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特開2024-73679小型飛砂風向計測装置及びそれを用いた飛砂風向計測システム
(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】P2024073679
(43)【公開日】2024-05-30
(54)【発明の名称】小型飛砂風向計測装置及びそれを用いた飛砂風向計測システム
(51)【国際特許分類】
G01W 1/02 20060101AFI20240523BHJP
G01W 1/00 20060101ALI20240523BHJP
G01N 15/02 20240101ALI20240523BHJP
【ＦＩ】
G01W1/02 A
G01W1/00 Z
G01N15/02 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022184512
(22)【出願日】2022-11-18
(71)【出願人】
【識別番号】504150461
【氏名又は名称】国立大学法人鳥取大学
(74)【代理人】
【識別番号】100167645
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 一弘
(72)【発明者】
【氏名】劉 佳啓
(72)【発明者】
【氏名】木村 玲二
(72)【発明者】
【氏名】村松 隆司
(72)【発明者】
【氏名】笠田 洋文
(57)【要約】
【課題】 メンテナンスが容易で消費電力が少ない簡易小型可搬式飛砂風向計測装置及び飛砂風向計測システムを提供する。
【解決手段】 飛砂風向計測装置１００は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部１０を配設し、他端に風向を検知する垂直翼１１を配設した飛砂風向検出部１２と、飛砂風向検出部１２を直交して係止して筐体１４に回転可能に配設された回転軸１３と、回転軸１３に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータ２１からなる風向計測部２０と、回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部１２の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段３０を備える。システム制御装置２００は、風速計測部５１が計測した風速値に基づき飛砂風速計測部１２の計測制止を判断する。また、飛砂風向計測装置１００には、スリップリングからなる回転接続子４０を介して電力供給と信号授受を行う。
【選択図】図４
【解決手段】 飛砂風向計測装置１００は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部１０を配設し、他端に風向を検知する垂直翼１１を配設した飛砂風向検出部１２と、飛砂風向検出部１２を直交して係止して筐体１４に回転可能に配設された回転軸１３と、回転軸１３に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータ２１からなる風向計測部２０と、回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部１２の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段３０を備える。システム制御装置２００は、風速計測部５１が計測した風速値に基づき飛砂風速計測部１２の計測制止を判断する。また、飛砂風向計測装置１００には、スリップリングからなる回転接続子４０を介して電力供給と信号授受を行う。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段と、
前記飛砂風向検出部、前記風向計測部及び前記飛砂風向検出部制止手段へ電力及び信号を伝達するスリップリングからなる回転接続子と、
を備える飛砂風向計測装置。
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段と、
前記飛砂風向検出部、前記風向計測部及び前記飛砂風向検出部制止手段へ電力及び信号を伝達するスリップリングからなる回転接続子と、
を備える飛砂風向計測装置。
【請求項2】
前記飛砂量計測センサがコーン型共振子を採用した圧電振動子であることを特徴とする請求項１に記載する飛砂風向計測装置。
【請求項3】
飛砂風向計測装置と、前記飛砂風向計測装置を制御するシステム制御装置を備える飛砂風向計測システムであって、
前記飛砂風向計測装置は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段と、
前記飛砂風向検出部、前記風向計測部及び前記飛砂風向検出部制止手段へ電力及び信号を伝達するスリップリングからなる回転接続子を備え、
前記システム制御装置は、風速計測部と、前記風速計測部が計測した風速値に基づき、前記飛砂風向計測装置の飛砂風速計測部の計測制止を判断する風速判別部と、
前記飛砂風向計測装置の計測データを記憶するデータ記憶部と、
