(57)【要約】【課題】弁体の開動作を速く行う開閉弁を提供する。【解決手段】吸引孔３ａを有するケース５２と、前記ケースに固定された開閉弁体５３と、弁体５４と、サブピストン５５とを具備し、前記開閉弁体は、前記ケースの内側の第１部と前記ケースの外側の第２部を有し、前記第２部にサブシリンダ６１を有し、前記第１部に、開放端を有して前記サブシリンダに繋がる流路５９を有し、前記サブシリンダの側壁には真空系に繋がる空気抜き孔６０を有し、前記弁体は、前記開閉弁体の前記第１部を覆うように摺動可能に設けられ、前記流路への圧縮空気の供給に応答して前記吸引孔を覆い、前記サブピストンは、前記サブシリンダ内に摺動可能に設けられ、前記サブシリンダ内への圧縮空気の供給に応答して前記空気抜き孔を塞ぎ、前記サブシリンダ内の前記圧縮空気の真空系への排気に応答して、前記空気抜き孔を前記流路へ接続して前記流路内の前記圧縮空気を前記真空系に排気する。【選択図】  図１
2004150959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引孔を有するケースと、
前記ケースに固定された開閉弁体と、
弁体と、
サブピストンと
を具備し、
前記開閉弁体は、前記ケースの内側の第１部と前記ケースの外側の第２部を有し、前記第２部にサブシリンダを有し、前記第１部に、開放端を有して前記サブシリンダに繋がる流路を有し、前記サブシリンダの側壁には真空系に繋がる空気抜き孔を有し、
前記弁体は、前記開閉弁体の前記第１部を覆うように摺動可能に設けられ、前記流路への圧縮空気の供給に応答して前記吸引孔を覆い、
前記サブピストンは、前記サブシリンダ内に摺動可能に設けられ、前記サブシリンダ内への圧縮空気の供給に応答して前記空気抜き孔を塞ぎ、前記サブシリンダ内の前記圧縮空気の真空系への排気に応答して、前記空気抜き孔を前記流路へ接続して前記流路内の前記圧縮空気を前記真空系に排気する
開閉弁。
【請求項２】
請求項１に記載の開閉弁において、
更に、
前記流路は、空気排出弁を介して前記真空系に繋がる流路と連通し、
前記排気動作時に、前記空気排出弁を開き、前記流路からも前記流路内の前記圧縮空気を前記真空系に排気する
開閉弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の開閉弁において、
前記空気抜き孔は、前記サブシリンダの側壁に複数形成された
開閉弁。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の開閉弁において、
更に、
前記流路と繋がり、前記流路への圧縮空気の供給に応答して膨張し、前記排気動作に応答して収縮する伸縮材を備え、
前記伸縮材は、前記弁体が前記吸引孔を覆っている時は、前記開閉弁体における前記弁体との摺動面から突出して前記弁体に接触するように膨張し、前記弁体が摺動する時には、前記弁体に対し非接触となるように収縮する
開閉弁。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の開閉弁において、
更に、
前記弁体が前記吸引孔を開放する時に前記弁体の開放動作を付勢する付勢手段を備えた
開閉弁。
【請求項６】
請求項５に記載の開閉弁において、
更に、
前記ケースには、前記弁体に通ずる空気流入用孔が形成され、
前記弁体が前記吸引孔を開放する時に前記付勢手段として、前記空気流入用孔に圧縮空気が流入される
開閉弁。
【請求項７】
請求項６に記載の開閉弁において、
更に、
前記空気流入用孔と前記空気抜き孔の間には、前記流路内の圧縮空気を前記空気流入用孔に導くための配管が接続されている
開閉弁。
【請求項８】
請求項６に記載の開閉弁において、
更に、
圧縮空気を蓄積するチャンバーを備え、
前記チャンバーと前記空気流入用孔の間には、前記蓄積された圧縮空気を前記空気流入用孔に導くための配管が接続されている
開閉弁。
【請求項９】
請求項５に記載の開閉弁において、
前記付勢手段は、前記弁体の摺動する方向に伸縮自在である弾性体である
開閉弁。
【請求項１０】
吸引孔を有するケースと、
前記ケースに固定された電磁石と、
前記ケースに固定された弁体支持軸と、
前記電磁石に対向する位置に設けられた金属部を有する弁体と
を具備し、
前記弁体は、前記弁体支持軸に対して進退移動可能に設けられ、前記電磁石の磁力より前記吸引孔を開閉するように進退移動する
開閉弁。
【請求項１１】
請求項１０に記載の開閉弁において、
前記弁体は、前記弁体支持軸に設けられた軸受を介して進退移動する
開閉弁。
【請求項１２】
被測定物の風洞実験が行われる測定室と、
乾燥空気を導入し、前記測定室に導出するラバーノズルと、
前記風洞実験用の気流の生成に用いられる開閉弁と、
真空タンクと
を備えた風洞装置であって、
前記開閉弁は、請求項１から１１のいずれかに記載の開閉弁である
風洞装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉弁に関し、特に、被測定物体として、例えば、各種流体機械や、あるいは飛行機や宇宙ロケットなどの各種飛翔体などの高速流風洞実験に用いられる衝撃式の風洞装置に適用される開閉弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開閉弁の一種として、無隔膜開閉弁がある。
無隔膜開閉弁は、上流の大気側から下流の真空側の間に設置され、弁の開閉動作により風洞実験用の空気の気流を発生させる開閉弁である。
図１５を参照して、従来の無隔膜開閉弁の構成について説明する。
無隔膜開閉弁は、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この無隔膜開閉弁は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、無隔膜開閉弁を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この無隔膜開閉弁は、空気排出弁４８を介して、外部（大気圧側）と接続されている。
【０００３】
開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【０００４】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部２４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０が設置されている。
【０００５】
サブピストン５５は、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁４８を介して、外部と接続されている。
【０００６】
次に、図１６〜１８を参照して、この無隔膜開閉弁から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。以下では、無隔膜開閉弁が衝撃式風洞装置に適用された場合について説明する。衝撃式風洞装置とは、気体を任意の速度に加速できる低コストでコンパクトな風洞装置であり、測定室の上流側に貯められている気体を、測定室の下流側に設置されているとともに、予め真空引きされている真空槽を用いて、極短時間のうちに急激に吸引するものである。
【０００７】
図１８に示すように、空気供給弁５７を開くとともに、空気排出弁４８を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図１８中に示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０を封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。弁体５４は、弁体５４の有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、無隔膜開閉弁から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【０００８】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１に供給される圧縮空気の圧力は、無隔膜開閉弁から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、無隔膜開閉弁から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この無隔膜開閉弁から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この無隔膜開閉弁から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この無隔膜開閉弁内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【０００９】
高圧力側としての測定室の上流側に位置する乾燥空気室１６（図１２参照）から、低圧力側としての測定室の下流側に位置する加速用真空タンク７（図１２参照）、すなわち真空槽側へ向けて気体を勢いよく流す場合、前述した作業により、無隔膜開閉弁から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁４８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内からその外部へ圧縮空気が排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている無隔膜開閉弁から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図１９に示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて移動する。すると、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０が開放され、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、空気抜き孔６０を通して開閉弁体５３の外部へ排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。弁体５４は、図２０に示されているように、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている無隔膜開閉弁から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。
【００１０】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの無隔膜開閉弁に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【００１１】
上記の衝撃式風洞装置では、測定室と真空槽の間に設置された無隔膜開閉弁を作動させて吸引孔を開閉することにより、この無隔膜開閉弁から下流側を真空に引いたり、あるいは高圧力側としての測定室の上流側から、低圧力側としての測定室の下流側、すなわち真空槽側へ向けて気体を勢いよく流すことにより、測定室内に配置されている被測定物体に高速の気流を吹き付けるのと同様の効果を得ることができる。また、前記被測定物体に吹き付ける気体の流速は、測定室の上流側に貯められている気体の圧力、前記被測定物体の上流側に設置されているノズルの絞り部における径の大きさ、および真空槽内の圧力（真空度）などを、それぞれ互いに独立に変化させることにより、所定の大きさに設定できる。
【００１２】
特開２００２−７１５０８号公報には、衝撃式風洞装置に適用された無隔膜開閉弁が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−７１５０８号公報（図４）
【非特許文献１】
日本機械学会誌  第７２巻  第６０９号  昭和４４年１０月号  「衝撃波を中心とした超音速流の研究の動向」  生井武文氏、松尾一泰氏  （１３０８頁  図４）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
無隔膜開閉弁の上流側に導入する空気の流速を増大する場合、ノズルの径を絞る必要があるが、その場合、ノズルを通過する空気の流量が少なくなり、吸引孔３ａを密封している弁体蓋部５４ａに作用する流体の力が小さくなり、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れる動作が鈍くなる。
【００１５】
無隔膜開閉弁を衝撃式風洞装置に適用した場合を例にとり、詳しく説明する。乾燥空気室１６（図１２参照）内に貯えられた乾燥空気は、ラバーノズル１２（図１２参照）を通過して測定室１３内に流れ込む。ラバーノズル１２は、その内部通路１２ａの軸方向中央部分に設けられている絞り部（スロート部）１２ｂの径の大きさを変化させることにより、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の速度に調節して設定できる。
乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させる場合、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくする必要がある。
しかし、絞り部１２ｂの径の大きさを所定の径から変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくすると、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがあり、十分な測定データが得られないことがあった。
【００１６】
上記の乾燥空気の気流の持続時間が短くなる要因として、次のことがあげられる。
