移動体
【課題】 空力音の発生を抑制しつつ、移動体（鉄道車両）周りの空気の流速を検出する
【解決手段】 車両の先端部１に圧力センサＳ１〜Ｓ５を取り付け、先端部１それ自体を５孔ピトー管とする。これにより、車両の外板部分に、別途、５孔ピトー管を設ける必要がないので、５孔ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【解決手段】 車両の先端部１に圧力センサＳ１〜Ｓ５を取り付け、先端部１それ自体を５孔ピトー管とする。これにより、車両の外板部分に、別途、５孔ピトー管を設ける必要がないので、５孔ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気等の流体中を移動する移動体に関するもので、特に、高速鉄道車両や航空機に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
航空機等の高速で移動する移動体では、ピトー管を用いて移動体周りの空気の流速を検出することにより、移動体の速度を検出している（例えば、特許文献１参照）。
なお、ピトー管とは、周知のごとく、動圧と静圧との圧力差に基づいて流体の流速を検出する一種の差圧計である。
【特許文献１】実開平５−３２３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ピトー管は、管（パイプ）の先端側に、圧力を導入するための複数個の孔が設けられており、通常、これら複数個の孔のうち１つの孔が移動体の移動方向と一致する方向に開口し、他の孔が移動方向と交差する方向に向けて開口している。
【０００４】
しかし、ピトー管を移動体に取り付けると、ピトー管のうち移動方向と交差する部分により気流が乱され、空力音が発生してしまう。
本発明は、上記点に鑑み、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小する先端部を有する移動体であって、先端部に設けられ、互いにずれた位置にて先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、流体の流速を算出する流速算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これにより、請求項１に記載の発明では、移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小する移動体の先端部それ自体がピトー管として機能するので、移動体の外板部分に、別途、ピトー管を設ける必要がない。したがって、ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、移動方向先端部側に、移動方向と交差する方向に突出した突起部を有する移動体であって、突起部に設けられ、互いにずれた位置にて先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、流体の流速を算出する流速算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、請求項２に記載の発明では、移動体の先端側に設けられている既存の突起部それ自体がピトー管として機能するので、移動体の外板部分に、別途、ピトー管を設ける必要がない。したがって、ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態は、本発明に係る移動体を高速鉄道車両（新幹線）に適用したものであり、以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（第１実施形態）
１．図面の説明
図１は本実施形態に係る鉄道車両（以下、車両という。）の先端部１の斜視図であり、図２（ａ）は先端部１の上面図であり、図２（ｂ）は先端部１の右側面図であり、図３は車両周りの流速を検出するために電気系ブロック図である。
【００１０】
２．車両周りの流速を検出するための具体的構成
車両の先端部１は、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、車両の移動方向先端側（前方側）に向かうほど断面積が縮小するような形状となっている。
【００１１】
なお、本実施形態に係る車両の先端部１は、いわゆる流線型とは異なる形状であるが、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、前方側に向かうほど断面積が縮小するような滑らかな曲面にて構成されている。
【００１２】
そして、先端部１には、図１に示すように、５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５が互いにずれた位置に取り付けられており、これら５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５のうち第１圧力センサＳ１は先端部１の最先端に取り付けられ、他の４つの圧力センサＳ２〜Ｓ５は、第１圧力センサＳ１を挟んで対称となる位置に取り付けられている。
【００１３】
すなわち、第１圧力センサＳ１は、先端部１の最先端、つまり車両の移動方向に対して直交する仮想面Ｓ（図２（ｂ）参照）と接する部位に設けられている。
そして、第２圧力センサＳ２及び第４圧力センサＳ４それぞれは、水平方向において、第１圧力センサＳ１を挟んで対称の位置に配設され、第３圧力センサＳ３及び第５圧力センサＳ５それぞれは、鉛直方向において、第１圧力センサＳ１を挟んで対称の位置に配設されている。
【００１４】
また、各圧力センサＳ１〜Ｓ５により検出された圧力信号は、図３に示すように、インタフェース３を介して演算回路５に入力され、演算回路５は、各圧力センサＳ１〜Ｓ５により検出された圧力に基づいて、５孔ピトー管において用いられる周知の算出手法に従って車両周りの空気の流速を演算する。
【００１５】
なお、演算回路５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータにて構成されたものであり、演算処理に用いられるプログラム、及び圧力係数等の諸定数はＲＯＭに記憶されている。
【００１６】
３．本実施形態に係る鉄道車両の特徴
本実施形態では、先端部１は、前方側に向かうほど断面積が縮小するような滑らかな曲面にて構成されているので、この先端部１に５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５を取り付けることにより、先端部１それ自体が５孔ピトー管として機能する。
【００１７】
したがって、車両の外板部分に、別途、５孔ピトー管を設ける必要がないので、５孔ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【００１８】
４．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、圧力センサＳ１〜Ｓ５が特許請求の範囲に記載された圧力検出手段に相当し、演算回路５が特許請求の範囲に記載された流速算出手段に相当する。
【００１９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、車両の先端部１に５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５を取り付けたが、本実施形態は、図４に示すように、車両の先端部側に設けられた、移動方向と交差する方向（本実施形態では、鉛直方向上方側）に突出した略円筒状の突起部７の側面に、３つの圧力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ４を設けたものである。
