(57)【要約】【課題】  専用の装置を必要とすることなく、混合ガス流中の液滴に関する状態量を取得する。【解決手段】  水滴の付着量に応じて異なる濃度に変色する感水紙を、寸法の異なる供試体に装着して衝突試験を行う。その結果から平均粒子径を仮定して演算した各供試体毎の濃度と水滴衝突率との関係が一致する平均粒子径を求める。また供試体に給水紙を装着して衝突試験を行う。その結果得られる給水量と、既知または計測もしくは文献値から得られる捕捉率、捕捉面積、自由流速度および捕捉時間とを用いて、水滴の含有量を求める。また水滴の付着量に応じて異なる濃度に変色する感水紙を、供試体に装着して衝突試験を行い、その結果から位置と水滴の衝突量との関係を求める。また水滴の含有量を仮定して、演算式を用いて位置と水滴の衝突率との関係を求める。これら両者が一致する水滴の含有率を求める。【選択図】      図１
2008014879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を含む混合ガス流中に設置されるときの局所液滴衝突率と、混合ガス中に含まれる液滴の平均粒子径との関係が既知である形状を有し、かつ寸法が異なる２つの供試体に、液滴が付着すると液滴の付着量に応じて変色する感応シートをそれぞれ装着し、混合ガス流中に各供試体を設置して感応シートに液滴を付着させる試験工程と、
試験工程で液滴が付着した前記各感応シートの変色パターンに基づいて、各供試体における位置と感応シートの色調との関係を求める位置色調演算工程と、
液滴の平均粒子径を仮定して、各供試体における位置と局所液滴衝突率との関係を求める位置衝突率演算工程と、
位置色調演算工程で求められる各供試体における位置と感応シートの色調との関係と、位置衝突率演算工程で求められる各供試体における位置と局所液滴衝突率との関係とに基づいて、各供試体に関して、感応シートの色調と局所液滴衝突率との関係をそれぞれ求める色調衝突率演算工程と、
色調衝突率演算工程で求められる各供試体に関する感応シートの色調と局所液滴衝突率との関係が一致するか否かを判定する判定工程と、
判定工程の判定結果に基づいて、一致する場合、位置衝突率演算工程で仮定した平均粒子径を液滴の平均粒子径として決定し、一致しない場合、判定工程において一致するとの判定結果が得られるまで、異なる値に液滴の平均粒子径を仮定して位置衝突率演算工程、色調衝突率演算工程および判定工程を繰り返し実行する繰り返し工程とを含むことを特徴とする液滴径の取得方法。
【請求項２】
付着する液滴を吸収する吸収シートを、供試体に装着し、液滴を含む混合ガス流中に供試体を設置し、供試体に捕捉される液滴を吸収シートに吸収させる試験工程と、
試験工程で吸収シートに吸収される液滴の吸収量と、供試体が液滴を捕捉する捕捉率と、液滴を捕捉する領域の面積と、混合ガス流速度と、液滴を捕捉する時間とに基づいて、混合ガス中に含まれる液滴の含有率を求める含有率演算工程とを含むことを特徴とする液滴含有率の取得方法。
【請求項３】
液滴を含む混合ガス流中に設置されるときの液滴の衝突量と、混合ガス中に含まれる液滴の含有率との関係が既知である形状を有する供試体に、液滴が付着すると、付着する液滴の量に応じて変色する感応シートであって、衝突量と色調との関係が既知の感応シートを装着し、混合ガス流中に供試体を設置して感応シートに液滴を付着させる試験工程と、
試験工程で液滴が付着された前記感応シートの変色パターンに基づいて、供試体における位置と感応シートの色調との関係を求める位置色調演算工程と、
位置色調演算工程で求められる供試体における位置と感応シートの色調との関係に基づいて、供試体の位置と液滴の衝突量との関係を求める第１位置衝突量演算工程と、
混合ガス中に含まれる液滴の含有率を仮定して、その液滴の含有率と、混合ガス流速度と、液滴が衝突する時間と、局所液滴衝突率とに基づいて、供試体の位置と液滴の衝突量との関係を求める第２位置衝突量演算工程と、
第１および第２位置衝突量演算工程で求める供試体の位置と液滴の衝突量との各関係が一致するか否かを判定する判定工程と、
判定工程の判定結果に基づいて、一致する場合、第２位置衝突量演算工程で仮定した含有率を混合ガス中に含まれる液滴の含有率として決定し、一致しない場合、判定工程において一致するとの判定結果が得られるまで、異なる値に含有率を仮定して、第２位置衝突量演算工程および判定工程を繰り返し実行する繰り返し工程とを含むことを特徴とする液滴含有率の取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合ガス流中に含まれる液滴に関する状態量を取得するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、氷１２１が付着した状態の翼１２０の一部を示す断面図である。航空機が水滴１２３を含む空気中を飛行する場合、水滴１２３が過冷却の状態にあると、翼１２０などの機体各部のよどみ点１２２付近に氷１２１が付着する。このような着氷と呼ばれる氷１２１の付着現象が生じると、たとえば空力特性が変化してしまう。したがって航空機は、防氷と呼ばれる氷１２１の付着防止または除氷と呼ばれる付着した氷１２１の除去のための装置である防除氷装置を設ける必要がある。
【０００３】
防除氷装置を設計するにあたって、水滴１２３が、航空機のどの場所に、どの程度衝突するかを示す水滴衝突率の分布を取得する必要がある。この水滴衝突率の分布は、たとえば風洞を用い、水滴１２３を含む混合ガス流中に、航空機の一部の模型である供試体を設置する風洞試験によって取得される。混合ガス流中の水滴１２３に関する状態量が変化すると、水滴衝突率が変化するので、水滴衝突率を取得するにあたっては、水滴１２３に関する状態量を把握しておく必要がある。水滴１２３に関する状態量は、水滴１２３の平均粒子径および水滴１２３の含有率を含む。
【０００４】
水滴１２３の粒子径を取得する方法として、たとえば非特許文献１に示されるように、水滴１２３にレーザ光を照射し、レーザ光の光源と反対側に設けられる受光手段における暗領域の大きさから求める方法が知られている。この方法では、レーザ光の発生源、受光手段など備える特殊な専用装置が必要であるという問題を有する。
【０００５】
また水滴１２３の粒子径を取得する他の方法として、水滴１２３の粒子径は、水滴１２３をプレパラートに採取し、顕微鏡を用いて撮影する方法が知られている。この方法では、プレパラートに採取した水滴１２３が時間とともに蒸発するので精度が低いという問題を有する。
【０００６】
水滴１２３の含有率を取得する方法として、たとえば供試体に水滴１２３を氷着させ、氷着量を計測することによって求める方法が知られている。この方法では、水滴１２３が過冷却となる状態に、混合ガス流を温度調整しなければならず、風洞にその温度調整のための特別な装置が必要であるという問題を有する。
【０００７】
また水滴１２３の含有率を取得する他の方法として、水滴１２３に染料を混合し、その水滴１２３を供試体に装着した吸収シートに吸収させ、吸収シートに付着した染料の量から求める方法が知られている。この方法では、吸水シートに蓄積された染料の質量分析が必要であり、特殊な専用機器が必要になるという問題を有する。
【０００８】
またさらに、非特許文献２には、直径の異なる複数の円柱を回転させながら水滴を衝突させ、各円柱への着氷量から水滴１２３の粒子径および水滴１２３の含有率を取得する方法が示されている。この非特許文献２の方法は、水滴衝突率を近似式で表すことができる形状である複数の円柱を用いることによって、各円柱への着氷量から水滴１２３の粒子径および水滴１２３の含有率の両方を、演算して求めることができる。しかしながらこの方法では、水滴１２３が過冷却となる状態に、混合ガス流を温度調整しなければならず、風洞にその温度調整のための特別な装置が必要であるという問題を有する。