絞り部１２ｂの径の大きさを所定の径から変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくすると、絞り部１２ｂを通過する乾燥空気の流量が少なくなる。すると、サブピストン５５が、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて移動した際にメインシリンダ６２内部に充填されていた圧縮空気が、空気抜き孔６０を通して開閉弁体５３の外部へ排気され、弁体５４がその弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放されても、吸引孔３ａを密封している弁体蓋部５４ａに作用する流体の力が小さくなり、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れる動作が鈍くなる。弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れる動作が鈍くなると、その弁体蓋部５４ａが極短時間に吸引孔３ａを開放することができず、乾燥空気が乾燥空気室１６から弁体蓋部５４ａと吸引孔３ａとの開放された隙間を通過し、加速用真空タンク７へ流れてしまい、乾燥空気の気流持続時間が短くなる。
また、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０を設置している。そのＯリング５０自身が摩擦抵抗となり、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れる動作を鈍くしている。
【００１７】
本発明の目的は、弁体の開動作を速く行う開閉弁を提供することである。
また、本発明の他の目的は、吸引孔を介して弁体蓋部に当たる空気の流速を増大した場合にあっても、弁体の開動作を速く行う開閉弁を提供することである。また、本発明の他の目的は、少ない設備で弁体の開動作を速く行う開閉弁を提供することである。
また、本発明の他の目的は、Ｏリングの摩擦抵抗などの影響を抑えて、弁体の開動作を速く行う開閉弁を提供することである。
また、本発明の他の目的は、閉動作も速く行う開閉弁を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１９】
本発明の開閉弁は、吸引孔（３ａ）を有するケース（５２）と、前記ケース（５２）に固定された開閉弁体（５３）と、弁体（５４）と、サブピストン（５５）とを具備し、前記開閉弁体（５３）は、前記ケース（５２）の内側の第１部と前記ケース（５２）の外側の第２部を有し、前記第２部にサブシリンダ（６１）を有し、前記第１部に、開放端を有して前記サブシリンダ（６１）に繋がる流路（５９）を有し、前記サブシリンダ（６１）の側壁には真空系に繋がる空気抜き孔（６０）を有し、前記弁体（５４）は、前記開閉弁体（５３）の前記第１部を覆うように摺動可能に設けられ、前記流路（５９）への圧縮空気の供給に応答して前記吸引孔（３ａ）を覆い、前記サブピストン（５５）は、前記サブシリンダ（６１）内に摺動可能に設けられ、前記サブシリンダ（６１）内への圧縮空気の供給に応答して前記空気抜き孔（６０）を塞ぎ、前記サブシリンダ（６１）内の前記圧縮空気の真空系への排気に応答して、前記空気抜き孔（６０）を前記流路（５９）へ接続して前記流路（５９）内の前記圧縮空気を前記真空系に排気する。
【００２０】
本発明の開閉弁において、更に、前記流路（５９）は、空気排出弁（６５）を介して前記真空系に繋がる流路（５９ｃ）と連通し、前記排気動作時に、前記空気排出弁（６５）を開き、前記流路（５９ｃ）からも前記流路（５９）内の前記圧縮空気を前記真空系に排気する。
【００２１】
本発明の開閉弁において、前記空気抜き孔（６０）は、前記サブシリンダ（６１）の側壁に複数形成されている。
【００２２】
本発明の開閉弁において、更に、前記流路（５９）と繋がり、前記流路（５９）への圧縮空気の供給に応答して膨張し、前記排気動作に応答して収縮する伸縮材（６６）を備え、前記伸縮材（６６）は、前記弁体（５４）が前記吸引孔（３ａ）を覆っている時は、（前記開閉弁体（５３）と前記弁体（５４）との隙間から圧縮空気が流出することを阻止するように、）前記開閉弁体（５３）における前記弁体（５４）との摺動面から突出して前記弁体（５４）に接触するように膨張し、前記弁体（５４）が摺動する時には、前記弁体（５４）に対し非接触となるように収縮する。
【００２３】
本発明の開閉弁において、更に、前記弁体（５４）が前記吸引孔（３ａ）を開放する時に前記弁体（５４）の開放動作を付勢する付勢手段を備えている。
【００２４】
本発明の開閉弁において、更に、前記ケース（５２）には、前記弁体（５４）に通ずる空気流入用孔（６９）が形成され、前記弁体（５４）が前記吸引孔（３ａ）を開放する時に前記付勢手段として、前記空気流入用孔（６９）に圧縮空気が流入される。
【００２５】
本発明の開閉弁において、更に、前記空気流入用孔（６９）と前記空気抜き孔（６０）の間には、前記流路（５９）内の圧縮空気を前記空気流入用孔（６９）に導くための配管が接続されている。
【００２６】
本発明の開閉弁において、更に、圧縮空気を蓄積するチャンバー（７２）を備え、前記チャンバー（７２）と前記空気流入用孔（６９）の間には、前記蓄積された圧縮空気を前記空気流入用孔（６９）に導くための配管が接続されている。
【００２７】
本発明の開閉弁において、前記付勢手段は、前記弁体（５２）の摺動する方向に伸縮自在である弾性体（７５）である。
【００２８】
本発明の開閉弁は、吸引孔（３ａ）を有するケース（５２）と、前記ケース（５２）に固定された電磁石と、前記ケース（５２）に固定された弁体支持軸（８０）と、前記電磁石に対向する位置に設けられた金属製の弁体（５４）とを具備し、前記弁体（５４）は、前記弁体支持軸（８０）に対して進退移動可能に設けられ、前記電磁石の磁力より前記吸引孔（３ａ）を開閉するように進退移動する。
【００２９】
本発明の開閉弁において、前記弁体（５４）は、前記弁体支持軸（８０）に設けられた軸受を介して進退移動する。
【００３０】
本発明の風洞装置は、被測定物の風洞実験が行われる測定室（１３）と、乾燥空気を導入し、前記測定室（１３）に導出するラバーノズル（１２）と、前記風洞実験用の気流の生成に用いられる開閉弁（６）と、真空タンク（７）とを備えた風洞装置であって、前記開閉弁（６）は、本発明の開閉弁である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明による開閉弁の実施形態を適用した衝撃式風洞装置について説明する。
【００３２】
（実施の第１形態）
実施の第１形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図１及び図１２〜図１４を用いて説明する。
図１２に示すように、衝撃式風洞装置１は、被測定物体１１が配置される測定室１３と、この測定室１３の外側に連通して設けられたプレナム室１４と、気体の速度を加速して測定室１３に流通させる流体加速手段７と、プレナム室１４に流れ込んだ気体をプレナム室１４の外部に吸引するプレナム吸引手段１０とを具備している。
【００３３】
この衝撃式風洞装置１においては、図１２に示すように、その内部を流れる気体の流れに沿って、その上流側から下流側に向かって、風洞実験に用いられる気体としての乾燥空気が貯えられる乾燥空気室１６、この乾燥空気室１６の下流側に連通して設置され、乾燥空気室１６から測定室１３に流れ込む乾燥空気の流速調節を行うためのラバーノズル１２、このラバーノズル１２を通過して所定の速度に設定された乾燥空気の気流が吹き付けられる測定室１３、この測定室１３内に配置される被測定物体１１の位置や、あるいはその姿勢などの配置状態を調節トラバース装置１５を有するトラバース室３、このトラバース室３から上流側の各室等と、それらの内部に貯えられている空気を吸引する流体加速手段７とを連通したり、あるいは遮断したりする開閉弁６、この開閉弁６の下流側に連通されて設けられており、球形状に形成されている第２測定室３４、この第２測定室３４と流体加速手段７とを連通する吸引胴３５、および流体加速手段としての加速用真空タンク７の順番に設置されている。加速用真空タンク７は、後述するプレナム吸引手段１０とともに、１台の真空ポンプ８によって真空に引かれる。
【００３４】
乾燥空気室１６は、図１２に示すように、気体乾燥装置２を介してトラバース室３と連通されている。この気体乾燥装置２は、トラバース室３の内部と連通して設けられている第１排気管３１、この第１排気管３１の通気路上に設置され、トラバース室３内に流れ込んだ空気を乾燥空気室１６側に向けて循環流通させる送風機４、この送風機４によって循環流通される空気を脱湿装置５に導く第２排気管３２、この第２排気管３２を経てトラバース室３内から送り込まれた空気を乾燥させる脱湿装置５、この脱湿装置５によって乾燥させられた乾燥空気を乾燥空気室１６内に導く乾燥空気供給管３３から構成されている。
【００３５】
このような構成からなる気体乾燥装置２によれば、例えば、後述する風洞実験を行う前に送風機４および脱湿装置５を作動させることにより、風洞実験に使用する空気を、風洞実験の測定結果に重大な誤差を生じさせない程度に乾燥できる。具体的には、高速度に加速された空気が、乾燥空気室１６内から、狭いラバーノズル１２を通過して広い測定室１３内に急激に流れ込む。すると、この測定室１３内に勢いよく流れ込んだ空気が断熱膨張を起こして、空気中に含まれている水分が結露する。この結露した水分により衝撃波（比較的弱い）が発生し、測定室１３内の空気の流れ場に影響を及ぼすおそれがある。あるいは、測定室１３内において生じた結露が、測定室１３内に取り付けられている図示しない各種センサなどの正常な作動を妨げるおそれがある。気体乾燥装置２を通過した空気は、以上説明したようなおそれを生じさせない程度まで乾燥される。また、この気体乾燥装置２に用いられている送風機４は、空気を風洞実験用に高速に加速する必要はないので、出力の低い小型のもので十分である。よって、この衝撃式風洞装置１に送風機４を取り付けることにより、そのランニングコストや建設費などの高騰を招いたり、あるいはその設置スペースの確保が困難になるなどのおそれは殆どない。
【００３６】
乾燥空気室１６内に貯えられた乾燥空気は、ラバーノズル１２を通過して測定室１３内に流れ込む。ラバーノズル１２は、その内部通路１２ａの軸方向中央部分に設けられている絞り部（スロート部）１２ｂの径の大きさを変化させることにより、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の速度に調節して設定できる。
【００３７】
測定室１３内には、図１２および図１３に示すように、後述するトラバース室３内に設置されているトラバース装置１５によって支持されている被測定物体１１が配置されている。この測定室１３の壁部１３ａは、空気の波動を吸収し易い材質で形成されている。それとともに、この測定室１３の壁部１３ａは、この壁部１３ａを通して測定室１３の内部から外部へ、空気が容易に通過できる大きさに形成されている通気孔１３ｂが多数個設けられている多孔性の材料で形成されている。これにより、例えば、流速を遷音速領域の所定の速度に設定された乾燥空気の流れが、測定室１３内において被測定物体１１と衝突することにより発生する衝撃波を、その媒質である乾燥空気ごと測定室１３内から後述するプレナム室１４内へ逃がすことができる。また、このプレナム室１４内に流れ込んだ空気は、後述するプレナム吸引を行うことにより、この衝撃式風洞装置１の内部から、その外部へ排気できる。
【００３８】
また、トラバース装置１５を操作して、測定室１３内において、被測定物体１１の周りを流れる乾燥空気の流路面積が、例えば、ラバーノズル１２の絞り部１２ｂにおける内部通路１２ａの断面積に対して同程度の大きさとなるように、被測定物体１１の姿勢を設定した場合、測定室１３内からトラバース室３内へ流れ込む気流が、被測定物体１１の付近においてその流れを妨げられる。しかし、測定室１３の壁部１３ａには、前述した通気孔１３ｂが多数個設けられているので、これらの通気孔１３ｂを通して、被測定物体１１の付近において停滞するような空気を測定室１３内からプレナム室１４内へ逃がすことができる。プレナム室１３の内部に流れ込んだ空気は、プレナム吸引を行うことにより衝撃式風洞装置１の内部からその外部へ排気できる。これにより、実験者が所望する精度を満たす測定結果を得るために、最も正確な速度設定が要求される被測定物体１１の周りの空気の流速を、例えば、予め設定した遷音速領域の所定の速度に略確実に保持できる。
【００３９】
また、測定室１３内には、風洞実験中の被測定物体１１の周りの様々な物理量を測定するための各種センサや、あるいは測定室１３の内部状況を監視する測定室監視モニタなどが複数個取り付けられている。
【００４０】
トラバース室３の内部には、トラバース装置１５が設置されている。このトラバース装置１５の先端に被測定物体１１を取り付ける。測定室１３内における被測定物体１１の位置決めや、あるいはその姿勢保持などは、トラバース装置１５を操作することにより、実験者が所望するような配置状態に略正確に設定できる。また、このトラバース室３は、その測定室１３との連通部分の径の大きさ、および内部容積が、測定室１３内から流れ込んで来る気流を殆ど抵抗なく収容できる大きさに形成されている。それとともに、このトラバース室３の内部容積は、前述した被測定物体１１の取り付け作業を、トラバース室３の内部において、人手により容易に行うことができる大きさに形成されている。トラバース室３の下部には、図１４に示すように、トラバース室３の内部と外部とを連通したり、あるいは気密を保持しつつ遮断したりできるトラバース扉８５が開閉自在に取り付けられている。トラバース装置１５への被測定物体１１の取り付け作業などは、この衝撃式風洞装置１の運転を停止している間に、トラバース室３の外部からその内部に、このトラバース扉８５を開けて人手を差し入れるなどして行うことができる。被測定物体１１の取り付け作業などが終了した後、トラバース扉８５を閉めることにより、トラバース室３内、ひいてはこの衝撃式風洞装置１の内部の気密を保持でき、風洞実験を行う準備が完了する。
