(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風洞と、
前記風洞内に配置され、模型が載せられるテーブルと、
前記風洞内に配置され、前後、左右及び上下方向に移動可能で、前記テーブル上の任意位置に測定用センサーを移動可能なトラバース装置と、
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられ、コンピュータ上で作った３次元データを設計図として、断面形状を積層していくことにより前記テーブル上に前記模型として市街地の各種建築物を含む３次元の風洞実験模型を作製可能な３次元プリンターと、を備えることを特徴とする模型作製機能付き風洞実験装置。
【請求項２】
前記模型の表面には、前記３次元プリンターにより風圧測定孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の模型作製機能付き風洞実験装置。
【請求項３】
前記風圧測定孔には、前記模型内に配置した風圧伝達用チューブが接続されていることを特徴とする請求項２に記載の模型作製機能付き風洞実験装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の模型作製機能付き風洞実験装置を用いて、
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられコンピュータ上で作った３次元データを設計図として、断面形状を積層していく前記３次元プリンターにより、前記テーブル上に模型を作製した後、前記トラバース装置から前記３次元プリンターを取り外した上でその模型に対する風洞実験を行うことを特徴とする風洞実験方法。
【請求項５】
前記模型の表面に、前記３次元プリンターにより風圧測定孔を形成するとともに、前記風圧測定孔に前記模型内に配置した風圧伝達用チューブを接続し、
前記風圧測定孔から前記風圧伝達用チューブ内を通して伝達される風圧を測定することを特徴とする請求項４に記載の風洞実験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、模型作製機能付きの風洞実験装置と、それを用いる風洞実験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設分野の風洞実験では、構造物や周辺市街地・周辺地形の状況を忠実に再現した縮小模型を用いて実施される。これらの模型は風洞測定部に設置されるターンテーブルの上に設置するように製作され、ターンテーブルごと風洞に搬入されるのが一般的であり、模型製作業者の工場で作られた模型付きターンテーブルをトラック等で風洞施設まで運んでから風洞内に設置される。
【０００３】
一方、風洞施設には、風洞内で測定用センサーを３次元的に移動させることのできるトラバース装置が設置されている。このトラバース装置を活用して、市街地模型を作製する方法（特許文献１参照）や地形模型を作製する方法（特許文献２参照）が提案されている。
すなわち、特許文献１では、ターンテーブルに針状部材を、トラバース装置にセットしたドットマシーンにより、密に立てることで市街地を再現する。
また、特許文献２では、ターンテーブルに置かれたブロックを、トラバース装置にセットした切削加工手段により、切削加工して固定する手段で地形を再現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３４１１９号公報
【特許文献２】特開平１０−１６０６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のように、工場等で製作された風洞実験用模型を風洞施設に搬入し風洞測定部に設置するには、トラック等による輸送・重量物の風洞内での運搬に多大な労力と時間を要する。
また、風洞実験模型の製作には、特殊技術や熟練度が必要とされ、製作できる業者が少なく、納期に時間を要する。
【０００６】
そして、特許文献１のトラバース装置を用いた市街地模型の作製方法では、高さを合わせた針状部材を並べるものであり、厳密な面を作製できない。
また、特許文献２のトラバース装置を用いた地形模型の作製方法では、ブロックの切削加工による精度及び切削粉の問題があり、忠実な形状の再現が困難である。
【０００７】
本発明の課題は、模型作製機能付き風洞実験装置において、切削粉発生等の問題が無く、忠実な形状の模型を作製できて、精度の高い風洞実験が行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
風洞と、
前記風洞内に配置され、模型が載せられるテーブルと、
前記風洞内に配置され、前後、左右及び上下方向に移動可能で、前記テーブル上の任意位置に測定用センサーを移動可能なトラバース装置と、
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられ、コンピュータ上で作った３次元データを設計図として、断面形状を積層していくことにより前記テーブル上に前記模型として市街地の各種建築物を含む３次元の風洞実験模型を作製可能な３次元プリンターと、を備える模型作製機能付き風洞実験装置を特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の模型作製機能付き風洞実験装置であって、
前記模型の表面には、前記３次元プリンターにより風圧測定孔が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載の模型作製機能付き風洞実験装置であって、
前記風圧測定孔には、前記模型内に配置した風圧伝達用チューブが接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、
請求項１から３のいずれか一項に記載の模型作製機能付き風洞実験装置を用いて、
前記トラバース装置に着脱可能に取り付けられコンピュータ上で作った３次元データを設計図として、断面形状を積層していく前記３次元プリンターにより、前記テーブル上に模型を作製した後、前記トラバース装置から前記３次元プリンターを取り外した上でその模型に対する風洞実験を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、
前記模型の表面に、前記３次元プリンターにより風圧測定孔を形成するとともに、前記風圧測定孔に前記模型内に配置した風圧伝達用チューブを接続し、
