JP2012112757A - Seeding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シーダーのノズルから噴出する空気およびトレーサ粒子を案内して流路を偏向させるフードを備え、偏向した空気およびトレーサ粒子を前記フードの開口部から風洞内に供給するシーディング装置に関する。 The present invention relates to a seeding device that includes a hood that guides air and tracer particles ejected from a nozzle of a seeder to deflect a flow path, and supplies the deflected air and tracer particles into an air tunnel from an opening of the hood.
水を霧化する加湿器や燃料を霧化する燃焼器に使用される霧化装置において、加圧した液体をノズルから径方向外向きに噴出させ、この液体をノズルを囲むように配置された円筒状の衝突体の内周面に垂直に衝突させることで微小な液滴を発生させるものが、下記特許文献1により公知である。 In an atomizer used in a humidifier that atomizes water or a combustor that atomizes fuel, pressurized liquid is ejected radially outward from the nozzle, and the liquid is arranged to surround the nozzle. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151867 discloses that a minute droplet is generated by vertically colliding with an inner peripheral surface of a cylindrical collision body.
ところで、風洞実験において、シーディング装置から空気中に直径が数μm程度の微小な油滴よりなるトレーサ粒子を供給し、このトレーサ粒子にレーザー光を照射した反射光をカメラで撮像することで、物体の周囲の空気流を可視化する粒子画像流速測定法(PIV:Particle Image Velocimetry)が知られている。 By the way, in a wind tunnel experiment, by supplying tracer particles made of minute oil droplets with a diameter of about several μm from the seeding device into the air, and imaging the reflected light by irradiating the tracer particles with a laser beam, A particle image velocity measurement method (PIV: Particle Image Velocimetry) that visualizes an air flow around an object is known.
かかる粒子画像流速測定法を用いた風洞実験を行うと、シーディング装置が発生したトレーサ粒子が空気と共に流れて風洞の壁面や床面に付着するため、付着したトレーサ粒子を脱脂剤を用いて取り除く清掃作業に多くの時間とコストを必要とする問題があった。 When a wind tunnel experiment using the particle image velocimetry is performed, the tracer particles generated by the seeding device flow with the air and adhere to the wall and floor of the wind tunnel, so the adhered tracer particles are removed using a degreasing agent. There was a problem that required a lot of time and cost for the cleaning work.
トレーサ粒子の直径が4μm以上になると風洞の壁面や床面に付着し易くなることが知られており、トレーサ粒子の直径を4μm未満に抑えることができれば、付着するトレーサ粒子の量を大幅に減らして清掃作業の簡素化が可能になる。そこで、シーダーのノズルから噴出する空気およびトレーサ粒子を案内して流路を偏向させるフードを設けることで、直径が大きいトレーサ粒子をフードの内面に捕捉し、直径が小さいトレーサ粒子だけをフードの開口部から風洞内に供給することが考えられる。 It is known that when the diameter of the tracer particle is 4 μm or more, it is easy to adhere to the wall or floor surface of the wind tunnel. If the diameter of the tracer particle can be suppressed to less than 4 μm, the amount of the attached tracer particle is greatly reduced. Cleaning work can be simplified. Therefore, by providing a hood that guides the air and tracer particles ejected from the nozzle of the cedar and deflects the flow path, the tracer particles having a large diameter are captured on the inner surface of the hood, and only the tracer particles having a small diameter are opened in the hood. It is conceivable to supply the wind tunnel from the section.
しかしながら、このように構成すると、トレーサ粒子がフードの内面に付着して生成した油滴がフードの内部を流れる空気に押されて開口部に向かって流れることで、その油滴が開口部から風洞内に飛散して汚損の原因となる虞がある。 However, with this configuration, the oil droplets generated by the tracer particles adhering to the inner surface of the hood are pushed by the air flowing inside the hood and flow toward the opening, so that the oil droplet flows from the opening to the wind tunnel. There is a risk of scattering inside and causing fouling.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、シーダーから空気と共に噴出したトレーサ粒子がフードの内面に捕捉されて生成した油滴が、フードの開口部から風洞内に飛散するのを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and prevents oil droplets generated by the tracer particles ejected together with air from the seeder from being captured by the inner surface of the hood from being scattered from the opening of the hood into the wind tunnel. For the purpose.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、シーダーのノズルから噴出する空気およびトレーサ粒子を案内して流路を偏向させるフードを備え、偏向した空気およびトレーサ粒子を前記フードの開口部から風洞内に供給するシーディング装置であって、前記フードの開口部には内向きに鈍角に折り曲げられたフランジが形成されることを特徴とするシーディング装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a hood for guiding the air and tracer particles ejected from the nozzle of the seeder to guide the flow path is provided, and the deflected air and tracer particles are A seeding device for supplying into a wind tunnel from the opening of the hood, wherein a flange bent inwardly at an obtuse angle is formed in the opening of the hood is proposed. .
