WO2012014320A1 - 風検出装置 - Google Patents

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WO2012014320A1
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wind
sound
bicycle
flow passage
main body
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Inventor
泰輝 児玉
隆二郎 藤田
岳彦 塩田
Original Assignee
パイオニア株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave

Definitions

  • the present invention relates to a wind detecting device having directivity.
  • the travel speed is used as an index of travel
  • the driver adjusts the number of rotations of the pedal so as to keep the travel speed constant. Therefore, even if the vehicle travels on the same course, a difference occurs in the work performed by the driver according to the strength of the wind.
  • work that exceeds the capacity for air resistance may be required. In this case, the driver cannot feel uncomfortable or humiliated because the running speed cannot be kept constant, as well as physical fatigue.
  • the air resistance caused by the wind affects the driver both mentally and physically, so it can be said that it is an important indicator for driving.
  • the distance traveled by the mobile person relative to the air (atmosphere) (hereinafter referred to as “the travel distance relative to the air”), which is related to the air resistance, is considered to be a new indicator for outdoor sports.
  • This “movement distance with respect to the air” can be calculated by integrating the “relative speed of the mobile person (sport performer) with respect to the air (atmosphere)”.
  • the wind detection device described in Patent Document 1 includes a wind direction sensor and a cylindrical wind guide tube, and a sensing unit constituting the wind direction sensor is disposed in the wind guide tube.
  • the wind direction sensor can measure wind speed and wind force.
  • Prior art 1 measures the axial component of the introduction pipe of the wind speed by letting the wind flow through the wind guide pipe.
  • a wind detection device described in Patent Document 2 includes a first vortex body and a second vortex body that generate Karman vortices, and microphones attached to the vortex bodies. And a pressure conduit for transmitting the pressure fluctuation of the Karman vortex attached to each vortex body to the microphone.
  • Prior art 2 measures the wind speed by causing a wind to collide with the vortex and generating a Karman vortex.
  • Prior art 3 The wind detection device described in Patent Document 3 (hereinafter referred to as “prior art 3”) is converted by an air flow / acoustic conversion unit that converts an air flow blown from an opening into an acoustic wave, and an air flow / acoustic conversion unit.
  • a microphone that collects sound and converts it into an electrical signal.
  • Prior art 3 measures the wind speed by bringing the airflow (wind) into contact with the airflow / acoustic converter.
  • Prior art 1 is generally bi-directional and can measure the wind speed in a specific direction such as a traveling direction, but is expensive because it includes a wind speed sensor.
  • the prior art 2 and the prior art 3 are provided with a microphone, and therefore are less expensive than the prior art 1.
  • the prior art 2 has no description of directivity and does not consider directivity.
  • the prior art 3 can detect the wind direction, it has a complicated structure and requires two microphones, so it is difficult to suppress a reduction in manufacturing cost.
  • a wind detection device includes a flow passage that circulates air, and a wind guide body that includes a shielding portion that partially shields a circumferential direction with respect to a length direction of the flow passage. And a sound measuring device arranged in spatial connection with the flow passage and measuring sound.
  • (A) is a side view of a bicycle to which a moving body measuring device having a wind detection device is attached, and (b) is an enlarged view of a portion to which the moving body measuring device is attached in the bicycle of FIG. It is.
  • (A) is a bottom view of the moving body measuring apparatus according to the first embodiment,
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 (a), and
  • (c) is the moving body measuring apparatus of FIG. 2 (a).
  • It is a longitudinal cross-sectional view.
  • (A) is a bottom view of the moving body measuring apparatus according to the second embodiment,
  • (b) is a sectional view taken along line BB in FIG. 3 (a), and
  • (c) is a moving body measuring apparatus in FIG. 3 (a).
  • (A) is a bottom view of the moving body measuring apparatus according to the second embodiment
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 4 (a)
  • (c) is the moving body measuring apparatus of FIG. 4 (a).
  • (A) is a bottom view of the moving body measuring apparatus according to the third embodiment
  • (b) is a sectional view taken along the line DD of FIG. 5 (a)
  • (c) is a moving body measuring apparatus of FIG. 5 (a).
  • (A) is a bottom view of the moving body measuring apparatus according to Embodiment 4
  • (b) is an EE cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 6 (a), and (c) is the moving body measuring apparatus of FIG. 6 (a). It is a longitudinal cross-sectional view.
  • (A) is a bottom view of the moving body measuring apparatus according to the fourth embodiment,
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG. 7 (a), and
  • (c) is the moving body measuring apparatus of FIG. 7 (a). It is a longitudinal cross-sectional view. It is a graph showing the directivity of a wind detection apparatus.
  • FIG. 1 is an external view showing a state in which a moving body measuring device 100 in which a wind detecting device 1 is incorporated is attached to a bicycle B.
  • the moving body measuring apparatus 100 takes in an airflow such as wind, generates sound such as wind noise from the taken-in airflow, and measures the magnitude of the sound (the amplitude of vibration that causes the sound).
  • the moving body measuring apparatus 100 measures the wind speed from the loudness of the sound measured by the wind detecting apparatus 1 and uses the wind speed to set various preset calorie consumption, movement distance in the atmosphere, work amount, and the like. The value is calculated and displayed on the display device 2.
