【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の挙動を解析する実験に際して、流体の流れを観察するための目印としてなるもの、トレーサ、を発生させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、流体の各種挙動を観察するに際しては、レーザー光線を使用するケースが多様化している。ここで、レーザー光線を用いた流体実験においても、トレーサの使用が必要とされる場合が多い。
【０００３】
係るレーザー光線を用いた流体の挙動解析を行う技術としては、一般には、Ｌ．Ｌ．Ｓ．（Ｌａｓｅｒ Ｌｉｇｈｔ Ｓｈｅｅｔ）法による流体を可視化することによる濃度計測、Ｌ．Ｄ．Ｖ．（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）法による流体の速度計測、Ｐ．Ｉ．Ｖ．（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）等、肉眼では判別のつかない流体の状況を非接触によって計測する技術が知られている。特にＬ．Ｌ．Ｓ．法やＬ．Ｄ．Ｖ．法では二次元の画像情報が一度に得ることが出来、非常に高効率でしかも内部の流れを乱さない計測方法と考えられている。
【０００４】
次に、図４〜図８を参照して、その様なレーザー光線を用いた流体の挙動解析を行う従来の実験装置を説明する。
【０００５】
図４の実験装置は、直方体の下方の面が欠落するように開口した箱状体、所謂「モデル」Ｍの下方から線香の煙を直接モデル内に導入するものである。
モデルＭの対向する二つの側面にはその側面の同一位置に被測定流体の流入する流入口小孔Ｈｉと、反対の側面に被測定流体が排出される排出口Ｈｏとが設けられている。そして、モデルＭの下方にはトレーサである、線香立て２に立てられた線香の煙Ｓがモデルの下方の開口Ｍｏ部からモデル内に導入されている。
【０００６】
ここで、図４の実験装置では、トレーサとして線香の煙を使用しているが、線香の煙をトレーサとして使用している例は、現在では、比較的少ない。
線香の煙は取り扱いが困難であり、「モデル」から排出した線香の煙が、実験装置の系外に漏れ出してしまう可能性がある。その結果、精密な機器（レーザー発生器や解析用のパソコン等）が置かれている場においては、線香の煙が付着することは故障の原因となる恐れがあるからである。
【０００７】
そのため、現在では、線香の煙に代えて、取り扱いが容易な中空球（直径１０μｍ〜３０μｍ程度の、例えばプラスチック製の中空球や、オイルスモークを使う事例が増加している。
【０００８】
ここで、図４の実験装置において、流体の挙動を観察する空間であるモデルＭは、その外部から内部空間を観察することが出来る様に、アクリル板で構成されている。
【０００９】
一方、プラスチック中空球は、帯電性が強いので、アクリル板のモデル内壁面に付着してしまう。付着したままでは、外部から観察できなくなり、実験結果が求まらなくなってしまう。そのため、実験の度毎に、モデル内壁面から付着した中空球を除去してやらなければならない。その結果、実験が非効率的となってしまう、という問題がある。
【００１０】
オイルスモークも同様な問題を有している。すなわち、オイルスモークを構成するオイルの粒子はモデル内壁面に付着し易く、オイルがモデル内壁面に付着すると、乱反射を起こす。その結果、モデルの外部から照射されるレーザー光線が乱反射を起こして、不都合（例えば、レーザーシートを用いるべき場合に、レーザー光線がシート状に綺麗に広がらない等）が発生する。
従って、オイルスモークを使用する場合においても、やはり実験の度毎の清掃が必要であり、実験の効率向上を妨げる重大な要因となっている。
【００１１】
なお、線香の煙は、モデルの内壁に付着して悪さをすることが無い。
【００１２】
図５で示す従来の実験装置では、モデルＭ内に線香の煙Ｓを充満させて、モデルＭ側面に設けた図示しないスピーカでモデルＭを振動させ、モデル内部に脈動を発生させ、その状態でＬ．Ｄ．Ｖ．法を行う例を示している。尚、図中符号Ｆはレーザー光の照射手段である。
しかし、この方法ではトレーサＳをモデルＭ外に排出する場合における系外への漏出・拡散という問題を解消することは出来ない。
【００１３】
図６は、線香の煙をトレーサとして使用する場合のその他の従来技術を示している。より詳細には、トレーサを発生するための従来技術における機構を示している。
図６の機構では、先ずバッファＢ内に線香の煙Ｓを充填させ、次にバッファＢ内にエアを供給Ａｉして、エアと煙との混合体をバッファより排出Ａｏしている。すなわち、バッファＢから排出Ａｏされたエアと煙との混合体が、図６では図示しない観察装置（実験装置）で使用されるのである。
