(57)【要約】【課題】渦輪生成時に吐出口において、正回転の渦流を弱める気流の乱れが発生する。【解決手段】渦輪発生装置１が、吸入口１４と吐出口１２とを有する筒部１０と、筒部１０の内面を該筒部１０の軸方向に摺動する主ピストン２０と副ピストン２６を備え、吐出口１２の面積は軸方向に垂直な主ピストン２０の断面の面積よりも小さく、主ピストン２０には該ピストンを軸方向において貫通する貫通口２２が形成されており、副ピストン２６は、主ピストン２０が吐出口１２の方向に移動する場合に貫通口２２を閉じ、主ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に移動する場合に貫通口２２を開くことで、背面部３２の吸入口１４より取り入れた気体を主ピストン２０に形成された貫通口２２を通って前面側空間４２へ流入させ、吐出口１２側からの気体の流入を抑制し、前面側空間４２の気流の乱れを抑制する。【選択図】図１
2018115837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口から空間内へ搬送流体を吐出することにより渦輪を形成する吐出部と、
前記吐出部を有する筒部と、前記筒部内空間を前面側空間と背面室に分離する移動体と、
前記移動体を往復動させることにより、前面側空間と背面室の容積を可変とする容積可変手段を備え、
前記移動体は、
往復動をするシャフトと、
前記シャフトの前面側空間側の先端に固定されたストッパーと、
前記ストッパーと所定距離を離して前記シャフトに固定され、搬送流体を流通させる貫通口を備えた主ピストンと、
前記主ピストンと前記ストッパーとの間に設置され、前記シャフトの往復動方向に沿って移動可能で、前記主ピストンと接触したときに前記貫通口をふさぐ副ピストンと、
を備えた渦輪発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、渦輪を発生させる渦輪発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の渦輪発生装置は、吐出口から短時間に一定量の流体を噴出することで、渦輪が発生している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、図４、図５は、特許文献１に記載された従来の渦輪発生装置を示すものである。図４、図５に示すように、ピストン９０と、吐出口９１と、シリンダ９２とから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３２７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の従来技術では、ピストン９０が吐出口９１と反対方向に動いて、吐出口９１からシリンダ９２内に気体を引き込むとき、吐出口９１付近で逆回転の渦流９４Ｂが発生し、この逆回転の渦流９４Ｂが消滅する前に、ピストン９０によって気体が押し出されると、正回転の渦流９４Ａが弱まってしまうため、渦輪９６内の渦流が弱まるという課題がある。以下、その理由を説明する。
【０００６】
図５に示すように、ピストン９０が吐出口から離れる方向に移動するとき、シリンダ９２内に吐出口９１から気体が流入する。このとき、吐出口９１付近に、渦輪９６を形成する際にできる正回転の渦流９４Ａの回転方向とは逆方向に回転する渦流９４Ｂが発生する。
【０００７】
そして、この渦流９４Ｂが消滅する前に、図４に示したようにピストン９０によって気体が押し出されると、逆回転の渦流９４Ｂと正回転の渦流９４Ａとが干渉して正回転の渦流９４Ａが弱まり、結果、渦流の弱い渦輪が形成されてしまう。このようなことから、吐出口９１からシリンダ９２内に気体を引き込むときに、逆回転の渦流９４Ｂの発生を抑える技術の開発が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、渦輪生成時において、吐出口における逆回転の渦輪９４Ｂの発生を押さえ、強い渦流を有する渦輪９６を発生する渦輪発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の渦輪発生装置は、吐出口から空間内へ搬送流体を吐出することにより渦輪を形成する吐出部と、吐出部を有する筒部と、筒部内空間を前面側空間と背面室に分離する移動体と、移動体を往復動させることにより、前面側空間と背面室の容積を可変とする容積可変手段を備え、移動体は、往復動をするシャフトと、シャフトの前面側空間側の先端に固定されたストッパーと、ストッパーと所定距離を離してシャフトに固定され、搬送流体を流通させる貫通口を備えた主ピストンと、主ピストンとストッパーとの間に設置され、シャフトの往復動方向に沿って移動可能で、主ピストンと接触したときに貫通口をふさぐ副ピストンと、を備えるものである。
【００１０】