前記風圧測定孔から前記風圧伝達用チューブ内を通して伝達される風圧を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、模型作製機能付き風洞実験装置において、切削粉発生等の問題が無く、忠実な形状の模型を作製できて、精度の高い風洞実験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した風洞実験装置内の一実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図２】トラバース装置、ターンテーブル及び模型を例示した図である。
【図３】図２のターンテーブル及び模型の拡大図である。
【図４】模型表面の風圧測定孔を示した斜視図である。
【図５】ターンテーブル下の風圧伝達用チューブを示した斜視図である。
【図６】風圧伝達用チューブに接続される圧力センサーからの測定機器を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１及び図２は本発明を適用した風洞実験装置内の一実施形態の構成を示すもので、１は風洞、２はブロック、３はターンテーブル、４はトラバース装置、５は３次元プリンター、１１は模型である。
【００１６】
図示のように、風洞１の床上には、多数のブロック２が設置されるとともに、旋回可能なターンテーブル３が設置されている。
そして、風洞１の天井にはトラバース装置４が設置されている。
【００１７】
トラバース装置４は、矢印Ｘで示す前後方向に沿って移動可能な第１スライダ４Ｘと、この第１スライダ４Ｘに対し、矢印Ｙで示す左右方向に沿って移動可能に組み付けられた第２スライダ４Ｙと、この第２スライダ４Ｙに対し、矢印Ｚで示す上下方向に移動可能に組み付けられた昇降ロッド４Ｚとから構成されている。この昇降ロッド４Ｚの下端に、図示しない風速測定用センサーが取り付けられている。
【００１８】
以上の風洞実験装置において、トラバース装置４に３次元プリンター５が着脱可能となっている。
すなわち、トラバース装置４の昇降ロッド４Ｚの下端に対し、３次元プリンター５が着脱可能で、風洞実験装置を制御するパソコン１６（図６参照）と接続可能かつ給電可能となっている。
【００１９】
３次元プリンター５は、パソコン１６等のコンピュータ上で作った３次元データを設計図として、断面形状を積層していくことで、中空形状や複雑な内部形状も含めて立体物を作製することができる。
【００２０】
従って、パソコン１６の操作に基づいて、トラバース装置４の昇降ロッド４Ｚの矢印Ｘ・Ｙ・Ｚ方向の動作を伴いながら、その昇降ロッド４Ｚの下端に取り付けられた３次元プリンター５の動作によって、ターンテーブル３の上に、図３にも拡大して示すように、市街地の各種建築物を含む３次元の風洞実験模型１１を作製することができる。
【００２１】
図４は風洞実験模型１１の模型建築物表面の風圧測定孔１１ｈを示したもので、３次元プリンター５により、その模型建築物を中空形状に作製すると同時に、その模型建築物表面に風圧測定孔１１ｈも形成しておく。
その後、昇降ロッド４Ｚの下端から３次元プリンター５を取り外す。
【００２２】
図５はターンテーブル３下の風圧伝達用チューブ１２を示したもので、この風圧伝達用チューブ１２は、模型建築物の中空形状内において、風圧測定孔１１ｈに一端が接続されて、他端に圧力センサー１３（図６参照）が接続される。
【００２３】
図６は風圧伝達用チューブ１２に接続される圧力センサー１３からの測定機器を示すブロック構成を示したもので、図示のように、圧力センサー１３による測定アナログ情報はアナログフィルター１４、Ａ／Ｄ変換器１５を経てデジタル情報としてパソコン１６に取り込まれる。
なお、昇降ロッド４Ｚ下端の風速測定用センサー（図略）による測定アナログ情報も同様に、アナログフィルター１４、Ａ／Ｄ変換器１５を経てデジタル情報としてパソコン１６に取り込まれる。
【００２４】
以上、実施形態の模型作製機能付き風洞実験装置によれば、トラバース装置４の昇降ロッド４Ｚの下端に取り付けられた３次元プリンター５により、ターンテーブル３上に風洞実験模型１１を作製した後、その風洞実験模型１１に対する風洞実験を行うので、切削粉発生等の問題が無く、忠実な形状の風洞実験模型１１を作製できて、精度の高い風洞実験を行うことができる。
【００２５】
すなわち、３次元プリンター５を備えたトラバース装置４で風洞実験模型１１を製作することにより、模型の運搬や風洞測定部への設置の労力を削減することができ、時間も短縮可能である。
【００２６】
しかも、３次元プリンター５はＣＡＤ図面を基に忠実に形状を再現することができることから、風洞実験模型１１の製作における特殊技術や熟練度が必要とされず、だれでも容易に目的とする形状の模型を作製できる。
【００２７】
さらに、３次元プリンター５では、平面・曲面をＣＡＤデータに従って忠実に再現することができ、空気の出入等の状況、建物形状が流れに及ぼす影響が実際に近づき、風洞実験精度が向上する。
【００２８】
そして、風洞実験では、建物表面の風圧力を建物模型表面に設けた風圧測定孔１１ｈから模型内部の風圧伝達用チューブ１２を介して圧力センサー１３に伝えることで計測している。
その場合、ＣＡＤ図面において、圧力測定孔１１ｈ、風圧伝達用チューブ１２まで表現しておけば、容易に風圧測定用実験模型が作製できる。
【００２９】
また、３次元プリンター機能を有するトラバース装置４はＣＡＤ図面と連携しており、トラバース装置４に測定用センサーを取り付けた場合にはＣＡＤ図面で指定した部分での計測が可能となる。
【００３０】
（変形例）
以上の実施形態の他、模型の形状など、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３１】
１  風洞
２  ブロック
３  ターンテーブル
４  トラバース装置
４Ｘ  第１スライダ
４Ｙ  第２スライダ
４Ｚ  昇降ロッド
５  ３次元プリンター
１１  模型
１１ｈ  風圧測定孔
１２  風圧伝達用チューブ
【図１】
0006538403.tif 000002
【図２】
0006538403.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006538403.tif 000006
【図６】
0006538403.tif 000007