JP2852020B2 - シート状微粒子発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気流中に微粒子を
シート状に流すためのシート状微粒子発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】空気中を運動する物体が空気から受ける
力などを調べるために一般に風洞試験が行われる。この
ような風洞試験で流速分布を計測するために、風洞の測
定部を流れる気流中に微粒子を浮かべて流し、ＰＩＶ
（Particle Image Velocimetry）またはＬＤＶ(Laser D
oppler Velocimetry）などを用いて微粒子の速度を測定
することによって流速分布を計測する方法を使用する場
合がある。このようなＰＩＶおよびＬＤＶに使用される
微粒子は、一様な薄い濃度でシート状に供給する必要が
ある。

【０００３】また、流れの可視化を行うために気流中に
微粒子を一様な薄い濃度でシート状に供給する必要が生
じる場合もある。

【０００４】従来から気流中へ微粒子を供給する装置と
して、微粒子発生装置から直接主流中へ微粒子を放出す
るか、またはスリットを介して微粒子を放出するか、ま
たは微粒子発生装置に直接ホースなどを接続し、このホ
ースの先端から微粒子を放出するといった方法が採られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の微粒
子発生装置から発生する微粒子は、濃度に偏りが生じ、
均一なシート状でないといった問題が生じ易い。また、
微粒子発生装置から微粒子排出口までを適切な方法で結
ばないと、経路途中で粒子の液化や沈殿等が生じ易くな
るので、微粒子の発生量を増加したとしても液化もしく
は沈殿によって必要な量の微粒子が供給されないという
問題が生じる。また、微粒子発生装置自身の存在によっ
て風洞の気流が乱され、これによってデータの質が損な
われるといった問題も生じる。

【０００６】したがって本発明の目的は、気流を乱すこ
となく、濃度が一定かつ定常的であり厚みが薄いシート
状の微粒子を発生することができるシート状微粒子発生
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、送風方向に対
して略垂直方向に配置され、長手方向の壁面に沿って開
口部を有するダクトと、前記ダクトの内部に微粒子を供
給する微粒子供給手段と、前記ダクトの内部へ空気を供
給するための空気取入部とを含むことを特徴とするシー
ト状微粒子発生装置である。 本発明に従えば、空気取入部から流入した空気は微粒子
供給手段からの微粒子に効果的に混ざり合ってダクト内
に偏りなく満たされ、開口部から一定の濃度で定常的に
排出される。開口部は長手方向に沿って形成されるの
で、薄いシート状に微粒子は排出される。このように微
粒子供給手段から供給される微粒子は、空気取入部から
流入する空気によって積極的に開口部から排出されるの
で、微粒子の供給量が増加したとしても、ダクト内の微
粒子密度が過大になって、ダクト内で微粒子が液化する
といったことが防がれる。 また、空気送風はたとえば風洞内の気流をそのまま取入
れる方式であってもよく、または空気取入部またはダク
トの端部にファン等を取付け、強制的に空気を供給して
もよい。また、この空気取入部は、風洞外に設けられる
方式であってもよい。

【０００８】また本発明は、送風方向に沿った流線形の
中空形状を有し、送風方向下流側の後縁に微粒子を排出
する微粒子排出口が形成され、前記ダクトを覆うように
配置される流線形部材を含むことを特徴とする。 本発明に従えば、ダクトは翼型中空形状を有する流線形
部材によって覆われるので、本装置自身によって送風に
よる気流が乱されるといったことが防がれる。また微粒
子排出口は流線形部材の後縁に形成されるので、ダクト
の開口部から排出された微粒子は、流線形部材の微粒子
排出口から偏りなく一様のシート状に排出される。

【０００９】また本発明は、前記流線形部材の微粒子排
出口付近に、微粒子排出口の周囲の空気圧を低下させる
背圧低下部材が設けられることを特徴とする。 本発明に従えば、背圧低下部材によって微粒子排出口付
近の圧力が低下するので、空気取入部と微粒子排出口と
の圧力差が大きくなる。したがって微粒子供給手段から
供給された微粒子は、前記圧力差によって装置内部に発
生した空気流に乗って微粒子排出口から積極的に外部に
排出され、流線形部材内で微粒子が液化または沈殿する
といったことが防がれ、効率良くシート状に微粒子を排
出することができる。

