(57)【要約】【課題】排煙拡散風洞実験において水平方向拡散幅が少なくとも風下５ｋｍ程度までパスキル線図の直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲内にあることを実現することのできる風洞実験装置を提供することを目的とする。【解決手段】風路Ｒに流入する気流全体を一様かつ乱れの少ない気流とする整流部１１と、前記一様かつ乱れの少ない気流に、実験に必要な平均速度および乱れの分布を与える乱流制御部１２と、前記風路Ｒを形成する風洞の胴部から気流内に突き出た状態で設置され、先端に設けられた煙吐出口１３ａから煙を吐出する煙源部１３と、を前記風路Ｒ内の風軸方向上流側から下流側に向かって具備する風洞実験装置１０であって、前記整流部１１の後流端と、前記乱流制御部１２の上流端との間の距離は１ｍ〜３ｍであることを特徴とする。【選択図】　図１
2004053354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風路に流入する気流全体を一様かつ乱れの少ない気流とする整流部と、前記一様かつ乱れの少ない気流に、実験に必要な平均速度および乱れの分布を与える乱流制御部と、前記風路を形成する風洞の胴部から気流内に突き出た状態で設置され、先端に設けられた煙吐出口から煙を吐出する煙源部と、を前記風路の風軸方向上流側から下流側に向かって具備する風洞実験装置であって、
前記整流部の後流端と、前記乱流制御部の上流端との間の距離は１ｍ〜３ｍであることを特徴とする風洞実験装置。
【請求項２】
前記整流部の後流端と、前記乱流制御部の上流端との間の距離は１．９４ｍであることを特徴とする請求項１に記載の風洞実験装置。
【請求項３】
前記整流部の後流端と、前記煙源部の上流端との間の距離は１３．６ｍ〜１５．６ｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の風洞実験装置。
【請求項４】
前記整流部の後流端と、前記煙源部の上流端との間の距離は１４．５４ｍであることを特徴とする請求項３に記載の風洞実験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風洞実験装置に関し、特に、火力発電所、高速道路、清掃工場などの環境アセスメント、あるいは原子力発電所の安全審査などを評価するのに必要とされるデータを得るために使用される風洞実験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の風洞実験装置の要部を示す断面図であって、説明をわかりやすくするため風洞実験装置の風路内の配置のみを示す図である。図５において白抜き矢印は図示しない送風機により発生された風の進行方向を示している。
図５に示すように、風洞実験装置１００の風路Ｒ内には、風上側（送風機が配置されている側）から整流部１１、乱流制御部１２、および煙源部１３が順に配置されている。
【０００３】
整流部１１は風路Ｒの入口側（送風口側）に設けられたものであり、木格子１１ａおよび整流金網１１ｂから構成されたものである。これら木格子１１ａおよび整流金網１１ｂにより、風路Ｒに流入する気流全体が一様かつ乱れの少ない気流とされる。
【０００４】
乱流制御部１２は、整流部１１の下流側に設けられたものであり、スリット１２ａおよびスパイア１２ｂから構成されたものである。これらスリット１２ａおよびスパイア１２ｂにより、整流部１１で整流された気流に、実験に必要な平均風速および乱れの分布が与えられる。
【０００５】
煙源部１３は、風路Ｒを形成する風洞の胴部から気流内に突き出た状態で設置され、先端に設けられた煙吐出口１３ａから煙を吐出する、たとえば煙突形をした煙突模型である。
なお、この煙源部１３の下流側には地形や橋梁等を象った模型が配置されている。
【０００６】
また、この風洞実験装置１００では、図５に示すように整流金網１１ｂとスリット１２ａとの間の距離、すなわち整流部１１の後流端と乱流制御部１２の上流端との間の距離が４．０９ｍ、スリット１２ａの後流端とスパイア１２ｂの上流端との間の距離が４．２５ｍ、スパイア１２ｂの上流端と煙源部１３の上流端との間の距離が６．３５ｍになるように配置されている。
【０００７】
図６は、上記のように配置された風洞実験装置１００を使用して得られた排煙拡散風洞実験の結果を示すグラフである。図６において縦軸は水平方向拡散幅、横軸は風下距離を示している。また、図中において直線Ａ〜Ｆは「気象指針」に示された大気安定度である。ここで、「気象指針」とは原子力安全委員会の「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」のことである。
大気安定度を示す直線Ａ〜Ｆは野外実測値を示すものであり、パスキル線図とも呼ばれる。直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲は、野外で最も出現頻度が多い条件であり、特に排煙拡散風洞実験の標準的な気流条件とされている。