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記フードは前記ノズルからのトレーサ粒子の噴出方向に対して傾斜する衝突面を備え、前記ノズルから噴出したトレーサ粒子のうちの大径のトレーサ粒子は前記衝突面に衝突して捕捉され、小径のトレーサ粒子が前記フードの開口部から前記風洞内に供給されることを特徴とするシーディング装置が提案される。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the hood includes a collision surface that is inclined with respect to the direction in which the tracer particles are ejected from the nozzle, and the tracer ejected from the nozzle. A seeding device is proposed in which large-diameter tracer particles out of particles collide with the collision surface and are captured, and small-diameter tracer particles are supplied into the wind tunnel from the opening of the hood. .
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記衝突面の傾斜角度は略45°であることを特徴とするシーディング装置が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, a seeding device is proposed in which an inclination angle of the collision surface is approximately 45 °.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記フードの下部には捕捉されたトレーサ粒子の油滴を排出するドレン孔が形成されることを特徴とするシーディング装置が提案される。 According to the invention described in claim 4, in addition to the structure of any one of claims 1 to 3, a drain hole for discharging oil droplets of the trapped tracer particles to the lower portion of the hood. A seeding device characterized in that is formed is proposed.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記フードの開口部は前記衝突面の下流側に対向する位置にのみ形成されることを特徴とするシーディング装置が提案される。
According to the invention described in
請求項1の構成によれば、シーダーのノズルから空気と共にトレーサ粒子がフード内に噴出すると、直径が大きいトレーサ粒子の多くはフードの内面に捕捉され、直径が小さいトレーサ粒子の多くがフードの開口部から風洞内に流出することで、直径が大きいトレーサ粒子が風洞内に供給されるのを最小限に抑え、風洞の壁面や床面に直径が大きいトレーサ粒子が付着して汚損の原因となるのを防止することができる。トレーサ粒子がフードの内面に付着して生成した油滴は、フードの内部を流れる空気に押されて開口部に向かって流れるが、フードの開口部には内向きに鈍角に折り曲げられたフランジが形成されるので、前記油滴をフランジの内側に捕捉することで開口部から風洞内に飛散するのを防止することができる。 According to the configuration of the first aspect, when the tracer particles are ejected into the hood together with the air from the nozzle of the seeder, most of the tracer particles having a large diameter are trapped on the inner surface of the hood, and many of the tracer particles having a small diameter are formed in the hood opening. The tracer particles with a large diameter are prevented from being supplied into the wind tunnel by flowing out from the section into the wind tunnel, and the tracer particles with a large diameter adhere to the wall surface or floor surface of the wind tunnel and cause fouling. Can be prevented. The oil droplets generated by the tracer particles adhering to the inner surface of the hood flow toward the opening by being pushed by the air flowing inside the hood, and the hood opening has a flange bent inward at an obtuse angle. Since it is formed, it is possible to prevent the oil droplets from being scattered inside the wind tunnel by capturing the oil droplets inside the flange.
また請求項2の構成によれば、フードはノズルからのトレーサ粒子の噴出方向に対して傾斜する衝突面を備えるので、ノズルから噴出したトレーサ粒子のうちの大径のトレーサ粒子は衝突面に衝突して捕捉され、小径のトレーサ粒子がフードの開口部から風洞内に供給されることで、大径のトレーサ粒子が風洞内に供給されるのを更に効果的に阻止することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the hood has a collision surface that is inclined with respect to the ejection direction of the tracer particles from the nozzle, the large-diameter tracer particles out of the tracer particles ejected from the nozzle collide with the collision surface. Thus, the small-diameter tracer particles are supplied into the wind tunnel from the opening of the hood, so that the large-diameter tracer particles can be more effectively prevented from being supplied into the wind tunnel.
