽量化されるため、支柱を細くすることができ、気流の乱れが低減される。さらに、支柱へ熱が伝わりにくくなり、温度場の乱れが低減される。
熱伝導体が球状で、温度検出部が第１表面および第２表面に３つ以上設けられている。温度検出部が３次元に設けられるため、どの方向の気流によっても、熱伝導体の最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎの位置を特定できる。これにより、風向風速計は、どの方向から気流が熱伝導体に接触したかを特定でき、どの方向の気流に対しても風向を精度良く計測可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による風向風速計が用いられる車両の側面図。
【図２】本発明の第１実施形態による風向風速計の外観図。
【図３】本発明の第１実施形態による風向風速計の断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による風向風速計の風向風速計測部のブロック図。
【図５】本発明の第１実施形態による風向風速計の温度検出部の配置を説明するための図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における風向風速計の熱伝導体の断面図。
【図７】本発明の第１実施形態による風向風速計の温度検出部の配置を説明するための図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】本発明の第１実施形態による風向風速計の風向風速演算部の処理を説明するためのフローチャート。
【図１１】本発明の第１実施形態による風向風速計のヒータの発熱量、温度差および風速の関係を示す関係図。
【図１２】本発明の第１実施形態による風向風速計における風向風速演算部の風向の判定を説明するための図。
【図１３】本発明の第２実施形態による風向風速計の風向風速計測部のブロック図。
【図１４】本発明の第２実施形態による風向風速計の風向風速演算部の処理を説明するためのフローチャート。
【図１５】本発明の第２実施形態による風向風速計における風向風速演算部の風向の判定を説明するための図。
【図１６】その他の実施形態による風向風速計の温度検出部の配置を説明するための図。
【図１７】その他の実施形態による風向風速計の温度検出部の配置を説明するための図。
【図１８】その他の実施形態による風向風速計の温度検出部の配置を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態による風向風速計を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、第１実施形態と実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。また、本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
本実施形態の風向風速計は、例えば、車両のエンジンルームに用いられる。
【００１４】
まず、本実施形態の風向風速計１１が用いられる車両１について説明する。
図１に示すように、車両１では、車両１のボディ３の側部と、ボンネット５と、バンパー６と、でエンジンルーム７が区画形成されている。
車両１は、エンジンルーム７内に内燃機関であるエンジン２が搭載されている。
本実施形態の風向風速計１１は、エンジンルーム７の風向Ｄおよび風速Ｖ［ｍ／ｓ］を計測し、エンジンルーム７内の空気の流れを解析する等のために用いられる。
【００１５】
（第１実施形態）
図２および図３に示すように、風向風速計１１は、ヒータ２０、熱伝導体３０、支柱６０、ヒータ導線７０、温度検出部導線７５、温度検出部８０および風向風速計測部８５を備える。図３において、ヒータ２０および風向風速計測部８５の所在を明確にするため、ヒータ２０をドット柄で示す。
【００１６】
ヒータ２０は、熱伝導体３０の中心Ｏに設けられ、抵抗を有する。ヒータ２０は、電流が流れることで、抵抗にジュール熱を発生し、発熱可能である。
