(57)【要約】【課題】効率よく乱流を発生させることができる乱流発生装置を提供する。【解決手段】配管の内部で所定の方向に流れる流体に乱流を発生させる乱流発生装置であって、所定の方向に対して直交する方向に延在する支持機構と、支持機構の延在方向に直交し、かつ、所定の方向に直交する方向に延在する格子棒及び格子棒と支持機構とを連結する弾性支持機構を備える複数の格子ユニットと、を有し、格子棒は、他の格子ユニットの格子棒が格子棒の延在方向に直交する方向に隣接し、弾性支持機構は、格子棒を他の格子棒側に移動可能に弾性支持する。【選択図】図１
2014074658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の内部で所定の方向に流れる流体に乱流を発生させる乱流発生装置であって、
前記所定の方向に対して直交する方向に延在する支持機構と、
前記支持機構の延在方向に直交し、かつ、前記所定の方向に直交する方向に延在する格子棒及び前記格子棒と前記支持機構とを連結する弾性支持機構を備える複数の格子ユニットと、を有し、
前記格子棒は、他の格子ユニットの格子棒が前記格子棒の延在方向に直交する方向に隣接し、
前記弾性支持機構は、前記格子棒を前記他の格子棒側に移動可能に弾性支持することを特徴とする乱流発生装置。
【請求項２】
前記複数の格子ユニットは、前記配管の所定の方向に直交する面において、前記格子棒が隣接する方向に等間隔で全域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の乱流発生装置。
【請求項３】
前記弾性支持機構は、前記格子棒と前記支持機構とをコイルバネで支持することを特徴とする請求項１または２に記載の乱流発生装置。
【請求項４】
前記弾性支持機構は、前記格子棒と前記支持機構とを板ばねで支持し、
前記板ばねは、最も長さが短い厚み方向が他の格子ユニットの格子棒が隣接している方向となる向きで配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の乱流発生装置。
【請求項５】
前記弾性支持機構は、前記格子棒の一方の端部と前記支持機構とを連結し、かつ、前記格子棒の他方の端部と前記支持機構とを連結することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の乱流発生装置。
【請求項６】
前記弾性支持機構は、前記格子棒の一方の端部と前記支持機構とのみを連結することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の乱流発生装置。
【請求項７】
前記格子ユニットは、前記弾性支持機構のバネ定数を調整させるバネ定数調整機構を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の乱流発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通過した空気の流れに乱流を発生させる乱流発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管等を流れる空気に乱流を発生させる装置として、乱流発生装置がある（特許文献１から３）。また、特許文献２及び３には、配管内に配置した板の位置を調整することで、発生させる乱流を調整できる機構が記載されている。乱流発生装置は、特許文献１に記載されているように、配管を流れる空気を攪拌する場合や、特許文献２、３に記載されているように風洞装置を用いた試験で乱流を発生させる必要がある場合等に各種用途に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５９−４２８０６号公報
【特許文献２】実公昭５８−２８２０２号公報