【００１０】また本発明は、送風方向に沿った翼型中空
形状の一部を成し、前記ダクトの側壁面の一方に近接し
て配置される流線形部材を含むことを特徴とする。 本発明に従えば、ダクトの側壁面には流線形部材が設け
られるので、本装置自身によって送風による気流が乱さ
れるといったことが防がれる。ダクトの開口部から排出
された微粒子は、流線形部材に沿って案内され、流線形
部材の後縁から濃度が一定かつ定常的であり厚みが薄い
シート状となって排出される。

【００１１】また本発明は、送風方向に沿った翼型中空
形状を有し、前記ダクトを覆うように配置され、最大翼
厚付近に前記ダクトの開口部に接続される側面微粒子排
出口が形成される流線形部材を含むことを特徴とする。 本発明に従えば、空気取入部から流入する空気は、微粒
子供給手段から供給される微粒子と混合してダクト内に
偏りなく一様に充満する。流線形部材は翼型中空形状を
有するので、気流を乱すことが防がれる。側面微粒子排
出口は最大翼厚付近に形成されるので、送風によって装
置外部の気流の圧力は側面微粒子排出口付近で最も圧力
が低くなる。したがって、ダクト内の微粒子は装置の空
気取入部と側面微粒子排出口との圧力差によって装置内
部に発生する気流に乗って速やかに側面微粒子排出口に
導かれ、側面微粒子排出口を通って装置の外へ排出さ
れ、送風による気流に従って流線形部材上を案内され、
後縁から濃度が一定かつ定常的であり厚みが薄いシート
状の微粒子となって気流中に排出される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の第１形態
であるシート状微粒子発生装置１を示す斜視図であり、
図２はシート状微粒子発生装置１を模式的に示す水平断
面図である。シート状微粒子発生装置１はたとえば風洞
内に設けられ、このシート状微粒子発生装置１よりも送
風方向Ａ上流側には空気を送風する送風機または高圧タ
ンクが設けられ、空気を送風する。

【００１３】シート状微粒子発生装置１は、送風方向Ａ
に対して略垂直方向となるように配置され、長手方向両
端面２，３が密閉され、送風方向Ａ下流側の後壁面１０
に長手方向に沿って開口部４を有するダクト８と、この
ダクト８の内部に微粒子を供給する微粒子供給装置５
と、ダクト８の内部に空気を供給する空気取入部６と、
送風方向Ａに沿った翼型中空形状を有し、送風方向Ａ下
流側の後縁９ａに微粒子を排出する微粒子排出口７が形
成され、ダクト８を覆うように配置される流線形部材９
とを含んで構成される。また、空気取入部６を送風方向
Ａに向けて空気を取入れる構成に限らず、たとえばファ
ンなどによって強制的に空気を送風する構成であっても
よい。

【００１４】ダクト８は、たとえば大略的に四角筒状に
形成され、長手方向一端部８ａに設けられる空気取入部
６は、たとえば送風方向Ａ上流側に向けて拡開してダク
ト８に連結されるので、風洞内を送風される空気を効果
的にダクト８内に導くことができる。本形態の開口部４
は、複数の透孔１１がダクト８の長手方向に沿って後壁
面１０に１列に形成される。この透孔１１は、たとえば
直径が１ｃｍに選ばれ、各透孔１１の間隔Ｌ１はたとえ
ば２ｃｍに選ばれる。

【００１５】また微粒子供給装置５からダクト８内に供
給される微粒子は、空気取入部６から流入する空気によ
って偏りなくダクト８内に満たされる。また空気取入部
６および／または微粒子供給装置５を風洞の外部に設け
る構成であってもよい。微粒子供給装置５は、適当な長
さを有する助走管１２を介してダクト８内に微粒子を供
給するので、定常的に微粒子が供給される。また微粒子
供給装置５は１つでもよく、複数設ける構成としてもよ
い。

【００１６】最も一端部８ａ寄りの透孔１１と、微粒子
供給装置５の取付位置５ａとの間は、予め定める一定の
距離Ｌ２だけ離反し、混合区間１３が設けられる。した
がって微粒子供給装置５から供給された微粒子と、空気
取入部６から流入された空気とは混合区間１３で効果的
に混合される。このように混合区間１３を設けることに
よって、各透孔１１から排出される微粒子の濃度がほぼ
一定となり、形成されるシート状微粒子の厚みに偏りが
生じるといったことを防ぐことができる。なお距離Ｌ２
はたとえば５０ｃｍ程度に選ばれる。