ヒータ２０は、２つの発熱量に変更可能である。一方の発熱量を小発熱量Ｑｓ［ｍＷ］とし、他方の発熱量を大発熱量Ｑｂ［ｍＷ］とする。小発熱量Ｑｓは、大発熱量Ｑｂよりも小さく、すなわち、Ｑｓ＜Ｑｂ  となるように設定されている。
【００１７】
熱伝導体３０は、ヒータ２０を覆うように、ヒータ２０の周囲に設けられており、ヒータ２０から内部を経由して熱伝導体表面３１に熱を伝導可能である。
また、熱伝導体３０は、外部から気流が接触したとき、気流によって熱伝導体表面３１が冷却される。
【００１８】
さらに、熱伝導体３０は、樹脂で球状に形成されている。
熱伝導体３０に用いられる樹脂は、例えば、ポリアミドまたはＰＥＥＫである。なお、ＰＥＥＫは、ポリエーテルエーテルケトンの略である。
また、熱伝導体３０は、嵌合穴３７を有する。
嵌合穴３７は、円形形状または多角形形状に形成され、支柱６０に対応した形状に形成されている。
【００１９】
支柱６０は、棒状に形成されており、ヒータ２０に対向する位置まで、嵌合穴３７に挿入され熱伝導体３０に嵌合されている。
また、支柱６０は、熱伝導体３０から突き出ており、熱伝導体３０を支持する。
さらに、支柱６０は、孔６１を中央に有する。
孔６１は、支柱６０の長手方向に沿って支柱６０内で貫通し、嵌合穴３７と連通しており、円形形状または多角形形状に形成されている。
【００２０】
ヒータ導線７０は、孔６１を介して、一端がヒータ２０に接続されており、導電性を有し、ヒータ２０に電力を伝導可能である。ヒータ導線７０の他端は、外部の制御回路および電源等に接続されている。ヒータ導線７０を介して外部の電源からヒータ２０に電力が供給される。
温度検出部導線７５は、複数設けられ、温度検出部８０のそれぞれに一端が接続されている。温度検出部導線７５の他端は、外部の制御回路および電源等に接続されている。図中において、煩雑さを避けるため、温度検出部導線７５は、一部のみ記載している。
【００２１】
温度検出部８０は、熱伝導体表面３１に３つ以上設けられている。図２において、温度検出部８０の所在を明確にするため、温度検出部８０をドット柄で示す。
温度検出部８０は、例えば、２種類の金属線の先端同士が接触して回路を作り、接合点に発生する熱起電力を通じて温度差を測定する熱電対である。
温度検出部８０は、熱伝導体表面３１の温度を測定可能である。温度検出部８０が検出した温度を熱伝導体温度Ｔｄ［℃］とする。
【００２２】
図３に示すように、風向風速計測部８５は、熱伝導体３０の内部または外部に設けられている。本実施形態では、風向風速計測部８５は、熱伝導体３０の内部に設けられている。図３において、風向風速計測部８５の所在を明確にするため、風向風速計測部８５をドット柄で示す。風向風速計測部８５は、熱伝導体３０の外部に設けられてもよい。
また、風向風速計測部８５は、ヒータ２０および複数の温度検出部８０に接続されており、導線を介して外部の電源等に接続されている。
【００２３】
図４に示すように、風向風速計測部８５は、外気温検出部８６および風向風速演算部８７を含む。
風向風速計測部８５は、熱伝導体温度Ｔｄに基づいて、外部からの気流の風向Ｄおよび風速Ｖを計測可能である。
【００２４】
外気温検出部８６は、温度検出部８０と同様に、熱電対であり、風向風速計１１の外部の気温を測定可能である。外気温検出部８６が検出した温度を外気温度Ｔａ［℃］とする。なお、温度検出部８０が外気温度Ｔａを検出してもよい。
風向風速演算部８７は、熱伝導体温度Ｔｄと外気温度Ｔａとから風向Ｄおよび風速Ｖを演算する。
風向風速演算部８７は、マイコンを主体として構成されている。風向風速演算部８７の処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
【００２５】
従来、特許文献１の構成では、振動に耐え、比較的重い熱伝導体を支えるため、支柱を太くする必要がある。支柱が太くなる場合、風向風速計の重量が大きくなり、太い支柱によって気流が乱れる。また、支柱へ熱が伝わり温度場が乱れ、風向および風速の計測の誤差が大きくなる虞がある。
