本発明は、風向計に関するものである。

この種の計測器として、先端部が風上方向を向く用に回動する羽根固定板と、この羽根固定板を回動自在に支持する支持部と、羽根固定板の両端に取り付けられた一対の開閉自在な羽根と、それらの羽根が開く方向に反発力を付与する複数の磁石と、支持部に設けられた方位磁石と、を備えた風向風速計がある(例えば、特許文献1参照)。

特開2006−292540号公報

ところで、近年、自動車の走行用エンジンの排ガス浄化性能の向上のため、走行用エンジンとして、排ガスの排気口を車両前方に設ける型式のエンジンから、排ガスの排気口を車両後方に設ける型式のエンジンに変わりつつある。このため、エンジンルームのうちエンジンの車両後方側にエンジンの排気管等から排熱され、この排熱される熱によりエンジンルーム内の機器等に不具合が生じる可能性がある。この対策として、エンジンルーム内の空気流れを改善して、エンジンルーム内の冷却性を向上したいという要望がある。

そこで、排ガスの排気口を車両後方に設ける型式のエンジンを配置したエンジンルーム内の空気流れを解析するために、自動車のボンネットを閉じた状態でもエンジンルーム内の風向を計測する風向計が求められている。

しかしながら、上記特許文献1に記載された風向風速計は、先端部が風上方向を向くよう水平方向に回動する羽根固定板を有し、この羽根固定板の向きと方位磁石で風向を目視で確認する構成となっており、例えば、ボンネットを閉じた状態におけるエンジンルーム内のような狭小空間に設置して、風向の水平成分と垂直成分の両方を計測することはできない。

また、このような風向風速計として、鉛直方向に延びる回転軸と水平方向に延びる水平軸を有し、風向の水平成分と垂直成分を検出するとともに、磁石とコイルを使用して構成された風速検出器により風速を測定するようにしたものもある(例えば、特開2001−215241号公報)。しかし、この風向風速計は、風向の垂直成分検出器と風向の垂直成分検出器を、磁石とコイルを使用する構成となっているため、小型化が困難であり、例えば、ボンネットを閉じた状態におけるエンジンルーム内のような狭小空間に設置するのは困難である。

本発明は上記問題に鑑みたもので、狭小空間に設置することが可能で、かつ、風向の水平成分と垂直成分の両方を計測することができる風向計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、固定部(20、50)と、風上の方向を向くよう第1の回転軸周りおよび該第1の回転軸と直交する第2の回転軸周りに回動可能に固定部に取り付けられた可動部(10、40)と、可動部に配置され、磁界を発生する磁石(30、31、32)と、磁石と対向するよう配置され、磁石が発生する磁界を検出して風向の水平成分と垂直成分を特定するための信号を出力する磁気センサ(35〜37)を備え、磁石は、1つの球型磁石(30)により構成され、磁気センサは、球型磁石と対向するよう固定部に配置され、球型磁石が発生する磁界を検出して風向の水平成分と垂直成分を特定するための信号を出力する1つの磁気センサ(35)により構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、風上の方向を向くよう第1の回転軸周りおよび該第1回転軸と直交する第2の回転軸周りに回動可能に固定部に取り付けられた可動部に、磁界を発生する磁石(30、31、32)を配置し、磁石と対向するように、磁石が発生する磁界を検出して風向の水平成分と垂直成分を特定するための信号を出力する磁気センサ(35〜37)を配置したので、狭小空間に設置することが可能で、かつ、風向の水平成分と垂直成分の両方を計測する風向計を提供することができる。また、1つの球型磁石と、1つの磁気センサにより風向の水平成分と垂直成分の両方を計測することができ、例えば、複数の磁石と、複数の磁気センサを用いて風向の水平成分と垂直成分を計測するようにした場合と比較して、少ない部品点数で、風向の水平成分と垂直成分の両方を計測することができ、小型化および低コスト化を実現することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第1実施形態に係る風向計の外観図である。

