JPH07146306A

JPH07146306A - 風速センサ

Info

Publication number: JPH07146306A
Application number: JP32139393A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Osada; 慎一長田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1995-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】屋外の雨がかかるような場所や、屋内の水滴
が落下するような場所に設置して使用することが可能な
風速センサを提供する。【構成】発熱し、気体の流速に対応して放熱すること
により気流を検知するセンサ部１ａを、気体の流入口及
び流出口（２ａ，２ｂ）を備えた筒状容器２内に配設す
る。また、筒状容器２の長さＬを、その内径Ｄの１０倍
以上とする。さらに、筒状容器２を略水平に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、風速センサに関し、
詳しくは、設置場所の雰囲気に影響されることが少な
く、屋外の雨のかかるような場所などにも設置して使用
することが可能な風速センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】気体の流速（風速）を検知するための風
速センサとしては、風車（プロペラ）または風杯の回転
数を発電機や回転計で検出する風車式の風速センサ、カ
ルマン渦の発生数を計数する風速センサ、発熱体の放熱
現象を利用する熱式の風速センサなどがある。

【０００３】上記風速センサのうち、風車式の風速セン
サは、最も直接的なものであり、従来より広く用いられ
ているが、回転という機械的ストレスが常に加わるため
特性劣化が早くメンテナンスが必要になるばかりでな
く、小型化が困難で、しかも高価であるという問題点が
ある。

【０００４】また、カルマン渦式の風速センサは、カル
マン渦をカウントする装置が比較的大がかりになるとと
もに、コスト、応答性の点でも必ずしも満足なものが得
られていないのが実情である。

【０００５】これらに対して、熱式の風速センサは、高
精度、高信頼性を低コストで実現することが可能である
ことから、近年特に注目されており、自動車用エアフロ
ーメータなどに広く用いられている。

【０００６】図３は従来の熱式の風速センサの一例を示
す斜視図である。この風速センサは、センサ部と信号処
理電気回路部が一体となった風速センサであり、基板５
４上に配設されたヒータ用抵抗体Ｒ_H、温度補償用抵抗
体Ｒ_Tなどを備えてなるセンサ部と、ハイブリッドＩＣ
５２、半固定抵抗５３などを備えてなる信号処理電気回
路部とを具備してなるセンサ本体５１を、窓５５が形成
された上部ケース部材５６ａと下部ケース部材５６ｂか
らなるケース５６に収納することにより形成されてい
る。なお、特に図示しないが、センサ部と信号処理電気
回路部が分離された構造の風速センサも実用化されてい
る。

【０００７】そして、この風速センサ（図３）におい
て、ヒータ用抵抗体Ｒ_Hは風が当たる位置に配設され、
風速に対応した放熱により風速を検知する抵抗体として
用いられ、温度補償用抵抗体Ｒ_Tはヒータ用抵抗体Ｒ_Hの
周囲温度の影響を打ち消す役割を担っている。

【０００８】そして、これらの抵抗体Ｒ_H、Ｒ_Tとして、
同一性能の抵抗体が用いられており、周囲温度が変化し
た場合、ヒータ用抵抗体Ｒ_Hと温度補償用抵抗体Ｒ_Tと
は、周囲温度に対応して同じ抵抗値になり、温度補償用
抵抗体Ｒ_Tによって周囲温度の影響がキャンセルされる
ため、周囲温度の影響を受けることなく、ヒータ用抵抗
体Ｒ_Hの放熱から、風速を正確に検知することができ
る。

【０００９】また、図４は、上記従来の熱式の風速セン
サの回路構成の一例を示す。図４に示すように、ヒータ
用抵抗体Ｒ_Hの一方側の接続端子はグランド側に接続さ
れ、他方側の接続端子は抵抗体Ｒ₁と直列接続されて第
１の抵抗回路６２が形成されている。また、温度補償用
抵抗体Ｒ_Tの一方側の接続端子はグランド側に接続さ
れ、他方側の接続端子は可変抵抗ＶＲ₁と直列接続さ
れ、さらにこの可変抵抗ＶＲ₁と抵抗体Ｒ₂が直列接続さ
れて第２の抵抗回路６３が形成されている。

【００１０】そして、第１の抵抗回路６２の出力側が第
１のブリッジ出力平衡端Ａとなり、第２の抵抗回路６３
の出力側が第２のブリッジ出力平衡端Ｂとなるように構
成されており、第１のブリッジ出力平衡端Ａには抵抗体
Ｒ₃が接続され、第２のブリッジ出力平衡端Ｂには抵抗
体Ｒ₄が接続されて抵抗ブリッジ回路が形成されてい
る。

