特開 2024-67223 気流測定装置、及び飛翔体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067223

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】気流測定装置、及び飛翔体

(51)【国際特許分類】

   G01P 5/12 20060101AFI20240510BHJP

   G01P 13/00 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

G01P5/12 C

G01P13/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022177121

(22)【出願日】2022-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】永渡 実

(72)【発明者】

【氏名】島津 侑宜

【テーマコード（参考）】

2F034

【Ｆターム（参考）】

2F034AA02

2F034DA09

(57)【要約】

【課題】気流センサによる計測精度の低下を抑制することが可能な気流測定装置を提供すること。
【解決手段】気流測定装置１００は、気流センサ２０と、前記気流センサ２０を搭載するハウジング１０１と、前記ハウジング１０１の内部に形成され、前記気流センサ２０へ気体を案内する第１流路１１０を形成する第１流路部１１１と、前記第１流路１１０に気体を案内する第２流路１２０を形成する直線部を含む第２流路部１２１と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気流センサと、
前記気流センサを搭載するハウジングと、
前記ハウジングの内部に形成され、前記気流センサへ気体を案内する第１流路を形成する第１流路部と、
前記第１流路に気体を案内する第２流路を形成する直線部を含む第２流路部と、を備える気流測定装置。

【請求項2】

前記直線部は、前記気流センサに対して、前記第１流路よりも遠い位置に配置され、水平方向に沿って直線的に延びる一対の壁面を有し、
前記第２流路は、前記一対の壁面間の流路である、請求項１に記載の気流測定装置。

【請求項3】

前記ハウジングは、前記気流センサ及び前記第１流路部を収容する円筒体を有し、
前記円筒体の外面には、周方向に連続し、前記第１流路の連通する開口が形成され、
前記直線部は、前記円筒体から径方向外側へ張り出すように形成されている、請求項１に記載の気流測定装置。

【請求項4】

前記直線部は、
リング状を成し、前記ハウジングの中心線が延在する方向に対向する第１板及び第２板を有し、
前記第２流路は、前記第１板と前記第２板との間の流路である、請求項２に記載の気流測定装置。

【請求項5】

前記直線部は、前記ハウジングと別体である、請求項１に記載の気流測定装置。

【請求項6】

前記第１板及び前記第２板は、周方向に複数に分割された第１片及び第２片を有し、
前記第１片の前記ハウジングの径方向に沿う縁部には、前記ハウジングの中心線が延在する方向において、前記第２流路とは反対側に突出する第１リブが形成され、
前記第２片の前記ハウジングの径方向に沿う縁部には、前記ハウジングの中心線が延在する方向において、前記第２流路とは反対側に突出し、前記第１リブに対向する第２リブが形成され、
前記周方向において、前記第１リブと前記第２リブとが接合されている請求項４に記載の気流測定装置。

【請求項7】

前記ハウジングの外周面には、周方向に連続する第１凹凸形状が形成され、
前記第１板及び前記第２板は、前記周方向に複数に分割された第１片及び第２片を有し、
前記第１片及び前記第２片には、前記ハウジングの中心線が延在する方向において前記第２流路とは反対側に突出するリブが形成され、
前記リブの前記ハウジングに対向する面には、前記第１凹凸形状に係合する第２凹凸形状が形成されている請求項４に記載の気流測定装置。

【請求項8】

前記第１板及び前記第２板は、周方向に複数に分割された第１片及び第２片を有し、
前記第１片の前記径方向に沿う端面には、第３凹凸形状が形成され、
前記第２片の前記径方向に沿う端面には、前記第３凹凸形状に係合する第４凹凸形状が形成されている請求項４に記載の気流測定装置。

【請求項9】

前記ハウジングの径方向における前記直線部の長さは、上下方向における前記第２流路の開口幅の４．５倍以上、５．５倍以下である、請求項１に記載の気流測定装置。

【請求項10】

機体と、
前記機体に搭載され前記機体を浮上させる駆動機構と、
前記機体に搭載された気流測定装置と、を備え、
前記気流測定装置は、
気流センサと、
前記気流センサを搭載するハウジングと、
前記ハウジングの内部に形成され、前記気流センサへ気体を案内する第１流路を形成する第１流路部と、
前記第１流路に気体を案内する第２流路を含む直線部を形成する第２流路部と、を備える、飛翔体。

【請求項11】

平面視において前記機体に対して互いに異なる位置に配置された複数の前記駆動機構を備え、
前記駆動機構は、上下方向に延在する回転軸回りに回転する回転翼を有し、
前記気流センサは、平面視において、複数の前記回転翼よりも前記機体の中心に近い位置であり、且つ、複数の回転翼に重ならない位置に配置されている、請求項１０に記載の飛翔体。

【請求項12】

前記気流測定装置は、複数の回転翼よりも上方に配置されている、請求項１０に記載の飛翔体。

【請求項13】

前記気流測定装置によって検出された検出値が所定の判定閾値を超える場合に、通常運転時と異なる緊急動作を実行する請求項１０に記載の飛翔体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気流測定装置、及び飛翔体に関する。

【背景技術】

【0002】

流体検出には、熱式、カルマン渦式、超音波あるいはドプラー効果を利用したものなど、種々の方式のものがある。流体によって発熱体から奪われる熱量と質量流量との相関を利用する方式は、流体と接するセンサから直接質量流量を計測することができ、簡便である。

【0003】

流体検出装置として、スペーサ（支柱）で隔てられた２つの円形の流体案内板の間に流路を形成し、流路内に配置した検出素子及びで流体を検出する構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。流体の乱れの影響を低減するために流路案内板の互いに向かい合う面を曲面で形成し、流路が絞られた位置に検出素子及びが配置されている。

【0004】

また、流体検出素子のまわりに半径の異なる環状の遠心分離流路を設けて、全方位における流体の速度及び／または方向を測定し、かつ流体中の塵埃が検出部に付着することを抑制する構成が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－９５２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来技術に係る気流測定装置では、ハウジング内の流路に対して斜めの方向から気体が流入することにより、気流センサによる計測精度が低下するおそれがあった。