  • the attachment portion 100b has a mechanism that is fixed to the handle B1 while gripping the handle B1 of the bicycle B.
  • the attachment portion 100b is connected to the main body portion 100a.
  • the attachment portion 100b is positioned above the handle B1, and the main body portion 100a is located above the attachment portion 100b. Is located.
  • the main body 10 has a substantially flat plate shape, a mounting portion 100b is provided on one bottom surface, and predetermined information is displayed on the other bottom surface.
  • a display unit 21 of the display device 2 and an operation unit 31 of the input device 3 capable of input operation are provided. Therefore, when the moving body measuring apparatus 100 is attached to the bicycle B, one bottom surface faces the ground, and the other bottom surface faces the atmosphere (driver). Therefore, the driver can easily visually recognize the display unit 21 of the display device 2 and the operation unit 31 of the input device 3.
  • the display device 2 includes a substrate for displaying predetermined information on the display unit 21, and the substrate is accommodated in the main body 10 (not shown).
  • the input device 3 also includes a substrate for recognizing input information operated by the operation unit 31, and the substrate is accommodated in the main body 10 (not shown).
  • both bottom surfaces of the main body 10 have a substantially oval shape or a substantially rhombus shape with different diagonal lengths, and the mobile body measuring device 100 is appropriately attached to the bicycle B.
  • the major axis direction of the bottom surface coincides with the moving direction (traveling direction and retreating direction) of the bicycle B.
  • the display unit 21 and the operation unit 31 are arranged side by side in the long axis direction of the bottom surface of the main body unit 100a.
  • the main body 10 is provided with a wind detection device 1.
  • the wind detection device 1 circulates in a flow path 11 through which an air flow such as wind circulates, a sound measuring device 12 that measures sound (vibration), and a short axis direction of the bottom surface of the main body 10 (a direction orthogonal to the traveling direction of the bicycle).
  • a shielding portion 13 that shields the path 11 and a detection port 14 that generates sound (vibration) from an air flow such as wind on the upstream side of the sound measuring device 12 are provided.
  • a groove 15 having a U-shaped cross section is formed in a longitudinal direction in the major axis direction of the bottom surface connected to the mounting portion 100b of the main body 10. That is, the groove 15 is open in the length direction and in one direction orthogonal to the length direction.
  • the groove 15 when the groove 15 is formed on the bottom surface facing the ground and connected to the mounting portion 100b, that is, when the flow passage 11 opens toward the ground side, rainwater, dust, or the like to the flow passage 11 Infiltration can be suppressed.
  • channel 15 comprises the flow path 11, and the both sides of the groove
  • a sound measuring device 12 and a detection port 14 are provided in the center of the groove 15.
  • the sound measuring instrument 12 is disposed between the bottom surface of the main body 10 on which the display unit 21 and the operation unit 31 are provided and the flow passage 11.
  • the sound measuring device 12 can detect sound (vibration) and measure its magnitude, its structure, shape, etc. are not particularly limited.
  • a MEMS microphone packaged in a flat plate shape is used as the sound measuring device 12.
  • a detection port 14 is formed from the wall surface of the groove 15 constituting the flow passage 11 to a portion (not shown, hereinafter referred to as “sound port”) that collects the sound of the sound measuring device 12.
  • the sound port of the measuring instrument 12 communicates.
  • the sound measuring device 12 detects turbulent flow generated by an air flow such as wind as sound (so-called “wind noise”), Measure its size.
  • the sound measuring device 12 is mounted with electronic components such as a CPU and a ROM, and sends measurement values to a substrate (not shown) electrically connected to the sound measuring device 12. For example, this board calculates the wind speed from the measured value using a table / graph or a calculation formula in which the volume of the sound and the wind speed are related.
  • the shape of the detection port 14 is not particularly limited, but if the detection port 14 has a columnar shape, sound (vibration) attenuation due to bending loss can be suppressed, and therefore the detection port 14 has a columnar shape. Is desirable.
  • the air flow moving in the direction orthogonal to the moving direction of the bicycle B is shielded from the flow passage 11 by the shielding portion 13. That is, direct entry of the airflow into the flow passage 11 is prevented by the shielding portion 13.
  • the directivity of the wind detection apparatus 1 with respect to the moving direction of the bicycle B becomes high by forming the shielding part 13 that prevents direct entry into the flow passage 11 in the moving direction of the bicycle B.
  • turbulent flow may occur at both ends of the flow passage 11 due to the air flow moving perpendicular to the traveling direction of the bicycle B, but the flow passage 11 is partially in the circumferential direction (perpendicular to the length direction of the groove 15).
  • the turbulent flow which moves irregularly is discharged from the open portion to the outside of the flow passage 11.
  • the directivity of the wind detection device 1 with respect to the moving direction of the bicycle B is enhanced (see FIG. 8).
  • the graph shown in FIG. 8 shows the directivity of the wind detection device 1 in the first embodiment, the directivity of the wind detection device 101 in the second embodiment to be described later, and the wind direction sensor of the prior art 1 described above. It is a graph showing the directivity of what was replaced with the measuring device 12 (henceforth replacement prior art 1).
