(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端に吹き出し口を有する非対称の縮流ノズルを備え、同縮流ノズルにより造り出される風速流が他の領域に比べて遅くなる低速流域面に、風速流加速手段を設け、同手段により前記吹き出し口から吹き出す風速分布を全体に均一にする風洞試験装置であって、
前記風速流加速手段は、前記他の領域に比べて遅い風速流を切り離して吸い込む上流側の加速装置と、加速流を平行に整流しながら吹き出す下流側の加速装置とを前後に組み合わせたものであることを特徴とする風洞試験装置。
【請求項２】
主流域に設置して前記主流域の風速を測定する検出器と、低速流域に設置して低速流域の風速を測定する検出器とを備え、
前記検出器により前記主流域の風速と前記低速流域の風速をそれぞれ測定し、前記低速流域の風速が前記主流域の風速と等しくなるように前記加速装置を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の風洞試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の、車体の空気抵抗などを測定するための風洞試験装置に関するもので、詳しくは非対称の縮流ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の風洞試験装置では、一般に吹き出し口での風速分布を均一にするため、全方向対称あるいは左右および上下各対称の縮流ノズルである、いわゆる対称ノズルが使用されている。図１０は対称ノズル２２を備えた従来の一般的な風洞試験装置２１を示し、図１１は対称ノズル２２の風速分布を示している。
【０００３】
この種の先行技術として、縮流ノズル本体の絞り出口付近の壁面を、先細形の部分とこの下流側に続きのど部があり下流側へ拡がるラバール形の部分とで構成した対称ノズルを備えた風洞試験装置が提案されている ( 例えば、特許文献１参照 ) 。
【０００４】
その他、上下面および左右両面が対称の縮流板から形成され、上面のみが上下に移動自在で、両面の縮流板の内側に縮流パッドを着脱自在に取り付けた風洞試験装置が提案されている (例えば、特許文献２参照) 。
【特許文献１】特開平８−２０１２１６号公報 (段落番号０００５〜０００７および図２)
【特許文献２】特開平５−１０８４７号公報 (段落番号０００６および図１〜図３)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の風洞試験装置は、いずれも対称ノズルを縮流ノズル（吹き出しノズル）として備えているので、次のような不都合がある。すなわち、
縮流ノズル２２の上流側に位置する整流胴２３の部分は、吹き出し口２２ａに比べて上下および左右にそれぞれ拡がっているので、自動車等を載置する測定部２４の床面に対し下方へ掘り下げるか、逆に測定部２４の床面を上方へ持ち上げるかする必要があった。具体的には、通常、縮流比は５倍以上にするため、吹き出し口２２ａが縦横３ｍ×３ｍの開口断面であるとすると、整流胴２３の底面を測定部２４の床面よりも３ｍ程度低く、しかも長手方向にかなりの距離を掘り下げなければならない。したがって、堀り込むための基礎費、建設費などの全費用が大幅に増加する上に、工期が長くなる。また、反対に測定部の床面を整流動の底面よりも持ち上げる場合にも、基礎を高くしたり、自動車など被試験対象物の搬入路を地面からかなり高い位置まで建設したり、搬入時にクレーンなどの設備を要したりする。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、基本的には縮流ノズルの底面を測定部の床面と同一レベルにすること、いいかえれば非対称ノズルを採用することにより、建設費や設備費など全費用を低減するとともに、工期を短縮し、しかも吹き出し口あるいは測定部での風速分布を均一にできる風洞試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため本発明にかかる風洞試験装置は、前端に吹き出し口を有する非対称の縮流ノズル（吹き出しノズル）を備え、同縮流ノズルにより造り出される風速流が他の領域に比べて遅くなる低速流域面に、風速流加速手段を設け、同手段により前記吹き出し口から吹き出す風速分布を全体に均一にする風洞試験装置であって、
前記風速流加速手段は、前記他の領域に比べて遅い風速流を切り離して吸い込む上流側の加速装置と、加速流を平行に整流しながら吹き出す下流側の加速装置とを前後に組み合わせたものであることを特徴としている。
【０００８】
上記構成からなる風洞試験装置によれば、縮流ノズルが例えば左右対称・上下非対称で、下面が低速流域である場合、縮流ノズルの下面をフラットな水平面にすることで、整流胴の底面から測定部の床面にかけて上下方向の位置を同一レベルにできるから、建設費や設備費などの費用が低減され、工期が短縮される。一方、縮流ノズルの下面は風速が他の領域に比べて遅くなるが、下面には風速流加速手段（他の領域に比べて遅い風速流を切り離して吸い込む上流側の加速装置と、加速流を平行に整流しながら吹き出す下流側の加速装置とを前後に組み合わせたもの）を備えているので、同手段により風速流を加速することにより、吹き出し口から吹き出す風速分布を全体に均一にすることができる。