【特許文献３】特開２０００−２８３８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、流体の乱れは、減衰が大きい。しかしながら、乱れを必要としている部分を乱流発生装置に近づけるのには限界がある。このため、大きい乱流を効率よく発生させることが求められている。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するものであり、効率よく乱流を発生させることができる乱流発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の乱流発生装置は、配管の内部で所定の方向に流れる流体に乱流を発生させる乱流発生装置であって、前記所定の方向に対して直交する方向に延在する支持機構と、前記支持機構の延在方向に直交し、かつ、前記所定の方向に直交する方向に延在する格子棒及び前記格子棒と前記支持機構とを連結する弾性支持機構を備える複数の格子ユニットと、を有し、前記格子棒は、他の格子ユニットの格子棒が前記格子棒の延在方向に直交する方向に隣接し、前記弾性支持機構は、前記格子棒を前記他の格子棒側に移動可能に弾性支持することを特徴とする。
【０００７】
また、前記複数の格子ユニットは、前記配管の所定の方向に直交する面において、前記格子棒が隣接する方向に等間隔で全域に配置されていることが好ましい。
【０００８】
また、前記弾性支持機構は、前記格子棒と前記支持機構とをコイルバネで支持することが好ましい。
【０００９】
また、前記弾性支持機構は、前記格子棒と前記支持機構とを板ばねで支持し、前記板ばねは、最も長さが短い厚み方向が他の格子ユニットの格子棒が隣接している方向となる向きで配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記弾性支持機構は、前記格子棒の一方の端部と前記支持機構とを連結し、かつ、前記格子棒の他方の端部と前記支持機構とを連結することが好ましい。
【００１１】
また、前記弾性支持機構は、前記格子棒の一方の端部と前記支持機構とのみを連結することが好ましい。
【００１２】
また、前記格子ユニットは、前記弾性支持機構のバネ定数を調整させるバネ定数調整機構を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の乱流発生装置によれば、簡単な構成で大きな乱流を発生させることができる。これにより、効率よく乱流を発生させることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態の乱流発生装置を備える装置ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線側から見た乱流発生装置の模式図である。
【図３】図３は、図１に示す乱流発生装置の格子ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示す乱流発生装置の格子ユニットと格子ユニットとの関係を示す模式図である。
【図５】図５は、乱流発生装置の動作を説明するための説明図である。
【図６】図６は、乱流発生装置の動作を説明するための説明図である。
【図７】図７は、比較例の乱流発生装置の空気の流れを説明するための説明図である。
【図８】図８は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、図９に示す乱流発生装置の格子ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、乱流発生装置を有する風洞装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１６】
図１は、本実施形態の乱流発生装置を備える装置ユニットの概略構成を示す模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ線側から見た乱流発生装置の模式図である。図３は、図１に示す乱流発生装置の格子ユニットの概略構成を示す模式図である。図４は、図１に示す乱流発生装置の格子ユニットと格子ユニットとの関係を示す模式図である。
【００１７】
