JP6150645B2

JP6150645B2 - 風速計

Info

Publication number: JP6150645B2
Application number: JP2013150478A
Authority: JP
Inventors: 健大小原; 潤一若林; 剛史吉川
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: JP2015021857A

Description

本発明は、何らかの理由により風杯が止まった場合や連続して無風状態が続いている場合に回転軸を自己回転できるようにした風速計に関するものである。

風速計は、風速を測定する機器である。風速は空気の水平な流れの速さである。現在最も広く使用されている３杯風速計は、特開２０１１−２１９０７号の如く、感部が３つの半球状の風杯を回転軸に直交する同一面内で互いに１２０度の角度に放射状に取り付けたもので、風杯の回転の速さから風速を求めることができる。前記風杯には古くは真鍮やアルミなどの金属が使われてきたが、近年は微風からの立ち上がりレスポンスを向上させるためポリカーボネイト樹脂やカーボン樹脂などを使い、強度を保持しながら回転部分の質量をさげ、慣性モーメントを最小にするように性能を向上させることが、常識となっている。
特開２０１１−２１９０７号公報

しかしながら、冬季の豪雪地帯などでの長時間無風時に、風杯に着雪又は凍結などの障害が起きた場合や、連続無風状態を記録した場合には、現状の断線警報器では断線か短絡かは判断できるとしても、回転の可否までは判断できない。したがって、現地に出向いて確認する作業が必要になっていた。季節によって現地調査を余儀なくされることも多く、保守のために多くの時間と労力がかかることがあった。

本発明は、上記の点を改善すべく、長年にわたる研究の結果、遂に完成したもので、その目的とするところは、冬季の豪雪地帯などでの長時間無風時に風杯に着雪又は凍結などの障害が起きた場合や、連続無風状態を記録した場合などにおいて、遠隔操作により回転軸を自己回転させることによって障害の有無を簡易に確認できるようにした風速計を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係わる風速計は、風杯とともに回転する回転軸を備えた風速計において、前記回転軸に断続器を介して遠隔操作できる回転付勢手段を接続したことを特徴とし、必要に応じて回転軸を、回転付勢手段を接続して自己回転させるように構成した。

また、請求項２に記載の風速計は、前記回転付勢手段が、駆動モータと、該モータの出力軸に固定した第１歯車と、該第１歯車に噛合した第２歯車と、該第２歯車に連結アームを介して噛合し、前記回転軸に固定した軸歯車に噛合又は離脱できる飛込み歯車とを備えたことを特徴とし、回転軸を自己回転させない時にはフリー回転できるように構成した。

さらに、請求項３に記載の風速計は、前記断続器が、前記可動歯車を前記主歯車から離脱方向に付勢するバネと、該バネに抗して前記可動歯車を前記主歯車に噛合方向させるように付勢するソレノイド又はステッピングモータとからなることを特徴とし、普段はバネ力で回転軸をフリー回転可能にさせ、遠隔操作により作動するソレノイド又はステッピングモータの駆動力で回転軸を自己回転可能になるように構成した。

本発明によれば、特に、冬季の豪雪地帯などにおいて長時間無風状態の時に、風杯に着雪又は凍結などの障害が起きた場合や連続無風状態を記録した場合において、風杯の回転軸を自己回転させることによって、現地に出向いて確認しなくても障害の有無の確認作業ができ、保守及び確認のための時間と労力が画期的に節減できるという優れた効果を奏するものである。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記回転軸を自己回転させるための回転付勢手段はこれが作動しない時には回転軸はフリー回転し、普段の風速測定には抵抗とならないという優れた効果を奏するものである。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、普段はバネ力で回転軸をフリー回転可能にし、必要に応じてソレノイド又はステッピングモータを作動して現地に出向かずに回転軸を自己回転可能にさせるという優れた効果を奏するものである。

次に、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。図１は本願風速計を示す側面断面図、図２は回転付勢手段の一例を示す平面図、図３は回転付勢手段の側面図、図４は本願風速計の検証例を示す図表である。

本願風速計１は、図１の如く、半球状の風杯２とともに回転する回転軸３を備えたもので、該回転軸３は、設置フランジ部４ａを有する固定スタンド４の胴部４ｂ内に設けた軸受（ボールベアリング）５と、該胴部４ｂから上方に向けて狭窄された塔部４ｃ内の頂部寄りに設けた軸受（ボールベアリング）６とに軸支されている。

前記風杯２は、前記固定スタンド４の塔部４ｃより上方に突出した突出軸３′に固定した頭部材７の周囲同一面の３等配（１２０度毎）した位置に、水平放射状に設けた軸杆８に空気の水平な流れを受け得るように固定されている。該風杯２は強度を保持しながら軽量化するためにポリカーボネイト樹脂やカーボン樹脂などにより作られている。

前記回転軸３が、風を受ける風杯２とともに回転することにより風速を感知する測定機器９が内蔵されている。該測定機器９は、感知した風速情報を外部機器にケーブル接続（図示せず）して送れるようになっている。なお、固定スタンド４の胴部４ｂ内には、前記回転軸にマグネット（図示せず）を取付け、その周囲に交流発電コイル（図示せず）を設けて発電機として利用することもある。

