JP3733396B2 - 排煙装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回流式風洞において気流の可視化実験等で煙りを流す場合に模型の下流に装着して風洞外に排煙するための排煙装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回流式風洞では、気流の可視化実験等で煙を使用する場合には流路を切り替えて吹き出し式風洞として使用し、煙を大気に放出している（回流式として使用しない）。しかしながら、通常の回流式風洞を上記のような吹き出し式風洞として利用できるようにするためには、大きな改修工事が必要となり多大な費用と労力を要していた。
また、排煙装置の整備されていない回流式風洞では、煙を風洞外に排出できないため、▲１▼短時間に煙が充満して計測不能になる。▲２▼風洞の内壁が油煙で汚れる。▲３▼排煙と内壁の清掃のために無駄な労力と時間を費やす、等の問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は回流式風洞内に配置した模型の下流に容易に設置することができ、安価でかつ取付・取り外しが簡単な排煙装置を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
本排煙装置は、風洞内から風洞の気流を乱さないで煙を排煙するために煙吸込口と、煙吸込口に連通して設けた整流部と、整流部に連通して設けた排煙ダクトと、排煙ダクト内に設けた流量調整弁と、排気ファンとを備えており、測定時に測定部の気流を乱すことなく煙を煙吸込口から吸引し、排煙ダクトから外部に排出可能に構成されている。また、煙吸込口の近傍の風洞壁には外気取込壁を設け、煙吸込口から気流を吸い込んだ分だけ外部から空気を供給し、測定部の気流が乱れないようにしている。さらに、ダクトの排出口には必要に応じてフィルターを設け、煙と煙の臭いを回収できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
風洞内に配置した模型の下流に着脱自在に取り付けることができる煙吸込口と、該煙吸込口から吸込んだ気流を整流する整流部と、該整流部に接続する排煙ダクトと、該排煙ダクトの途中に設けた流量調整弁と排気ファンとからなる排煙装置であって、前記煙吸込口は風洞の上面と床面との間に配置され、風洞の風路断面積よりも小さい断面積を持ち、複数に区画された煙吸込口を備え、該複数の煙吸込口は分離ダクトを介して前記整流部に連通していることを特徴とする排煙装置である。
また、前記排煙ダクトの排出口には煙除去用のフィルタを取り付けたことを特徴とする排煙装置である。
また、前記煙吸込口の近傍の風洞壁には、外気取込壁が形成されていることを特徴とする排煙装置である。
また、前記外気取込壁は多孔質材料で作られたことを特徴とする排煙装置である。
また、前記流量調節弁は、バタフライ弁とそのバタフライ弁と排気ファンの間に設けた大気吸気調整口との組み合わせにより構成されていることを特徴とする排煙装置である。
また、前記整流部は、ダクトの中に多孔板、アルミハニカム整流格子、整流網等の整流部材を装着して形成されていることを特徴とする排煙装置である。
【０００５】
【実施の形態】
以下、本発明における排煙装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る排煙装置を組み込んだ風洞の全体斜視図、図２は回流式風洞における排煙装置の配置平面図、図３は排煙装置の煙吸込口付近の拡大斜視図、図４は図２中のＡ−Ａ断面図、図５はフィルタの断面図である。
【０００６】
図１において１は風洞、２は風洞１の上流側に配置され気流の可視化をするための煙を吹き出す煙吹出装置、３は煙発生装置、４は煙ダンパ、５は翼模型、６は翼模型を振動させるための加振装置、７はレーザーライトシート光学系、８はレーザー光源、９は実験状態を撮影するビデオカメラ、１０は本発明に係る一実施形態としての排煙装置である。また、この他に実験に必要なＦＦＴアナライザー１１、モータ制御用コンピュータ１２、風洞制御箱１３等が備えられている。
【０００７】
上記構成要素からなる風洞装置は図２に示すように回流式風洞として構成されており、風洞１内には空気を送り込む送風機１５と、煙吹出装置２と、翼模型５とこの翼模型５の下流に取外し自在に設置することができる排煙装置１０の煙吸込口１６とが配置されており、モータＭによって駆動される送風機１５から送り出される気流が煙吹出装置２からの吹き出された煙を伴って翼模型５に到達し、ここで翼模型５付近の気流を可視化して翼模型５の形状等の実験をすることができるようになっている。図中３０は整流網、３１は風洞に設けた扉である。なお、この回流式風洞は従来公知のものであり、全体構成は本発明の特徴ではないのでこれ以上の詳細な説明は省略する。
