(57)【要約】【課題】チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できるボルテックスチューブの構成を提供することを目的とする。【解決手段】一端側に設けられ加圧流体が内部を略旋回するように流入させるノズル１１ａ、前記ノズル１１ａと同方向側の略端部に設けられた低温流体出口１１ｃ、他端側に設けられた高温流体出口１１ｂを有する略円筒状のチューブ本体２０と、前記チューブ本体２０内部に設けられた可動体２２とを備え、前記可動体２２は、前記チューブ本体２０内部を軸線方向に移動する構成としたもので、チューブ内部の分離空間の軸線方向長さを変更することで、チューブ本体２０の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口１１ｃおよび高温流体出口１１ｂの流体温度や、減圧量を調整できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に設けられ加圧流体が内部を略旋回するように流入させるノズル、前記ノズルと同方向側の略端部に設けられた低温流体出口、他端側に設けられた高温流体出口を有する略円筒状のチューブ本体と、前記チューブ本体内部に設けられた可動体とを備え、前記可動体は、前記チューブ本体内部を軸線方向に移動する構成としたボルテックスチューブ。
【請求項２】
電気的パルスにより駆動する可動手段を備え、可動体は前記可動手段により移動する構成とした請求項１記載のボルテックスチューブ。
【請求項３】
高温流体出口に開度調整手段を設けた請求項１または２記載のボルテックスチューブ。
【請求項４】
電気的パルスにより駆動する可動手段を備え、開度調整手段は前記可動手段により動作する構成とした請求項３記載のボルテックスチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルテックスチューブの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボルテックス・チューブは、円筒状のチューブ本体の一端部に、加圧流体を接線方向からチューブ本体内に流入させるノズルと軸線方向に低温流体出口とを備え、他端部に円錐型の流量弁と高温流体出口を備えたもので、加圧空気の熱エネルギーを高温と低温に分離する機能を有するものである。
【０００３】
ところで、このようなボルテックス・チューブでは、円錐型の流量弁の開度を調整することで、低温流体出口および高温流体出口の流体温度を調整することができるが、ノズル入口の流体圧力と低温流体出口および高温流体出口の流体圧力の差である減圧量は調整することはできない。
【０００４】
そこで、図３のように、チューブ本体の軸線方向の長さを変化させて、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整する改良が提案されている。図３において、１０ａはノズル側チューブ本体、１０ｂは高温流体出口側チューブ本体、１１ａは加圧流体を接線方向に流入させるノズル、１１ｂは高温流体出口、１１ｃは低温流体出口、１２は円錐型流量弁、１３はノズル側チューブ１０ａと高温流体出口側チューブ１０ｂの接合部である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭６１−４６３５１号公報（第２頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献に記載された従来技術の場合、チューブ本体の長さを可変としているために、接合部１３での耐圧性や機密性を確保するのが困難であるといった課題がある。すなわち、ノズル側チューブ１０ａが高温流体出口側チューブ１０ｂに挿入されている構成となっているので、接合部１３から内部の流体がチューブ外部（外気）に漏洩する恐れがあった。
【０００６】
特に、流体が高圧となる場合や流体の分子量が小さい場合、例えば、二酸化炭素を用いた場合などに漏洩する恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するもので、チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できるボルテックスチューブの構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明のボルテックスチューブは、一端側に設けられ加圧流体が内部を略旋回するように流入させるノズル、前記ノズルと同方向側の略端部に設けられた低温流体出口、他端側に設けられた高温流体出口を有する略円筒状のチューブ本体と、前記チューブ本体内部に設けられた可動体とを備え、前記可動体は、前記チューブ本体内部を軸線方向に移動する構成としたもので、チューブ内部の分離空間の軸線方向長さを変更することで、チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できるボルテックスチューブを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、一端側に設けられ加圧流体が内部を略旋回するように流入させるノズル、前記ノズルと同方向側の略端部に設けられた低温流体出口、他端側に設けられた高温流体出口を有する略円筒状のチューブ本体と、前記チューブ本体内部に設けられた可動体とを備え、前記可動体は、前記チューブ本体内部を軸線方向に移動する構成としたもので、チューブ内部の分離空間の軸線方向長さを変更することで、チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。
【００１１】
第２の発明は、電気的パルスにより駆動する可動手段を備え、可動体は前記可動手段により移動する構成としたもので、電気的な制御により、チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。
【００１２】
第３の発明は、高温流体出口に開度調整手段を設けたもので、さらに高温流体出口の流量を調整することで、チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる
第４の発明は、電気的パルスにより駆動する可動手段を備え、開度調整手段は前記可動手段により動作する構成としたもので、電気的な制御により、チューブ本体の耐圧性、気密性を確保しつつ、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。
【００１３】
以下、本発明の実施に形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるボルテックスチューブを示す構成図である。図１において、１１ａは加圧流体を接線方向に流入させるノズル、１１ｂは高温流体出口、１１ｃは低温流体出口であり、２０はチューブ本体、２１は略円錐状なる円錐体、２２は可動円板、２３は可動円板２２に穿たれた穴、２４は弁組立体、２５は弁組立体２４と可動円板２２とを接続するシャフトである。