【００４１】
また、衝撃式風洞装置１は、図１２に示すように、これが有しているトラバース室３の内壁側面に沿って、トラバース室３の外部から遠隔操作することにより、膨張および収縮可能な複数個の容積可変体、本実施形態においては、４個の容積可変体２４が取り付けられている。これら４個の容積可変体２４は、膨張および収縮可能な弾性材料で形成されていることが好ましく、本実施形態においては、ゴム製とする。これら４個の容積可変体２４からは、トラバース室３の壁部を貫通して、その外部に設けられている後述する容積可変装置２３と連通するように、可変体用給排気管２５がそれぞれ１本ずつ、図示しない容積可変体用開閉弁を介して接続されている。これら４本の可変体用給排気管２５は、トラバース室３の外部において１本にまとめられ、空気注入バルブ２６を介して、４個の容積可変体２４に圧縮空気を供給する容積可変用コンプレッサ２７に接続されている。また、１本にまとめられた可変体用給排気管２５は、空気注入バルブ２６よりも容積可変用コンプレッサ２７側において、分岐間を介して、４個の容積可変体２４のそれぞれの内部から外部へ、圧縮空気を排気する排気バルブ２８に接続されている。
【００４２】
風洞実験を行う前にその実験準備をする際に、例えば、被測定物体１１の取り付け作業を行う場合には、トラバース室３内の内部容積が大きい程、被測定物体１１の取り付け作業がはかどる。この場合、４個の容積可変体２４をそれぞれ収縮させることにより、トラバース室３内の内部容積を拡大できる。すなわち、広い作業スペースを確保できる。具体的には、容積可変用コンプレッサ２７の作動を停止した状態において、空気注入バルブ２６を開くとともに、排気バルブ２８を開く。また、４本の可変体用給排気管２５のそれぞれに１個ずつ設けられている容積可変体用開閉弁の開き具合を、互いに独立に所定の大きさに設定する。これにより、各容積可変体２４のそれぞれの内部に注入されている圧縮空気が、各容積可変体用開閉弁の開き具合に応じて、それらの外部に抜け出るので、各容積可変体２４はそれぞれ所定の速度で収縮し、それらの容積が小さくなる。すなわち、トラバース室３内の内部容積が大きくなり、広い作業スペースを確保できる。
【００４３】
あるいは、風洞実験の最中には、トラバース室３内の内部容積が小さい程、空気が通り抜け難くなるので気流の持続時間が長くなり、より多くの実験結果を得ることができる。この場合、４個の容積可変体２４をそれぞれ膨張させることにより、トラバース室３内の内部容積を減少できる。すなわち、空気の流通路を狭くして、気流の持続時間を長くできる。具体的には、空気注入バルブ２６を開くとともに、排気バルブ２８を閉じる。また、４本の可変体用給排気管２５のそれぞれに１個ずつ設けられている容積可変体用開閉弁の開き具合を、互いに独立に所定の大きさに設定する。この状態において、容積可変用コンプレッサ２７を作動させる。これにより容積可変用コンプレッサ２７から供給される圧縮空気が、各容積可変体用開閉弁の開き具合に応じて、各容積可変体２４の内部に注入されるので、各容積可変体２４はそれぞれ所定の速度で膨張し、それらの容積が大きくなる。すなわち、トラバース室３内の内部容積が小さくなり、空気の流通路を狭くできる。
【００４４】
開閉弁６は、無隔膜開閉弁であり、図１に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【００４５】
開閉弁体５３の内部には、図１に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【００４６】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図１に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０が設置されている。
【００４７】
サブピストン５５は、図１に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内の真空圧の空間と連通されている。
【００４８】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【００４９】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７を開くとともに、空気排出弁５８を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図１中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０を封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【００５０】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【００５１】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６の下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図１中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。すると、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０が開放され、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、空気抜き孔６０を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。
【００５２】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【００５３】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【００５４】
開閉弁６の下流側には、図１２に示すように、上流側から下流側に向かって順番に、前記測定室１３とは別体で、かつ、所定の測定を行う第２測定室３４と、この第２測定室３４と最下流に設置されている加速用真空タンク７とを連通して接続する吸引胴３５とが設けられている。トラバース室３から上流側の乾燥空気は、開閉弁６を開けることにより、第２測定室３４および吸引胴３５のそれぞれの内部を通過して加速用真空タンク７内に吸い込まれる。
【００５５】
加速用真空タンク７は、この内部を略完全な真空状態まで真空引きできる真空ポンプ８に接続されている。加速用真空タンク７は、その内部容積が、この衝撃式風洞装置１内において予め設定された所定の流速となるように加速された気流を、この衝撃式風洞装置１を用いた風洞実験の有効な測定結果を十分に得ることができる時間だけ持続できる大きさに形成されていることが好ましい。具体的には、加速用真空タンク７の内部容積は、この衝撃式風洞装置１内において、音速に近い速度領域から極超音速（マッハ数４以上。）領域までの範囲内で、例えば、遷音速領域の所定の速度となるように加速されて発生された気流を、１秒以上持続させることができる大きさを有していることが好ましい。
【００５６】
また、真空ポンプ８も、そのような大きさに形成された加速用真空タンク７、およびプレナム吸引手段１０などを、短時間で略完全な真空状態まで真空引きできる動力性能を有していることが好ましい。
【００５７】
本実施形態の衝撃式風洞装置１は、図１２〜図１４に示すように、測定室１３の外側に、これと連通してプレナム室１４が設けられているともに、プレナム室１４に流れ込んだ空気をプレナム室１４の外部に吸引するプレナム吸引手段１０を具備している。
【００５８】
プレナム室１４は、測定室１３をその外側から覆うように、多数個の通気孔１３ｂが設けられた測定室壁部１３ａを隔てて設けられている。測定室１３内の空気は、これら多数個の通気孔１３ｂを通過してプレナム室１４内に流れ込むことができる。このプレナム室１４は、その内部容積が、後述するプレナム吸引を行うことにより、測定室１３内の気流の状態を、実験者が所望する所定の状態となるように、略正確に設定できる大きさに形成されていることが好ましい。
【００５９】
プレナム室１４のプレナム室壁部１４ａには、プレナム室１４内に流れ込んだ空気を、プレナム室１４の外部に排気するための、一対の第１プレナム排気管２９ａおよび第２プレナム排気管２９ｂが、プレナム室１４の内部と連通して取り付けられている。これら２本の第１プレナム排気管２９ａおよび第２プレナム排気管２９ｂは、プレナム集合管３０によって１本の通気路としてまとめられる。
【００６０】
プレナム集合管３０は、プレナム室１４からこのプレナム集合管３０あたりまでの通気部分と、プレナム吸引手段１０とを連通したり、あるいは遮断したりするプレナム開閉弁９、およびこのプレナム開閉弁９の下流側に取り付けられている第３プレナム排気管２９ｃなどを介して、プレナム吸引手段１０と連通されている。
【００６１】
プレナム開閉弁９に第３プレナム排気管２９ｃを介して連通して接続されているプレナム吸引手段１０には、本実施形態においては、真空タンクが用いられるものとする。また、このプレナム吸引手段としてのプレナム真空タンク１０は、前述した加速用真空タンク７に連通して接続されているとともに、加速用真空タンク７を真空引きする真空ポンプ８によって、加速用真空タンク７などとともに、略完全な真空状態となるまで真空引きされるものとする。これにより、プレナム吸引を行うためのランニングコストや、あるいはメンテナンス費などのコストが高騰するのを抑制できる。それとともに、この衝撃式風洞装置１をコンパクト化して省スペースで設置することができる。
【００６２】
また、このプレナム真空タンク１０は、その内部容積が、加速用真空タンク７が気流を発生させて持続させている間中、プレナム室１４内から空気を吸い出す、いわゆるプレナム吸引を連続して行うことができる大きさに形成されていることが好ましい。これにより、例えば、この衝撃式風洞装置１を用いて遷音速の速度で飛行する物体の風洞実験を行う際に、被測定物体１１の周りの気流の流速を、遷音速領域の予め設定した所定の速度に略確実に保持できる。具体的には、プレナム室１４内の空気をプレナム吸引することにより、測定室１３内の圧力に対するプレナム室１４内の圧力を低く設定できる。これにより、例えば、測定室１３内において滞留したり、あるいは乱流となった気流を、プレナム室１４内に積極的に吸い込むことができるので、測定室１３内の圧力を下げることができる。したがって、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流れを妨げる要因を取り除くのと同様の効果を得ることができ、測定室１３内において遷音速領域の流速に設定された気流を積極的に維持できる。よって、測定室１３内における被測定物体１１の周りの気流の流速を、遷音速領域の予め設定した所定の速度に略確実に保持できる。これにより、この衝撃式風洞装置１を用いた風洞実験において、実験者が所望する精度を略満たしている測定結果を得ることができる。
【００６３】
プレナム室１４と前述したトラバース室３とは、図１３に示すように、一対の第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂを介して連通されている。それら２箇所の第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂには、プレナム室１４からトラバース室３へ向かって流れる気流の流速を調節するためのダンパとしての、一対の第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂが開閉自在に取り付けられている。これら２個の第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂには、それらを互いに独立に駆動するための第１モータ８１ａおよび第２モータ８１ｂが、それぞれ１台ずつ接続されている。また、第１流速調節用ダンパ１８ａと第１モータ８１ａ、および第２流速調節用ダンパ１８ｂと第２モータ８１ｂは、それぞれ第１歯車装置８３ａおよび第２歯車装置８３ｂを介して接続されている。
【００６４】
これら２台の第１歯車装置８３ａおよび第２歯車装置８３ｂは、図１４に示すように、トラバース室３の内部において、トラバース扉８５の近傍に取り付けられている。それとともに、２台の第１モータ８１ａおよび第２モータ８１ｂは、図１４に示すように、トラバース室３の外部に配置されている。このような構成によれば、第１モータ８１ａおよび第２モータ８１ｂ、ならびに第１歯車装置８３ａおよび第２歯車装置８３ｂがトラバース扉８５の開閉を妨げるおそれがない。すなわち、第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂは、トラバース扉８５の開閉状態に拘らず、第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂを所定の大きさに開閉できるように、第１歯車装置８３ａおよび第２歯車装置８３ｂを介して、第１モータ８１ａおよび第２モータ８１ｂによって互いに独立に開閉駆動される。
【００６５】