【0007】

本発明は、気流センサにおける計測精度の低下を抑制することが可能な気流測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る気流測定装置は、気流センサと、前記気流センサを搭載するハウジングと、前記ハウジングの内部に形成され、前記気流センサへ気体を案内する第１流路を形成する第１流路部と、前記第１流路に気体を案内する第２流路を形成する直線部を含む第２流路部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示は、気流センサにおける計測精度の低下を抑制することが可能な気流測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る気流測定装置を示す斜視図であり、ハウジングの外周面を示す図である。

【図2】実施形態に係る気流測定装置を示す概略断面図である。

【図3】実施形態に係る気流測定装置を示す斜視図である。

【図4】実施形態に係る気流測定装置を示す側面図である。

【図5】実施形態に係る気流測定装置を示す分解斜視図である。

【図6】第１片及び第２片の接合部を示す側面図である。

【図7】実施形態に係る気流測定装置を搭載したドローンの概略側面図である。

【図8】実施形態に係る気流測定装置を搭載したドローンを示す平面図である。

【図9】実施形態に係るドローンのシステム構成を示すブロック図である。

【図10】他の実施形態に係るドローンを示すブロック図である。

【図11】ドローンの動作における処理手順を示すフローチャートである。

【図12】比較例１に係る気流測定装置による測定結果を示すグラフである。

【図13】実施例１に係る気流測定装置による測定結果を示すグラフである。

【図14】変形例に係る気流測定装置を搭載したドローンの概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係る気流測定装置及び飛翔体について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0012】

［実施形態に係る気流測定装置］
図１～図５を参照して、実施形態に係る気流測定装置について説明する。図１は、実施形態に係る気流測定装置を示す斜視図であり、ハウジングの外周面を示す図である。図２は、実施形態に係る気流測定装置を示す概略断面図である。図１及び図２は、後述する第２流路部が取り付けられる前の状態を示す図である。

【0013】

気流測定装置１００は、例えば、大気中に配置され、空気を内部に取り込み、気流測定装置１００の周囲の空気の向き（風向）や速度（風速）を測定することができる。気流測定装置１００で測定される気体は、空気に限定されず、特定の成分のガスでもよく、排気ガスでもよく、その他の気体でもよい。

【0014】

図１及び図２に示されるように、気流測定装置１００は、筒状のハウジング１０１を備える。図２に示されるように、気流測定装置１００は、気流センサ２０と、気流センサ２０を搭載するハウジング１０１と、を備える。ハウジング１０１は、気流センサ２０を収容する。

【0015】

なお、各図において、互いに直交するＸ軸方向、及びＺ軸方向を示す矢印を図示する場合がある。Ｚ軸方向は、筒状のハウジング１０１の中心線に沿う方向である。Ｚ軸方向は、例えば上下方向に沿う。Ｘ軸方向は、ハウジング１０１の径方向に沿う。なお、Ｘ軸方向、及びＺ軸方向はその他の方向でもよい。

【0016】

ハウジング１０１の内部には、第１流路１１０が形成されている。第１流路１１０は、気流センサ２０に空気を案内すると共に、気流センサ２０の近傍を流れた空気を外部に排出する流路である。ハウジング１０１は、第１流路１１０を形成する第１流路部１１１を備える。ハウジング１０１をＺ軸方向に見た場合、第１流路１１０は、気流センサ２０と中心として放射状に広がる流路でもよい。

【0017】

ハウジング１０１は、第１の流路板１１と、第２の流路板１２と、複数の支柱１７と、を備える。第１の流路板１１と第２の流路板１２の間に第１流路１１０が形成されている。第１の流路板１１と第２の流路板１２とは、Ｚ軸方向に離れて配置されている。複数の支柱１７は、第１の流路板１１と第２の流路板１２との間で、Ｚ軸方向に延在する。支柱１７の一方の端部は、第１の流路板１１に接続され、他方の端部は、第２の流路板１２に接続されている。複数の支柱１７は、ハウジング１０１の周方向において、所定の間隔で配置されている。

【0018】

気流測定装置１００は、円盤状のベースプレート１８を備える。ベースプレート１８の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。ベースプレート１８の上面に、第１の流路板１１が形成されている。第１の流路板１１は、ベースプレート１８と一体的に形成されていてもよいし、ベースプレート１８と別体として形成されていてもよい。

【0019】

気流測定装置１００は、斜面１４を有する。斜面１４は、第１の流路板１１及び第１の流路板の少なくとも一方に形成されている。第１の流路板１１の上面と、第２の流路板１２の下面１２ａとは、互いに対向して配置されている。斜面１４は、第１の流路板１１の上面に形成されている。斜面１４は、第２の流路板１２の下面１２ａに形成されていてもよい。斜面１４は、第１の流路板１１の上面及び第２の流路板１２の下面１２ａの両方に形成されていてもよい。

【0020】

第２の流路板１２の下面１２ａは、例えば、Ｚ軸方向と直交する面を成す。第１流路１１０は、傾斜流路１５を含む。傾斜流路１５は、第２の流路板１２の下面１２ａと、第１の流路板１１の斜面１４との間の流路を含む。傾斜流路１５は、ハウジング１０１の外部から空気を取り込み、ハウジング１０１の外部へ排出する。傾斜流路１５は、流入路であり、排出路である。気流測定装置１００の外部の風向により、流入路又は流出路となる。傾斜流路１５のうち、気流センサ２０よりも上流は、流入路であり、気流センサ２０よりも下流は、流出路である。

【0021】

気流測定装置１００は、傾斜流路１５に連通する分流路２５を有する。また、気流測定装置１００は、分流路２５内に突出する突起を有する。突起は、分流路２５の流路を部分的に狭める。気流センサ２０は、傾斜流路１５と分流路２５とを連通する連通部より高い位置に配置されている。なお、Ｚ軸方向において、ベースプレート１８から第２の流路板１２に向かう方向を上とし、第２の流路板１２からベースプレート１８に向かう方向を下とする。

