JP2011237318A - 風速計 - Google Patents

Abstract

【課題】風によって運ばれるイオンを検出することにより、風速を検出する。
【解決手段】ケース３に、直線状の通風路４が形成される。複数の集電電極６が通風路４に面して、一列に並べられる。反発電極７が集電電極６に対向して設けられる。通風路４の一側にイオン発生器５が設けられる。イオン発生器５から発生したイオンが、風によって通風路４を流れ、集電電極６に捕集される。各集電電極６が捕集するイオン量は風速に応じて異なる。検出部２は、集電電極６からの検出信号に基づいて、風の流れる方向におけるイオン分布を検出し、イオン分布から風速を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、風によって運ばれるイオンを検出することにより風速を測定するイオンを利用した風速計に関する。

近年、空気中に浮遊する細菌を除去するために、イオンを発生させるイオン発生装置が実用化されている。このイオン発生装置では、イオンが発生しているかを検出するためにイオン検出器を備えている。

例えば、特許文献１に、空気中のイオンを検出するためのイオン検出装置が記載されている。検出電極がイオンを捕捉し、検出部が検出電極からの計測信号を計測処理して、イオン量が測定される。この測定装置には、風速計が設けられている。風量を検出することにより、外部環境の外乱の影響が補正され、正確にイオンを検出することが可能となる。
ここで、小型の風速計として、熱拡散を利用した熱式風速計、光を利用したレーザ流速計、音波を利用した超音波風速計などが知られている。

特開２００３−２７９５４０号公報

ところで、イオン検出装置では、ファンにより通風路に空気を吸い込んで、通風路を流れる風に含まれるイオンを捕集する。風速が速いとき、多くのイオンが吸い込まれ、風速が遅いと、少しのイオンが吸い込まれる。このように、風速に応じて検出できるイオン量が異なる。すなわち、イオンが存在する環境では、イオンを含んだ風が流れるので、検出したイオンから風速を測定することが可能となる。

そこで、本発明は、上記に鑑み、風によって運ばれるイオンを検出することにより、風速を検出可能なイオンを利用した風速計の提供を目的とする。

本発明は、イオンを含んだ風が流れる通風路に面して、風によって運ばれてくるイオンを検出するイオン検出体と、イオン検出体からの出力に基づいて平面上のイオン分布を検出し、イオン分布から風速を求める検出部とが設けられたものである。

イオンを含んだ風が通風路を流れると、イオン検出体がイオンを検出する。ここで、イオンの移動量は風速に応じて異なる。そのため、平面上でのイオン分布がわかれば、風速を検出することができる。イオン検出体は、検出したイオンに応じた検出信号を出力する。検出部は、検出信号からイオン分布を検出して、風速を検出する。

イオン検出体は平面的に配される。すなわち、イオン検出体は、複数の集電電極が平面的に配列されて構成される。通風路が直線状に形成されている場合、集電電極が一列に並べられる。あるいは、集電電極が平面上を複数の方向に並べられる。そして、検出部は、風速に応じて異なる各集電電極の出力に応じて風の流れる方向におけるイオン分布を検出する。

通風路に、イオン検出体に対向するように反発電極が設けられ、反発電極は、イオンとは逆極性に帯電している。通風路を流れるイオンは、反発電極により集電電極に向かって移動される。そのため、集電電極はイオンを捕集しやすくなる。

イオンを発生するイオン発生器が通風路の周囲に設けられる。安定的にイオンを供給することができ、どのような場所においても、イオンを利用して風速を検出できる。

通風路が直線状の場合、通風路の一側にイオン発生器が設けられる。発生したイオンは通風路の他側に向かって流れる。また、通風路の一側と他側にイオン発生器が設けられる。風向きに応じて、いずれかの側のイオン発生器から発生したイオンが通風路を流れる。そのため、風向きを検出することができる。集電電極が複数の方向に並べられている場合、風向きに応じたイオン分布となる。検出部は、検出したイオン分布に基づいて風向きを検出する。

本発明によると、イオンが存在する環境において、風によって運ばれるイオンを検出することにより、風速を検出することができる。したがって、簡単な構造で省スペースの風速計を実現することができ、例えばイオン発生装置などに搭載できる。

本発明の風速計の概略構成を示す図 風速計の制御ブロック図 他の形態の集電電極の配置を示す図 他の形態の集電電極の配置を示す図

本実施形態の風速計を図１、２に示す。イオンを利用した風速計は、風によって運ばれてくるイオンを検出するイオン検出体１と、イオン検出体１の出力に基づいて風速を検出する検出部２とを備えている。イオン検出体１および検出部２は、ケース３に内装される。なお、検出部２は、ケース３の外部に取り付けてもよい。あるいは検出部２をパソコンや携帯情報端末などの情報処理装置に設けてもよい。情報処理装置の検出部２とイオン検出体１とは、ケーブルあるいは無線により通信可能に接続される。