本発明の第1実施形態に係る風向計の上面図である。

図2中に示したIII−III線に沿った断面図である。

図2中に示したIV−IV線に沿った断面図である。

磁気センサの上面図である。

球型磁石と磁気センサの配置について説明するための図である。

球型磁石の水平方向の回転角と磁気センサのA相出力とB相出力の関係を示した図である。

球型磁石の回転軸が傾斜した場合の磁気センサのA相出力とB相出力について説明するための図である。

本発明の第1実施形態に係る風向計のブロック構成図である。

本発明の第2実施形態に係る風向計の外観図である。

本発明の第2実施形態に係る風向計の正面図である。

図11中のXII−XII線に沿った断面図である。

図11中のXIII−XIII線に沿った断面図である。

筒型磁石と磁気センサの配置について説明するための図である。

変形例について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

(第1実施形態) 本発明の第1実施形態に係る風向計について、図1〜図9を参照して説明する。本風向計は、例えば、自動車のエンジンルーム(被測定空間)内の風向を測定するセンサとして用いられる。また、本風向計は、風向、風速、気温を同時に計測することができる小型全方位風向風速計として構成されている。図1に示すように、本風向計は、固定部20と可動部10を有している。

固定部20は、固定ステージ21および支持部材22を有している。固定ステージ21および支持部材22は、それぞれ樹脂にて一体成形されている。

固定ステージ21は、土台となる底板部に相当するものであり、上面が略正方形をなしている。なお、固定ステージ21の上面の1辺は、20ミリメートル程度となっている。また、固定ステージ21の底面から可動部10の上端までの高さは24ミリメートル程度となっている。

図2に示すように、固定ステージ21の四隅には、取り付け用ネジ穴211が形成されている。図3〜図4に示すように、固定ステージ21の底面側には開口部21aが形成されており、この開口部21aには、後述する制御部81等が搭載された回路基板80が格納されている。なお、回路基板80には、コネクタ端子80aが搭載されている。また、この開口部21aには、カバー21cが取り付けられている。

固定ステージ21の裏面側の側面には、固定ステージ21の側面を貫通する開口穴21bが形成されている。この開口穴21bから回路基板80に搭載されたコネクタ端子80aが外部に露出している。このコネクタ端子80aには、電源に接続するための接続線(図示せず)が接続される。この接続線を介して車両から電源が供給されるようになっている。

支持部材22は、略円筒形状をなしており、固定ステージ21の上面の中央部から鉛直方向に延びるように形成されている。支持部材22の内部には、軸方向に延びる中空部22aと、磁気センサ35を格納する磁気センサ格納部22bが形成されている。

中空部22aには、磁気センサ35と回路基板80の間を接続する接続線25aが配置されている。また、磁気センサ格納部22bには、磁気センサ35が格納されている。支持部材22の先端には、後述する可動部10のU字状部材13を支持するための突起220が形成されている。

また、固定ステージ21の正面側の両端に位置する角部には、それぞれ風速センサ60と温度センサ61が設けられている。

風速センサ60は、熱線式の全方位型風速計により構成されている。熱線式の風速計は、電熱線を環境中に露出させて通電し、その電熱線における発熱と風による冷却とが平衡したときの温度から風速を求めるものであり、風向に依存しない精密な測定が可能となっている。風速センサ60は、風速を検出し、検出した風速を示す信号を制御部81へ出力する。

温度センサ61は、周囲の気温を検出し、検出した気温を示す信号を制御部81へ出力する。温度センサ61は、例えば、熱電対、サーミスタ等を用いて構成することができる。

可動部10は、胴体部111および羽根部112を有する可動部材110と、U字状部材13等を備えている。可動部10は、固定部20の支持部材22により支持される。

U字状部材13は、固定部20の支持部材22により鉛直方向に延びる第1の回転軸(鉛直軸)周りに回動可能に支持される。具体的には、U字状部材13の底面には、固定部20の支持部材22に形成された突起220と嵌合する穴部130が形成されており、この穴部130に固定部20の支持部材22に形成された突起220が嵌め込まれて、U字状部材13の鉛直軸周りの回動が可能となっている。

また、U字状部材13は、可動部材110の胴体部111を両側から挟持するように可動部材110を第1の回転軸と直交する第2の回転軸(水平軸)周りに回動可能に支持する。U字状部材13は、胴体部111を回動可能に支持するための雄ネジ部材13aを挿通する2つの貫通孔131を有している。雄ネジ部材13aは、U字状部材13に形成された各貫通孔131に挿通された後、可動部材110の胴体部111の側面に形成されたネジ穴部(図示せず)に締め付けられる。このように、可動部材110は、U字状部材13により水平軸周りに回動可能に支持されている。