【０００９】
【非特許文献１】高橋  劭  著「雲の物理」東京堂出版１９８７年２月、ｐ．９４−９５
【非特許文献２】NACA(National Advisory Committee for Aeronautics)-Report-1215 ,'Impingement of Cloud Droplets on a Cylinder and Procedure for Measuring Liquid-Water Content and Droplet Sizes in Supercooled Clouds by Rotating Multicylinder Method'
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって本発明の目的は、専用の装置を必要とすることなく、かつ高精度に液滴の状態量である平均粒子径を取得することができる方法を提供することである。
【００１１】
また本発明の他の目的は、専用の装置を必要とすることなく液滴の状態量である含有率を取得することができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、液滴を含む混合ガス流中に設置されるときの局所液滴衝突率と、混合ガス中に含まれる液滴の平均粒子径との関係が既知である形状を有し、かつ寸法が異なる２つの供試体に、液滴が付着すると液滴の付着量に応じて変色する感応シートをそれぞれ装着し、混合ガス流中に各供試体を設置して感応シートに液滴を付着させる試験工程と、
試験工程で液滴が付着した前記各感応シートの変色パターンに基づいて、各供試体における位置と感応シートの色調との関係を求める位置色調演算工程と、
液滴の平均粒子径を仮定して、各供試体における位置と局所液滴衝突率との関係を求める位置衝突率演算工程と、
位置色調演算工程で求められる各供試体における位置と感応シートの色調との関係と、位置衝突率演算工程で求められる各供試体における位置と局所液滴衝突率との関係とに基づいて、各供試体に関して、感応シートの色調と局所液滴衝突率との関係をそれぞれ求める色調衝突率演算工程と、
色調衝突率演算工程で求められる各供試体に関する感応シートの色調と局所液滴衝突率との関係が一致するか否かを判定する判定工程と、
判定工程の判定結果に基づいて、一致する場合、位置衝突率演算工程で仮定した平均粒子径を液滴の平均粒子径として決定し、一致しない場合、判定工程において一致するとの判定結果が得られるまで、異なる値に液滴の平均粒子径を仮定して位置衝突率演算工程、色調衝突率演算工程および判定工程を繰り返し実行する繰り返し工程とを含むことを特徴とする液滴径の取得方法である。
【００１３】
本発明に従えば、試験工程で、２つの供試体に感応シートがそれぞれ装着され、各供試体が液滴を含む混合ガス流中に設置され、感応シートに液滴を付着させる。感応シートは、液滴の付着量に応じて変色するシートであり、位置色調演算工程で、シートの変色パターンに基づいて、各供試体における位置と感応シートの色調との関係を求める。また各供試体は、液滴の平均粒子径が決定すると、局所液滴衝突率を演算で求めることができる形状を有しており、位置衝突率演算工程で、液滴の平均粒子径を仮定して、各供試体毎に、位置と局所液滴衝突率との関係を求める。
【００１４】
位置色調演算工程および位置衝突率演算工程の演算結果に基づいて、色調衝突率演算工程で、各供試体毎に、色調と局所液滴衝突率との関係をそれぞれ求め、判定工程で、各供試体毎の色調と局所液滴衝突率との関係が、互いに一致するか否かを判定する。そして判定工程で、各供試体毎の色調と局所液滴衝突率との関係が、互いに一致すると判定するまで、液滴の平均粒子径を異なる値に仮定し直して、位置衝突率演算工程、色調衝突率演算工程および判定工程を繰り返し、判定工程で各供試体毎の色調と局所液滴衝突率との関係が、互いに一致すると判定すると、そのときに仮定している平均粒子径を、液滴の平均粒子径として決定する。
【００１５】
このように感応シートを装着した供試体を混合ガス流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって液滴の平均粒子径を求めることができる。しかも試験は、液滴を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができるうえ、試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえばスキャナおよびカメラなどの画像取得装置を用いることができる。このように供試体に液滴を着氷させるための専用の装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、液滴の平均粒子径を演算によって求めることができる。また感応シートは、付着した液滴が蒸発したとしても、変色状態が変化してしまうことがなく、液滴をプレパラートに採取して顕微鏡撮影する構成と比べて、高精度に液滴の平均粒子径を取得することができる。
【００１６】
また本発明は、付着する液滴を吸収する吸収シートを、供試体に装着し、液滴を含む混合ガス流中に供試体を設置し、供試体に捕捉される液滴を吸収シートに吸収させる試験工程と、
試験工程で吸収シートに吸収される液滴の吸収量と、供試体が液滴を捕捉する捕捉率と、液滴を捕捉する領域の面積と、混合ガス流速度と、液滴を捕捉する時間とに基づいて、混合ガス中に含まれる液滴の含有率を求める含有率演算工程とを含むことを特徴とする液滴含有率の取得方法である。
【００１７】
本発明に従えば、試験工程で、吸収シートが装着される供試体が液滴を含む混合ガス流中に設置され、吸収シートに液滴を付着させる。そして含有率演算工程で、吸収シートによる液滴の吸収量、供試体の液滴を捕捉する捕捉率と、液滴を捕捉する領域の面積と、混合ガス流速度と、液滴を捕捉する時間とを用いて、混合ガス中に含まれる液滴の含有率を、演算して求める。
【００１８】
このように吸収シートを装着した供試体を混合ガス流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって液滴の含有率を求めることができる。しかも試験は、液滴を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができるうえ、試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえば吸収シートの試験前後の質量差を測定することによって実現される。このように供試体に液滴を着氷させるための専用の装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、液滴の含有率を演算によって求めることができる。
【００１９】
また本発明は、液滴を含む混合ガス流中に設置されるときの液滴の衝突量と、混合ガス中に含まれる液滴の含有率との関係が既知である形状を有する供試体に、液滴が付着すると、付着する液滴の量に応じて変色する感応シートであって、衝突量と色調との関係が既知の感応シートを装着し、混合ガス流中に供試体を設置して感応シートに液滴を付着させる試験工程と、
試験工程で液滴が付着された前記感応シートの変色パターンに基づいて、供試体における位置と感応シートの色調との関係を求める位置色調演算工程と、