を備えることを特徴とする飛砂風向計測システム。
前記飛砂風向計測装置は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段と、
前記飛砂風向検出部、前記風向計測部及び前記飛砂風向検出部制止手段へ電力及び信号を伝達するスリップリングからなる回転接続子を備え、
前記システム制御装置は、風速計測部と、前記風速計測部が計測した風速値に基づき、前記飛砂風向計測装置の飛砂風速計測部の計測制止を判断する風速判別部と、
前記飛砂風向計測装置の計測データを記憶するデータ記憶部と、
を備えることを特徴とする飛砂風向計測システム。
【請求項4】
一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に同心的配設され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記飛砂風向検出部及び前記風向計測部へ電力及び信号を伝達する前記回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子と、
を備える飛砂風向計測装置。
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に同心的配設され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記飛砂風向検出部及び前記風向計測部へ電力及び信号を伝達する前記回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子と、
を備える飛砂風向計測装置。
【請求項5】
前記飛砂量計測センサがコーン型共振子を採用した圧電振動子であることを特徴とする請求項４に記載する飛砂風向計測装置。
【請求項6】
飛砂風向計測装置と、前記飛砂風向計測装置を制御するシステム制御装置を備える飛砂風向計測システムであって、
前記飛砂風向計測装置は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に同心的配設され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記飛砂風向検出部及び前記風向計測部へ電力及び信号を伝達する前記回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子と、
前記システム制御装置は、前記飛砂風向計測装置の計測データを記憶するデータ記憶部、
を備えることを特徴とする飛砂風向計測システム。
前記飛砂風向計測装置は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、
前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸に同心的配設され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、
前記飛砂風向検出部及び前記風向計測部へ電力及び信号を伝達する前記回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子と、
前記システム制御装置は、前記飛砂風向計測装置の計測データを記憶するデータ記憶部、
を備えることを特徴とする飛砂風向計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、海岸砂地における飛砂発生量を計測する飛砂量計測装置、特に、飛砂量を全方位で計測できる小型で軽量な可搬式小型飛砂風向計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
乾燥地や海岸の風食により生じる飛砂は、乾燥地における砂漠化や、海岸に隣接する農地の土壌侵食及び道路への堆砂の原因になるなど、世界中で深刻な問題となっている。有効な飛砂の制御方法を開発するためには、地表面における飛砂の運動特性を詳細に計測することが重要である。
野外観測で飛砂量計測手段は、トラップ型の補砂器を用いて飛砂量を計測するものであり（特許文献１）、個々の捕砂効率が異なり、一定量の捕砂に時間を要し、時間積算の飛砂量しか得られない等の理由から詳細な物理的現象の解明が妨げられるという問題がある。
野外観測で飛砂量計測手段は、トラップ型の補砂器を用いて飛砂量を計測するものであり（特許文献１）、個々の捕砂効率が異なり、一定量の捕砂に時間を要し、時間積算の飛砂量しか得られない等の理由から詳細な物理的現象の解明が妨げられるという問題がある。
【0003】
一方、飛砂量計測には、種々のデジタル計測機器が開発され（特許文献２）、風速変化に伴う飛砂状況の変化について経時的で詳細なデータの取得が可能となっている。しかしながら、特定の方向の飛砂量しか計測できない、機材が高価であるため多点計測が実現できない、風洞実験と野外観測を併用できない等の問題がある。このため、鉛直方向の飛砂量を多点測定でき、飛砂量計測と風向変位計測が同時に可能な飛砂量計測装置が提案されている（特許文献３）。しかしながら、飛砂量計測装置を構成する部材が多く製造コストが高く、また野外での電力供給は、太陽光発電装置に限定されるため、消費電力が大きい装置では長期の計測を維持できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－３０８６２１号公報
