(57)【要約】【課題】音響圧縮機の利用範囲を大幅に広めるべく、きわめて簡単な手段により、高圧の圧縮気体を得ることができ、ひいては小型化を可能にする。【解決手段】音響共振管１の大径の基端部内側に、駆動音源をもって、微小振幅で軸方向に高速で往復運動させられるピストン５を設け、このピストン５の往復運動に伴う音響共振管１内の圧力変動によって、気体を音響共振管へ吸入して、小径の先端部より吐出させるようになっている音響圧縮機において、吐出行程に先立ち、音響共振管１内を加圧するようにする。【選択図】        図１
2004293356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響共振管の大径の基端部内側に、駆動音源をもって、微小振幅で軸方向に高速で往復運動させられるピストンを設け、このピストンの往復運動に伴う音響共振管内の圧力変動によって、気体を音響共振管内へ吸入して、小径の先端部より吐出させるようになっている音響圧縮機において、吐出行程に先立ち、音響共振管内を加圧するようにしたことを特徴とする音響圧縮機。
【請求項２】
音響共振管の小径の先端部に、外気吸入用逆止弁と、開弁抵抗が、外気吸入用逆止弁の開弁抵抗よりも大きい加圧気体吐出用逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の音響圧縮機。
【請求項３】
音響共振管内に、その大径の基端部より小径の先端部付近へ至る圧力流体充填袋を装入したことを特徴とする請求項１または２記載の音響圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響共振に基づく振幅圧力変動を利用した、気体用音響圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音響共振管の大径の基端の内側に、駆動音源をもって、微小振幅で軸方向に高速で往復運動させられるピストンを設け、このピストンの往復運動に伴う音響共振管内の圧力変動によって、気体を、小径の先端部から音響共振管内へ吸入して吐出させるようになっている音響圧縮機は公知である。
【０００３】
この音響圧縮機は、ピストンを軸線方向に微小振幅で往復させた際のピストンの運動に伴う管内気柱の共振現象により生じる音響定在波の振幅圧力変動を利用しているもので、作動部としては、音響共振管の基端内側に設けたピストンを高速で往復運動させる加振装置を備えているのみである。
【０００４】
従って、構造がきわめて簡単で、故障のおそれも小さいという特長を有し、今後広く利用されるものと期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した音響圧縮機は、微振動するピストンのみによって、気体を吸入吐出させるものであるから、得られる圧縮比が小さいという本質的な問題がある。
【０００６】
本発明は、音響圧縮機の利用範囲を大幅に広めるべく、きわめて簡単な手段により、高圧の圧縮気体を得ることができ、ひいては小型化を可能にしたもので、その具体的手段は、次の如くである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）音響共振管の大径の端部内側に、駆動音源をもって、微小振幅で軸方向に高速で往復運動させられるピストンを設け、このピストンの往復運動に伴う音響共振管内の圧力変動によって、気体を音響共振管内へ吸入して、小径の先端部より吐出させるようになっている音響圧縮機において、吐出行程に先立ち、音響共振管内を加圧するようにする。
【０００８】
（２）上記（１）項において、音響共振管の小径の先端部に、外気吸入用逆止弁と、開弁抵抗が、外気吸入用逆止弁の開弁抵抗よりも大きい加圧気体吐出用逆止弁を設ける。
【０００９】
（３）上記（１）項または（２）項において、音響共振管内に、その大径の基端部より小径の先端部付近へ至る圧力流体充填袋を装入する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１または２記載の発明に係る音響圧縮機の一実施形態を略示する縦断正面図である。
【００１１】
この音響圧縮機は、音響共振管（１）の下端である大径の基端部に加振装置（２）を取付け、同じく上端である小径の先端部にバルブ装置（３）を取付けて構成されている。
【００１２】
音響共振管（１）は、下端部が大径で、上端部が小径となっている共鳴孔（４）を有し、共鳴孔（４）の内面形状は、次式により表される１／２周期余弦関数形状となっている。すなわち、
【数式１】
2004293356.tif 000003
Ｌ：共鳴孔の長さ
ｒＰ：下端部（加振側基端部）の半径
ｒｏ：上端部（吸込・吐出側先端部）の半径
で形成される１／２周期余弦関数形状となっている。
【００１３】
加振装置（２）は支持台を兼ね、上面に、図に表れない適宜の振動ユニットによって、上下に振動させられるピストン（５）を備えている。ピストン（５）は軽合金からなり、共鳴孔（４）の下端部に嵌合され、その外周縁には、シール部材（６）が嵌設されている。
【００１４】
音響共振管（１）は、下端に外向フランジ（７）を有し、この外向フランジ（７）を加振装置（２）の上面に重合し、外向フランジ（７）と加振装置（２）は、適数のボルト（８）をもって締着されている。
【００１５】