また、上述した原子力安全委員会の「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」に規定されている風洞実験について、標準的な実験方法および実験結果の解析方法をまとめた「発電用原子炉施設の安全解析のための風洞実験　実施規定（案）」には、風洞実験で対象とする範囲は放出源（煙源部）より風下５ｋｍ程度までとする、ということが記載されている。
したがって、排煙拡散風洞実験において水平方向拡散幅が風下５ｋｍ程度まで直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲内にあることが要求されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６を見て明らかなように、上記のような風洞実験装置１００を使用した場合、風下距離がおおよそ１ｋｍ以上になると水平方向拡散幅が直線Ｄよりも図において下側、すなわち直線Ｅ，Ｆの側に外れていってしまう。このように水平方向拡散幅が直線Ｄよりも図において下側に外れていくと、実際の自然界における気流条件からずれてしまい、実際とかけ離れた結果が得られてしまうといった問題点があった。
【０００９】
また、本出願人は上述した整流部１１、乱流制御部１２、および煙源部１３を図７に示すように配置した風洞実験装置２００を使用して上記と同様の排煙拡散風洞実験を行った。
風洞実験装置２００では、整流金網１１ｂとスリット１２ａとの間の距離、すなわち整流部１１の後流端と乱流制御部１２の上流端との間の距離が４．３４ｍ、スリット１２ａの後流端とスパイア１２ｂの上流端との間の距離が３．１８ｍ、スパイア１２ｂの上流端と煙源部１３の上流端との間の距離が５．４２ｍになるように配置されている。
【００１０】
図８は、上記のように配置された風洞実験装置２００を使用して得られた排煙拡散風洞実験の結果を示す図６と同様のグラフである。
しかしながら、このように配置を変更した風洞実験装置２００を使用した場合でも、風下距離がおおよそ２ｋｍ以上になると水平方向拡散幅が直線Ｄよりも図において下側、すなわち直線Ｅの側に外れていってしまい、実際の自然界における気流条件からずれ、実際とかけ離れた結果が得られてしまうといった問題点があった。
【００１１】
上述した配置以外にも、本出願人は整流部１１、乱流制御部１２、および煙源部１３を多種多様の配置に変更して排煙拡散風洞実験を行ってきたが、なかなか水平方向拡散幅を風下５ｋｍ程度まで直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲内に納めることができず、今回初めて水平方向拡散幅を風下５ｋｍ程度まで直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲内に納めることに成功した。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、排煙拡散風洞実験において水平方向拡散幅が少なくとも風下５ｋｍ程度までパスキル線図の直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲内にあることを実現することのできる風洞実験装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の風洞実験装置では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の風洞実験装置によれば、風路に流入する気流全体を一様かつ乱れの少ない気流とする整流部と、前記一様かつ乱れの少ない気流に、実験に必要な平均速度および乱れの分布を与える乱流制御部と、前記風路を形成する風洞の胴部から気流内に突き出た状態で設置され、先端に設けられた煙吐出口から煙を吐出する煙源部と、を前記風路の風軸方向上流側から下流側に向かって具備する風洞実験装置であって、前記整流部の後流端と、前記乱流制御部の上流端との間の距離は１ｍ〜３ｍであることを特徴とする。
【００１４】
この風洞実験装置においては、整流部の後流端と、乱流制御部の上流端との間の距離が１ｍ〜３ｍになるように設定されている。
すなわち、整流部で一様かつ乱れが少ない状態とされた気流は、風下側に１ｍ〜３ｍ移動した後に、乱流制御部により実験に必要な平均速度および乱れの分布が与えられることとなる。
【００１５】
請求項２に記載の風洞実験装置によれば、前記整流部の後流端と、前記乱流制御部の上流端との間の距離は１．９４ｍであることを特徴とする。
【００１６】
この風洞実験装置においては、整流部の後流端と、乱流制御部の上流端との間の距離が１．９４ｍになるように設定されている。
すなわち、整流部で一様かつ乱れが少ない状態とされた気流は、風下側に１．９４ｍ移動した後に、乱流制御部により実験に必要な平均速度および乱れの分布が与えられることとなる。
【００１７】
請求項３に記載の風洞実験装置によれば、前記整流部の後流端と、前記煙源部の上流端との間の距離は１３．６ｍ〜１５．６ｍであることを特徴とする。
【００１８】