ケース３は、筒状に形成され、両端が開口され、イオンを含んだ風が流れる一側から他側に向かう直線状の通風路４が形成される。イオン検出体１は、通風路４に面し、平面的に配される。また、風速計は、イオンを発生するイオン発生器５を備えている。イオン発生器５は、通風路４の周囲に設けられる。

イオン検出体１は、複数の集電電極６を有する。集電電極６は、平板状に形成され、通風路４に沿って一列に並べられる。集電電極６は、捕集したイオンの量に応じた検出信号を出力する。イオン検出体１は、反発電極７を有する。平板状の反発電極７は、集電電極６に対向して設けられる。通風路４の対向する一方の壁面に、集電電極６が固定され、他方の壁面に、反発電極７が固定される。そして、集電電極６および反発電極７にそれぞれ電圧を印加する電源部８がケース３に設けられる。電源部８は、電池等の電源を有し、発生するイオンと逆極性の電圧を集電電極６に必要に応じて印加し、イオンと同極性の電圧を反発電極７に印加する。

イオン発生器５は、放電電極と誘導電極とを収容ケースに内装して、ユニット化した公知のものである。放電電極および誘導電極は一対設けられ、一方の放電電極からプラスイオンが発生し、他方の放電電極からマイナスイオンが発生する。イオン発生器５は、ケース３の一側の開口に配され、発生したイオンが風によって通風路４を流れる。

検出部２は、制御部１０およびイオン検出回路１１を有し、風速計全体の制御を行うとともに、イオン検出体１からの出力に基づいて平面上のイオン分布を検出し、イオン分布から風速を求める。制御部１０は、イオン発生器５および電源部８を駆動制御する。また、ケース３に、風速を報知するための表示部１２が設けられ、制御部１０は表示部１２を駆動する。なお、表示部１２を情報処理装置に設けてもよい。

各集電電極６はイオン検出回路１１に接続され、集電電極６の検出信号がイオン検出回路１１に出力される。イオン検出回路１１は、公知のものであり、例えば特開２００７−１１４１７７号公報に記載されているように、整流用のダイオード、ｐ−ＭＯＳ型ＦＥＴなどから構成される。イオン検出体１は、イオン発生器５から発生したプラスイオンあるいはマイナスイオンのいずれか一方のイオンを検出する。集電電極６が、発生した両イオンのうち一方のイオンを捕集すると、集電電極６の電位が変化する。捕集したイオン量が増えるほど、電位が上がる。イオン検出回路１１は、この電位に応じた出力電圧をＡ／Ｄ変換して制御部１０に出力する。

制御部１０は、各集電電極６からの検出信号に基づいて、各集電電極６において捕集されたイオン量を算出し、集電電極６が並んでいる方向、すなわち風の流れる方向におけるイオン分布を検出する。

ここで、風速とイオンの移動とは比例関係にある。例えば、風が微弱な場合、イオンの移動量は少なく、通風路４の入口に近い集電電極６にイオンが捕集される。風が強くなるにつれてイオンの移動量は大きくなり、通風路６の入口から遠くまでイオンが到達し、入口から遠い集電電極６には、近い側の集電電極６よりも多くのイオンが捕集される。このように、風速に応じたイオン分布となる。

制御部１０は、風の流れる方向におけるイオン分布を検出して、イオン分布から風速を求める。風速とイオン分布との関係は、予め実験的に求められており、イオン分布に対する風速がデータベースに登録され、メモリ１３にデータベースが記憶される。制御部１０は、データベースを参照して、検出したイオン分布に対応する風速を読み出し、表示部１２を通じて風速を報知する。

なお、風速とイオン分布との関係は、イオン発生器５から発生するイオン量ごとに決められている。制御部１０は、イオン発生器５への出力電圧を制御することにより、発生するイオン量を制御する。したがって、風速を検出するときに発生するイオン量が特定されるので、制御部１０は、特定されたイオン量において、検出されたイオン分布に対応する風速を決める。

次に、上記の風速計による風速の検出動作を説明する。制御部１０が所定の出力電圧によりイオン発生器５を駆動すると、イオン発生器５から出力電圧に応じた量のイオンが発生する。また、制御部１０は、電源部８を駆動して、検出するマイナスイオンあるいはプラスイオンのいずれか一方のイオンの極性に応じた電圧を集電電極６および反発電極７に印加する。

発生したイオンは、風に運ばれて、通風路４を一側から他側に向かって流れる。イオンが通風路４を通過するとき、イオンと同極性に帯電された反発電極７によりイオンは反発され、集電電極６に向かって移動する。集電電極６がイオンを捕集する。

各集電電極６は、捕集したイオン量に応じた検出信号をイオン検出回路１１に出力する。イオン検出回路１１は、検出信号に基づいて、捕集したイオン量に応じた出力電圧を制御部１０に出力する。制御部１０は、各出力電圧に基づいてイオン量を算出し、集電電極６ごとのイオン量に基づいてイオン分布を検出する。そして、制御部１０は、発生したイオン量とイオン分布に基づいてデータベースを参照して、風速を決める。このようにして得られた風速が表示部１２において表示される。

