JP6880949B2 - 気流可視化装置 - Google Patents

Description

本発明は、空間内の気流を可視化する気流可視化装置に関する。

従来から、屋内空間における空気の淀み個所や塵埃の発生個所、さらには空気漏れ個所などの特定を行う方法として、センサによって気流の風速、圧力、方向を直接的に計測する方法がある。この方法は、気流を数値として捉えることができるものの、空間に対して点で測定することになる。このため、室内のような大空間では多数のセンサを設置する必要があり、またセンサをバルーンで吊すなどの工夫も必要になってしまう。

上記のセンサを用いる方法の他に、空間内にトレーサ（液体の微粒子（ミスト）など）を散布し、そのトレーサが気流に伴い移動する様子を画像で捉える方法が知られている（例えば特許文献１）。この方法であれば、多数のセンサの設置は必要でなく、気流を視覚的に捉えることが可能になる。

特開２００２−２２５９７号公報

しかしながら、上記のトレーサを散布する方法では、室内のような大空間では大量のトレーサが必要になり、奥行き方向の気流も重複して見えてしまう。風洞実験のように一律で明確な流れがあれば観察はしやすいものの、室内の空調からの風のように奥行き方向に異なる流れがある場合には、速い流れと遅い流れや、方向の異なる流れが重畳して観察されてしまう。このため、室内のような大空間においても、ある断面について観察したい、すなわち面状にトレーサを散布したいという要請がある。

また、トレーサを大量散布するためには、トレーサを噴出（搬送）するための気流が必要である。しかしながら、スーパーマーケットの冷凍冷蔵オープンショーケースの付近のように、弱く不規則な空気の流れを観察する場合には、トレーサの噴出によって観察すべき空気の流れが乱れて解析誤差が生じることが懸念される。

さらに、室内空間においては、トレーサに用いる物質にも気を配る必要がある。例えばトレーサに粉体や不凍液ミスト等を使用する場合、トレーサ自体が塵埃として室内に残ったり、天井まで舞い上がって火災報知器の誤作動を招いたりするおそれがある。

ここで、面状にトレーサを散布する器具として、例えば多穴管を用いることが考えられる。しかし、単にトレーサ発生器と散布用の多穴管とを接続すると、散布量が不均一になったり、紛体や不凍液ミスト等のトレーサで管内が閉塞してしまったりするおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑み、室内のような大空間に対して、少量のトレーサを弱い勢いで面状に散布することができ、かつ塵埃を生まないトレーサを使用でき、さらには携帯性にも優れた気流可視化装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる気流可視化装置の代表的な構成は、直線状に延びた連通管と、連通管の一端に接続された給水ボトルと、連通管に設けられた複数の接続口と、接続口に接続され連通管から給水される複数の小型超音波式加湿器と、を備えることを特徴とする。

上記構成であれば、トレーサとして霧を利用していて、測定後には蒸発するため空間内に塵埃等が残ることがなく、空間内を汚染しない。加えて、連通管に設けられた複数の小型超音波式加湿器から噴霧するため、室内のような大空間に対して、少量のトレーサを面状に散布することができる。また、ファン等を使用せずにトレーサを弱い勢いで散布することができるため、空間内の気流を乱すことがない。

上記の小型超音波式加湿器としては例えばＵＳＢ電源で駆動する程度のものを採用することができ、これによってモバイルバッテリを使用可能な軽量で携帯性に優れた気流可視化装置が実現できる。したがって、上記構成であれば、空間内を移動しながら局所的な測定を繰り返すことで、広い範囲で気流を可視化することが可能になる。

当該気流可視化装置は、給水ボトルとして飲料用ペットボトルを利用可能であって、連通管の一端には、飲料用ペットボトルのキャップに合わせた内ネジが形成されているとよい。この構成であれば、給水ボトルを現地で手軽に調達することができ、現地までの運搬が極めて容易になる。

当該気流可視化装置はさらに、接続口に着脱可能な口栓部品を備えてもよい。口栓部品を組み合わせることで、連通管上の小型超音波式加湿器の数や配置を任意に調節することが可能になる。

本発明によれば、室内のような大空間に対して、少量のトレーサを弱い勢いで面状に散布することができ、かつ塵埃を生まないトレーサを使用でき、さらには携帯性にも優れた気流可視化装置を提供することが可能になる。