【００１１】第１のブリッジ出力平衡端Ａは差動演算回
路として機能する差動増幅器（演算増幅器）６４のマイ
ナス側入力端子６６に接続され、第２のブリッジ出力平
衡端Ｂは差動増幅器６４のプラス側入力端子６７と接続
されている。そして、差動増幅器６４は電流増幅用のト
ランジスタ６５と接続されている。なお、抵抗体Ｒ₁、
Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄としては、上記のヒータ用抵抗体Ｒ_Hや温
度補償用抵抗体Ｒ_Tと比べて小さい抵抗温度係数（±１
００ppm／℃）を有する抵抗体が用いられており、これ
らの抵抗体Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄の抵抗値を適切に選定す
ることによりバランスのとれたブリッジ回路が形成され
ている。したがって、周囲温度が変化したときに、ヒー
タ用抵抗体Ｒ_Hと温度補償用抵抗体Ｒ_Tによって周囲温度
の影響がキャンセルされるので、風速センサの温度特性
をフラットにすることが可能になる。また、第２の抵抗
回路６３に接続された可変抵抗ＶＲ₁は、風速センサの
出力レベルを調整するために用いられている。

【００１２】そして、この風速センサにおいては、風速
センサに当たる風の速度（風速）が増大するとヒータ用
抵抗体Ｒ_Hの温度が低下する。一方、温度補償用抵抗体
Ｒ_Tは発熱していないので、温度変化を生じない。した
がって、前記Ａ点電位は低下するが、Ｂ点電位は変化せ
ず、差動増幅器６４の出力端子電圧Ｖ_outが増大し、風
速増大を示す信号が出力される。一方、風速センサに当
たる風の速度（風速）が低下すると、上記の風速センサ
に当たる風の速度（風速）が増大した場合とは逆のメカ
ニズムでヒータ用抵抗体Ｒ_Hの温度が上昇してＡ点電位
が上昇することにより、差動増幅器６４の出力端子電圧
Ｖ_outが低下して風速減少を示す信号が出力される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の熱
式の風速センサにおいては、センサ本体の放熱部などに
雨滴や水滴などが付着したりすると、熱放散係数が変化
し、出力信号が異常値を示す場合がある。したがって、
屋外の雨がかかるような場所では使用することができ
ず、また、屋内でも水滴が落下するような場所に設置し
て使用することができないという問題点がある。

【００１４】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、屋外の雨がかかるような場所などにも設置して使
用することが可能な風速センサを提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の風速センサは、気体の流速に対応した発
熱体の放熱を利用して風速を検知する風速センサにおい
て、発熱し、気体の流速に対応して放熱することにより
気流を検知するセンサ部を、気体の流入口及び流出口を
備えた筒状容器内に配設したことを特徴とする。

【００１６】また、前記筒状容器の長さを、その内径の
１０倍以上としたことを特徴とする。

【００１７】さらに、前記筒状容器を略水平に設置した
ことを特徴とする。

【００１８】

【作用】発熱し、気体の流速に対応して放熱することに
より気流を検知するセンサ部が、気体の流入口及び流出
口を備えた筒状容器内に配設されているため、雨滴や水
滴などがセンサ部に付着することを防止して、風速を確
実に検知することが可能になる。したがって、雨がかか
る屋外や、屋内の水滴が落下するような場所に設置して
使用することが可能になる。

【００１９】なお、前記筒状容器は、内径が小さく、そ
の長さが長いほど、雨などの水滴がセンサ部に到達する
ことが少なくなるので好ましい。また、センサ部の配設
位置は、筒状容器の長さ方向の中央部であることが好ま
しく、さらに、筒状容器の軸心に近い位置であることが
好ましい。

【００２０】また、一般的な屋外使用では、筒状容器の
長さを、その内径の１０倍以上とすることにより、雨な
どがセンサ部に付着することを抑制、防止して、風速を
精度よく検知することが可能になる。

【００２１】さらに、前記筒状容器を略水平に設置する
ことにより、重力の方向と筒状容器の軸心の方向のずれ
（角度のずれ）が大きくなり、雨滴や水滴などが筒状容
器の開口部（流入口及び流出口）から侵入してセンサ部
にまで到達する確率を小さくすることができる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１は、この発明の一実施例にかかる風速センサ
を示す一部切り欠き斜視図である。

【００２３】この実施例の風速センサ１０は、センサ本
体１の先端部（センサ部）１ａを、略水平に配置された
筒状容器（ダクト）２の底面側から挿入するとともに、
センサ部１ａを筒状容器２の長さ方向の中央部で、しか
も筒状容器２の略中心（略軸心）部に近い位置に配設す
ることにより形成されている。

【００２４】なお、この実施例の風速センサ１０におい
ては、センサ本体１として、前述の従来の風速センサを
構成するセンサ本体５１（図３，図４）と同様の構成を
有するセンサ本体が用いられている。

【００２５】また、筒状容器２としては、例えば樹脂か
らなる円筒状の筒状容器が用いられており、その長さＬ
が内径Ｄの１０倍以上の値になるように構成されてい
る。そして、この筒状容器２の両端側の開口部（流入口
及び流出口）２ａ，２ｂが気体の流入口または流出口と
なっている。すなわち、風向きにより開口部２ａ，２ｂ
のいずれか一方が流入口になり他方が流出口になる。