胴体部111は、樹脂により構成されており、丸みを帯びた先端部111aと球型磁石30を格納する磁石格納部111bを有している。この磁石格納部111bには、半球ずつS極とN極の2極に着磁された球型磁石30が格納されている。

胴体部111のバランスは風向の垂直成分の計測に影響するため、無風の時に胴体部111が水平になるようにする必要がある。このため、球型磁石30は、可動部材110の重心となる位置、すなわち、可動部材110の前後左右のバランスの中心となる位置に配置されている。また、球型磁石30は、胴体部111が水平状態となった状態で、S極とN極の境界が磁気センサ35の上面(検出面)に対して直交するように磁石格納部111bに格納されている。

羽根部112は、水平方向に延びる薄板状の水平翼112aと、水平翼112aから垂直方向に延びる複数の薄板状の垂直翼112bを有しており、胴体部111の上面に固定されている。

次に、本実施形態の風向計の作動について説明する。本風向計は、固定ステージ21の上面が設置面に対して水平となるように設置される。可動部材110の重心となる位置に球型磁石30が配置されているため、胴体部111は無風の状態では水平となる。

本風向計は、水平方向からの風を受けると胴体部111は水平状態を維持したまま、先端部111aが風上を吹くよう胴体部111が鉛直軸周りに回動する。このとき、胴体部111とともに球型磁石30も鉛直軸周りに回動する。

また、例えば、斜め上方向からの風向きに変わると、先端部111aが風上を吹くよう胴体部111が水平軸周りに回動する。このとき、胴体部111とともに球型磁石30も水平軸周りに回動する。

また、例えば、斜め下方向からの風向きに変わると、先端部111aが風上を吹くよう胴体部111が水平軸周りに回動する。このとき、胴体部111とともに球型磁石30も水平軸周りに回動する。

本実施形態に係る風向計は、胴体部111の磁石格納部111bに格納された球型磁石30と、この球型磁石30と対向するように支持部材22に配置された磁気センサ35を有している。磁気センサ35は、非接触で球型磁石30が発生する磁界を検出して球型磁石30の回転角を検出する回転角センサである。

本実施形態の磁気センサ35は、Ni(ニッケル)、Fe(鉄)等の強磁性金属を主成分とする合金の薄膜(薄膜強磁性体金属)をガラス基板上にパターン形成して構成されている。この薄膜強磁性体金属は、特定方向の外部磁界の強度により抵抗値が変化する特性を有している。

本実施形態の磁気センサ35は、ガラス基板平面上に形成された4つの薄膜強磁性体金属をブリッジ状に形成したフルブリッジ回路と、このフルブリッジ回路より出力される電圧波形を波形成形する波形成形回路(いずれも図示せず)を1チップ化したIC型AMR(Anisotropic−Magneto−Resistive)センサとして構成されている。このようなIC型AMRセンサは、公知のセンサであり、例えば、浜松光電株式会社製のKG−1402−61(型名)を用いることができる。

図5は、磁気センサ35の上面図である。磁気センサ35は、直方体形状をなしている。磁気センサ35は、長手方向の中心線Lが、予め定められた方向(例えば、風向計の正面)を向くよう配置される。磁気センサ35の底面には、2つの電源端子VCCと、2つの接地端子GNDと、一対のA相出力端子+A、−Aと、一対のB相出力端子+B、−Bと、が設けられている。

なお、磁気センサ35は回路基板(図示せず)に搭載されている。この回路基板は、図3に示した接続線25aを介して回路基板80と接続されている。各電源端子VCCには、回路基板80から接続線25aを介して直流の一定電圧が印加される。また、各接地端子GNDは回路基板80を介して接地されている。また、A相出力端子+A、−Aと、B相出力端子+B、−Bは、それぞれ接続線25aを介して回路基板80に搭載された制御部81と接続されている。

図6に示すように、磁気センサ35は、2極の球型磁石30と対向するように対置される。球型磁石30が回転して磁気センサ35により検出される磁界が変化すると、磁気センサ35のA相出力端子+A、−AとB相出力端子+B、−Bからそれぞれ位相の異なる出力が出力されるようになっている。