本発明の実施形態にかかる気流可視化装置の全体を示した図である。 給水ボトル付近を拡大した図である。 気流可視化装置を使用する過程を示した図である。 枝管付近の断面図である。 気流可視化装置の分解図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施形態にかかる気流可視化装置１００の全体を示した図である。気流可視化装置１００は、主な特徴として、作業員が携帯して使用する構成になっていて、トレーサとして給水ボトル１０２の水を複数の小型超音波式加湿器１０４から霧にして散布する。これによって、空間内の気流の局所的な可視化を達成する。

連通管１０６は、直線状に延びた棒状の流路であり、給水ボトル１０２の水を各小型超音波式加湿器１０４に供給する。連通管１０６は、例えば塩ビ管などを利用することで軽量な構成が実現できる。連通管１０６は、作業員が手でつかむ把持部としても機能するため、滑り止めとしてグリップ等を設けることも可能である。

図２は、給水ボトル１０２付近を拡大した図である。給水ボトル１０２は、連通管１０６の一端１０８に着脱可能に接続されている。当該気流可視化装置１００は、給水ボトル１０２として、市販の飲料用ペットボトルが利用可能になっている。そのため、連通管１０６の一端１０８には、飲料用ペットボトルのキャップに合せた内ネジが形成されている。

上記構成によって、気流可視化装置１００は、給水ボトル１０２を現地で手軽に調達することが可能になり、現地までの運搬が極めて容易になっている。また、本実施形態では、トレーサとして小型超音波式加湿器１０４から霧を散布するが、上記構成によって市販のボトルウォータ（飲料水）を小型超音波式加湿器１０４に供給することが可能になる。市販のボトルウォータであれば不純物が極めて少なく、清潔な霧を散布でき、空間内を汚染する心配が無く有益である。

再び図１を参照する。連通管１０６からは複数の枝管１０９が分岐していて、複数の小型超音波式加湿器１０４は枝管１０９の先端の接続口１１０（図５参照）に接続して使用される。小型超音波式加湿器１０４は、内部に振動子を有し、振動子に電圧を加えて振動させ、その振動エネルギーで水を微細な霧に代えて散布する。本実施形態では、複数の小型超音波式加湿器１０４を直線状に並べ、各所から同一量の霧を発生させることで、空間内にトレーサを面状かつ均一に散布可能になっている。なお、本実施形態では小型超音波式加湿器１０４を等間隔で配置しているが、気流をより詳しく知りたい高さの間隔を狭くしてもよい。

上記構成の小型超音波式加湿器１０４としては、例えばＵＳＢ電源で駆動する程度の小型で軽量なものが普及しているため、これを採用することができる。ＵＳＢ電源で駆動するタイプであれば、普及済みのモバイルバッテリ１１２を電源として使用することが可能であり、軽量で携帯性に優れた気流可視化装置１００が実現できる。

また小型超音波式加湿器１０４は飲料用ペットボトルの口に取り付けることを前提とするものが普及しているので、これを好適に利用することができる。これにより、枝管１０９の接続口１１０にペットボトルの口と同じ規格のねじを形成しておくことにより（図５参照）、連通管１０６に対して小型超音波式加湿器１０４を簡単に取り付けることが可能である。

図３は、気流可視化装置１００を使用する過程を示した図である。図３は、図３（ａ）から図３（ｃ）にわたって、気流可視化装置１００を使用する流れを順に示している。

図３（ａ）に示すように、気流可視化装置１００を使用する際は、まず給水ボトル１０２を連通管１０６の一端１０８に接続する。次に図３（ｂ）に示すように、連通管１０６を上下反対にして給水ボトル１０２を掲げ、給水ボトル１０２の水を連通管１０６の他端１１４へ向かって流し、各小型超音波式加湿器１０４に給水を行う。

図４は、枝管１０９付近の断面図である。小型超音波式加湿器１０４は、吸水用のろ紙１１８を備えていて、ろ紙１１８の毛細管現象を利用して水を吸い取る。また、枝管１０９には、ろ紙１１８が水を吸いやすいように、堰１２０を設けている。堰１２０は、枝管１０９のうち、給水ボトル１０２（図３（ｂ）参照）とは反対側の下半分程度を塞ぐように設けられている。

