(57)【要約】【課題】軸部が受ける負担を低減すると共に取り付け性が良く、風との正対性を良好に保つことができる風向風速計を提供する。【解決手段】風速を計測するためのプロペラ２及び該プロペラ２を風上に向けるための尾翼３を備える本体部１と、本体部１を回転自在に支持する軸部４と、を有する風向風速計Ｆであって、尾翼３は、軸部４の風下となる位置を避けて設けられている、という構成を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風速を計測するためのプロペラ及び該プロペラを風上に向けるための尾翼を備える本体部と、前記本体部を回転自在に支持する軸部と、を有する風向風速計であって、
前記尾翼は、前記軸部の風下となる位置を避けて設けられている、ことを特徴とする風向風速計。
【請求項２】
前記尾翼は、天地を逆さにしたＹ字状、あるいは、Ｈ字状、あるいは、Ｘ字状に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の風向風速計。
【請求項３】
風速を計測するためのプロペラ及び該プロペラを風上に向けるための尾翼を備える本体部と、前記本体部を回転自在に支持する軸部と、を有する風向風速計であって、
前記尾翼は、前記軸部の背後から風下に向かって延在する整流翼を有する、ことを特徴とする風向風速計。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、風向及び風速を計測するために、風速に応じて回転するプロペラを備えた風向風速計が用いられている。このような風向風速計では、プロペラを風上に向けるための尾翼が本体部の後部端に設けられており、風と正対したときの風速を計測するようになっている。また、本体部は軸部に回転自在に支持されており、尾翼によって風と正対したときの本体部の回転量から風向を計測するようになっている。
【０００３】
下記特許文献１には、風向風速計の尾翼及びその製造方法が開示されている。風向風速計の尾翼を鉛直方向に２分したプロファイルを有する型を各々用意し、この型によってＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）樹脂を成型し、この成型体を接着剤によって貼り合せることで製造されている。風向風速計の尾翼は、本体部に対して上下に延在するように設けられ、この尾翼の鉛直性を確保することで、風向風速計の風に対する正対性を良好に発揮することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２７９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、風向風速計において、風との正対性をより向上させるためには、尾翼面積を大きくすれば良いが、下側の尾翼を大きくすると、軸部の背後で発生した乱流を拾ってしまい、風向が定まらなくなる。そこで、特許文献１の図１に示すように、上側の尾翼を大きくするようになっている。
しかしながら、上側の尾翼を大きくすると、尾翼の形状的なバランスが崩れると共に、上側の尾翼に大きな風荷重がかかるため、軸部が受ける負担（モーメント荷重）が増える。また、風向風速計が上側に大きくなるため、上側の空間を確保しないと、尾翼の可動範囲に障害物が入ってしまうため、場所によっては取り付けられない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、軸部が受ける負担を低減すると共に取り付け性が良く、風との正対性を良好に保つ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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、風速を計測するためのプロペラ及び該プロペラを風上に向けるための尾翼を備える本体部と、前記本体部を回転自在に支持する軸部と、を有する風向風速計であって、前記尾翼は、前記軸部の風下となる位置を避けて設けられている、という構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、本体部の尾翼を軸部の風下となる位置を避けて設けることで、軸部の背後で発生した乱流を尾翼が拾わないようにすることができ、風との正対性を良好に保つと共に、例えば同一の長さの尾翼を本体部にバランス良く設けることが可能となる。これにより、尾翼の形状的なバランスが保たれ、風荷重を受けたときに軸部が受ける負担を低減できる。また、尾翼を上側に大きくする必要がなく、風向風速計のサイズがコンパクトになり、取り付け性が良くなる。
【０００８】