【特許文献2】特開平７－８４０６６号公報
【特許文献3】特開２０２２－０８１３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本願発明は、上記課題に鑑み、野外での機器のメンテナンスが容易で、機器の消費電力が少なく、簡易かつ小型で可搬でき、風向による飛砂量変化を計測可能な飛砂量計測装置及び飛砂風向計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願発明の課題は、以下の態様により解決できる。具体的には、
【0007】
（態様１） 一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、前記回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段と、前記飛砂風向検出部、前記風向計測部及び前記飛砂風向検出部制止手段へ電力及び信号を伝達するスリップリングからなる回転接続子と、を備える飛砂風向計測装置である。
飛砂計測部と風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、飛砂風向検出部を直交して係止した回転軸に沿って風向変位を計測するポテンショメータを回動可能に配置することで、飛砂量と風向変位データを同時に計測できるからである。
飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段を設けることで、飛砂風向計測が不要な場合に飛砂風向検出部の稼働を停止することができ、飛砂風向計測装置の消費電力や可動部の消耗を抑えることができるからである。
飛砂量計測装置にスリップリングからなる回転接続子を介して電源に接続され電力供給できるからである。
飛砂計測部と風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、飛砂風向検出部を直交して係止した回転軸に沿って風向変位を計測するポテンショメータを回動可能に配置することで、飛砂量と風向変位データを同時に計測できるからである。
飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段を設けることで、飛砂風向計測が不要な場合に飛砂風向検出部の稼働を停止することができ、飛砂風向計測装置の消費電力や可動部の消耗を抑えることができるからである。
飛砂量計測装置にスリップリングからなる回転接続子を介して電源に接続され電力供給できるからである。
【0008】
（態様２） 前記飛砂量計測センサがコーン型共振子を採用した圧電振動子であることを特徴とする態様１に記載する飛砂風向計測装置である。
超音波センサに採用されている高精度のコーン型共振子を採用した圧電振動子を飛砂量計測センサとすることで、飛砂量を高精度で計測できるからである。
超音波センサに採用されている高精度のコーン型共振子を採用した圧電振動子を飛砂量計測センサとすることで、飛砂量を高精度で計測できるからである。
【0009】
（態様３） 飛砂風向計測装置と、前記飛砂風向計測装置を制御するシステム制御装置を備える飛砂風向計測システムであって、前記飛砂風向計測装置は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸に沿って回動可能に配置され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、前記回転軸の回転を制止して飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段と、前記飛砂風向検出部、前記風向計測部及び前記飛砂風向検出部制止手段へ電力及び信号を伝達するスリップリングからなる回転接続子を備え、前記システム制御装置は、風速計測部と、前記風速計測部が計測した風速値に基づき、前記飛砂風向計測装置の飛砂風速計測部の計測制止を判断する風速判別部と、前記飛砂風向計測装置の計測データを記憶するデータ記憶部と、を備えることを特徴とする飛砂風向計測システムである。
飛砂風向計測装置に備えられた飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段をシステム制御装置に備えられた計測した風速値に基づき飛砂風速計測部の計測制止を判断する風速判別部で制御することで、風速値が臨界値以下の飛砂風向計測が不要な場合に飛砂風向検出部の稼働を停止することができ、飛砂風向計測装置の消費電力や可動部の消耗を抑えることができるからである。
飛砂風向計測装置に備えられた飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段をシステム制御装置に備えられた計測した風速値に基づき飛砂風速計測部の計測制止を判断する風速判別部で制御することで、風速値が臨界値以下の飛砂風向計測が不要な場合に飛砂風向検出部の稼働を停止することができ、飛砂風向計測装置の消費電力や可動部の消耗を抑えることができるからである。
