(57)【要約】【課題】  定常的且つ時間的空間的に一様性よく光散乱固形微粒子が混入している気流を発生する小型で準備が短時間で済む気流可視媒体供給装置を提供する。【解決手段】  液体を粒子化させる代わりに、固形微粒子の紛体を使い、内壁に傾斜がついている紛体容器（２０）の最低領域に入れた紛体（１０）に羽根の先端を挿入して、固形微粒子をキャリアガスにばらまき混入させるつめ付の羽から成るプロペラ（２１）と前記プロペラによる風をモーター側に向かわせるプロペラ回転モーター（２３）とによって定常的且つ時間的空間的に一様性よく固形微粒子の分布する領域が紛体容器内に形成されていることを特徴とする気流可視媒体供給装置を提供する。【選択図】図１
2017032534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
かべに付着した粉が重力により自然に最低位置の一箇所に集まるように内壁に傾斜がつけられた紛体容器（２０）と
前記紛体容器の最低位置に入れられた固形微粒子からなる紛体（１０）と、
前記紛体容器内にあって、羽の先端が前記紛体に挿入し、その一部を持ち上げ前記紛体容器内のガスにばらまき混入させる複数の羽よりなるプロペラ（２１）と
プロペラ回転モーターの取り付け方向へと向かう風（１２）をプロペラに発生させるモーター（２３）と
流入口（２４）と流出口（２５）とを含む面が前記プロペラのモーター取り付け側（２６）とは反対の領域（２７）にあり、プロペラの回転する円盤形の領域とは平行となるように前記紛体容器に取り付けられた、キャリアガス（１３）の流入口（２３）及び微粒子混入キャリアガス即ち気流可視媒体（１４）の流出口（２４）と、
から成ることを特徴とする試験容器内外の気体の流れを可視化して観察するための気流可視媒体供給装置。
【請求項２】
請求項１記載のプロペラ（２１）の先端に紛体の塊に空気を入れて紛体を舞い上がらせやすくするためのつめ（２２）が先端につけられたことを特徴とする請求項１記載の気流可視媒体供給装置。
【請求項３】
請求項１記載の紛体容器内に安定して存在できる紛体の最高の高さが決まる仕切り板（３１）と粉体を上に押し上げるピストン（３２）とを備えたことによって、時間的空間的に安定した微粒子濃度の気流可視媒体の長時間生成を可能にしたことを特徴とする請求項１記載の気流可視媒体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、容量に対する壁の割合が比較的に大きい容器にガスを入れた場合の容器内外における気流の状態を観測及び計測するための微粒子をキャリアガスに混入させた可視媒体を供給する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  レーザー光によって溶けた金属液体を燃やしたり吹き飛ばしたりするなど特殊な用途に用いるノズルが多様に開発されてきた。しかしながら、実際に圧力、流量などのパラメータを変えた場合の気流の形態が設計から予期した気流とは大きく異なる場合があるし、使っている間にも、ノズル内部に付着物がある等の実質的な変形によって、気流が変っている場合もある。【０００３】  そこで、小型の気流可視媒体供給装置を使って、ノズルなどの気流発生装置に気流可視媒体を流し、気流の状態を迅速に観測・計測したいという要請がある。室内などの大きな空間とか、大きな容器などの中の比較的広範囲における気流を観測するための可視媒体を供給する装置として、特許文献１において、水を霧に代えて可視媒体とする装置が提案されている。
【先行技術文献】
【０００４】
【文献１】
実全  平０４−０４９８６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  図３（文献１掲載の図の転載）に示した文献１に記載されている装置によって発生する霧を流れ可視媒体として、容量に対する壁の割合が比較的に大きいノズルに入れた場合には、霧が容器の内壁に衝突する確率が比較的に高いために、霧を構成して光を散乱させる微小水滴がノズル内の内壁に付着消滅することにより、気流を正確に可視化することが難しい。また、霧を発生させるための装置は複雑で使用に手間がかかるし、保冷が必要なために装置が大掛かりになり易いなどの問題もある。