JP2001147234A - トレーサー粒子散布ノズル構造及び気流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定精度の向上を図ることのできるトレーサ
ー粒子散布ノズル構造及び気流測定装置を提供する。 【解決手段】 本気流測定装置のトレーサー粒子散布ノ
ズル１は、略水平に配置され、複数の長孔１ｂ，１ｂ，
…が上部に形成された長尺の円筒状のノズル本体１ａを
備え、長尺方向で隣り合う長孔１ｂ，１ｂ間の間隔を小
さくするとともに、ノズル本体１ａの上半分を所定距離
だけ離間して覆う、ノズル本体１ａと同心状のカバー部
２と、ノズル本体１ａの下部に配置された断面Ｖ字状の
ガイド部３とを備え、長孔１ｂ，１ｂ，…から散布され
たトレーサー粒子Ｔをカバー部２によりノズル本体１ａ
の下部に案内し、さらにガイド部３によりノズル本体１
ａの下方に案内するように構成しているので、測定精度
の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気流を可視化して
測定する気流測定装置、特に気流の可視化のために用い
られるトレーサー粒子を空間に散布するノズル構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の気流測定装置は、測定しようとす
る気流中に、純水等のミストをノズルから散布すること
によって気流中に混入し、この気流に特定波長の可視光
を照射したときの、ミストからの散乱光をカメラで撮影
し、モニタで可視化するという構成が知られている（特
開平５−３３３０３９号公報）。

【０００３】上記ミスト散布用のノズル形状は、円筒状
の本体の上部に間隔を大きく開けて複数のミスト散布用
の丸孔が一列に配設されているのが主流であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、以下のような問題があった。

【０００５】（１） 上記ミスト散布用のノズル形状
は、円筒状の本体の上部に間隔を大きく開けて複数のミ
スト散布用の丸孔が一列に配設されているので、この丸
孔間でミスト分布が途切れる。したがって、気流の連続
的な測定面を得ることが困難であり、これにより測定の
精度を低下させていた。

【０００６】（２） 上記ミスト散布用のノズルでは、
測定したい気流にミストがのるように丸孔を任意の方向
に向けてミストを散布していたので、ノズル下流にカル
マン渦が発生して測定領域の気流を乱すことがあり、こ
れによっても測定の精度を低下させていた。

【０００７】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、測定精度の向上を図ること
のできるトレーサー粒子散布ノズル構造及び気流測定装
置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１のトレーサー粒子散布ノズル構造
では、上記ノズルは、略水平に配置され、複数のトレー
サー粒子散布孔が上部に形成された長尺の円筒状の本体
を備えるとともに、長尺方向で隣り合うトレーサー粒子
散布孔間の間隔を小さくしたことを特徴とする。

【０００９】この構成によれば、上記ノズルの、水平配
置時における本体上部に複数のトレーサー粒子散布孔が
形成され、長尺方向で隣り合うトレーサー粒子散布孔間
の間隔が小さくされたので、この孔間でミスト分布が途
切れる割合が小さい。したがって、気流のほぼ連続的な
測定面が得られることとなる。

【００１０】また、請求項２のトレーサー粒子散布ノズ
ル構造では、上記ノズルは、略水平配置され、複数のト
レーサー粒子散布孔が上部に形成された長尺の円筒状の
本体と、該本体の上半分を所定距離だけ離間して覆う、
本体と同心状のカバー部と、上記本体下部に配置された
断面Ｖ字状のガイド部とを備え、上記トレーサー粒子散
布孔から散布されたトレーサー粒子をカバー部により本
体下部に案内し、さらにガイド部により本体下方に案内
するように構成したことを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、上記ノズルの、水平配
置時における本体上部に複数のトレーサー粒子散布孔が
形成され、該本体の上半分は所定距離だけ離間した、本
体と同心状のカバー部によって覆われ、上記本体下部に
断面Ｖ字状のガイド部が配置されるので、上記トレーサ
ー粒子散布孔から散布されたトレーサー粒子はカバー部
により本体下部に案内され、さらにガイド部により本体
下方に案内される。このように、トレーサー粒子は、整
流されて気流中へ散布されるので、ノズル下流にカルマ
ン渦がほとんど発生しなくなり、よって測定領域の気流
を乱すおそれがなくなる。

【００１２】また、請求項３のトレーサー粒子散布ノズ
ル構造では、上記ノズルは、略水平に配置され、本体上
部に複数のトレーサー粒子散布孔が形成され、長尺方向
で隣り合うトレーサー粒子散布孔間の間隔が小さくされ
るとともに、上記本体の上半分が所定距離だけ離間し
て、本体と同心状のカバー部で覆われ、上記本体下部に
断面Ｖ字状のガイド部が配置され、上記トレーサー粒子
散布孔から散布されたトレーサー粒子がカバー部により
本体下部に案内され、さらにガイド部により本体下方に
案内される。したがって、上記請求項１，２の相乗作用
が得られる。