位置色調演算工程で求められる供試体における位置と感応シートの色調との関係に基づいて、供試体の位置と液滴の衝突量との関係を求める第１位置衝突量演算工程と、
混合ガス中に含まれる液滴の含有率を仮定して、その液滴の含有率と、混合ガス流速度と、液滴が衝突する時間と、局所液滴衝突率とに基づいて、供試体の位置と液滴の衝突量との関係を求める第２位置衝突量演算工程と、
第１および第２位置衝突量演算工程で求める供試体の位置と液滴の衝突量との各関係が一致するか否かを判定する判定工程と、
判定工程の判定結果に基づいて、一致する場合、第２位置衝突量演算工程で仮定した含有率を混合ガス中に含まれる液滴の含有率として決定し、一致しない場合、判定工程において一致するとの判定結果が得られるまで、異なる値に含有率を仮定して、第２位置衝突量演算工程および判定工程を繰り返し実行する繰り返し工程とを含むことを特徴とする液滴含有率の取得方法である。
【００２０】
本発明に従えば、試験工程で、供試体に感応シートが装着され、供試体が液滴を含む混合ガス流中に設置され、感応シートに液滴を付着させ、位置色調演算工程で、シートの変色パターンに基づいて、供試体における位置と感応シートの色調との関係を求める。さらに感応シートは、液滴の付着量に応じて変色し、衝突量と色調との関係が既知であり、第１位置衝突量演算工程で、位置色調演算工程において求められる位置と色調との関係に基づいて、位置と衝突率との関係を求める。また供試体は、液滴の含有率が決定すると、液滴の衝突量を演算で求めることができる形状を有しており、第２位置衝突量演算工程で、液滴の含有率を仮定して、位置と衝突量との関係を求める。
【００２１】
さらに判定工程で、第１および第２位置衝突量演算工程でそれぞれ求められる色調と衝突量との各関係が、互いに一致するか否かを判定する。そして判定工程で、第1および第２位置衝突量演算工程でそれぞれ求められる色調と衝突量との関係が、互いに一致すると判定するまで、液滴の含有率を異なる値に仮定し直して、第２位置衝突量演算工程および判定工程を繰り返し、判定工程で第１および第２位置衝突量演算工程でそれぞれ求められる色調と衝突量との関係が、互いに一致すると判定すると、そのときに仮定している含有率を、液滴の含有率として決定する。
【００２２】
このように感応シートを装着した供試体を混合ガス流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって液滴の含有率を求めることができる。しかも試験は、液滴を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができるうえ、試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえばスキャナおよびカメラなどの画像取得装置を用いることができる。このように供試体に液滴を着氷させるための専用の装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、液滴の含有率を演算によって求めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、感応シートを装着した供試体を混合ガス流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって液滴の平均粒子径を求めることができる。しかも試験は、液滴を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができるうえ、試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえばスキャナおよびカメラなどの画像取得装置を用いることができる。このように供試体に液滴を着氷させるための専用の装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、液滴の平均粒子径を演算によって求めることができる。また感応シートは、付着した液滴が蒸発したとしても、変色状態が変化してしまうことがなく、液滴をプレパラートに採取して顕微鏡撮影する構成と比べて、高精度に液滴の平均粒子径を取得することができる。
【００２４】
また本発明によれば、吸収シートを装着した供試体を混合ガス流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって液滴の含有率を求めることができる。しかも試験は、液滴を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができるうえ、試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえば吸収シートの試験前後の質量差を測定することによって実現される。このように供試体に液滴を着氷させるための専用の装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、液滴の含有率を演算によって求めることができる。
【００２５】
また本発明によれば、感応シートを装着した供試体を混合ガス流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって液滴の含有率を求めることができる。しかも試験は、液滴を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができるうえ、試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえばスキャナおよびカメラなどの画像取得装置を用いることができる。このように供試体に液滴を着氷させるための専用の装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、液滴の含有率を演算によって求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施の一形態である液滴径の取得方法を示すフローチャートである。図２は、図１のフローチャートに示す液滴径の取得方法を説明するための図である。液滴径の取得方法は、たとえば航空機の防除氷装置を設計するにあたって、水滴１を含む空気流中に航空機が存在するとき、どの位置にどの程度着氷するかを把握する目的で、風洞を用いて試験する場合に、風洞で作り出される混合空気流中に含まれる水滴１の状態量の１つである平均粒子径Ｄを取得するために実施される。水滴１が液滴に相当し、水滴１を含む空気が混合ガスに相当する。以下、水滴１を含む空気を「混合空気」という。混合空気には複数の水滴１が含まれており、平均粒子径Ｄは、各水滴１の粒子径の平均値である。
【００２７】
液滴径の取得方法は、たとえば航空機の防除氷装置の設計のための風洞試験を実行するときなど、混合空気流中の水滴１の平均粒子径を取得する必要が生じたとき、ステップａ０で開始され、ステップａ１に進む。試験工程であるステップａ１では、水滴１を含む混合空気流中に設置されるときの水滴衝突率βと、混合空気流中に含まれる水滴１の平均粒子径Ｄとの関係が既知である形状を有する２つの供試体２，３を用いる。局所液滴衝突率である水滴衝突率βは、混合空気流中に各供試体２，３を設置したとき、各供試体２，３の各位置に対して、水滴１が衝突する率を表す。
【００２８】
各供試体２，３には、円柱が用いられる。水滴衝突率βは、混合空気流の自由流速度Ｖ、水滴１の平均粒子径Ｄ、円柱の直径Ｄｃ等で表されるの関数である。水滴衝突率βは、文献（たとえば、NACA-Report-1215（背景技術で挙げた非特許文献２））のグラフなどで示される文献値、試験データ、水滴衝突解析コードによる計算などに基づいて得ることができる。一例として挙げるならば、水滴衝突率βは、次式（１）（文献；NACA-Report-1215（背景技術で挙げた非特許文献２）参照）で近似的に表すことができる。この式（１）を用いることによって、データの取扱が容易になる。