図１に示す装置ユニット１０は、土台１１と、配管１２と、乱流発生装置２０と、を有する。乱流発生装置２０は、配管１２に設置されている。配管１２は、設置面８の上に形成された土台１１上に設置されている。配管１２は、矢印の方向に流体（本実施形態では、空気）が流れている。配管１２内に流れる流体は、空気に限定されず、液体でもよい。乱流発生装置２０は、配管１２中に流体の流れ方向に直交する面（断面ともいう）の全面に渡って配置されている。つまり、乱流発生装置２０は、配管１２の空気の流れ方向から見た場合に、配管１２の内部の全面を覆うように配置されている。また、本実施形態は、設置面８が水平面となる場合として説明する。したがって、配管１２は、空気の流れる方向が水平方向となる。また配管１２は、断面の形状が矩形であり、一対の面（上面、底面）が水平な面となり、一対の面（側面）が垂直な面となる。なお、配管１２の向きは、一例でありこれに限定されない、配管１２は、傾斜していても良いし、曲がっていてもよい。
【００１８】
乱流発生装置２０は、支持機構２１と、複数の格子ユニット２２と、を有する。支持機構２１は、複数の格子ユニット２２を支持する機構であり、支持柱２４と、支持柱２６と、を有する。支持柱２４は、配管１２の外側で配管１２の一方の側面に対面する位置に配置された柱であり、設置面８に固定されている。支持柱２４は、配管１２と同じ程度の高さまで配置されている。また、図２に示すように、支持柱２４は、配管１２の断面において、配管１２の一方の側面から所定の距離離れた位置に設置されている。支持柱２６は、配管１２の外側で配管１２の他方の側面（支持柱２４は設置されている面とは反対側の面）に対面する位置に配置された柱であり、設置面８に固定されている。支持柱２６は、配管１２と同じ程度の高さまで配置されている。また、図２に示すように、支持柱２６は、配管１２の断面において、配管１２の他方の側面から所定の距離離れた位置に設置されている。
【００１９】
複数の格子ユニット２２は、図２に示すように、水平方向に細長い形状であり、垂直方向に列状に配置されている。つまり、格子ユニット２２は、上下方向に他に格子ユニット２２が配置される。１つの格子ユニット２２は、図２及び図３に示すように、格子棒３０と、弾性支持機構３１と、を有する。
【００２０】
格子棒３０は、水平方向に延在する細長い棒状の部材である。格子棒３０は、配管１２の断面において、配管１２の一方の側面と対面する位置から他方の側面と対面する位置まで、つまり配管１２の内面の幅方向の長さと実質的に同じか微小に短い長さである。格子棒３０は、図４に示すように、断面形状（棒の軸方向に直交する面の形状）が円となる。格子棒３０の断面形状は、特に限定されず、種々の形状とすることができる。また、格子棒３０は、軸方向のどの位置の断面の形状も同一形状となることが好ましい。本実施形態のように断面が円の場合、円の径Ｄａが延在方向のどの位置でも同一であることが好ましい。
【００２１】
弾性支持機構３１は、支持機構２１に対して格子棒３０が移動可能な状態で、支持機構２１と格子棒３０とを連結する機構である。弾性支持機構３１は、コイルバネ３２と、コイルバネ３４と、を有する。コイルバネ３２は、弾性部材であり、格子棒３０の一方の端部（支持柱２４側の端部）と支持柱２４とを連結する。コイルバネ３４は、弾性部材であり、格子棒３０の他方の端部（支持柱２６側の端部）と支持柱２６とを連結する。また、コイルバネ３４は、配管１２に形成されたスリット４２に挿入されている。これにより、コイルバネ３４は、配管１２の外にある支持柱２６と、格子棒３０とを連結させている。なお、スリット４２は、コイルバネ３４が変形しても、コイルバネ３４と接触しない大きさ、または、コイルバネ３４の挙動を制限しない構造である。
【００２２】
格子ユニット２２は、以上のような構成であり、格子棒３０が、配管１２の断面において、水平方向に延在する向きで配置され、その両端が弾性支持機構３１のコイルバネ３２、３４で支持柱２４、２６に支持されている。これにより、格子棒３０は、両端が弾性部材で支持され、かつ、配管１２内で移動可能な状態で支持された状態となる。また格子ユニット２２は、弾性部材で格子棒３０を支持しているため、格子棒３０が移動すると元の位置（外力が作用していない場合の位置）に戻る力が格子棒３０に働く。後述するが本実施形態の格子ユニット２２は、配管１２内に流体が流れると格子棒３０が図３に示す矢印４０の方向に移動する。
【００２３】
ここで、本実施形態の乱流発生装置２０は、上下方向に配列された格子ユニット２２の格子棒３０は、外力が作用していない場合、格子棒３０と格子棒３０との間隔Ｄｂが、一定、つまり等間隔となる位置に配置されている。つまり、複数の格子棒３０は、上下方向に等間隔に配置されている。