【0010】
（態様４） 一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸に同心的配設され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、前記飛砂風向検出部及び前記風向計測部へ電力及び信号を伝達する前記回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子と、を備える飛砂風向計測装置である。
回転軸に同心的にポテンショメータからなる風向計測部と回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子を配設することで、筐体のサイズをコンパクトにできるからである。
回転軸に同心的にポテンショメータからなる風向計測部と回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子を配設することで、筐体のサイズをコンパクトにできるからである。
【0011】
（態様５） 前記飛砂量計測センサがコーン型共振子を採用した圧電振動子であることを特徴とする態様４に記載する飛砂風向計測装置である。
超音波センサに採用されている高精度のコーン型共振子を採用した圧電振動子を飛砂量計測センサとすることで、飛砂量を高精度で計測できるからである。
超音波センサに採用されている高精度のコーン型共振子を採用した圧電振動子を飛砂量計測センサとすることで、飛砂量を高精度で計測できるからである。
【0012】
（態様６） 飛砂風向計測装置と、前記飛砂風向計測装置を制御するシステム制御装置を備える飛砂風向計測システムであって、前記飛砂風向計測装置は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを内設した飛砂計測部を配設し、他端に風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、前記飛砂風向検出部を直交して係止して筐体に回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸に同心的配設され、前記回転軸の回転量から風向を計測するポテンショメータからなる風向計測部と、前記飛砂風向検出部及び前記風向計測部へ電力及び信号を伝達する前記回転軸を内包する中空型スリップリングからなる回転接続子と、前記システム制御装置は、前記飛砂風向計測装置の計測データを記憶するデータ記憶部、を備えることを特徴とする飛砂風向計測システムである。
飛砂風向計測装置とシステム制御装置を分離することで、飛砂風向計測装置をコンパクトにできるからである。
飛砂風向計測装置とシステム制御装置を分離することで、飛砂風向計測装置をコンパクトにできるからである。
【発明の効果】
【0013】
本願発明の飛砂量計測装置は、高精度のコーン型共振子を採用した圧電振動子を飛砂量計測センサとした飛砂検出部と風受け部を同一平面上に配置することで風向に対応した飛砂量分布を高精度で計測することができ、風向による飛砂量変化が計測可能となる。飛砂計測部と風向を検知する垂直翼を配設した飛砂風向検出部と、飛砂風向検出部を直交して係止した回転軸に沿って風向変位を計測するポテンショメータを回動可能に配置することで、飛砂量と風向変位データを同時に計測できる。飛砂風向検出部の稼働を制止する飛砂風向検出部制止手段を設けることで、飛砂風向計測が不要な場合に飛砂風向検出部の稼働を停止することができ、飛砂風向計測装置の消費電力を抑えることができる。飛砂量計測装置にスリップリングからなる回転接続子を介して電源に接続され電力供給できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本願発明の小型飛砂風向計測装置の外観図である。
【図2】本願発明の小型飛砂風向計測装置の飛砂計測部の構造図である。
【図3】本願発明の飛砂計測センサに採用する圧電振動子の構造図である。
【図4】本願発明の小型飛砂風向計測装置の構造を示す側面図である。
【図5】本願発明の小型飛砂風向計測装置の風向計測部の構造を示す斜視図である。
【図6】本願発明の小型飛砂風向計測装置の風向計測部と飛砂風向検出部制止手段の配置を示す斜視図である。
【図7】本願発明の小型飛砂風向計測装置の飛砂風向検出部制止手段の構造を示す側面図である。
【図8】本願発明の飛砂風向計測システムのブロック図である。
【図9】本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置の外観図である。
【図10】本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置の構造を示す側面図である。
【図11】本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置の風向計測部の構造を示す斜視図である。
【図12】本願発明の簡易小型飛砂風向計測システムのブロック図である。
【図13】本願発明の小型飛砂風向計測装置の設置態様の説明図である。
