(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームにその回転軸に沿って回転自在に取付けられた回転ドラムと、
前記回転ドラムをその回転軸に沿って一定速度で回転駆動する回転駆動手段と、
前記フレームに固定して取付けられ、前記回転ドラム内に挿入される測定用風速センサを保持するセンサ保持部と、を具備し、
前記回転ドラムは、
第１の円板と、
前記第１の円板から所定間隔を隔てて同軸に配置され、所定の半径位置で全周に渡ってスリットが形成された第２の円板と、
前記第１，第２の円板の所定の半径位置に環状に取付けられた環状の内周板と、
前記第１，第２の円板の外周部を被う環状の外周板と、
前記第１，第２の円板と連結され、前記第１，第２の円板と前記内周板，外周板とによって構成される領域を所定角度毎にラジアル状に仕切って複数の風袋を形成する仕切り板と、を具備することを特徴とする風袋式風洞装置。
【請求項２】
前記スリットには、中心部に切り込みを有する２つの環状の弾性部材を設け、該弾性部材によって前記スリットを被うようにしたことを特徴とする請求項１記載の風袋式風洞装置。
【請求項３】
前記風袋式風洞装置は、前記回転ドラムを垂直方向を中心として少なくとも±９０°の範囲で傾斜した状態で前記フレームに保持する傾斜保持機構を更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の風袋式風洞装置。
【請求項４】
前記風袋式風洞装置は、回転ドラム内の風袋に固定された風袋内風速センサを更に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の風袋式風洞装置。
【請求項５】
前記仕切り板は、メッシュ構造の部材で構成されるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の風袋式風洞装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風速センサの校正や調整を行うための風袋式風洞装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
風速を測定するための風速センサとして種々の風速計が広く用いられている。例えば熱線風速計では、白金等の熱線をブリッジ回路の一部として所定温度に加熱し、白金線を風速の測定環境下に配置したときの抵抗値の変化に基づいて風速を測定している。
【０００３】
このような風速センサを正確に校正するためには、任意の風速が設定可能な風洞内に風速センサを配置し、校正することが行われている。又流れの生じないトンネル等の空間に風速センサを搭載した台車等を一定速度で移動させることによって、校正を行うようにする方法も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら風洞を用いた校正では、特に低風速領域において正確な風速を得ることが難しく、校正が難しくなるという欠点があった。又トンネルを用いた校正方法では、校正作業が極めて大がかりとなり、多額の費用や手間がかかるという欠点があった。
【０００５】
特に室内環境測定用の風速センサでは、低風速域を正確に測定することが求められ、且つ指向性がないことが求められる。従来の校正装置では、低風速域の測定や指向性測定が難しいという欠点があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、比較的簡単な構成で大規模な設備を要することなく低風速領域で風速センサを容易に校正したり、指向特性を容易に確認することができる風袋式風洞装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明は、フレームにその回転軸に沿って回転自在に取付けられた回転ドラムと、前記回転ドラムをその回転軸に沿って一定速度で回転駆動する回転駆動手段と、前記フレームに固定して取付けられ、前記回転ドラム内に挿入される測定用風速センサを保持するセンサ保持部と、を具備し、前記回転ドラムは、第１の円板と、前記第１の円板から所定間隔を隔てて同軸に配置され、所定の半径位置で全周に渡ってスリットが形成された第２の円板と、前記第１，第２の円板の所定の半径位置に環状に取付けられた環状の内周板と、前記第１，第２の円板の外周部を被う環状の外周板と、前記第１，第２の円板と連結され、前記第１，第２の円板と前記内周板，外周板とによって構成される領域を所定角度毎にラジアル状に仕切って複数の風袋を形成する仕切り板と、を具備することを特徴とするものである。