ここで、３つの集電電極６が通風路４に沿って配列されている場合、風が微弱なとき、通風路４の一側に最も近い第１の集電電極６にイオンが捕集され、これより遠い第２、第３の集電電極６はイオンを捕集しない。このとき、第１の集電電極６に対応する距離にイオン分布のピークが表れる。弱風の場合、イオンは第２の集電電極６まで到達する。しかし、第３の集電電極６はイオンを捕集しない。このとき、イオン分布は、第１および第２の集電電極６に対応する距離にそれぞれイオンが存在するように現れる。中風の場合、イオンの一部は第３の集電電極６まで到達する。このとき、イオン分布は、第１、第２および第３の集電電極６に対応する距離にそれぞれイオンが存在しているように現れる。ただし、イオン分布のピークは第２の集電電極６に対応する距離に現れる。強風の場合、イオンは第３の集電電極６まで到達する。このとき、イオン分布は、第１、第２および第３の集電電極６に対応する距離にそれぞれイオンが存在するように現れるが、第３の集電電極６に対応する距離にイオン分布のピークが現れる。

データベースには、発生したイオン量ごとのイオン分布が登録されている。データベースを参照することにより、検出されたイオン分布に対する風速が確定される。上記のように、イオンを利用して風速を検出することができる。そして、通風路４に複数の集電電極６を配置した簡単な構造であるので、小型の風速計を実現できる。そのため、スペースを取ることなく、イオン発生装置やイオン発生装置が組み込まれた電気機器に搭載することができる。

他の形態の風速計として、通風路４の一側および他側に、イオン発生器５が設けられる。２つのイオン発生器５から発生したイオンのうち、風向きに応じて一方のイオン発生器５からのイオンが通風路４を流れる。他方のイオン発生器５から発生したイオンは、ケース３から遠ざかるように流れる。すなわち、風上側のイオン発生器５のイオンが捕集され、イオン分布は風上側に偏った分布となる。そこで、制御部１０は、イオン分布に基づいて通風路４を流れる風の向きを判断する。したがって、この風速計により風向きも検出することができる。

また、集電電極６が複数の方向に並べられる。図３に示すように、集電電極６がマトリクス状に配置される。ケース３が中空の箱状に形成され、ケース３の四方の側面が開口される。ケース３の上板と下板との間の空間が通風路４とされ、風が四方から吹き込む。集電電極６は下板上に固定され、反発電極７が上板に固定される。あるいは、図４に示すように、集電電極６が放射状に配置される。この場合、ケース３が円盤状とされ、ケース３の側面が開口される。風が全方向から吹き込む。いずれの場合でも、複数のイオン発生器５がケース３の周囲に設けられ、いずれの方向から風が吹いてきても、発生したイオンは通風路４に流れ込む。これらのような集電電極６の配置にすることにより、風速と風向きとを同時に検出することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。上記の実施形態では、予め発生するイオン量を決めてから風速の検出を開始しているが、風速の検出開始前に、イオン量を検出してから検出を行ってもよい。このとき、ファンによって通風路に風が流れるようにして、イオン検出体によりイオン量を検出する。

また、イオン発生器として、イオンを発生するトルマリン等の天然鉱石を用いてもよい。 風速計は、必ずしもイオン発生器を備えていなくてもよい。イオンが存在する環境であれば、風によってイオンが通風路に流れ込んでくるので、風速を検出できる。このとき、検出開始前にイオン量を検出しておく。

１ イオン検出体
２ 検出部
３ ケース
４ 通風路
５ イオン発生器
６ 集電電極
７ 反発電極
８ 電源部
１０ 制御部
１１ イオン検出回路

Claims (7)

1. イオンを含んだ風が流れる通風路に面して、風によって運ばれてくるイオンを検出するイオン検出体が設けられ、イオン検出体は平面的に配され、イオン検出体からの出力に基づいて平面上のイオン分布を検出し、イオン分布から風速を求める検出部が設けられたことを特徴とする風速計。
2. イオン検出体は、複数の集電電極が平面的に配列されて構成され、検出部は、風速に応じて異なる各集電電極の出力に応じて風の流れる方向におけるイオン分布を検出することを特徴とする請求項１記載の風速計。
3. 通風路に、イオン検出体に対向するように反発電極が設けられ、反発電極は、イオンとは逆極性に帯電されることを特徴とする請求項２記載の風速計。
4. イオンを発生するイオン発生器が通風路の周囲に設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風速計。
5. 通風路が直線状に形成され、集電電極が一列に並べられたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の風速計。
6. 通風路の一側と他側にイオン発生器が設けられたことを特徴とする請求項５記載の風速計。
7. 集電電極が複数の方向に並べられ、検出部は、検出したイオン分布に基づいて風向きを検出することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の風速計。

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