第１モータ８１ａおよび第２モータ８１ｂは、図１４に示すように、トラバース室３の外部において、それらの駆動状態を互いに独立に制御できる制御装置８６に接続されている。この制御装置８６はさらに、第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂによる第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂの開口の度合いを、トラバース室３の外部から監視できる監視用モニタ８７に接続されている。このような構成によれば、実験者がトラバース室３内の様子を、監視用モニタ８７を用いてトラバース室３の外部から監視しつつ図示しない操作部を操作することにより、制御装置８６を介して、第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂによる第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂの開口の度合いを、それぞれ互いに独立に遠隔操作して所定の大きさに設定できる。これにより、プレナム室４内からトラバース室３内に流れ込む空気の流量を随時、任意の大きさに調節して、測定室３内における空気の流速（マッハ数）を随時、所定の範囲内においてに任意の大きさに設定できる。よって、測定室１３の内部における気流の状態を、実験者が所望する理想的な状態に設定できる。
【００６６】
例えば、測定室１３の内部において、遷音速領域の流速で流れている気流の流れる向きに対する被測定物体１１の流れ角を、その気流の流れを妨げる向きに偏角させる。この場合、偏角による被測定物体１１の周りの気流の流路面積の減少分を補うために、第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂの開口の度合いを大きくする向きに、第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂを作動させる。これにより、プレナム室１４の内部圧力とトラバース室３の内部圧力との圧力差を利用して、プレナム室１４内の空気をトラバース室３内へ流し込むことができる。ひいては、測定室１３内の空気をプレナム室１４内に積極的に吸い込むことができるので、測定室１３内の圧力を下げることができる。これにより測定室１３の内部に空気が流れ込み易くなるとともに、測定室１３の内部から空気が流れ出易くなる。したがって、測定室１３の内部における被測定物体１１の周りの気流の流路面積を、ラバーノズル１２の絞り部１２ｂにおける気流の流路面積よりも十分に大きく確保したのと同様の効果を得ることができる。よって、遷音速領域の流速に加速された乾燥空気を用いて風洞実験を行う場合にも、測定室１３の内部における被測定物体１１の周りの流速（マッハ数）の低下を抑制できるとともに、気流のマッハ数を高い精度で調節して設定できる。
【００６７】
また、操作部を操作することにより、制御装置８６を介して、第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂによる第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂの開口の度合いを、それぞれ異なる大きさに設定することができる。この場合、測定室１３の内部における気流の状態は、測定室１３の軸方法に対して非対称となる。これにより、測定室１３の内部、特に被測定物体１１の周りに複雑な流れの気流を発生させることができるので、自然環境における複雑な状態の大気中を飛行する場合の飛行機などの飛行シミュレーションを、より高い精度で行うことができる。
【００６８】
次に、この衝撃式風洞装置１による風洞実験の概略を、空気の流れの速度を遷音速領域に設定した場合を例に挙げて説明する。まず、衝撃式風洞装置１の作動が停止している状態において、トラバース室３からトラバース装置１５を介して測定室１３内に配置される被測定物体１１が、予め定められている所定の状態となるように、トラバース扉８５を開けて取り付け作業行う。この取り付け作業が終了した後、トラバース扉８５を閉じてトラバース室３内を密封するとともに、開閉弁６を作動させて吸引孔３ａを密閉する。また、これに併せて開閉弁９も作動させて、プレナム室１４とプレナム真空タンク１０との通気路を気密を保持して遮断する。
【００６９】
この状態において、気体乾燥装置２を作動させて、乾燥空気室１６、ラバーノズル１２、測定室１３、プレナム室１４、およびトラバース室３などの内部に存在している空気を、予め定められている所定の湿度まで乾燥させる。一方、真空ポンプ８を作動させて、加速用真空タンク７およびプレナム真空タンク１０などの内部が略完全な真空状態になるまで真空引きを行う。また、測定室１３内の被測定物体１１の周りにおける乾燥空気が、その流速が予め定められている所定の遷音速に達するように、かつ、その気流状態が予め定められている所定の流れとなるように、ラバーノズル１２の絞り部１２ｂ、および、第１流速調節用ダンパ１８ａおよび第２流速調節用ダンパ１８ｂによる第１流速調節用開口１９ａおよび第２流速調節用開口１９ｂの開口の度合いを、予め調節して設定する。
【００７０】
以上の準備が整った後、開閉弁６を作動させて吸引孔３ａを瞬時に開く。これに続けて、前述した被測定物体１１の周りの流速に基づいて予め計算されている乾燥空気室１６内の乾燥空気が、測定室１３を経てプレナム室１４内に流れ込むタイミングを見計らって、開閉弁９も作動させて、プレナム吸引を開始する。
【００７１】
これにより、乾燥空気室１６内の乾燥空気は所定の遷音速に加速されて、実験者が所望する気流状態となって測定室１３を通過して、加速用真空タンク７内に吸引される。よって、実験者は遷音速で飛行する物体の風洞実験のデータを高い精度で得ることができる。
【００７２】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【００７３】
（実施の第２形態）
実施の第２形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図２を用いて説明する。
実施の第２形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
開閉弁６は、図２に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【００７５】
開閉弁体５３には、図２に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気を弁開閉用通気路５９内に導く圧縮空気流入用開口５９ａが設けられている。圧縮空気流入用開口５９ａの開閉弁体５３の半径方向反対側には、弁開閉用通気路５９内の圧縮空気を開閉弁体５３の外部に導く排気口５９ｃが設けられ、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁６５に接続されている。また、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【００７６】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図２に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０が設置されている。
【００７７】
サブピストン５５は、図２に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内の真空圧の空間と連通されている。
【００７８】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【００７９】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７を開くとともに、空気排出弁５８及び空気排出弁６５を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図２中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０を封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【００８０】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【００８１】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図２中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。また、空気排出弁５８を開いた後、サブピストン５５が移動し、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０が開放されるタイミングで空気排出弁６５を開く。すると、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０が開放されるとほぼ同時に、排気口５９ｃが開閉弁体５３の外部と連通される。すると、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０の２個所を介して連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急速で排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。
【００８２】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【００８３】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【００８４】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空状態である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。これにより、メインシリンダ６２内の圧縮空気が排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０の２個所を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急排気されるので、従来より排気速度を上げることができる。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【００８５】
（実施の第３形態）
実施の第３形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図３を用いて説明する。
実施の第３形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
開閉弁６は、図３に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【００８７】
開閉弁体５３の内部には、図３に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気を弁開閉用通気路５９内に導く圧縮空気流入用開口５９ａが設けられている。圧縮空気流入用開口５９ａの開閉弁体５３の半径方向反対側には、弁開閉用通気路５９内の圧縮空気を開閉弁体５３の外部に導く排気口５９ｃが設けられ、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁６５に接続されている。また、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、図４に示すように、開閉弁体５３の周方向に沿って等間隔に複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が弁開閉用通気路５９と連通するように設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【００８８】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図３に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０が設置されている。
【００８９】
サブピストン５５は、図３に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内の真空圧の空間と連通されている。
【００９０】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【００９１】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７を開くとともに、空気排出弁５８及び空気排出弁６５を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図３中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・の全てを封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【００９２】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【００９３】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図３中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。また、空気排出弁５８を開いた所定の時間後、大体、サブピストン５５が移動するタイミングに空気排出弁６５を開く。すると、サブピストン５５によって封鎖されていた複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が開放されるとほぼ同時に、排気口５９ｃが開閉弁体５３の外部と連通される。すると、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが排気口５９ｃ及び複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を介して連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急速で排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。