【００２４】
次に、図３、４に加え、図５から図７を用いて、乱流発生装置２０の動作（機能）について説明する。図５は、乱流発生装置の動作を説明するための説明図である。図６は、乱流発生装置の動作を説明するための説明図である。図７は、比較例の乱流発生装置の空気の流れを説明するための説明図である。
【００２５】
乱流発生装置２０は、上述したように、上下方向（空気の流れ方向に直交する所定の方向）に並列に複数の格子棒３０が配置されている。また、格子棒３０は、弾性支持機構３１によって配管１２内で移動可能な状態で支持されている。さらに、格子棒３０は、弾性支持機構３１によって支持されているため、基準位置（初期位置）からの移動量が大きくなるほど基準位置に戻す方向の力が大きく働く。
【００２６】
乱流発生装置２０は、配管１２内に一定流速以上の空気が流れると、格子棒３０に空気が当たることで、格子棒３０に対して揚力等が働き、格子棒３０が移動する。本実施形態では、格子棒３０が、図３及び４に示すように空気の流れに直交する方向でかつ格子棒３０の延在方向に直交する方向、つまり、格子棒３０が並んでいる方向（上下方向）に移動する。乱流発生装置２０は、格子棒３０が上下方向に移動すると、複数の格子棒３０の間の距離が変化する。これにより、格子棒３０の上下方向に働く力が周期的に変化して、複数の格子棒３０が連動して上下方向に振動する。
【００２７】
これにより、乱流発生装置２０は、図５のステップＳ１に示すように、格子棒３０ａと格子棒３０ｂとの間隔ｄ１が基準位置の間隔Ｄｂよりも短くなり、格子棒３０ｂと格子棒３０ｃとの間隔ｄ２が基準位置の間隔Ｄｂよりも長くなる状態となる。格子棒３０ｃと格子棒３０ｄとの間隔は、基準位置の間隔Ｄｂよりも短くなる。このように基本的に、複数の格子棒３０は、基準位置の間隔Ｄｂよりも長くなる場所と、基準位置の間隔Ｄｂよりも短くなる場所とが交互にある状態となる。その後、間隔が短くなった場所では、離れる方向の力がより大きく働く。
【００２８】
これにより、図５のステップＳ１に示す状態から、ステップＳ２に示すように格子棒３０ａと格子棒３０ｂとの間隔ｄ１ａが基準位置の間隔Ｄｂよりも長くなり、格子棒３０ｂと格子棒３０ｃとの間隔ｄ２ａが基準位置の間隔Ｄｂよりも短くなる状態となる。
【００２９】
このように、乱流発生装置２０は、格子棒３０が移動して、格子棒３０の間の間隔が短くなったり、長くなったり変動を繰り返す。つまりステップＳ１の状態とステップＳ２の状態とを交互に繰り返す。なお、乱流発生装置２０は、空気の流れに直交する方向に格子棒３０の固有振動数と同じ振動数で変位する。これにより、乱流発生装置２０は、配管２０を流れる流体をより乱すことができ、より大きな乱流を発生させることができる。
【００３０】
具体的には、図６に示すように、本実施形態の乱流発生装置２０を用いた本実施例で発生される乱流レベルは、比較例の乱流発生装置で発生される乱流レベルよりも高いレベルとなる。ここで、比較例の乱流発生装置は、図７に示すように、格子棒３０を固定している以外は実施例と同様の構成、つまり、弾性支持機構に換えて、格子棒３０の両端を支持柱２４、２６に固定すること以外は、同様の構成である。つまり、図７に示す比較例の乱流発生装置は、格子棒３０と格子棒３０との間隔ｄ１ｂ、ｄ２ｂが変動しない。ここで、乱流レベルは、乱流の大きさを示す指標である。乱れレベルτは、流速変動分をΔｕとし、配管内の流体の平均流速（乱れが発生する前の流速）をＵとすると、例えば、乱れレベルτ＝(Δｕ２)０．５／Ｕとなる。乱流格子と測定部の距離とは、乱流発生装置が設置されている位置からの距離である。
【００３１】
図６に示すように、本実施形態の乱流発生装置２０は、各位置において、比較例よりも高い乱流レベルの乱流を発生させることができる。また、乱流発生装置２０は、流体の流れによって位置が移動する、つまり流体を駆動源とできるため、流体が流れている間に格子棒３０を動かすモータ等を持ちなくても、格子棒３０を移動させ、大きな乱流を発生させることができる。これにより、乱流発生装置２０は、簡単な構成で大きな乱流を発生させることができる。
【００３２】