【００１３】さらに、請求項４のように、上記トレーサ
ー粒子散布孔を、上記本体上部に沿って長孔が列設され
たものであることとすれば、長尺方向で隣り合うトレー
サー粒子散布孔間の間隔が孔の長径に比べて小さくなる
ので、この孔間でミスト分布が途切れる割合が小さくな
る。したがって、気流のほぼ連続的な測定面が得られる
こととなる。

【００１４】さらに、請求項５のように、上記トレーサ
ー粒子散布孔を、上記本体上部に沿って千鳥状に列設さ
れたものであることとすれば、長尺方向で隣り合うトレ
ーサー粒子散布孔間の間隔が一層小さくなるので、この
孔間でミスト分布が途切れる割合が一層小さくなる。し
たがって、気流のほぼ連続的な測定面が得られることと
なる。

【００１５】さらに、請求項６のように、上記カバー部
は、上記本体部に着脱自在に係止される連続状のカバー
本体を備えたこととすれば、本体部との隙間にトレーサ
ー粒子を案内する連続的な通路が確保されるとともに、
この間隙の閉塞時にカバー部を本体部から取り外し、掃
除後に容易に現状復帰される。

【００１６】さらに、請求項７のように、上記トレーサ
ー粒子は超音波を用いて発生させたミストであり、請求
項１〜６のいずれかに記載のトレーサー粒子散布ノズル
を備えた気流測定装置とすれば、上記したような各作用
が得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本実施形態に係る気流測定
装置の全体構成を示す模式図である。

【００１８】図１において、１はトレーサー粒子Ｔを噴
出散布するトレーサー粒子散布ノズル（ノズル）、２は
トレーサー粒子散布ノズル１の上部に係止されたカバー
部、３はトレーサー粒子散布ノズル１の下部に同ノズル
と一体的に形成された断面Ｖ字状のガイド部、４はトレ
ーサー粒子発生装置、５はシート光を照射する光源、６
はトレーサー粒子Ｔからの反射光Ｒを撮影するカメラで
ある。これらの機器は気流測定を行うクリーンルーム内
に設置される（図中のＸ−Ｘ線はクリーンルームとの仕
切りを示している）。

【００１９】また、７はカメラ６で撮影した画像をデジ
タル画像に変換して表示するモニタ、８は演算処理装置
である。これらの機器はクリーンルーム外に設置され
る。このように機器によって設置場所を変えたのは、気
流測定に対する外乱となる妨害気流の混入を防止してよ
り正確な測定を行うためである。したがって、そのよう
なおそれがない場合はクリーンルーム内に全ての機器を
設置してもよい。

【００２０】トレーサー粒子散布ノズル１は、移動用車
輪を備えた支持台１０により高さ調整可能で、その長尺
方向が略水平に延び、かつ、その長尺方向の回り（図中
のＡ方向）に所定角度だけ回動可能となるように支持さ
れている。そして、支持台１０内部のトレーサー粒子発
生装置４で発生させたトレーサー粒子Ｔを、トレーサー
粒子散布ノズル１を介して、気流を乱す原因となる障害
物１１の存在する２次元の測定エリアである測定面（空
間）１２に向けて噴出散布するようになっている。

【００２１】図２は、本発明の特徴となるトレーサー粒
子散布ノズル１の構造例を示す図であり、（ａ）はトレ
ーサー粒子散布ノズルの上面図、（ｂ）はトレーサー粒
子散布ノズルの側面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＹ−Ｙ
線矢視断面図、（ｄ）は（ｂ）におけるトレーサー粒子
の流れを示す説明図、（ｅ）は（ｃ）におけるトレーサ
ー粒子の流れを示す説明図である。また、図３は、カバ
ー部の構造例を示す図であり、（ａ）はカバー部の構造
例を示す斜視図、（ｂ）はカバー部をノズル本体に係合
させたときの状態を示す斜視図である。

【００２２】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、トレーサー粒子散布ノズル１のノズル本体（本体）
１ａは、例えば長さ６４０ｍｍ、外径２０ｍｍφの合成
樹脂製あるいは金属製のパイプからなり、その水平配置
時における上部側には４ｍｍ×４５ｍｍの長孔（トレー
サー粒子散布孔）１ｂ，１ｂ，…が長尺方向に一列に配
置され、それぞれ隣り合う長孔１ｂ，１ｂ間には１０ｍ
ｍの間隔があけられている。