【００２０】
因みに、本実施形態に係る突起部７は無線用のアンテナであり、この突起部７は、通常、車両先端側天井部の外板に設けられているとともに、移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小するような形状（本実施形態では、円筒状）となっている。
【００２１】
なお、本実施形態では、図５に示すように、第１圧力センサＳ１に対して鉛直方向にずれた位置に設けられた第３圧力センサＳ３及び第５圧力センサＳ５は設けられていないので、３孔ピトー管用のプログラムにて演算処理が実行されて車両周りの空気の流速が算出される。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、車両の先端側に設けられている既存の突起部７それ自体が３孔ピトー管として機能するので、車両の外板部分に、別途、３孔ピトー管を設ける必要がない。したがって、３孔ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【００２３】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、鉄道車両に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、航空機に適用することができる。
【００２４】
また、上述の実施形態では、先端部１又は突起部７に圧力センサを取り付けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力センサを取り付けた部位に相当する部位に圧力を導入するチューブを取り付け、このチューブを介して圧力を圧力センサにて検出してもよい。
【００２５】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鉄道車両の先端部１の斜視図である。
【図２】（ａ）は先端部１の上面図であり、（ｂ）は先端部１の右側面図である。
【図３】流速を検出するために電気系ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る鉄道車両の先端部１の斜視図である。
【図５】突起部７の拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…先端部、３…インタフェース、５…演算回路、７…突起部、Ｓ１〜Ｓ５…圧力センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気等の流体中を移動する移動体に関するもので、特に、高速鉄道車両や航空機に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
航空機等の高速で移動する移動体では、ピトー管を用いて移動体周りの空気の流速を検出することにより、移動体の速度を検出している（例えば、特許文献１参照）。
なお、ピトー管とは、周知のごとく、動圧と静圧との圧力差に基づいて流体の流速を検出する一種の差圧計である。
【特許文献１】実開平５−３２３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ピトー管は、管（パイプ）の先端側に、圧力を導入するための複数個の孔が設けられており、通常、これら複数個の孔のうち１つの孔が移動体の移動方向と一致する方向に開口し、他の孔が移動方向と交差する方向に向けて開口している。
【０００４】
しかし、ピトー管を移動体に取り付けると、ピトー管のうち移動方向と交差する部分により気流が乱され、空力音が発生してしまう。
本発明は、上記点に鑑み、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小する先端部を有する移動体であって、先端部に設けられ、互いにずれた位置にて先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、流体の流速を算出する流速算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これにより、請求項１に記載の発明では、移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小する移動体の先端部それ自体がピトー管として機能するので、移動体の外板部分に、別途、ピトー管を設ける必要がない。したがって、ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、移動方向先端部側に、移動方向と交差する方向に突出した突起部を有する移動体であって、突起部に設けられ、互いにずれた位置にて先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、流体の流速を算出する流速算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、請求項２に記載の発明では、移動体の先端側に設けられている既存の突起部それ自体がピトー管として機能するので、移動体の外板部分に、別途、ピトー管を設ける必要がない。したがって、ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態は、本発明に係る移動体を高速鉄道車両（新幹線）に適用したものであり、以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（第１実施形態）
１．図面の説明
図１は本実施形態に係る鉄道車両（以下、車両という。）の先端部１の斜視図であり、図２（ａ）は先端部１の上面図であり、図２（ｂ）は先端部１の右側面図であり、図３は車両周りの流速を検出するために電気系ブロック図である。
【００１０】
２．車両周りの流速を検出するための具体的構成
車両の先端部１は、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、車両の移動方向先端側（前方側）に向かうほど断面積が縮小するような形状となっている。
【００１１】
なお、本実施形態に係る車両の先端部１は、いわゆる流線型とは異なる形状であるが、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、前方側に向かうほど断面積が縮小するような滑らかな曲面にて構成されている。
【００１２】
そして、先端部１には、図１に示すように、５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５が互いにずれた位置に取り付けられており、これら５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５のうち第１圧力センサＳ１は先端部１の最先端に取り付けられ、他の４つの圧力センサＳ２〜Ｓ５は、第１圧力センサＳ１を挟んで対称となる位置に取り付けられている。
【００１３】
すなわち、第１圧力センサＳ１は、先端部１の最先端、つまり車両の移動方向に対して直交する仮想面Ｓ（図２（ｂ）参照）と接する部位に設けられている。