また、特許文献１の構成では、Ｘ−Ｙ平面上およびＹ−Ｚ平面上に温度検出手段が設けられている。それぞれの平面で、円周方向に２つの極大値が演算されることがあり、風向を１つに絞り込むことができない。このため、Ｘ−Ｚ平面方向からの風向の角度を判別できないことがある。
そこで、本実施形態の風向風速計１１は、軽量化可能で、どの方向の気流に対しても精度良く風向を計測可能である。
【００２６】
図５に示すように、中心Ｏおよび支柱６０の軸を通過し、熱伝導体表面３１を分割する面を中心面３２とする。なお、中心面３２は、支柱６０の軸と直角に交差するように通過する。
分割された熱伝導体表面３１の一方側を第１表面３３とする。中心面３２に対し第１表面３３とは反対側に設定され、分割された熱伝導体表面３１の他方側を第２表面３４とする。
【００２７】
熱伝導体３０の中心Ｏを原点とする直交座標系において、中心面３２に垂直な軸をＺ軸とする。直交座標系において、中心Ｏの座標を（０、０、０）とする
中心面３２は、Ｘ軸およびＹ軸に平行である。
第１表面３３でのＺ軸座標は、正の値である。
第２表面３４でのＺ軸座標は、負の値である。
【００２８】
第１表面３３を通過し、中心面３２に対して平行な面を第１平面３５とする。第２表面３４を通過し、中心面３２に対して平行な面を第２平面３６とする。第１平面３５から中心面３２までの距離を第１距離Ｌ１とする。第２平面３６から中心面３２までの距離を第２距離Ｌ２とする。
【００２９】
図６に示すように、第１平面３５および第２平面３６は、中心面３２に対して対称であり、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とが等しくなるように、すなわち、Ｌ１＝Ｌ２  となるように設けられている。ここで、「等しく」、「＝」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。
図５−図９において、中心面３２、第１平面３５、第２平面３６および温度検出部８０の所在を明確にするため、支柱６０の記載を省略している。
【００３０】
図７に示すように、温度検出部８０は、第１表面３３および第２表面３４に設けられており、第１平面３５、第２平面３６および中心面３２に、合計３つ以上設けられている。なお、温度検出部８０は、少なくとも、第１表面３３に２つ、第２表面３４に１つ、または、第１表面３３に１つ、第２表面３４に２つ設けられていればよい。
【００３１】
また、温度検出部８０は、第１平面３５上で等間隔に設けられている。第１平面３５上で、隣り合う温度検出部８０とＺ軸とがなす角度を第１角度Ａ１とする。
さらに、温度検出部８０は、第２平面３６上で等間隔に設けられている。第２平面３６上で、隣り合う温度検出部８０とＺ軸とがなす角度を第２角度Ａ２とする。
【００３２】
図８に示すように、第１角度Ａ１が等しくなるように、温度検出部８０は、第１平面３５上に設けられている。
図９に示すように、第２角度Ａ２が等しくなるように、温度検出部８０は、第２平面３６上に設けられている。図７−図９において、温度検出部８０の所在を明確にするため、温度検出部８０をドット柄の丸で示す。図８および図９は断面図であるが、第１角度Ａ１および第２角度Ａ２を明確にするため、熱伝導体３０の斜線ハッチングを省略している。
【００３３】
次に、風向風速演算部８７による風向Ｄおよび風速Ｖの演算方法について図１０−図１２を参照して説明する。
風向風速演算部８７による風向Ｄおよび風速Ｖの演算方法について、図１０のフローチャートを参照して説明する。フローチャートにおいて、記号「Ｓ」は、ステップを意味する。
【００３４】
ステップ１０１において、複数の温度検出部８０が各熱伝導体温度Ｔｄを検出する。
風向風速演算部８７は、各熱伝導体温度Ｔｄを取得し、各熱伝導体温度Ｔｄの平均温度Ｔｄ＿ａｖｅを演算する。平均温度Ｔｄ＿ａｖｅと外気温度Ｔａとの差を温度差ΔＴ［℃］とする。
風向風速演算部８７は、小発熱量Ｑｓまたは大発熱量Ｑｂのいずれかであるかをヒータ２０から取得する。