【００２３】かかる長孔１ｂ，１ｂ，…は、従来技術の
丸孔に比して、本体１ａの長尺方向にほぼ連続的な孔構
造を実現するものである。すなわち、丸孔を適当な間隔
をあけて一列に配置したのでは、孔間の間隔がその孔径
に比べて大きくなるので、トレーサー粒子Ｔの噴出がそ
の間ではまったくなくなり、したがって、トレーサー粒
子Ｔの分布がそこで途切れてしまう。しかし、本実施形
態のように、長孔１ｂ，１ｂ，…を採用し、かつ、この
長孔間１ｂ，１ｂ，…間の接続部１ｃ，１ｃ，１ｃ，…
を、長孔の長径に比べて小さくすることにより、トレー
サー粒子Ｔの分布の途切れを極力少なくすることができ
る。かかる意味において、長孔１ｂ，１ｂ，…間の間隔
を０とするのが理想的であるが、それではノズル本体１
ａの強度が極端に弱くなるので、実用的とはいえない。
そこで、本実施形態では、上記のような接続部１ｃ，１
ｃ，…を残さざるを得なかった。

【００２４】ただし、上記長孔１ｂ，１ｂ，…を千鳥状
にオーバーラップさせて配置する等により、長孔１ｂ，
１ｂ，…間の接続部１ｃ，１ｃ，…を実質的に０とする
ことは可能である。その他、長孔を並列に設けたり、あ
るいは、丸孔を千鳥状に設けたりすることも考えられ
る。これらの工夫により、図２（ｄ）に示すように、ト
レーサー粒子散布ノズル１の長尺方向にほぼ均一なトレ
ーサー粒子Ｔの流れを実現できる。

【００２５】また、カバー部２は、図３（ａ），（ｂ）
に示すように、トレーサー粒子散布ノズル１の長手方向
の全域をカバーできるような長さで、同ノズルの長孔１
ｂ，１ｂ，…を約０．５ｍｍの隙間（所定間隔）（図２
（ｃ）中のｄ寸法）をもって覆うように形成されたノズ
ル本体１ａと同心状のカバー本体２ａを有し、このカバ
ー本体２ａの裏面にノズル本体１ａの上部にその上方か
らはめ込んで係止させるための複数の爪２ｂ，２ｂ，…
を設けている。

【００２６】この爪２ｂ，２ｂ，…の間隔は、上記ノズ
ル１の長孔１ｂ，１ｂ，…間の間隔と等しく１０ｍｍと
している。その理由は、長孔１ｂ，１ｂ，…間の間隔を
小さくしたのと同様に、トレーサー粒子Ｔの分布の途切
れを極力少なくするためである。したがって、爪２ｂ，
２ｂ，…の位置は、長孔１ｂ，１ｂ，…間の接続部１
ｃ，１ｃ，…のうちのいずれかと位置と一致させてい
る。

【００２７】ただし、爪２ｂ，２ｂ，…の強度がカバー
部２の全体で確保される限り、必ずしも両者の数を一致
させる必要はなく、図では、爪２ｂ，２ｂ，…の数を、
長孔１ｂ，１ｂ，…間の接続部１ｃ，１ｃ，…の数より
も少ないものとしている。なお、上記したような千鳥状
の長孔等の場合には、これに合わせて上記爪も千鳥状と
するのが好ましい。

【００２８】このカバー部２により、上記長孔１ｂ，１
ｂ，…から噴出散布されたトレーサー粒子Ｔは、ノズル
本体１ａの下部のガイド部３に案内される。

【００２９】さらに、ガイド部３は、図２（ａ）〜
（ｃ）に示すように、トレーサー粒子散布ノズル１の長
手方向の全域をカバーできるような長さを有し、その断
面がＶ字状に形成された板状体をトレーサー粒子散布ノ
ズル１の下部側面に適当な方法で取り付けてノズル本体
１ａと一体化したものであり、同ノズル１のノズル本体
１ａとともに全体で流線型断面となっている。上記カバ
ー部２から案内されてきたトレーサー粒子Ｔは、このガ
イド部３によってさらに下方の測定面１２へと案内され
る。

【００３０】このような工夫により、図２（ｄ），
（ｅ）に示すように、トレーサー粒子散布ノズル１の下
流側にカルマン渦がほとんど発生しなくなり、測定面１
２においてほぼ整流化されたトレーサー粒子Ｔの流れを
実現できる。