また、乱流発生装置２０は、配管１２内の断面の全面に均等に格子ユニット２２の格子棒３０を配置することで、配管１２の断面の全面に乱流を発生させることができる。
【００３３】
ここで、乱流発生装置は、上記実施形態に限定されない。以下、図８から図１３を用いて、他の実施形態の乱流発生装置について説明する。
【００３４】
図８は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図８に示す乱流発生装置１２０は、支持機構１２１と複数の格子ユニット１２２と、を有する。支持機構１２１は、２本の柱１２３と、支持天板１２４と、を有する。２本の柱１２３は、上述した支持柱２４、２６と同様に、配管１２の側面に対面して配置されている。支持天板１２４は、配管１２の上面に対面して配置されており、２本の柱１２３に支持されている。
【００３５】
複数の格子ユニット１２２は、図８に示すように、鉛直方向に細長い形状であり、垂直方向に列状に配置されている。つまり、格子ユニット１２２は、水平方向に他に格子ユニット１２２が配置される。１つの格子ユニット１２２は、格子棒３０と、弾性支持機構１３１と、を有する。
【００３６】
格子棒３０は、鉛直方向に延在する細長い棒状の部材である。格子棒３０は、配管１２の断面において、配管１２の上面と対面する位置から底面と対面する位置まで、つまり配管１２の内面の高さ方向の長さと実質的に同じか微小に短い長さである。
【００３７】
弾性支持機構１３１は、支持機構１２１に対して格子棒３０が移動可能な状態で、支持機構１２１と格子棒３０とを連結する機構である。弾性支持機構１３１は、コイルバネ３２と、コイルバネ３４と、を有する。コイルバネ３２は、弾性部材であり、格子棒３０の一方の端部（設置面８側の端部）と設置面８とを連結する。コイルバネ３４は、弾性部材であり、格子棒３０の他方の端部（支持天板１２４側の端部）と支持天板１２４とを連結する。
【００３８】
格子ユニット１２２は、以上のような構成であり、格子棒３０が、配管１２の断面において、鉛直方向に延在する向きで配置され、その両端が弾性支持機構１３１のコイルバネ３２、３４で設置面８と支持天板１２４とに支持されている。これにより、格子棒３０は、両端が弾性部材で支持され、かつ、配管１２内で移動可能な状態で支持された状態となる。また格子ユニット１２２は、弾性部材で格子棒３０を支持しているため、格子棒３０が移動すると元の位置（外力が作用していない場合の位置）に戻る力が格子棒３０に働く。格子ユニット１２２は、配管内に流体が流れると、格子棒３０が配列されている水平方向に振動する。
【００３９】
乱流発生装置１２０は、格子棒３０を鉛直方向に伸びる方向に配置し、かつ、水平方向に格子棒３０を配列している。このように格子棒３０の配置方向を９０度回転させ鉛直方向としても、乱流発生装置２０と同様に、格子棒３０を振動させることができ、大きな乱流を発生させることができる。
【００４０】
図９は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。図１０は、図９に示す乱流発生装置の格子ユニットの概略構成を示す模式図である。乱流発生装置１４０は、支持機構１４１と、複数の格子ユニット１４２と、を有する。支持機構１４１は、複数の格子ユニット１４２を支持する機構であり、支持柱１４４を有する。支持柱１４４は、配管１２の外側で配管１２の一方の側面に対面する位置に配置された柱であり、設置面８に固定されている。支持柱１４４は、配管１２と同じ程度の高さまで配置されている。また、図９に示すように、支持柱１４４は、配管１２の断面において、配管１２の一方の側面から所定の距離離れた位置に設置されている。
【００４１】
複数の格子ユニット１４２は、図２に示すように、水平方向に細長い形状であり、垂直方向に列状に配置されている。つまり、格子ユニット１４２は、上下方向に他に格子ユニット１４２が配置される。１つの格子ユニット１４２は、図９及び図１０に示すように、格子棒３０と、弾性支持機構１５１と、を有する。
【００４２】
格子棒３０は、水平方向に延在する細長い棒状の部材である。格子棒３０は、配管１２の断面において、配管１２の一方の側面と対面する位置から他方の側面と対面する位置まで、つまり配管１２の内面の幅方向の長さと実質的に同じか微小に短い長さである。