【００３５】
ステップ１０２において、風向風速演算部８７は、発熱量が小発熱量Ｑｓまたは大発熱量Ｑｂのいずれかであるかヒータ２０から取得する。
ステップ１０３において、風向風速演算部８７は、ヒータ２０の発熱量、温度差ΔＴから関係図または関数を用いて、風速Ｖを演算する。
本実施形態では、風向風速演算部８７は、ヒータ２０の発熱量、温度差ΔＴおよび風速Ｖの関係図から風速Ｖを演算する。
【００３６】
図１１に示すように、温度差ΔＴが小さくなるに伴い、風速Ｖが大きくなる。小発熱量Ｑｓのときの温度差ΔＴと風速Ｖとの関係を実線で示す。また、大発熱量Ｑｂのときの温度差ΔＴと風速Ｖとの関係を一点鎖線で示す。
また、ヒータ２０の発熱量が大きくなるほど、風向風速演算部８７は、比較的大きな風速Ｖを演算できる。しかし、ヒータ２０の発熱量が大きくなると、上昇気流が発生するため、比較的小さな風速Ｖを演算する場合、誤差が生じやすくなる。そこで、本実施形態では、ヒータ２０は、発熱量を変更可能である。ヒータ２０の発熱量を小さくすることで、上昇気流等の自然対流を抑制し、風向風速演算部８７は、比較的小さな風速Ｖを精度良く演算可能である。
【００３７】
ステップ１０４において、風向風速演算部８７は、各熱伝導体温度Ｔｄの中の最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎと温度の低い順における４つの熱伝導体温度Ｔｄとが一致するか否かを判定する。
最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎと４つの熱伝導体温度Ｔｄとが一致する場合、処理は、ステップ１０５に移行する。
最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎと４つの熱伝導体温度Ｔｄとが一致しない場合、処理は、ステップ１０６に移行する。
ステップ１０５において、最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎを測定した温度検出部８０から中心Ｏに向かうベクトルが風向Ｄであると風向風速演算部８７は判定し、処理は終了する。
【００３８】
ステップ１０６において、風向風速演算部８７は、温度が低い順に３つの熱伝導体温度Ｔｄを選定する。選定された３つの熱伝導体温度Ｔｄを第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２および第３温度Ｔ３とする。
第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２および第３温度Ｔ３は、以下関係式（１）を満たすとする。なお、温度検出部８０が検出した温度が一致する場合は、一致した温度を含めて、温度の低い順番を数える。
Ｔ１≦Ｔ２≦Ｔ３                ・・・（１）
【００３９】
選定された熱伝導体温度Ｔｄを検出した温度検出部８０の座標を風向風速演算部８７は取得する。
選定された熱伝導体温度Ｔｄを検出した温度検出部８０の座標は、例えば、球座標系で表される。なお、選定された熱伝導体温度Ｔｄを検出した温度検出部８０の座標は、直交座標系で表してもよい。
【００４０】
選定された熱伝導体温度Ｔｄを検出した温度検出部８０の位置を第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３とする。第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３の座標は、例えば、以下関係式（２）−（４）のように表される。ｒ１、ｒ２、ｒ３は、中心Ｏからの半径を示す。θ１、θ２、θ３は、Ｚ軸との交点である北極点からの角度を示す。φ１、φ２、φ３は、Ｘ軸からの角度を示す。球座標系において、中心Ｏの座標を（０、０、０）とする。
Ｐ１：（ｒ１、θ１、φ１）      ・・・（２）
Ｐ２：（ｒ２、θ２、φ２）      ・・・（３）
Ｐ３：（ｒ３、θ３、φ３）      ・・・（４）
【００４１】