【００３１】トレーサー粒子発生装置４は、上記支持台
１０内に設置され、純水又は超純水を、超音波振動子を
用いてミスト（トレーサー粒子）化するもので、トレー
サー粒子Ｔの発生時の粒子径は、この超音波振動子の周
波数によって決まる。なお、トレーサー粒子径が大きく
なり過ぎると、気流にのることなく重力落下していま
い、この逆に小さくなりすぎると、気流測定する前に蒸
発してしまうため、ここでは、そのようなおそれのない
約１〜２５μｍの粒子径に設定することとした。ただ
し、厳密には、室温等の周囲条件に応じて設定するのが
好ましい。

【００３２】また、上記したように、ノズル本体１ａの
長孔１ｂ，１ｂ，…を、水平配置時におけるノズル本体
１ａの上部側に設けたのは、一旦ミスト化したトレーサ
ー粒子Ｔが、トレーサー粒子散布ノズル１を介して外部
に噴出されるまでに、凝縮してもとの純水等に戻り、そ
れが上記ノズルの長孔１ｂ，１ｂ，…から流出するのを
防止するためである。かかる観点から、トレーサー粒子
散布ノズル１は、若干水平よりも支持側を下り傾斜とし
て、ノズル本体１ａ内の凝縮した純水等をトレーサー粒
子発生装置４に戻すようになっており、かつ、図１中の
Ａ方向の回動角度を所定角度（例えば垂直方向に対して
±９０度以下）に規制している。

【００３３】光源５は、例えばヘリウム−ネオンレーザ
であって、測定面１２をカバーできるような平行光であ
るシート光を照射するものである。図中では、トレーサ
ー粒子散布ノズル１の支持台１０によりＣ方向に水平移
動可能で、かつ、Ｂ方向に回動可能に支持されている。
これにより、光源５は、トレーサー粒子散布ノズル１の
回動に対応して測定面１２の位置が変化しても、その変
化後の測定面１２にシート光を照射できるように、位置
姿勢を変化させることができる。なお、図中では、光源
５は、左側から測定面１２にシート光を照射するように
なっているが、右側からの照射であってもよく、さらに
は上方からの照射であってもよい。また、光源５は、必
ずしも上記レーザに限られず、例えば長尺の蛍光灯と反
射板との組み合わせにより、上記シート光を得てもよ
い。

【００３４】カメラ６は、例えばＣＣＤカメラであり、
測定面１２の全面を撮影することができるように、測定
面１２の正面に配置され、三脚１３でその設置位置にお
いて高さ調節ができるように支持されている。このカメ
ラ６はトレーサー粒子散布ノズル１から垂線を降ろして
その垂線上に焦点（ピント）を合わせて用いられ、測定
面１２内の気流中に含まれたトレーサー粒子Ｔが、光源
５により照射されて散乱するときの、反射光Ｒを１／３
０ｓｅｃの時間間隔で撮影する。

【００３５】モニタ７は、収納庫１４上に設置され、カ
メラ６で撮影された画像と、後述するトレーサー粒子Ｔ
の速度分布とを単独で、あるいは、両者を重ね合わせて
表示することができるものである。

【００３６】演算処理装置８は、上記収納庫１４内（あ
るいはその上）に設置され、各種演算処理を行う、例え
ばパーソナルコンピュータからなる。この演算処理装置
８は、カメラ６で撮影された画像を１／３０ｓｅｃの時
間間隔で読み込んで、周知のＰＩＶ（Ｐarticle Ｉmag
e Ｖelocimetry）計測法を用いた解析を行い、上記反
射光の輝度分布に基づいて、トレーサー粒子Ｔの速度ベ
クトルと平均速度ベクトルとを演算処理する。この演算
処理装置８は、カメラ６で撮影された画像を図略のビデ
オデッキに一旦録画しておき、所定のタイミングでその
録画された画像を呼び出して上記解析を行うことも可能
である。

【００３７】図４は、演算処理装置の各機能処理部を主
体的に表したブロック図、図５はその演算処理に関する
基本原理図である。

【００３８】図４において、８ａは各種演算処理の制御
等を行うＣＰＵ、８ｂはカメラ６で撮影された画像を読
み込む画像読み込み部、８ｃは画像読み込み部８ｂで読
み込まれた画像をデジタル画像に変換するデジタル画像
変換部、８ｄはデジタル画像変換部８ｃで変換されたデ
ジタル画像に基づく上記ＰＩＶ計測法を用いた解析によ
り、トレーサー粒子Ｔの速度ベクトルを演算する速度ベ
クトル演算部、８ｅは同解析によりトレーサー粒子Ｔの
平均速度を演算する平均速度演算部、８ｆは速度ベクト
ル演算部８ｄと平均速度演算部８ｅとでそれぞれ演算さ
れた結果をモニタ７の画面上に表示することにより可視
化する速度ベクトル，平均速度可視化部である。