【００２９】
【数１】
2008014879.tif 000003
【００３０】
Ｅは、混合空気流の自由流速度Ｖと、水滴１の粒子径とによって決まる変数である。θは、よどみ点Ｐから周方向へのずれ角度であり、水滴衝突率βは、よどみ点から角度θずれた位置における衝突率を表す。θｍは、水滴１が衝突するよどみ点Ｐから最も大きくずれた位置のずれ角度である。このθｍは、円柱の直径Ｄｃ、水滴１の粒子径、自由流速度Ｖ、混合空気の圧力Ｐなどに依存する値である。
【００３１】
自由流速度Ｖは、たとえば流速度計を用いるなどして、容易にかつ高精度に計測することができる。円柱の直径Ｄｃは、容易にかつ高精度に計測することができる。また圧力Ｐは、たとえば圧力計を用いるなどして、容易にかつ高精度に計測することができる。混合空気流中に含まれる各水滴１の粒子径は、全て同一の値ではないが、分布は、Langmiur分布であることが知られている。したがって平均粒子径Ｄがわかれば、どのような粒子径の水滴１が含まれているのかがわかり、水滴衝突率βを、式（１）を用いて演算して求めることができる。つまり水滴衝突率βと、水滴１の平均粒子径Ｄとの関係は、式（１）で表される。
【００３２】
各供試体２，３は、軸線に垂直な断面が円形であって、直径ｄ２，ｄ３は、互いに異なる。このように各供試体２，３は、軸線に垂直な断面の形状が相似形であって互いに寸法が異なる。各供試体２，３の直径ｄ２，ｄ３が、前述の円柱の直径Ｄｃに相当する。
【００３３】
図３は、一方の供試体２を示す斜視図である。さらにステップａ１では、各供試体２，３に、感水紙５がそれぞれ装着される。感水紙５は、帯状であり、各供試体２，３の周方向に延びるように外表面部に装着される。感水紙５は、少なくと半周以上の領域にわたって設けられ、全周にわたって設けられてもよい。図３には、一方の供試体２だけを示すが、他方の供試体３にも同様に装着される。
【００３４】
感水紙５は、水滴１が付着すると水滴１の付着量に応じて変色し、水滴１の付着量に応じて色調が異なる感応シートであり、水滴１が未付着の状態では、黄色であって、水滴１が付着すると青色に変色し、水滴１の付着量によって青色の濃度が高くなる。濃度が高くなるとは、彩度が高くなることを意味する。このような感水紙５が装着される各供試体２，３は、予め定める試験時間ｔにわたって、混合空気流中に設置され、感水紙５に水滴を付着させる。
【００３５】
図４は、風洞設備１０を示す斜視図である。図４には、理解を容易にするために、風洞１１を透かして、内部に設けられる装置を示す。風洞設備１０は、常温風洞である風洞１１と、ファン１２と、スプレー装置１３とを有する。風洞１１は、空気の流路を形成し、その風洞１１内にファン１２が設けられる。ファン１２は、風洞１１内の空気を、流れ方向Ｘへ流下させる。また風洞１１内には、スプレー装置１３が設けられる。スプレー装置１３は、水を霧状にして噴射し、水滴雲１４を擬似的に作出す。このような風洞設備１０を用いて航空機の防除氷装置を設計するために必要な情報を取得するための風洞試験が実行される。混合空気流の自由流速度Ｖは、風洞１１内に設けられる風速計によって計測される。
【００３６】
本実施の形態の液滴径の取得方法は、たとえばこの風洞設備１０によって作出される混合空気流中に含まれる水滴１の平均粒子径Ｄを取得するために用いられる。試験工程では、風洞１１内に、感水紙５が装着される供試体２，３を設置する。図４には、一方の供試体２が設置される状態で示す。各供試体２，３は、軸線が混合空気流の流れ方向Ｘに対して垂直となり、かつ感水紙５が少なくとも流れ方向Ｘ上流側の半周領域を含む部分に装着される状態となるように、配置される。
【００３７】
試験工程は、一方の供試体２に水滴１を付着させる水滴衝突試験と、他方の供試体３に水滴１を付着させる水滴衝突試験とは、個別に実行される。
【００３８】
このようにして、ステップａ１では、図２（１）および図２（２）に示すように、各供試体２，３に装着される感水紙５に水滴１を付着させる。ステップａ１の試験工程が終了すると、ステップａ２に進む。
【００３９】
位置色調演算工程であるステップａ２では、ステップａ１の試験工程で水滴１が付着した各感水紙５の変色パターンに基づいて、各供試体２，３における位置Ｓと、感水紙５の色調との関係を求める。位置Ｓは、試験工程におけるよどみ点Ｐからの距離で表される。色調は、感水紙５の変色後の色の濃度である。よどみ点Ｐは、供試体２，３の表面に沿う混合空気の流れがない位置であり、流れ方向Ｘ最上流側の位置である。
【００４０】
図５は、本実施の形態の液滴径の取得方法を実行するために用いられる演算装置２０を簡略化して示す正面図である。図６は、演算装置２０の電気的構成を示すブロックである。図５には、感水紙５を演算装置２０に比べて拡大して示す。演算装置２０は、たとえばコンピュータを用いて実現され、入力手段２１と、演算手段２３と、出力手段２４とを有する。入力手段２１は、画像情報を入力するスキャナ２５と、数値、文字および位置などの情報を入力するキーボード２６とを有している。
【００４１】
画像情報を入力する入力部は、カメラなどであってもよいが、本実施の形態ではスキャナ２５が用いられる。スキャナ２５は、感水紙５の変色パターンを表す画像情報を入力するために設けられる。スキャナ２５は、感水紙５の変色パターンを、カラー画像として入力する構成であってもよいし、白黒画像として入力する構成であってもよい。カラー画像として入力する場合は、変色後の色である青色の濃度がそのまま現われる画像が入力され、白黒画像として入力される場合は、変色後の色である青色の濃度が明暗として現れる画像が入力される。
【００４２】
数値、文字および位置などの情報を入力する入力部は、マウスなどであってもよいが、本実施の形態ではキーボード２６が用いられる。キーボード２６は、数値、文字、画像上における位置、演算開始の指令などを表す情報を入力する手段である。キーボード２６によって、平均粒子径Ｄの仮定値、混合空気流の自由流速度Ｖの計測値、スキャナ２５によって入力された感水紙５の変色パターンを表す画像におけるよどみ点Ｐに対応する位置を表す情報を入力することができる。
【００４３】
演算手段２３は、入力手段２１によって入力される情報に基づいて、演算プログラムを用いて、演算処理する手段であり、中央演算処理ユニット（略称ＣＰＵ）を含むコンピュータの本体によって実現される。出力手段２４は、演算手段２３によって演算される演算結果を出力する手段であり、たとえば表示手段である。
【００４４】
ステップａ２では、各感水紙５を各供試体２，３から取外し、各感水紙５における変色パターンを表す画像情報を、スキャナ２５によって入力する。さらにその変色パターンを表す画像において、よどみ点Ｐに対応する位置を、キーボード２６を操作して入力する。そして演算手段２３によって、変色パターンを表す画像情報と、よどみ点Ｐに対応する位置を表す情報とに基づいて、図２（４）および図２（６）のグラフに示すような、位置Ｓと濃度との関係を演算して求める。ステップａ２の位置色調演算工程が終了すると、ステップａ３に進む。
【００４５】