また請求項3の構成によれば、衝突面の傾斜角度は略45°であるので、大径のトレーサ粒子を効率良く捕捉することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the inclination angle of the collision surface is approximately 45 °, it is possible to efficiently capture large-diameter tracer particles.
また請求項4の構成によれば、フードの下部には捕捉されたトレーサ粒子の油滴を排出するドレン孔が形成されるので、フード内に油滴が溜まるのを防止することができるだけでなく、その油滴を回収して再利用することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the drain hole for discharging the oil droplets of the trapped tracer particles is formed in the lower portion of the hood, not only the oil droplets can be prevented from accumulating in the hood. The oil droplets can be collected and reused.
また請求項5の構成によれば、フードの開口部は衝突面の下流側に対向する位置にのみ形成されるので、ノズルから噴出したトレーサ粒子のうち、衝突面に衝突せずに捕捉されなかった大径のトレーサ粒子が、フードの開口部から直接風洞内に供給されるのを阻止することができる。
Further, according to the configuration of
以下、図1〜図6に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1〜図3に示すように、風洞内にDOS(潤滑油系オイル)や、水およびグリセリンの混合物(以下、オイルという)を微粒子化したトレーサ粒子を供給するシーディング装置11は、合成樹脂で一体成形したフード12と、フード12の底壁12aに設けられてトレーサ粒子を空気と共に噴出するシーダー13とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
フード12は、平坦な底壁12aから鉛直方向上方に起立するフード本体部12bを備えており、フード本体部12bの上部は天井壁12cで覆われる。フード本体部12bの横断面は、風洞内の気流の乱れを最小限に抑えるべくU字状を成している。即ち、フード本体部12bは、風洞における空気の流れ方向上流側が閉じており、空気の流れ方向下流側に開口部12dが形成される。実施の形態では、フード本体部12bの横断面形状には、対称翼型(NACA0025)の前半部分が採用されている。
The
フード12の天井壁12cは、フード本体部12bの前縁から下流側に向かって斜め上方になだらかに湾曲しており、その内面に平坦な衝突面12eが形成される。衝突面12eは、シーダー13からのトレーサ粒子の噴出方向V(鉛直方向)に対して、上流側が低くなり、下流側が高くなるように傾斜角度α=45°の角度で傾斜している。
The
フード12の開口部12dの周縁に沿って、フード本体部12bおよび天井壁12cを内向きに折り曲げたフランジ12fが形成される。図5(A)に示すように、フード12のフランジ12fは、フード本体部12bおよび天井壁12cの下流端に対して鈍角βを成しており、かつ内側に向かって凸に湾曲している。尚、開口部12dの下端、即ち底壁12aに臨む部分のだけは、フランジがフード本体部12bに対して直角に折り曲げられている。
A
またフード12の底壁12aの上流側部分にはドレン孔12gが形成されており、このドレン孔12gはオイル排出ホース14を介してタンク15に接続される。
A
フード12の底壁12aの中央部分に設けられたシーダー13は、その軸線L,Lを交差させた2個のノズル16,16を備える。各ノズル16は、中心部に形成されたオイル通路16aと、オイル通路16aを囲むように形成された空気通路16bとを備えており、オイル通路16aにはタンク15内のオイルがオイルポンプ17およびオイル供給ホース18を介して供給されるとともに、空気通路にはエアコンプレッサ19からの空気が空気供給ホース20を介して供給される。
The
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
オイルポンプ17でタンク15から汲み上げられたオイルは、オイル供給ホース18を介してシーダー13の各ノズル16のオイル通路16aに供給され、これと同時にエアコンプレッサ19で圧縮された空気はシーダー13の各ノズル16の空気通路16bに供給される。空気通路16bの先端から噴出する空気でオイル通路16aの先端から噴出するオイルが微粒子化され、トレーサ粒子となって噴霧される。このとき、2個のノズル16,16が軸線L,Lを交差させるように配置されているため、両ノズル16,16から噴霧されたトレーサ粒子が相互に衝突し合い、更に小径のトレーサ粒子となって噴出方向Vに沿って上方に噴出する。このようにしてシーダー13から噴出するトレーサ粒子には、直径が大きいものと直径が小さいものとが混在している。
The oil pumped up from the