この風洞実験装置においては、整流部の後流端と、煙源部の上流端との間の距離が１３．６ｍ〜１５．６ｍになるように設定されている。
すなわち、整流部で一様かつ乱れが少ない状態とされた気流は、風下側に１３．６ｍ〜１５．６ｍ移動する間に所望の気流条件とされ、煙源部に達することとなる。
【００１９】
請求項４に記載の風洞実験装置によれば、前記整流部の後流端と、前記煙源部の上流端との間の距離は１４．５４ｍであることを特徴とする。
【００２０】
この風洞実験装置においては、整流部の後流端と、煙源部の上流端との間の距離が１４．５４ｍになるように設定されている。
すなわち、整流部で一様かつ乱れが少ない状態とされた気流は、風下側に１４．５４ｍ移動する間に所望の気流条件とされ、煙源部に達することとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る風洞実験装置の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１は本発明による風洞実験装置の要部を示す断面図であって、説明をわかりやすくするため風洞実験装置の風路内の配置のみを示す図である。図１において白抜き矢印は図示しない送風機により発生された風の進行方向を示している。なお、図１ないし図４において従来と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２２】
図１に示すように、風洞実験装置１０の風路Ｒ内には、風上側（送風機が配置されている側）から整流部１１、乱流制御部１２、および煙源部１３が順に配置されている。
【００２３】
整流部１１は風路Ｒの入口側（送風口側）に設けられたものであり、木格子１１ａおよび整流金網１１ｂから構成されたものである。
木格子１１ａは木製の格子部材であり、図示しない送風機から送られてきた気流に乱れを生じさせるものである。また、整流金網１１ｂは木格子１１ａにより乱された気流を整流する金属製のメッシュ部材である。
これら木格子１１ａおよび整流金網１１ｂにより、この整流金網１１ｂを出て風路Ｒに流入する気流全体が一様かつ乱れの少ない気流とされる。
【００２４】
乱流制御部１２は、整流部１１の下流側に設けられたものであり、スリット１２ａおよびスパイア１２ｂから構成されたものである。
スリット１２ａは、１９枚の薄板部材２１で構成されたものであり、それぞれの薄板部材２１は高さ２００ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、厚さ２〜３ｍｍを有する平面視長方形（図１参照）の部材である。これら薄板部材２１は、幅３０００ｍｍの風路Ｒの床面に１５０ｍｍピッチで、その長手方向が風軸方向に沿うように配置されている。なお、図２には５枚の薄板部材２１しか図示していないが、実際には１５０ｍｍピッチで１９枚設けられている。
【００２５】
スパイア１２ｂは、１９個の平面視Ｔ字状（図２参照）の部材３１で構成されたものである。図３（ｂ）に示すように、平面視Ｔ字状の部材３１はそれぞれ、気流に対して上流側に位置する上流側部材３２と、下流側に位置する下流側部材３３とから構成されている。
上流側部材３２は、高さ５２０ｍｍ、底辺の長さ５０ｍｍ、厚さ８ｍｍを有する薄板部材で、正面から見て二等辺三角形（図３（ａ）参照）の形態をなすものである。
下流側部材３３は、高さ４４０ｍｍ、上底の長さ２５ｍｍ、下底の長さ２００ｍｍ、厚さ８ｍｍ、および上流側部材３２と接する辺と上底・下底とのなす角がそれぞれ直角となる薄板部材で、側方から見て台形（図３（ｂ）参照）の形態をなすものである。これら平面視Ｔ字状の部材３１もまた、前述した薄板部材２１と同様、幅３０００ｍｍの風路Ｒの床面に、隣り合う下流側部材３３と下流側部材３３とが１５０ｍｍピッチとなるように配置されている。なお、図２には５個の平面視Ｔ字状の部材３１しか図示していないが、実際には１５０ｍｍピッチで１９個設けられている。
【００２６】
これらスリット１２ａおよびスパイア１２ｂにより、整流部１１を通過した一様かつ乱れの少ない気流に、実験に必要な平均速度および乱れの分布が与えられるようになっている。本実施形態の場合には、気流の風速が減じられるとともに風路Ｒの床面付近を通過する気流に乱流が発生させられるようになっている。
【００２７】
煙源部１３は、風路を形成する風洞の胴部から気流内に突き出た状態で設置され、先端に設けられた煙吐出口１３ａから煙を吐出する、たとえば煙突形をした煙突模型である。
なお、この煙源部１３の下流側には地形や橋梁等を象った模型が配置されている。
【００２８】
また、この風洞実験装置１０では、図１に示すように整流金網１１ｂとスリット１２ａとの間の距離、すなわち整流部１１の後流端と乱流制御部１２の上流端との間の距離が１〜３ｍ、好ましくは１．９４ｍ、スリット１２ａの後流端とスパイア１２ｂの上流端との間の距離が４．２５ｍ、スパイア１２ｂの上流端と煙源部１３の上流端との間の距離が６．３５ｍになるように配置されている。
【００２９】