【００３９】これらの機能処理部８ｂ〜８ｆは、例えば
実行形式のプログラムによって具現化されるものであ
り、これらのプログラムは予めＲＯＭ８ｇに記憶されて
いる。そして、上記プログラムは、気流測定時にＣＰＵ
８ａからの指令により、ＲＯＭ８ｇから読み込んで上記
各種演算処理に用いられる。また、各種演算等のための
初期値や画像データは、一旦ＲＡＭ８ｈに記憶され、Ｃ
ＰＵ８ａからの指令により、このＲＡＭ８ｈから適当な
タイミングで読み込んで上記各種演算処理に用いられ
る。このため、ＲＯＭ８ｇは、上記プログラムを記憶可
能な容量を有し、ＲＡＭ８ｈは、上記初期値や画像デー
タを記憶可能な容量を有する。

【００４０】演算処理装置８のうち、速度ベクトル演算
部８ｄと平均速度演算部８ｅとは、具体的には、以下の
ような演算処理を行う。すなわち、図５（ａ），（ｂ）
において、速度ベクトル演算部８ｄは、時刻ｔ＝ｔ０に
おける画像中のある点Ｐが、１／３０ｓｅｃ後の時刻ｔ
＝ｔ０＋１／３０ｓｅｃの画像の点Ｑに移動したこと
を、Ｐ，Ｑ点を中心とする２１×２１pixelの画像領域
の上記反射光の強度などに基づく輝度分布（パターン）
の類似性から読み取る。そして、これにより、Ｐ点の移
動方向と速度とを演算処理する。同様の演算処理を、画
像中の各点について、時刻ｔ＝ｔ０ｓｅｃとｔ＝ｔ０＋
１／３０ｓｅｃとの間、及び、時刻ｔ＝ｔ０＋１／３０
ｓｅｃとｔ＝ｔ０＋２／３０ｓｅｃとの間で行い、平均
速度演算部８ｅは、同一点の値を平均化する。これらの
演算処理により、画面中の各点でのトレーサー粒子Ｔの
速度ベクトルと平均速度ベクトルとを求めることによっ
て、測定面１２内のトレーサー粒子Ｔの速度分布が求め
られる。

【００４１】図６は、速度ベクトル，平均速度可視化部
８ｆにより可視化のための処理を行ったトレーサー粒子
Ｔの速度分布をモニタ７の画面上に表示した例を示すも
のである。図中、トレーサー粒子Ｔの速度ベクトル、あ
るいは、平均速度ベクトルは矢印で表示されている。同
図から、障害物１１の下方では、トレーサー粒子Ｔが巻
き込まれていることが分かる。なお、図中の矢印の長さ
はトレーサー粒子Ｔの速度に比例している。

【００４２】また、カメラ６で撮影された画像（原画
像）に上記トレーサー粒子Ｔの速度ベクトル、あるい
は、平均速度ベクトルを重ね合わせてモニタ７の画面上
に表示することもできる。その場合には、上記トレーサ
ー粒子Ｔの速度ベクトル等の矢印を例えば赤色で表示
し、原画像による気流の分布は、例えば白黒の濃淡で表
示することによって両者の判別を可能とすることが好ま
しい。

【００４３】引き続き、上記構成の気流測定装置による
気流測定動作を説明する。図７はその動作を示すフロー
チャートである。

【００４４】図７において、まず、クリーンルーム内に
気流測定装置のトレーサー粒子散布ノズル１等を搬入
し、測定面１２の上方にトレーサー粒子散布ノズル１が
略水平になるように配置する。そして、測定したい気流
の向きに応じてトレーサー粒子散布孔である長孔１ｂ，
１ｂ，…の向きを設定する（ステップＳ１）。図１中で
は、クリーンルームの上方から下方に向かう気流を測定
するとして、ガイド部３を下方に向けて配置している。
このように配置することにより、長孔１ｂ，１ｂ，…か
ら噴出散布されるトレーサー粒子Ｔがカバー部２とガイ
ド部３に案内され、ほぼ整流化されて気流にのるように
なる。

【００４５】ついで、トレーサー粒子発生装置４を作動
させ、トレーサー粒子散布ノズル１からのトレーサー粒
子Ｔが長孔１ｂ，１ｂ，…から、上記範囲の粒径で均等
に散布されるように、トレーサー粒子発生装置４のトレ
ーサー送気風量の調整を行う（ステップＳ２）。