【０００８】
翼模型５の下流に配置する排煙装置１０は、風洞１内に着脱自在に取り付けることができる煙吸込口１６（図１参照）を備えており、この煙吸込口１６は後述する整流部１７を介して排煙ダクト１８に接続され、さらに排煙ダクト１８の排出口には必要に応じてフィルタ２１が取り付けられる。排煙ダクト１８の中間には流量調節弁１９とこの下流に排気ファン２０が設けられており、排気ファン２０の作動によって煙吸込口１６から煙を吸い込み、フィルタ２１を介して外部に放出させる構成となっている。また排気ファン２０による煙の吸い込み量は排気ファン２０の前方にある流量調節弁１９によって調整されることになる。さらに、煙吸込口１６の側方の風洞１には、煙吸込口１６から気流を吸い込んだ分だけ外部から空気を供給するための外気取込壁２２が形成されている。なお風洞側には前述した煙吸込口１６を着脱自在に取り付けるための孔が形成されており、煙吸込口１６を取り付けない場合にはその孔は蓋により閉じることができるようにしてある。
【０００９】
以下、排煙装置１０の詳細な説明をすると、断面が４角形をした風洞１の測定部の中心部には図４に示すように風洞上面１ａと風洞床面１ｂとに渡って複数の吸込口１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを連続して有する煙吸込口１６が配置されている。複数の吸込口１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは分離されたダクトを介して整流部１７に接続されている。具体的には煙吸込口１６は風洞の風洞上面１ａと風洞床面１ｂとの間において全体が気流の流れ方向に細長い箱型に形成され、その後部が尖った流線形として構成され、その箱型内に上下方向に渡って複数の同じ開口面積をもつ吸込口１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが形成されている。吸込口１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは箱型内に形成した複数の分離ダクトを介して気流方向を９０°変更しながら整流部１７に連通されている。煙吸込口の中での気流の乱れは煙吸込口付近の風洞の気流に影響を与え、風洞の気流を乱すため煙吸込口の中での気流の乱れを小さく抑える必要がある。気流方向を９０°変更する場合に、本例の複数のダクトを使用すると従来技術のコーナ・ベンを使用した場合よりも大幅に気流の乱れを小さく抑えることができる。
【００１０】
整流部１７は排気ファン２０や流量調節弁１９等の起因する気流の乱れを抑え、煙吸込口１６の入口側の流速分布を一様に近づけ、測定部の気流の乱れを防止しており、図３に示すように煙吸込口１６に連通する複数のダクトの集合部と排煙ダクト１８との接続部等に設けることができる。この整流部１７は蜂の巣状の８角形の断面をした小さいダクトの集合体（アルミハニカム整流格子）として形成されており、このダクトの中を気流が通過すると整流され気流の乱れが小さくなる。なお、より一層気流の乱れを小さくするには排気ファン２０側より多孔板１〜２枚＋アルミハニカム整流格子気流方向に約１５０ｍｍ＋整流網３〜５枚を配置するのがよい。さらに気流の乱れを小さくするためには複数のダクトの流速を各々独立して制御し、煙吸込口１６の各々のダクトの煙吸い込み速度を同じにするのが良い。
【００１１】
前記整流部１７は排煙ダクト１８に接続されており、排煙ダクト１８内には前述したように流量調節弁１９、および排気ファン２０が配置され、さらに排煙ダクト１８の排気口には必要に応じてフィルタ２１が設けられている。排気ファン２０は煙を排気する電動送風機であり従来公知のファンを使用している。また流量調節弁１９は定吐出量型排気ファン２０を使用する場合に使用するもので従来公知のバタフライ弁使用しており、この弁により煙吸込口１６の入口の流速を風洞１の流速と同じにするために流量を微調節する。また排気ファン２０が可変容量型で流量を微調節可能であれば流量調節弁１９は省略可能である。なお、バタフライ弁とスライド扉方式の大気吸気調整口との組み合わせによりバタフライ弁の工作精度が非常に悪くても容易に排煙量の微調整を行うことができる。排煙ダクト１８は整流部１７と流量調節弁１９の間は気流を乱さないためには硬質で凹凸の無い物がよく、他は軟式でよい
【００１２】
煙吸込口１６の左右側の風洞壁には図２、図４に示すように外気取込壁２２が形成されている。この外気取込壁２２は、煙吸込口１６から気流を吸い出した分だけ外部から空気を補充して測定部の気流を乱れの無いようにする機能を有しており、小さい孔の明いた多孔質の材料（多孔質の不織布等）を用いて風洞１内の静圧と大気の差圧を解消するように大気が風洞１内に流入することを可能にしており、これによって排煙装置の運転に伴う測定部内圧変化に対して自然に内圧が調整できるようになっている。