【図14】本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置の設置態様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本願発明の飛砂風向計測装置及び飛砂風向計測システムについて、その実施態様を図面で説明する。
なお、本願発明の飛砂風向計測装置及び飛砂風向計測システムには、飛砂風向計測装置の稼働を制御するシステムを設けた小型飛砂風向計測装置（以下、「小型飛砂風向計測装置１００」という。）と、飛砂風向計測装置の稼働を制御するシステムがない小型飛砂風向計測装置（以下、「簡易小型飛砂風向計測装置５００」という。）がある。
なお、本願発明の飛砂風向計測装置及び飛砂風向計測システムには、飛砂風向計測装置の稼働を制御するシステムを設けた小型飛砂風向計測装置（以下、「小型飛砂風向計測装置１００」という。）と、飛砂風向計測装置の稼働を制御するシステムがない小型飛砂風向計測装置（以下、「簡易小型飛砂風向計測装置５００」という。）がある。
【0016】
１．小型飛砂風向計測装置
（１－１）小型飛砂風向計測装置の構成
図１は、本願発明の小型飛砂風向計測装置の外観図であり、それぞれ、（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）正面図、（ｄ）側面図である。小型飛砂風向計測装置１００は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを設けた飛砂計測部１０と他端に風向を検知する垂直翼１１を配設した飛砂風向検出部１２が筐体１４に回転可能に配設された回転軸１３に直交して係止されている。筐体１４には、小型飛砂風向計測装置１００を設置するため筐体保持部１５と、外部と電力及び信号を送受するための接続端子１６が設けられている。
電源としては、後述する制御システムを設置するため、消費電力が少なく、乾電池だけで長期間観測が可能である。また、超長期間使用する場合、太陽パネルに繋げると、安定した電力を供給することができる。
（１－１）小型飛砂風向計測装置の構成
図１は、本願発明の小型飛砂風向計測装置の外観図であり、それぞれ、（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）正面図、（ｄ）側面図である。小型飛砂風向計測装置１００は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを設けた飛砂計測部１０と他端に風向を検知する垂直翼１１を配設した飛砂風向検出部１２が筐体１４に回転可能に配設された回転軸１３に直交して係止されている。筐体１４には、小型飛砂風向計測装置１００を設置するため筐体保持部１５と、外部と電力及び信号を送受するための接続端子１６が設けられている。
電源としては、後述する制御システムを設置するため、消費電力が少なく、乾電池だけで長期間観測が可能である。また、超長期間使用する場合、太陽パネルに繋げると、安定した電力を供給することができる。
【0017】
（１－２）飛砂風向検出部
本願発明の飛砂風向検出部１２は、飛砂計測センサ２を内設した飛砂計測部１０と風向を検知する垂直翼１１で構成されている。
図２は、飛砂計測部１０の構造図であり、それぞれ、（ａ）外観斜視図、（ｂ）断面斜視図、（ｃ）分解斜視図である。飛砂計測センサ２は、センサ固定具３を介して差込み式センサ保持具４に一体的に固定され、センサ保護筒１と複数のＯリング７を周設したセンサ収容筒５に内設されている。飛砂計測センサ２をセンサ固定具３とセンサ保持具４とで一体化した形態とすることで、センサ保護筒１をセンサ収容筒５から取り外して飛砂計測センサ２を簡単に交換できるため、野外での飛砂計測センサ２のメンテナンスが容易となる。
垂直翼１１は、風向を検知する役割を担うと同時に、飛砂風向検出部１２の回転バランス及び速度を制御する役割も担う。
本願発明の飛砂風向検出部１２は、飛砂計測センサ２を内設した飛砂計測部１０と風向を検知する垂直翼１１で構成されている。
図２は、飛砂計測部１０の構造図であり、それぞれ、（ａ）外観斜視図、（ｂ）断面斜視図、（ｃ）分解斜視図である。飛砂計測センサ２は、センサ固定具３を介して差込み式センサ保持具４に一体的に固定され、センサ保護筒１と複数のＯリング７を周設したセンサ収容筒５に内設されている。飛砂計測センサ２をセンサ固定具３とセンサ保持具４とで一体化した形態とすることで、センサ保護筒１をセンサ収容筒５から取り外して飛砂計測センサ２を簡単に交換できるため、野外での飛砂計測センサ２のメンテナンスが容易となる。
垂直翼１１は、風向を検知する役割を担うと同時に、飛砂風向検出部１２の回転バランス及び速度を制御する役割も担う。
【0018】
（１－３）飛砂計測部
飛砂計測部１０は、Ｏリング７を周設したセンサ収容筒５の端部にフォンプラグ６を設けている。複数のＯリング７を周設したセンサ収容筒５は、耐候性がある二重Ｏリング構造であるため防水性に優れ、雨や雪が飛砂計測センサ２へ与える影響を軽減する効果がある。