【0022】

突起は、第１の流路板１１に設けられた段差またはステージ１３の円周に沿って水平方向、または気流センサ２０の搭載面と平行な方向に張り出したフランジ１３ａとして形成されている。

【0023】

ステージ１３は、例えば円筒状の段差でもよい。フランジ１３ａは、ステージ１３の上面において、ステージ１３の径方向に突出する。フランジ１３ａは、ステージ１３の周方向に連続する。第１の流路板１１及び第２の流路板１２の平面形状は、例えばステージ１３と同軸の円形でもよい。ここでいう平面形状とは、Ｚ軸方向に沿って見た場合の形状でもよい。

【0024】

第２の流路板１２には、凹部１２ｂが形成されている。凹部１２ｂは、下面１２ａから上方へ窪むように形成されている。凹部１２ｂは、Ｚ軸方向において、円形を成すように形成されている。凹部１２ｂは、ステージ１３と同軸となるように配置されている。

【0025】

ステージ１３の一部は、凹部１２ｂの内部に収容されている。ステージ１３の外周面及び上面は、第２の流路板１２との間に隙間を形成するように配置されている。

【0026】

斜面１４は、Ｚ軸方向に見て、ステージ１３の周囲に形成されている。斜面１４は、ステージ１３の基部から第１の流路板１１の外周に向かって延びている。傾斜流路１５は、Ｘ軸方向において、ステージ１３に近い方の幅は、ステージ１３から遠い方の幅よりも狭い。ここいう、傾斜流路１５の幅は、Ｚ軸方向に沿う幅である。分流路２５は、ステージ１３と第２の流路板１２との間の隙間を含む。

【0027】

気流測定装置１００では、フランジ１３ａが設けられているので、分流路２５の内部を流れる空気における乱流の発生を低減できる。これにより、気流センサ２０による出力誤差を低減することができる。

【0028】

分流路２５は、垂直流路２５ａ及び水平流路２５ｂを含む。垂直流路２５ａは、Ｚ軸方向に延びる。垂直流路２５ａは、Ｚ軸方向に見て、ステージ１３の外周に沿って連続する。水平流路２５ｂは、ステージ１３の上面に沿って形成されている。水平流路２５ｂは、Ｚ軸方向に見て、円形を成すように形成されている。水平流路２５ｂの外周部は、垂直流路２５ａに連通する。

【0029】

気流測定装置１００は、気流センサ２０を実装する基板２１を備える。気流センサ２０は、分流路２５の水平流路２５ｂに接するように配置されている。気流センサ２０の検知面は、水平流路２５ｂに接する。気流センサ２０及び基板２１は、第２の流路板１２の凹部１２ｂに配置されている。Ｚ軸方向に見て、気流センサ２０は、凹部１２ｂの中心に配置されている。

【0030】

水平流路２５ｂは、気流センサ２０の検知面に接する検出空間を含む。検出空間は、ステージ１３の上面と、第２の流路板１２との間の隙間である。

【0031】

次に、気流測定装置１００に設けられた第２流路部１２１について説明する。図３は、実施形態に係る気流測定装置を示す斜視図である。図４は、実施形態に係る気流測定装置を示す側面図である。図５は、実施形態に係る気流測定装置を示す分解斜視図である。

【0032】

図３～図５に示されるように、気流測定装置１００は、ハウジング１０１からハウジング１０１の径方向外側に張り出す第２流路部１２１を備える。ハウジング１０１の径方向は、ハウジング１０１の中心線に交差する方向である。図３～図５では、ハウジング１０１の径方向の一例として、Ｘ軸方向が図示されている。第２流路部１２１は、ハウジング１０１の円筒体の外周面から径方向外側へ張り出すように形成されている。

【0033】

第２流路部１２１は、ハウジング１０１の内部の第１流路１１０に連通する第２流路１２０を形成する。第２流路部１２１は、第２流路１２０を形成する直線部を含む。第２流路部１２１は、第１板３０及び第２板４０を有する。第１板３０及び第２板４０の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。第１板３０及び第２板４０は、Ｚ軸方向に対向する。

【0034】

第１板３０の外形は、Ｚ軸方向に見て円形を成すように形成されている。同様に、第２板４０の外形は、Ｚ軸方向に見て円形を成すように形成されている。第１板３０及び第２板４０は、Ｚ軸方向に見てリング状をなす。Ｚ軸方向に見て、第１板３０の中央部には、ハウジング１０１が配置される開口が形成されている。Ｚ軸方向に見て、第２板４０の中央部には、ハウジング１０１が配置される開口が形成されている。

【0035】

図４に示すように、第１板３０は、板厚方向に対向する上面３０ａ及び下面３０ｂを有する。第２板４０は、板厚方向に対向する上面４０ａ及び下面４０ｂを有する。下面３０ｂ及び上面４０ａは、Ｚ軸方向に対向する。下面３０ｂと上面４０ａは、Ｚ軸方向に離れて配置されている。下面３０ｂと上面４０ａとの間の空間は、第２流路１２０である。下面３０ｂ及び上面４０ａは、水平方向（ハウジング１０１の径方向）に沿って直線的に延びる一対の平面の一例である。

【0036】

図５に示されるように、第１板３０及び第２板４０は、ハウジング１０１と別体である。直線部を含む第２流路部１２１は、ハウジング１０１と別体である。なお、第２流路部１２１は、ハウジング１０１と一体として形成されていてもよい。

【0037】

第１板３０は、ハウジング１０１の周方向に複数に分割されている。第１板３０は、第１片３１及び第２片３２を有する。第１片３１及び第２片３２は、ハウジング１０１の径方向に対向して配置されている。第１片３１及び第２片３２は、Ｚ軸方向に見て、径方向に所定の幅を有する円弧状に形成されている。