また、本発明では、前記尾翼は、天地を逆さにしたＹ字状、あるいは、Ｈ字状、あるいは、Ｘ字状に設けられている、という構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、天地を逆さにしたＹ字状、あるいは、Ｈ字状、あるいは、Ｘ字状は、軸部を避けて尾翼を設けることができる左右対称の形状であり、尾翼の形状的なバランスを良好に保つことができる。
【０００９】
また、本発明では、風速を計測するためのプロペラ及び該プロペラを風上に向けるための尾翼を備える本体部と、前記本体部を回転自在に支持する軸部と、を有する風向風速計であって、前記尾翼は、前記軸部の背後から風下に向かって延在する整流翼を有する、という構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、本体部の尾翼に整流翼を設け、軸部の背後から風下に向かって延在させる。軸部の背後には乱流が発生するが、その軸部の背後の乱流が発生する領域に侵入する整流翼を設けることで、乱流の発生を抑制し、乱流の影響を受けないようにすることができ、風との正対性を良好に保つことができる。これにより、例えば尾翼を鉛直方向に配置すると共に、上下の尾翼面積を同等に設計することで、尾翼の形状的なバランスが保たれ、風荷重を受けたときに軸部が受ける負担を低減できる。また、尾翼を上側に極端に大きくする必要がなく、風向風速計のサイズがコンパクトになり、取り付け性が良くなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、軸部が受ける負担を低減すると共に取り付け性が良く、風との正対性を良好に保つことができる風向風速計が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態における風向風速計の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態における風向風速計の内部構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態における風向風速計の作用を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態の一変形例における風向風速計の斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態の一変形例における風向風速計の斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態における風向風速計の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における風向風速計Ｆの斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態における風向風速計Ｆの内部構成を示す図である。
図１に示すように、風向風速計Ｆは、略中空円筒状の本体部１の先端部にプロペラ２が回転自在に取り付けられると共に、本体部１の後端部には尾翼３が一体に設けられ、さらに本体部１の中心部が軸部４に回転自在に支持されることにより、本体部１が軸部４と直交する平面上で軸部４を中心に回転するものである。
【００１４】
図２に示すように、本体部１内において、プロペラ２の後端部には円盤状のエンコーダ５が取り付けられている。エンコーダ５は、一定厚の円板であり、プロペラ２の回転軸Ｌと直交する面上における外周領域に複数の櫛歯６が所定間隔（角度）で配置される。このために、エンコーダ５の周面（櫛歯６の側面）には、櫛歯６よって形成される凸部と櫛歯６と櫛歯６の間の隙間とが規則正しく配列された状態となる。
【００１５】
軸部４は二重筒状態になっており、本体部１と接続された回転シャフト７ａと、回転シャフト７ａを回転自在に支持する固定シャフト７ｂと、を有する。そして、回転シャフト７ａの上端には、エンコーダ５の周面に対向する状態でセンサ部８が固定されている。センサ部８は、エンコーダ５の周面に検出光を投光する投光部と、エンコーダ５の周面で反射した反射光を受光する受光部とを備える光センサからなる。このセンサ部８とエンコーダ５は、風速検出部を構成する。
【００１６】
固定シャフト７ｂの下部には、固定スタンド９が設けられている。固定スタンド９内には、風向検出部１０及び回路基板１１等が設けられている。風向検出部１０は、軸部４（回転シャフト７ａ）の回転状態に基づいて風向を検出するものである。一方、回路基板１１は、当該風向検出部１０の検出信号を、風向を示す測定信号として外部に出力すると共にセンサ部８の検出信号を、風速を示す測定信号として外部に出力するための電気的処理を行うものである。
【００１７】