前記回転軸３には、断続器１０を介して必要に応じて接続できる回転付勢手段１１が設けられている。この回転付勢手段１１は、図２及び図３の如く、遠隔操作により作動する駆動モータ１２と、該モータ１２の出力軸１２ａに固定した第１歯車１３と、該第１歯車１３に噛合した第２歯車１４と、該第２歯車１４に連結アーム１５を介して噛合し、前記回転軸３に固定した軸歯車３″に噛合又は離脱できる飛込み歯車１６とを備えている。

前記断続器１０は、前記連結アーム１５にソレノイド１７の出没杆１８に連絡部材１９を介して矢印イ及びロ方向に移動させ得るように連繋している。換言すれば、前記連結アーム１５は、平時には、バネ２０により矢印イ方向に押され、前記飛込み歯車１６を、軸歯車３″から離脱するように付勢されているが、前記ソレノイド１７に通電されると、その出没杆１８が電気的に矢印ロ方向に引かれ、前記連結アーム１５を前記飛込み歯車１６が軸歯車３″に飛び込むように作動されるようになっている。つまり、ソレノイド１７を通電により作動させると、前記断続器１０が作動して駆動モータ１２の出力軸１２ａの回転を前記回転軸３に伝え自己回転させるようになっている。

前記断続器１０を作動するソレノイド１７に代えて、図示していないステッピングモータ（パルスモータ）を用いることも可能である。すなわち、前記連結アーム１５を、平時には、バネ２０により押して前記飛込み歯車１６を軸歯車３″から離脱方向させておき、必要に応じてステッピングモータに通電して前記連結アーム１５を引き、前記飛込み歯車１６が軸歯車３″に飛び込むように作動させ、前記モータ１２の出力軸１２ａの回転を前記回転軸３に伝え自己回転させるようすることは可能である。

次に本願風速計１の検証例を示す。まず、試作した本願風速計１を、恒温室（図示せず）内に置く。該本願風速計１には必要な速さの風を送り、風杯２とともに回転軸３を回転させて風速を測定している。一方、駆動モータ１２は、普段停止しているが、前記恒温室内の本願風速計１が止まったことを感知すると、スイッチが入って駆動開始するように調整されている。

前記恒温室内の温度は、１１時３５分には２０°Ｃあったが、これを徐々に下げ、１２時４５分には零度にし、１３時から−５、−１０、−１５、−２０、−２５°Ｃの如く、氷点下にした。ここまでは風杯２とともに回転軸３が回転（○印）して風速（ｍ／ｓ）が測定されていたが、１４時２０分、１４時５０分、１４時５３分、１４時５５分の４ステップでは風杯２とともに回転軸３が停止した。その理由は、これより前のステップにて氷点下の温度が続いたことによる影響である。具体的には「備考」欄に示しているように、１４時２０分のときに水をスプレーでかけて氷着（固着）させ、１４時５０分及び１４時５３分では「つらら」による固着がおき、１４時５５分では徐々に溶解がはじまっている。

しかして、１４時５５分を境に恒温室の温度が徐々に上がるとともに、駆動モータ１２が作動を開始し、断続器１０も作動して回転付勢手段１１を通して回転軸３を自己回転させている。その後は、本願風速計１は作動を支障なく継続している。

上記検証結果は、図４に示している。この図表によると、本願風速計１は氷着により起動停止が起きても遠隔操作により駆動モータ１２の駆動により回転軸３を自己回転させるから、起動が開始されれば、平常に戻ることが判った。

本願風速計は、何らかの理由により風杯が止まった場合や連続して無風状態が続いている場合に回転軸を自己回転できるようにした風速計であり、寒冷地、特に、豪雪地帯に設置され、凍結等による作動がおこったときの対策に極めて有効であり、産業上の利用可能性は極めて高いものである。

本願風速計を示す側面断面図である。回転付勢手段の一例を示す平面図である。回転付勢手段の側面図である。本願風速計の検証例を示す図表である。

１本願風速計
２風杯
３回転軸
３′ 突出軸
３″ 軸歯車
４固定スタンド
４ａ設置フランジ部
４ｂ胴部
４ｃ塔部
５軸受（ボールベアリング）
６軸受（ボールベアリング）
７頭部材
８軸杆
９測定機器
１０断続器
１１回転付勢手段
１２モータ
１２ａモータ出力軸
１３第１歯車
１４第２歯車
１５連結アーム
１６飛込み歯車
１７ソレノイド
１８出没杆
１９連絡部材
２０バネ

Claims

風杯とともに回転する回転軸を備えた風速計において、前記回転軸に断続器を介して遠隔操作できる回転付勢手段を接続したことを特徴とする風速計。
前記回転付勢手段が、駆動モータと、該モータの出力軸に固定した第１歯車と、該第１歯車に噛合した第２歯車と、該第２歯車に連結アームを介して噛合し、前記回転軸に固定した軸歯車に噛合又は離脱できる飛込み歯車とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の風速計。
前記断続器が、前記飛込み歯車を前記軸歯車から離脱方向に付勢するバネと、該バネに抗して前記飛込み歯車を前記軸歯車に噛合方向させるように付勢するソレノイド又はステッピングモータとからなることを特徴とする請求項２に記載の風速計。