【0038】

同様に、第２板４０は、ハウジング１０１の周方向に複数に分割されている。第２板４０は、第１片４１及び第２片４２を有する。第１片４１及び第２片４２は、ハウジング１０１の径方向に対向して配置されている。第１片４１及び第２片４２は、Ｚ軸方向に見て、径方向に所定の幅を有する円弧状に形成されている。

【0039】

次に、第１片３１と第２片３２との接合構造について説明する。図６は、第１片及び第２片の接合部を示す側面図である。図３、図５及び図６に示すように、第１片３１は、リブ３３を有し、第２片３２は、リブ３４を有する。リブ３３は、第１リブの一例であり、リブ３４は、第２リブの一例である。

【0040】

リブ３３，３４は、Ｚ軸方向において、第２板４０とは反対側に突出する。ハウジング１０１の径方向は、第１方向及び第２方向を含む。第１方向は、Ｘ軸方向に沿う。第２方向は、Ｙ軸方向に沿う。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、互いに交差する。第１方向及び第２方向はその他の方向でもよい。

【0041】

リブ３３は、第１片３１のＹ軸方向に沿う縁部に配置されている。リブ３４は、第２片３２のＹ軸方向に沿う縁部に配置されている。リブ３３，３４は、Ｙ軸方向に沿うように形成されている。

【0042】

リブ３３，３４の板厚方向は、Ｘ軸方向に沿う。リブ３３とリブ３４とは、Ｘ軸方向に対向する。Ｘ軸方向に対向する一対のリブ３３,３４は、例えばボルト接合される。これにより、第１片３１と第２片３２とが接合される。

【0043】

次に、第１片４１と第２片４２との接合構造について説明する。第１片４１と第２片４２との接合構造は、第１片３１と第２片３２との接合構造と同じである。第１片４１は、リブ４３を有し、第２片４２は、リブ４４を有する。リブ４３は、第１リブの一例であり、リブ４４は、第２リブの一例である。

【0044】

リブ４３，４４は、Ｚ軸方向において、第１板３０とは反対側に突出する。リブ４３は、第１片４１のＹ軸方向に沿う縁部に配置されている。リブ４４は、第２片４２のＹ軸方向に沿う縁部に配置されている。リブ４３，４４は、Ｙ軸方向に沿うように形成されている。

【0045】

リブ４３，４４の板厚方向は、Ｘ軸方向に沿う。リブ４３とリブ４４とは、Ｘ軸方向に対向する。Ｘ軸方向に対向する一対のリブ４３，４４は、例えばボルト接合される。これにより、第１片４１と第２片４２とが接合される。

【0046】

次に、ハウジング１０１と、第１片３１及び第２片３２との接合構造について説明する。図３及び図５に示されるように、ハウジング１０１の外周面には、第１凹凸形状５１が形成されている。第１凹凸形状５１は、例えば凸部である。第１凹凸形状５１は、ハウジング１０１の周方向において全周にわたって形成されている。

【0047】

第１片３１には、リブ３５が形成され、第２片３２には、リブ３６が形成されている。リブ３５，３６は、Ｚ軸方向において、第２板４０とは反対側に突出する。リブ３５は、ハウジング１０１の周方向において、リブ３３とリブ３３との間に配置されている。リブ３６は、ハウジング１０１の周方向において、リブ３４とリブ３４との間に配置されている。リブ３５，３６は、例えば、Ｘ軸方向に沿うように配置されている。

【0048】

リブ３３～３６のハウジング１０１に対向する面には、第２凹凸形状５２が形成されている。第２凹凸形状５２は、第１凹凸形状５１に係合する。第２凹凸形状５２は、例えば凹部である。第２凹凸形状５２が、第１凹凸形状５１に嵌る。図５に示されるように、Ｘ軸方向において、第１片３１と第２片３２との間にハウジング１０１が配置される。第１片３１と第２片３２との間にハウジング１０１を挟み、第１凹凸形状５１と第２凹凸形状５２とを係合する。この状態で、リブ３３，３４を接合することにより、第１片３１及び第２片３２を、ハウジング１０１に接合することができる。

【0049】

なお、ハウジング１０１と、第１片４１及び第２片４２との接合構造については、ハウジング１０１と、第１片３１及び第２片３２との接合構造と同様であり、ここでの説明は省略する。

【0050】

次に、第１板３０の第１片３１と第２片３２との位置決め構造について説明する。図６に示されるように、第１片３１のＹ軸方向に沿う端面には、第３凹凸形状３７が形成されている。第３凹凸形状３７は、Ｙ軸方向に沿って形成されている。第３凹凸形状３７は、例えば凹部である。第２片３２のＹ軸方向に沿う端面には、第４凹凸形状３８が形成されている。第４凹凸形状３８は、Ｙ軸方向に沿って形成されている。第４凹凸形状３８は、Ｘ軸方向において、第３凹凸形状３７に対向する。第４凹凸形状３８は、第３凹凸形状３７に係合する。第３凹凸形状３７と第４凹凸形状３８とを係合させることにより、Ｚ軸方向において、第１板３０の下面３０ｂ同士を同じ位置に配置することができる。

【0051】

なお、第３凹凸形状３７が凸部であり、第４凹凸形状３８が凹部でもよい。また、第１片３１に設けられた２つの第３凹凸形状３７は、一方が凹部であり、他方が凸部でもよい。第４凹凸形状３８についても、同様である。

【0052】

次に、第２板４０の第１片４１と第２片４２との位置決め構造について説明する。第２板４０第１片４１と第２片４２との位置決め構造は、第１板３０の第１片３１と第２片３２との位置決め構造と同様である。第１片４１のＹ軸方向に沿う端面には、第３凹凸形状４７が形成されている。第３凹凸形状４７は、Ｙ軸方向に沿って形成されている。第３凹凸形状４７は、例えば凸部である。第２片４２のＹ軸方向に沿う端面には、第４凹凸形状４８が形成されている。第４凹凸形状４８は、Ｙ軸方向に沿って形成されている。第４凹凸形状４８は、Ｘ軸方向において、第３凹凸形状４７に対向する。第４凹凸形状４８は、第３凹凸形状４７に係合する。第３凹凸形状４７と第４凹凸形状４８を係合させることにより、Ｚ軸方向において、第２板４０の上面４０ａ同士を同じ位置に配置することができる。