【００１３】
排煙ダクト１８の排出口に設けるフィルタ２１はカートリッジ式として図５に示す形状をしており、このカートリッジ内には活性炭２３を多孔質の不織布２４でサンドイッチにした多層フィルタ２６と、多層フィルタ２６の上流側には多孔板２５が配置されている。多孔板２５は煙を拡散し、流速を遅くする機能を有しており、また多層フィルタは煙の吸着と臭い取りの機能を有している。
【００１４】
以上の構成からなる排煙装置の作動を説明する。
モータによって送風機１５を駆動すると送風機１５から送り出される気流は整流網３０を通って煙吹出装置２から吹き出された煙を伴って翼模型５に到達し、ここで翼模型５付近の気流を可視化する。翼模型５を過ぎた煙は、複数の煙吸込口１６から整流部１７、流量調節弁１９を介して作用する排気ファン２０の吸引力によって吸引され、排煙ダクト１８の排出口に設けたフィルタ２１から外部に放出される。排気ファン２０による煙の吸い込み量は排気ファン２０の前方にある流量調節弁１９によって調整されることになり、また、煙吸込口１６の側方の外気取込口からは、煙吸込口１６から気流を吸い込んだ分だけ外部から空気を取り込む。こうして測定部の気流を乱すことなく、確実に煙を吸引し外部に放出することができる。
【００１５】
以上のように上記排煙装置は従来の回流式風洞に煙吸込口を取り付けるだけで、大がかりな工事をせずに簡単に取り付けることができる。また、この排煙装置は測定部の気流を乱すことがないため精度の高い実験を行うことができる。
本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明によれば、風洞内の気流を乱す程度は非常に小さく、煙に邪魔されずに長時間連続して実験を可能にできる。風洞の内壁を油煙で汚す程度が非常に少ない。排煙と内壁の清掃のための無駄な労力と時間を節約出来る。取付・取り外しが容易である。安価である。有害物質を回収するのにも有効である、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排煙装置を組み込んだ風洞の全体斜視図である。
【図２】回流式風洞における排煙装置の配置平面図である。
【図３】排煙装置の煙吸込口付近の拡大斜視図である。
【図４】図２中のＡ−Ａ断面図である。
【図５】フィルタの断面図である。
【符号の説明】
１ 風洞
２ 煙吹出装置
３ 煙発生装置
４ 煙ダンパ
５ 翼模型
６ 加振装置
７ レーザーライトシート光学系
８ レーザー光源
９ ビデオカメラ
１０ 排煙装置
１１ ＦＦＴアナライザー
１２ モータ制御用コンピュータ
１３ 風洞制御箱
１５ 送風機
１６ 煙吸込口
１７ 整流部
１８ 排煙ダクト
１９ 流量調節弁
２０ 排気ファン
２１ フィルタ
２２ 外気取込壁
２３ 活性炭
２４ 不織布
２５ 多孔板
２６ 多層フィルタ
３０ 整流網
３１ 風洞に設けた扉

Claims (6)

1. 風洞内に配置した模型の下流に着脱自在に取り付けることができる煙吸込口と、該煙吸込口から吸込んだ気流を整流する整流部と、該整流部に接続する排煙ダクトと、該排煙ダクトの途中に設けた流量調整弁と排気ファンとからなる排煙装置であって、前記煙吸込口は風洞の上面と床面との間に配置され、風洞の風路断面積よりも小さい断面積を持ち、複数に区画された煙吸込口を備え、該複数の煙吸込口は分離ダクトを介して前記整流部に連通していることを特徴とする排煙装置。
2. 前記排煙ダクトの排出口には煙除去用のフィルタを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の排煙装置。
3. 前記煙吸込口の近傍の風洞壁には、外気取込壁が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排煙装置。
4. 前記外気取込壁は多孔質材料で作られたことを特徴とする請求項３に記載の排煙装置。
5. 前記流量調節弁は、バタフライ弁とそのバタフライ弁と排気ファンの間に設けた大気吸気調整口との組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の排煙装置。
6. 前記整流部は、ダクトの中に多孔板、アルミハニカム整流格子、整流網等の整流部材を装着して形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の排煙装置。

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