しかし、バッファとしてタンクを用意し、線香の煙を導入し、完全に充満したところで流体を流し、トレーサ混入体としてレーザー計測に使用するものだが、流量にも縁るがバッファ用タンクを置くスペース、一度バッファ内の煙を使い果たした時点で最初から線香の煙を立て直す、という繰返しは時間的にも極めて非効率である。
【００１４】
図７で示す従来技術は、線香の煙を送風機Ｗで発生させた送風と共に流入口Ｈｉから混入させ、流れ場Ｎ全体に空気と線香の煙の混合気を行き渡らせる様にした例である。
しかし、この技術においては比較的大中規模のモデル実験に使用される場合が多く、線香の煙Ｓを充分装置（モデル）Ｍ内部に行き渡せることは困難である。よってこのような場合は線香の煙の拡散よりもオイルスモーク等をトレーサとして使用するのが妥当であると思われる。
【００１５】
図８で示す従来技術は、Ｈｅ−Ａｉｒ（ヘリウムガス−空気）置換の可視化に対する応用例であり、ヘリウムガスＨｅにタルクパウダを、Ａｉｒに線香の煙を擬似的に用い、両者を遮っていた仕切り板ＥをＹ方向に除去した瞬間から置換が始まり、可視化実験が行われるものである。
図８では、実験装置外部に線香の煙が拡散してしまう恐れは少ないが、線香の煙を流体の挙動を表示するトレーサとして用いるものではない。従って、線香の煙をトレーサとした場合における上述した問題、すなわちトレーサをモデル外に排出する場合における系外への漏出・拡散という問題、を解消することは出来ない。
【００１６】
その他の従来技術としては、例えば特開昭６０−１７０７３７号公報においても、煙をトレーサとして用いる試験装置が開示されている。
しかし、係る技術は上述した問題点を解消するものではない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、モデル内壁にトレーサが付着することが無く、また、トレーサが系外へ漏出して拡散する様な事態を防止することが出来る様なトレーサ発生装置の提供を目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のトレーサ発生装置は、開閉自在の蓋体（１ａ）を設けたケーシング（１）と、該ケーシング（１）内部に設けられた線香載置手段（例えば、内部に灰が充填されていて、線香を容易に立たせることが出来る仏壇用の線香立２等）と、前記ケーシング（１）内へ連行用空気（Ａ）を供給する空気供給ライン（３）と、トレーサが流入するべきモデル（Ｍ）に連通しており且つその内部を空気（Ａ）及びトレーサ（線香の煙Ｓ）の混合物（ＡＳ）が流過する流出ライン（４）と、当該連行用空気（Ａ）及びトレーサ（Ｓ）の質量流量を制御する流量制御手段（例えば、空気供給ライン３に介装された質量流量コントローラ５及び流出ライン４に介装された質量流量計６との組み合わせ）とを有し、前記蓋体（１ａ）は閉鎖時には気密状態を維持する様に構成されていることを特徴としている（請求項１）。
ここで、「トレーサ」なる文言は、流体の進行軌跡を表示する粒子（煙も含む）として用いられている。
【００１９】
係る構成を具備する本発明によれば、ケーシング（１）内部の線香載置手段（例えば、仏壇用の線香立２等）に線香を載置して、流量制御手段（５、６）で流量を正確に調整しつつ、空気供給ライン（３）から連行用のエアを供給して、流出ライン（４）を介して線香の煙（Ｓ）及び連行用エアの混合物（ＡＳ）をモデル（Ｍ）に供給する。
ここで、本発明ではトレーサとして線香の煙を用いるため、上述の中空球やオイルスモークを用いた場合とは異なり、トレーサがモデル内壁に付着してしまうことが無い。
また、トレーサである線香の煙（Ｓ）が発生するケーシング（１）は、蓋に（１ａ）より気密状態が維持されるので、トレーサ（Ｓ）が系外に漏出して拡散することも防止される。
【００２０】
そして、流量制御手段（５）で連行用エア（Ａ）の流量を正確に調整する結果、トレーサ（Ｓ）の量が厳格に制御され、トレーサの量が多過ぎて撮影が出来ないと言う事態や、少な過ぎて流体の挙動が充分に観察できなくなる、という不都合が防止される。さらに、煙（Ｓ）を連行する空気（Ａ）の量が多過ぎて、煙が薄くなって見えなくなり、トレーサとして機能しなくなる、という事態も防止される。
【００２１】
それに加えて、図６で示す様な従来のバッファ（或いはタンクＢ）を用いた場合とは異なり、トレーサである線香の煙（Ｓ）は連続的に長時間安定的に発生するので、トレーサを使い果たしてしまう事態も生じ難い。
【００２２】
本発明の実施に際して、前記ケーシング（１）には冷却及び撹拌用のファン（７）が設けられているのが好ましい（請求項２）。
ここで、当該冷却及び撹拌用ファン（７）としては、例えば、コンピュータのＣＰＵ冷却用のファン（１００ｍｍ四方程度のもの）を用いることが出来る。
【００２３】
上述した様に、ケーシング（１）内部で線香を（例えば、束で）燃やすため（但し、要求されるトレーサの量によっては、１０本程度燃やすことも可能）、ケーシング内の温度（内部空間の気温）が上昇する。しかし、上述した様な冷却及び撹拌用のファン（７）を設ければ、気温が必要以上に上昇した場合には、当該ファンを用いて、ケーシング内を冷却することが出来る。