【０００６】  しかしながら、ファン或いはプロペラなどの気流に不安定性を発生させる道具は使っていないし、貯留した水をつかっているので、時間的、空間的に比較的に安定した可視媒体を長時間に亘って供給することができるという長所がある。水を使って霧を発生させる代わりに食用油などの油脂類を使う最近の方法に関しても、問題及び長所は文献１の装置と同様である。【０００７】  そこで、霧即ち液体から微粒子を作って使う代わりに、固形微粒子の塊である紛体を使えば、内壁での衝突によって微粒子が消滅することはないうえに、液滴を作るための大掛かりな装置が要らないので小型化できるし、霧を発生させるための時間も要らないので迅速な観測・計測が可能である。しかしながら、紛体があるだけでは、可視媒体としては使えないので、キャリアガス中に混入させたものを生成する必要がある。【０００８】  従って、キャリアガスの中に固体微粒子が時間的空間的に安定して分布しているガスを生成できる気流可視媒体供給装置を提供する事が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  プロペラ又はファン或いはキャリアガスの風圧によって、紛体塊の表面の一部の微粒子を舞い上がらせることは可能である。しかしながら、気流を可視化するための微粒子の量としては不十分な場合が多い。【００１０】  容器内に入れた紛体塊にプロペラの羽の先端を挿入し、舞い上がらせたところ、比較的に大量の紛体を舞い上がらせることができたのではあるが、微粒子の時間的空間的密度分布がよい可視媒体を発生することはできなかった。そこで、装置の改良を重ねるなかで時間的空間的に微粒子密度が良好な可視媒体を発生できる以下の課題解決の手段を見出すことができたのである。【００１１】〈１〉
かべに付着した粉が重力により自然に最低位置の一箇所に集まるように内壁に傾斜がつけられた紛体容器（２０）と
前記紛体容器の最低位置に入れられた固形微粒子からなる紛体（１０）と、
前記紛体容器内にあって、羽の先端が前記紛体に挿入し、その一部を持ち上げ前記紛体容器内のガスにばらまき混入させる複数の羽よりなるプロペラ（２１）と
プロペラ回転モーターの取り付け方向へと向かう風（１２）をプロペラに発生させるモーター（２３）と
流入口（２４）と流出口（２５）とを含む面が前記プロペラのモーター取り付け側（２６）とは反対の領域（２７）にあり、プロペラの回転する円盤形の領域とは平行となるように前記紛体容器に取り付けられた、キャリアガス（１３）の流入口（２３）及び微粒子混入キャリアガス即ち気流可視媒体（１４）の流出口（２４）と、
から成ることを特徴とする試験容器内外の気体の流れを可視化して観察するための気流可視媒体供給装置。【００１２】〈２〉
〈１〉記載のプロペラ（２１）の先端に紛体の塊に空気を入れて紛体を舞い上がらせやすくするためのつめ（２２）が先端につけられたことを特徴とする〈１〉記載の気流可視媒体供給装置。【００１３】〈３〉
〈１〉記載の紛体容器内に安定して存在できる紛体の最高の高さが決まる仕切り板（３１）と粉体を上に押し上げるピストン（３２）とを備えたことによって、時間的空間的に安定した微粒子濃度の気流可視媒体の長時間生成を可能にしたことを特徴とする〈１〉記載の気流可視媒体供給装置。
【発明の効果】
【００１４】  本発明請求項１記載の気流可視媒体供給装置を用いることにより、紛体を気流可視媒体発生容器の中に充填するだけで、直ぐに気流可視媒体を供給することができるので迅速に気流の状態を見ることができる。このために、様々な種類のノズルの改良とか気流の変化の計測を迅速に行うことなどに利用することが可能である。また、加工食品及び工業製品生産の際、微粒子を対象物表面に一様にばらまく工程に本発明による気流可視媒体供給装置を使うことによって生産性を向上させることが可能である。【００１５】  本発明請求項２記載の気流可視媒体供給装置を用いることにより、羽の先端による溝の形成を防ぐことができるので、安定した微粒子分布をもつ気流可視媒体を形成できる。また、羽の先端のつめを機械的に鋭いものとすることにより、チーズなどの半固形材料を粒子状にしてパンの上に振りかける等によって加工食品或いは工業製品の生産工程の一部につかうこともできる。【００１６】  本発明請求項３記載の気流可視媒体供給装置を用いることにより、終日など長時間に亘って気流可視媒体を安定して発生することができる。このために、本発明請求項３記載の装置は、前記の加工食品或いは工業製品を大量に生産することにも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】気流可視媒体供給装置を側面及び上部より見た概略的な断面図である。