【００９４】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【００９５】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【００９６】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空状態である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。これにより、メインシリンダ６２内の圧縮空気が排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急排気される。空気抜き孔６０として、複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が設けられているので、メインシリンダ６２内の圧縮空気を排気する開口面積が増えるので、排気速度を上げることができる。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【００９７】
（実施の第４形態）
実施の第４形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図５を用いて説明する。
実施の第４形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００９８】
開閉弁６は、図５に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【００９９】
開閉弁体５３の内部には、図５に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気を弁開閉用通気路５９内に導く圧縮空気流入用開口５９ａが設けられている。圧縮空気流入用開口５９ａの開閉弁体５３の半径方向反対側には、弁開閉用通気路５９内の圧縮空気を開閉弁体５３の外部に導く排気口５９ｃが設けられ、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁６５に接続されている。また、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、図４に示すように、開閉弁体５３の周方向に複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【０１００】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図５に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、開閉弁体５３の上流部には、弁開閉用通気路５９から半径方向に開閉弁体５３の外側へ伸縮材通気路５９ｄが１つ以上形成されている。伸縮材通気路５９ｄの開口部は、開閉弁体５３の全周に亘って弾性変形可能な伸縮材６６で覆われている。本実施例においては、伸縮材６６は、ゴム製とする。伸縮材通気路５９ｄに圧縮空気を流すことにより、圧縮空気の圧力により伸縮材６６が膨張するように弾性変形し、弁体係合部５４ｂと接触することにより、Ｏリングと同様の役割を行い、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐ。
【０１０１】
サブピストン５５は、図５に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内の真空圧の空間と連通されている。
【０１０２】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【０１０３】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７を開くとともに、空気排出弁５８及び空気排出弁６５を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている伸縮材通気路５９ｄ内にも充填される。これにより、圧縮空気の圧力により伸縮材６６が膨張し、伸縮材６６が全周に亘って弁体係合部５４ｂと接触することにより、Ｏリングと同様の役割を行う。また、この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図５中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・の全てを封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【０１０４】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【０１０５】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図３中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。また、空気排出弁５８を開いた後、サブピストン５５が移動するタイミングに空気排出弁６５を開く。すると、サブピストン５５によって封鎖されていた複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が開放されるとほぼ同時に、排気口５９ｃが開閉弁体５３の外部と連通される。すると、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０の２個所を介して連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急速で排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。この際、伸縮材通気路５９ｄ内も伸縮材６６を膨張させるように付勢していた圧力から開放される。これにより、伸縮材６６が元の状態に復帰（収縮）し、伸縮材６６と弁体係合部５４ｂとは、非接触状態となり、開閉弁体５３と弁体５４との間には、摩擦力がなくなる。よって、弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。
【０１０６】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【０１０７】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【０１０８】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空状態である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。これにより、メインシリンダ６２内の圧縮空気が排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急排気される。空気抜き孔６０は、開閉弁体５３の半径方向に複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が弁開閉用通気路５９と連通して設けられているので、メインシリンダ６２内の圧縮空気を排気する開口面積が増えるので、排気速度を上げることができる。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。
また、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、Ｏリングの代わりに、開閉弁体５３の上流部に、弁開閉用通気路５９から半径方向に開閉弁体５３の外側へ伸縮材通気路５９ｄが１つ以上形成し、伸縮材通気路５９ｄの開口部の開閉弁体５３の全周を伸縮材６６で覆うことにより、開閉弁６から下流側を真空引きする場合は、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐ。また、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合は、開閉弁体５３と弁体５４との間には、摩擦力がなくなり、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【０１０９】
（実施の第５形態）
実施の第５形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図７を用いて説明する。
実施の第５形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１１０】
開閉弁６は、図７に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【０１１１】
開閉弁体５３の内部には、図７に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気を弁開閉用通気路５９内に導く圧縮空気流入用開口５９ａが設けられている。圧縮空気流入用開口５９ａの開閉弁体５３の半径方向反対側には、弁開閉用通気路５９内の圧縮空気を開閉弁体５３の外部に導く排気口５９ｃが設けられ、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁６５に接続されている。また、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、図４に示すように、開閉弁体５３の周方向に複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【０１１２】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図７に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０が設置されている。
【０１１３】
サブピストン５５は、図７に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内の真空圧の空間と連通されている。
【０１１４】
トラバース室３の壁部の吸引孔３ａ付近には、空気流入用孔６９が、吸引孔３ａの中心を基準に円周方向に複数形成されている。空気流入用孔６９は、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密封する時は、吸引孔３ａと共に弁体蓋部５４ａに密封される。空気流入用孔６９はトラバース室３内に形成されたリングヘッダ６８及び配管を介して空気抜き孔６０と接続されている。
【０１１５】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【０１１６】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７を開くとともに、空気排出弁５８及び空気排出弁６５を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図７中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・の全てを封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【０１１７】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【０１１８】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図７中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。また、空気排出弁５８を開いた後、サブピストン５５が移動するタイミングに空気排出弁６５を開く。すると、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が開放されるとほぼ同時に、排気口５９ｃが開閉弁体５３の外部と連通される。すると、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０の２個所を介して連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急速で排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。この際、空気抜き孔６０から排気される圧縮空気が配管及びリングヘッダ６８を介して空気流入用孔６９へ流入する。空気流入用孔６９へ流入した圧縮空気は、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
【０１１９】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【０１２０】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【０１２１】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空状態である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。これにより、メインシリンダ６２内の圧縮空気が排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０の２個所を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急排気される。空気抜き孔６０は、開閉弁体５３の半径方向に空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・のように複数個、弁開閉用通気路５９と連通して設けられているので、メインシリンダ６２内の圧縮空気を排気する開口面積が増えるので、排気速度を上げることができる。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。また、空気抜き孔６０から排気される圧縮空気が空気流入用孔６９へ流入されることで、空気流入用孔６９へ流入した圧縮空気が、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【０１２２】