  • the distance from the origin represents the level of directivity with respect to that direction of the wind detection device 1, that is, the sensitivity with respect to that direction.
  • the direction of directivity corresponds to the angle centered on the origin, where 0 degree is in front of the wind detection apparatus 1, 180 degrees is behind the wind detection apparatus 1, and 90 degrees and 270 degrees are wind detection.
  • the side of the device 1 is shown.
  • the directivity of the replacement prior art 1 is stronger at 90 degrees and 270 degrees than at 0 degrees and 180 degrees.
  • turbulence is generated by the wind moving from the front and the rear of the wind detection device 1 to the wind detection device 1, but the wind moves from the side of the wind detection device 1 to the wind detection device 1.
  • the directivity of the replacement prior art 1 is closer to the front and rear (0 degrees and 180 degrees) of the wind detection device 1. (90 degrees and 270).
  • the directivity with respect to 90 degrees and 270 degrees is weaker in the wind detection device 1 than in the replacement prior art 1.
  • the graph of FIG. 8 shows that the wind detection device measured the loudness when the wind detection device was given a wind of a predetermined wind speed while rotating 30 degrees at 0 degrees in front of the wind detection device. It is a result (experimental result).
  • the moving body measuring apparatus 200 takes in an air flow such as wind, generates a sound such as wind noise from the taken air flow, and measures the magnitude of the sound (amplitude of vibration causing the sound).
  • the main body 110 has a substantially flat plate shape.
  • An attachment portion 100b is provided on one bottom surface of the main body 110, and a display portion 21 of the display device 2 and an operation portion 31 of the input device 3 are provided on the other bottom surface.
  • the bottom surface connected to the mounting portion 100b of the main body 110 has a substantially elliptical shape or a substantially rhombus shape with different diagonal lengths, and a groove 115 having a U-shaped cross section is formed on the bottom surface in the major axis direction.
  • the groove 115 is open in one direction orthogonal to the length direction as in the first embodiment, but is open only at one end with respect to the length direction. That is, since the groove 115 is closed by the shielding wall 117 at the other end, there is only one entrance to the flow passage 111 in the length direction of the groove 115.
  • the opening formed at one end of the groove 115 is located on the front side of the bicycle B, and is formed by the shielding wall 117 at the other end.
  • the closing part is located on the rear side of the bicycle B. Therefore, basically, the air flow that moves from the front of the bicycle B toward the bicycle enters the flow passage 111 from the open portion, but the air flow that moves from the rear of the bicycle B toward the bicycle flows into the inflow path 111. Cannot enter.
  • the moving body measuring apparatus 200 can detect only the sound generated by the air flow moving from the front of the bicycle B toward the bicycle B and measure the magnitude thereof.
  • the surface of the shielding wall 117 that faces the flow path 111 is formed perpendicular to the bottom surface of the groove 115, but as shown in FIGS. 4A to 4C, You may make it incline with respect to the surface of the groove
  • FIG. Here, if the shielding wall 117 is tilted so as to rise from the front side of the bicycle B toward the rear side, the air flow that has entered the flow path 111 from the front side of the bicycle B passes along the shielding wall 117. And is discharged to the outside of the inflow path 111. As a result, it is possible to suppress the occurrence of turbulent flow due to the air flow flowing through the inflow path 111 being reflected by the shielding wall 117, and to suppress the deterioration of the measurement value of the wind detection device 101.
  • the position of the detection port 114 is set near the boundary between the groove 115 and the shielding wall 117, so that the measurement by the sound measuring instrument 112 is performed.
  • the accuracy of the value can be increased. This is because the turbulent flow generated at the inlet of the inflow path 111 becomes difficult to reach the detection opening 114 as the detection opening 114 moves away from the inlet of the inflow path 111.
  • the surface of the shielding wall 117 facing the inflow path 111 is a flat surface, but may be a curved surface.
  • the moving body measuring apparatus 300 takes in an air flow such as a wind, generates a sound such as wind noise from the taken air flow, and measures the magnitude of the sound (amplitude of vibration causing the sound).
  • the sound measuring devices 12 and 112 and the detection ports 14 and 114 are disposed inside the main bodies 10 and 110.
  • the sound measuring device 212 and the detection ports are detected.
  • the mouth 214 protrudes from the wall surface of the groove 215 constituting the flow passage 211.
  • the sound measuring device 212 is housed in a housing case 217, and a cylindrical detection port forming body 218 is connected to the housing case 217.
  • the detection port 214 is formed by the hollow portion of the detection port forming body 218, and one end portion of the detection port 214 faces the inflow path 211 formed by the groove 215, and the other end portion of the detection port 214 is the sound measuring device 212. It communicates with a communication port (not shown) of the housing case 227 formed corresponding to the sound port.
  • the sound measuring device 212 and the detection port 214 are protruded from the wall surface of the groove 215, thereby thinning a portion between the groove 215 of the main body 210 and the display unit 21 and the operation unit 31.
  • the moving body measuring apparatus 300 can be reduced in size and weight.
  • the sound measuring device 212, the housing case 217, and the detection port forming body 218 are unitized so as to be detachable from the main body 210, whereby partial replacement can be easily performed. As a result, the running cost of the wind detection device 201 and the moving body measuring device 300 can be reduced.