位置衝突率演算工程であるステップａ３では、水滴１の平均粒子径Ｄを仮定して、各供試体２，３における位置Ｓと、水滴衝突率βとの関係を求める。各供試体２，３は、前述のように、水滴衝突率βを、平均粒子径Ｄと自由流速度Ｖ等を用いて、文献（たとえば、NACA-Report-1215（背景技術で挙げた非特許文献２））のグラフ、文献（たとえば、NACA-Report-1215（背景技術で挙げた非特許文献２））のグラフと式（１）との組合わせ、式（１）による演算、試験データ、または水滴衝突解析コードによる計算などに基づいて、演算することが可能である。ステップａ３では、平均粒子径Ｄの仮定値と、自由流速度Ｖの計測値とを用いて、各供試体２，３毎に、図２（３）および図２（５）のグラフに示すような、各位置Ｓの水滴衝突率βを、演算手段２３によって演算して求める。自由流速度Ｖの計測値は、キーボード２６を操作して入力する。平均粒子径Ｄの仮定値は、キーボード２６を操作して入力する構成であってもよいし、演算手段２３が平均粒子径Ｄの仮定用のプログラムを実行して、いわば自動的に設定する構成であってもよい。ステップａ３の位置衝突率演算工程が終了すると、ステップａ４に進む。
【００４６】
色調衝突率演算工程であるステップａ４では、位置色調演算工程で求められる各供試体２，３毎の位置Ｓと色調との関係と、位置衝突率演算工程で求められる各供試体２，３毎の位置Ｓと水滴衝突率βとの関係とに基づいて、各供試体２，３毎に、色調と水滴衝突率βとの関係をそれぞれ求める。ステップａ４では、演算手段２３によって、各ステップａ２，ａ３における演算結果に基づいて、各供試体２，３毎に、図２（７）および図２（８）のグラフに示すような、濃度と水滴衝突率βとの関係を演算して求める。ステップａ４の色調衝突率演算工程が終了すると、ステップａ５に進む。
【００４７】
判定工程であるステップａ５では、色調衝突率演算工程で求められる各供試体２，３毎の色調と局所液滴衝突率βとの関係が一致するか否かを判定する。この判定は、図２（７）および図２（８）で示されるグラフが一致するか否かを判定することと等価である。またこの判定では、各関係が完全に一致するか否かを判定する構成でもよいが、差異が予め定める範囲内に収まる場合には、一致すると判定する構成でもよい。
【００４８】
ステップａ５で一致すると判定すると、そのときに仮定されている平均粒子径Ｄの値を、水滴１の平均粒子径Ｄの値であると決定し、出力手段２４に平均粒子径Ｄの取得結果として出力させ、ステップａ６に進んで、液滴径の取得方法を終了する。ステップａ５で一致しないと判定すると、ステップａ３に戻る。このようにステップａ５からステップａ３に戻ると、ステップａ３では、平均粒子径Ｄを異なる値に仮定し直して、水滴衝突率βを再度演算して求める。平均粒子径Ｄの仮定し直しもまた、前述と同様にキーボード２６の操作によって入力される値に仮定する構成でもよいし、前記仮定用のプログラムによって予め定めるアルゴリズムに従って、演算手段２３が自動的に仮定し直す構成であってもよい。
【００４９】
このように判定工程の後、判定工程の判定結果に基づいて、一致する場合、位置衝突率演算工程で仮定した平均粒子径Ｄを水滴１の平均粒子径Ｄとして決定し、一致しない場合、判定工程において一致するとの判定結果が得られるまで、異なる値に水滴１の平均粒子径Ｄを仮定し直して、位置衝突率演算工程、色調衝突率演算工程および判定工程を繰り返し実行する。このような繰り返し工程を有する。
【００５０】
このような本実施の形態の液滴径の取得方法に従って、水滴１の平均粒子径Ｄを求めるようにすれば、感水紙５を装着した各供試体２，３を混合空気流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって水滴１の平均粒子径Ｄを求めることができる。しかも試験は、水滴１を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができ、試験のためだけに、測定対象となる混合空気流に対して冷却など試験用に処理する必要がない。たとえば防除氷装置の設計のための風洞試験と同様の状態で試験を実行することができる。さらにその試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえば市販のスキャナ２１を用いることができる。このように供試体２，３に水滴１を着氷させるための専用の装置などの特別な装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、水滴１の平均粒子径Ｄを演算によって求めることができる。また感水紙５は、付着した水滴が蒸発したとしても、変色状態が変化してしまうことがなく、水滴１をプレパラートに採取して顕微鏡撮影する構成と比べて、高精度に水滴１の平均粒子径Ｄを取得することができる。
【００５１】
また供試体２，３として、円柱を用いることによって、供試体２，３の製造が容易になるとともに、演算によって、容易に水滴衝突率βを求めることができる。また円柱の場合は、水滴衝突率βを文献値から求めることも可能である。
【００５２】
図１〜図６を参照して説明したような液滴径の取得方法に関して、本発明の実施の他の形態では、供試体２，３として、円柱以外の形状の供試体を用いてもよい。また感水紙５の変色前後の色は、何色であってもよいし、感水紙５は、水滴１の付着量によって、濃度以外の色調が変化する構成であってもよく、たとえば色相が変化する構成であってもよい。また感応シートとして感水紙５を用いているが、感応シートは必ずしも紙だけに限定されるものではない。たとえば感応シートとしては、たとえば弾性変形可能な樹脂製シートを適用することも可能である。感水紙または樹脂製シートの表面部に様々なコーティングを施した感応シートを適用することも考えられる。
【００５３】
また取得する平均粒子径Ｄは、防除氷装置の設計に用いられる構成に限定されることはなく、単に混合空気流の観測を目的とする構成であってもよい。また混合空気流は、風洞で作出される混合空気流に限定されることはなく、自然界に存在する混合空気流であってもよい。また水滴１を含む混合空気流以外の他の液滴を含むガス流に対して実施する構成であってもよい。
【００５４】
図７は、本発明の実施の他の形態である液滴含有率の取得方法を示すフローチャートである。本実施の形態は、前述の液滴径の取得方法と同様に、液滴に関する状態量を取得する方法であり、前述の液滴径の取得方法と対応する構成には、同一の符号を付す。液滴含有率の取得方法は、前述の液滴径の取得方法と同様に、たとえば航空機の防除氷装置を設計するにあたって、水滴１を含む空気流中に航空機が存在するとき、どの位置にどの程度着氷するかを把握する目的で、風洞を用いて試験する場合に、風洞で作り出される混合空気流中に含まれる水滴１の状態量の１つである水滴含有率ＬＷＣを取得するために実施される。水滴１が液滴に相当し、水滴１を含む空気が混合ガスに相当する。以下、水滴１を含む空気を「混合空気」という。混合空気には複数の水滴１が含まれており、水滴含有率ＬＷＣは、混合空気の単位体積あたりに含まれる水滴１の質量である。
【００５５】
図８は、供試体３１を示す図であり、図８（１）は、供試体３１を示す正面図であり、図８（２）は、供試体３１を示す側面図である。液滴含有率の取得方法は、たとえば航空機の防除氷装置の設計のための風洞試験を実行するときなど、混合空気流中の水滴１の平均粒子径を取得する必要が生じたとき、ステップｂ０で開始され、ステップｂ１に進む。試験工程であるステップｂ１では、吸水紙３０を供試体３１に装着し、その供試体３１を水滴１を含む混合空気流中に設定し、供試体３１に捕捉される水滴を吸水紙３０に吸収させる。供試体３１には、円柱が用いられる。供試体３１は、軸線に垂直な断面が直径ｄ３１の円形である。
【００５６】