【００２６】上記のように構成されたこの実施例の風速
センサ１０においては、発熱し、気体の流速に対応して
放熱することにより気流を検知するセンサ部１ａが、略
水平に配設された筒状容器２内に配設されているため、
例えば、屋外に設置して使用する場合にも、雨がセンサ
部１ａにかかることを抑制、防止し、風速に対応したセ
ンサ部の発熱体の放熱から風速を精度よく検知すること
ができる。

【００２７】また、筒状容器２が略水平に設置されてい
るため、重力の方向と筒状容器２の軸心の方向のずれ
（角度のずれ）が大きくなり、雨などが筒状容器２の開
口部（流入口及び流出口）２ａ，２ｂから侵入してセン
サ部１ａにまで到達する確率を減らして信頼性を向上さ
せることができる。

【００２８】なお、上記実施例の風速センサ１０は、筒
状容器２の両端側の開口部２ａ，２ｂが気体の流入口及
び流出口となっているため、筒状容器２の長手方向（軸
心に平行な方向）に指向性を持っている。したがって、
筒状容器２の向きを変えることにより所望の方向に指向
性を持たせることが可能になる。このことは、例えば、
風速を測定したい方向が定まっている場合に、筒状容器
２をその方向と平行になるように配置することにより、
測定したい方向以外の方向の風速の影響を除去して、所
望の方向の風速のみを確実に測定するのに有利であるこ
とを意味している。

【００２９】また、図２は、この発明の風速センサの他
の実施例を示す図である。この実施例の風速センサ２０
は、上記実施例の風速センサ（風速センサ本体）１０
を、支持台１１上に回転軸１２、ベアリング１３を介し
て支持するとともに、風向板１４を軸１５を介して風速
センサ１０の上部に取り付けることにより形成されてい
る。

【００３０】この実施例の風速センサ２０においては、
風向板１４により、風速センサ本体１０が回転して筒状
容器２が風の向きに平行になる。

【００３１】したがって、屋外などの風向きが変るよう
な環境下に設置した場合に、各時点における風向きと風
速を確実に検知することができるようになる。

【００３２】なお、上記実施例では、円筒状の筒状容器
を用いた場合について説明したが、筒状容器の具体的な
形状は、上記実施例に限定されるものではなく、四角筒
状や六角筒状などの角筒状や楕円筒状などの種々の形状
のものを用いることができる。

【００３３】また、上記実施例では、センサ部と信号処
理電気回路部が一体になったセンサ本体（熱式風速セン
サ）を用いた場合について説明したが、センサ本体の具
体的な構造には、特別の制約はなく、種々の熱式風速セ
ンサを用いることが可能であり、センサ部と信号処理電
気回路部が分離された構造の熱式風速センサを用いるこ
とも可能である。なお、その場合には、センサ部のみを
筒状容器内に配設すればよく、信号処理電気回路部を筒
状容器の外側に配設することが可能である。

【００３４】なお、この発明の風速センサは、さらにそ
の他の点においても上記実施例に限定されるものではな
く、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を
加えることができる。

【００３５】

【発明の効果】上述のように、この発明の風速センサ
は、発熱し、気体の流速に対応して放熱することにより
気流を検知するセンサ部が、気体の流入口及び流出口を
備えた筒状容器内に配設されているため、雨滴や水滴な
どがセンサ部に付着することを防止して風速を確実に検
知することが可能になる。したがって、雨がかかる屋外
や、屋内の水滴が落下するような場所に設置して使用す
ることが可能になる。

【００３６】また、一般的な屋外使用では、筒状容器の
長さを、その内径の１０倍以上とすることにより、雨滴
や水滴などがセンサ部に付着することを抑制、防止し
て、風速を精度よく検知することが可能になる。

【００３７】さらに、前記筒状容器を略水平に設置する
ことにより、重力の方向と筒状容器の軸心の方向のずれ
（角度のずれ）が大きくなり、雨滴や水滴などが筒状容
器の開口部（流入口及び流出口）から侵入してセンサ部
にまで到達する確率を少なくして、風速を精度よく検知
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる風速センサを示す
一部切欠き斜視図である。

【図２】この発明の他の実施例にかかる風速センサを示
す斜視図である。

【図３】従来の風速センサを示す分解斜視図である。

【図４】従来の風速センサの回路構成を示す図である。

【符号の説明】

１センサ本体１ａセンサ部２筒状容器２ａ，２ｂ開口部（流入口及び流出口）１０，２０風速センサ１１支持台１２回転軸１３ベアリング１４風向板１５軸Ｄ筒状容器の内径Ｌ筒状容器の長さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体の流速に対応した発熱体の放熱を利
用して風速を検知する風速センサにおいて、発熱し、気体の流速に対応して放熱することにより気流
を検知するセンサ部を、気体の流入口及び流出口を備え
た筒状容器内に配設したことを特徴とする風速センサ。
【請求項２】前記筒状容器の長さを、その内径の１０
倍以上としたことを特徴とする請求項１記載の風速セン
サ。
【請求項３】前記筒状容器を略水平に設置したことを
特徴とする請求項１記載の風速センサ。