また、ケーシング内に連行用空気を新たに流入しない場合において、前記ファンを駆動することにより、ケーシング内部の空気を動かすと共に、若干量の外気を導入することが出来る。その結果、トレーサ発生源である線香の燃焼に必要な酸素が供給され、線香が消えてしまう事態が防止される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１において、全体を符号Ｇで示すトレーサ発生装置（ジェネレータ）は、上方に開閉自在の蓋１ａを設けたケーシング１と、空気Ａをケーシング１に供給する空気供給ライン３と、空気Ａ及びトレーサＳの混合物ＡＳが流過するトレーサ流過ライン４とを有している。
ここで、空気供給ライン３によってケーシング１内に空気を供給するのは、後述のトレーサ（線香の煙）Ｓと空気とを混合されることにより、トレーサＳに運動性を与え、測定を容易にするためである。
【００２６】
前記ケーシング１の対向する２つの側面１ｂ、１ｃの上方に各２個ずつ冷却及び撹拌用のファン７が設けられている。そのファン７の設けられた一方（図示の右）の側面１ｂの下部には空気供給ラインを接続する供給口Ｈｉが設けられ、他方の側面１ｃの下部には空気Ａ及びトレーサＳの混合物ＡＳが流過するトレーサ流出ライン４を接続する排出口Ｈｏが設けられている。
【００２７】
前記蓋１ａは、例えばケーシングの４つの側面の上端部に当接する部分に、例えば図示しないゴムのシール部材が貼って有り、そのシール部材によってケーシング内部の気体が外部に漏れないように気密に構成されている。
なお、シール部材は４つの側面の上端側に設けてもよい。
【００２８】
また、ケーシング１の床面１ｄの中央には、線香立て２が載置してあり、その線香立てには図示しない線香が束ねて立てられている。その線香に着火するとともに上方の前記蓋１ａが閉じられる。
ケーシング１内はやがて煙（トレーサ）Ｓと供給される空気Ａによって充満し、更に空気を供給することにより、ケーシング１内のトレーサＳと空気Ａの混合気（ＡＳ）は前記トレーサ流過ライン４に排出される。
【００２９】
また、ケーシング１は上述したように気密に構成されており、蓋１ａを閉めて可視化実験を行うと、次に線香を交換するまで約２０分間は略一定に煙を発生し続けさせることが可能である。
【００３０】
なお、ケーシング１内で線香を束で燃やすため、温度上昇が生じる。ケーシング１内の温度が所定値を超すと、前記冷却、撹拌用ファン７が作動してケーシング１内を冷やすように構成されている。そのファン７は１００ｍｍ四方程度の大きさのパソコン用の冷却ファンが使用される。また、空気がケーシング１に供給されない場合にも、ファン７によってケーシング内部の空気を動かして、若干量の外気を導入しているため酸素不足にはならない。
【００３１】
ここで、トレーサの量は、厳格に制御されるべきものであり、トレーサの量が多過ぎると、撮影が出来なくなる。また、少な過ぎても、挙動を調べるのに不充分である。
そのため、空気供給ライン３からトレーサ発生装置（ケーシング）１に流入する空気の流量を、質量流量コントローラ（Ｍ．Ｆ．Ｃ．）５で正確に調整していると共に、トレーサ発生装置（ケーシング）１から排出される、煙及び（煙を連行した）空気の流量を流出ライン４に介装した質量流量計（Ｍ．Ｆ．Ｍ．）６で正確に計測している。
Ｍ．Ｆ．Ｍ．の計測結果と、Ｍ．Ｆ．Ｃ．により制御される空気の質量流量との差分を求めることにより、トレーサである煙の量が正確に制御されるのである。
【００３２】
次に図２を参照して、 図１のトレーサ発生装置を用いた流体の挙動を解析する実験装置（或いは観察装置）の１例を説明する。
【００３３】
モデルＭの下端には、詳細には示していないが、ビーズ玉及びメッシュによる整流装置８が設けられている。
【００３４】
その整粒装置８には、流量制御弁９を介装し測定用空気を供給するエア供給ラインＬａが接続されている。そのエア供給ラインＬａにおける前記整流装置８と流量制御弁９との間の領域には、流量計１０が介装されており、モデルＭに流入する空気の量を正確に測定している。
【００３５】
またモデルＭの一側面Ｍａの縦方向中央より下の領域には、図１で説明したトレーサ流過ライン４が接続されるトレーサ供給孔Ｍｉが設けられている。
【００３６】
また、そのトレーサ供給孔Ｍｉが設けられた側面Ｍａと例えば反対の側面Ｍｂの遠方側にはレーザービーム照射手段１２が配置されている。
その照射手段１２は、照射手段の先端に設けられた円筒形レンズ１４によって、本来線光源であるレーザー光線がモデルＭの図示しない垂直軸を含み、少なくとも前記トレーサ供給口Ｍｉからモデル上端までをカバーする挟角θのシート状の光の幕「レーザーライトシート」１６を発生するように構成されている。