図7は、図6に示したように鉛直方向に延びる回転軸Jを中心に球型磁石30を回転させたときに、磁気センサ35のA相出力端子+A、−Aから出力されるA相出力(ピークトゥピーク出力電圧)とB相出力端子+B、−Bから出力されるB相出力(ピークトゥピーク出力電圧)の特性を示したものである。なお、図7に示した特性図の横軸は、図5に示した磁気センサ35の長手方向の中心線Lと印加される磁界(印加磁界)の方向とのなす角度θ1を表している。また、図7に示した特性図の縦軸は、A相出力とB相出力のピークトゥピーク出力電圧を表している。

鉛直方向に延びる回転軸Jを中心に水平方向に球型磁石30を1回転(360°回転)させると、図7に示すように、磁気センサ35は、それぞれ1周期のA相出力(sin波形)とB相出力(cos波形)を出力する。

したがって、磁気センサ35のA相出力端子+A、−Aから出力されるA相出力とB相出力端子+B、−Bから出力されるB相出力から、磁気センサ35の長手方向の中心線Lと印加される磁界(印加磁界)の方向とのなす角度(すなわち、球型磁石30の水平方向の回転角度)θ1を特定することが可能である。

本風向計は、胴体部111が鉛直方向に延びる鉛直軸周りに回動するだけでなく、第1の回転軸と直交する水平軸(第2の回転軸)周りに回動するようになっており、三次元的に風向を計測するよう構成されている。

このように、胴体部111が水平軸周りに回動した場合、例えば、図8(a)、(b)に示すように、球型磁石30が傾斜して回転軸Jが磁気センサ35の上面に対して直交しなくなる。

ここで、例えば、図8(a)に示すように、球型磁石30の回転軸Jが左側に傾斜すると、磁気センサ35から見た見掛け上の球型磁石30のS極とN極の境界が右側にシフトする。すなわち、球型磁石30のS極とN極の境界が右側にシフトしたものと等価となる。

また、図8(b)に示すように、球型磁石30の回転軸Jが右側に傾斜すると、磁気センサ35から見た見掛け上の球型磁石30のS極とN極の境界が左側にシフトする。すなわち、球型磁石30のS極とN極の境界が左側にシフトしたものと等価となる。

このように、球型磁石30が傾斜して球型磁石30のS極とN極の境界が左右にシフトしたものと等価となると、磁気センサ35のA相出力端子+A、−Aから出力されるA相出力とB相出力端子+B、−Bから出力されるB相出力は、それぞれ球型磁石30の回転軸Jの傾斜の度合いに応じて減衰する。

具体的には、磁気センサ35のA相出力端子+A、−Aから出力されるA相出力とB相出力端子+B、−Bから出力されるB相出力は、球型磁石30の回転軸Jが磁気センサ35の上面(検出面)に対して直交している状態、すなわち、球型磁石30の回転軸Jと、磁気センサ35の上面の鉛直方向とのなす角度(すなわち、球型磁石30の垂直方向の回転角度)θ2が0°となっている状態が最も大きく、角度θ2の大きさが大きくなるにつれて減衰して小さくなり、角度θ2の大きさが90°になると最小となる。

本風向計においては、磁気センサ35のA相出力、B相出力、球型磁石30の水平方向の回転角度θ1および球型磁石30の垂直方向の回転角度θ2の関係を表した特性マップが用意されている。具体的には、図7に示したような磁気センサ35のA相出力、B相出力、球型磁石30の水平方向の回転角度θ1の関係を表したマップを、球型磁石30の垂直方向の回転角度θ2を、所定角度(例えば、5°)ずつ変化させて収集したものが特性マップとして用意されている。この特性マップは、制御部81のROMに記憶されている。制御部81は、ROMに記憶された特性マップを用いて磁気センサ35より出力されるA相出力およびB相出力から球型磁石30の水平方向の回転角度θ1と球型磁石30の垂直方向の回転角度θ2を特定する処理を行う。

本実施形態における制御部81は、磁気センサ35より出力されるA相出力およびB相出力の各信号を、球型磁石30の水平方向の回転角度と垂直方向の回転角度を特定するための信号、すなわち、風向の水平成分と垂直成分を特定するための信号として用いる。制御部81は、ROMに記憶された特性マップを用いて磁気センサ35より出力されるA相出力およびB相出力から球型磁石30の水平方向の回転角度と垂直方向の回転角度を特定し、風向の水平成分と垂直成分を特定する。