【0053】

なお、第３凹凸形状４７が凹部であり、第４凹凸形状４８が凸部でもよい。また、第１片４１に設けられた２つの第３凹凸形状４７は、一方が凸部であり、他方が凹部でもよい。第４凹凸形状４８についても、同様である。

【0054】

次に、第２流路部１２１の直線部の長さＬ１ついて説明する。第２流路部１２１の直線部の長さＬ１は、径方向における直線部の長さである。内周側の端部から外周側の端部までの直線部の長さである。第２流路部１２１の直線部の長さＬ１は、第２流路１２０の開口幅Ｗ１の５倍程度である。開口幅Ｗ１は、Ｚ軸方向において、第１板３０の下面３０ｂと、第２板４０の上面４０ａとの間の長さである。第２流路部１２１の直線部の長さＬ１は、第２流路１２０の開口幅Ｗ１の４．５倍以上、５．５倍以下でもよい。開口幅Ｗ１は、例えば５ｍｍでもよい。直線部の長さＬ１は例えば２５ｍｍでもよい。気流測定装置１００のハウジング１０１のＺ軸方向の長さは、例えば４５ｍｍでもよい。ハウジング１０１の外形は、５０ｍｍでもよい。これらの寸法はあくまでも一例である。

【0055】

［実施形態に係る気流測定装置を搭載したドローン］
次に、実施形態に係る気流測定装置を搭載したドローンについて説明する。図７は、実施形態に係る気流測定装置を搭載したドローンの概略側面図である。図８は、実施形態に係る気流測定装置を搭載したドローンを示す平面図である。図７及び図８に示されるドローン（マルチコプター）２００は、機体２１０と、駆動機構２２０と、回転翼２３０とを備える。ドローン２００は、飛翔体の一例である。飛翔体は、ドローン２００に限定されず、その他の無人航空機でもよい。

【0056】

機体２１０は、気流測定装置１００を搭載する。駆動機構２２０は、機体２１０に搭載され、機体２１０を浮上させる。駆動機構２２０は、例えばモータ及び動力伝達機構を含む。ドローン２００は、複数の回転翼２３０を備える。回転翼２３０は、駆動機構２２０から出力された回転駆動力を受けて、回転軸２３０ａ回りに回転する。回転軸２３０ａは、Ｚ軸方向に延在する。

【0057】

ドローン２００は、駆動機構２２０及び回転翼２３０を支持する複数のアーム２１１を備える。複数のアーム２１１は、機体２１０から四方に延びる。複数のアームの先端に回転翼２３０が支持されている。図７に示されるように、機体２１０は、例えばカメラ２０１を搭載している。

【0058】

気流測定装置１００は、機体２１０の上方に配置されている。ドローン２００は、気流測定装置１００を支持する支持ロッド２４０を備える。支持ロッド２４０は、機体２１０の上面から上方に延びるように配置されている。支持ロッド２４０の上端部は、気流測定装置１００の下部に連結されている。

【0059】

図７では、回転翼２３０の上方に直線Ｌ２３１が図示されている。回転翼２３０は、直線Ｌ２３１よりも下方に配置されている。回転翼２３０は、直線Ｌ２３１よりも上方に存在していない。気流測定装置１００は、直線Ｌ２３１よりも上方に配置されている。

【0060】

気流測定装置１００の第２流路部１２１は、Ｚ軸方向において、複数の回転翼２３０よりも上方に配置されている。気流測定装置１００は、Ｚ軸方向に見て、機体２１０の中央に配置されている。Ｚ軸方向に見て、第２流路部１２１の外形は、例えば、回転翼２３０に重ならないように配置されている。

【0061】

図８には、回転翼２３０の回転領域Ｒ２３０が破線で示されている。回転領域Ｒ２３０は、回転翼２３０が回転する領域であり、回転翼２３０の最大外径の範囲を示す。回転領域Ｒ１を示す円の中心は、回転翼２３０の回転中心２３０ｂである。

【0062】

図８では、対角線Ｌ２３０が図示されている。対角線Ｌ２３０は、対角に配置された回転翼２３０の回転中心２３０ｂ同士を結ぶ直線である。ドローン中心Ｃ２５０は、２本の対角線Ｌ２３０の交点である。

【0063】

図８には、気流測定装置１００を配置可能な領域Ｒ１００が破線で示されている。領域Ｒ１００は、ドローン中心Ｃ２５０を中心とする円で示される。領域Ｒ１００は、複数の回転領域Ｒ２３０よりもドローン中心Ｃ２５０に近い位置に配置されている。気流測定装置１００の第２流路部１２１は、領域Ｒ１００内に配置されている。第２流路部１２１は、領域Ｒ１００よりも外側に配置されていない。第２流路部１２１は、平面視において、回転翼２３０の回転領域Ｒ２３０と重ならない位置に配置されている。

【0064】

次に、気流測定装置１００を搭載するドローン２００のシステム構成について説明する。図９は、実施形態に係るドローンのシステム構成を示すブロック図である。図９に示されるように、気流測定装置１００は、通信部６０を有する。気流測定装置１００は、気流センサ２０による測定結果を通信部６０から送信することができる。ドローン２００は、例えば自律非行型のドローンである。図９は、自律飛行型のドローンにおけるシステム構成を示すブロック図である。

【0065】

ドローン２００は、自律飛行型のドローンに限定されず、操縦型のドローンでもよい。図１０は、他の実施形態に係るドローンのシステム構成を示すブロック図である。

【0066】

ドローン２００は、ドローン本体２５０を有する。ドローン本体２５０は、ＣＰＵ２５１、記憶部２５２、通信部２５３、及びモータ２５４を搭載する。ＣＰＵ（Center Processing Unit）２５１は、ドローン２００における全体の処理を司る。ＣＰＵ２５１は、回転翼２３０を駆動するモータ２５４の動作を制御することができる。

