JP2000111445A - 粒子供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風洞等の流路に微小粒子を供給する粒子供給
装置において、粒子の濃度を正確にかつ迅速に調整可能
として実験精度を向上するとともに、実験時間を短縮し
効率的な実験を可能とする。 【解決手段】 微小粒子を気流とともに風洞等の流路内
に供給する粒子供給装置において、上記粒子が投入され
る筒状の容器内に上記粒子を含む気流が流入する多数の
気流流入孔を有する第１の気流管を設けるとともに、上
記容器の外部に、外気が流入する多数の気流流入孔を有
する第２の気流管を設け、流量調整手段によって、上記
第１、第２の気流管の上記気流流入口の面積を変化させ
ることにより、粒子と空気と混合比を変化させて、粒子
の濃度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は模型による風洞実験等
の、粒子と空気とを同時に使用する実験のうち、特に粒
子をシーディング材として気流の挙動を検知あるいは調
査する流体実験に用いられる粒子供給装置に関する。

【０００１】

【発明が解決しようとする課題】図６は上記流体実験に
用いられる粒子供給装置の従来の１例を示し、図６にお
いて、０１はチャンバで一方側に空気入口０５が設けら
れ、その反対側に粒子搬送ダクト０６が接続されてい
る。上記チャンバ０１内の底部には、粒子０４を収容し
た粒子容器０２が設置されている。同粒子容器０２の下
部にはコンプレッサ０３に接続される空気管０７が開口
している。

【０００２】上記のような粒子供給装置において、チャ
ンバ０１内には、吸引装置（図示省略）によって空気導
入口から連続的に空気が吸引されている。一方、コンプ
レッサ０３からの圧縮空気は空気管０７を通って粒子容
器０２内に噴出される。そして、この空気によって粒子
容器０２内の粒子０４はチャンバ０１内に吹き上げら
れ、吸引された空気とともに粒子搬送ダクト０６内に送
出される。

【０００３】上記のような従来の粒子供給装置にあって
は、粒子容器０２内に粒子をコンプレッサ０３からの加
圧空気によってチャンバ０１内に吹き上げるように構成
されているため、粒子０４の送出量即ち空気中における
粒子濃度の調整はできない。このため、かかる粒子供給
装置を用いる流体実験においては、例えばレーザ流速計
を用いた流速測定においては、最適なシーディングを行
なうことができず、実験精度が低下するとともに、粒子
の濃度調整を行なう際にはこれに長時間を要するため実
験時間が長くなって効率的な実験ができないという問題
点を抱えている。

【０００４】本発明は上記のような問題点を解決するも
ので、その目的とするところは、風洞等の流路に微小粒
子を供給する粒子供給装置において、粒子の濃度を正確
にかつ迅速に調整可能として実験精度を向上するととも
に、実験時間を短縮し効果的な実験を可能とすることに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする第１の手段は、微小粒子
を気流とともに風洞等の流路内に供給する粒子供給装置
において、上記粒子が投入される筒状の容器内に、上記
粒子が含まれた気流が流入する多数の気流流入孔を有す
る第１の気流管を設けるとともに、上記容器の外部に、
外部の気体が流入する多数の気流流入孔を有する第２の
気流管を設け、さらに、上記第１，第２の気流管の上記
気流流入口の面積を変化させる流量調整手段を設けたこ
とにある。

【０００６】また、上記流量調整手段は、具体的には次
のように構成するのが最適である。即ち、同流量調整手
段は、上記第１，第２気流管にこれら気流管の長手方向
に往復移動可能に取付けられて、上記気流流入孔の面積
を変化させる流量調整部材と、同流量調整部材に固着さ
れ内周にめねじが形成された駆動部材と、同駆動部材の
めねじに螺合されるおねじが外周に形成され、回転駆動
可能に支持されたねじ棒とを備え、上記ねじ棒を回転さ
せ上記駆動部材を介して上記流量調整部材を往復移動さ
せるように構成されてなる。

【０００７】上記手段によれば、粒子は吸引気流ととも
に筒状の容器内に設けられた第１の気流管の気流流入孔
から同気流管内に入り、同気流管内を経て、外部に設け
られた第２の気流管に流入する。上記粒子はこの際に第
２の気流管の気流流入孔から流入した空気と混合して粒
子捕集ダクトから風洞等の流路に送られる。

【０００８】かかる粒子の供給時において、上記手段に
よれば、容器内に設けられた第１の気流管に取付けた流
量調整部材をねじ棒及び駆動部材を介して往復動させて
第１の気流管の気流流入孔の開孔面積を変化させ、第１
の気流管内に導入される粒子を含む気流の流量を調整す
るとともに、外部に設けられた第２の気流管に取付けた
流量調整部材をねじ棒及び駆動部材を介して往復動させ
て第２の気流管の気流流入孔の開孔面積を変化させ、第
２の気流管に導入される空気量を調整する。従って上記
手段によれば、流量調整手段により、上記第１の気流管
に流入する粒子及び気流の量と第２の気流管に導入され
る空気量との割合を変化させることにより、粒子の濃度
を正確に調整することができる。