【００１６】
ノズル１１ａは略円筒状のチューブ本体２０の周面略端部に、低温流体出口１１ｃは前記ノズル１１ａと同方向の側端面に、高温流体出口１１ｂは他端側の周面に設けられている。
【００１７】
また、３１は分離空間、３２は高温出口側空間であり、可動円板２２によりチューブ本体２０内を仕切っていると共に、それらの一部は穴２３により連通している。４０は可動手段であり、これは主に、ロータ組立体４１、コイル組立体４２、ロータ組立体を被覆するキャン４３から構成される。可動円板２２はシャフト２５により弁組立体２４を通して、可動手段４０に接続されている。可動手段４０のコイル組立体４１に電気的パルスを与えることで、ロータ組立体４２が定められた回転角だけ回転し、弁組立体２４に設けられたネジ（図示せず）に伝えられ、シャフト２５および可動円板２２は図中の左右（チューブ本体２０の軸線方向）に移動させることができる。
【００１８】
次に、上述のように構成されたボルテックスチューブの動作について説明する。
【００１９】
ノズル１１ａからチューブ本体２０内に流入した加圧流体は、分離空間３１で高速渦流となり、減圧されつつ壁面付近を通ってを図中の左から右へと流れたのち、円錐体２１で流れ方向を反転し、分離空間３１の中心部を通って図中の左から右へと流れる。この際、分離空間３１の管内壁面を流れる高温流体と、分離空間３１の中心部を流れる低温流体とにエネルギー分離される。分離された低温流体は、低温流体出口１１ｃより流出する。
【００２０】
また、分離された高温流体は円錐体２３の底面に設けられた可動円板２２に穿たれた穴２３から高温出口側空間３２へと流れる。その後、高温流体は高温出口側空間３２と連通して設けられた高温流体出口１１ｂより流出する。
【００２１】
低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整するには、可動手段４０に電気的パルスを与えて、可動円板２２を左右に移動させることで、分離空間３１の軸線方向長さを変更すれば可能である。すなわち、可動円板２２を図中の左方向に移動させ、分離空間３１の軸線方向長さを短くすれば、低温流体出口温度は上昇し、高温流体出口温度は低下し、減圧量は低下する。逆に、可動円板２２を図中の右方向に移動させ、分離空間３１の軸線方向長さを長くすれば、低温流体出口温度は低下し、高温流体出口温度は上昇し、減圧量は増加する。
【００２２】
ここで、分離空間３１と高温出口側空間３２は、チューブ本体２０、弁組立体２４，キャン４２によって密閉された耐圧性を有する空間を、可動円板２２で仕切っているだけで、チューブ外部（外気）との間に可動する接合部もないので耐圧性が高く、外気に流体が漏洩することもない。また、仮に可動円板２２とチューブ本体２０との接合部から流体が漏れたとしても、高温出口側空間３２に漏洩するだけで外気に漏洩することはない。なお、高温出口側空間３２とシャフト２５の接合部から漏洩した場合にも、キャン４３に覆われているので外気に漏洩することはない。
【００２３】
以上説明したように、第１の実施の形態のボルテックスチューブでは、外気と接するところに可動する接合部を無くしたために、チューブ本体２０の耐圧性、気密性を確保しつつ、ボルテックスチューブの分離空間３１の軸線方向長さを変更することで、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。さらに、可動手段４０は電気的パルスにより駆動されるために、電気的な制御により低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態におけるボルテックスチューブについて図２を用いて説明する。図２において、本実施の形態のボルテックスチューブは、第１の実施の形態のボルテックスチューブとほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
本実施の形態のボルテックスチューブでは、高温流体出口１１ｂに高温流体がチューブ本体２０から流出する量を調整する開度調整手段である弁５１が設けられている。
【００２６】
次に、上述のように構成されたボルテックスチューブで低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整するには、可動手段４０に電気的パルスを与えて、可動円板２２を左右に移動させることで、分離空間３１の軸線方向長さを変更すれば可能である。さらに、従来のボルテックスチューブのように、弁５１により高温流体が流出する量を調整することで、低温流体出口および高温流体出口の流体温度の調整が可能である。
【００２７】
以上説明したように、第１の実施の形態のボルテックスチューブでは、外気と接するところに可動する接合部を無くしたために、チューブ本体２０の耐圧性、気密性を確保しつ
つ、ボルテックスチューブの分離空間３１の軸線方向長さと高温流体出口流量を変更することで、低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。
【００２８】
さらに、弁５１についても、第１の実施の形態で説明したような可動手段を設けても良い。この場合には、弁は電気的パルスにより駆動される可動手段により調整されるために、電気的な制御により低温流体出口および高温流体出口の流体温度や、減圧量を調整できる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のボルテックスチューブは、冷凍分野、医療分野、機械加工などの工業分野で応用利用できる。そして、耐圧性、気密性を確保しつつ、分離空間の軸線方向長さと、高温流体出口の流量を変更することで、流体出口温度と減圧量が調整できるために、より細かな条件変化に対応することができるボルテックスチューブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるボルテックスチューブを示す概略断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるボルテックスチューブを示す概略断面図
【図３】従来のボルテックスチューブを示す概略断面図
【符号の説明】
【００３１】
１０ａ  ノズル側チューブ本体
１０ｂ  高温流体出口側チューブ本体
１１ａ  ノズル
１１ｂ  高温流体出口
１１ｃ  低温流体出口
２０  チューブ本体
２１  円錐体
２２  可動円板
３１  分離空間
３２  高温出口側空間
４０  可動手段
５１  弁
【図１】
2006022976.tif 000003
【図２】
2006022976.tif 000004
【図３】
2006022976.tif 000005