本願発明では、飛砂計測センサ２には高精度の超音波センサに使用されているコーン型共振子１１１を飛砂衝突部に採用した圧電振動子を採用している。図３は、本願発明の飛砂計測センサ２に採用するコーン型共振子１１１を飛砂衝突部に採用した圧電振動子の構造図である。圧電振動子は、ステンレス等の金属管の一端に飛砂粒子の衝突により振動する円錐形状のコーン型共振子１１１とコーン型共振子１１１の振動を検出して電気的な衝動信号を出力する金属板１１２と圧電セラミックス１１３からなる振動検出センサ１１５で構成されている。電気的な衝撃信号は出力リード１１４から接続端子１６に接続された防水コネクタ及びケーブル（図示せず）を介してシステム制御装置２００の信号増幅器５７へ出力され、データ記憶部５４に記憶される。
飛砂計測部１０は、Ｏリング７を周設したセンサ収容筒５の端部にフォンプラグ６を設けている。複数のＯリング７を周設したセンサ収容筒５は、耐候性がある二重Ｏリング構造であるため防水性に優れ、雨や雪が飛砂計測センサ２へ与える影響を軽減する効果がある。
本願発明では、飛砂計測センサ２には高精度の超音波センサに使用されているコーン型共振子１１１を飛砂衝突部に採用した圧電振動子を採用している。図３は、本願発明の飛砂計測センサ２に採用するコーン型共振子１１１を飛砂衝突部に採用した圧電振動子の構造図である。圧電振動子は、ステンレス等の金属管の一端に飛砂粒子の衝突により振動する円錐形状のコーン型共振子１１１とコーン型共振子１１１の振動を検出して電気的な衝動信号を出力する金属板１１２と圧電セラミックス１１３からなる振動検出センサ１１５で構成されている。電気的な衝撃信号は出力リード１１４から接続端子１６に接続された防水コネクタ及びケーブル（図示せず）を介してシステム制御装置２００の信号増幅器５７へ出力され、データ記憶部５４に記憶される。
【0019】
（１－４）風向計測部
図４は、本願発明の小型飛砂風向計測装置１００の構造を示す側面図である。図５は、風向計測部２０の構造を示す斜視図である。風向計測部２０は、回転軸１３と、回転軸１３の回転量を風向変位量として計測するポテンショメータ２１及び回転軸１３の回転をポテンショメータ２１に伝達する巻掛け伝動機構２２で構成される。
風向計測部２０が計測した風向変位量は、接続端子１６に接続された防水コネクタ及びケーブル（図示せず）を介してデータ記憶部５４へ出力され記憶される。
本願発明の小型飛砂風向計測装置１００は、スリップリング４０を介して電力が供給される。
ポテンショメータ２１とスリップリング４０との連動機構が設けられたことにより飛砂量計測と風向変位計測を同時に可能としている。
図４は、本願発明の小型飛砂風向計測装置１００の構造を示す側面図である。図５は、風向計測部２０の構造を示す斜視図である。風向計測部２０は、回転軸１３と、回転軸１３の回転量を風向変位量として計測するポテンショメータ２１及び回転軸１３の回転をポテンショメータ２１に伝達する巻掛け伝動機構２２で構成される。
風向計測部２０が計測した風向変位量は、接続端子１６に接続された防水コネクタ及びケーブル（図示せず）を介してデータ記憶部５４へ出力され記憶される。
本願発明の小型飛砂風向計測装置１００は、スリップリング４０を介して電力が供給される。
ポテンショメータ２１とスリップリング４０との連動機構が設けられたことにより飛砂量計測と風向変位計測を同時に可能としている。
【0020】
（１－５）飛砂風向検出部制止手段
図６は、風向計測部２０と飛砂風向検出部制止手段３０の配置を示す斜視図である。図７は、飛砂風向検出部制止手段３０の構造を示す側面図である。飛砂風向検出部制止手段３０は、飛砂風向検出部１２を直交して係止する回転軸１３に係止された回転板３１、回転板３１を制止する回転板制止パッド３２及び回転板制止パッド３２を起動する減速モータ３３で構成される。
システム制御装置２００に設けた風速判定部５２から制止信号を受信した減速モータ３３は、回転板制止パッド（３２ａ，３２ｂ）を起動して回転板３１を制止する。これにより、飛砂風向検出部１２を含む小型飛砂風向計測装置１００の稼働が停止して、小型飛砂風向計測装置１００の消費電力と機器の消耗を抑えることで、長期現場観測を実現できる。
図６は、風向計測部２０と飛砂風向検出部制止手段３０の配置を示す斜視図である。図７は、飛砂風向検出部制止手段３０の構造を示す側面図である。飛砂風向検出部制止手段３０は、飛砂風向検出部１２を直交して係止する回転軸１３に係止された回転板３１、回転板３１を制止する回転板制止パッド３２及び回転板制止パッド３２を起動する減速モータ３３で構成される。
システム制御装置２００に設けた風速判定部５２から制止信号を受信した減速モータ３３は、回転板制止パッド（３２ａ，３２ｂ）を起動して回転板３１を制止する。これにより、飛砂風向検出部１２を含む小型飛砂風向計測装置１００の稼働が停止して、小型飛砂風向計測装置１００の消費電力と機器の消耗を抑えることで、長期現場観測を実現できる。
【0021】
（１－６）飛砂風向計測システム
図８は、本願発明の飛砂風向計測システム３００のブロック図である。本願発明の飛砂風向計測システム３００は、前述した小型飛砂風向計測装置１００とそれを制御するシステム制御装置２００で構成される。