次に、図9を参照して、本風向計のブロック構成について説明する。本風向計は、磁気センサ35、風速センサ60、温度センサ61、制御部81および送信手段に相当する無線送信部82備えている。本風向計は、検出された風向、風速、気温等の各種データをパーソナルコンピュータ(PC)91に無線送信するようになっており、例えば、自動車のエンジンルーム(被測定空間)内に設置される。また、無線受信部90およびパーソナルコンピュータ(PC)91は、自動車の外部に配置される。

制御部81は、CPU、ROM、RAM、I/O、A/D変換部等を備えたコンピュータとして構成されており、CPUはROMに記憶されたプログラムにしたがって各種処理を実施する。また、制御部81は、風速センサ60を制御するセンサ制御回路、温度センサ61より入力される信号を増幅する増幅回路等を有している。

無線送信部82は、予め定められた通信相手にデータを無線送信するものである。無線送信部82は、制御部81よりフレームが入力されると、予め定められた通信方式に従ってフレームを無線送信する。

制御部81は、風向特定処理、風速特定処理および気温特定処理を並行して行う。風向特定処理は、磁気センサ35より入力される信号に基づいて風向の水平成分と垂直成分を特定する処理である。また、風速特定処理は、風速センサ60より入力される信号に基づいて風速を特定する処理である。また、気温特定処理は、温度センサ61より入力される信号に基づいて気温を特定する処理である。

また、制御部81は、風向の水平成分と垂直成分を示す情報とともに、風速を検出する風速センサ60により検出された風速および温度センサ61により検出された気温を外部機器であるPC91へ送信する処理を実施する。

なお、パーソナルコンピュータ91は、無線受信部90を介して本風向計より送信されたフレームを受信すると、このフレームから必要なデータを抽出し、風向の水平成分および垂直成分、風速および気温を記憶部に記憶させる処理を実施する。

上記した構成によれば、本風向計は、風上の方向を向くよう鉛直軸(第1の回転軸)周りおよび該第1の回転軸と直交する水平軸(第2の回転軸)周りに回動可能に固定部50に取り付けられた可動部40と、可動部40に配置され、磁界を発生する球型磁石30と、球型磁石30と対向するよう配置され、球型磁石30が発生する磁界を検出して風向の水平成分と垂直成分を特定するための信号を出力する磁気センサ35を備えたので、狭小空間に設置することが可能で、かつ、風向の水平成分と垂直成分の両方を計測することができる風向計を提供することができる。

また、本風向計は、1つの球型磁石30と、1つの磁気センサ35により風向の水平成分と垂直成分の両方を計測することができ、例えば、複数の磁石と、複数の磁気センサを用いて風向の水平成分と垂直成分を計測するようにした場合と比較して、少ない部品点数で、風向の水平成分と垂直成分の両方を計測することができ、小型化および低コスト化を実現することができる。

また、本風向計は、更に、風速を検出する風速センサ60および気温を検出する温度センサ61を備えているので、風向、風速および気温を複合的に計測することができる。

また、固定部20は、土台となる固定ステージ21を有し、風速を検出する風速センサ60および温度を検出する温度センサ61は、可動部と接触しないよう固定ステージ21に設けられているので、可動部10の可動範囲を狭めることなく、風速および気温を検出することができる。

また、風向の水平成分と垂直成分を示す情報とともに、風速を検出する風速センサ60および気温を検出する温度センサ61で検出された情報を外部機器であるPC91へ送信する無線送信部82を備えたので、本風向計から離れた場所に外部機器を設置して、風向、風速および気温を計測することが可能である。

また、固定ステージ21は、鉛直方向から見た外形形状が四角形をなしており、風速センサ60および温度センサ61は、固定ステージ21の周縁部に配置されているので、風速センサ60および温度センサ61による可動部10が受ける風向への影響を低減することができる。