図４は、上記のように配置された風洞実験装置１０（整流部１１の後流端と乱流制御部１２の上流端との間の距離が１．９４ｍの場合）を使用して得られた排煙拡散風洞実験の結果を示すグラフである。図４において縦軸は水平方向拡散幅、横軸は風下距離を示している。
図４を見てわかるように、上記のような風洞実験装置１０を使用した場合、風下距離がおおよそ８ｋｍ以上になって初めて水平方向拡散幅が直線Ｄよりも図において下側、すなわち直線Ｅの側に外れていってしまうという結果になっている。これは上述した「発電用原子炉施設の安全解析のための風洞実験　実施規定（案）」の基準を十分に満たすものであり、この風洞実験装置１０は野外の気流状態を正確に再現し得る風洞実験装置であるということが実験により実証されている。
【００３０】
また、整流部１１の後流端と、煙源部１３の上流端との間の距離を１３．６ｍ〜１５．６ｍ、好ましくは１４．５４ｍとすることができ、たとえば図５に示す風洞実験装置１００のものよりも２．１５ｍ、風路Ｒの距離を短くすることができ、これにより風洞実験装置自体の長さを短くすることができて、装置の小型化を図ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の風洞実験装置によれば、以下の効果を得ることができる。
請求項１に記載の風洞実験装置によれば、整流部の後流端と、乱流制御部の上流端との間の距離が１ｍ〜３ｍになるように設定されており、整流部で一様かつ乱れが少ない状態とされた気流が、風下側に１ｍ〜３ｍ移動した後に、乱流制御部により実験に必要な平均速度および乱れの分布が与えられることとなるので、排煙拡散風洞実験において水平方向拡散幅を少なくとも風下５ｋｍ程度まで、パスキル線図の直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲内に納めることができ、原子力安全委員会の「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」に規定されている風洞実験の条件を満足することができる。
【００３２】
請求項２に記載の風洞実験装置によれば、整流部の後流端と、乱流制御部の上流端との間の距離が１．９４ｍになるように設定されており、整流部で一様かつ乱れが少ない状態とされた気流が、風下側に１．９４ｍ移動した後に、乱流制御部により実験に必要な平均速度および乱れの分布が与えられることとなるので、排煙拡散風洞実験において水平方向拡散幅を風下８ｋｍ程度まで、パスキル線図の直線Ｃと直線Ｄとで囲まれる範囲内に納めることができ、原子力安全委員会の「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」に規定されている風洞実験の条件を十分に満足することができる。
【００３３】
請求項３あるいは４に記載の風洞実験装置によれば、整流部の後流端と、煙源部の上流端との間の距離が１３．６ｍ〜１５．６ｍ、好ましくは１４．５４ｍになるように設定されており、整流部で一様かつ乱れが少ない状態とされた気流が、風下側に１３．６ｍ〜１５．６ｍ移動する間に所望の気流条件とされ、煙源部に達することとなるので、風路の距離を短くすることができ、これにより風洞実験装置自体の長さを短くすることができて、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による風洞実験装置の要部を示す断面図であって、説明をわかりやすくするため風洞実験装置の風路内の配置のみを示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】スパイアを構成する平面視Ｔ字状の部材を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図１のように配置された風洞実験装置を使用して得られた排煙拡散風洞実験の結果を示すグラフである。
【図５】従来の風洞実験装置の要部を示す断面図であって、説明をわかりやすくするため風洞実験装置の風路内の配置のみを示す図である。
【図６】図５のように配置された風洞実験装置を使用して得られた排煙拡散風洞実験の結果を示すグラフである。
【図７】従来の他の風洞実験装置の要部を示す断面図であって、説明をわかりやすくするため風洞実験装置の風路内の配置のみを示す図である。
【図８】図７のように配置された風洞実験装置を使用して得られた排煙拡散風洞実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　　風洞実験装置
１１　　整流部
１２　　乱流制御部
１３　　煙源部
１３ａ　煙吐出口
１００　　風洞実験装置
２００　　風洞実験装置
Ｒ　　風路
【図１】
2004053354.tif 000003
【図２】
2004053354.tif 000004
【図３】
2004053354.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004053354.tif 000007
【図６】
2004053354.tif 000008
【図７】
2004053354.tif 000009
【図８】
2004053354.tif 000010