【０００８】
本願の請求項２の発明は、請求項１の風袋式風洞装置において、前記スリットには、中心部に切り込みを有する２つの環状の弾性部材を設け、該弾性部材によって前記スリットを被うようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本願の請求項３の発明は、請求項１又は２の風袋式風洞装置において、前記風袋式風洞装置は、前記回転ドラムを垂直方向を中心として少なくとも±９０°の範囲で傾斜した状態で前記フレームに保持する傾斜保持機構を更に有することを特徴とするものである。
【００１０】
本願の請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の風袋式風洞装置において、前記風袋式風洞装置は、回転ドラム内の風袋に固定された風袋内風速センサを更に有することを特徴とするものである。
【００１１】
本願の請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の風袋式風洞装置において、前記仕切り板は、メッシュ構造の部材で構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１，図２は本発明の実施の形態による風袋式風洞装置の構造を示す正面図及び側面図である。本実施の形態による風袋式校正風洞は、フレームとして架台１及び水平回転架台２を有している。架台１は底面部分にキャスタ３が取付けられた枠体部１ａ、及び両側に一対の垂直部１ｂ，１ｃから成り立っており、移動自在に構成される。水平回転架台２は垂直部１ｂ，１ｃの上端に取付けられた枠体であり、水平回転架台２の長手方向の回動軸４ａを中心として回動自在に保持されている。そして水平回転架台２は図示のように回転ドラム４をその回転軸４ｂを中心としてその枠体の内側に回転自在に保持している。水平回転架台２上には可変速可能な駆動用のモータ５が取付けられ、駆動ベルト６がモータ５と回転ドラム４の外周部の間に張架されて、回転ドラム４を一定速度で回転させるようにしている。
【００１３】
回転ドラム４は図３（ａ）に断面図、（ｂ），（ｃ）に両側からの側面図を示すように、Ａ面を構成する第１の円板１１と、Ｂ面を構成するほぼ同一径の第２の円板１２と、これらを一定間隔に保持する一定半径の環状の内周板１３及び外周板１４が設けられる。内周板１３，外周板１４はいずれも透明のアクリル板等により構成される。この回転ドラム４の内周板１３，外周板１４の間には、図１に示すようにラジアル方向に内周板１３と外周板１４に囲まれた環状の領域を仕切る仕切り板１５が設けられる。仕切り板１５は回転ドラム４の環状領域を等角度に分割するものであって、分割された各領域を風袋１６という。この場合には２４枚の仕切り板１５によって２４の風袋１６が構成されている。仕切り板１５は図４に示すように中央の大部分がメッシュで構成される。その中心部分には回転ドラム４の回転軸４ｂに平行な開口１７ａが設けられ、第２の円板１２に向けられ開口１７ａに連結するスリット１７ｂが設けられる。
【００１４】
第１の円板１１はハニカルパネルなどで成る一枚の円板であり、図４に示すように外周部に駆動ベルト６用の溝１１ａが形成される。第２の円板１２は内周部１２ａと外周部１２ｂから成り、その中間部には細いスリット１２ｃが形成されている。又このスリット１２ｃを被う２枚の環状の弾性部材、例えばラバー１８ａ，１８ｂが内周部１２ａと外周部１２ｂから張り付けられる。ラバー１８ａ，１８ｂはその端部をスリット１２ｃの中心部で接触させ、スリット１２ｃを封止している。
【００１５】
又水平回転架台２には図２に示すように、その一方の垂直部１ｃに半円形の傾斜角度固定板１９が取付けられる。傾斜角度固定板１９には回転ドラム４の直径方向の回動軸４ａを中心として一定半径の１８０°のスリット１９ａが形成されている。傾斜角度固定板１９は図２に示す回転ドラム４の垂直の位置から回動軸４ａを中心に±９０°の範囲内のいずれの角度ででも回転ドラム４を固定できるようにするための部材であって、スリット１９ａを貫通して設定した角度で回転ドラム４を固定する水平軸ストッパ２０が架台１の垂直部１ｃに取付けられている。傾斜角度固定板１９及び水平軸ストッパ２０は傾斜保持機構を構成している。
【００１６】