また、風速センサ60および温度センサ61は、固定ステージ21の一辺に配置されているので、風速と気温の測定条件を揃えることができる。

(第2実施形態) 本発明の第2実施形態に係る風向計について、図10〜図14を参照して説明する。上記第1実施形態の風速計は、1つの球型磁石30を可動部10に配置するとともに、この球型磁石30と対向するよう1つの磁気センサ35を配置して風向を検出するように構成したが、本実施形態の風速計は、磁石31と、第1磁気センサに相当する磁気センサ36で風向の水平成分を検出するとともに、磁石32と第2磁気センサに相当する磁気センサ37で風向の垂直成分を検出するように構成されている。

本実施形態に係る風向計は、固定部50と可動部40を有している。固定部50は、固定ステージ51およびガイド部材52を有している。

固定ステージ51は、土台となる底板部に相当するものであり、上面が略正方形をなしている。固定ステージ51およびガイド部材52は、それぞれ樹脂を用いて構成されている。ガイド部材52は、固定ステージ51の両側面から鉛直方向に延びる2つの側板部52aと、2つの側板部52aを連結する天板部52bを有している。固定ステージ51の上面の1辺は15ミリメートル程度となっている。また、固定ステージ51の底面からガイド部材52の上面までの高さは17ミリメートル程度となっている。また、固定ステージ51には、風速センサ60が設けられている。

また、ガイド部材52の天板部52bには、穴部521が形成されている。また、この穴部521の鉛直下方向に位置する固定ステージ51の中央上面には、穴部511が形成されている。

また、図12に示すように、固定ステージ51の中央上面に形成された穴部511の直下には、磁気センサ36が格納されている。この磁気センサ36は、上記第1実施形態の磁気センサ35と同様の構成をしている。

また、固定ステージ51には回路基板(図示せず)が格納されている。また、この回路基板には、電源を供給するための接続線80bが接続されている。この接続線80bを介して車両から電源が供給されるようになっている。

可動部40は、第1部材に相当する枠状の枠部材41および第2部材に相当する可動部材42を有している。枠部材41の上面の左右中央と下面の左右中央には、それぞれ外周側に突出する突起部411が形成されている。

枠部材41の上面に形成された突起部411は、ガイド部材52の天板部52bに形成された穴部521に挿入され、枠部材41の下面に形成された突起部411は、固定ステージ51の中央上面に形成された穴部511に挿入される。

枠部材41は、ガイド部材52の天板部52bに形成された穴部521と固定ステージ51の中央上面に形成された穴部511を通る回転軸、すなわち、鉛直方向に延びる鉛直軸(第1の回転軸)周りに回動可能に固定部50のガイド部材52に支持されている。

また、枠部材41の下面の左右中央に形成された突起部411の鉛直下方向に位置する固定ステージ51には、2極に着磁された第1磁石に相当する円筒型磁石31が設けられている。すなわち、この円筒型磁石31と対向するように固定ステージ51に格納された磁気センサ36が配置されている。

枠部材41の左右側面には、それぞれ固定部412が設けられている。各固定部412の内周側の面には、それぞれ穴部413が形成されている。また、本風向計を正面側から見て、右側の固定部412には、磁気センサ37が格納されている。この磁気センサ37は、上記第1実施形態の磁気センサ35と同様の構成をしている。

可動部材42は、胴体部421、羽根部422、アーム部423および回転支持部材424を有している。胴体部421、羽根部422、アーム部423および回転支持部材424は、樹脂にて一体成形されている。また、胴体部421は、丸みを帯びた先端部421aを有している。

羽根部422は、水平方向に延びる薄板状の水平翼422aと、水平翼422aから垂直方向に延びる薄板状の垂直翼422bを有している。左右の水平翼422aの先端には、それぞれ胴体部421と平行となるように胴体部421の先端部421a側へ延びるアーム部423が設けられている。

また、各アーム部423の先端には、それぞれ回転支持部材424が設けられている。また、各回転支持部材424には、枠部材41の左右側面の内周側に形成された穴部413に挿入する突起部424aが形成されている。各回転支持部材424に設けられた各突起部424aが、枠部材41の左右側面の内周側に形成された各穴部413に挿入され、可動部材42が枠部材41に支持されている。

可動部材42は、枠部材41の左右側面に形成された各穴部413を通る回転軸、すなわち、水平軸(第2の回転軸)周りに回動可能に枠部材41に支持されている。

また、本風向計を正面側から見て、枠部材41の右側の回転支持部材424には、2極に着磁された第2磁石に相当する円筒型磁石32が格納されている。この円筒型磁石32は、右側の固定部412に格納されている磁気センサ37と対向するように配置されている。