そして、第２圧力センサＳ２及び第４圧力センサＳ４それぞれは、水平方向において、第１圧力センサＳ１を挟んで対称の位置に配設され、第３圧力センサＳ３及び第５圧力センサＳ５それぞれは、鉛直方向において、第１圧力センサＳ１を挟んで対称の位置に配設されている。
【００１４】
また、各圧力センサＳ１〜Ｓ５により検出された圧力信号は、図３に示すように、インタフェース３を介して演算回路５に入力され、演算回路５は、各圧力センサＳ１〜Ｓ５により検出された圧力に基づいて、５孔ピトー管において用いられる周知の算出手法に従って車両周りの空気の流速を演算する。
【００１５】
なお、演算回路５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータにて構成されたものであり、演算処理に用いられるプログラム、及び圧力係数等の諸定数はＲＯＭに記憶されている。
【００１６】
３．本実施形態に係る鉄道車両の特徴
本実施形態では、先端部１は、前方側に向かうほど断面積が縮小するような滑らかな曲面にて構成されているので、この先端部１に５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５を取り付けることにより、先端部１それ自体が５孔ピトー管として機能する。
【００１７】
したがって、車両の外板部分に、別途、５孔ピトー管を設ける必要がないので、５孔ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【００１８】
４．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、圧力センサＳ１〜Ｓ５が特許請求の範囲に記載された圧力検出手段に相当し、演算回路５が特許請求の範囲に記載された流速算出手段に相当する。
【００１９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、車両の先端部１に５つの圧力センサＳ１〜Ｓ５を取り付けたが、本実施形態は、図４に示すように、車両の先端部側に設けられた、移動方向と交差する方向（本実施形態では、鉛直方向上方側）に突出した略円筒状の突起部７の側面に、３つの圧力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ４を設けたものである。
【００２０】
因みに、本実施形態に係る突起部７は無線用のアンテナであり、この突起部７は、通常、車両先端側天井部の外板に設けられているとともに、移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小するような形状（本実施形態では、円筒状）となっている。
【００２１】
なお、本実施形態では、図５に示すように、第１圧力センサＳ１に対して鉛直方向にずれた位置に設けられた第３圧力センサＳ３及び第５圧力センサＳ５は設けられていないので、３孔ピトー管用のプログラムにて演算処理が実行されて車両周りの空気の流速が算出される。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、車両の先端側に設けられている既存の突起部７それ自体が３孔ピトー管として機能するので、車両の外板部分に、別途、３孔ピトー管を設ける必要がない。したがって、３孔ピトー管による気流の乱れは、原理的に発生しないので、空力音の発生を抑制しつつ、移動体周りの空気の流速を検出することができる。
【００２３】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、鉄道車両に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、航空機に適用することができる。
【００２４】
また、上述の実施形態では、先端部１又は突起部７に圧力センサを取り付けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力センサを取り付けた部位に相当する部位に圧力を導入するチューブを取り付け、このチューブを介して圧力を圧力センサにて検出してもよい。
【００２５】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鉄道車両の先端部１の斜視図である。
【図２】（ａ）は先端部１の上面図であり、（ｂ）は先端部１の右側面図である。
【図３】流速を検出するために電気系ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る鉄道車両の先端部１の斜視図である。
【図５】突起部７の拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…先端部、３…インタフェース、５…演算回路、７…突起部、Ｓ１〜Ｓ５…圧力センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小する先端部を有する移動体であって、
前記先端部に設けられ、互いにずれた位置にて前記先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、
前記圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、前記流体の流速を算出する流速算出手段と
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項２】
移動方向と交差する方向に突出した突起部を移動方向先端部側に有する移動体であって、
前記突起部に設けられ、互いにずれた位置にて前記先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、
前記圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、前記流体の流速を算出する流速算出手段と
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項１】
移動方向先端側に向かうほど断面積が縮小する先端部を有する移動体であって、
前記先端部に設けられ、互いにずれた位置にて前記先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、
前記圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、前記流体の流速を算出する流速算出手段と
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項２】
移動方向と交差する方向に突出した突起部を移動方向先端部側に有する移動体であって、
前記突起部に設けられ、互いにずれた位置にて前記先端部周りを流れる流体の圧力を検出する少なくとも３つの圧力検出手段と、
前記圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、前記流体の流速を算出する流速算出手段と
を備えることを特徴とする移動体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１４５２６５（Ｐ２００９−１４５２６５Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２４７８７（Ｐ２００７−３２４７８７）
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
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