  • the moving body measuring apparatus 400 takes in an air flow such as wind, generates sound such as wind noise from the taken air flow, and measures the magnitude of the sound (the amplitude of vibration that causes the sound).
  • one set of sound measuring devices and detection ports are provided for one wind detection device.
  • one wind detection device 301 is provided.
  • a plurality of sets of sound measuring devices 312 and detection ports 314 are provided.
  • two sets of sound measuring devices 312 and detection ports 314 are provided at the same position with respect to the length direction of the groove 315.
  • One sound measuring device 312 and detection port 314 are provided in one shielding portion 313A, and the other sound measuring device 312 and detection port 314 are provided in the other shielding portion 313B.
  • the portion between the groove 315 of the main body 310 and the display portion 21 and the operation portion 31 is thinned to detect wind.
  • the apparatus 301 and the moving body measuring apparatus 400 can be reduced in size and weight.
  • the shape of the detection port 314 provided in one shielding part 313A, the shape of the detection port 314 provided in the other shielding part 313B, and the distance from the bottom surface of the groove 315 are the same.
  • two sets of sound measuring devices 312 and detection ports 314 are provided at different positions with respect to the length direction of the groove 315. All of the sound measuring devices 312 and the detection ports 314 are disposed between the flow path 311 and the bottom surface of the main body 310 on which the display unit 21 and the operation unit 31 are provided.
  • sound is generated from an air flow at a plurality of locations, and the magnitude of the sound is measured to calculate an average value of the measured values. Can increase the reliability.
  • the sound measuring device 312 and the detection ports 314 are arranged at a plurality of locations, but the positions where these are attached are not particularly limited. 6 and 7, the distance from the bottom surface of the groove 315 of the detection port 314 is the same, but may be different.
  • the grooves that is, the flow passages are U-shaped in cross section, but may be semicircular or trapezoidal.
  • the wind detection device is integrated with the main body of the moving body measuring device, but may be structured to be separable from the main body of the moving body measuring device.
  • the flow path is configured by the grooves formed in the main body, but the structure in which the flow path is configured is not limited to this.