【００３７】
拡散したレーザー光線が照射される側面Ｍｂと直交する側面Ｍｃに相対する場所には、例えば高速度ビデオカメラ１８が設置してあり、その高速度ビデオカメラ１８は前記レーザーライトシート１６による散乱光を捕らえモデル１内の被測定流体の運動を撮影するように構成されている。
なお、モデルＭの上面には図示しない排気口が設けてあり、モデルＭ内の気体を排出出来るように構成されている。
【００３８】
次に図３を参照して、図１のトレーサ発生装置Ｇを用いた実験（観察）装置の他の例を説明する。
【００３９】
例えば、図３は鉛直方向に設置されたガス管内の空気を天然ガスに置換する様子を確認する為の実験装置である。
【００４０】
図３では、ガス配管レイアウトを模したモデルＭｇを作成し、そのモデルＭｇ内の分岐部下流領域Ｌｎに、図２で説明したと同様のレーザーライトシート１６をレーザー照射手段１２によって照射してエア抜きの様子を観察するようにしている。
【００４１】
前記モデルＭｇの上流の管路Ｌの分岐点Ｂに、管路Ｌを介してトレーサ発生手段Ｇが接続される。ここで、符号Ｖｇ１〜Ｖｇ３は管路Ｌ中に介装された流量制御弁あるいは開閉弁を示し、符号Ｐは実験後に迅速に気体を排除するために開放されるプラグを示している。
【００４２】
前記トレーサ発生手段Ｇの上流側には都市ガス（１３Ａ）の模擬ガスとしてヘリウムＨｅと空気Ａｉｒの混合圧縮気体（安定したヘリウムガスＨｅとエアＡｉｒとを混合して都市ガス１３Ａの比重と同じ比重にしてある）が充填された高圧ボンベＴ、及び小型エア圧縮機が用意され、夫々開閉弁Ｖ１、Ｖ２の操作によって前記混合圧縮気体とエアが合流点Ｄで更に混合され、管路Ｌによって前記トレーサ発生手段Ｇに供給されるように構成されている。
【００４３】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
例えば、本発明のトレーサ発生装置は、図２、図３で示す実験装置以外についても、適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１） トレーサとして線香の煙を用いているため、 中空球やオイルスモークを用いた場合とは異なり、トレーサがモデル内壁に付着してしまうことが無い。
（２） トレーサである線香の煙が発生するケーシングは、蓋により気密状態が維持されるので、トレーサが系外に漏出して拡散することも防止出来る。
（３） 流量制御手段で連行用エアの流量を正確に調整する結果、トレーサの量が厳格に制御され、トレーサの量が多過ぎて撮影が出来ないと言う事態や、少な過ぎて流体の挙動が充分に観察できなくなる、という不都合が防止され、さらに、煙を連行する空気の量が多過ぎて、煙が薄くなって見えなくなり、トレーサとして機能しなくなる、という事態も防止される。
（４） 従来のバッファを用いた場合とは異なり、トレーサである線香の煙は連続的に発生するので、トレーサを使い果たしてしまう事態も生じ難い。
（５） ケーシングに設けたファンにより、ケーシング内は所定の温度以上にはならない。
（６） ファンを駆動することにより、ケーシング内部の空気を攪拌すると共に、若干量の外気を導入することが出来、その結果、一定量のトレーサが供給されると共に、トレーサ発生源である線香の燃焼に必要な酸素が供給され、線香が消えてしまう事態が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のトレーサ発生装置の斜視図。
【図２】図１のトレーサ発生装置を用いた実験装置の１例を示す構成図。
【図３】図１のトレーサ発生装置を用いた実験装置の他の例を示す構成図。
【図４】従来技術における実験装置の１例を示す斜視図。
【図５】従来技術における実験装置でスピーカでモデルを振動させる装置の上面図。
【図６】従来技術における実験装置でバッファを用いた例の斜視図。
【図７】従来技術における実験装置で送風機でモデル内に線香の煙を送り込む例の斜視図。
【図８】従来技術における実験装置で「Ｈｅ−Ａｉｒ」置換の可視化を行う実験装置の斜視図。
【符号の説明】
１・・・ケーシング
２・・・線香立て
３・・・空気供給ライン
４・・・トレーサとエアの混合物流過ライン
５・・・質量流量コントローラ
６・・・質量流量計
７・・・攪拌＆冷却用ファン
８・・・整粒装置
９・・・流量制御弁
１０・・・流量計
１２・・・レーザービーム照射手段
１４・・・円筒形レンズ
１６・・・レーザーライトシート
Ｇ・・・トレーサ発生装置
Ｍ・・・モデル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for generating a tracer as a mark for observing the flow of a fluid in an experiment for analyzing the behavior of the fluid.