【０００９】
なお、本請求項の発明で低速流域面を下面に限定していないのは、本装置を設置する地形や他の条件により、下面よりも上面あるいは左右の一側面を非対称にする方が有利な場合があり、その場合にも本発明を適用できるようにするためである。
【００１０】
この場合、請求項２に記載のように、主流域に設置して前記主流域の風速を測定する検出器と、低速流域に設置して低速流域の風速を測定する検出器とを備え、前記検出器により前記主流域の風速と前記低速流域の風速をそれぞれ測定し、前記低速流域の風速が前記主流域の風速と等しくなるように前記加速装置を制御する制御手段を設けることができる。
【００１１】
請求項２記載の風洞試験装置によれば、検出器により主流域の風速と低速流域の風速とが測定され、その風速差が０になるように（低速流域の風速を加速して前記低速流域の風速が主流域の風速と等しくなるように）前記加速装置が制御される。つまり、加速される風速が大きくなり過ぎて主流域の風速を超えると、制御手段にフィードバックされ、加速装置による加速を抑える一方、主流域の風速に満たないときには、制御手段にフィードバックされ、加速装置による加速が増やされる。
【発明の効果】
【００１６】
上記のような構成を備えた本発明にかかる風洞試験装置には、つぎのような優れた効果がある。
【００１７】
とくに、縮流ノズルとしての吹き出しノズルの底面をフラットにして天井面と非対称にし絞りを設けず、縮流ノズルの底面を測定部と同一高さにすることで、風洞試験装置の建設費等を格段に安くできる。一方、このようにすれば、絞り効果が得られない底面では加速されず、吹き出し口での風速流が主流領域に比べて遅くなり風速分布が均一にならないが、本発明は風速流加速手段を備えているので、底面領域の風速流を加速して風速分布を均一にすることができる。本発明では風速流加速手段は必要になるが、建設費等が低減される費用に比べれば遙かに少ないので、建設費を含む全体の費用は大幅に低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の風洞試験装置について実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の風洞試験装置の実施例を概略的に示す中央断面図である。本例の風洞試験装置１は、図１に示すように、前端に長方形又は正方形の吹き出し口２ａを有する縮流ノズル２を備えており、縮流ノズル２の底面２ｂは絞りのない平坦面からなる。本例では吹き出し口２ａの下流側に箱形のプレナム室３が設置され、測定部４上に載置された被試験自動車Ｘを覆っている。測定部４は縮流ノズル２の底面２ｂと面一で段差が設けられていない。
【００２０】
本例の縮流ノズル２は左右対称で、天井面２ｃと底面２ｂが非対称である。縮流ノズル２の底面２ｂ側は天井面２ｃおよび両側面２ｄに比べて風速流が遅い風速流低速域であり、そこで底面２ｂには幅方向にスリット５が複数列長さ方向に間隔をあけて設けられ、各スリット５から加速流が吹き出し口２ａに向けて斜めに吹き出す。図示は省略するが、スリット５の下方に設けられるダクトの上流側には空気取り入れ口が設けられ、ここから取り入れる空気をブロワーにより加速してスリット５から吹き出させる。
【００２１】
図２は本発明の風洞試験装置の第２実施例を概略的に示す中央断面図である。本例の風洞試験装置１−２は、図２に示すように、底面２ｂに吸引用スリット６が複数列設けられ、スリット６の下方で下流側に吸引ダクト７が設置され、この吸引ダクト７内に吸引ファンおよび抽気流吹き出し口（ともに図示せず）を下流側へこの順に配備している。その他の構成については上記実施例と共通するので、説明を省略し、共通の部材は同一の符号を用いて示す。
【００２２】
本例の風洞試験装置１−２では縮流ノズル２の底面２ｂが他の領域２ｃ・２ｄに比べて風速流が遅くなるが、縮流ダクト２の上流側から吹き出し口２ａにかけて底面２ｂ側の空気流を吸引用スリット６内に吸い込むことにより、加速することができる。
【００２３】
図３は本発明の風洞試験装置の第３実施例を概略的に示す中央断面図である。本例の風洞試験装置１−３は、図３に示すように、底面２ｂの一部を移動ベルト装置８で構成している。すなわち、底面２ｂに近い幅を持つ無端ベルト８ａを前後のローラ８ｂ・８ｃおよび各ガイドローラ８ｄ・８ｅに掛け渡し、無端ベルト８ａを表面側が吹き出し口２ａの方向に走行するように回転させる。このようにすることで、上記実施例１・２と同様に本例の風洞試験装置１−３においても縮流ノズル２の底面２ｂを平担にすることで他の領域２ｃ・２ｄに比べて風速流が遅くなるが、上流側から吹き出し口２ａにかけて底面２ｂ側の空気流を移動ベルト装置８の回転により、加速することができる。その他の構成については上記実施例と共通するので、説明を省略し、共通の部材は同一の符号を用いて示す。
【００２４】