吸水紙３０は、帯状であり、供試体３１の周方向に延びるように外表面部に装着される。吸水紙３０は、少なくと半周以上の領域にわたって設けられ、全周にわたって設けられてもよい。吸水紙３０は、付着する水滴１を吸収する吸収シートである。このような吸水紙３０が装着される供試体３１は、予め定める試験時間ｔにわたって、混合空気流中に設置され、吸水紙３０に水滴１を吸収させる。
【００５７】
本実施の形態の液滴衝突率の取得方法は、たとえば図４に示す風洞設備１０によって作出される混合空気流中に含まれる水滴１の含有率ＬＷＣを取得するために実施される。試験工程では、図４に示す感水紙５が装着される供試体２に代えて、吸水紙３０が装着される供試体３１が設置される。供試体３１は、軸線が混合空気流の流れ方向Ｘに対して垂直となり、かつ吸水紙３０が少なくとも流れ方向Ｘ上流側の半周領域を含む部分に装着される状態となるように、配置される。このようにして、ステップｂ１では、供試体３１に装着される吸水紙３０に水滴１を吸収させる。ステップｂ１の試験工程が終了すると、ステップｂ２に進む。
【００５８】
含有率演算工程であるステップｂ２では、試験工程で吸水紙３０に吸収される水滴１の吸収量Δｍ（ｇ）と、供試体３１が水滴を捕捉する捕捉率Ｅｍ（無次元）と、水滴１を捕捉する領域の面積Ａ（ｍ２）と、混合空気流の自由流速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）と、水滴１を捕捉する時間ｔ（ｓｅｃ）とに基づいて、混合空気中に含まれる水滴１の含有率ＬＷＣ（ｇ／ｍ３）を求める。吸収量Δｍは、吸水紙３０によって吸収された水滴１の合計質量であり、試験前後の吸水紙３０の質量の差から求めることができる。
【００５９】
捕捉率Ｅｍは、混合気流中に含まれる水滴１に対する、供試体３１によって捕捉される水滴１の率であり、水滴１が供試体３１に衝突する率である。この捕捉率Ｅｍは、水滴１の平均粒径Ｄがわかっている場合、分布がLangmiur分布であるとして、水滴衝突解析コードを用いて演算するか、または文献値を用いて求めることができる。文献値としては、たとえば文献（たとえば、NACA-Report-1215（背景技術で挙げた非特許文献２））に記載の値を用いることができる。
【００６０】
水滴１の平均粒径Ｄは、前述の実施の形態の液滴径の取得方法によって取得してもよいし、従来の技術の項で述べたレーザ光を用いる方法またはプレパラートに採取した水滴１を顕微鏡で撮像する方法を用いて取得してもよい。面積Ａは、供試体３１の直径ｄ３１と吸水紙３０の幅（軸線方向寸法）Ｂとの積として、容易に求めることができる。自由流速度Ｖは、前述のように風速計などを用いて容易に計測することができる。水滴１を捕捉する時間（以下「水滴捕捉時間」ともいう）ｔは、水滴１が衝突する時間であり、供試体３１が混合空気流中に設置される時間である。この時間ｔは、容易に計測することができる。
【００６１】
吸水紙３０に吸収される水滴１の吸収量Δｍは、式（２）で求めることができる。この式（２）を変形すると、水滴１の含有率ＬＷＣは、式（３）で表される。
Δｍ  ＝Ｅｍ×Ａ×Ｖ×ＬＷＣ×ｔ                              …（２）
ＬＷＣ＝Δｍ／（Ｅｍ×Ａ×Ｖ×ｔ）                            …（３）
【００６２】
ステップｂ２では、式（３）に、吸収量Δｍ、捕捉率Ｅｍ、面積Ａ、自由流速度Ｖおよび水滴捕捉時間ｔを代入し、水滴１の含有率ＬＷＣを求める。このステップｂ２の演算は、たとえば図６に示す演算装置２０を用いて演算することができる。演算装置２０を用いる場合、吸収量Δｍ、捕捉率Ｅｍ、面積Ａ、自由流速度Ｖおよび水滴捕捉時間ｔを、入力手段２１を用いて入力し、演算手段２３で式（３）に代入して演算する。そして演算結果として、求めた水滴１の含有率ＬＷＣを、出力手段２５によって出力する。ステップｂ２の含有率演算工程が終了すると、ステップｂ３に進み、液滴含有率の取得方法を終了する。
【００６３】
このような本実施の形態の液滴含有率の取得方法に従って、水滴１の含有率ＬＷＣを求めるようにすれば、吸水紙３０を装着した供試体３１を混合空気流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって水滴１の含有率ＬＷＣを求めることができる。しかも試験は、水滴１を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができ、試験のためだけに、測定対象となる混合空気流に対して冷却など試験用に処理する必要がない。たとえば防除氷装置の設計のための風洞試験と同様の状態で試験を実行することができる。さらにその試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、たとえば吸水紙３０の試験前後の質量差を測定することによって実現される。このように供試体３１に水滴を着氷させるための専用の装置など特別な装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、水滴１の含有率ＬＷＣを演算によって求めることができる。しかもステップｂ２における演算は、式（３）に示されるように、乗算および除算の組合わせである単純な演算であり、演算が容易である。
【００６４】
図９は、図７の液滴含有率の取得方法に用いることができる、他の実施の形態の供試体３３を示す図であり、図９（１）は、供試体３３を示す正面図であり、図９（２）は、供試体３３を示す側面図である。図９に示す供試体３３は、くさび計測器とも呼ばれ、断面形状がくさび形状である。この供試体３３は、底面の形状が２等辺３角形状の３角柱である。底面の２等辺３角形は、互いに等しい２辺の長さに比べて、残余の１辺の長さが極めて小さい。この供試体３３の前記残余の１辺に相当する面３３ａ全面にわたって、吸水紙３４が装着される。このような供試体３３を、図８の供試体３１に代えて用いることができる。供試体３３は、吸水紙３４が装着される面３３ａを流れ方向Ｘ上流側に向けて配置される。図９の供試体３３に装着される吸水紙３４は、寸法および形状は異なるが、水滴１を吸収する特性は、図８の供試体３１に装着される吸水紙３０と同様である。このような供試体３３を用いても、図７〜図８を参照して説明した実施の形態と同様に、水滴１の含有率ＬＷＣを求めることができ、同様の効果を達成することができうる。
【００６５】
図７〜図９を参照して説明した液滴含有率の取得方法に関して、本発明の実施の他の形態では、たとえば円柱状の供試体３１を用いる場合、全周にわたって吸収紙３０を装着し、供試体３１を軸線まわりに回転させながら試験を実行するようにしてもよい。このような構成では、厚み寸法の小さい吸水紙３０を用いて、吸収可能な水滴１の量を大きくすることができる。このようい給水紙３０の厚み寸法を小さくすることができるので、水滴１を捕捉する面積Ａを、供試体３１の直径ｄ３１と吸水紙３０の幅Ｂとの積として、より正確に求めることができる。また吸収シートとして、たとえば弾性変形可能な樹脂製シートを適用することも可能である。吸水紙または樹脂製シートの表面部に様々なコーティングを施した吸収シートを適用することも考えられる。
【００６６】
また取得する水滴１の含有率ＬＷＣは、防除氷装置の設計に用いられる構成に限定されることはなく、単に混合空気流の観測を目的とする構成であってもよい。また混合空気流は、風洞で作出される混合空気流に限定されることはなく、自然界に存在する混合空気流であってもよい。また水滴１を含む混合空気流以外の他の液滴を含むガス流に対して実施する構成であってもよい。
