(57)【要約】【課題】低温試験室内において非常に小流量の水を被試験体たる自動車表面に流下させ、自然界での積雪からの融雪水の流れとその再凍結状態を忠実に再現できる融雪水流水模擬試験装置を提供する。【解決手段】氷点下の低温試験室Ｂ内の被試験体Ｃに設置する底部に孔を有する容器体で、中に保水材４が設けられた給水器１を備え、給水器１に氷温に達しない冷水が流入されて、保水材４に蓄えられている冷水が保水材における容器体２の前記底部孔３に臨む流出部４ａから被試験体Ｃの表面に流下される構成のものとした。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷点下の低温試験室内の被試験体に設置する底部に孔を有する容器体で、中に保水材が設けられた給水器を備え、給水器に氷温に達しない冷水が流入されて、保水材に蓄えられている冷水が保水材における容器体の前記底部孔に臨む流出部から被試験体の表面に流下されるようにした融雪水流水模擬試験装置。
【請求項２】
前記保水材の流出部が容器体の底部孔より若干下方に突出している請求項１に記載の融雪水流水模擬試験装置。
【請求項３】
前記低温試験室の外部に設けた水槽から前記給水器に水を供給する送水管の低温試験室側の部分を、最内層流路、中間層流路および最外層流路を有する三重管で構成し、給水器に供給する水を最内層流路に流通せしめ、かつ、最外層流路と中間層流路の水槽側端部にそれぞれ冷却水入口と同出口を設けるとともに、最外層流路と中間層流路の給水器側における端部を連通せしめて、冷却水入口から最外層流路と中間層流路を経て冷却水出口に至る冷却水流路を形成し、予め所要の温度に調節された冷却水を前記冷却水入口から最外層流路に流入せしめ、中間層流路を通過する冷却水によって最内層流路内の水を冷却するようにした請求項１に記載の融雪水流水模擬試験装置。
【請求項４】
前記冷却水を、低温試験室内の低温空気によって所要の温度に冷却して前記三重管に供給するようにした請求項３に記載の融雪水流水模擬試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は主として自動車等の自走車の融雪水の状態変化を再現せしめて、その状態を検知するのに好適な融雪水流水模擬試験装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車のルーフなどに積もった雪は、外気温度がマイナス２０℃程度の低温下でも昼間の日射により融ける場合がある。その融雪によりルーフなどの積雪は一部水を含んだ状態になり、積雪中の水分が多くなると、一部の水が外部に流れ出す。この量は１ｃｃ／ｍｉｎ以下と非常に少ない場合が多い。
【０００３】
車の表面に流れ出した融雪水は日射されていない車の低温下の箇所で凍結する。この凍結現象は自動車の走行や、ドアの開閉などに支障を来たすことがある。したがって自動車に積もった雪の融雪状態、その再凍結状態を把握することは自動車の安全走行や顧客満足度を満たすために重要なことである。
【０００４】
自動車の表面を流下させて再凍結状態を再現するために、従来は図８に示されるような水滴下装置を利用している。
【０００５】
この装置はプラス温度の業務室側に設けたタンク４１に一端が接続された送水管４２の途中にポンプ４３を設け、送水管の他端をタンク４１内に臨ませて送水管に大量に水を循環させ、送水管の所要箇所に水の取出口４４を設け、供給水量はポンプの流量制御手段（インバーター４５や調整バルブ）によって調節する。
【０００６】
前記取出口４４には先端に注射針のような小径の開口端を有するノズル４６を設けてあり、このノズルから小流量の水を滴下させるようにしてある。
【０００７】
また、従来の水滴下装置には図９に示されるように、ポンプには流量制御手段を設けずに循環経路たる送水管４２を流れる水量を一定に保ち、各取出口に絞りバルブ４７をつけて流量制御する構成のものもある。
【０００８】
【従来技術の問題点】
上記水滴下装置は微小流量の流水を作るのに下記の問題がある。
融雪水の再現であるから融雪状態及び自動車との形態により流水量が変化する。しかし、従来の装置では先端は注射針のような固定径のノズルであるから、同じ径のもので流量変化させると噴出流速が変化し、所要の流下流速を再現するにはノズルをいちいち口径の異なるものに交換しなければならない。
【０００９】
また、流量を１ｃｃ／ｍｉｎ以下の流量とすると、ノズル先端から流出する水はその表面張力の影響により先端で丸くなる性質があるので、流出する水は先端から滴の状態となって間欠的に降下する。したがって自動車表面を流下する水の流量には時間的増減が生じ、実際の凍結状態とは異なる状態となり、本来は平滑に薄く凍結するのに、表面の凍結状態は場合により縞模様をしたように凍結する。