上記構成を踏まえ、図３（ｂ）にて各小型超音波式加湿器１０４に給水を行う場合は、枝管１０９の堰１２０に塞がれていない上半分に水が入るよう、連通管１０６を小型超音波式加湿器１０４側に傾けた姿勢にして給水ボトル１０２の水を流す。このとき余った水は、連通管１０６の他端１１４側にたまる。

本実施形態では、堰１２０によって枝管１０９内に水を貯えることができるため、連通管１０６内のすべてを水で満たさずとも各小型超音波式加湿器１０４への給水が可能になっている。すなわち、少ない水量で霧の散布が可能になっている。したがって、当該気流可視化装置１００は、給水ボトル１０２の容量を抑え、さらなる軽量化を図ることもできる。また、使用する水量は、図３（ｂ）の連通管１０６の他端１１４側に流れ落ちたときに最下段の枝管１０９に到達しない程度の量に抑えることで、枝管１０９のつなぎ目からの水漏れの心配も無くなる。

各小型超音波式加湿器１０４に給水を行った後は、霧を散布して気流の観察を行う。そして図３（ｃ）に示すように、測定後は、再び給水ボトル１０２を下方に向けることで、連通管１０６内および各小型超音波式加湿器１０４内に余っていた水を給水ボトル１０２に回収できる。

上記の本実施形態の気流可視化装置１００であれば、トレーサとして霧を利用していて、測定後には蒸発するため空間内に塵埃等が残ることがなく、空間内を汚染せず、火災報知器等の室内設備への影響も少ない。加えて、連通管１０６に設けられた複数の小型超音波式加湿器１０４から噴霧するため、室内のような大空間に対して、少量のトレーサを面状に散布することができる。また、ファン等を使用せずにトレーサを弱い勢いで散布することができるため、大容量の加湿器に比べて、空間内の気流を乱すことがない。さらには、軽量かつ簡潔な構成のため、空間内での移動と局所的な測定とを楽に繰り返すことができ、広い範囲でも気流の可視化を容易に行うことが可能である。

図５は、気流可視化装置１００の分解図である。当該気流可視化装置１００は、手軽に分解することが可能になっている。給水ボトル１０２や小型超音波式加湿器１０４、モバイルバッテリ１１２などは連通管１０６から着脱可能になっていて、連通管１０６も複数の管１０６ａ、１０６ｂに分解することができる。これら構成によって、気流可視化装置１００は運搬および収納を極めて楽に行うことができる。

上記構成の他、気流可視化装置１００は、接続口１１０を塞ぐ口栓部品１１６も備えている。口栓部品１１６は、小型超音波式加湿器１０４に代わって使用される接続口１１０の蓋であり、接続口１１０に着脱可能な構成になっている。複数の小型超音波式加湿器１０４および口栓部品１１６を組み合わせることで、気流可視化装置１００は連通管１０６上における小型超音波式加湿器１０４の数や配置を任意に調節することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、空間内の気流を可視化する気流可視化装置として利用することができる。

１００…気流可視化装置、１０２…給水ボトル、１０４…小型超音波式加湿器、１０６…連通管、１０６ａ、１０６ｂ…連通管を分解した管、１０８…連通管の一端、１０９…枝管、１１０…接続口、１１２…モバイルバッテリ、１１４…連通管の他端、１１６…口栓部品、１１８…ろ紙、１２０…堰

Claims (3)

1. 直線状に延びた連通管と、
   前記連通管の一端に接続された給水ボトルと、
   前記連通管に設けられた複数の枝管と、
   前記枝管の先端の接続口に接続され前記連通管から給水される複数の小型超音波式加湿器と、
   前記枝管のうち、前記給水ボトルとは反対側の下半分程度を塞ぐ堰と、を備えることを特徴とする気流可視化装置。
2. 当該気流可視化装置は、前記給水ボトルとして飲料用ペットボトルを利用可能であって、
   前記連通管の一端には、前記飲料用ペットボトルのキャップに合わせた内ネジが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の気流可視化装置。
3. 当該気流可視化装置はさらに、前記接続口に着脱可能な口栓部品を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の気流可視化装置。

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