【０００９】さらに第２の手段は、上記第１の手段に加
えて、上記容器の内部に、上記粒子の投入空間と上記第
１の気流管の外周空間とを仕切り、上記粒子が含まれた
気流が流入する多数の通孔を有する仕切部材を設け、上
記粒子が含まれた気流が上記仕切部材の通孔を経て上記
第１の気流管に導入されるように構成されてなる。

【００１０】上記手段によれば、粒子投入空間に投入さ
れた粒子を巻き上げて仕切部材の通孔を通した後、拡散
させ、これを第１の気流管に導入することとなるので、
粒子の拡散が促進され、気流中に均等に粒子を分布させ
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図１〜図５を参照して本発明
の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実施
の第１形態に係る粒子供給装置の縦断面図、図２は図１
のＡ−Ａ線断面図である。

【００１２】図１〜図２において、１は有底の円筒状態
からなる外筒、２ａは円筒状態からなり、上記外筒１と
同心の内筒であり、上記外筒１の内周と内筒２ａの外周
との間には環状の粒子投入路２が形成されている。２ｂ
は上記外筒１及び内筒２ａの上端に固着されたカバーで
あり、同カバー２ｂには上記粒子投入路２に開口する粒
子投入口１４が設けられている。また上記内筒２ａの底
部には、多数の孔からなる粒子流入口１６が設けられた
底板２ｃが固着されている。

【００１３】１２ａは上記内筒２ａの中心部に上下方向
に貫設された内部の気流管（第１の気流管）、８ａは同
気流管１２ａに連通され、上記カバー２ｂの外側に立設
された外部の気流管（第２の気流管）である。上記内部
の気流管１２ａにはその下部から一定高さに亘って多数
の気流流入口１２が穿設され、また上記外部の気流管８
ａにはその下部から一定長さに亘って多数の気流流入口
８が穿設されている。

【００１４】１１は内部の流量調整板であり、上記内部
の気流管１２ａの外周に、長手方向に摺動自在にかつ流
体密に嵌合されている。また、５は外部の流量調整板で
あり、上記外部の気流管８ａの外周に、長手方向に摺動
自在に、かつ流体密に嵌合されている。

【００１５】３は上記内筒２ａの内周と内部の気流管１
２ａとの間に形成された粒子拡散空間であり、同粒子拡
散空間３は内筒２ａの底板２ｃに穿設された粒子流入口
１６を介して上記粒子投入路２に連通されるとともに、
上記流量調整板１１によって開閉される上記気流流入口
１２を介して内部の気流管１２ａ内と連通可能となって
いる。

【００１６】上記内部の流量調整板１１及び外部の流量
調整板５の外周には、夫々上下２箇所（１箇所でも、３
箇所以上でもよい）に、歯車９及び６が夫々に固着され
ている。上記各歯車９及び６の内周にはめねじが形成さ
れている。

【００１７】１０は内部のねじ棒であり、上記内筒２ａ
の内部に、上記気流管１２ａと平行に上下に貫通して設
けられて両端を回転自在に支持されるとともに、外周に
おねじが形成されて、上記内部の歯車９，９のめねじと
螺合している。また７は外部のねじ棒であり、上記カバ
ー２ｂの外部上方に上記気流管８ａと平行に設けられて
両端を回転自在に支持されるとともに、外周におねじが
形成されて、上記外部の歯車６，６のめねじと螺合して
いる。

【００１８】１３は上記内筒２ａの内部に設けられて上
記歯車９及びねじ棒１０を覆うカバーである。また４は
上記外側の気流管８ａの出口側に接続される粒子捕集ダ
クトである。

【００１９】上記のように構成された粒子供給装置にお
いて、粒子捕集ダクト４には、別個に設けた気流吸引装
置（図示省略）が接続され、同粒子捕集ダクト４を介し
て、内部及び外部の気流管１２ａ及び８ａ、並びに外筒
１の内部空間には、気流あるいは粒子が含まれた気流の
吸引力が作用している。

【００２０】然して、粒子投入口１４から投入された粒
子１５は外筒１内の粒子投入路２を通り、内筒２ａの底
板２ｃに形成された粒子流入口１６から気流とともに粒
子拡散空間３に入る。そして、上記粒子１５は気流とと
もに、流量調整板１１によって開孔面積が調整されてい
る気流流入口１２から内部の気流管１２ａに流入し、同
気流管１２ａ内を通って外部の気流管８ａ内に流入す
る。