これにより、移動体が吐出口から離れる方向に移動すると、副ピストンにはたらく慣性力により、主ピストンと副ピストンが離れ、主ピストンに備えられた気体を流通させる貫通口が開くことで、背面室側から気体が前面側空間内へ流出することとなり、吐出口から前面側空間への気体の流入が抑えられ、吐出口付近で逆回転の渦流が発生することはない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、強い渦流を有する渦輪を発生させることができ、発生した渦輪は、崩れにくく、遠くまで到達することができる。さらに、シリンダ内の気流の乱れが収まるのを待つ必要がなくなり、高い頻度で渦輪を生成し、気体の搬送量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る渦輪発生装置においてピストンが吐出口から離れる方向に移動するときの渦流の状態を説明する図
【図２】本実施形態に係る渦輪発生装置においてピストンが吐出口のある方向に移動するときの渦流の状態を説明する図
【図３】本実施形態に係る渦輪発生装置において渦輪が発生するときの状態を説明する図
【図４】従来の渦輪発生装置の、ピストンが吐出口のある方向に移動するときの渦流の状態を説明する図
【図５】従来の渦輪発生装置の、ピストンが吐出口から離れる方向に移動するときの渦流の状態を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、吐出口から空間内へ搬送流体を吐出することにより渦輪を形成する吐出部と、前記吐出部を有する筒部と、前記筒部内空間を前面側空間と背面室に分離する移動体と、前記移動体を往復動させることにより、前面側空間と背面室の容積を可変とする容積可変手段を備え、前記移動体は、往復動をするシャフトと、前記シャフトの前面側空間側の先端に固定されたストッパーと、前記ストッパーと所定距離を離して前記シャフトに固定され、搬送流体を流通させる貫通口を備えた主ピストンと、前記主ピストンと前記ストッパーとの間に設置され、前記シャフトの往復動方向に沿って移動可能で、前記主ピストンと接触したときに前記連通孔をふさぐ副ピストンと、を備えた渦輪発生装置である。
【００１４】
第１の発明によれば、移動体が吐出口から離れる方向に移動すると、副ピストンにはたらく慣性力により、主ピストンと副ピストンとの間に所定距離が保たれ、主ピストンに備えられた気体を流通させる貫通口が開いて、背面側空間から気体が前面側空間内へ流出し、外部空間から吐出口を通って前面側空間内へと気体が流入することを抑制する。
【００１５】
これにより、ピストンが吐出口から離れる方向に移動する場合に、ピストンの背面側空間の気体を貫通口を介して前面側空間に放出することで正回転の渦流を発生させるとともに、逆回転の渦流の発生を抑えて渦輪生成時に正方向に回転する渦流が弱まることを抑制することができる。
【００１６】
これにより、崩れにくく、遠くまで到達可能な渦輪を生成することができる。また、シリンダ内の気流の乱れが収まるのを待つ必要がなくなるので、渦輪の生成頻度を高めて気体の搬送量を増やすことができる。
【００１７】
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。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
［渦輪発生装置の構成］
【００１８】
図１に示す渦輪発生装置１は、筒部１０と、移動体５１とを備える。筒部１０は、気体を吐出する吐出口１２が形成された前面部３０と、外部空間の気体を吸入する吸入口１４が形成された背面部３２との間に備えられている。上述した移動体５１は、筒部と同軸上を移動するシャフト５０に固定された主ピストン２０と、前記シャフト５０の前面部側先端に固定されたストッパー１６と、主ピストン２０とストッパー１６間を移動可能な副ピストン２６を備え、筒部１０の内面を筒部１０の軸方向に摺動する。
【００１９】
ここで、前面部３０に形成された吐出口１２の開口面積は、筒部１０の軸方向に垂直な主ピストン２０の断面の面積よりも小さく形成されている。なお、吐出口１２の形状は円形であるが、楕円形など他の形状であってもよく、必ずしも円形に限定されるものではない。
【００２０】
また、前面部３０は、先端が吐出口１２となっている。吐出口１２の内部空間の中心軸に垂直な断面の断面積は、先端に向かうにつれて徐々に小さくなり、最終的には一定になっている。
【００２１】
また、筒部１０の内径と主ピストン２０の外径とは、ほぼ同じである。なお、主ピストン２０は、筒部１０と接する部分にピストンリングを備えていてもよい。
【００２２】
ここで、本実施形態の以下の説明において、筒部１０内の主ピストン２０と前面部３０との間の空間を「前面側空間４２」と呼び、筒部１０内の主ピストン２０と背面部３２との間の空間を「背面側空間４０」と呼ぶことにする。
【００２３】
主ピストン２０には、当該主ピストン２０を、筒部１０の軸方向において貫通する貫通口２２が形成されている。すなわち貫通口２２は、前面側空間４２と背面側空間４０とを繋ぐ通路である。本実施形態では、円形の複数の貫通口２２が同心円上に等間隔で形成されている。
【００２４】
なお、貫通口２２の位置は図示した位置には限定されない。また貫通口の面積も図示した大きさに限定されない。さらに、貫通口２２の形状は円形以外であってもよい。
【００２５】
また、移動体５１は、主ピストン２０が吐出口１２の方向に摺動する場合は貫通口２２を閉じ、主ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に摺動する場合に貫通口２２を開く副ピストンを備える。