なお、胴体部421のバランスは風向の垂直成分の計測に影響するため、無風の時に胴体部421が水平になるよう可動部材42が構成されている。

次に、本実施形態の風向計の作動について説明する。本風向計は、固定ステージ51の上面が設置面に対して水平となるように設置される。胴体部421は無風の状態では水平となる。なお、本風向計には、接続線80bを介して車両から電源が供給されるようになっている。

本風向計は、水平方向からの風を受けると胴体部421は水平状態を維持したまま、胴体部421の先端部421aが風上を吹くよう可動部材42と枠部材41が鉛直軸周りに回動する。このとき、枠部材41とともに円筒型磁石31も鉛直軸周りに回動する。

また、例えば、斜め上方向からの風向きに変わると、胴体部421の先端部421aが風上を吹くよう可動部材42が水平軸周りに回動する。このとき、可動部材42とともに円筒型磁石32が水平軸周りに回動する。

また、例えば、斜め下方向からの風向きに変わると、胴体部421の先端部421aが風上を吹くよう可動部材42が垂直下方向に回動する。このとき、可動部材42とともに円筒型磁石32が水平軸周りに回動する。

本実施形態の風速計は、一対の磁石31と磁気センサ36で風向の水平成分を検出するとともに、一対の磁石32と磁気センサ37で風向の垂直成分を検出するように構成されている。

図14に示すように、本実施形態の風速計の磁気センサ36、37は、それぞれ磁気センサ36、37の回転軸Jが磁気センサ36、37の上面(検出面)に対して直交するように配置される。本実施形態の風速計は、回転軸Jを中心に円筒型磁石31、32を回転させると、図7に示したものと同様に、磁気センサ36、37のA相出力端子+A、−AからA相出力が出力され、B相出力端子+B、−BからB相出力が出力される。

ここで、磁気センサ36は、鉛直軸周りに回動可能に支持された枠部材41に設けられた円筒型磁石31の磁界を検出して、風向の水平成分を特定するための信号を出力する。

また、磁気センサ37は、水平軸周りに回動可能に支持された可動部材42に設けられた円筒型磁石32の磁界を検出して、風向の垂直成分を特定するための信号を出力する。

制御部81は、磁気センサ36から出力されるA相出力およびB相出力から風向の水平成分および垂直成分を特定するとともに、磁気センサ37から出力されるA相出力およびB相出力から風向の水平成分および垂直成分を特定する。

また、制御部81は、風速センサ60より入力される信号に基づいて風速を特定する風速特定処理を実施する。また、制御部81は、風向の水平成分と垂直成分を示す情報とともに、風速センサ60により検出された風速を外部機器であるPC91へ送信する処理を実施する。

本実施形態では、上記第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。

また、可動部40は、鉛直軸周りに回動可能に固定部50に支持された枠部材41と、水平軸周りに回動可能に枠部材41に支持された可動部材42と、を備えている。更に、磁石は、枠部材41に配置された円筒型磁石31と、可動部材42に配置された円筒型磁石32により構成され、磁気センサは、円筒型磁石31と対向するよう固定部50に固定され、円筒型磁石31が発生する磁界を検出して風向の水平成分を特定するための信号を出力する磁気センサ36と、円筒型磁石32と対向するよう枠部材41に固定され、円筒型磁石32が発生する磁界を検出して風向の垂直成分を特定するための信号を出力する磁気センサ37により構成されている。

このように、風向の水平成分を特定するための信号を出力する磁気センサ36と、風向の垂直成分を特定するための信号を出力する磁気センサ37により、風向の水平成分および垂直成分を別々に検出するので、精度よく風向の水平成分と垂直成分を検出することができる。また、制御部81の処理や回路構成を簡素化することも可能である。

なお、「発明が解決しようとする課題」の欄に記載した特許文献(特開2001−215241号公報)に記載された風向風速計は、風向の垂直成分検出器と風向の垂直成分検出器を、鉄芯と巻き線を有するコイルと磁石を使用する構成となっているため、小型化が困難であり、例えば、ボンネットを閉じた状態におけるエンジンルーム内の狭小空間に設置するのは困難である。