【００４６】ついで、光源５の向きを調整して、測定面
１２の側方（図１の左側）からシート光を照射する（ス
テップＳ３）。

【００４７】ついで、カメラ６を作動させて、撮影領域
をモニタ７で確認後、１／３０ｓｅｃの時間間隔で測定
面１２を撮影する（ステップＳ４）。

【００４８】ついで、演算処理装置８のＣＰＵ８ａから
の指令により、画像読み込み部８ｂは、カメラ６で撮影
された画像を読み込み、デジタル画像変換部８ｃは画像
読み込み部８ｂで読み込まれた画像をデジタル画像に変
換する。また、速度ベクトル演算部８ｄはデジタル画像
変換部８ｃで変換されたデジタル画像に基づき上記ＰＩ
Ｖ計測法を用いた解析によりトレーサー粒子Ｔの速度ベ
クトルを演算し、平均速度演算部８ｅは同解析によりト
レーサー粒子Ｔの平均速度を演算する（ステップＳ
５）。

【００４９】そして、速度ベクトル，平均速度可視化部
８ｆは、速度ベクトル演算部８ｄと平均速度演算部８ｅ
とでそれぞれ演算された結果をモニタ７の画面上に表示
することにより可視化する（ステップＳ６）。この際、
トレーサー粒子Ｔの平均速度を、上記ステップＳ４の撮
像画像に重ね合わせてモニタ７上に表示することとすれ
ば、気流中におけるトレーサー粒子Ｔの動きと気流との
相関関係を容易に把握することができ、しかも、リアル
タイムでの気流測定を行うことができる。

【００５０】また、必要に応じて、上記と直角方向の気
流測定を行う（ステップＳ７）。この場合には、上記ス
テップＳ１において、トレーサー粒子散布ノズル１を略
水平に保ったまま、障害物１１の上方で垂直方向の回り
に９０度回転させることにより、測定面１２を上記と直
角に設定する。ついで、上記ステップＳ２〜Ｓ６を繰り
返すことにより、上記と直角方向の気流を可視化するこ
とができる。

【００５１】さらに、クリーンルーム内の他の位置に気
流測定装置を移動してその位置で上記ステップＳ１〜Ｓ
７を繰り返すことにより、同ルーム内全体の気流測定を
行うことができる（ステップＳ８）。

【００５２】なお、気流測定を繰り返す間に、トレーサ
ー粒子散布ノズル１内には、凝縮水等が付着して、ノズ
ル本体１ａとカバー部２との隙間ｄを閉塞することがあ
る。そこで、上記ステップＳ７又はＳ８において、適宜
メンテナンスを行う必要がある。具体的には、トレーサ
ー粒子散布ノズル１のノズル本体１ａからカバー部２の
爪２ｂ，２ｂ，…を取り外して、カバー本体２ａの内面
並びにノズル本体１ａの長孔１ｂ，１ｂ，…周辺を掃除
することにより、そこに付着した凝縮水等を取り除いた
後、再度ノズル本体１ａにカバー部２の爪２ｂ，２ｂ，
…をはめ込む。本実施形態では、このようにしてトレー
サー粒子散布ノズル１のメンテナンスを簡単に行うこと
ができる。このメンテナンスは、トレーサー粒子Ｔが例
えば０．５ｍ／ｓｅｃの流速である場合には、３０ｍｉ
ｎ程度の間隔で行えばよいが、気流測定自体は、ステッ
プＳ１〜Ｓ６まで５ｍｉｎ程度で終了するので、気流測
定において特に問題となることはない。

【００５３】以上のように、本実施形態では、トレーサ
ー粒子散布ノズル１のノズル本体１ａの、水平配置時に
おける上部側に複数のトレーサー粒子散布孔である長孔
１ｂ，１ｂ，…が形成され、長尺方向で隣り合う長孔１
ｂ，１ｂ間の間隔が小さくされたので、上記図２（ｄ）
に示したように、この長孔間の接続部１，１ｃ，…でト
レーサー粒子Ｔの分布が途切れる割合が小さくなる。し
たがって、気流のほぼ連続的な測定面１２が得られるこ
ととなり、測定の精度の大幅な向上を図ることができ
る。

【００５４】また、本実施形態では、ノズル本体１ａの
上半分は所定距離だけ離間した、本体と同心状のカバー
部２によって覆われ、ノズル本体１ａの下部に断面Ｖ字
状のガイド部３が配置されるので、上記長孔１ｂ，１
ｂ，…から散布されたトレーサー粒子Ｔは、上記図２
（ｅ）に示したように、カバー部２とノズル本体１ａと
の間隙を通ってノズル本体１ａの下部に案内され、さら
にガイド部３によりノズル本体１ａの下方に案内され
る。このようにトレーサー粒子Ｔは整流されることによ
り、ノズル下流にはカルマン渦がほとんど発生しなくな
る。したがって、測定領域の気流を乱すことがなくな
り、これによっても測定の精度の大幅な向上を図ること
ができる。