  • a flow passage that partially opens in the circumferential direction corresponding to the grooves 15, 115, and 215 may be configured by erecting a set of walls from a flat portion of the main body.
  • the groove 15 may be formed on the surface of the main body 10.

Abstract

　進行方向の指向性を高めることができ、且つ、安価な風検出装置を提供する。　空気を流通させる流通路１１、及び、流通路１１の長さ方向に対する周方向を部分的に遮蔽する遮蔽部１３を具備する本体１０と、流通路１１と空間的なつながりをもって配置される音測定器１２と、を有する。

Description

風検出装置
　本発明は、指向性を有する風検出装置に関する。
　昨今の健康志向の高まりによって、世間では、ウォーキング、ランニング、サイクリング等のアウトドアスポーツが、趣味として広く行われている。このようなアウトドアスポーツを行う者の中には、移動速度や移動距離、又は、消費カロリーを計測する装置を利用する者もいる。すなわち、途中経過として移動距離や消費カロリー等をリアルタイムで確認する者、運動内容として移動速度をリアルタイムで確認する者、又は、実績として、移動距離や消費カロリーを確認若しくは記録する者がいる。このように、アウトドアスポーツを行う者は、所定の装置を活用して自分なりの指標を設けて測定することによって、アウトドアスポーツを楽しんでいる。
　ところで、ウォーキング等のアウトドアスポーツは、自然環境の中で行われるので、風の影響が大きい。例えば、自転車を走行している場合、向かい風が強くなる（向かい風の風速が大きくなる）と空気抵抗が大きくなるので、運転者の運動状態（運転者の走行に対する仕事）が一定であれば、走行速度は低下する。したがって、運転者の運動状態（例えば、ペダルの回転数）が走行の指標として用いられている場合、向かい風が吹くと、走行速度が低下してくる。この場合、運転者は、速度低下の原因が風にあったとしても、疲労度が増してきたので走行速度が低下したと勘違いし、快適に走行することができなくなる。なお、自転車の場合、３０ｋｍ／ｈを超えると、走行に対する抵抗のほとんどが空気抵抗となる。
　また、走行速度が走行の指標として用いられる場合、風の変化に伴って空気抵抗も変化すると、運転手は、走行速度を一定に保つようにペダルの回転数等を調整する。したがって、同一コースを走行したとしても、風の強さに応じて、運転者が行う仕事に違いが生じる。強い向かい風の場合であれば、走行速度を一定に維持するためには、空気抵抗に対して能力以上の仕事を必要とすることもある。この場合、肉体的な疲労もさることながら、走行速度を一定に維持することができなくなるので、運転者は、不快感や屈辱感等を抱く。
　このように、風に起因する空気抵抗は、精神的にも肉体的にも運転者に影響を及ぼすので、走行に関する重要な指標であるといえる。そして、空気抵抗と関連性を有する、移動者が空気（大気）に対して移動する距離（以下、「空気に対する移動距離」という）も、アウトドアスポーツの新たな指標になると考えられる。この「空気に対する移動距離」は、「空気（大気）に対する移動者（スポーツ実施者）の相対速度」を積算して算出することができる。
　空気に対する移動距離を算出するためには、空気に対する移動者の相対速度を測定する必要がある。ここで、空気に対する移動者の相対速度を直接測定することは困難であるが、風を検出する装置（例えば、特許文献１～３参照）を用いれば、移動者に対する空気の相対速度を容易に測定することができる。空気に対する移動者の相対速度と、移動者に対する大気の相対速度とは、向きについて反対であるが、大きさ（速さ）について同一である。したがって、風を検出する装置を用いて、移動者に対する空気の相対速度を測定することで、空気に対する移動距離を算出することができる。
　特許文献１に記載の風検出装置（以下、「先行技術１」という）は、風向センサと筒状の導風管とを有し、風向センサを構成するセンシング部が導風管の中に配置されている。ここで、風向センサは、風速・風力を計測することができる。先行技術１は、風を導風管の中に流すことで、風速の導入管の軸方向成分を測定する。
　特許文献２に記載の風検出装置（以下、「先行技術２」という）は、カルマン渦を発生させる第１の造渦体及び第２の造渦体と、各造渦体に取り付けられたマイクと、各造渦体に取り付けられたカルマン渦の圧力変動をマイクに伝達する圧力導管とを有する。先行技術２は、風を造渦体に衝突させてカルマン渦を発生させることで、風速を測定する。
　特許文献３に記載の風検出装置（以下、「先行技術３」という）は、開口部から吹き出す空気流を音響に変換する空気流／音響変換部と、空気流／音響変換部により変換された音響を収集して電気信号に変換するマイクロフォンとを有する。先行技術３は、空気流（風）を空気流／音響変換部に接触させることで、風速を測定する。
特開２０００－１６２２２９号公報 特開２００４－３１７１９１号公報 特開平６－１９４３７４号公報
　先行技術１は、概ね双指向性を有し、進行方向等の特定方向に対する風速を計測することができるが、風速センサを具備しているので、高価となる。その点、先行技術２及び先行技術３は、マイクを具備しているので、先行技術１に比べると安価である。しかしながら、先行技術２は、指向性についての説明がなく、指向性について考慮されていない。また、先行技術３は、風向を検出することはできるが、構造が複雑であり、マイクが２つ必要でなるので、製造コストの低下を抑えることは困難である。
　上記課題を解決するために、本発明に係る風検出装置は、空気を流通させる流通路、及び、前記流通路の長さ方向に対する周方向を部分的に遮蔽する遮蔽部を具備する導風体と、前記流通路と空間的なつながりをもって配置され、音を測定する音測定器と、を有することを特徴とする。