さて水平回転架台２上には風速センサ保持部２１が設けられる。風速センサ保持部２１は回転ドラム４の第２の円板１２と平行に近接するカバー２１ａを含み、測定対象となる風速センサ２２を保持するものである。測定用風速センサ２２は第２の円板１２のスリット１２ｃ及び仕切り板１５のスリット１７ｂを通って風袋１６内に突出させて、センサ部の中心が仕切り板の開口１７ａの中心にほぼ等しい位置となるように固定される。又風速センサ保持部２１にはラバー１８ａ，１８ｂを風速センサ保持部２１の位置でだけ開かせるスリット割り金具２１ｂが設けられている。この測定用風速センサ２２には図示しない風速測定装置の本体部が任意の位置にケーブル等で接続される。
【００１７】
又いずれかの風袋１６には第１の円板１１の外周から風袋内に向けて風袋内風速センサ２４が挿入され、固定されている。風袋内風速センサ２４は測定用風速センサ２２と干渉しない位置に取付けられ、回転ドラム４の回転に伴って回転する。風袋内風速センサ２４への電源の供給及び風袋内風速センサ２４から出力される信号のラインは、図示のように風袋内から回転ドラム４の内周部を通って回転軸４ｂに導かれ、スリップリング２５を介して外部と電気的に接続されている。
【００１８】
更に回転ドラム４にはその回転軸４ｂに回転ドラム４の回転数を検出するロータリーエンコーダ２６が接続される。ロータリーエンコーダ２６の出力はコントローラに３０に接続される。
【００１９】
図５は本実施の形態による風袋式風洞装置のコントローラ３０の構成を示すブロック図である。本図においてコントローラ３０には又回転ドラム４の回転速度を設定する回転速度設定部３１、回転速度設定部の設定速度とロータリーエンコーダ２６から得られる回転速度とに基づいて、設定された回転速度となるように制御する回転速度制御部３２、設定された回転速度となるようにモータ５を駆動するモータドライバ３３と、ロータリーエンコーダ２６から得られた回転速度を表示する回転速度表示部３４が設けられる。更に風袋内風速センサ２４からスリップリング２５を介して接続され、風袋内の風速を測定する風袋内風速測定部３５、及び測定された風袋内の風速を表示する風袋内風速表示部３６が設けられる。
【００２０】
次にこの実施の形態の動作について説明する。まず回転ドラム４を傾斜角度固定板１９と水平軸ストッパ２０を用いて所定の角度、例えば図１，図２に示すように垂直方向に固定する。又風速センサ保持部２１には測定用風速センサ２２を仕切り板１５のスリット１７ｂを通して風袋内に突出させて固定する。このとき回転ドラム４は図１の場合には時計方向に回転するため、その測定位置では鉛直方向に向けた風（ダウンブロー）が発生することとなり、測定用風速センサ２２の測定方向を鉛直方向として設置する。次いでコントローラ３０の回転速度設定部３１に設定すべき回転速度を設定する。回転ドラム４の回転軸４ｂの中心からの測定用風速センサ２２の位置までの回転半径は設計時に定まっている値であり、１回転する際の円周長さが算出できるため、回転速度を設定すると、この円周の長さ（ｍ）に回転ドラム４の回転速度（ｒｐｓ）を乗じることによって風速値が容易に算出できる。従って測定したい風速値に応じて減速比を考慮してモータ５の回転速度を設定する。
【００２１】
次いで動作を開始すると、モータ５によって回転ドラム４が回転し、回転速度制御部３２によってモータ５が所定の回転速度に制御される。この状態で風袋内風速センサ２４からの風速値を確認する。正確な測定を行うには風袋内の風速が零である必要があるが、回転開始直後には回転ドラム４内で還流が発生しているため、所定時間を経過すれば風袋内の風速が０に近づいていく。従って回転を開始した後、例えば数分経過後に風袋内風速表示部３６の表示を確認する。風袋内風速の表示が零であれば、回転ドラム４の各風袋内部に回転ドラム４の回転と関連する風袋内の風の流れは存在しないことが確認できる。この状態で測定対象となる測定用風速センサ２２からの信号に基づいて図示しない風速測定部の指示を見て校正する。こうして算出した風速値となるように測定用風速センサ２２からを調整することによって、風速センサを正確な値に校正することができる。特に本実施の形態では、モータ５の回転数を制御することによって０．０５ｍ／ｓ程度の微風速域から安定した風速を得ることができる。従って本発明による風袋式風洞装置は、特に０．０５ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓの低風速域の校正装置として適している。