上記構成の風向風速計Ｆでは、尾翼３が風を受けると、本体部１（すなわち軸部４）が回転して風向に応じた向きに姿勢設定される。そして、このような軸部４の回転は、風向検出部１０によって検出されて検出信号に変換され、さらに回路基板１１によって風向を示す測定信号に変換されて外部に出力される。また、このような風向計測と並行して、プロペラ２が風を受けることによってエンコーダ５が回転する。そして、このエンコーダ５の回転はセンサ部８によって検出信号に変換され、さらに回路基板１１によって風速を示す測定信号に変換されて外部に出力されるようになっている。
【００１８】
図１に戻り、本体部１の後端部に一体に設けられた尾翼３は、軸部４の風下となる位置を避けて設けられている。この尾翼３は、本体部１に対して左右対称な形状で設けられており、本実施形態では、天地を逆さにしたＹ字状に設けられている。詳しくは、尾翼３は、複数の翼３ａ，３ｂ，３ｃを備えている。複数の翼３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ同一の長さで形成され、同一の尾翼面積を有する。
【００１９】
翼３ａは、垂直尾翼であって、本体部１から鉛直上方に延在して設けられている。翼３ｂ，３ｃは、本体部１からハの字状にそれぞれ斜め下方に延在して設けられている。本実施形態の複数の翼３ａ，３ｂ，３ｃは、回転軸Ｌを中心に１２０°間隔で設けられている。この風向風速計Ｆを正面側から視ると、１２０°の角度で開く翼３ｂ，３ｃの間に軸部４が配置される。すなわち、軸部４の背後及びその風下には、尾翼３が配置されてないようになっている。
【００２０】
続いて、上記構成の風向風速計Ｆの作用について、図３を参照しつつ説明する。
図３は、本発明の第１実施形態における風向風速計Ｆの作用を説明するための図である。なお、図３（ａ）は、本実施形態の風向風速計Ｆを示し、図３（ｂ）は、比較例として従来の風向風速計Ｆａ（先行技術文献として掲げた特開２００５−１２７９１３号公報と同型）を示す。なお、図３（ｂ）の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００２１】
図３（ｂ）に示すように、従来の風向風速計Ｆａは、本体部１から鉛直上方に延在して設けられた翼３Ａと、本体部１か鉛直下方に延在して設けられた翼３Ｂと、を有する尾翼３を備える。翼３Ａは、翼３Ｂよりも長く、且つ、翼３Ｂよりも大きな尾翼面積を有する。翼３Ｂは、軸部４の風下となる位置に設けられている。このように、従来の風向風速計Ｆａでは、風１００を受けた軸部４で発生した乱流１０１を尾翼３が拾わないように翼３Ｂを短くすると共に、翼３Ａを長くして尾翼面積を大きくし、風１００との正対性を向上させている。
【００２２】
しかしながら、翼３Ａが翼３Ｂより相対的に大きいと、尾翼３は形状的にバランスが崩れる。また、風荷重が風向風速計Ｆの軸部４より上に外れ、軸部４には斜めに荷重がかかり、軸部４が受ける負担が増加する。具体的に、図３（ｂ）に示すように、符号Ａをプロペラ２が受ける力、符号Ｂを尾翼３（翼３Ａ）が受ける力、符号Ｃを尾翼３（翼３Ｂ）が受ける力とすると、翼３Ａに大きな力がかかる分、合計の風荷重は符号Ｄで示す上方の位置にかかり、軸部４が受ける負担（モーメント荷重）が増える。また、風向風速計Ｆの取り付け場所も、上方の空間を考慮しないと、尾翼３の可動範囲に入ってしまって、取り付けられないこともある。
【００２３】
一方、本実施形態の風向風速計Ｆでは、図１及び図３（ａ）に示すように、尾翼３が軸部４の風下となる位置を避けて設けられている。このように、本体部１の尾翼３を軸部４の風下となる位置を避けて設けることで、軸部４の背後で発生した乱流１０１を尾翼３が拾わないようにすることができ、翼３ａ，３ｂ，３ｃの長さを変えずに、風１００に対する正対性を良好に保つことができる。このため、同一の長さの翼３ａ，３ｂ，３ｃを本体部１にバランス良く設けることが可能となる。
【００２４】
これにより、尾翼３の形状的なバランスが保たれ、風荷重を受けたときに軸部４が受ける負担を低減できる。具体的に、図３（ａ）に示すように、符号Ａをプロペラ２が受ける力、符号Ｂを尾翼３（翼３ａ）が受ける力、符号Ｃを尾翼３（翼３ｂ，３ｃ）が受ける力とすると、本実施形態では乱流１０１を受けずに翼３ｂ，３ｃを下方に延ばせる分、合計の風荷重は符号Ｄで示すように図３（ｂ）よりも下方の位置にかかり、軸部４が受ける負担（モーメント荷重）が低減する。すなわち、軸部４が受ける力点を、軸部４の内側に持ってくることができるため、本体部１を支持する軸受等の部品寿命が増す。
【００２５】