【図２】仕切板及びピストンがつけられた気流可視媒体供給装置を概略的に示した断面図である。
【図３】文献１に示された気流可視媒体供給装置の一例を転載した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、本発明による気流可視媒体供給装置の実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】  図１は、基本的な気流可視媒体供給装置を側面及び上部より見た概略的な断面図である。図２は、仕切板及びピストンがつけられた気流可視媒体供給装置を概略的に示した断面図である。図３は、文献１に示された気流可視媒体供給装置の一例を転載した模式図である。
なお、図面において同一又は相当部分には同一符号を用い、上下左右関係については図面の上下左右に基づくものとする。【００２０】  図１を用いて基本的な気流可視媒体供給装置の構造について概略的な説明を行う。
４５度の傾斜を持つ金属材料によって形成された台（３０）に、円筒形の紛体容器（２０）が固定されている。このために、紛体（１０）は、紛体容器の中で自然に最低位置に集まり、その最上面はほぼ水平面となる。【００２１】  紛体容器の中には、２枚の羽から成る金属製のプロペラが紛体容器の底面に対して平行に設置され、プロペラに対して垂直に付けられた軸を介して紛体容器の外部に設けられたモーターに結合されている。【００２２】  プロペラによる風（１２）の向きがモーター側（２６）へと向かうようにモーターの回転方向は設定されている。【００２３】  空気などの気体の入った紛体容器中で、紛体（１０）にプロペラの先端が僅かに潜りこむていどに紛体容器中にいれてモーターを回転する。【００２４】  プロペラの各羽の先端が紛体（１０）に当る毎に紛体の塊はすくい上げられ、舞い上がり、バラバラになってその多くは、細かい微粒子となると共に、モーターの回転方向へと流され、紛体容器底部のモーター取付面に衝突散乱し、更に、紛体容器内側面そして再度プロペラでも衝突散乱を繰り返すことにより、モーター取付領域の反対側（２７）には微粒子の密度が時間的空間的に一様に混入した気流可視媒体が生成される。【００２５】  紛体容器の内壁に衝突した紛体の多くは、かべが斜めになっているために、紛体容器内の最も低い位置へと滑り降りて集まる。【００２６】  ここで、微粒子の付着しにくい弗素系樹脂で紛体容器を作ったり、紛体容器の内面に弗素系樹脂のテープを貼りつけたりすることが、壁への微粒子付着の防止に有効であることは言うまでもない。【００２７】  先端が一様な形状の羽がついている場合には、プロペラが何度も回転しているうちに、プロペラの形によって決まる固定した溝が紛体（１０）に形成されてしまうために、紛体がすくい上げられる量が減少し、流出口（２５）からの気流可視媒体の流出が生じている間は紛体のガス中への混入が非常に減少する。【００２８】  このことを避けるために、金属ワイヤーを溶接したり、初めから加工したりするなどして、先端に１個以上のつめ（突起）を形成した羽のプロペラを用いる。これにより、紛体（１０）に線状の切り込みが入るので、紛体の塊の羽根の当らない深い領域であっても、ほぐされ空気が入るために、羽根が当らない左右の紛体は崩れて羽根に直接当たるようになるし、プロペラが引き起こす風によって紛体が舞い易くもなる。このような機構により、より長い時間連続的に気体中への微粒子を混入させることが可能となる。【００２９】  微粒子混入キャリアガス、つまり気流可視媒体を形成するために、キャリアガス（１３）の流入口（２４）と微粒子混入キャリアガス（１４）の流出口（２５）がモーター取付の反対側のプロペラ回転領域に平行な面と紛体容器とが交わる位置の紛体容器の２か所に付けられている。