【0067】

記憶部２５２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＲＯＭは、ＣＰＵ２５１に飛行制御を実行させるための各種プログラムの他、飛行に必要な各種データ等が記憶されている。ＲＡＭは、気流センサ２０から取得したデータ等を一時的に記憶する。

【0068】

ドローン２００は、気流センサ２０以外のセンサを備えていてもよい。ドローン２００は、ドローン本体２５０の姿勢を検出するジャイロセンサを備えていてもよい。ドローン２００は、ドローン２００の位置を検出するＧＰＳセンサ等を備えていてもよい。記憶部２５２は、地図データなど、その他のデータを記憶してもよい。記憶部２５２は、ドローン２００の位置情報を一時的に記憶することができる。

【0069】

ドローン２００は、ドローン２００と外部の構造物との距離を測定可能な測距センサを備えていてもよい。測距センサとして、レーザセンサでもよい。ドローン２００は、ドローン２００の高度を検出可能な高度センサを備えていてもよい。高度センサは、ＧＰＳセンサでもよく、気圧センサでもよく、その他のセンサでもよい。

【0070】

通信部２５３は、気流測定装置１００の通信部６０と通信することができる。また、通信部２５３は、ドローン２００の外部の通信機器と通信することができる。モータ２５４は、ＣＰＵ２５１からの指令信号を受けて駆動制御される。ＣＰＵ２５１は、モータ２５４を駆動することにより、回転翼２３０を回転させて、ドローン２００を飛行させることができる。ＣＰＵ２５１は、モータ２５４を停止することにより、回転翼２３０の回転を停止させることができる。ＣＰＵ２５１は、モータ２５４の出力を制御することにより、回転翼２３０の回転数を制御することができる。

【0071】

図１０に示されるように、ドローン２００は、操縦型のドローンでもよい。ドローン２００の通信部２５３は、ドローン２００の外部のコントローラ２６０と通信可能である。コントローラ２６０は、ＣＰＵ２６１、記憶部２６２、通信部２６３、及び入力部２６４を備える。例えば、地上の操縦者は、入力部２６４を用いて操作することにより、ドローン２００を操縦することができる。

【0072】

コントローラ２６０は、表示部を備えていてもよい。コントローラ２６０は、ドローン２００から取得した各種データを表示部に表示することができる。表示部は、例えば気流測定装置１００によって取得した風速に関するデータ、及び風向に関するデータを表示することができる。操縦者は、風速及び風向に関するデータを見て、ドローン２００の状況を認識して、ドローン２００を操縦することができる。

【0073】

次に、ドローン２００における動作について説明する。気流測定装置１００は、風速及び風向を計測し、計測したデータを出力する。ドローン本体２５０のＣＰＵ２５１は、風速及び風向のデータに基づいて、モータ２５４及び回転翼２３０の回転動作を制御できる。

【0074】

ＣＰＵ２６１は、ドローン２００が地上に存在するときに、風速値が判定閾値以上である場合に、モータ２５４を起動しないと判定することができる。これにより、ドローン２００では、風速値が高い場合に、ドローン２００を飛行させないようにすることができる。なお、ドローン本体２５１のＣＰＵ２５１で実行する処理の一部又は全部は、ドローン本体２５１の外部で実行してもよい。例えば、ドローン本体２５１とコントローラ２６０とが通信することにより、コントローラ２６０のＣＰＵ２６１において、ドローン２００の制御を実行してもよい。

【0075】

ＣＰＵ２５１は、気流測定装置１００による風速値が判定閾値未満である場合に、飛行可能であると判定することができる。ＣＰＵ２５１は、指令信号を出力して、モータ２５４を回転させて、ドローン２００を飛行させることができる。ＣＰＵ２５１は、気流測定装置１００による風向に基づいて、ドローン２００を飛行させるか否かを判定してもよい。

【0076】

また、ドローン２００は、気流測定装置１００による風速値が判定閾値以上である場合に、外部の構造物から離れるように、飛行を制御することができる。ドローン２００は、気流測定装置１００による風向に基づいて、飛行を制御してもよい。

【0077】

また、ドローン２００は、気流測定装置１００による風速値が判定閾値以上である場合に、飛行中のドローン２００の高度を下げてもよい。ドローン２００は、気流測定装置１００による風速値が判定閾値未満である場合に、ドローン２００の上昇を許可するように飛行制御してもよい。ドローン２００は、気流測定装置１００による風向に基づいて、ドローン２００の高度を制御してもよい。

【0078】

また、ドローン２００は、気流測定装置１００による風速値が判定閾値以上である場合に、ドローン２００を緊急着陸させるように、ドローン２００の飛行を制御することができる。ドローン２００は、気流測定装置１００による風向に基づいて、ドローン２００を緊急着陸させるか否かを判定してもよい。ドローン２００は、気流測定装置１００による風向に基づいて、ドローン２００を着陸させる位置を判定してもよい。これにより、風向に基づいて、安全に着陸させることが可能な位置を判定することができる。

【0079】

ドローン２００は、気流測定装置１００による測定結果である風速及び風向に関するデータを記憶部２５２に記憶することができる。例えば、飛行後において、記憶部２５２に記憶されている風速及び風向に関する情報は、ドローン２００の飛行状態の解析に利用することができる。例えば、ドローン２００が墜落した後に、原因究明を行う際に、気流測定装置１００で計測した風速及び風向に関するデータを使用することができる。気流測定装置１００では、記憶部２５２をフライトレコーダーとして機能させることができる。

【0080】

次に、図１１を参照して、ドローン２００の動作における処理手順について説明する。図１１は、ドローンの動作における処理手順を示すフローチャートである。まず、ドローン２００を起動する（ステップＳ１１）。例えば、操縦者は、ドローン２００の電源をＯＮすることにより、ドローン２００を起動することができる。ドローン２００は、その他の信号を受信したことをトリガーとして、起動することができる。