[0002]
[Prior art]
In recent years, when observing various behaviors of a fluid, cases using a laser beam have been diversified. Here, it is often necessary to use a tracer even in a fluid experiment using a laser beam.
[0003]
As a technique for analyzing the behavior of a fluid using such a laser beam, L.I. L. S. Concentration measurement by visualizing a fluid by the Laser Light Sheet (Laser Light Sheet) method; D. V. (Velocity measurement of fluid by Laser Doppler Velocimetry) method; I. V. (Particle Image Velocimetry) and the like are known techniques for measuring the state of a fluid that cannot be distinguished by the naked eye without contact. In particular, L. L. S. Law and L. D. V. According to the method, two-dimensional image information can be obtained at one time, and it is considered to be a highly efficient measurement method that does not disturb the internal flow.
[0004]
Next, with reference to FIGS. 4 to 8, a description will be given of a conventional experimental apparatus for analyzing the behavior of a fluid using such a laser beam.
[0005]
The experimental apparatus shown in FIG. 4 is for introducing smoke of incense directly into a model from below a box-shaped body, a so-called “model” M, which is opened so that the lower surface of the rectangular parallelepiped is missing.
The two opposing side surfaces of the model M are provided with an inlet small hole Hi into which the fluid to be measured flows in at the same position on the side surface, and an outlet Ho from which the fluid to be measured is discharged to the opposite side surface. Below the model M, smoke S of the incense stick, which is a tracer, is set up on the incense stick holder 2 and is introduced into the model from the opening Mo below the model.
[0006]
Here, in the experimental apparatus of FIG. 4, incense smoke is used as a tracer, but there are relatively few examples in which incense smoke is used as a tracer at present.
Incense smoke is difficult to handle, and incense smoke discharged from the "model" may leak out of the experimental system. As a result, in places where precision equipment (laser generators, personal computers for analysis, etc.) are placed, sticking of incense smoke may cause a failure.
[0007]
For this reason, the use of hollow spheres (e.g., plastic spheres having a diameter of about 10 μm to 30 μm, for example, plastic spheres or oil smoke) instead of incense smoke is increasing.
[0008]
Here, in the experimental device of FIG. 4, the model M, which is a space for observing the behavior of the fluid, is formed of an acrylic plate so that the internal space can be observed from the outside.
[0009]
On the other hand, since the plastic hollow sphere has a strong chargeability, it adheres to the model inner wall surface of the acrylic plate. If it remains attached, it will not be possible to observe from the outside, and the experimental result will not be obtained. Therefore, every time the experiment is performed, the hollow spheres attached to the inner wall of the model must be removed. As a result, there is a problem that the experiment becomes inefficient.
[0010]
Oil smoke has a similar problem. That is, the oil particles constituting the oil smoke easily adhere to the inner wall surface of the model, and when the oil adheres to the inner wall surface of the model, diffuse reflection occurs. As a result, the laser beam emitted from the outside of the model causes irregular reflection, which causes an inconvenience (for example, when a laser sheet is to be used, the laser beam does not spread in a sheet shape, etc.).
Therefore, even in the case of using oil smoke, cleaning must be performed each time an experiment is performed, which is a serious factor that hinders improvement in the efficiency of the experiment.
[0011]
In addition, the smoke of the incense sticks to the inner wall of the model and does not cause any badness.