【００１０】
さらに、低温下にさらされている送水管４２は凍結の防止のために保温しなければならず、また、滴下する水の温度を融雪水模擬のためにできるだけ０℃に近い温度にする必要がある。
【００１１】
従来はこの保温と水温制御を目的として、図１０に示されるように送水管４２のまわりにニクロム線などからなる電気ヒータ線４８を適当に巻き、表面温度を高めて凍結防止を図り、さらに断熱材４９を巻いて放熱を防いでいる。しかし、ニクロム線よりなる電気ヒータ線は均一に捲装する必要があり、そうでないと温度の均一性に問題が生じる。
【００１２】
また、供給水温を０℃近くの一定の温度とすることは、ヒータ巻きの密度変化（ワット密度）があるため難しい。
【００１３】
また、ヒータを巻くことと保温材を設けることで配管が太くなり、本来柔軟でなくてはいけないホースが固くなり、柔軟性が阻害されることが多い。
【００１４】
【発明の目的】
本発明の目的とするところは、給水器への供給水量が変化しても、被試験体表面での水の流下状態は変化せず、また、微小流量の場合でも流下水量は滴下ではなくて均一流量となり、さらに供給水は凍結することなく、しかも０℃に近い冷水として供給できて、低温試験室内において非常に小流量の水を被試験体たる自動車表面に流下させ、自然界での積雪からの融雪水の流れとその再凍結状態を忠実に再現できる融雪水流水模擬試験装置を提供することにある。
【００１５】
【発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明に係る融雪水流水模擬試験装置は、氷点下の低温試験室内の被試験体に設置する底部に孔を有する容器体で、中に保水材が設けられた給水器を備え、給水器に氷温に達しない冷水が流入されて、保水材に蓄えられている冷水が保水材における容器体の前記底部孔に臨む流出部から被試験体の表面に流下されるようにした構成のものとしてあり、前記保水材の流出部が容器体の底部孔より若干下方に突出しているものとしてある。
【００１６】
また、本発明に係る融雪水流水模擬試験装置は、前記低温試験室の外部に設けた水槽から前記給水器に水を供給する送水管の低温試験室側の部分を、最内層流路、中間層流路および最外層流路を有する三重管で構成し、給水器に供給する水を最内層流路に流通せしめ、かつ、最外層流路と中間層流路の水槽側端部にそれぞれ冷却水入口と同出口を設けるとともに、最外層流路と中間層流路の給水器側における端部を連通せしめて、冷却水入口から最外層流路と中間層流路を経て冷却水出口に至る冷却水流路を形成し、予め所要の温度に調節された冷却水を前記冷却水入口から最外層流路に流入せしめ、中間層流路を通過する冷却水によって最内層流路内の水を冷却するようにした構成のものとしてある。
【００１７】
さらに、前記冷却水を、低温試験室内の低温空気によって所要の温度に冷却して前記三重管に供給するようにした構成のものとしてある。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施態様の一例を説明する。
図１において符号Ａは業務室（機械室）で、室温は作業に支障を来たさないように０〜３０℃としてある。符号Ｂは低温試験室で、室内は−３０〜０℃という氷点下の低温にしてあり、低温試験室には被試験体たる例えば自動車Ｃが運び込まれてセットされる。
【００１９】
本実施態様では、自動車に融雪水の状態及びその凍結状態を再現させるようにしてある。
自動車Ｃの例えば屋根に給水器１をセットする。
この給水器１は外箱２ａと内箱２ｂよりなる容器体２を備え、断熱材よりなる外箱２ａの底に孔３をあけてあるとともに内箱２ｂ内にスポンジ等よりなる保水材４を設けてあり、保水材の下部には外箱２ａの前記孔３に臨み、あるいは孔３より若干はみ出す流出部４ａが形成されている。
【００２０】
上記保水材としては、保水性能と放水性能とがともに優れた素材のものを使用し、例えばメラミンフォームの超極細繊維（髪の毛の１００００分の１程度）で形成した空隙のある形態のものを用いる。
【００２１】
しかして給水器１には業務室Ａにある水槽７からの氷点（０℃）に近い温度の冷水が送水管８によって供給され、その冷水は保水材４の下部流出部４ａから滲み出して自動車の表面を流下する。
なお、送水管８の先端部は保水材４内に挿入されている。
【００２２】
自動車の表面を流れる水は薄い層をなし、恰も自動車の屋根に積もった自然の雪が日射により融けて、薄い層となって流れる状態に再現される。