図4に示すように、シーダー13から上向きに噴出した空気は、その上方を遮るフード12の衝突面12eに案内されて風洞の空気の流れ方向の下流側に向かって90°偏向し、フード12の開口部12dから風洞内に流出する。このとき、シーダー13から上向きに噴出する空気に混合するトレーサ粒子も、空気と共に下流側に向かって偏向しようとするが、大径のトレーサ粒子は偏向し難いために衝突面12eに衝突し、小径のトレーサ粒子は偏向し易いために衝突面12eに衝突することなく、開口部12dから風洞内に供給される。
As shown in FIG. 4, the air jetted upward from the
その理由は、トレーサ粒子の慣性力はその質量に比例し、その質量は直径の3乗に比例するのに対し、トレーサ粒子が空気から受ける空気力はその表面積に比例し、その表面積は直径の2乗に比例するからである。つまり、トレーサ粒子の直径が例えば2倍になると、慣性力が8倍になるのに対して空気から受ける空気力は4倍にしかならず、直進性が増して偏向し難くなるからである。 The reason is that the inertial force of the tracer particle is proportional to its mass, and its mass is proportional to the cube of the diameter, whereas the aerodynamic force that the tracer particle receives from the air is proportional to its surface area, and its surface area is This is because it is proportional to the square. That is, when the diameter of the tracer particle is doubled, for example, the inertial force is eight times, whereas the aerodynamic force received from the air is only four times, and the straightness is increased and it is difficult to deflect.
このようにして、直径が4μm以上のトレーサ粒子の多くは衝突面12eに衝突し、直径が4μm未満のトレーサ粒子と、直径が4μm以上のトレーサ粒子の極一部だけが、偏向した空気と共にフード12の開口部12dから風洞内の空気流の中に供給される。よって、風洞内の空気流の中に含まれるトレーサ粒子の大部分は直径が4μm未満となるため、風洞の壁面や床面に付着し難く、また付着しても僅かな量であるため、その清掃作業に要する時間および労力を大幅に節減してコストダウンに寄与することができる。
In this way, most of the tracer particles having a diameter of 4 μm or more collide with the
フード12の衝突面12eに衝突した直径が4μm以上のトレーサ粒子は、その衝突面12eに付着して大きな油滴に成長し、フード本体部12bの内面に沿って底壁12aまで流下し、そこに設けられたドレン孔12gからオイル排出ホース14を介してタンク15に回収されて再利用される。
Tracer particles having a diameter of 4 μm or more colliding with the
図5(A)に示すように、フード本体部12bの内面に付着した油滴の一部は、フード本体部12bの内部で偏向する空気流に流されて下流側に流れ、フード本体部12bとフランジ12fとに挟まれた隅部12hに捕捉される。隅部12hに捕捉された油滴は、フード本体部12bの内面に沿って流れる空気流(矢印a参照)によって、フランジ12fの端縁に向かって押し出されようとするが、フランジ12fはフード本体部12bに対して鈍角βを成しており、かつフランジ12fの外表面(風洞内の空気流に臨む面)は凹状に湾曲しているため、フード12の下流側に発生した渦(矢印b参照)の一部がフランジ12fの内面に沿って流れ(矢印c参照)、隅部12hに捕捉された油滴がフランジ12fの端縁に向かって押し出されるのを抑制する。その結果、隅部12hに捕捉された油滴は風洞内に飛散することなく、フランジ12fに沿って底壁12aまで流下してドレン孔12gから排出される。
As shown in FIG. 5A, a part of the oil droplets adhering to the inner surface of the hood
図5(B)はフード12がフランジ12fを備えていない場合を示しており、フード本体部12bの内面に沿って流れる空気流(矢印a参照)に押された油滴が、フード12の下流側に発生した渦(矢印b参照)によって下流側に吸い出されて風洞内に飛散することなる。
FIG. 5B shows a case where the
また図5(C)はフード12のフランジ12f′がフード本体部12bから内向きに直角に折り曲げられている場合を示している。この場合には、フード本体部12bとフランジ12f′とに挟まれた隅部12h′に大量の油滴が捕捉されるだけでなく、フード12の下流側に発生した渦(矢印b参照)の影響が捕捉された油滴に及ばないため、フード本体部12bの内面に沿って流れる空気流(矢印a参照)に押された油滴が風洞内に飛散することなる。
FIG. 5C shows a case where the
図2に鎖線で示すように、フード12の高さ(シーダー13から衝突面12eまでの距離)は、シーダー13のノズル16,16からの空気およびトレーサ粒子の噴出速度に応じて適切な高さに設定される。