【００１７】流線形部材９は微粒子供給装置５の直後か
らダクト８の他端部８ｂにわたってダクト８を覆って配
置される。この流線形部材９の後縁９ａに形成される微
粒子排出口７は、流線形部材９の長手方向全幅にわたっ
て一定の幅を有して形成される。このようにダクト８を
流線形部材９によって覆うことによって、風洞内の主流
を乱すことをほとんど防ぐことができる。

【００１８】空気と混合し、空気取入部６から流入され
る空気によって強制的に各透孔１１から一定の濃度で排
出される微粒子は、微粒子排出口７から一定の濃度で外
部に排出される。微粒子排出口７から排出された微粒子
は、流線形部材９に沿って流れる気流によってシート状
に排出される。このように、シート状微粒子発生装置１
によって微粒子は濃度が一定かつ定常的であり厚みが薄
いシート状に排出される。

【００１９】なお流線形部材９の長手方向の長さＬ３
は、たとえば２ｍ程度に選ばれ、流線形部材９の弦長Ｌ
４は、たとえば４０ｃｍ程度に選ばれる。

【００２０】図３は本発明の実施の第２形態であるシー
ト状微粒子発生装置１５を模式的に示す平面図である。
なお、図１，図２に示されるシート状微粒子発生装置１
と同様の構成には同様の符号を付す。

【００２１】シート状微粒子発生装置１５はシート状微
粒子発生装置１に類似し、注目すべきは、流線形部材９
の微粒子排出口７付近に、微粒子排出口の外部の空気圧
を低下させる背圧低下部材１６が設けられることであ
る。背圧低下部材１６は、一対の帯状の矩形板からな
り、流線形部材９の微粒子排出口７を挟んで互いに対向
し、流線形部材９の長手方向全幅にわたって微粒子排出
口７に沿って設けられる。背圧低下部材１６の幅Ｌ５は
たとえば４０ｍｍ程度に選ばれる。背圧低下部材１６の
一端１６ａは微粒子排出口７が形成される流線形部材９
の後縁９ａにそれぞれ接続され、他端１６ｂは微粒子排
出口７から送風方向Ａ下流側に向かうにつれて、互いに
離反する方向に傾斜して設けられる。

【００２２】このように他端１６ａが開いた背圧低下部
材１６を設けることによって、流線形部材９内から外部
に微粒子が排出される際、微粒子排出口７の圧力と微粒
子排出口７の直後の圧力とでは、背圧低下部材１６によ
って直後の圧力が低下し、流線形部材９内の微粒子を効
果的に外部に排出することができる。本件発明者の実験
によると、背圧低下部材１６の他端１６ｂを５ｍｍ程度
開けた状態では、図１，図２に示されるシート状微粒子
発生装置１から排出される微粒子の状態とほとんど差が
生じないが、他端１６ｂを２０ｍｍ以上に広げると微粒
子は微粒子排出口７から一様の濃度で効果的に排出され
ることが確かめられている。このように他端１６ｂの開
き具合を調節することによって、微粒子の排出量を容易
に調節することができる。

【００２３】図４は、本発明の実施の第３形態であるシ
ート状微粒子発生装置１８を模式的に示す水平断面図で
ある。シート状微粒子発生装置１８はシート状微粒子発
生装置１に類似し、注目すべきは、流線形部材９の側面
に背圧低下部材１９を設けることである。

【００２４】背圧低下部材１９は、流線形部材９の微粒
子排出口７近傍で、流線形部材９の側面９ａからほぼ垂
直に突出し、流線形部材９の長手方向全幅にわたって微
粒子排出口７に平行に設けられる。このような背圧低下
部材１９を設けることによって、図３に示されるシート
状微粒子発生装置１５と同様に、背圧低下部材１９から
送風方向Ａ下流側の圧力を、微粒子排出口７の圧力より
も低下させることができる。したがって微粒子排出口７
から効果的に微粒子を外部に排出させることができる。

【００２５】このような背圧低下部材１９は、流線形部
材９の側面に対して垂直に設けるだけでなく、たとえば
側面に対し２０°〜１６０°程度傾けて取付けてもよ
い。さらに背圧低下部材１９は一側面に限らず、流線形
部材９の両側面に設ける構成としてもよい。