図８は、本願発明の飛砂風向計測システム３００のブロック図である。本願発明の飛砂風向計測システム３００は、前述した小型飛砂風向計測装置１００とそれを制御するシステム制御装置２００で構成される。
【0022】
（１－７）システム制御装置
システム制御装置２００は、風速を計測する風速計測部５１、風速値に基づいて小型飛砂風向計測装置１００の稼働を制御する風速判定部５３、飛砂風速計測部１０の飛砂計測センサ１１５からの電気的な衝動信号を増幅して、データロガー５６に送信する信号増幅器５７、信号増幅器５７及び風向計測部２０からの信号をデータとして保存するデータロガー５６及びメモリ５５からなるデータ記憶部５４、システム全体を制御するプログラム制御されたＣＰＵ（Central Processing Unit）５０で構成される。
システム制御装置２００は、風速を計測する風速計測部５１、風速値に基づいて小型飛砂風向計測装置１００の稼働を制御する風速判定部５３、飛砂風速計測部１０の飛砂計測センサ１１５からの電気的な衝動信号を増幅して、データロガー５６に送信する信号増幅器５７、信号増幅器５７及び風向計測部２０からの信号をデータとして保存するデータロガー５６及びメモリ５５からなるデータ記憶部５４、システム全体を制御するプログラム制御されたＣＰＵ（Central Processing Unit）５０で構成される。
【0023】
（１－８）風速判定部
風速判定部５１は、風速計測部５０に設けた風速計５１が計測する風速が臨界風速以下であるには、飛砂風向検出部制止手段３０へ制止信号を送信する。
風速判定部５１は、風速計測部５０に設けた風速計５１が計測する風速が臨界風速以下であるには、飛砂風向検出部制止手段３０へ制止信号を送信する。
【0024】
（１－９）データ記憶部
データ記憶部５４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、信号増幅器５７からの飛砂量計測データ及び風向計測部２０らの風向データを保存する。
データ記憶部５４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、信号増幅器５７からの飛砂量計測データ及び風向計測部２０らの風向データを保存する。
【0025】
２．簡易小型飛砂風向計測装置
（２－１）簡易小型飛砂風向計測装置の構成
図９は、本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の外観図であり、それぞれ、（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）正面図、（ｄ）側面図である。簡易小型飛砂風向計測装置５００は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを設けた飛砂計測部１０と他端に風向を検知する垂直翼１１を配設した飛砂風向検出部１２が筐体１４に回転可能に配設された回転軸１３に直交して係止されている。小型飛砂風向計測装置１００と異なり、筐体１４の底部に簡易小型飛砂風向計測装置５００を設置するための筐体保持孔（図示せず）が設けられている。外部と電力及び信号を送受するための接続端子１６が設けられている。
電源としては、後述する制御システムを設置するため、消費電力が少なく、乾電池だけで長期間観測が可能である。また、超長期間使用する場合、太陽パネルに繋げると、安定した電力を供給することができる。
（２－１）簡易小型飛砂風向計測装置の構成
図９は、本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の外観図であり、それぞれ、（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）正面図、（ｄ）側面図である。簡易小型飛砂風向計測装置５００は、一端に飛砂粒子数を計測する飛砂計測センサを設けた飛砂計測部１０と他端に風向を検知する垂直翼１１を配設した飛砂風向検出部１２が筐体１４に回転可能に配設された回転軸１３に直交して係止されている。小型飛砂風向計測装置１００と異なり、筐体１４の底部に簡易小型飛砂風向計測装置５００を設置するための筐体保持孔（図示せず）が設けられている。外部と電力及び信号を送受するための接続端子１６が設けられている。
電源としては、後述する制御システムを設置するため、消費電力が少なく、乾電池だけで長期間観測が可能である。また、超長期間使用する場合、太陽パネルに繋げると、安定した電力を供給することができる。
【0026】
（２―１）飛砂風向検出部
本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の飛砂風向検出部１２は、小型飛砂風向計測装置１００を同じである。
本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の飛砂風向検出部１２は、小型飛砂風向計測装置１００を同じである。
【0027】
（２－２）飛砂計測部
本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の飛砂計測部１０は、小型飛砂風向計測装置１００を同じである。
