環境測定機・科学機器の製造販売:柴田科学株式会社
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風速計


風速測定の情報



1 気流計測器について

現在、一般的に気流計測で利用されている原理は、大きく分けて、機械式と電気式の2種類に分類することができる。前者はプロペラ等の回転子を利用し、気流の大きさをプロペラの回転数で換算するもので、気流温度等の環境不安定要素にあまり影響を受けずに測定を行うことができる。しかし、機械式としての検知部の構造上より、数cm/s~数mm/sの風速を精度よく測定することは難しい。後者はさらに熱線式と他方式に別れる。他方式は主に超音波方式、レーザードップラー方式に分類される。熱線式は検知部に電力を加えて抵抗体を常時熱する。この抵抗線を熱することから熱線式という名称で汎用化されている。この常時熱せられた抵抗体が気流により冷却され、このとき電気信号も何らかの変化を生じる。この変化の度合いを気流の大きさに値付けたものを主原理としている。しかし、空気内での放熱現象を利用しているため、他の温度、湿度の環境要素の影響を受けやすい。また、素子加熱における抵抗体自身の自然対流成分が微風速測定を困難にしている。ただし、価格、大きさ、使用感からすればもっとも汎用性のある方式で各社で製作、販売され、種類も多い。将来的にも今後安定して使用されて行くだろうと思われる。

他の方式の中の超音波方式は空気内での音の伝搬効果を利用したもので、検知部の構成によっては多次元での計測が可能となる。このため、気流の方向性も計測することができ、またその測定原理により微風を正確に測定することができる。ただし、検知部の構成が大がかりで微少領域での測定にはあまりむかない。また価格も現在のところ、かなり高い。

レーザードップラー方式は空間内で通過する微粒子の散乱光のドップラー効果を利用している。このため、微風をより正確に捕らえることができる。しかし、装置がやや複雑になってしまい、取り扱いにはある程度の熟練を要する。また、これも超音波方式同様価格がやや高い。

他に古くからの方法で、空気内の冷却効果を温度計で捕らえ、冷却時間と測定温度から風速値としての換算を行う、カタ寒暖計もあるが、現在はあまり使用されていない。また、他に直接ピトー静圧管を用い、全圧と静圧の差圧より気流値に換算する方法もあるが、装置全体構成が大がかりになる。また微風速測定にはあまり向かない。
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2 熱線式風速計について

当社では主として、熱線式の主原理から測定器として開発、製造、販売を行っている。

検知部は現在は主に白金抵抗素子で構成され、これに電力を供給し、発熱体とする。また多くは風の温度を検知し、これを補正するため、風速検知の抵抗素子とは別に風温度検知専用の素子を持つ。この2つの素子、またこれに付随する部品で構成された検知部分をプローブとして体型ずける。風速検知部の発熱方法、発熱温度コントロールについては各社で異なるが、プローブを気流が生じている中に投与することで、発熱している風速検知部素子の熱が奪われる。風速検知素子はホイートストンブリッジの一辺として構成されているため、熱が奪われて抵抗体の値が変化することでブリッジの電気的なバランスが崩れる。このときこのバランスを元にもどそうとする力が電気的に働く。このブリッジバランスを保とうとする電力の補充分を風速値に値付ける。細かい構成等は異なっても、基本的な動作は各社ともこの原理を利用していると思われる。
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3 風速計の校正について

風速計の工業規格はおよそ次の"風速計関連諸規格とその概要"にあるが、いずれも物理的に安定した風と温度を供給できる風洞装置が必要になる。JIS T8202の制定で熱線式でのおよその基準は確定したが、まだ暗中模索で規定した基準もあり、1997年により実用に向けて改正が行われた。これにより、微風速域での不確かさの定義等風速計校正に関する具体的な規定が明確化されつつある。

現在まだ懸案になっているのは、微風速領域である。通産省、工技院、計量研究所では環境条件に左右されない地下トンネルを設備し、この中で台車を走らせることで微風速基準としている。通産省での国家基準はこの走行台車に定義されている。また1997年年末に気体流速計のJCSS制度も発足し、1999年には稼働すると思われる。これは一般ユーザー向けの認定ラボとして国内の主メーカーが風速校正業務を行う。
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4 風速計関連規格について

4.1 JIS 一般用風速計
JIS T8202-1997 一般用風速計 「Anemometer for general use」

制定: 1976年(昭和51年)
改正: 1997年(平成9年)
対象: 事務所、工場、地下街などの自然換気及び人工換気における空気流の速さを測定し、風速値を指示する。一般用風速計についての規定。ただし、気象用、航空機、船舶用、鉱山防爆用などの規定からは除く。
原案作成: (社)日本保安用品協会

4.2 JIS 鉱山用熱式流速計
JIS M7606-1978 鉱山用熱式流速計

制定: 1951年(昭和26年)
改正: 1978年(昭和53年)
対象: 鉱山において使用する携帯型の熱式流速計
原案作成: (社)日本保安用品協会

4.3 ISO温熱環境
ISO 7726-1985 Thermal Enviroments - Instruments and methods for mesuring physical quantities (温熱環境-物理量測定のための計測器および方法)

制定: 1985年
対象: 温熱環境の物理量(気温、放射温度、気流速度、湿度など)を測定するための計測器の特性と計測方法
原案担当: ISO/TC159"Ergonomics"

4.4 その他気流測定に関する関連規格
1. ISO 7243: Hot Enviroments-WBGT index
2. ISO 7933: Hot Enviroments-thermal stress based
3. ISO 7730: Moderate thermal environments-PMV、PPD index
4. IES-RP-CC-013-86-T: Institute of Enviroments Science Recomended Practice for Equipment Calibration or Validation Proceduress

制定: 1986年
対象: クリーンルームおよびクリーンエアデバイスの試験のための計測器の校正方法、および校正周期を規定、風速計は熱式と翼車式を対象としている。
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5 「建築物における衛生的環境の確保に関する法律」 ~通称「ビル衛生管理法」

建築物環境衛生管理基準 ― 第4条 特定建築物の所有者、占有者その他の者で当該特定建築物の維持管理について権限を有するものは、政令で定められる基準に従って当該特定建築物の維持管理をしなければならない。

対象: 特定建築物(床面積 3,000m2以上)
  • 興業場、デパート、集会場(公民館、結婚式場、図書館、博物館、美術館、など)
  • 店舗、事務所
  • 学校
  • 旅館
など
上記において、浮遊粉じん、温度、湿度、気流、一酸化炭素、二酸化炭素の6項目を空気環境測定主項目として測定規定を設けている。
関連項目: 上記項目の中で気流の規定は0.5m/s以下となっている。
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