【００５５】なお、上記実施形態では、トレーサー粒子
発生装置４により純水又は超純水を超音波でミスト化し
てトレーサー粒子Ｔとして用いるが、他の種類のトレー
サー粒子を用いてもよい。ただし、クリーンルーム内で
使用する場合にはその汚染を防止するために、トレーサ
ー粒子Ｔは上記ミストを用いるのが好ましい。また、ト
レーサー粒子発生装置４をトレーサー粒子散布ノズル１
の支持側にノズル本体１ａと一体化して設けてもよい。
その場合には、トレーサー粒子Ｔが凝縮する量が増加す
るため、上述のメンテナンスの間隔は短縮される。

【００５６】また、上記実施形態では、モニタ８で気流
を可視化しているが、プリント出力することにより、気
流を可視化してもよい。その場合、プリンターはクリー
ンルームの外部に配置して、プリント紙粉の飛散による
同ルーム内の汚染を防止するのが好ましい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
のトレーサー粒子散布ノズル構造では、上記ノズルは、
略水平に配置され、複数のトレーサー粒子散布孔が上部
に形成された長尺の円筒状の本体を備えるとともに、長
尺方向で隣り合うトレーサー粒子散布孔間の間隔を小さ
くしたことを特徴とする。この構成によれば、長尺方向
で隣り合うトレーサー粒子散布孔間でミスト分布が途切
れる割合を小さくすることができる。したがって、気流
のほぼ連続的な測定面が得られることとなり、測定の精
度の大幅な向上を図ることができる。

【００５８】また、請求項２のトレーサー粒子散布ノズ
ル構造では、上記ノズルは、略水平に配置され、複数の
トレーサー粒子散布孔が上部に形成された長尺の円筒状
の本体と、該本体の上半分を所定距離だけ離間して覆
う、本体と同心状のカバー部と、上記本体下部に配置さ
れた断面Ｖ字状のガイド部とを備え、上記トレーサー粒
子散布孔から散布されたトレーサー粒子をカバー部によ
り本体下部に案内し、さらにガイド部により本体下方に
案内するように構成したことを特徴とする。この構成に
よれば、ノズル下流にある測定領域の気流を乱すことが
なくなり、これによっても測定の精度の大幅な向上を図
ることができる。

【００５９】また、請求項３のトレーサー粒子散布ノズ
ル構造では、上記ノズルは、略水平配置され、上部に複
数のトレーサー粒子散布孔を形成し、長尺方向で隣り合
うトレーサー粒子散布孔間の間隔を小さくするととも
に、該本体の上半分が所定距離だけ離間して、本体と同
心状のカバー部で覆い、上記本体下部に断面Ｖ字状のガ
イド部を配置し、上記トレーサー粒子散布孔から散布さ
れたトレーサー粒子をカバー部により本体下部に案内
し、さらにガイド部により本体下方に案内するようにな
っている。したがって、上記請求項１，２の相乗効果が
得られる。

【００６０】さらに、請求項４のように、上記トレーサ
ー粒子散布孔を、上記本体上部に沿って長孔が列設する
ものとすれば、長尺方向で隣り合うトレーサー粒子散布
孔間でミスト分布が途切れる割合を小さくすることがで
きる。したがって、気流のほぼ連続的な測定面を得るこ
とができ、測定の精度の大幅な向上を図ることができ
る。

【００６１】さらに、請求項５のように、上記トレーサ
ー粒子散布孔を、上記本体上部に沿って千鳥状に列設す
るものとすれば、長尺方向で隣り合うトレーサー粒子散
布孔間でミスト分布が途切れる割合を一層小さくするこ
とができる。したがって、気流のほぼ連続的な測定面を
得ることができ、測定の精度の大幅な向上を図ることが
できる。

【００６２】さらに、請求項６のように、上記カバー部
は、上記本体に着脱自在に係止される連続状のカバー本
体を備えれば、本体部との隙間にトレーサー粒子を案内
する連続的な通路を確保するとともに、この間隙の閉塞
時にカバー部を本体部から取り外し、掃除後に容易に現
状復帰することができる。したがって、メンテナンスが
容易となる。

【００６３】さらに、請求項７のように、上記トレーサ
ー粒子は超音波を用いて発生させたミストであり、請求
項１〜６のいずれかに記載のトレーサー粒子散布ノズル
を備えた気流測定装置とすれば、上記したような各効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る気流測定装置の全
体構成を示す模式図である。