図４は本発明の風洞試験装置の第４実施例を概略的に示す中央断面図である。本例の風洞試験装置１−４は縮流ノズル２に上下非対称のノズルを用い、底面２ｂを絞りのない平坦な構成にしているところは共通するが、風速流加速手段を、図４に示すように、他の領域に比べて遅い風速流を切り離して吸い込む加速装置９ａと加速流を平行に整流しながら吹き出す加速装置９ｂとを前後に組み合わせて配備している。すなわち、床面２ｂのやや上方に主流と平行に上板１０を設け、この上板１０の下方において上流側に加速装置９ａを下流側に加速装置９ｂを相隣接させて配置している。また、加速装置９ａは吸込口１１を上流側に有し、上板１０下のダクト１２の下流側下部に設けた吸引ファン（図示せず）で吸引することにより風速流を吸い込む構成である。さらに、加速装置９ｂは上板１０下のダクト１３の上流側下部に設けたブロワー（図示せず）により、吹き出し口１４から加速流を吹き出す構造である。
【００２５】
その他の構成については上記実施例と共通するので、説明を省略し、共通の部材は同一の符号を用いて示す。
【００２６】
図５は本発明の風洞試験装置の第５実施例を概略的に示す中央断面図である。本例の風洞試験装置１−５では、風速流加速装置１７に上記の実施例１〜４で使用のいずれかの装置を用いるが、非対称の縮流ノズル２の吹き出し口２ａの近傍（わずかに上流側）に主流風速検出器１５と下部風速検出器１６とをそれぞれ配備し、吹き出し口２ａから測定部４に向けて吹き出す風速を測定できるようにしている。各検出器１５・１６には本例ではピトー管を用いているが、例えば熱線流速計やマノメータを用いてもよい。この構成により、主流域の風速と低速流域の風速をそれぞれ測定し、加速装置１７により低速流域の風速を加速して主流域の風速と同一にして風速分布を全体に均一にすることができる。
【００２７】
図６は上記風洞試験装置１−５において加速装置１７で発生させる加速流目標値を自動的に演算して制御する装置の一例を示すブロック回路図である。図６に示すように、本制御装置１８では、主流風速検出値と低速流風速検出値とを比較し、両検出値が同一になるよう演算手段１９で加速流目標値を演算する構成からなる。演算手段１９には、代表的なものとしてＰＩＤ演算がある。
【００２８】
上記の加速流目標値を設定する方法としては、例えば、図７に示すように、主流風速目標値に加速ゲインを乗じて設定する方法、図８に示すように、ピトー管などの主流風速検出器１５（図５）で主流風速を測定し、この測定値に加速ゲインを乗じることによって設定方法がある。また、加速ゲインは一定値でもよいが、風速をパラメータとした可変ゲインにすることで、さらに精度のよい風速分布を得ることができる。そして、可変ゲインを調整することで、吹き出し口２ａの風速分布を均一にすることもできるし、強制的に風速分布を与えることも可能である。
【００２９】
以上に本発明の風洞試験装置について複数の実施例を示したが、例えば下記のように実施することもできる。
【００３０】
図９に示すように、縮流ノズル２’の吹き出し口２ａを略半円形状にして、底面２ｂを平担にするとともに、床面２ｂ下方に加速装置１７（図５）を配備することができる（第６実施例の風洞試験装置１−６参照）。
【００３１】
その他に図示は省略するが、縮流ノズル２を上下対称で左右を非対称にし、低速流域の一側面に上記のような加速装置を配備することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の風洞試験装置の第１実施例を概略的に示す中央断面図である。
【図２】本発明の風洞試験装置の第２実施例を概略的に示す中央断面図である。
【図３】本発明の風洞試験装置の第３実施例を概略的に示す中央断面図である。
【図４】本発明の風洞試験装置の第４実施例を概略的に示す中央断面図である。
【図５】本発明の風洞試験装置の第５実施例を概略的に示す中央断面図である。
【図６】風洞試験装置１−５において加速装置１７で発生させる加速流目標値を自動的に演算して制御する装置の一例を示すブロック回路図である。
【図７】加速流制御の目標値を設定する方法の一例を示す回路図である。
【図８】加速流制御の目標値を設定する方法の他の例を示す回路図である。
【図９】本発明の風洞試験装置の第６実施例にかかる非対称の縮流ノズルの吹き出し口を示す正面図である。
【図１０】対称ノズル２２を備えた従来の一般的な風洞試験装置２１を示す中央縦断面図である。
【図１１】図１０に示す対称ノズル２２による風速分布である。
【符号の説明】
【００３３】
１・１−２〜６  風洞試験装置
２・２’縮流ノズル（吹き出しノズル）
２ａ吹き出し口
２ｂ縮流ノズル２の底面
２ｃ縮流ノズル２の天井面
２ｄ縮流ノズル２の両側面
３  プレナム室
４  測定部
５  スリット
６  吸引用スリット
７  吸引ダクト
８  移動ベルト装置
８ａ無端ベルト
８ｂ・８ｃローラ
９ａ・９ｂ加速装置
１０  上板
１１  吸込口
１２・１３  ダクト
１４  吹き出し口
１７  風速流加速装置
１５  主流風速検出器
１６  下部風速検出器
１７  加速装置
１８  制御装置
１９  演算手段
Ｘ  被試験自動車
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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