[0012]
In the conventional experimental apparatus shown in FIG. 5, the model M is filled with incense smoke S, the model M is vibrated by a speaker (not shown) provided on the side of the model M, and pulsation is generated inside the model. L. D. V. An example of performing the method is shown. Note that reference numeral F in the figure denotes a laser beam irradiation unit.
However, this method cannot solve the problem of leakage and diffusion outside the system when the tracer S is discharged out of the model M.
[0013]
FIG. 6 shows another conventional technique in which incense smoke is used as a tracer. More particularly, a prior art mechanism for generating a tracer is shown.
In the mechanism of FIG. 6, first, the buffer S is filled with incense smoke S, then air is supplied into the buffer B Ai, and a mixture of air and smoke is discharged Ao from the buffer. That is, a mixture of air and smoke discharged from the buffer B is used in an observation device (experimental device) not shown in FIG.
However, a tank is prepared as a buffer, smoke of incense is introduced, the fluid is flowed when it is completely filled, and it is used for laser measurement as a tracer contaminant. Repetition of regenerating the incense smoke from the beginning once the smoke in the buffer is exhausted is very inefficient in terms of time.
[0014]
The conventional technique shown in FIG. 7 is an example in which incense smoke is mixed from the inflow port Hi together with the blast generated by the blower W, so that a mixture of air and incense smoke is spread throughout the flow field N.
However, this technique is often used for relatively large-to-medium scale model experiments, and it is difficult to sufficiently spread the incense smoke S inside the apparatus (model) M. Therefore, in such a case, it seems appropriate to use oil smoke or the like as a tracer rather than the diffusion of incense smoke.
[0015]
The prior art shown in FIG. 8 is an application example for visualization of He-Air (helium gas-air) replacement, in which talc powder is used for helium gas He, and smoke of incense stick is used for Air, and a partition that blocks both is used. The replacement starts at the moment when the plate E is removed in the Y direction, and a visualization experiment is performed.
In FIG. 8, the smoke of the incense is unlikely to diffuse outside the experimental apparatus, but the smoke of the incense is not used as a tracer for displaying the behavior of the fluid. Therefore, it is not possible to solve the above-described problem in the case where the smoke of the incense is used as the tracer, that is, the problem of leakage and diffusion outside the system when the tracer is discharged out of the model.
[0016]
As another conventional technique, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-170737 discloses a test apparatus using smoke as a tracer.
However, such a technique does not solve the above-mentioned problems.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the related art, and it is intended to prevent a situation in which a tracer does not adhere to an inner wall of a model and a tracer leaks out of the system and diffuses. The purpose of the present invention is to provide a tracer generator capable of performing the following.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The tracer generator according to the present invention includes a casing (1) provided with a lid (1a) that can be opened and closed, and an incense sticking means provided inside the casing (1) (for example, the inside is filled with ash. , An incense stick 2 for a Buddhist altar that can easily stand an incense stick, an air supply line (3) for supplying entraining air (A) into the casing (1), and a model to which a tracer should flow. (M) and an outlet line (4) through which a mixture (AS) of air (A) and a tracer (smoke of incense S) flows, and an entrainment air (A) and a tracer ( S) a flow control means (for example, a combination with a mass flow controller 5 interposed in the air supply line 3 and a mass flow meter 6 interposed in the outflow line 4) for controlling the mass flow rate, Lid (1a) is airtight when closed It is characterized by being configured so as to maintain (claim 1).
Here, the term “tracer” is used as particles (including smoke) that indicate the trajectory of the fluid.
[0019]
According to the present invention having such a configuration, the incense is placed on the incense sticking means (for example, the incense stick 2 for the Buddhist altar) inside the casing (1), and the flow rate is controlled by the flow rate control means (5, 6). While accurately adjusting the air supply line (3), entrainment air is supplied from the air supply line (3), and the incense smoke (S) and the entrainment air mixture (AS) are modeled (M) through the outflow line (4). ).
Here, in the present invention, since the smoke of the incense is used as the tracer, the tracer does not adhere to the inner wall of the model unlike the case of using the hollow sphere or oil smoke described above.
In addition, since the casing (1) in which incense smoke (S) as a tracer is generated, the lid is kept more airtight than (1a), so that the tracer (S) is prevented from leaking out of the system and diffusing. Is done.
[0020]
Then, as a result of precisely adjusting the flow rate of the entraining air (A) by the flow rate control means (5), the amount of the tracer (S) is strictly controlled, and the amount of the tracer is too large to take a picture. Also, the disadvantage that the behavior of the fluid cannot be sufficiently observed because the amount is too small is prevented. Further, it is possible to prevent a situation in which the amount of air (A) entraining the smoke (S) is too large, the smoke becomes thin and invisible, and does not function as a tracer.