【００２６】図５は本発明の実施の第４形態であるシー
ト状微粒子発生装置２１を模式的に示す水平断面図であ
る。シート状微粒子発生装置２１は図１，図２に示され
るシート状微粒子発生装置１に類似し、注目すべきはダ
クト８を覆う流線形部材９が設けられないことである。
このような構成であっても開口部４から微粒子を一様の
濃度でかつ定常的に薄いシート状で排出することができ
る。

【００２７】図６は、本発明の実施の第５形態であるシ
ート状微粒子発生装置２３を模式的に示す水平断面図で
ある。シート状微粒子発生装置２３は図１，図２に示さ
れるシート状微粒子発生装置１に類似し、注目すべきは
流線形部材２４が、送風方向Ａに沿って翼型中空形状の
一部を成し、ダクト８の側壁面の一方に近接して配置さ
れることである。流線形部材２４は、図２に示されるシ
ート状微粒子発生装置１の流線形部材９を、翼厚方向中
央で、送風方向Ａに沿って２つに分割したうちの一方の
形状を有し、ダクト８の一側面２５に近接して送風方向
Ａに沿って配置される。このような構成を有するシート
状微粒子発生装置２３においても、ダクト８の開口部４
から排出される微粒子は、流線形部材２４の内面に沿っ
て送風方向Ａ下流側に案内され、流線形部材２４の後縁
２４ａから濃度が一定かつ定常的である薄いシート状と
なって排出される。

【００２８】図７は、図１〜図６に示されるダクト８の
他の形態であるダクト２８を簡略化して示す背面図であ
り、図８はダクト８のさらに他の形態であるダクト２９
を簡略化して示す背面図である。なお図１に示されるダ
クト８と同様の構成には同一の符号を付す。

【００２９】ダクト２８の後壁面１０に形成される開口
部４は、後壁面１０全面に複数の透孔２６を有し、いわ
ば多孔板から成る。またダクト２９の開口部４は、後壁
面１０に長手方向全幅にわたってスリット２７が形成さ
れる。このような多孔板またはスリット２７であっても
開口部４からは微粒子が一様に排出され、濃度が一定か
つ定常的であるシート状に微粒子を排出させることがで
きる。

【００３０】図９は本発明の実施の第６形態であるシー
ト状微粒子発生装置３０を示す斜視図であり、図１０は
シート状微粒子発生装置３０を模式的に示す水平断面図
である。なお図１，図２に示されるシート状微粒子発生
装置１と同様の構成には同一の符号を付す。

【００３１】シート状微粒子発生装置３０はシート状微
粒子発生装置１に類似し、注目すべきは、ダクト８の開
口部４が、送風方向Ａにほぼ平行なダクト８の側壁面３
１に形成され、流線形部材９の後縁に形成される微粒子
排出口７に代えて、流線形部材９の最大翼厚付近に形成
され、前記ダクトの開口部４に接続される側面微粒子排
出口３２が形成されることである。

【００３２】流線形部材９は、送風方向Ａに沿った翼型
形状を有するので、この流線形部材９に沿って流れる空
気の圧力は最大翼厚付近で最も低くなる。したがって、
空気取入部６から空気が流入し、高圧となったダクト８
内の一様な濃度の微粒子は、最も圧力の低い最大翼厚付
近に形成される側面微粒子排出口３２から効果的に外部
に排出され、排出された微粒子は送風によって流線形部
材９に沿って送風方向Ａ下流側に案内され、流線形部材
９の後縁９ａから濃度が一定かつ定常的であり、厚みが
薄いシート状となって主流中に排出される。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ダクトに
は空気取入部が設けられるので、ダクト内に供給される
微粒子は、空気取入部から流入する空気によってダクト
内に濃度が一定の状態で充満し、ダクト内は粒子の排出
口の周辺と比べて高圧状態となる。したがって濃度が一
定の微粒子を定常的であり厚みが薄いシート状に開口部
から外部に排出することができる。

【００３４】また本発明によれば、前記ダクトは流線形
部材によって覆われるので、送風による気流をほとんど
乱すことなく、流線形部材の後縁に形成される微粒子排
出口から微粒子を濃度が一定かつ定常的であり厚みが薄
いシート状に排出することができる。