（実施の第６形態）
実施の第６形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図８を用いて説明する。
実施の第６形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１２３】
開閉弁６は、図８に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【０１２４】
開閉弁体５３の内部には、図８に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気を弁開閉用通気路５９内に導く圧縮空気流入用開口５９ａが設けられている。圧縮空気流入用開口５９ａの開閉弁体５３の半径方向反対側には、弁開閉用通気路５９内の圧縮空気を開閉弁体５３の外部に導く排気口５９ｃが設けられ、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁６５に接続されている。また、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、図４に示すように、開閉弁体５３の周方向に複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【０１２５】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図８に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０が設置されている。
【０１２６】
サブピストン５５は、図８に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内の真空圧の空間と連通されている。
【０１２７】
開閉弁ケース５２の外部には、弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９への通路を分岐し、空気供給弁７１が設けられた配管を介して接続されたチャンバー７２が設置されている。チャンバー７２は、弁開閉用コンプレッサ５６から供給された圧縮空気を高い圧力を保持した状態で、貯えることができる装置である。また、トラバース室３の壁部の吸引孔３ａ付近には、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密封時は、吸引孔３ａと共に弁体蓋部５４ａに密封される空気流入用孔６９が、吸引孔３ａの中心を基準に円周方向に複数個形成されている。空気流入用孔６９はトラバース室３内に形成されたリングヘッダ６８及び空気供給弁７３が設けられた配管を介してチャンバー７２に接続されている。
【０１２８】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【０１２９】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７及び空気供給弁７１を開くとともに、空気排出弁５８、空気排出弁６５及び空気供給弁５３を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図８中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・の全てを封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。また、弁開閉用コンプレッサ５６から供給された圧縮空気がチャンバー７２に蓄積される。
【０１３０】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【０１３１】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、空気排出弁７１を閉じ、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図２中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。また、空気排出弁５８を開いた後、サブピストン５５が移動するタイミングに空気排出弁６５及び空気排出弁７３を同時に開く。すると、空気排出弁６５を開くことにより、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が開放されるとほぼ同時に、排気口５９ｃが開閉弁体５３の外部と連通される。すると、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０の２個所を介して連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急速で排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。また、空気排出弁７３を開くことにより、チャンバー７２に蓄積されていた圧縮空気がリングヘッダ６８を介して空気流入用孔６９へ流入する。空気流入用孔６９へ流入した圧縮空気が、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
【０１３２】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【０１３３】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【０１３４】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空状態である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。これにより、メインシリンダ６２内の圧縮空気が排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急排気される。空気抜き孔６０は、開閉弁体５３の半径方向に空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・のように複数個、弁開閉用通気路５９と連通して設けられているので、メインシリンダ６２内の圧縮空気を排気する開口面積が増えるので、排気速度を上げることができる。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。
また、チャンバー７２に蓄積された圧縮空気が空気流入用孔６９へ流入されることで、空気流入用孔６９へ流入した圧縮空気が、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【０１３５】
（実施の第７形態）
実施の第７形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図９を用いて説明する。
実施の第７形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１３６】
開閉弁６は、図９に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【０１３７】
開閉弁体５３の内部には、図９に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気を弁開閉用通気路５９内に導く圧縮空気流入用開口５９ａが設けられている。圧縮空気流入用開口５９ａの開閉弁体５３の半径方向反対側には、弁開閉用通気路５９内の圧縮空気を開閉弁体５３の外部に導く排気口５９ｃが設けられ、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁６５に接続されている。また、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、図４に示すように、開閉弁体５３の周方向に複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【０１３８】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図９に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、開閉弁体５３の上流部の外周には、Ｏリング５０が設置されている。
【０１３９】
サブピストン５５は、図９に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内と連通されている。
【０１４０】
また、開閉弁ケース５２内には、弁体５４の摺動方向に伸縮自在な弾性体７５が複数設置されている。本実施例においては、弾性体７５は、バネとする。バネに代えて、弾性体７５は、各種シリンダが適用可能である。それぞれの弾性体７５の一端は、弁体蓋部５４ａに接続され、他端は、開閉弁ケース５２の壁部５２ａに接続されている。弾性体７５は、弾性体７５に力がかからない初期状態においては、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉しない開状態とし、メインシリンダ内に圧縮空気が供給され、弁体５４が移動し、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉した位置まで弾性体７５が伸びる。
【０１４１】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【０１４２】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７を開くとともに、空気排出弁５８及び空気排出弁６５を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図９中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・の全てを封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。この際、弾性体７５が伸びた状態となり、弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【０１４３】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【０１４４】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図９中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。また、空気排出弁５８を開いた後、サブピストン５５が移動するタイミングに空気排出弁６５を開く。すると、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が開放されるとほぼ同時に、排気口５９ｃが開閉弁体５３の外部と連通される。すると、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０を介して連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急速で排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。この際、弾性体７５の収縮する力により弁体蓋部５４ａに引張り力が作用し、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
【０１４５】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【０１４６】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【０１４７】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空状態である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。これにより、メインシリンダ６２内の圧縮空気が排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０の２個所を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急排気される。空気抜き孔６０は、開閉弁体５３の半径方向に空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・のように複数個、弁開閉用通気路５９と連通して設けられているので、メインシリンダ６２内の圧縮空気を排気する開口面積が増えるので、排気速度を上げることができる。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。また、弾性体７５の収縮する力により弁体蓋部５４ａに引張り力が作用し、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【０１４８】
（実施の第８形態）
実施の第８形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図１０を用いて説明する。
実施の第８形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１４９】