[0021]
In addition, unlike the case where a conventional buffer (or tank B) as shown in FIG. 6 is used, the smoke (S) of the incense stick, which is a tracer, is continuously and stably generated for a long time. It is unlikely that the situation will be exhausted.
[0022]
In carrying out the present invention, the casing (1) is preferably provided with a cooling and stirring fan (7) (claim 2).
Here, as the cooling and stirring fan (7), for example, a computer cooling fan (of about 100 mm square) can be used.
[0023]
As described above, the incense stick is burned (for example, in bundles) inside the casing (1) (however, about 10 can be burned depending on the required amount of tracer). Temperature). However, if the cooling and stirring fan (7) as described above is provided, the casing can be cooled using the fan when the temperature rises more than necessary.
Further, when the entraining air does not newly flow into the casing, by driving the fan, the air inside the casing can be moved and a small amount of outside air can be introduced. As a result, oxygen required for burning the incense stick, which is the tracer generating source, is supplied, and the situation where the incense stick disappears is prevented.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0025]
In FIG. 1, a tracer generator (generator) generally denoted by a reference character G includes a casing 1 having an openable and closable lid 1 a, an air supply line 3 for supplying air A to the casing 1, an air A and a tracer. A tracer flow line 4 through which a mixture AS of S flows.
Here, the reason that the air is supplied into the casing 1 by the air supply line 3 is that a tracer (smoke of incense) S, which will be described later, is mixed with the air to give the tracer S motility and facilitate measurement. To do that.
[0026]
Two cooling and stirring fans 7 are provided above the two opposing side surfaces 1b and 1c of the casing 1, respectively. A supply port Hi for connecting an air supply line is provided at a lower portion of one (right side in the drawing) side 1b provided with the fan 7, and a mixture AS of the air A and the tracer S is provided at a lower portion of the other side 1c. An outlet Ho is provided for connecting the flowing tracer outflow line 4.
[0027]
The lid 1a has, for example, a rubber seal member (not shown) affixed to, for example, a portion that comes into contact with the upper end of the four side surfaces of the casing, and is airtightly configured so that the gas inside the casing does not leak outside by the seal member. Have been.
Note that the seal member may be provided on the upper end side of the four side surfaces.
[0028]
An incense stick 2 is placed in the center of the floor 1d of the casing 1, and incense sticks (not shown) are bundled and set on the incense stand. The incense is ignited and the upper lid 1a is closed.
The interior of the casing 1 is eventually filled with smoke (tracer) S and the supplied air A, and by further supplying air, an air-fuel mixture (AS) of the tracer S and the air A in the casing 1 becomes the tracer flow line 4. Is discharged.
[0029]
The casing 1 is airtight as described above. When the lid 1a is closed and a visualization experiment is performed, it is possible to keep generating smoke approximately constant for about 20 minutes before exchanging the incense. It is.
[0030]
Since the incense stick is burned as a bundle in the casing 1, the temperature rises. When the temperature in the casing 1 exceeds a predetermined value, the cooling and stirring fan 7 operates to cool the inside of the casing 1. As the fan 7, a cooling fan for a personal computer having a size of about 100 mm square is used. In addition, even when air is not supplied to the casing 1, the air inside the casing is moved by the fan 7 and a small amount of outside air is introduced, so that there is no shortage of oxygen.
[0031]
Here, the amount of the tracer is to be strictly controlled, and if the amount of the tracer is too large, the photographing cannot be performed. Also, too little is insufficient to investigate behavior.
Therefore, the flow rate of the air flowing from the air supply line 3 into the tracer generator (casing) 1 is accurately adjusted by the mass flow controller (MFC) 5 and the tracer generator (casing) 1 is adjusted. The flow rate of smoke and air (entrained smoke) discharged from the air outlet is accurately measured by a mass flow meter (MFM) 6 interposed in the outflow line 4.
M. F. M. And the measurement results of F. C. By calculating the difference from the mass flow rate of the air controlled by the above, the amount of the tracer smoke is accurately controlled.
[0032]
Next, an example of an experimental device (or an observation device) for analyzing the behavior of a fluid using the tracer generating device of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0033]
Although not shown in detail, a rectifier 8 using beads and a mesh is provided at the lower end of the model M.
[0034]
An air supply line La for supplying measurement air through a flow control valve 9 is connected to the particle size control device 8. A flow meter 10 is interposed in a region between the rectifier 8 and the flow control valve 9 in the air supply line La, and accurately measures the amount of air flowing into the model M.
[0035]
Further, a tracer supply hole Mi to which the tracer flow line 4 described with reference to FIG. 1 is connected is provided in a region below the longitudinal center of one side surface Ma of the model M.