バルブ装置（３）は、一側面に入口孔（９）を備え、かつ底壁（３ａ）の下面に外気吸入用の内向き逆止弁（１０）付き吸入孔（１１）を備える吸込室（１２）と、他側面に出口孔（１３）を備え、かつ底壁（３ａ）の上面に加圧気体吐出用の外向き逆止弁（１４）付き吐出孔（１５）を備える吐出室（１６）を並設したもので、音響共振管（１）の小径の頂部に装着されている。
【００１６】
内向きおよび外向き逆止弁（１０）（１４）は、それぞれ一端を、吸込室（１２）の底面の下側、および吐出室（１６）の底面の上側に止着した薄肉鋼板等からなるリード弁、あるいはゴム板弁からなっている。しかし、ボール式その他の型式のものであってもよい。
【００１７】
外向き逆止弁（１４）の開弁抵抗力は、内向き逆止弁（１０）のそれに比して、かなり大きく定められている。その理由については、後で詳しく述べる。
吸込室（１２）と吐出室（１６）は、画壁（１７）で区分されている。
【００１８】
加振装置（２）の駆動周波数は、図示しないファンクションシンセサイザーにより制御され、ピストン（５）の加速度を、０．１Ｈｚ程度の精度で調整しうるようになっている。
【００１９】
ピストン（５）が、音響共振管（１）の下端の大径の基端部で軸線方向に微小振幅で往復運動すると、これに伴い、音響共振管（１）内の圧力振幅が極小となったときに、外気は、入口孔（９）より吸入されて、吸込室（１２）へ流入し、吸入孔（１１）および内向き逆止弁（１０）を経て、音響共振管（１）内へ吸入される。また、音響共振管（１）内の圧力振幅が極大となったときに、音響共振管（１）内から、吐出孔（１５）および外向き逆止弁（１４）を経て、加圧状態で、吐出室（１６）より出口孔（１３）を経て吐出する。
【００２０】
前述したように、図示の実施形態において、吐出孔（１５）における外向き逆止弁（１４）の開弁抵抗力を、吸入孔（１１）における内向き逆止弁（１０）のそれよりもかなり大としてある。
【００２１】
そのため、運転の初期において、ピストン（５）の作動により、吸入孔（１１）および内向き逆止弁（１０）を経て共鳴孔（４）内へ吸込まれた空気は、それに追随して、直ちに吐出孔（１５）から吐出することはなく、共鳴孔（４）内の圧力が一定以上に上昇した後に、始めて外向き逆止弁（１４）を開いて、吐出孔（１５）および出口孔（１３）より吐出させることとなる。
【００２２】
従って、両逆止弁（１０）（１４）の開弁抵抗力が等しい場合に比して、ピストン（５）の往復運動により共鳴孔（４）内へ吸入吐出される気体の密度は大となり、ひいては吐出圧力および吐出量も大となる。
【００２３】
図２は、本発明の他の実施形態を示す図１と同様の図である。
【００２４】
図２に示す音響圧縮機は、基本的には図１で示したものと同様であるので、図１におけるのと同様の部材には、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
【００２５】
図２においては、音響共振管（１）の共鳴孔（４）の内側面に沿って、上端部（１８ａ）を吸入孔（１１）および吐出孔（１５）より若干低位としたゴム製の圧力袋（１８）を重合し、圧力気体（１９）を、開閉弁（２０）を介して、音響共振管（１）の側壁に設けた送入孔（２１）より、圧力袋（１８）内へ送入して充填しうるようにしてある。
【００２６】
そのため、ピストン（５）の往復運動により吸入孔（１１）より共鳴孔（４）内へ吸入された気体は、圧力袋（１８）の上端部（１８ａ）を押圧して一定量変形させ、上端部（１８ａ）の上下移動に伴って、外部気体が共鳴孔（４）内の上部の小径の先端部内へ吸引され、この部分における気体の圧力が一定値以上となった後、吐出孔（１５）より吐出することとなる。
【００２７】
このように、圧力袋（１８）の小径の上端部（１８ａ）は、ピストン（５）のストロークに比して、大きなストロークで、強力に往復運動するとともに、その上方における共鳴孔（４）の内側空間を加圧するので、大きな吐出圧力を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明：ピストンの微振動により、吸入気体は強力で加圧されて吐出されるから、音響圧縮機を小型化して、高圧の圧縮気体を得ることができる。
【００２９】
請求項２記載の発明：簡単な構成で、音響共振管の内圧を自動的に高めることにより、高い効率をもって、外気を吸入し、かつ加圧して吐出させることができる。
【００３０】
請求項３記載の発明：簡単な構成で、起動直後より、音響共振管の内圧を、所望に従って高め、高圧の圧縮気体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を略示する縦断正面図である。
【図２】本発明の異なる実施形態を略示する縦断正面図である。
【符号の説明】
（１）音響共振管
（２）加振装置
（３）バルブ装置
（３ａ）底壁
（４）共鳴孔
（５）ピストン
（６）シール部材
（７）外向フランジ
（８）ボルト
（９）入口孔
（１０）内向き逆止弁
（１１）吸入孔
（１２）吸込室
（１３）出口孔
（１４）外向き逆止弁
（１５）吐出孔
（１６）吐出室
（１７）画壁
（１８）圧力流体充填袋
（１８ａ）上端部
（１９）圧力気体
（２０）開閉弁
（２１）送入孔
【図１】
2004293356.tif 000004
【図２】
2004293356.tif 000005