【００４３】
弾性支持機構１５１は、支持機構１４１に対して格子棒３０が移動可能な状態で、支持機構１４１と格子棒３０とを連結する機構である。弾性支持機構１５１は、板ばね１５２を有する。板ばね１５２は、弾性部材であり、格子棒３０の一方の端部（支持柱１４４側の端部）と支持柱１４４とを連結する。板ばね１５２は、断面が長方形等、アスペクト比が１より大きい形状となり、短手方向に変形しやすい形状となる。なお、板ばね１５２は、上下方向が短手方向となり、水平方向が長手方向となる向きで配置されている。
【００４４】
格子ユニット１４２は、以上のような構成であり、格子棒３０が、配管１２の断面において、水平方向に延在する向きで配置され、その一方の端部が弾性支持機構１５１の板ばね１５２で支持柱１４４に支持されている。これにより、格子棒３０は、一方の端部が弾性部材で支持され、かつ、配管１２内で移動可能な状態で支持された状態となる。ここで、板ばね１５２は、変形しやすい方向が決まっており、図１０に示すように、格子棒３０は、板ばね１５２の短手方向に移動する。また、格子ユニット１４２は、板ばね１５２の格子棒３０とは、反対側の端部を支持点１５４とする片もち形状である。このため、図１０に示すように、格子棒３０は、基準の位置の格子棒３０ａの位置から所定の方向に支持点１５４を支点として回動する。
【００４５】
乱流発生装置１４０は、以上のように、弾性支持機構１５１として、板ばね１５２を用いてもコイルバネを用いた場合と同様に、格子棒３０を配管１２内で振動させることができる。これにより、簡単な構成で大きな乱流を発生させることができる。また、乱流発生装置１４０は、片もち構造であるため、装置構成を簡単にすることができる。また、片もち構造であるため、格子棒３０の先端の振動をより大きくすることができ、より大きな乱流を発生させることができる。また、断面において、乱流に分布が必要な場合も好適な乱流を発生させることができる。さらに弾性部材として板ばね１５２を用いることで、格子棒３０を所望の方向（格子棒３０が配列されている方向）のみに振動させることができる。
【００４６】
図１１は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図１１に示す乱流発生装置１６０は、支持機構１６１と複数の格子ユニット１６２と、を有する。支持機構１６１は、設置面８を有する。なお、支持機構１６１は、設置面８に固定された台や平板を設けてもよい。
【００４７】
複数の格子ユニット１６２は、図１１に示すように、鉛直方向に細長い形状であり、垂直方向に列状に配置されている。つまり、格子ユニット１６２は、水平方向に他に格子ユニット１６２が配置される。１つの格子ユニット１６２は、格子棒３０と、弾性支持機構１７１と、を有する。
【００４８】
格子棒３０は、鉛直方向に延在する細長い棒状の部材である。格子棒３０は、配管１２の断面において、配管１２の上面と対面する位置から底面と対面する位置まで、つまり配管１２の内面の高さ方向の長さと実質的に同じか微小に短い長さである。
【００４９】
弾性支持機構１７１は、支持機構１６１に対して格子棒３０が移動可能な状態で、支持機構１６１と格子棒３０とを連結する機構である。弾性支持機構１７１は、板ばね１７２を有する。板ばね１７２は、弾性部材であり、格子棒３０の一方の端部（設置面８側の端部）と設置面８とを連結する。これにより、弾性支持機構１７１は、板ばね１７２の設置面８と連結している端部が支持点１７２となる。なお、板ばね１７２の形状、構成は、板ばね１５２と同様である。
【００５０】
格子ユニット１６２は、以上のような構成であり、格子棒３０が、配管１２の断面において、鉛直方向に延在する向きで配置され、その設置面側の端部が弾性支持機構１７１の板ばね１７２で設置面８に支持されている。これにより、格子棒３０は、設置面８側の端部が弾性部材で支持され、かつ、配管１２内で移動可能な状態で支持された状態となる。また格子ユニット１６２は、弾性部材で格子棒３０を支持しているため、格子棒３０が移動すると元の位置（外力が作用していない場合の位置）に戻る力が格子棒３０に働く。格子ユニット１６２は、配管内に流体が流れると、格子棒３０が配列されている水平方向に振動する。また、格子棒３０は、支持点１７２を支点として回転する。