また、この風向風速計は、電磁誘導によりコイルに発生する起電力を検出する方式となっているため、例えば、無風の状態では、磁石が静止してコイルに起電力が発生しないため胴体部が向いている方向を検出することができない。

これに対し、本実施形態に係る風向計は、磁気センサ35に一定電圧を印加している間、磁気センサ35からA相出力とB相出力が出力されるため、無風の状態でも、胴体部111が向いている方向を検出することが可能である。

(他の実施形態) 上記各実施形態では、自動車のエンジンルーム(被測定空間)内の風向を検出する例を示したが、このような空間以外の風向を検出することもできる。

また、上記各実施形態では、1つの風向計で風向を検出する例を示したが、例えば、エンジンルーム内のような狭小空間に複数の風向計を設置して、複雑な空気の流れを解析するといったことも可能である。

また、上記各実施形態では、車両から接続線80a、80bを介して電源が供給されるように構成したが、電源を供給するための電池を格納するようにしてワイヤレス化してもよい。

また、上記各実施形態では、磁気センサ35、風速センサ60、温度センサ61から出力された信号を用いて、制御部81で、風向特定処理、風速特定処理および気温特定処理を行っているが、制御部81では風向、風速、温度の特定処理を行わず、無線送信部82を介してPC91へデータを無線送信した後、PC91内のソフト上で風向特定処理、風速特定処理および気温特定処理を行うようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、本風向計から無線送信部82を介してPC91へデータを無線送信するようにしたが、風速計とPC91を有線で接続し、本風向計から有線通信でPC91へデータを送信するようにしてもよい。

また、上記第1実施形態では、風速センサ60および温度センサ61を備えた構成を示したが、必ずしも風速センサ60および温度センサ61を備える必要はない。また、図15に示すように、更に、地磁気を検出して地磁気を示す信号を出力する3軸の地磁気センサ62、傾斜角を検出して傾斜角を示す信号を出力する3軸の傾斜角センサ63および湿度を検出して湿度を示す信号を出力する湿度センサ64を固定ステージ21に備えるようにしてもよい。なお、地磁気センサ62は、加速度センサを用いて構成してもよい。また、これらの各センサ60〜64の少なくとも1つを備えた構成としてもよい。

また、第2実施形態では、風速センサ60を備えた構成を示したが、必ずしも風速センサ60を備える必要はない。また、図15に示した各センサ60〜64の少なくとも1つを固定ステージ51に備えた構成としてもよい。

特に、上記各実施形態において、地磁気センサ62を備えることにより、本風向計がどの方位(方角)を向くように設置されているかを検出することができる。また、地磁気センサ62の検出結果に基づいて風向の方位(方角)を特定することも可能である。

また、上記各実施形態において、傾斜角センサ63を備えることによって、本風向計が傾斜して設置されているか否かを検出することができる。例えば、狭小空間に風向計を設置するような場合には、各風向計を水平に設置することができないことも考えられるが、傾斜角センサ63を備えることにより、傾斜角センサ63の検出結果に基づいて、風向を補正することも可能である。

また、上記各実施形態において、風速を検出する風速センサ60、気温を検出する温度センサ61および湿度を検出する湿度センサ64のうち少なくとも1つのセンサを可動部10、40と接触しないよう底板部21、51に設けるようにしてもよい。可動部10、40の可動範囲を狭めないようにすることができる。

また、上記各実施形態において、風速センサ60、温度センサ61および湿度センサ64のうち少なくとも1つのセンサを、底板部21、41の周縁部に配置するようにしてもよい。これにより、各センサによる風向への影響を低減することが可能である。

また、底板部21、41は、上面の外形形状が四角形をなしており、風速センサ60、温度センサ61および湿度センサ64のうち少なくとも1つのセンサを底板部21、41の四角形の一辺に配置するようにしてもよい。これにより、各センサの測定条件を揃えることが可能である。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

10、40 可動部 20、50 固定部 30 球型磁石 31、32 円筒型磁石 35〜37 磁気センサ 40 枠部材 110、42 可動部材 61 風速センサ 62 温度センサ 63 加速度センサ 64 湿度センサ 81 制御部 82 無線送信部