（ａ）は、風検出装置を有する移動体用計測装置が取り付けられた自転車の側面図、（ｂ）は図１（ａ）の自転車における移動体用計測装置が取り付けられている部分の拡大図である。 （ａ）は実施の形態１における移動体用計測装置の底面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ断面図、（ｃ）は図２（ａ）の移動体用計測装置の縦断面図である。 （ａ）は実施の形態２における移動体用計測装置の底面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ断面図、（ｃ）は図３（ａ）の移動体用計測装置の縦断面図である。 （ａ）は実施の形態２における移動体用計測装置の底面図、（ｂ）は図４（ａ）のＣ－Ｃ断面図、（ｃ）は図４（ａ）の移動体用計測装置の縦断面図である。 （ａ）は実施の形態３における移動体用計測装置の底面図、（ｂ）は図５（ａ）のＤ－Ｄ断面図、（ｃ）は図５（ａ）の移動体用計測装置の縦断面図である。 （ａ）は実施の形態４における移動体用計測装置の底面図、（ｂ）は図６（ａ）のＥ－Ｅ断面図、（ｃ）は図６（ａ）の移動体用計測装置の縦断面図である。 （ａ）は実施の形態４における移動体用計測装置の底面図、（ｂ）は図７（ａ）のＦ－Ｆ断面図、（ｃ）は図７（ａ）の移動体用計測装置の縦断面図である。 風検出装置の指向性を表すグラフである。
（実施の形態１）
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、風検出装置１が組み込まれた移動体用計測装置１００が自転車Ｂに取り付けられている様子を表す外観図である。移動体用計測装置１００は、風等の空気流を取り込み、取り込んだ空気流から風雑音等の音を発生させて、その音の大きさ（音の原因となる振動の振幅）を測定する風検出装置１、予め設定された事項を表示する表示装置２、及び、入力装置３が本体１０に組み込まれて一体化された本体部１００ａと、本体部１００ａを自転車に固定するための取付部１００ｂとを具備する。移動体用計測装置１００は、風検出装置１によって測定された音の大きさから風速を計測し、当該風速を用いて消費カロリー、大気中の移動距離、仕事量等の予め設定された様々な値を算出し、表示装置２に表示させる。
　図１に示すように、取付部１００ｂは、自転車ＢのハンドルＢ１を掴んだ状態でハンドルＢ１に固定される機構を有する。取付部１００ｂは本体部１００ａに接続されており、移動体用計測装置１００が自転車Ｂに適切に取り付けられると、ハンドルＢ１の上側に取付部１００ｂが位置し、取付部１００ｂの上側に本体部１００ａが位置する。
　図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように、本体１０は略平板状を呈し、一方の底面には取付部１００ｂが設けられており、他方の底面には所定の情報を表示する表示装置２の表示部２１及び入力操作可能な入力装置３の操作部３１が設けられている。したがって、移動体用計測装置１００が自転車Ｂに取り付けられると、一方の底面が地面に臨み、他方の底面が大気（運転者）に臨む。よって、運転者は表示装置２の表示部２１及び入力装置３の操作部３１を容易に視認することができる。なお、表示装置２は、表示部２１に所定の情報を表示するための基板を具備しており、その基板は本体１０に収容されている（図示省略）。一方、入力装置３も、操作部３１で操作された入力情報を認識するための基板を具備しており、その基板は本体１０に収容されている（図示省略）。
　なお、本実施の形態では、本体部１０の両底面は略楕円状又は対角線の長さが異なる略菱形状を呈しており、移動体用計測装置１００が適切に自転車Ｂに取り付けられた状態では、その底面の長軸方向と自転車Ｂの移動方向（進行方向及び後退方向）とが一致している。また、表示部２１と操作部３１とは、本体部１００ａの底面の長軸方向に並設されており、移動体用計測装置１００が適切に自転車Ｂに取り付けられた状態では、表示部２１が自転車Ｂの前方側に位置し、操作部３１が自転車Ｂの後方側に位置している。
　本体１０には、風検出装置１が設けられている。風検出装置１は、風等の空気流を流通させる流通路１１、音（振動）を測定する音測定器１２、本体１０の底面の短軸方向（自転車の進行方向に直交する方向）に流通路１１を遮蔽する遮蔽部１３、及び、音測定器１２の上流側で風等の空気流から音（振動）を発生させる検出口１４を具備する。
　本体１０の取付部１００ｂに接続されている底面の長軸方向に断面コ字状の溝１５が縦断して形成されている。すなわち、溝１５は、長さ方向及び長さ方向に直交する一方向に開放している。このように、取付部１００ｂに接続され、地面を臨む底面に溝１５が形成されることにより、つまり、流通路１１が地面側を向いて開口することにより、流通路１１への雨水や粉塵等の浸入を抑えることができる。後述するように、流通路１１には音測定器１２が設けられているので、製品寿命の短縮化を抑えることができる。なお、溝１５が流通路１１を構成し、本体１０の溝１５の両脇部分が遮蔽部１３を構成する。
　溝１５の中央部には、音測定器１２及び検出口１４が設けられている。音測定器１２は、表示部２１および操作部３１が設けられている本体１０の底面と流通路１１との間に配設されている。音測定器１２は、音（振動）を検出し、その大きさを測定できるものであれば、その構造、形状等は特に限定されない。本実施の形態では、音測定器１２として、平板状にパッケージ化されたＭＥＭＳマイクが用いられている。また、流通路１１を構成する溝１５の壁面から音測定器１２の音を収集する部分（図示なし、以下、「音口」という）まで検出口１４が形成されており、流通路１１と音測定器１２の音口とが連通している。
　自転車Ｂに対して自転車Ｂの進行方向とは逆向きに移動する空気流が、流通路１１に流入して、検出口１４を通過すると、乱流が発生する。この乱流が、検出口１４内を音測定器１２に向かって移動すると、音測定器１２が、風等の空気流によって発生した乱流を音（所謂、「風雑音」）として検出し、その大きさを測定する。そして、音測定器１２は、ＣＰＵやＲＯＭ等の電子部品が搭載され、音測定器１２に電気的に接続された基板（不図示）に測定値を送る。この基板は、例えば、音の大きさと風速とが関係付けられた表・グラフや計算式を用いて測定値から風速を算出する。また、検出口１４の形状は特に限定されないが、検出口１４が柱状を呈していれば、曲がり損失による音（振動）の減衰を抑えることができるので、検出口１４は柱状を呈していることが望ましい。