【００６７】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態である液滴含有率の取得方法を示すフローチャートである。図１１は、図１０のフローチャートに示す液滴含有率の取得方法を説明するための図である。本実施の形態は、図７〜図９に示す前述の液滴含有率の取得方法と同様に、混合空気流中に含まれる水滴１の含有率ＬＷＣを取得するために実施される。前述の液滴含有率の取得方法と対応する構成には、同一の符号を付す。
【００６８】
液滴径の取得方法は、たとえば航空機の防除氷装置の設計のための風洞試験を実行するときなど、混合空気流中の水滴１の平均粒子径を取得する必要が生じたとき、ステップｃ０で開始され、ステップｃ１に進む。試験工程であるステップａ１では、水滴１を含む混合空気流中に設置されるときの水滴１の衝突量ｗと、混合空気流中に含まれる水滴１の含有率ＬＷＣとの関係が既知である形状を有する供試体４０を用いる。液滴の衝突量である水滴１の衝突量ｗは、混合空気流中に供試体４０を設置したとき、供試体４０に衝突する水滴１の単位面積あたりの質量である。
【００６９】
供試体４０には、円柱が用いられる。水滴１の衝突量（以下「水滴衝突量」ともいう）ｗ（ｇ／ｍ２）は、次式（４）で表される。
ｗ＝ＬＷＣ×Ｖ×β×ｔ                                        …（４）
【００７０】
このように水滴１の衝突量ｗ（ｇ／ｍ２）は、混合空気流に含まれる水滴１の含有率ＬＷＣ（ｇ／ｍ３）と、混合空気流の自由流速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）と、水滴衝突率β（無次元）と、水滴１を捕捉する時間ｔ（ｓｅｃ）との積で表される。水滴１を捕捉する時間（以下「水滴衝突時間」ともいう）ｔは、供試体４０が混合空気流中に設定される時間である。自由流速度Ｖおよび水滴衝突時間ｔは、前述のように容易に計測できる。また水滴衝突率βは、前述のように、式（１）によって求めることができる。したがって水滴１の含有率ＬＷＣがわかれば、水滴１の衝突量ｗを、式（４）で演算して求めることができる。つまり水滴１の衝突量ｗを、水滴１の含有率ＬＷＣとの関係は、式（４）で表される。
【００７１】
さらにステップｃ１では、供試体４０に、感水紙４１がそれぞれ装着される。感水紙４１は、帯状であり、供試体４０の周方向に延びるように外表面部に装着される。感水紙４１は、少なくと半周以上の領域にわたって設けられ、全周にわたって設けられてもよい。
【００７２】
感水紙４１は、水滴１が付着すると水滴１の付着量に応じて変色し、色調が異なる感応シートであり、水滴１が未付着の状態では、黄色であって、水滴１が付着すると青色に変色し、水滴１の付着量によって青色の濃度が高くなる。濃度が高くなるとは、彩度が高くなることを意味する。また感水紙４１は、水滴１の付着量と色調との関係が既知のシートである。感水紙４１における水滴１の付着量と色調との関係は、たとえば予め試験などによって計測しておく。このような感水紙４１が装着される供試体４０は、予め定める試験時間ｔにわたって、混合空気流中に設置され、感水紙４０に水滴を付着させる。感水紙４０への水滴１の付着量は、水滴１の衝突量ｗである。
【００７３】
本実施の形態の液滴衝突率の取得方法は、たとえば図４に示す風洞設備１０によって作出される混合空気流中に含まれる水滴１の含有率ＬＷＣを取得するために実施される。試験工程では、図４に示す感水紙５が装着される供試体２に代えて、感水紙４１が装着される供試体４０が設置される。供試体４０は、軸線が混合空気流の流れ方向Ｘに対して垂直となり、かつ吸水紙４１が少なくとも流れ方向Ｘ上流側の半周領域を含む部分に装着される状態となるように、配置される。このようにして、ステップｃ１では、図１１（１）および図１１（２）に示すように、供試体４０に装着される吸水紙４１に水滴１を吸収させる。ステップｃ１の試験工程が終了すると、ステップｃ２に進む。
【００７４】
位置色調演算工程であるステップｃ２では、ステップｃ１の試験工程で水滴１が付着した感水紙４１の変色パターンに基づいて、供試体４０における位置Ｓと、感水紙４１の色調との関係を求める。位置Ｓは、試験工程におけるよどみ点Ｐからの距離で表される。色調は、感水紙４１の変色後の色の濃度である。
【００７５】
本実施の形態の液滴含有率の取得方法を実施するにあたって、図５および図６の演算装置２０が用いられる。ステップｃ２では、感水紙４１を供試体４０から取外し、感水紙４１における変色パターンを表す画像情報を、スキャナ２５によって入力する。さらにその変色パターンを表す画像において、よどみ点Ｐに対応する位置を、キーボード２６を操作して入力する。そして演算手段２３によって、変色パターンを表す画像情報と、よどみ点Ｐに対応する位置を表す情報とに基づいて、図１１（２）のグラフに示すような、位置Ｓと濃度との関係を演算して求める。ステップｃ２の位置色調演算工程が終了すると、ステップｃ３に進む。
【００７６】
第１位置衝突量演算工程であるステップｃ３では、位置色調演算工程で求められる供試体における位置Ｓと色調との関係に基づいて、供試体４０における位置Ｓと液滴１の衝突量ｗとの関係を求める。感水紙４１は、前述のように、図１１（５）のグラフに示すような、水滴１の衝突量ｗと濃度との関係が既知であり、ステップｃ３では、演算手段２３によって、ステップｃ２における演算結果と、水滴１の衝突量ｗと感水紙４０の濃度との関係とに基づいて、図１１（４）のグラフに示すような、位置Ｓと水滴１の衝突量ｗとの関係を演算して求める。ステップｃ３の第１位置衝突量演算工程が終了すると、ステップｃ４に進む。
【００７７】
第２位置衝突量演算工程であるステップｃ４では、水滴１の含有率ＬＷＣを仮定して、その水滴１の含有率ＬＷＣと、自由流速度Ｖと、水滴１が衝突する時間ｔ、水滴衝突率βとに基づいて、供試体４０における位置Ｓと、水滴１の衝突量ｗとの関係を求める。水滴１の衝突量ｗは、前述のように式（４）によって演算することが可能である。この式（４）で求まる水滴１の衝突量ｗは、各位置Ｓ毎の値として求まるので、式（４）を用いて水滴１の衝突量ｗを求めることは、位置Ｓと水滴１の衝突量ｗとの関係を求めることになる。ステップｃ４では、水滴１の含有率ＬＷＣの仮定値を用いて、図１１（３）のグラフに示すような、各位置Ｓの水滴１の衝突量ｗを、演算手段２３によって式（４）を用いて演算して求める。自由流速度Ｖの計測値、水滴１が衝突する時間ｔおよび水滴衝突率βは、キーボード２６を操作して入力する。水滴１の含有率ＬＷＣは、キーボード２６を操作して入力する構成であってもよいし、演算手段２３が水滴１の含有率ＬＷＣの仮定用のプログラムを実行して、いわば自動的に設定する構成であってもよい。ステップｃ４の第２位置衝突量演算工程が終了すると、ステップｃ５に進む。
【００７８】
判定工程であるステップｃ５では、第１および第２位置衝突量演算工程で求める位置Ｓと水滴１の衝突量ｗとの各関係が一致するか否かを判定する。この判定は、図１１（３）および図１１（４）で示されるグラフが一致するか否かを判定することと等価である。またこの判定では、各関係が完全に一致するか否かを判定する構成でもよいが、差異が予め定める範囲内に収まる場合には、一致すると判定する構成でもよい。
【００７９】