【００２１】上記外部の気流管８ａ内には、流量調整板
５によって開口面積が調整されている気流流入口８から
外部の空気が導入されており、上記内部の気流管１２ａ
から流入した粒子を含む気流は、上記外部の気流管８ａ
内で上記空気と混合される。そして、上記空気の混合物
だけ粒子の濃度が薄められた粒子を含む気流は粒子捕集
ダクト４を通って上記気流吸引装置に吸引される。

【００２２】次に上記粒子供給装置における粒子濃度の
調整要領について説明する。ねじ棒駆動機構（図示省
略）により内部側のねじ棒１０を回転させると、これの
おねじに歯車のめねじが螺合されているため、歯車９が
上下に移動する。従ってこの歯車９に固着されている流
量調整板１１も上下に移動して内部の気流管１２ａに穿
設された気流流入口１２の開孔面積を変化させる。即
ち、上記流量調整板１１を図１の上方に移動させれば上
記開孔面積が増加して粒子を含む気流の流入量が増加
し、下方に移動させれば開孔面積が減少して上記粒子を
含む気流の流入量が減少する。

【００２３】また、外筒の外部に設けられたねじ棒７
も、上記内部のねじ棒１０駆動用のねじ棒駆動機構に連
動されるか、あるいは単独に駆動されるねじ棒駆動機構
（図示省略）に連結されており、これによって上記ねじ
棒７が回転されると、上記内部の流量調整板１１の駆動
の場合と同様に、歯車６及びこれに固定された流量調整
板５が上下に移動して外部の気流管８ａに設けられた気
流流入口８の開孔面積を変化させる。これにより、外部
の気流管８ａ内に流入する空気の量が変化せしめられ
る。

【００２４】即ち、内部の流量調整板１１を上昇させて
気流流入口１２の開孔面積を大きくするとともに、外側
の流量調整板５を下降させて気流流入口８の開孔面積を
小さくすると、気流流入口１２から流入される粒子１５
の量が増加するとともに、気流流入口８から流入する空
気の量が減少して、粒子捕集ダクト４を流れる気流の粒
子濃度は大きくなる。また、上記とは逆に、内部の流量
調整板１１を下降させて気流流入口１２の開孔面積を減
少させて、粒子の流入量を減少させるとともに、外部の
流量調整板５を上昇させて気流流入口８の開孔面積を増
加させて空気の流入量を増加させると上記気流中の粒子
の濃度は小さくなる。

【００２５】従って、この実施形態によれば、内部の流
量調整板１１を移動させて粒子を含む気流の流量を変化
させるとともに、外部の流量調整板５を移動させて外部
の気流管８ａ内に導入し、上記粒子を含む気流に混合さ
せる空気の量を変化させることによって、粒子捕集ダク
ト４を流れる気流内の粒子の濃度を調整することができ
る。

【００２６】図３〜図４は本発明の実施の第２形態を示
し、図３は図１に応当する断面図、図４は図３のＢ−Ｂ
線断面図である。図３〜図４において、１８は上記内筒
２ａの内部に設置された円筒状の仕切板である。上記仕
切板１８は、そのほぼ下半分に多数の通孔が穿設されて
おり、内筒２ａ内はこの仕切板８によって外側の粒子投
入路２１と内側の粒子拡散空間３とに区画される。

【００２７】２１ａはカバー２ｂに設けられた粒子投入
口で上記仕切板１８の外側の粒子投入路２１に連通され
ている。また、２０は上記内筒２ａの底板２ｃに取付け
られたパイプで、円周方向に沿って複数個設けられ、下
端が上記底板２ｃに穿けられた粒子流入口１６を介して
外側の粒子投入路２に連通され、上端開口部は上記仕切
板１８の外側の粒子投入路２１に開口している。

【００２８】この実施形態においては、内筒２ａの外周
と外筒１の内周との間の空間即ち粒子投入路２に、加圧
空気に必要に応じて混合された粒子を供給するととも
に、上記仕切板１８の外周の粒子投入路２１内に粒子投
入口２１ａから粒子１５を投入する。すると、上記粒子
投入路２内の空気即ち気流はパイプ２０を通って上記粒
子投入路２１内に噴出され、同投入路２１の下部に落下
している粒子１５を巻き上げる。

【００２９】このようにして巻き上げられた粒子は、気
流とともに仕切板１８の通孔１９を通って粒子拡散室３
に入り、この中で拡散した後気流流入口１２から内部の
気流管１２ａ内に流入する。

【００３０】上記以外の構成は図１〜図２に示す第１形
態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて示
す。また流量調整板１１及び流量調整板５による粒子及
び気流の流量調整機能は上記第１形態と同様である。

【００３１】この実施形態によれば、粒子投入路２１の
下部に落下した粒子１５をパイプ２０から噴出される気
流によって上方に巻き上げた後、仕切板１８の通孔１９
を通して粒子拡散空間３に送出するので、粒子拡散空間
３内における粒子１５の拡散が促進され、気流中に均等
に粒子を分散させて気流管１２ａ内に送ることができ
る。