より多くの微粒子を含む気流可視媒体を流出口（２５）から出すために、流出口（２５）は、流入口（２４）とプロペラの軸を結ぶ線上から５乃至４５度ずれた、紛体容器のより高い位置に取り付けることが望ましい。【００３０】  図１に示す配置では、キャリアガスの進行方向に対して垂直な方向にプロペラによる圧力差が生じているために、キャリアガスの流���による圧力差が生じない場合には、プロペラが回転していても紛体が紛体容器の外部へと流れ出ることはほとんどない。このことは、試験容器内外の気流の状態のガス圧依存性を観測・計測する場合には極めて重要な事である。【００３１】  底に溜める紛体（１０）を増加して紛体表面を高くすれば、プロペラの羽によって一度に紛体がすくい上げられる紛体の量を増やすことによってキャリアガスの圧力差とは無関係に気流可視媒体に混入される粉の割合を増やすことができる。【００３２】    以上述べてきたように、請求項１及び請求項２記載の小型の気流可視媒体供給装置によって、定常的且つ時間的空間的に一様性よく光散乱固形微粒子が混入している気流を発生することが可能である。【００３３】  紛体容器の中に１回紛体を充填すれば、通常、少なくとも１回の気流観測及び計測が可能なので、装置をできるだけ大掛かりとせずに計測を行いたい場合には、図１の装置が使い易い。【００３４】  しかしながら、長時間に亘る計測を行う場合及び同様の計測を繰り返し行いたい場合には、容器内の紛体の量の変化が生じないようにする必要がある。【００３５】  上述のように、底に溜める紛体（１０）を増加して紛体表面を高くすれば気流可視媒体に混入される粉の割合を増やすことができる。このために、気流可視媒体が流出口から出て行くに従って僅かでも減少することに対応して、底に溜まった紛体（１０）の表面を上げることにより、気流可視媒体に含まれる微粒子の濃度を一定に保つことができる。
【実施例２】
【００３６】  そこで、図２を用いて、第二の実施例について説明する。【００３７】  図１の場合に比べて一回り外周の大きい円筒形の紛体貯留部（１０）に紛体容器底面に対して平行に仕切板（３１）が設置され、更に前記貯留部の下にピストンが結合されている。【００３８】  気流可視媒体供給装置が動作して、可視媒体が流出口から持続的に出て行くに従って、紛体貯留部の紛体最上面は、徐々に下がる。そこで、下がった程度に応じて、手動又は電動でピストンを上に持ち上げることで常に紛体貯留部の紛体最上面を一定の高さに維持することが可能である。【００３９】  手動或いは、比較的粗い制御の場合には、紛体表面の高さを適切なものにすることは困難である。仕切板の端を含む水平面よりも紛体の量が多くなった場合には、仕切板（３１）の端から紛体が自然に溢出ることを利用することにより、紛体の最表面の高さを一定に保つことができる。【００４０】  図には示されていないが、紛体（１０）表面の高さを光検出器又はＣＣＤカメラなどの画像デバイスを使ってモニターし、その結果をピストン駆動モーターにフィードバックさせることにより、より正確にキャリアガスへの微粒子の混入割合を一定に保つことができる。【００４１】  以上の方法によって、一定密度の微粒子が混入されたキャリアガスを長時間に亘って生成することができ、従って、長時間に亘る気流の観測が可能となる。【００４２】  ところで、図２では、説明を分かり易くするために、ピストンの位置を下に記したが、ピストンは紛体容器の横、水平或いは斜めに取り付けられていても良いことは述べるまでも無い。【００４３】  なお本特許による装置は、気流可視媒体の供給だけでなく、キャリアガスに食品、樹脂、金属、半導体、絶縁体などの固形粒子を乗せた粒子混入ガスの生成・供給にも使うことが可能である。
【符号の説明】
【００４４】１０  紛体
１１  溢れた紛体
１２  プロペラによる風
１３  キャリアガス
１４  微粒子混入キャリアガス
２０  紛体容器
２１  プロペラ
２２  つめ
２３  モーター
２４  流入口
２５  流出口
２６  モーター取付側
２７  モーター取付反対側
３０  傾斜台
３１  仕切板
３２  ピストン
【図１】
2017032534.tif 000003
【図２】
2017032534.tif 000004
【図３】
2017032534.tif 000005