【0081】

次に、ＣＰＵ２５１は、気流測定装置１００の通信部６０との通信を開始する（ステップＳ１２）。次に、気流測定装置１００の気流センサ２０は、風速及び風向に関するデータを取得する。気流測定装置１００の通信部６０は、ドローン本体２５０にデータを送信する。ＣＰＵ２５１は、気流測定装置１００から送信されたデータを受信して、風速及び風向に関するデータを取得する（ステップＳ１３）。

【0082】

ＣＰＵ１５１は、風速値が判定閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ＣＰＵ２５１は、風速値が判定閾値を超える場合に、ステップＳ１６に進み、ドローン２００の飛行を中止する。ＣＰＵ２５１は、ドローン２００を飛行させないと判定する。ＣＰＵ２５１は、風速値が判定閾値以下になることを待って、ドローン２００の飛行を開始することができる。

【0083】

ＣＰＵ２５１は、風速値が判定閾値以下である場合に、ドローン２００の飛行を開始すると判定する（ステップＳ１５）。

【0084】

気流測定装置１００は、常に、風速及び風向に関するデータを取得し、ドローン本体２５０に送信する。ＣＰＵ２５１は、風速及び風向に関するデータを取得する（ステップＳ１７）。

【0085】

次に、ＣＰＵ２５１は、風速値が判定閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ＣＰＵ２５１は、風速値が判定閾値を超える場合に、ステップＳ１８に進み、緊急アクションを実行することができる。ドローン２００は、緊急アクションとして、上述したように、ドローン２００の緊急着陸を実行することができる。緊急アクションは、緊急着陸に限定されず、高度低下などその他動作を実行することができる。ＣＰＵ２５１は、ドローン２００を構造物から離れさせるように、飛行制御を実行できる（ステップＳ２０）。

【0086】

ＣＰＵ２５１は、風速値が判定閾値以下である場合に、ドローン２００の飛行を継続すると判定する（ステップＳ１９）。

【0087】

ＣＰＵ２５１は、ドローン２００の飛行を終了するか否かを判定する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ２５１は、所定の終了条件を満たしているか否かを判定して、ドローン２００の飛行を終了するか否かを判定することができる。例えば、コントローラ２６０から指令信号に基づいて、ドローン２００の飛行を終了すると判定することができる。

【0088】

ＣＰＵ２５１は、ドローン２００の飛行を終了すると判定した場合には、ステップＳ２２に進み、ドローン２００の飛行を終了する。ＣＰＵ２５１は、モータ２５４の動作を制御して、ドローン２００を着陸させることができる。

【0089】

ＣＰＵ２５１は、ドローン２００の飛行を終了しない場合（ステップＳ２１；ＮＯ）には、ステップＳ１７に戻り、ステップＳ１７～Ｓ２１の処理を実行できる。

【0090】

［従来技術に係る気流測定装置の課題］
従来技術の気流測定装置では、水平方向に配置された第１流路に対して、水平方向に対して傾斜する流れが流入することにより、気流センサにおける計測に影響をおよぼすおそれがあった。例えば、気流測定装置をドローンなどの飛翔体に搭載した際に、気流センサによる測定に不具合があると、飛翔体の飛行に影響を及ぼすおそれがある。例えば、回転翼を有するドローンに気流測定装置を搭載した場合に、回転翼の回転により巻き起こされた風が、ハウジング内の第１流路に対して斜めに流入するおそれがあった。このような場合には、気流センサによる計測の精度が低下するおそれがある。回転翼による風の影響を抑制して、気流センサによる計測の精度の低下を抑制することが求められる。

【0091】

［実施形態に係る気流測定装置及びドローンの作用効果］
実施形態に係る気流測定装置１００は、気流センサ２０に対して、第１流路１１０よりも遠い位置に配置され、第１流路１１０に気体（流体）を案内する第２流路１２０を形成する直線部を含む第２流路部１２１、を備える。このような気流測定装置１００では、第１流路１１０の上流に直線部を含む第２流路部１２１を備えるので、直線部を流れた気体を第１流路１１０に流入させることができる。そのため、気流測定装置１００では、直線部に対して斜めに流れる気体が、第１流路１１０内に流入することが抑制される。その結果、気流測定装置１００では、気流センサ２０における計測精度の低下を抑制することができる。

【0092】

このような気流測定装置１００を備えるドローン２００では、回転翼２３０による風が、第１流路１１０内に流れ込むことが抑制される。これにより、回転翼２３０による風の影響を抑制して、気流センサ２０における計測精度の低下を抑制することができる。

【0093】

気流測定装置１００では、直線部を含む第２流路部１２１は、ハウジング１０１の径方向に沿って直線的に延びる一対の壁面として下面３０ｂ及び上面４０ａを有する。第２流路１２０は、一対の壁面間の流路である。この構成の気流測定装置１００によれば、下面３０ｂと上面４０ａとの間の第２流路１２０を流れた気体を、第１流路１１０に流入させることができる。

【0094】

ドローン２００では、気流測定装置１００によって計測された風速及び風向に関するデータを用いて、ドローン２００の飛行を制御することができるので、ドローン２００の飛行を安定させることができる。例えば、ドローン２００の落下のおそれを低減することができる。気流測定装置１００では、回転翼２３０による風の影響を抑制して、精度よく、風速及び風向を検出することができ、ドローン２００の飛行を精度よく制御することができる。

【0095】

また、ドローン２００では、平面視において、回転翼２３０に重ならない位置に、気流測定装置１００が配置されていることにより、ドローン２００の飛行性能に影響を及ぼさないで、風速及び風向を精度よく計測することができる。