風向風速演算部８７は、風上から風向を軸として同心円上に温度が下がる現象を利用しており、熱伝導体３０上で熱が均一に伝導または伝達されるという仮定を用いて、風向Ｄを演算する。
【００４２】
ステップ１０７において、図１２に示すように、風向風速演算部８７は、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までの距離を（Ｔ１−Ｔａ）：（Ｔ２−Ｔａ）の比で分割する。（Ｔ１−Ｔａ）：（Ｔ２−Ｔａ）の比で分割した位置を第１中間位置Ｍ１とする。
ステップ１０８において、風向風速演算部８７は、第２位置Ｐ２から第３位置Ｐ３までの距離を（Ｔ２−Ｔａ）：（Ｔ３−Ｔａ）の比で分割する。（Ｔ２−Ｔａ）：（Ｔ３−Ｔａ）の比で分割した位置を第２中間位置Ｍ２とする。
ステップ１０９において、風向風速演算部８７は、第３位置Ｐ３から第１位置Ｐ１までの距離を（Ｔ３−Ｔａ）：（Ｔ１−Ｔａ）の比で分割する。（Ｔ３−Ｔａ）：（Ｔ１−Ｔａ）の比で分割した位置を第３中間位置Ｍ３とする。
【００４３】
第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３で区画形成される平面上で、第１中間位置Ｍ１から延びる垂線を第１垂線Ｉｐ１とする。第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３で区画形成される平面上で、第２中間位置Ｍ２から延びる垂線を第２垂線Ｉｐ２とする。第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３で区画形成される平面上で、第３中間位置Ｍ３から延びる垂線を第３垂線Ｉｐ３とする。
【００４４】
第１垂線Ｉｐ１、第２垂線Ｉｐ２および第３垂線Ｉｐ３の交点をＰ＿Ｉｎｔとする。
交点Ｐ＿Ｉｎｔは、気流によって冷却された熱伝導体３０の最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎの位置であり、外部から向かってくる気流が直接接触した熱伝導体３０の位置である。図１２において、第１−第３位置Ｐ１−Ｐ３、第１−第３中間位置Ｍ１−Ｍ３および交点Ｐ＿I
ｎｔの所在を明確にするため、黒丸で記載している。
【００４５】
ステップ１１０において、風向風速演算部８７は、第１中間位置Ｍ１、第２中間位置Ｍ２および第３中間位置Ｍ３から交点Ｐ＿Ｉｎｔの座標を演算する。
ステップ１１１において、風向風速演算部８７は、交点Ｐ＿Ｉｎｔの座標から中心Ｏに向かうベクトルを風向Ｄであると判定し、処理は終了する。
【００４６】
（効果）
［１］熱伝導体３０が樹脂で形成されているため、風向風速計１１は、軽量化が可能で、耐振動性が向上する。また、熱伝導体３０が樹脂で軽量化されるため、支柱６０を細くすることができ、気流の乱れが低減される。また、支柱６０へ熱が伝わりにくくなり、温度場の乱れが低減される。
【００４７】
［２］熱伝導体３０が球状で、温度検出部８０が第１表面３３および第２表面３４に３つ以上設けられている。温度検出部８０が３次元に設けられるため、気流によって冷却された熱伝導体３０における最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎの位置を特定できる。これにより、風向風速計１１は、どの方向から気流が熱伝導体３０に接触したかを特定でき、どの方向の気流に対しても風向Ｄを精度良く計測可能である。
【００４８】
第１平面３５および第２平面３６に温度検出部８０が設けられることがより好ましい。これにより、温度検出部８０は、中心Ｏを原点とする直交座標系のＸ−Ｙ平面上およびＹ−Ｚ平面上のみ設けられることが回避される。
さらに、第１平面３５および第２平面３６が中心面３２に対して対称であることがより好ましい。第１平面３５および第２平面３６が対称であることによって、３つの熱伝導体温度Ｔｄに基づく風向Ｄの演算が幾何学的にしやすくなる。
【００４９】