【００３５】また本発明によれば、前記微粒子排出口付
近には背圧低下部材が設けられるので、微粒子排出口周
辺の圧力を低下させ、これによって微粒子排出口から微
粒子を効果的に外部に排出させ、厚みが一定の定常的な
シート状の微粒子を発生させることができる。

【００３６】また本発明によれば、翼型中空形状の一部
を成す流線形部材をダクトの側壁面に配置することによ
っても、濃度が一定かつ定常的であり厚みが薄いシート
状の微粒子を発生させることができる。

【００３７】また本発明によれば、流線形部材の最大翼
厚付近に、側面微粒子排出口が形成されるので、ダクト
内から効果的に微粒子を外部に排出させ、流線形部材の
後縁から濃度が一定かつ定常的であり厚みが薄いシート
状の微粒子を主流中に排出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形態であるシート状微粒子
発生装置１を示す斜視図である。

【図２】シート状微粒子発生装置１を模式的に示す水平
断面図である。

【図３】本発明の実施の第２形態であるシート状微粒子
発生装置１５を模式的に示す水平断面図である。

【図４】本発明の実施の第３形態であるシート状微粒子
発生装置１８を模式的に示す水平断面図である。

【図５】本発明の実施の第４形態であるシート状微粒子
発生装置２１を模式的に示す水平断面図である。

【図６】本発明の実施の第５形態であるシート状微粒子
発生装置２３を模式的に示す水平断面図である。

【図７】ダクト２８の簡略化した背面図である。

【図８】ダクト２９の簡略化した背面図である。

【図９】本発明の実施の第６形態を示すシート状微粒子
発生装置３０を示す斜視図である。

【図１０】シート状微粒子発生装置３０を模式的に示す
水平断面図である。

【符号の説明】

１，１５，１８，２１，２３，３０ シート状微粒子発
生装置 ２，３ 端面 ４ 開口部 ５ 微粒子供給装置 ６ 空気取入部 ７ 微粒子排出口 ８，２８，２９ ダクト ９ 流線形部材 １０ 後壁面 １１，２６ 透孔 １６ 背圧低下部材 ２５，３１ 側壁面 ２７ スリット ３２ 側壁微粒子排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 修 岐阜県各務原市川崎町２番地 株式会社 コミュータヘリコプタ先進技術研究所内 (72)発明者 丹羽 宏明 岐阜県各務原市川崎町２番地 株式会社 コミュータヘリコプタ先進技術研究所内 (72)発明者 増子 敬司 東京都千代田区内神田３丁目４番３号 理化精機工業株式会社内 (72)発明者 戸倉 建義 東京都千代田区内神田３丁目４番３号 理化精機工業株式会社内 (72)発明者 松川 潔 東京都千代田区内神田３丁目４番３号 理化精機工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−148216（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−324068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−49642（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−8600（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01P 13/00 G01M 9/04 G01P 13/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風方向に対して略垂直方向に配置さ
   れ、長手方向の壁面に沿って開口部を有するダクトと、
   前記ダクトの内部に微粒子を供給する微粒子供給手段
   と、 前記ダクトの内部へ空気を供給するための空気取入部と
   を含むことを特徴とするシート状微粒子発生装置。
2. 【請求項２】 送風方向に沿った流線形の中空形状を有
   し、送風方向下流側の後縁に微粒子を排出する微粒子排
   出口が形成され、前記ダクトを覆うように配置される流
   線形部材を含むことを特徴とする請求項１記載のシート
   状微粒子発生装置。
3. 【請求項３】 前記流線形部材の微粒子排出口付近に、
   微粒子排出口の周囲の空気圧を低下させる背圧低下部材
   が設けられることを特徴とする請求項２記載のシート状
   微粒子発生装置。
4. 【請求項４】 送風方向に沿った翼型中空形状の一部を
   成し、前記ダクトの側壁面の一方に近接して配置される
   流線形部材を含むことを特徴とする請求項１記載のシー
   ト状微粒子発生装置。
5. 【請求項５】 送風方向に沿った翼型中空形状を有し、
   前記ダクトを覆うように配置され、最大翼厚付近に前記
   ダクトの開口部に接続される側面微粒子排出口が形成さ
   れる流線形部材を含むことを特徴とする請求項１記載の
   シート状微粒子発生装置。