【0096】

［比較例１］
次に、比較例１に係る気流測定装置による測定結果について説明する。図１２は、比較例１に係る気流測定装置による測定結果を示すグラフである。比較例１に係る気流測定装置が、実施例１に係る気流測定装置１００と違う点は、第２流路部（直線部）１２１を備えていない点である。比較例１に係る気流測定装置を搭載したドローンは、図７に示されるドローン２００において、第２流路部１２１を備えていないものである。比較例１を備えていない気流測定装置をドローンに搭載して、風速を測定した結果を図１２に示す。図１２では横軸に時間（Ｓ）を示し、縦軸に風速（ｍ／ｓ）を示す。

【0097】

図１２に示されるように、約１００Ｓにおいて、回転翼２３０の回転を開始した。回転翼２３０の回転を開始した直後に、風速が上昇した。風速は約４ｍ／ｓ前後で変動した。比較例１に係る気流測定装置では、回転翼２３０による気流の影響を受けた。

【0098】

［実施例１］
次に、実施例１に係る気流測定装置１００による測定結果について説明する。図１３は、実施例１に係る気流測定装置１００による測定結果を示すグラフである。図７に示されるように、実施例１に係る気流測定装置１００を搭載したドローン２００を用いて、風速を測定した。図１３では横軸に時間（Ｓ）を示し、縦軸に風速（ｍ／ｓ）を示す。

【0099】

図１３に示されるように、約５０Ｓにおいて、回転翼２３０の回転を開始した。回転翼２３０の回転を開始した直後に、風速の変化が増えたが、風速は約２ｍ／ｓ前後で変動した。実施例１に係る気流測定装置１００による測定結果は、比較例１と比較して、回転翼２３０による影響が少なかった。回転翼２３０による変動は、比較例１と比較して半分程度であった。第２流路部１２１を備える実施例１の気流測定装置１００は、第２流路部１２１を備えていない比較例１と比べて、回転翼２３０による気流の影響を抑制する効果が高かった。

【0100】

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【0101】

上記の実施形態では、第２流路部１２１がハウジング１０１と別体である場合について例示しているが、第２流路部１２１はハウジング１０１と一体として形成されていてもよい。また、上記の実施形態では、第１板３０及び第２板４０が分割されている場合について例示しているが、第１板３０及び第２板４０は分割されていなくてもよい。

【0102】

また、気流測定装置１００は、小型、軽量の装置であり、飛翔体に搭載して使用することができる。

【0103】

本実施形態に係る気流測定装置１００は、飛翔体に搭載されるものに限定されない。気流測定装置１００は、例えば、その他の構造物に取り付けられて使用することができる。また、気流測定装置１００によって測定された風速及び風向に関するデータは、飛翔体の制御に利用されなくてもよい。例えば、気象用のデータを取得する気流測定装置１００でもよい。

【0104】

上記の実施形態では、機体２１０よりも上方に気流測定装置１００を配置したドローン２００について例示しているが、気流測定装置１００の配置はこれに限定されない。図１４は、変形例に係る気流測定装置を搭載したドローンの概略側面図である。図１４に示されるように、気流測定装置１００は、機体２１０の上に直接載置されていてもよい。例えば機体２１０の上部には、マウント２４１が形成されている。気流測定装置１００は、マウント２４１の上に載置されていてもよい。気流測定装置１００は、直線Ｌ２３１よりも上方であり、回転翼２３０よりも上方に配置されている。

【0105】

また、気流測定装置１００は、回転翼２３０よりも上方に配置されるものに限定されない。気流測定装置１００は、例えば機体２１０よりも下方に配置されていてもよい。また、気流測定装置１００は、平面視において、ドローン２００の機体２１０の中心（Ｃ２５０）に配置されていることが好ましいが、機体２１０の中心から外れた位置に配置されていてもよい。平面視とは、例えば、Ｚ軸方向に見た場合を含む。

【0106】

また、気流測定装置１００は、第１板３０及び第２板４０を備えるものに限定されない。例えば、気流測定装置１００が搭載される構造物の壁面を一対の壁面の一方として利用することもできる。

【0107】

上記の実施形態では、気流センサ２０に対して、第１流路１１０よりも遠い位置に配置された第２流路１２０を形成する直線部を含む第２流路部１２１を備える場合について、例示しているが、直線部はこれに限定されない。第２流路１２０は、気流センサ２０に対して、第１流路１１０よりも遠い位置に配置されていてもよく、気流センサ２０に対して、第１流路１１０よりも近い位置に配置されていてもよい。

【0108】

上記の実施形態では、水平方向に沿って直線的に延びる一対の壁面を有する直線部を含む第２流路部１２１について例示しているが、一対の壁面は、水平方向に沿って直線的に延びるものに限定されない。一対の壁面は、ハウジングの中心線と交差する方向に見て、ハウジングの径方向に沿って直線的に延びていてもよい。水平方向に沿って直線的に延びる壁面とは、鉛直方向に直交する面を含む。水平方向に沿って直線的に延びる壁面は、水平方向に対して略平行な面を含んでもよい。例えば、気流センサ２０における測定に大きな影響を与えない場合には、一対の壁面は、水平方向に対して傾斜する面を含んでもよい。

【符号の説明】

【0109】

２０：気流センサ、３０：第１板、３０ｂ：下面（一対の壁面）、３１：第１片、３２：第２片、３３：リブ（第１リブ）、３４：リブ（第２リブ）、３５：リブ、３６：リブ、４０：第２板、４０ａ：上面（一対の壁面）、４１：第１片、４２：第２片、４３：リブ（第１リブ）、４４：リブ（第２リブ）、４７：第３凹凸形状、４８：第４凹凸形状、５１：第１凹凸形状、５２：第２凹凸形状、１００：気流測定装置、１０１：ハウジング、１１０：第１流路、１１１：第１流路部、１２０：第２流路、１２１：第２流路部（直線部）、２００：ドローン（飛翔体）、２１０：機体、２２０：駆動機構、２３０：回転翼、Ｘ：Ｘ軸方向（ハウジングの径方向）、Ｙ：Ｙ軸方向（ハウジングの径方向）、Ｚ：Ｚ軸方向（ハウジングの中心線が延在する方向、上下方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】