なお、給水器内の内箱２ｂの外側には保温手段としてヒータ５があり、例えば内箱の内側や保水材内に設けた温度センサ６によりヒータ５への通電がオン・オフさせられて、給水器１内の水は自然の積雪が融けた状態の融雪水に相当する温度に制御されるようにしてある。
【００２３】
また、給水器１の下部には設置用の高さ調節脚１２、１２を備え、また給水器１を自動車Ｃに固定する強力マグネットの台座１３ａ上にポール１３ｂが立設され、そのポールに押えアーム１３ｃが上下位置調節可能に設けられた固定具１３を備えていて、同固定具の押えアーム１３ｃの端部で給水器１の容器体２の上面を押えるようにしてある。
【００２４】
ところで水槽７から給水器１への送水管８の途中にはヒータ９ａと冷却器（ペルチェ冷却器）９ｂとよりなる温度調節器９とポンプ１１を設けてあり、送水管８の低温試験室側の部分は断熱材１０で覆ってある。
【００２５】
上記ポンプ１１には、例えば回転容積型の一軸偏芯ネジポンプを使用し、同ポンプは流量の脈動がなく、一定流量の送水を行なえるのが特徴である。ただし、ポンプの特性として重要なのは３０倍の流量特性を有することであり、特に脈動がないポンプに限定されるものではない。
また、水槽の容積は１０リットル程度のものとする。
【００２６】
上述した実施例の装置においては、送水管８の途中に温度調節器９を設けて給水器１への供給水温を調節する構成としているが、送水管の低温試験室側の部分を図３〜５に示すように三重管１４で構成し、この三重管の最内層流路１４ａ内に給水器１へ供給する水を流通せしめ、中間層流路１４ｂと最外層流路１４ｃに冷却水を流通せしめ、この冷却水によって給水器１へ供給する水の温度を調節する場合もある。
【００２７】
上記三重管１４は、図４に示されるように業務室Ａ側連結具１５と給水器１側連結具１６との間に接続された、いずれも適度の柔軟性を有する可撓性の樹脂パイプよりなる小径管１７ａ、中径管１７ｂおよび大径管１７ｃで構成されている。
【００２８】
なお、三重管を構成する各管の素材は低温特性、柔軟性、耐磨耗性、耐屈曲性、耐圧性などを考慮して、小径管１７ａと中径管１７ｂは例えば四弗化エチレン樹脂チューブとし、大径管は特に低温時の柔軟性や耐磨耗性、耐切断性などを考慮して例えば四弗化エチレン樹脂チューブやシリコンチューブ等の可撓性を有する合成樹脂チューブを使用する。
【００２９】
前記中間層流路１４ｂと最外層流路１４ｃは給水器側連結具１６内にて連通しており、前記冷却水の流通経路は業務室側連結具１５の冷却水入口１５ｂから最外層流路１４ｃと中間層流路１４ｂとを経て業務室側連結具の冷却水出口１５ｃに至る構成としてある。
【００３０】
しかして、水槽７に一端が接続された冷却水往管１８の他端は、ポンプ１９と温度調節器２０を介して前記業務室側連結具１５の冷却水入口１５ｂに接続され、同連結具の冷却水出口１５ｃに一端が接続された冷却水復管２１の他端は水槽７内に臨ませてある。
なお、上記温度調節器２０はヒータ２０ａと冷却器（ペルチェ冷却器）２０ｂで構成してある。
【００３１】
また、水槽７に一端が接続された送水管２２の他端は、ポンプ１１と流量計２３を介して前記業務室側連結具１５の供給水入口１５ａに接続されていて、流量計２３で供給水の流量を検出してポンプの駆動制御を行ない、流量制御を行なえるようにしてある。
【００３２】
しかして、送水管２２からの供給水は三重管１４における最内層流路１４ａを通過し、この際、前記中間層流路１４ｂを流れる冷却水と熱交換させられて所要の温度に調節されてから給水器１内に供給される。
【００３３】
より詳しくは図５に示されるように、予め前記温度調節器２０で調温された温度Ｔｉの冷却水は冷却水入口１５ｂから三重管１４内の最外層流路１４ｃに入り、この最外層流路１４ｃを通過する際に低温試験室内の低温によって冷却され、給水器側の端部にて温度Ｔｗまで低下する。その後、給水器側連結具１６内で中間層流路１４ｂ内に入り、この中間層流路を通過しながら最内層流路１４ａ内の供給水と熱交換して温度Ｔｏまで上昇し、冷却水出口１５ｃから流出する。
【００３４】
したがって、冷却水は給水器１側において最も温度が低くなり、この最低温度Ｔｗは図４中に符号２４で示される温度センサにて検出され、検出される温度Ｔｗが氷点下とならないように前記温度調節器２０にて冷却水の入口温度Ｔｉが調節されるようになっており、冷却水および最内層流路１４ａを流れる供給水の凍結を防止している。
【００３５】
上述した実施態様のものでは、冷却水の温度調節器２０における冷却器２０ｂをペルチェ冷却器で構成してあるが、低温試験室内の低温空気を冷熱源として冷却水の冷却を行なう場合もあり、その具体例を図６、７に示す。