[0036]
Further, a laser beam irradiating means 12 is arranged on the far side of the side surface Mb opposite to the side surface Ma provided with the tracer supply hole Mi, for example.
The irradiating means 12 includes a cylindrical lens 14 provided at the tip of the irradiating means, in which a laser beam, which is a linear light source, includes a vertical axis (not shown) of the model M and covers at least the tracer supply port Mi to the upper end of the model. It is configured to generate a sheet-shaped light curtain “laser light sheet” 16 having an included angle θ.
[0037]
For example, a high-speed video camera 18 is provided at a position opposite to the side surface Mc orthogonal to the side surface Mb to which the diffused laser beam is irradiated, and the high-speed video camera 18 captures scattered light from the laser light sheet 16. The motion of the fluid to be measured in the model 1 is photographed.
Note that an exhaust port (not shown) is provided on the upper surface of the model M so that the gas in the model M can be exhausted.
[0038]
Next, another example of an experiment (observation) apparatus using the tracer generator G of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0039]
For example, FIG. 3 shows an experimental apparatus for confirming a state in which air in a gas pipe installed in a vertical direction is replaced with natural gas.
[0040]
In FIG. 3, a model Mg that simulates a gas pipe layout is created, and a laser light sheet 16 similar to that described with reference to FIG. I try to observe the state of the pullout.
[0041]
A tracer generating means G is connected via a pipe L to a branch point B of a pipe L upstream of the model Mg. Here, reference numerals Vg1 to Vg3 indicate a flow control valve or an on-off valve interposed in the pipeline L, and reference numeral P indicates a plug that is opened to quickly remove gas after the experiment.
[0042]
On the upstream side of the tracer generating means G, a mixed compressed gas of helium He and air Air (stable helium gas He and air Air is mixed as a simulation gas of the city gas (13A) to have the same specific gravity as that of the city gas 13A) ) And a small air compressor are prepared. By operating the on-off valves V1 and V2, the mixed compressed gas and air are further mixed at the junction D, and the compressed gas is mixed by the pipe L. It is configured to be supplied to the tracer generating means G.
[0043]
The illustrated embodiment is merely an example, and does not limit the technical scope of the present invention.
For example, the tracer generator of the present invention can be applied to devices other than the experimental devices shown in FIGS.
[0044]
【The invention's effect】
The functions and effects of the present invention are listed below.
(1) Since incense smoke is used as the tracer, unlike the case of using hollow spheres or oil smoke, the tracer does not adhere to the inner wall of the model.
(2) Since the casing of the tracer, which emits incense smoke, is kept airtight by the lid, it is possible to prevent the tracer from leaking out of the system and diffusing.
(3) As a result of precisely adjusting the flow rate of the entraining air by the flow rate control means, the amount of the tracer is strictly controlled, and the amount of the tracer is too large to take a picture, or the fluidity is too small. Is prevented from being sufficiently observed, and the situation is also prevented in which the amount of air entraining the smoke is too large, the smoke becomes thin and invisible, and does not function as a tracer.
(4) Unlike the case where the conventional buffer is used, the smoke of the incense stick as the tracer is continuously generated, so that the tracer is hardly used up.
(5) The temperature inside the casing does not exceed a predetermined temperature due to the fan provided in the casing.
(6) By driving the fan, the air inside the casing can be stirred and a small amount of outside air can be introduced. As a result, a certain amount of tracer is supplied and the incense of the incense, which is the tracer generation source, is supplied. Oxygen necessary for combustion is supplied, and the situation where the incense is extinguished is prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a tracer generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an experimental apparatus using the tracer generator of FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram showing another example of an experimental apparatus using the tracer generator of FIG. 1;
FIG. 4 is a perspective view showing an example of an experimental apparatus according to the related art.
FIG. 5 is a top view of an apparatus for vibrating a model with a speaker in an experimental apparatus according to the related art.
FIG. 6 is a perspective view of an example in which a buffer is used in an experimental device according to the related art.
FIG. 7 is a perspective view of an example in which incense smoke is sent into a model by a blower in an experimental apparatus according to the related art.
FIG. 8 is a perspective view of an experimental apparatus for performing visualization of “He-Air” replacement by an experimental apparatus according to the related art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Casing 2 ... Incense holder 3 ... Air supply line 4 ... Mixed flow line of tracer and air 5 ... Mass flow controller 6 ... Mass flow meter 7 ... Stirring & Cooling fan 8 Granulator 9 Flow control valve 10 Flow meter 12 Laser beam irradiation means 14 Cylindrical lens 16 Laser light sheet G Tracer Generator M: Model