ステップｃ５で一致すると判定すると、そのときに仮定されている水滴１の含有率ＬＷＣの値を、水滴１の含有率ＬＷＣの値であると決定し、出力手段２４に含有率ＬＷＣの取得結果として出力させ、ステップｃ６に進んで、液滴含有率の取得方法を終了する。ステップｃ５で一致しないと判定すると、ステップｃ４に戻る。このようにステップｃ５からステップｃ４に戻ると、ステップｃ４では、水滴１の含有率ＬＷＣを異なる値に仮定し直して、水滴１の衝突量ｗを再度演算して求める。水滴１の含有率ＬＷＣの仮定し直しは、前述と同様にキーボード２６の操作によって入力される値に仮定する構成でもよいし、前記家庭用のプログラムによって予め定めるアルゴリズムに従って、演算手段２３が自動的に仮定し直す構成であってもよい。
【００８０】
このように判定工程の後、判定工程の判定結果に基づいて、一致する場合、第２位置衝突量演算工程で仮定した含有率ＬＷＣを水滴１の含有率ＬＷＣとして決定し、一致しない場合、判定工程において一致するとの判定結果が得られるまで、異なる値に水滴１の含有率ＬＷＣを仮定し直して、第２位置衝突量演算工程および判定工程を繰り返し実行する。このような繰り返し工程を有する。
【００８１】
図１２は、感水紙４１の衝突量ｗと濃度との関係を取得する方法を示す図である。この感水紙４１の衝突量ｗと濃度との関係を取得する方法は、この関係を取得する必要が生じたときに開始され、最初のステップとして、図１２（１）に示すように、感水紙４１を供試体４０に装着して水滴１を含む混合気流中に設置し、感水紙４１に水滴１を衝突させる、水滴衝突試験を実行する。この試験は、混合空気流に含まれる水滴１の含有率ＬＷＣ（ｇ／ｍ３）と、混合空気流の自由流速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）と、水滴衝突率β（無次元）と、水滴１を捕捉する時間ｔ（ｓｅｃ）とが、既知であるか、または計測もしくは演算によって求めることができる条件で実行する。供試体４０は、図１０および図１１における試験で用いられる供試体４０を用いることができるが、他の供試体であってもよい。円柱である供試体４０を用いることによって、水滴１の平均粒子径Ｄがわかれば、水滴衝突率βを、前述のように、平均粒子径Ｄと自由流速度Ｖ等を用いて、文献（たとえば、NACA-
Report-1215（背景技術で挙げた非特許文献２））のグラフ、文献（たとえば、NACA-
Report-1215（背景技術で挙げた非特許文献２））のグラフと式（１）との組合わせ、式（１）による演算、試験データ、または水滴衝突解析コードによる計算などに基づいて、演算することが可能である。
【００８２】
次のステップとして、式（４）を用いて、図１２（２）のグラフに示すような衝突量ｗを求める。この演算は、前述のステップｃ４の第２位置衝突量演算工程と同様に、演算装置２０を用いて演算する。さらに次のステップとして、試験結果を基づいて、図１２（３）のグラフに示すような、位置Ｓと濃度との関係を求める。この位置Ｓと濃度との関係は、前述のステップｃ２の位置色調演算工程と同様に、演算装置２０を用いて演算する。そして最後のステップとして、式（４）を用いて求めた衝突量ｗである位置Ｓと衝突量ｗとの関係と、試験結果から求めた位置Ｓと濃度との関係とに基づいて、図１２（４）のグラフに示すような、衝突量ｗと濃度との関係を求める。この衝突量ｗと濃度との関係は、演算装置２０を用いて求める。たとえばこのような方法によって、感水紙４１の衝突量ｗと濃度との関係を求めることができる。
【００８３】
このような本実施の形態の液滴含有率の取得方法に従って、水滴１の含有率ＬＷＣを求めるようにすれば、感水紙４１を装着した供試体４０を混合空気流中に設置する試験の結果を用いて、演算によって水滴１の含有率ＬＷＣを求めることができる。しかも試験は、水滴１を過冷却の状態にする必要がなく、たとえば常温で実行することができ、試験のためだけに、測定対象となる混合空気流に対して冷却など試験用に処理する必要がない。たとえば防除氷装置の設計のための風洞試験と同様の状態で試験を実行することができる。さらにその試験の結果をデータ化するにあたっても、特殊な装置は不要であり、市販されるスキャナ２５を用いることができる。このように供試体３１に水滴を着氷させるための専用の装置など特別な装置を必要とすることなく試験を実行し、専用の装置を用いることなく試験結果を取込んで、水滴１の含有率ＬＷＣを演算によって求めることができる。
【００８４】
図１０〜図１２を参照して説明したような液滴含有率の取得方法に関して、本発明の実施の他の形態では、供試体４０として、円柱以外の形状の供試体を用いてもよい。また感水紙４１の変色前後の色は、何色であってもよいし、感水紙４０は、水滴１の付着量によって、濃度以外の色調が変化する構成であってもよく、たとえば色相が変化する構成であってもよい。また感応シートとして感水紙４０を用いているが、感応シートは必ずしも紙だけに限定されるものではない。たとえば感応シートとしては、たとえば弾性変形可能な樹脂製シートを適用することも可能である。感水紙または樹脂製シートの表面部に様々なコーティングを施した感応シートを適用することも考えられる。
【００８５】
また取得する水滴１の含有率ＬＷＣは、防除氷装置の設計に用いられる構成に限定されることはなく、単に混合空気流の観測を目的とする構成であってもよい。また混合空気流は、風洞で作出される混合空気流に限定されることはなく、自然界に存在する混合空気流であってもよい。また水滴１を含む混合空気流以外の他の液滴を含むガス流に対して実施する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の一形態である液滴径の取得方法を示すフローチャートである。
【図２】図１のフローチャートに示す液滴径の取得方法を説明するための図である。
【図３】一方の供試体２を示す斜視図である。
【図４】風洞設備１０を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態の液滴径の取得方法を実行するために用いられる演算装置２０を簡略化して示す正面図である。
【図６】演算装置２０の電気的構成を示すブロックである。
【図７】本発明の実施の他の形態である液滴含有率の取得方法を示すフローチャートである。
【図８】供試体３１を示す図である。
【図９】図７の液滴含有率の取得方法に用いることができる、他の実施の形態の供試体３３を示す図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態である液滴含有率の取得方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートに示す液滴含有率の取得方法を説明するための図である。
【図１２】感水紙４１の衝突量ｗと濃度との関係を取得する方法を示す図である。
【図１３】氷１２１が付着した状態の翼１２０の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  水滴
２，３，３１，４０  供試体
５，４１  感水紙
１０  風洞設備
２０  演算装置
３０  給水紙
【図１】
2008014879.tif 000004
【図２】
2008014879.tif 000005
【図３】
2008014879.tif 000006
【図４】
2008014879.tif 000007
【図５】
2008014879.tif 000008
【図６】
2008014879.tif 000009
【図７】
2008014879.tif 000010
【図８】
2008014879.tif 000011
【図９】
2008014879.tif 000012
【図１０】
2008014879.tif 000013
【図１１】
2008014879.tif 000014
【図１２】
2008014879.tif 000015
【図１３】
2008014879.tif 000016