【図２】 上記実施形態におけるトレーサー粒子散布ノ
ズルの構造例を示す図であり、（ａ）はトレーサー粒子
散布ノズルの上面図、（ｂ）はトレーサー粒子散布ノズ
ルの側面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＹ−Ｙ線矢視断面
図、（ｄ）は（ｂ）におけるトレーサー粒子の流れを示
す説明図、（ｅ）は（ｃ）におけるトレーサー粒子の流
れを示す説明図である。

【図３】 上記実施形態におけるカバー部の構造例を示
す図であり、（ａ）はカバー部の構造例を示す斜視図、
（ｂ）はカバー部をノズル本体に取り付けたときの状態
を示す図である。

【図４】 上記実施形態における演算処理装置の各機能
処理部を主体的に表したブロック図である。

【図５】 上記実施形態における演算処理装置の演算処
理に関する基本原理を示す図である。

【図６】 上記実施形態におけるモニタ画面の一例を示
す図である。

【図７】 上記実施形態における動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

Ｔ ：トレーサー粒子 １ ：トレーサー粒子散布ノズル（ノズル） １ａ ：ノズル本体（本体） １ｂ，１ｂ，… ：長孔（トレーサー粒子散布孔） １ｃ，１ｃ，… ：接続部 ２ ：カバー部 ２ａ ：カバー本体 ２ｂ，２ｂ，… ：爪 ３ ：ガイド部 ４ ：トレーサー粒子発生装置 ５ ：光源 ６ ：カメラ ７ ：モニタ ８ ：演算処理装置 ８ａ ：ＣＰＵ ８ｂ ：画像読み込み部 ８ｃ ：デジタル画像変換部 ８ｄ ：速度ベクトル演算部 ８ｅ ：平均速度演算部 ８ｆ ：速度ベクトル，平均速度可視化部 ８ｇ ：ＲＯＭ ８ｈ ：ＲＡＭ １１ ：障害物 １２ ：測定面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椿 博幸 大阪市北区大淀中４丁目12番８号 三宝電 機株式会社内 (72)発明者 霜浦 正継 大阪市北区大淀中４丁目12番８号 三宝電 機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F034 AA02 AB04 AC03 AC11 AC17 DA01 DA07 DA15 DB01 DB07 DB14 2G023 AB24

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トレーサー粒子を空間に散布するノズル
   構造において、 上記ノズルは、略水平に配置され、複数のトレーサー粒
   子散布孔が上部に形成された長尺の円筒状の本体を備え
   るとともに、長尺方向で隣り合うトレーサー粒子散布孔
   間の間隔を小さくしたことを特徴とするトレーサー粒子
   散布ノズル構造。
2. 【請求項２】 トレーサー粒子を空間に散布するノズル
   構造において、 上記ノズルは、略水平に配置され、複数のトレーサー粒
   子散布孔が上部に形成された長尺の円筒状の本体と、該
   本体の上半分を所定距離だけ離間して覆う、本体と同心
   状のカバー部と、上記本体下部に配置された断面Ｖ字状
   のガイド部とを備え、上記トレーサー粒子散布孔から散
   布されたトレーサー粒子をカバー部により本体下部に案
   内し、さらにガイド部により本体下方に案内するように
   構成したことを特徴とするトレーサー粒子散布ノズル構
   造。
3. 【請求項３】 トレーサー粒子を空間に散布するノズル
   構造において、 上記ノズルは、略水平に配置され、複数のトレーサー粒
   子散布孔が上部に形成された長尺の円筒状の本体を備
   え、長尺方向で隣り合うトレーサー粒子散布孔間の間隔
   を小さくするとともに、上記本体の上半分を所定距離だ
   け離間して覆う、本体と同心状のカバー部と、上記本体
   下部に配置された断面Ｖ字状のガイド部とを備え、上記
   トレーサー粒子散布孔から散布されたトレーサー粒子を
   カバー部により本体下部に案内し、さらにガイド部によ
   り本体下方に案内するように構成したことを特徴とする
   トレーサー粒子散布ノズル構造。
4. 【請求項４】 上記トレーサー粒子散布孔は、上記本体
   上部に沿って長孔が列設されたものであることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載のトレーサー粒子散
   布ノズル構造。
5. 【請求項５】 上記トレーサー粒子散布孔は、上記本体
   上部に沿って千鳥状に列設されたものであることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載のトレーサー粒子
   散布ノズル構造。
6. 【請求項６】 上記カバー部は、上記本体に着脱自在に
   係止される連続状のカバー本体を備えたことを特徴とす
   る請求項２又は３記載のトレーサー粒子散布ノズル構
   造。
7. 【請求項７】 上記トレーサー粒子は超音波を用いて発
   生させたミストであり、請求項１〜６のいずれかに記載
   のトレーサー粒子散布ノズルを備えた気流測定装置。