【００５１】
乱流発生装置１６０は、格子棒３０を鉛直方向に伸びる方向に配置し、かつ、水平方向に格子棒３０を配列している。このように格子棒３０の配置方向を９０度回転させ鉛直方向としても、さらに弾性部材として板ばねを用いた場合でも、乱流発生装置２０と格子棒３０を振動させることができ、大きな乱流を発生させることができる。なお、乱流発生装置は、弾性部材として、板ばね、コイルバネ以外の各種弾性部材を用いることもできる。
【００５２】
ここで、乱流発生装置は、弾性部材のバネ定数を調整するバネ定数調整機構を備えることが好ましい。以下、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００５３】
図１２は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。図１２示す乱流発生装置１８０は、バネ定数調整機構１８１を備える以外、乱流発生装置２０と同様の構成である。バネ定数調整機構１８１は、支持柱２６を配管１２に対して移動させ、支持棒２６と配管１２との距離を変動させる機構である。バネ定数調整機構１８１は、固定部１８２と、レール１８４と、可動部１８６と、を有する。固定部１８２は、設置面８に固定されている。レール１８４は、格子棒３０の延在方向に延在する案内部材であり、固定部１８２上に固定されている。可動部１８６は、レール１８４に沿って移動する移動子である。可動部１８６は、支持柱２６が連結されている。バネ定数調整機構１８１は、レール１８４に沿って可動子１８６を移動させることで支持柱２６を移動させる。なお、可動部１８６を固定部１８２に対して移動させる駆動源としては、リニアモータ、ラックアンドピニオン、油圧回路等種々の駆動機構、駆動源を用いることができる。このように、支持柱２６を移動させることで、コイルバネ３４を基準位置にいる状態において、伸縮させることができる。これにより、基準位置にいる状態で格子棒３０に係る力を変化させることができ、弾性支持機構としてのバネ定数を変動させることができる。
【００５４】
乱流発生装置１８０は、バネ定数調整機構１８１を備え、バネ定数調整機構１８１で弾性支持機構のバネ定数を調整できることで、格子棒３０の変位や、固有振動数を調整することができる。これにより、乱流発生装置１８０で発生させる乱流を調整することができる。バネ定数調整機構１８１は、弾性部材のバネ定数を小さくすること格子棒３０を振動しやすい状態にでき、発生する乱流を大きくすることができる。バネ定数調整機構１８１は、弾性部材のバネ定数を高くすること格子棒３０を振動しにくい状態にでき、発生する乱流を小さくすることができる。
【００５５】
図１３は、他の実施形態の乱流発生装置の概略構成を示す模式図である。図１３示す乱流発生装置１９０は、バネ定数調整機構１９１を備える以外、乱流発生装置２０と同様の構成である。バネ定数調整機構１９１は、コイルバネ３４を支持柱２６に対して回転させる機構である。バネ定数調整機構１９１は、固定部１９２と、回転部１９４と、を有する。固定部１９２は支持柱２６に固定されている。回転部１９４は、固定部１９２に対して回転する回転部である。回転部１９４は、ロータリージョイントや、軸受けを介して固定部１９２に固定されている。回転部１９４は、コイルバネ３４と連結されている。バネ定数調整機構１９１は、回転部１９４を回転させて、コイルバネ３４をねじることで、バネ定数を変動させる。乱流発生装置１９０のように、コイルバネ３４をねじることでバネ定数を変動させるバネ定数調整機構１９１を用いても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
格子ユニットのバネ定数を調整する機構としては、弾性部材の端部から端部までの距離を変化させる機構、バネの巻き数を変化させる機構以外にも種々の機構を用いることができる。また、バネ定数調整機構は、弾性部材ごと、つまり格子棒の両端のコイルバネに対してそれぞれ設けても良い。また、上記実施形態では、コイルバネのバネ定数を調整する場合として説明したが、板ばねの場合もバネ定数調整機構でバネ定数を調整することで、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