実施の第８形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、実施の第１形態から第７形態を併用した構造である。
開閉弁６は、図１０に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている開閉弁体５３、この開閉弁体５３の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４、および開閉弁体５３の下流側端部の内部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられているサブピストン５５などから構成されている。この開閉弁６は、その外部に設けられている空気供給弁５７を介して、開閉弁６を閉じるために、その内部に圧縮空気を供給する弁開閉用コンプレッサ５６と連通されている。それとともに、この開閉弁６は、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁５８に接続されている。
【０１５０】
開閉弁体５３の内部には、図１０に示すように、その軸方向中間部から上流側端部にかけて、弁開閉用コンプレッサ５６から供給される圧縮空気が通される弁開閉用通気路５９が設けられている。それとともに、開閉弁体５３の内部には、その軸方向中間部に、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気を弁開閉用通気路５９内に導く圧縮空気流入用開口５９ａが設けられている。圧縮空気流入用開口５９ａの開閉弁体５３の半径方向反対側には、弁開閉用通気路５９内の圧縮空気を開閉弁体５３の外部に導く排気口５９ｃが設けられ、開閉弁ケース５２内に設けられている空気排出弁６５に接続されている。また、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気を開閉弁体５３の外部に抜くための空気抜き孔６０が、図４に示すように、開閉弁体５３の周方向に複数の空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が弁開閉用通気路５９と連通して設けられている。また、開閉弁体５３の下流側端部には、サブピストン５５が開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に収容されているサブピストンシリンダ６１が設けられている。
【０１５１】
開閉弁体５３に取り付けられている弁体５４は、図１０に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３の外周部に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に係合できるとともに、弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間の気密を保持できる大きさの略筒形状に形成されている。この弁体係合部５４ｂは、開閉弁体５３とともにメインシリンダ６２を形成している。さらに、開閉弁体５３の上流部には、弁開閉用通気路５９から半径方向に開閉弁体５３の外側へ伸縮材通気路５９ｄが１つ以上形成されている。伸縮材通気路５９ｄの開口部では、開閉弁体５３の全周を膨張及び収縮が可能な伸縮材６６で覆われている。本実施例においては、伸縮材６６は、ゴム製とする。伸縮材通気路５９ｄに圧縮空気を流すことにより、圧縮空気の圧力により伸縮材６６が膨張し、全周が弁体係合部５４ｂと接触することにより、Ｏリングと同様の役割を行い、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐ。
【０１５２】
サブピストン５５は、図１０に示すように、開閉弁体５３の下流側端部内に設けられているサブピストンシリンダ６１内に、開閉弁体５３の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている。このサブピストンシリンダ６１の内部には、その下流側端部に設けられているサブピストンシリンダ開口６１ａを通して、弁開閉用コンプレッサ５６から圧縮空気が送り込まれる。また、このサブピストンシリンダ６１は、その内部から圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を介して、開閉弁ケース５２内の真空圧の空間と連通されている。
【０１５３】
開閉弁ケース５２外部には、弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９への通路を分岐し、空気供給弁７１が設けられた配管を介して接続されたチャンバー７２が設置されている。チャンバー７２は、弁開閉用コンプレッサ５６から供給された圧縮空気を高い圧力を保持した状態で、貯えることができる装置である。また、トラバース室３の吸引孔３ａ付近には、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密封時は、吸引孔３ａと共に弁体蓋部５４ａに密封される空気流入用孔６９が、吸引孔３ａの中心を基準に円周方向に複数個形成されている。空気流入用孔６９はトラバース室３内に形成されたリングヘッダ６８及び空気供給弁７３が設けられた配管を介して開閉弁ケース５２外部に設置されたチャンバー７２に接続されている。
【０１５４】
また、開閉弁ケース５２内には、伸縮自在な弾性材料で形成された弾性体７５が複数設置されている。本実施例においては、弾性体７５は、バネとする。バネに代えて、弾性体７５は、各種シリンダが適用可能である。それぞれの弾性体７５の一端は、弁体蓋部５４ａに接続され、他端は、開閉弁ケース５２の壁部５２ａに接続されている。弾性体７５は、弾性体７５に力がかからない初期状態においては、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉しない開状態とし、メインシリンダ内に圧縮空気が供給され、弁体５４が移動し、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉した位置まで弾性体７５が伸びる。
【０１５５】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【０１５６】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。空気供給弁５７及び空気供給弁７１を開くとともに、空気排出弁５８、空気排出弁６５及び空気供給弁５３を閉じた状態において、弁開閉用コンプレッサ５６を作動させる。弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、開閉弁体５３の軸方向中間部において、その側部に設けられている圧縮空気流入用開口５９ａを通して弁開閉用通気路５９内に供給される。弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている圧縮空気流出用開口５９ｂを通して、メインシリンダ６２内に充填される。これにより、弁体５４はトラバース室３側に向けて付勢される。この際、弁開閉用通気路５９内に供給された圧縮空気は、開閉弁体５３の上流側端部に設けられている伸縮材通気路５９ｄ内にも充填される。これにより、圧縮空気の圧力により伸縮材６６が膨張し、全周が弁体係合部５４ｂと接することにより、Ｏリングと同様の役割を行う。また、この際、弁開閉用コンプレッサ５６によって発生される圧縮空気は、サブピストンシリンダ開口６１ａを通してサブピストンシリンダ６１内にも充填される。サブピストン５５は、図１０中実線で示されているように、圧縮空気によって上流側に向けて付勢され、開閉弁体５３の軸方向中間部に設けられている空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・の全てを封鎖するように、サブピストンシリンダ６１内を移動する。これにより、弁開閉用通気路５９内およびメインシリンダ６２内に充填された圧縮空気は、それらの外部への流出口が無くなるので、その内部圧力によって弁体５４をトラバース室３側に向けて押し付ける。この際、弾性体７５の一端が弁体蓋部５４ａに接続され、他端が開閉弁ケース５２の壁部５２ａに接続されているため、弾性体７５が伸びた状態となり、弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。また、弁開閉用コンプレッサ５６から供給された圧縮空気がチャンバー７２に蓄積される。
【０１５７】
弁開閉用コンプレッサ５６から弁開閉用通気路５９内、メインシリンダ６２内、およびサブピストンシリンダ６１内に供給される圧縮空気の圧力は、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さに設定されている。それとともに、弁開閉用通気路５９、メインシリンダ６２、およびサブピストンシリンダ６１のそれぞれの内部容積の大きさ、および内部形状なども、開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁開閉用コンプレッサ５６からそれらに供給される圧縮空気の圧力を、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる高さを維持できるような大きさおよび形状に形成されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態おいても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁開閉用コンプレッサ５６は連続運転され、この開閉弁６内に向けて、前述した高さの圧力に設定されている圧縮空気が常に供給されるように設定されている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【０１５８】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、空気排出弁７１を閉じ、弁開閉用コンプレッサ５６の運転を停止するとともに、空気排出弁５８を開く。これにより、サブピストンシリンダ６１内から真空となっている開閉弁ケース５２内へ圧縮空気が急速で排気され、サブピストン５５は、これを上流側に付勢していた圧力から開放される。それとともに、サブピストン５５は、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側と、圧縮空気が充填されている弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部との圧力差によって、下流側に向けて付勢される。これにより、サブピストン５５は、図１０中仮想線で示されているように、サブピストンシリンダ６１内をその下流側に向けて急速で移動する。また、空気排出弁５８を開いた後、サブピストン５５が移動するタイミングに空気排出弁６５及び空気排出弁７３を同時に開く。すると、空気排出弁６５を開くことにより、サブピストン５５によって封鎖されていた空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・が開放されるとほぼ同時に、排気口５９ｃが開閉弁体５３の外部と連通される。すると、弁開閉用通気路５９およびメインシリンダ６２のそれぞれの内部と外部とが排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０を介して連通されるので、それらの内部に充填されていた圧縮空気が、排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急速で排気される。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から開放される。この際、伸縮材通気路５９ｄ内も伸縮材６６を膨張させるように付勢していた圧力から開放される。これにより、膨張していた伸縮材６６が収縮し、伸縮材６６と弁体係合部５４ｂとは、非接触状態となり、開閉弁体５３と弁体５４との間には、摩擦力がなくなる。よって、弁体５４は、トラバース室３から上流側と、略完全な真空状態となっている開閉弁６から下流側との圧力差によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。また、空気排出弁７３を開くことにより、チャンバー７２に蓄積されていた圧縮空気がリングヘッダ６８を介して空気流入用孔６９へ流入する。空気流入用孔６９へ流入した圧縮空気が、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢する。また、弾性体７５の収縮する力により弁体蓋部５４ａに引張り力が作用し、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
【０１５９】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【０１６０】
なお、サブピストン５５は、図示しない外れ止めによって、サブピストンシリンダ６１内から抜け落ちないように規制されている。