［３］複数の温度検出部８０が検出した熱伝導体温度Ｔｄの平均温度Ｔｄ＿ａｖｅに基づいて、風向風速演算部８７は風速Ｖを演算する。平均温度Ｔｄ＿ａｖｅに基づくことで、複数の温度検出部８０が検出するときのノイズを除去することができ、風向風速演算部８７は、風速Ｖを精度良く演算できる。
［４］ヒータ２０は、発熱量を変更可能である。発熱量を変更することで、風速Ｖの大小に影響を受けないで、風向風速演算部８７は、風速Ｖを精度良く演算できる。
【００５０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、風向風速演算部の風向に関する演算方法が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図１３に示すように、第２実施形態の風向風速計１２の風向風速演算部８７は、温度が低い順に４つの熱伝導体温度Ｔｄを選定する。
選定された４つの熱伝導体温度Ｔｄを第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２、第３温度Ｔ３および第４温度Ｔ４とする。熱伝導体温度Ｔｄの中で第１温度Ｔ１が最も低い。
第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２、第３温度Ｔ３および第４温度Ｔ４は、関係式（５）を満たすとする。
Ｔ１≦Ｔ２≦Ｔ３≦Ｔ４          ・・・（５）
【００５１】
第２実施形態の風向風速演算部８７による風向Ｄの演算方法について、図１４のフローチャートを参照して説明する。ステップ２０１−２０３は、第１実施形態のステップ１０１−１０３と同様であるため、説明を省略する。
ステップ２０４において、風向風速演算部８７は、温度が低い順に４つの熱伝導体温度Ｔｄを選定する。
ステップ２０５において、風向風速演算部８７は、選定した４つの熱伝導体温度Ｔｄが全て一致するか否か、すなわち、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４  であるか否かを判定する。
選定した４つの熱伝導体温度Ｔｄが全て一致する場合、処理は、ステップ２０６に移行する。
選定した４つの熱伝導体温度Ｔｄが全て一致しない場合、処理は、ステップ２０７に移行する。
【００５２】
選定された熱伝導体温度Ｔｄを検出した温度検出部８０の位置を第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４とする。第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３の座標は、第１実施形態と同様に、関係式（２）−（４）で表される。
第４位置Ｐ４は、以下関係式（６）のように表される。
Ｐ４：（ｒ４、θ４、φ４）      ・・・（６）
【００５３】
ステップ２０６において、風向風速演算部８７は、５番目に温度が低い熱伝導体温度Ｔｄに第４温度Ｔ４を置き換える。５番目に温度が低い熱伝導体温度Ｔｄを第５温度Ｔ５とする。なお、第５温度Ｔ５は、第４温度Ｔ４よりも温度が高い。第５温度Ｔ５を検出した温度検出部８０の位置を第５位置Ｐ５とする。
【００５４】
第１実施形態と同様に、風向風速演算部８７は、風上から風向を軸として同心円上に温度が下がる現象を利用する。球座標系のθおよびφを用いて、表面温度Ｔｓは、以下関係式（７）のように、２元２次関数で表される。ａ、ｂ、ｃ、ｄは、定数である。
図１５に示すように、θ、φおよび表面温度Ｔｓを軸として、表面温度Ｔｓは、曲面で表すことができる。
Ｔｓ＝ａ（θ2＋φ2）＋ｂθ＋ｃφ＋ｄ      ・・・（７）
【００５５】
ステップ２０７において、風向風速演算部８７は、第１−第４温度Ｔ１−Ｔ４および第１−第４位置Ｐ１−Ｐ４を関係式（７）に代入して、関係式（８）−（１１）の連立方程式を解く。連立方程式を解くことで、風向風速演算部８７は、定数ａ、ｂ、ｃ、ｄを演算する。なお、ステップ２０６を経由した場合、第４温度Ｔ４に代替して、第５温度Ｔ５が用いられ、第４位置Ｐ４の座標に代替して、第５位置Ｐ５の座標が用いられる。
Ｔ１＝ａ（θ１2＋φ１2）＋ｂθ１＋ｃφ１＋ｄ      ・・・（８）