本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の飛砂計測部１０は、小型飛砂風向計測装置１００を同じである。
【0028】
（２－３）風向計測部
図１０は、本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の構造を示す側面図である。図１１は、風向計測部２０の構造を示す斜視図である。風向計測部２０は、中空型スリップリング４０中に回転軸１３を接続した形態で、回転軸１３の回転量を風向変位量として計測するポテンショメータ２１を中空型スリップリング４０の下に配設する形態で構成される。この形態とすることで、小型飛砂風向計測装置１００に比べてコンパクトになる。
図１０は、本願発明の簡易小型飛砂風向計測装置５００の構造を示す側面図である。図１１は、風向計測部２０の構造を示す斜視図である。風向計測部２０は、中空型スリップリング４０中に回転軸１３を接続した形態で、回転軸１３の回転量を風向変位量として計測するポテンショメータ２１を中空型スリップリング４０の下に配設する形態で構成される。この形態とすることで、小型飛砂風向計測装置１００に比べてコンパクトになる。
【0029】
（２－４）飛砂風向計測システム
図１２は、本願発明の簡易小型飛砂風向計測システムのブロック図である。本願発明の簡易小型飛砂風向計測システム４００は、簡易小型飛砂風向計測装置５００と計測データを記憶するデータ記憶装置６００で構成される。
データ記憶装置６００は、飛砂風速計測部１０の飛砂計測センサ１１５からの電気的な衝動信号を増幅して、データロガー５６に送信する信号増幅器５７、信号増幅器５７及び風向計測部２０からの信号をデータとして保存するデータロガー５６及びメモリ５５からなるデータ記憶部５４で構成される。
図１２は、本願発明の簡易小型飛砂風向計測システムのブロック図である。本願発明の簡易小型飛砂風向計測システム４００は、簡易小型飛砂風向計測装置５００と計測データを記憶するデータ記憶装置６００で構成される。
データ記憶装置６００は、飛砂風速計測部１０の飛砂計測センサ１１５からの電気的な衝動信号を増幅して、データロガー５６に送信する信号増幅器５７、信号増幅器５７及び風向計測部２０からの信号をデータとして保存するデータロガー５６及びメモリ５５からなるデータ記憶部５４で構成される。
【0030】
３．飛砂風向計測装置の設置
図１３は、本願発明の小型飛砂風向計測装置１００の設置態様の説明図である。筐体１４の下部を観測地（砂地）埋設した設置態様とすることができる。図１４（ａ）は、簡易小型飛砂風向計測装置５００を架台６０に係止した態様であり、（ｂ）は、架台６０に倒置して係止した態様である。架台６０に倒置して係止する場合には、垂直翼１１を逆にして配設し、砂除けカバー６１を設けることができる。
図１３は、本願発明の小型飛砂風向計測装置１００の設置態様の説明図である。筐体１４の下部を観測地（砂地）埋設した設置態様とすることができる。図１４（ａ）は、簡易小型飛砂風向計測装置５００を架台６０に係止した態様であり、（ｂ）は、架台６０に倒置して係止した態様である。架台６０に倒置して係止する場合には、垂直翼１１を逆にして配設し、砂除けカバー６１を設けることができる。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本願発明により、飛砂量と風向を同時計測可能な小型飛砂量計測装置を提供できる。
【符号の説明】
【0032】
１００ 小型飛砂風向計測装置， ５００ 簡易小型飛砂風向計測装置
３００ ，４００ 飛砂風向計測システム
２００ システム制御装置， ６００ データ記憶装置
１ センサ保護筒
２ 飛砂計測センサ
３ センサ固定具
４ センサ保持具
５ センサ収容筒
６ フォンプラグ
７ Ｏリング
１０ 飛砂計測部
１１ 垂直翼
１２ 飛砂風向検出部
１３ 回転軸
１４ 筐体
１５ 筐体保持部
１６ 接続端子
１７ 支持柱
１８ 筐体の上蓋
２０ 風向計測部
２１ ポテンショメータ
２２ 巻掛け伝動機構
３０ 飛砂風向検出部制止手段
３１ 回転板
３２ 回転板制止パッド
３３ 減速モータ
４０ スリップリング
５０ ＣＰＵ
５１ 風速計測部
５２ 風速計
５３ 風速判定部
５４ データ記憶部
５５ メモリ
５６ データロガー
５７ 信号増幅器
５８ 電源
３００ ，４００ 飛砂風向計測システム
２００ システム制御装置， ６００ データ記憶装置
１ センサ保護筒
２ 飛砂計測センサ
３ センサ固定具
４ センサ保持具
５ センサ収容筒
６ フォンプラグ
７ Ｏリング
１０ 飛砂計測部
１１ 垂直翼
１２ 飛砂風向検出部
１３ 回転軸
１４ 筐体
１５ 筐体保持部
１６ 接続端子
１７ 支持柱
１８ 筐体の上蓋
２０ 風向計測部
２１ ポテンショメータ
２２ 巻掛け伝動機構
３０ 飛砂風向検出部制止手段
３１ 回転板
３２ 回転板制止パッド
３３ 減速モータ
４０ スリップリング
５０ ＣＰＵ
５１ 風速計測部
５２ 風速計
５３ 風速判定部
５４ データ記憶部
５５ メモリ
５６ データロガー
５７ 信号増幅器
５８ 電源
【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】