【００３６】
図６に示す実施態様のものでは、熱交換器２５を低温試験室Ｂ内に設け、水槽７からの冷却水往管１８の他端をポンプ１９、ヒータ２０ａを介して上記熱交換器２５の入口に接続し、同出口に一端が接続された冷却水管２６の他端を業務室側連結具１５の冷却水入口１５ｂに接続してある。
【００３７】
また、図７に示す実施態様のものでは、冷却水の循環経路を閉回路として冷却水を水槽７に戻さず、低温試験室内の熱交換器２５にて冷却されたブラインにて冷却する構成としてある。
【００３８】
すなわち、業務室側連結具１５の冷却水出口１５ｃに一端が接続された冷却水復管２１の他端をポンプ１９およびヒータ２０ａを介して水−ブライン熱交換器よりなる冷却器２７の水入口に接続し、同出口に一端が接続された冷却水往管１８の他端を業務室側連結具１５の冷却水入口１５ｂに接続してあり、また、上記冷却器２７のブライン出口に一端が接続されたブライン復管２８の他端を、ブラインポンプ２９を介して低温試験室内の熱交換器２５の入口に接続し、同出口に一端が接続されたブライン往管３０の他端を上記冷却器のブライン入口に接続してある。
【００３９】
なお、符号３１は三方制御弁、３２はバイパス管を示し、熱交換器２５を流通させるブラインの流量を制御することによって冷却器２７における冷却水の温度を調節できるようにしてある。
【００４０】
上述のように冷却水を冷却するための冷熱源に低温試験室の低温空気を利用すると、冷却用エネルギー消費量の低減を期すことができるというメリットがある。
【００４１】
【発明の作用、効果】
本発明の装置によれば、給水器内に供給される水が一旦保水材中に貯留され、この保水材の下部流出部から漏れ出す水が被試験体たる自動車の表面を流下する。
【００４２】
したがって、従来の水滴下装置によって融雪水を流下させる場合に生じる流下水の時間的増減がなくて定常流とすることができ、自然界の融雪水による流水と同様の微小流量であり、かつ定常流である水の流れを忠実に再現でき、また流下する水の再凍結現象もほぼ自然界と同様に再現することができる。
【００４３】
また、給水器へ水を供給する送水管に三重管を用いる構成のものでは、同三重管の最内層流路が中間層流路および最外層流路に囲まれているので、最内層流路を通過して給水器へ供給される水は低温試験室の室温に影響されずに一定温度で給水器へ供給され、より正確な模擬試験を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の第１の実施態様を示す構成図。
【図２】本発明に係る装置の第１の実施態様の要部拡大縦断面図。
【図３】本発明に係る装置の第２の実施態様を示す構成図。
【図４】本発明に係る装置の第２の実施態様の要部拡大縦断面図。
【図５】三重管の断面図およびその作用を示す温度グラフ。
【図６】本発明に係る装置の第３の実施態様を示す構成図。
【図７】本発明に係る装置の第４の実施態様を示す構成図。
【図８】従来の水滴下装置の一例を示す構成図。
【図９】従来の水滴下装置の他の例を示す構成図。
【図１０】従来の装置における送水管の断面図。
【符号の説明】
１　給水器　　　　　　　　　２　容器体
２ａ　外箱　　　　　　　　　２ｂ　内箱
３　孔
４　保水材　　　　　　　　４ａ　流出部
５　ヒータ　　　　　　　　　６　温度センサ
７　水槽　　　　　　　　　　８　送水管
９　温度調節器　　　　　　１０　断熱材
１１　ポンプ　　　　　　　　１２　高さ調節脚
１３　固定具　　　　　　　　１４　三重管
１５　業務室側連結具　　　　１６　給水器側連結具
１７ａ　小径管　　　　　　　１７ｂ　中径管
１７ｃ　大径管　　　　　　　　１８　冷却水往管
１９　ポンプ　　　　　　　　２０　温度調節器
２１　冷却水復管　　　　　　２２　送水管
２３　流量計　　　　　　　　２４　温度センサ
２５　熱交換器　　　　　　　２６　冷却水管
２７　冷却器　　　　　　　　２８　ブライン復管
２９　ブラインポンプ　　　　３０　ブライン往管
３１　三方制御弁　　　　　　３２　バイパス管
Ａ　業務室　　　　　　　　　Ｂ　低温試験室
Ｃ　自動車
【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】
2004117205.tif 000009
【図８】
2004117205.tif 000010
【図９】
2004117205.tif 000011
【図１０】
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