　一方、自転車Ｂの移動方向に直交する向きに移動する空気流は、遮蔽部１３によって流通路１１から遮蔽される。すなわち、遮蔽部１３によって空気流の流通路１１への直接的な進入が阻止される。このように、自転車Ｂの移動方向に流通路１１への直接的な進入を阻止する遮蔽部１３が形成されることによって、自転車Ｂの移動方向に対する風検出装置１の指向性が高くなる。なお、自転車Ｂの進行方向に直交して移動する空気流によって流通路１１の両端部で乱流が発生し得るが、流通路１１がその周方向に一部（溝１５の長さ方向に直交する一方向に）開放しているので、不規則に移動する乱流はその開放している部分から流通路１１の外部へ排出される。この結果、自転車Ｂの移動方向に対する風検出装置１の指向性が高められる（図８参照）。
　ここで、図８に示すグラフは、実施の形態１における風検出装置１の指向性、後述する実施の形態２における風検出装置１０１の指向性、及び、上述した先行技術１の風向センサを音測定器１２に置き換えたもの（以下、置換先行技術１）の指向性を表すグラフである。図８において、原点からの距離は、風検出装置１のその方向に対する指向性のレベル、つまり、その方向に対する感度を表している。なお、指向性の対象となる方向は原点を中心とする角度に対応しており、０度は風検出装置１の前方、１８０度は風検出装置１の後方、９０度及び２７０度は風検出装置１の側方を表している。
　図８に示すように、置換先行技術１の指向性は、０度及び１８０度より９０度及び２７０度に強い。この理由を以下に説明する。基本的には、風検出装置１の前方及び後方から風検出装置１に移動してくる風により、乱流が発生するが、風が風検出装置１の側方から風検出装置１に移動してくる場合、流路１１の出入口付近でより大きな乱流（風雑音）が発生するので、置換先行技術１の指向性は、風検出装置１の前方及び後方（０度及び１８０度）より側方（９０度及び２７０）に強い。
　また、９０度及び２７０度に対する指向性は、置換先行技術１より風検出装置１の方が弱い。これは、上述したように、流通路１１の両端部で乱流が発生したとしても、乱流の不規則的な性質から、乱流が検出口１４に到達する前に、流通路１１の外部へ流出するからである。なお、図８のグラフは、風検出装置に、風検出装置の前方を０度として３０度ずつ回転させながら所定の風速の風を与えたときに、風検出装置が音の大きさを計測した結果（実験結果）である。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１と同一符号・同一名称については説明を省略する。移動体用計測装置２００は、風等の空気流を取り込み、取り込んだ空気流から風雑音等の音を発生させて、その音の大きさ（音の原因となる振動の振幅）を測定する風検出装置１０１、予め設定された事項を表示する表示装置２、及び、入力装置３が本体１１０に組み込まれて一体化された本体部２００ａと、本体部２００ａを自転車に固定するための取付部１００ｂとを具備する。
　図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、本体１１０は略平板状を呈している。本体１１０の一方の底面には、取付部１００ｂが設けられており、他方の底面には表示装置２の表示部２１及び入力装置３の操作部３１が設けられている。本体１１０の取付部１００ｂに接続されている底面は略楕円状又は対角線の長さが異なる略菱形状を呈し、その底面には長軸方向に断面コ字状の溝１１５が形成されている。溝１１５は、実施の形態１と同様に、その長さ方向に直交する一方向に開放しているが、その長さ方向に対しては、一端部でのみ開放している。すなわち、溝１１５は、他端部で遮蔽壁１１７によって閉鎖されているので、溝１１５の長さ方向における流通路１１１への出入口は１箇所となっている。
　移動体用計測装置２００が適切に自転車Ｂに取り付けられた状態では、溝１１５の一端部に形成された開放部が自転車Ｂの前方側に位置し、他端部で遮蔽壁１１７によって形成された閉鎖部が自転車Ｂの後方側に位置している。したがって、基本的には自転車Ｂの前方から自転車に向かって移動する空気流は、その開放部から流通路１１１に進入するが、自転車Ｂの後方から自転車に向かって移動する空気流は流入路１１１に進入することができない。このように、移動体用計測装置２００は、自転車Ｂの前方から自転車Ｂに向かって移動する空気流によって発生する音のみを検出し、その大きさを測定することができる。この結果、自転車Ｂの進行方向とは逆向き（０度）に対する風検出装置１０１の指向性が強められるので、図８に示すように、自転車Ｂの移動方向に対する風検出装置１０１の指向性は全体的に自転車Ｂの前方側に大きく偏る。
　なお、図３では、遮蔽壁１１７の流通路１１１に対向する面は、溝１１５の底面に対して垂直に形成されているが、図４（ａ）～図４（ｃ）に示すように、溝１１５の面に対して傾斜するようにしてもよい。ここで、遮蔽壁１１７が自転車Ｂの前方側から後方側に向かって上昇するように傾斜すれば、自転車Ｂの前方側から流通路１１１に進入した空気流は、遮蔽壁１１７に沿って自転車Ｂの後方に向かって移動し、流入路１１１の外部へ排出される。この結果、流入路１１１を流れる空気流が遮蔽壁１１７に反射することによる乱流の発生を抑え、風検出装置１０１の測定値の精度の低下を抑えることができる。
　また、このように遮蔽壁１１７を通って空気流が排出される状態において、例えば、検出口１１４の位置を、溝１１５と遮蔽壁１１７との境界付近にすることで、音測定器１１２の測定値の精度を高めることができる。これは、検出口１１４が流入路１１１の入口から遠ざかるにつれて、流入路１１１の入口で発生する乱流が検出口１１４に到達し難くなるからである。また、図３、図４では遮蔽壁１１７の流入路１１１に対向する面は平面であるが曲面であってもよい。
（実施の形態３）