【００２２】
又このような低風速領域で用いられる室内用の風速センサでは、無指向性であることが好ましい。従って風袋に挿入する測定用風速センサ２２を第２の円板１２に対して垂直に取付けるときの取付方向を、回転軸４ｂと平行な軸に沿って、例えば１５°づつ変化させて取付け、測定を繰り返すことによって、測定用風速センサ２２の水平指向特性を測定することができる。又測定用風速センサ２２を第２の円板１２の面に対して垂直方向から回転ドラム４が回転しても、干渉しないように回転軸４ｂに平行な面内でスリット１７ｂの範囲内で傾けて取付ける。そして取付角度を少しづつ変化させることによって、風速センサの垂直指向特性を計測することができる。
【００２３】
更に回転ドラム４自体の回動角度を、図１，図２に示す垂直方向から例えば水平方向に変化させると、熱線式の風速センサを用いた場合には、その発熱に伴う加熱された空気の上昇が測定に及ぼす影響を計測することができる。このように本発明による風袋式風洞装置を用いることによって、風速センサの水平指向特性，垂直指向特性、その他の特性を計測することができる。従って風速センサの研究開発用の測定装置として用いることができる。
【００２４】
尚この実施の形態では、各仕切り板を風速センサの位置で径の大きい開口としているが、これにより風速センサの位置を仕切り板が通過するときの変動を少なくするものである。この開口部を大きくすれば風室内風速センサの測定値が０とならず、小さくしすぎる場合には、風袋を構成する仕切り板が通過する毎に風速センサの出力に脈動が生じることとなる。又全風袋内を短時間で定常状態とするために各仕切り板にはメッシュを使用しているが、十分安定させた状態でこの風袋式校正風洞を使用する場合には、メッシュを用いる必要はなく、開口１７ａ，スリット１７ｂを有する平板を仕切り板として用いることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本願の請求項１〜５の発明によれば、比較的簡単な装置で風速センサを容易に校正することが可能となる。特に本発明では低風速域での校正を正確に行うことができる。又風速センサの取付角度を変化させることによって、風速センサの指向特性を測定することができる。
【００２６】
又本願の請求項３の発明によれば、回転ドラムの回転角度を変化させることによって、種々の状態で風速センサの検査や校正を行うことが可能となる。
【００２７】
又本願の請求項４の発明によれば、風袋内風速センサを用いることによって風袋内での還流が生じていないことを認識することができ、正確な風速センサの検査や校正試験を行うことができる。
【００２８】
又本願の請求項５の発明によれば、仕切り板をメッシュ構造としているため、比較的短時間で回転させた後、各風袋内の還流をなくす状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による風袋式風洞装置の正面図である。
【図２】本実施の形態による風袋式風洞装置の側面図である。
【図３】本実施の形態による風袋式風洞装置の回転ドラムの構造を示す断面図及び側面図である。
【図４】本実施の形態による風袋式風洞装置の回転ドラムの内部構造を示す断面図である。
【図５】本実施の形態による風袋式風洞装置のコントローラの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  架台
２  水平回転架台
３  キャスタ
４  回転ドラム
４ａ  回動軸
４ｂ  回転軸
５  モータ
６  駆動ベルト
１１  第１の円板
１２  第２の円板
１３  内周板
１４  外周板
１５  仕切り板
１６  風袋
１７ａ  開口
１７ｂ  スリット
１８ａ，１８ｂ  ラバー
１９  傾斜角度固定板
２０  水平軸ストッパ
２１  風速センサ保持部
２２  測定用風速センサ
２４  風袋内風速センサ
２５  スリップリング
２６  ロータリーエンコーダ
３０  コントローラ
３１  回転速度設定部
３２  回転速度制御部
３３  モータドライバ
３４  回転速度表示部
３５  風袋内風速設定部
３６  風袋内風速表示部
【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】
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