Ｔ２＝ａ（θ２2＋φ２2）＋ｂθ２＋ｃφ２＋ｄ      ・・・（９）
Ｔ３＝ａ（θ３2＋φ３2）＋ｂθ３＋ｃφ３＋ｄ      ・・・（１０）
Ｔ４＝ａ（θ４2＋φ４2）＋ｂθ４＋ｃφ４＋ｄ      ・・・（１１）
【００５６】
ステップ２０８において、風向風速演算部８７は、演算した定数ａ、ｂ、ｃ、ｄを関係式（７）に代入し、表面温度Ｔｓを演算する。
風向風速演算部８７は、演算された表面温度Ｔｓを２階微分することで、変曲点Ｐｆを演算する。変曲点Ｐｆは、気流によって冷却された熱伝導体３０の最低温度Ｔｄ＿ｍｉｎの位置であり、外部から向かってくる気流が直接接触した熱伝導体３０の位置である。
【００５７】
ステップ２０９において、風向風速演算部８７は、変曲点Ｐｆの座標から中心Ｏに向かうベクトルを風向Ｄであると判定し、処理は終了する。
第２実施形態の風向風速演算部８７の演算方法においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５８】
（その他の実施形態）
［ｉ］図１６に示すように、風向風速計１３の温度検出部８０が熱伝導体３０に内接する正八面体の頂点８０１−８０６に複数設けられている。正八面体の頂点８０１−８０６に設けられることによって、第１実施形態と同様の３つの熱伝導体温度Ｔｄに基づく風向Ｄの演算が幾何学的にしやすくなる。
【００５９】
［ｉｉ］図１７に示すように、風向風速計１４の温度検出部８０が熱伝導体３０に内接する正六面体の頂点８１１−８１８に複数設けられている。
正六面体の頂点８１１−８１８に設けられることによって、第２実施形態と同様の４つの熱伝導体温度Ｔｄに基づく風向Ｄの演算が幾何学的にしやすくなる。なお、図１６および図１７において、温度検出部８０の所在を明確にするため、熱伝導体３０のみを記載し、温度検出部８０をドット柄の丸で記載している。
正八面体または正六面体の頂点に限らず、風向風速計測部が正多面体の頂点に設けられることで、温度が低い順に、３つまたは４つの熱伝導体温度Ｔｄに基づく風向Ｄの演算が幾何学的にしやすくなる。
【００６０】
［ｉｉｉ］図１８に示すように、風向風速計１５のヒータ導線７０および複数の温度検出部導線７５のみで、支柱に代わって、熱伝導体３０を支持してもよい。熱伝導体３０が樹脂で形成されているため、導線のみで支持可能である。導線のみであるため、風向風速計１５は、さらに軽量化される。図１８において、ヒータ導線７０および複数の温度検出部導線７５を誇張して記載している。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
２０  ・・・ヒータ、
３０  ・・・熱伝導体、
３１  ・・・熱伝導体表面、
３２  ・・・中心面、
３３  ・・・第１表面、
３４  ・・・第２表面、
３７  ・・・嵌合穴、
６０  ・・・支柱、
８０  ・・・温度検出部、
８５  ・・・風向風速計測部。
【図１】
2018105729.tif 000003
【図２】
2018105729.tif 000004
【図３】
2018105729.tif 000005
【図４】
2018105729.tif 000006
【図５】
2018105729.tif 000007
【図６】
2018105729.tif 000008
【図７】
2018105729.tif 000009
【図８】
2018105729.tif 000010
【図９】
2018105729.tif 000011
【図１０】
2018105729.tif 000012
【図１１】
2018105729.tif 000013
【図１２】
2018105729.tif 000014
【図１３】
2018105729.tif 000015
【図１４】
2018105729.tif 000016
【図１５】
2018105729.tif 000017
【図１６】
2018105729.tif 000018
【図１７】
2018105729.tif 000019
【図１８】
2018105729.tif 000020