【０１６１】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を排出するための空気排出弁５８を開閉弁ケース５２内に設置し、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を真空状態である開閉弁ケース５２内に排出させているので、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を流す際、サブピストンシリンダ６１内の圧縮空気を急速で排出させることができ、その結果、サブピストン５５が高速で下流側に移動する。これにより、メインシリンダ６２内の圧縮空気が排気口５９ｃ及び空気抜き孔６０を通して真空状態である開閉弁体５３の外部へ急排気される。空気抜き孔６０は、開閉弁体５３の半径方向に空気抜き孔６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、・・・のように複数個、弁開閉用通気路５９と連通して設けられているので、メインシリンダ６２内の圧縮空気を排気する開口面積が増えるので、排気速度を上げることができる。よって、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた圧力から急速で開放されるので、吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。
また、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐため、Ｏリングの代わりに、開閉弁体５３の上流部に、弁開閉用通気路５９から半径方向に開閉弁体５３の外側へ伸縮材通気路５９ｄが１つ以上形成し、伸縮材通気路５９ｄの開口部の開閉弁体５３の全周を伸縮材６６で覆うことにより、開閉弁６から下流側を真空引きする場合は、メインシリンダ６２内の空気が弁体係合部５４ｂと開閉弁体５３の外周部との間から漏れるのを防ぐ。また、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合は、開閉弁体５３と弁体５４との間には、摩擦力がなくなり、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
また、チャンバー７２に蓄積された圧縮空気が空気流入用孔６９へ流入されることで、空気流入用孔６９へ流入した圧縮空気が、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、さらにスムーズに弁体５４の移動が可能となる。
また、弾性体７５の収縮する力により弁体蓋部５４ａに引張り力が作用し、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように加勢するので、スムーズに弁体５４の移動が可能となる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【０１６２】
（実施の第９形態）
実施の第９形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置について、図１１を用いて説明する。
実施の第９形態による開閉弁を適用した衝撃式風洞装置は、開閉弁の構成が前述した第１実施形態の衝撃式風洞装置が有している開閉弁の構成と異なっているだけで、衝撃式風洞装置の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１６３】
開閉弁６は、図１１に示すように、トラバース室３の気密を保持して接続される開閉弁ケース５２、この開閉弁ケース５２の下流側端部において、これを貫通するように、かつ、トラバース室３の下流側端部に設けられている吸引孔３ａと同一軸線上に位置するように取り付けられている弁体支持軸８０、この弁体支持軸８０の上流側端部において、その軸方向に沿って摺動自在に取り付けられている弁体５４などから構成されている。なお、弁体５４は、金属製とする。
【０１６４】
弁体支持軸８０に取り付けられている弁体５４は、図１１に示すように、トラバース室３の吸引孔３ａを密閉する弁体蓋部５４ａと、この弁体蓋部５４ａの下流側に一体に設けられた弁体係合部５４ｂと、開閉弁ケース５２の壁部５２ａと接触可能な弁体板５４ｃとから構成されている。弁体蓋部５４ａは、吸引孔３ａを密閉できる大きさの平板形状に形成されている。開閉弁体５３の上流部の外周には、軸受７９が設置され、弁体係合部５４ｂは、軸受７９を介して弁体支持軸８０の外周部を、弁体支持軸８０の軸方向に沿って摺動自在に設けられている。
【０１６５】
トラバース室３の壁部の吸引孔３ａの周辺には、その弁体５４側に、弁体保持用電磁石７７が設置されている。開閉弁ケース５２の弁体支持軸８０の貫通部周辺には、その弁体５４側に、弁体引張り用電磁石７８が設置されている。
【０１６６】
以上説明した構成からなる開閉弁６を作動させて、トラバース室３の吸引孔３ａを開閉することにより、この開閉弁６から下流側を真空に引いたり、あるいは乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流したりできる。
【０１６７】
まず、この開閉弁６から下流側を真空引きする場合について詳しく説明する。弁体引張り用電磁石７８の磁力を発生させず、弁体保持用電磁石７７の磁力を発生させることにより、弁体５４はトラバース室３側に移動し、トラバース室３側に向けて押し付けられる。弁体５４は、これが有している弁体蓋部５４ａによって、トラバース室３内の気密を保持するように、吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる。これにより、開閉弁６から下流側を、略完全な真空状態になるまで真空引きできる。
【０１６８】
開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、弁体保持用電磁石７７は、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａを密閉して塞ぐことができる磁力に設定されている。これにより、この開閉弁６から下流側が略完全に真空になった状態においても、トラバース室３から上流側と、この開閉弁６から下流側との圧力差によって、弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから離れることによる空気漏れが起こるおそれが殆どない。また、以上説明した真空引きを行う際には、弁体保持用電磁石は連続的に磁力を発生させている。これにより、略完全に真空になった開閉弁ケース５２内において、弁体５４が吸引孔３ａから突然離れる事態を防止できる。
【０１６９】
次に、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流す場合について詳しく説明する。前述した作業により、開閉弁６から下流側を略完全に真空に引いた状態において、弁体保持用電磁石７７の磁力を解くとともに、弁体引張り用電磁石７８の磁力を発生させる。これにより、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように保持していた磁力から開放され、弁体５４は、弁体引張り用電磁石７８の磁力によって、その弁体蓋部５４ａが吸引孔３ａから急速に離れるように、下流側に向かって極短時間で引き戻され、吸引孔３ａを開放する。
【０１７０】
これにより、トラバース室３から上流側の乾燥空気は、吸引孔３ａおよびこの開閉弁６に設けられている図１７に示す開閉弁通気孔４５を高速で通過して、加速用真空タンク７内に吸い込まれる。これにより、乾燥空気室１６から加速用真空タンク７に向けて、乾燥空気を加速して勢いよく流すことができる。すなわち、この衝撃式風洞装置１内において、最も上流側に設置された乾燥空気室１６から、最も下流側に設置された加速用真空タンク７内に向けて、高速で流れる乾燥空気の気流を発生させることができる。
【０１７１】
本実施形態の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置による効果は以下の通りである。
弁体５４と弁体支持軸８０との摺動部分に軸受を使用することで、スムーズに弁体５４の移動が可能となり、弁体５４は、その弁体蓋部５４ａを、吸引孔３ａを密閉して塞ぐように付勢していた状態から吸引孔３ａを速く開放することができ、弁を開放する速度を上げることができる。
また、弁体５４と弁体支持軸８０との摺動部分に軸受を使用し、弁体の保持又は移動に磁力を利用することで、空気の漏れを防ぐシール構造を使用せずに構造が容易な開閉弁とすることができる。
上記により、乾燥空気室１６内から測定室１３内に流れ込む乾燥空気の流速を所定の流速から増大させるため、絞り部１２ｂの径の大きさを変化させ、内部通路１２ａの面積を小さくさせても、極短時間で乾燥空気の気流を任意の流速とすることができ、乾燥空気の気流の持続時間が所定の流速時より短くなることがなく、十分な測定データが得ることができる。
【０１７２】
実施の第１〜第９形態では、衝撃式風洞装置について説明したが、本発明は、衝撃式風洞装置に限定されず、開閉弁を備えた装置であれば広く適用可能である。
【０１７３】
【発明の効果】
本発明によれば、弁の開動作を速く行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の開閉弁の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の開閉弁の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の開閉弁の第３実施形態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の開閉弁におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図５は、本発明の開閉弁の第４実施形態を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の開閉弁の第４実施形態における圧縮空気を加圧した時の詳細部Ｂを示す図である。図６（ｂ）は、本発明の開閉弁の第４実施形態における圧縮空気を排出した時の詳細部Ｂを示す図である。
【図７】図７は、本発明の開閉弁の第５実施形態を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の開閉弁の第６実施形態を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の開閉弁の第７実施形態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の開閉弁の第８実施形態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の開閉弁の第９実施形態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の開閉弁を適用した衝撃式風洞装置の概略を一部断面にして示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示されている衝撃式風洞装置が具備しているプレナム室及びトラバース室の接続部分を示す断面図である。
【図１４】図１４は、図１２に示されている衝撃式風洞装置が具備しているプレナム室及びトラバース室の接続部分を示す断面図である。
【図１５】図１５は、従来の開閉弁の一例を示す断面図である。
【図１６】図１６は、従来の開閉弁の一例の動作状態において弁体が開となった状態を示す断面図である。
【図１７】図１７は、開閉弁におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１８】図１８は、従来の開閉弁の一例の動作状態において弁体が閉となった状態を示す断面図である。
【図１９】図１９は、従来の開閉弁の一例の動作状態においてサブピストンシリンダから空気を排気し、サブピストンが右側へ移動した状態を示す断面図である。
【図２０】図２０は、従来の開閉弁の一例の動作状態において弁体が開となり、メインシリンダ内に空気が流入した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  衝撃式風洞装置
２  気体乾燥装置
３  トラバース室
３ａ  吸引孔
６  開閉弁
７  加速用真空タンク（流体加速手段）
８  真空ポンプ
１１  被測定物体（モデル）
１２  ラバーノズル
１２ａ  内部通路
１２ｂ  絞り部（スロート部）
４５  開閉弁通気孔
４８  空気排出弁
５０  Ｏリング
５２  開閉弁ケース
５３  開閉弁体
５４  弁体
５４ａ  弁体蓋部
５４ｂ  弁体係合部
５５  サブピストン
５６  弁開閉用コンプレッサ
５７  空気供給弁
５８  空気排出弁
５９  弁開閉用通気路
５９ａ  排気口
５９ｂ  圧縮空気流出用開口
５９ｃ  排気口
５９ｄ  伸縮材通気路
６０  空気抜き孔
６１  サブピストンシリンダ
６１ａ  サブピストンシリンダ開口部
６２  メインシリンダ
６５  空気排出弁
６６  伸縮材
６８  リングヘッダ
６９  空気流入用孔
７１  空気供給弁
７２  チャンバー
７３  空気供給弁
７５  弾性体（バネ）
７７  電磁石
７８  電磁石
７９  軸受
８０  弁体支持軸
【図１】
2004150959.tif 000003
【図２】
2004150959.tif 000004
【図３】
2004150959.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004150959.tif 000007
【図６】
2004150959.tif 000008
【図７】
2004150959.tif 000009
【図８】
2004150959.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2004150959.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004150959.tif 000017
【図１６】
2004150959.tif 000018
【図１７】
2004150959.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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