【００３２】図５は本発明に係る粒子供給装置１００を
用いた風洞実験装置の１例を示し、図において２７は風
洞、２４は同風洞２７内に配置された模型、２３は吸引
装置、２８は上記粒子供給装置１００の粒子捕集ダクト
４から吸引装置２３を経て風洞２７内の流路に接続され
る粒子供給管、２５はレーザ流速計、２６はレーザ光で
ある。

【００３３】上記実験装置において、吸引装置２３によ
って、粒子供給装置１００内で上記手段によって適正に
濃度が調整された粒子は気流とともに粒子供給管２８を
通って風洞２７内の模型２４の後方で放出される。そし
てこの粒子の挙動をレーザ流速計２５で計測することに
より流速を検出する。

【００３４】上記実験時において、レーザ流速計２５は
レーザ光２６の交点での粒子の濃度によって計測精度が
大きく左右されるが、模型２４の後流では流れが乱れて
いるため、粒子の濃度が薄くなり易く、これが流速の測
定精度を低下させることとなる。かかる現象が生じた際
には、本発明に係る粒子供給装置１００においては、内
部及び外部の流量調整板１１及び５の往復移動によって
粒子の濃度を容易に、かつ迅速に調整できるので、上記
現象が生じても測定精度の低下は発生しない。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、容器内に設けられた第１の気流管及び
外部に設けられた第２の気流管に夫々取付けた流量調整
部材をねじ棒及び駆動部材を介して往復動させ、第１の
気流管の気流流入孔の開孔面積を変化させて同第１の気
流管内に導入される粒子を含む気流の流量を調整すると
ともに第２の気流管の気流流入孔の開孔面積を変化させ
て、同第２の気流管内に導入される空気量を調整するこ
とができる。

【００３６】これによって第１の気流管を通って送出さ
れる粒子の量と第２の気流管から導入される空気量との
割合を変化させて、粒子の濃度を正確に調整することが
可能となり、流体実験において、流速測定に最適なシー
ディングを行なうことができるとともに、粒子の濃度調
整が簡単にできるので実験時間が短縮される。

【００３７】また請求項２のように構成すれば、粒子投
入空間に投入された粒子を巻き上げて仕切部材の通孔を
通した後拡散させ、これを第１の気流管に導入すること
となるので、粒子の拡散が促進され、気流中に均等に粒
子を分布させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る粒子供給装置の
要部縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】本発明の実施の第２形態を示す図１応当図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】本発明に係る粒子供給装置が使用される風洞実
験装置の構成図。

【図６】従来の粒子供給装置の構成図。

【符号の説明】

１００ 粒子供給装置 １ 外筒 ２ 粒子投入路 ２ａ 内筒 ３ 粒子拡散空間 ４ 粒子捕集ダクト ５ 流量調整板 ６ 歯車 ７ ねじ棒 ８ 気流流入口 ８ａ 気流管 ９ 歯車 １０ ねじ棒 １１ 流量調整板 １２ 気流流入口 １２ａ 気流管 １３ カバー １４ 粒子投入口 １５ 粒子 １６ 粒子流入口 １８ 仕切板 １９ 通孔 ２０ パイプ ２１ 粒子投入路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小粒子を気流とともに風洞等の流路内
   に供給する粒子供給装置において、上記粒子が投入され
   る筒状の容器内に、上記粒子が含まれた気流が流入する
   多数の気流流入孔を有する第１の気流管を設けるととも
   に、上記容器の外部に、外部の気体が流入する多数の気
   流流入孔を有する第２の気流管を設け、さらに上記第
   １，第２の気流管の上記気流流入口の面積を変化させる
   流量調整手段を設けたことを特徴とする粒子供給装置。
2. 【請求項２】 上記容器の内部に、上記粒子の投入空間
   と上記第１の気流管の外周空間とを仕切り、上記粒子が
   含まれた気流が流入する多数の通孔を有する仕切部材を
   設け、上記粒子が含まれた気流が上記仕切部材の通孔を
   経て上記第１の気流管に導入されるように構成されてな
   る請求項１記載の粒子供給装置。
3. 【請求項３】 上記流量調整手段は、上記第１，第２気
   流管にこれら気流管の長手方向に往復移動可能に取付け
   られて、上記気流流入孔の面積を変化させる流量調整部
   材と、同流量調整部材に固着され、内周にめねじが形成
   された駆動部材と、同駆動部材のめねじに螺合されるお
   ねじが外周に形成され、回転駆動可能に支持されたねじ
   棒とを備え、上記ねじ棒を回転させ上記駆動部材を介し
   て上記流量調整部材を往復移動させるように構成されて
   なる請求項１または２に記載の粒子供給装置。