　次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１と同一符号・同一名称については説明を省略する。移動体用計測装置３００は、風等の空気流を取り込み、取り込んだ空気流から風雑音等の音を発生させて、その音の大きさ（音の原因となる振動の振幅）を測定する風検出装置２０１、予め設定された事項を表示する表示装置２、及び、入力装置３が本体２１０に組み込まれて一体化された本体部３００ａと、本体部３００ａを自転車Ｂに固定するための取付部１００ｂとを具備する。実施の形態１及び実施の形態２では、音測定器１２、１１２及び検出口１４、１１４は本体１０、１１０の内部に配設されているが、本実施の形態において、音測定器２１２及び検出口２１４は、流通路２１１を構成する溝２１５の壁面から突出している。
　例えば、図５に示すように、音測定器２１２は収容ケース２１７に収容されており、収容ケース２１７に筒状の検出口形成体２１８が接続されている。検出口形成体２１８の中空部分によって検出口２１４が形成されており、検出口２１４の一端部は溝２１５によって構成される流入路２１１に臨み、検出口２１４の他端部は、音測定器２１２の音口に対応して形成されている収容ケース２２７の連通口（図示せず）に連通している。このように、音測定器２１２及び検出口２１４が溝２１５の壁面から突出させることによって、本体２１０の溝２１５と表示部２１及び操作部３１との間の部分を薄くして、風検出装置２０１及び移動体用計測装置３００の小型化・軽量化を図ることができる。また、これらの音測定器２１２、収容ケース２１７及び検出口形成体２１８をユニット化して本体２１０から脱着可能な構造にすることで、部分的な交換を容易に行うことができる。この結果、風検出装置２０１及び移動体用計測装置３００のランニングコストを軽減することができる。
（実施の形態４）
　次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態１と同一符号・同一名称については説明を省略する。移動体用計測装置４００は、風等の空気流を取り込み、取り込んだ空気流から風雑音等の音を発生させて、その音の大きさ（音の原因となる振動の振幅）を測定する風検出装置３０１、予め設定された事項を表示する表示装置２、及び、入力装置３が本体３１０に組み込まれて一体化された本体部４００ａと、本体部４００ａを自転車に固定するための取付部１００ｂとを具備する。実施の形態１～実施の形態３では、１つの風検出装置に対して、１組の音測定器及び検出口が設けられているが、本実施の形態では、１つの風検出装置３０１に対して、複数組の音測定器３１２及び検出口３１４が設けられている。
　例えば、図６に示すように、２組の音測定器３１２及び検出口３１４が、溝３１５の長さ方向に対して同一の位置に設けられている。一方の音測定器３１２及び検出口３１４は一方の遮蔽部３１３Ａに設けられ、他方の音測定器３１２及び検出口３１４は他方の遮蔽部３１３Ｂに設けられている。このように、各音測定器２１２及び検出口２１４を異なる遮蔽部３１３に配設することによって、本体３１０の溝３１５と表示部２１及び操作部３１との間の部分を薄くして、風検出装置３０１及び移動体用計測装置４００の小型化・軽量化を図ることができる。なお、一方の遮蔽部３１３Ａに設けられた検出口３１４と、他方の遮蔽部３１３Ｂに設けられた検出口３１４の形状および溝３１５の底面からの距離は同一である。
　また、例えば、図７に示すように、２組の音測定器３１２及び検出口３１４が、溝３１５の長さ方向に対して異なる位置に設けられている。いずれの音測定器３１２及び検出口３１４も流通路３１１と、表示部２１及び操作部３１が設けられている本体３１０の底面との間に配設されている。
　図６、図７に示すように、複数箇所において空気流から音を発生させて、その音の大きさを測定することで、その測定値の平均値を算出し、風検出装置４０１の測定値の信頼度を高めることができる。なお、図６、図７に示すように、音測定器３１２及び検出口３１４が複数箇所に配設されているが、これらが取り付けられる位置は特に限定されない。また、図６、図７では、検出口３１４の溝３１５の底面からの距離は同一であるが、異なるようにすることもできる。
（その他の実施の形態）
　実施の形態１～実施の形態４では、溝、すなわち、流通路は断面コ字状であるが、半円状や台形状であっても良い。また、実施の形態１～実施の形態４では、風検出装置は、移動体用計測装置の本体に一体化されているが、移動体用計測装置の本体から分離可能な構造であってもよい。さらに、実施の形態１～実施の形態４では、本体に形成された溝によって、流通路が構成されているが、流通路が構成される構造はこれに限られない。例えば、本体の平らな箇所から１組の壁を立設することで、溝１５、１１５、２１５に相当する周方向に部分的に開放する流通路を構成してもよい。また、取付部１００ｂにより発生する乱流や、路面からの雑音の影響を軽減するために、溝１５の本体１０の表面に形成するようにしてもよい。
１、１０１、２０１、３０１・・・　風検出装置
２・・・表示装置
３・・・操作装置
１０、１１０、２１０、３１０・・・本体（導風体）
１１、１１１、２１１、３１１・・・流通路
１２、１１２、２１２、３１２・・・音測定器
１３、１１３、２１３、３１３・・・遮蔽部
１４、１１４、２１４、３１４・・・検出口
１５、１１５、２１５、３１５・・・溝
２１・・・表示部
３１・・・操作部
１００、２００、３００、４００・・・移動体用計測装置
１００ａ、２００ａ、３００ａ、４００ａ・・・本体部
１００ｂ・・・取付部

Claims (2)

  1. 　空気を流通させる流通路、及び、前記流通路の長さ方向に対する周方向を部分的に遮蔽する遮蔽部を具備する導風体と、
    　前記流通路と空間的なつながりをもって配置され、音を測定する音測定器と、を有することを特徴とする風検出装置。
  2. 　前記流通路を流通する空気を、前記流通路の長さ方向に遮断する遮断部が前記流通路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の風検出装置。
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