【００２６】
すなわち、副ピストン２６は、背面内空間４０の気体を貫通口２２を介して前面側空間４２へ移動させる一方、前面側空間４２の気体の背面側空間４０への移動を防止する逆止弁として機能する。
【００２７】
また、背面部３２には、外部空間の気体を吸入する吸入口１４が形成されている。吸入口１４は、外部空間と背面側空間４０とを繋ぐ通路である。
【００２８】
なお、本実施形態では、矩形の吸入口１４が背面部３２の上部に１つ形成したが、吸入口１４の数は複数であってもよい。また、吸入口１４の位置も図示した位置に限定されない。さらに、吸入口１４の形状は矩形以外であってもよい。
【００２９】
ここで、移動体５１の往復速度を速くすると、気体を押し出す主ピストン２０の往復速度が速くなるので、渦輪の発生頻度を高くすることができる。反対に、移動体５１の往復速度を遅くすると、主ピストン２０の往復速度が遅くなるので、渦輪９６の発生頻度を低くすることができる。
［動作］
【００３０】
次に、図１〜図３を参照しながら、本実施形態に係る渦輪発生装置１の動作について説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る渦輪発生装置１において、移動体５１が吐出口１２から離れる方向に移動するときの渦流の状態を説明する図である。
【００３２】
図１に示すように、移動体５１が吐出口１２から離れる方向に移動すると、副ピストン２６に働く慣性力により、主ピストン２０と副ピストン２６との間に所定距離が保たれたまま、ストッパー１６が副ピストン２６を背面室側へ押し戻す。
【００３３】
この過程で、主ピストン２０に設けられた気体を流通させる貫通口２２が開き、背面側空間４０から気体が前面側空間４２内へ流出し、外部空間から吐出口１２を通って前面側空間４２内へと気体が流入することを抑止する。その結果、吐出口１２の近傍において、図５に示したような逆回転の渦流９４Ｂの発生が抑止される。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る渦輪発生装置１において、主ピストン２０が吐出口１２のある方向に移動するときの渦流の状態を説明する図である。また、図３は、本実施形態に係る渦輪発生装置１において渦輪９６が発生するときの渦流の状態を説明する図である。
【００３５】
移動体５１が吐出口１２から離れる方向への移動が完了すると、図２に示すように、移動体５１が吐出口１２に近づく方向に移動し、主ピストン２０が副ピストン２６に接触して主ピストン２０に備えられた貫通口２２が閉まる。さらに、背面側空間４０が外部空間の気圧より小さくなるので、外部空間の気体が、吸入口１４から、背面側空間４０内へ流入する。
【００３６】
更に移動体５１が吐出口１２に移動すると、図３に示すように、移動体５１が吐出口１２に近づく過程で、前面側空間４２内の気体が吐出口１２へ向かって押し出される。このとき、吐出口１２の近傍に、図４に示した渦流と同様の正回転の渦流９４Ａが発生する。
【００３７】
上記で説明したように、主ピストン２０の速度が最小になる下死点から加速した状態で副ピストン２６に接触し、気体を押し出すため、吐出口１２の中央付近の速度差も大きくなり、図４に示した従来のピストン構造より、強い正回転の渦流９４Ａが形成できることで、崩れにくく、遠くまで到達可能な渦輪が生成できる。
【００３８】
さらに、背面側空間４０が外部空間の気圧より小さくなるので、外部空間の気体が、吸入口１４から、背面側空間４０内へ流入する。
【００３９】
本実施形態に係る渦輪発生装置１は、図１〜図３の動作を繰り返すことにより、渦輪９６を繰り返し発生させる。その際、副ピストン２６の働きにより吐出口１２から気体が流入することが抑制されるので、逆回転の渦流９４Ｂの発生を抑制でき、崩れにくく、遠くまで到達可能な渦輪９６を生成することができる。
【００４０】
また、逆回転の渦流９４Ｂが消滅するのを待つ必要がなくなるので、崩れにくく、遠くまで到達可能な渦輪の生成頻度を高めて気体の搬送量を増やすことができる。
【００４１】
当該渦輪発生装置１は、限られた範囲内で気流を発生させる空調設備等への適用が可能である。
【００４２】
上記実施形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る渦輪発生装置は、気体を吐出口から吐出することにより渦輪を発生させる装置に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１  渦輪発生装置
１０  筒部
１２  吐出口
１４  吸入口
１６  ストッパー
２０  主ピストン
２２  貫通口
２６  副ピストン
４０  背面側空間
４２  前面側空間
５０  シャフト
５１  移動体
９６  渦輪
【図１】
2018115837.tif 000003
【図２】
2018115837.tif 000004
【図３】
2018115837.tif 000005
【図４】
2018115837.tif 000006
【図５】
2018115837.tif 000007