また、本実施形態の尾翼３によれば、翼３ａを上側に大きくする必要がなくなるため、風向風速計Ｆのサイズがコンパクトになり、取り付け性が良くなる。さらに、尾翼３が下方に設置できると、取り付け時の尾翼３の取り回しが良くなり、取り付け易くなる。
また、本実施形態では、尾翼３は、天地を逆さにしたＹ字状に設けられている。この天地を逆さにしたＹ字状は、軸部４を避けて尾翼３を設けることができる左右対称の形状であり、尾翼３の形状的なバランスを良好に保つことができる。
【００２６】
このように、上述の本実施形態によれば、風速を計測するためのプロペラ２及び該プロペラ２を風上に向けるための尾翼３を備える本体部１と、本体部１を回転自在に支持する軸部４と、を有する風向風速計Ｆであって、尾翼３は、軸部４の風下となる位置を避けて設けられている、という構成を採用することによって、軸部４が受ける負担を低減すると共に取り付け性が良く、風との正対性を良好に保つことができる風向風速計Ｆが得られる。
【００２７】
なお、本実施形態では、図４及び図５に示す変形例も採用し得る。
【００２８】
図４は、本発明の第１実施形態の一変形例における風向風速計Ｆの斜視図である。
図４に示す変形例では、尾翼３が、Ｈ字状に設けられている。詳しくは、尾翼３は、複数の翼３ｄ，３ｅ，３ｆを備えている。翼３ｄは、水平尾翼であって、本体部１から左右に延在して設けられている。翼３ｅ，３ｆは、垂直尾翼であって、翼３ｄの両端に設けられている。翼３ｅ，３ｆは、上下に延在し、上下の尾翼面積が同じになるような形状を有している。この変形例によれば、図４に示すようにＨ字状が、軸部４を避けて尾翼３を設けることができる左右対称の形状であるため、尾翼３の形状的なバランスを良好に保つことができる。
【００２９】
図５は、本発明の第１実施形態の一変形例における風向風速計Ｆの斜視図である。
図５に示す変形例では、尾翼３が、Ｘ字状に設けられている。詳しくは、尾翼３は、複数の翼３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊを備えている。翼３ｇ，３ｈは、本体部１からハの字状にそれぞれ斜め上方に延在して設けられている。翼３ｉ，３ｊは、本体部１からハの字状にそれぞれ斜め下方に延在して設けられている。複数の翼３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊは、回転軸Ｌを中心に９０°間隔で設けられている。この変形例によれば、図５に示すようにＸ字状が、軸部４を避けて尾翼３を設けることができる左右対称の形状であるため、尾翼３の形状的なバランスを良好に保つことができる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００３１】
図６は、本発明の第２実施形態における風向風速計Ｆの側面図である。
図６に示すように、第２実施形態では、尾翼３の構成が、上記実施形態と異なる。
【００３２】
第２実施形態の尾翼３は、本体部１から鉛直上方に延在して設けられた翼３ｋと、本体部１から鉛直下方に延在して設けられると共に、軸部４の背後から風下に向かって延在する整流翼３ｌと、を有する。翼３ｋは縦長板状の翼であり、整流翼３ｌは横長板状の翼である。整流翼３ｌの風上となる端部は、軸部４に所定のクリアランスをあけて近接配置されている。また、翼３ｋと、整流翼３ｌは、それぞれ略同じ尾翼面積を有する。
【００３３】
このように、第２実施形態では、本体部１の尾翼３に整流翼３ｌを設け、軸部４の背後から風下に向かって延在させる。軸部４の背後には、図６に示すように、乱流１０１が発生するが、その軸部４の背後の乱流１０１が発生する領域に侵入する整流翼３ｌを設けることで、乱流１０１の発生を抑制することができる。すなわち、整流翼３ｌによって乱流１０１を整流し、乱流１０１の影響を受けないようにすることで、風１００との正対性を良好に保つことができる。これにより、尾翼３を鉛直方向に配置すると共に、翼３ｋ，整流翼３ｌの尾翼面積を同等に設計することで、尾翼３の形状的なバランスが保たれ、風荷重を受けたときに軸部４が受ける負担を低減できる。また、尾翼３を上側に極端に大きくする必要がなく、風向風速計Ｆのサイズがコンパクトになり、取り付け性が良くなる。
【００３４】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  本体部
２  プロペラ
３  尾翼
３ｌ  整流翼
４  軸部
Ｆ  風向風速計
【図１】
2015141123.tif 000003
【図２】
2015141123.tif 000004
【図３】
2015141123.tif 000005
【図４】
2015141123.tif 000006
【図５】
2015141123.tif 000007
【図６】
2015141123.tif 000008