次に、図１４を用いて、本実施形態の乱流発生装置２０を適用した装置の一例を説明する。図１４は、乱流発生装置を有する風洞装置の概略構成を示す模式図である。風洞装置２１０は、乱流発生装置２０と、土台２１１と、配管２１２と、空気供給口２１３と、吸引ファン２１４と、吸引配管２１６と、測定部２１８と、を有する。
【００５８】
風洞装置２１０は、設置面８上に設けられた土台２１１に配管２１２が配置されている。配管２１２は、一方の端部が空気供給口２１３に接続され、他方の端部は吸引配管２１６を介して、吸引ファン２１４に接続されている。配管２１２は内部に乱流発生装置２０が配置されている。また配管２１２の空気の流れ方向の下流側には、測定部２１８が設けられている。
【００５９】
空気供給口２１３は、配管２１２に空気を供給する。本実施形態の空気供給口２１３は、大気を配管２１２に案内する。吸引ファン２１４は、空気の流れを形成する送風機であり、吸引配管２１６内に、矢印方向の空気の流れを形成することで、配管２１２内に矢印方向の空気の流れを形成する。測定部２１８は、配管２１２内に設置され、乱流発生装置２０を通過して乱流が発生された空気流を用いて各種計測を行うための機構である。
【００６０】
風洞装置２１０は、以上のような構成であり、吸引ファン２１４で空気を吸引し、配管２１２内に空気の流れを形成することで、測定部２１８に乱流発生装置２０を通過した空気流れを供給することができる。これにより、乱流発生装置２０で発生した乱流を用いて、測定部２１８で各種測定を行うことができる。また上述したように乱流発生装置２０で大きな乱流を発生させることができるため、より大きな乱流を用いた測定を行うことができる。また乱流発生装置２０から離れた位置（つまり距離Ｌが大きくなっても）で大きな乱流の計測も行うことができるため、装置構成の制約で近づけることが出来なかった計測対象を用いた計測も可能となる。なお、風洞装置２１０を用いた計測としては、飛行機の羽根の各種計測、ガスタービンのブレードの計測や、これらを機構の下流側での各種挙動の計測に用いることができる。
【００６１】
また、乱流発生装置は、風洞装置で乱流を発生させる装置以外としても各種用途に用いることができる。例えば、流体を積極的に攪拌する必要がある領域で用いることができる。また、各種構成の一部を乱流発生装置として用いることもできる。例えば、熱交換器の伝熱管の端部を弾性支持機構で支持して、振動可能な状態で並列に配置し、熱交換器を振動させて乱流を発生させつつ、熱交換を行うようにしてもよい。この場合、流体の流れ方向の上流側の伝熱管を乱流発生装置とすることが好ましい。これにより、流体に乱流を発生させて、熱交換の効率を向上させることができる。また、乱流発生装置を発電装置として用いてもよい。例えば、乱流発生装置の振動を圧電素子等で電力に変換してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
８  設置面
１１  土台
１２、２１２  配管
２０、１２０、１４０、１６０、１８０、１９０  乱流発生装置
２１、１２１、１４１、１６１  支持機構
２２、１２２、１４２、１６２  格子ユニット
２４、２６、１４４  支持柱
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  格子棒
３１、１３１、１５１、１７１  弾性支持機構
３２、３４  コイルバネ
４０  矢印
４２  スリット
２１０  風洞装置
２１３  空気供給口
２１４  吸引ファン
１２３  柱
１２４  支持天板
１５２、１７２  板ばね
１５４、１７４  支持点
１８１、１９１  バネ定数調整機構
１８２  固定部
１８４  レール
１８６  可動部
１９２  固定部
１９４  回転部
Ｄａ  径
Ｄｂ、ｄ１、ｄ１ａ、ｄ１ｂ、ｄ２、ｄ２ａ、ｄ２ｂ  間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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