As indicated by a chain line in FIG. 2, the height of the hood 12 (distance from the
即ち、空気およびトレーサ粒子の噴出速度が大きい場合には、フード12の高さが低すぎると、直径が小さいトレーサ粒子まで衝突面12eに衝突して捕捉されてしまうだけでなく、衝突面12eに衝突して捕捉された直径が大きいトレーサ粒子の油滴が、強い空気流によって再び吹き飛ばされて風洞内に供給されてしまう可能性がある。
That is, when the ejection speed of the air and the tracer particles is high, if the height of the
一方、空気およびトレーサ粒子の噴出速度が小さい場合には、フード12の高さが高すぎると、トレーサ粒子の慣性力が重力によって弱まるために、直径が大きいトレーサ粒子でも衝突面12eに到達することができず、空気流によって偏向して風洞内に供給されてしまう可能性がある。
On the other hand, when the jet speed of air and tracer particles is low, if the height of the
以上のように、本実施の形態によれば、シーダー13から噴出する種々の直径のトレーサ粒子のうち、直径が大きいトレーサ粒子をフード12で捕捉して回収し、直径が小さいトレーサ粒子だけを選択して風洞内に供給することができるので、直径が大きいトレーサ粒子が風洞の壁面や床面に付着するのを最小限に抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, among tracer particles having various diameters ejected from the
次に、図6に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施の形態のフード12は、その下流側の全面に開口部12dが形成されているが、第2の実施の形態のフード12の開口部12dは、その上部(天井壁12c側)にのみ形成されており、その他の部分は遮蔽板21で覆われている。
The
その理由は、開口部12dがフード12の下流側の全面に形成されていると、シーダー13のノズル16,16から噴出したトレーサ粒子のうち、下流側に向かって噴出したものがフード本体部12bの内面にも衝突面12eにも衝突せず、直径が大きいトレーサ粒子が開口部12dを通過して直接風洞内に供給されてしまう確率が増加するからである。本実施の形態では、遮蔽板21を設けたことで、シーダー13のノズル16,16から下流側に向かって噴出したトレーサ粒子を遮蔽板21に衝突させ、直径が大きいトレーサ粒子を遮蔽板21で捕捉して風洞内に供給されるのを阻止することができる。
The reason is that when the
尚、第2の実施の形態では、遮蔽板21の下縁と底壁12aとの間に開口部12iが形成されているが、この開口部12iは、底壁12aに付着した油滴の清掃やシーダー13のメンテナンスを容易にするためのものであり、省略することも可能である。またフード12の開口部12dに臨む遮蔽板21の上縁に、フード12の内部に向かって折り曲げられたフランジを形成すれば、遮蔽板21の内面にトレーサ粒子が衝突して生じた油滴が空気に押されて該遮蔽板21の内面に沿って上向きに流れ、開口部12dから風洞内に飛散するのを防止することができる。
In the second embodiment, an
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態では衝突面12eの傾斜角度αを45°に設定しているが、その角度は45°に限定されるものではない。
For example, in the embodiment, the inclination angle α of the
また実施の形態では2個のノズル16,16の軸線L,Lを交差させたシーダー13を例示したが、他の任意の構造のシーダー13を採用することができる。
In the embodiment, the
12 フード
12d 開口部
12e 衝突面
12f フランジ
12g ドレン孔
13 シーダー
16 ノズル
V トレーサ粒子の噴出方向
α 衝突面の傾斜角度
β 鈍角
12
Claims (5)
前記フード(12)の開口部(12d)には内向きに鈍角(β)に折り曲げられたフランジ(12f)が形成されることを特徴とするシーディング装置。 A hood (12) for deflecting the flow path by guiding air and tracer particles ejected from the nozzle (16) of the seeder (13) is provided, and the deflected air and tracer particles are opened in the opening (12d) of the hood (12). A seeding device for supplying air into the wind tunnel,
A seeding device, wherein an opening (12d) of the hood (12) is formed with a flange (12f) bent inwardly at an obtuse angle (β).
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