(57)【要約】【課題】ピストンの径に比して音響共振管の長さを極力小とすることにより、用途の拡大と製造コストの低減を図った音響流体機械を得る。【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１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流体機械において、音響共振管１の先端部とピストン５の表面との距離を、ピストン５の全表面にわたって可及的に一定とする。【選択図】        図１
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【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流体機械において、前記音響共振管の先端部とピストンの表面との距離を、ピストンの全表面にわたって可及的に一定としたことを特徴とする音響流体機械。
【請求項２】
ピストンの表面を、音響共振管の先端部方向に対して凹入させてあることを特徴とする請求項１記載の音響流体機械。
【請求項３】
ピストンの表面の形状を、音響共振管の先端部の中心と、ピストンの表面の中心とを結ぶ直線を半径とし、かつ音響共振管の先端部の中心を中心とする凹入円弧面としたことを特徴とする請求項１または２記載の音響流体機械。
【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、気体用音響流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音響共振管の大径の基端部の内側に、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流体機械は公知である。
【０００３】
この音響流体機械は、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部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】
上述した音響流体機械は、高速で微振動するピストンの表面において発生する音波を小径の先端部へ伝播させて、所望の吸排気作用を行わせるものであるが、効果的に作動させるためには、小径の先端部に到達した音波の干渉を、極力小としなければならない。
【０００６】
そのためには、音響共振管の長さとピストンの径との比をできるだけ大とすることが必要である。換言すると、一定の吸排能力を効率良く得るためには、ピストンの径に比して、音響共振管の長さを、一定以上に長くしなければならない。
【０００７】
しかし、得ようとする性能に比して、音響共振管が余りにも長いと、その用途は制約され、また製造および設置のための費用も大となる。
【０００８】
本発明は、ピストンの径に比して音響共振管の長さを極力小とすることにより、用途の拡大と製造コストの低減を図った音響流体機械を得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記目的は、次のようにして達成される。
（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流体機械において、前記音響共振管の先端部とピストンの表面との距離を、ピストンの全表面にわたって可及的に一定とする。
【００１０】
（２）上記（１）項において、ピストンの表面を、音響共振管の先端部方向に対して凹入させる。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）項において、ピストンの表面の形状を、音響共振管の先端部の中心と、ピストンの表面の中心とを結ぶ直線を半径とし、かつ音響共振管の先端部の中心を中心とする凹入円弧面とする。
【００１２】
【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流体機械の一実施形態を略示する縦断正面図である。
【００１３】
この音響流体機械は、音響共振管（１）の基端である下端大径部に加振装置（２）を取付け、同じく先端である上端小径部にバルブ装置（３）を取付けて構成されている。
【００１４】
音響共振管（１）は、下端部が大径で、上方へ行くに従って漸次小径となっている共鳴孔（４）を有する。共鳴孔（４）の寸法は、例えば上端から下端までの長さを約１００とすると、上端部の径は約５、下端部の径は約３５とされている。
【００１５】
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。
【００１６】
ピストン（５）の表面の中心（１８）に対し、その周辺部（１９）は、漸次上方へ向かって傾斜している。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
吸込室（１２）と吐出室（１６）は、画壁（１７）で区分されている
【００２１】
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。
【００２２】
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）を経て吐出される。
【００２３】
前述したように、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図１に示す実施形態においては、ピストン（５）の表面（上面）の中心（１８）に対して、その周辺部（１９）を、漸次上方、すなわち音響共振管（１）の先端方向へ向かって傾斜させてあるから、ピストン（５）の振動により発生する音波は、内方、すなわち音響共振管（１）の小径の先端部方向を向く。
【００２７】
従って、音響共振管（１）の基端部が相当に大径であっても、音波は小径の先端部に集中し、効果的な気体圧縮作用が行われる。
【００２８】
そのため、ピストン（５）の径、ひいては音響共振管（１）の大径の基端部の径に対する音響共振管（１）の長さをかなり短かくしても、高い吸排作用を発揮させることができる。
【００２９】
図２は、請求項３記載の発明の実施形態を示す図１と同様の図である。
【００３０】
図２に示す音響流体機械は、基本的には図１に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。
【００３１】
図２においては、ピストン（５）の表面（上面）の形状を、音響共振管（１）の先端部の中心（２０）と、ピストン（５）の表面の中心（２１）を結ぶ直線を半径とし、かつ音響共振管（１）の先端部の中心（２０）を中心とする凹入円弧面（２２）としてある。
【００３２】
これにより、ピストン（５）の表面の波は、より正確に音響共振管（１）の先端部中心（２０）に集中し、高い効率が得られる。
【００３３】
なお、凹入円弧面（２２）を、楕円曲面とすることもある。
【００３４】
【発明の効果】
ピストンが著しく大径であっても、振動によるその表面の音波は、有効に音響共振管の先端の吸排バルブ装置へ集中するので、高い吸排効果が得られ、ひいてはピストンの径に対し、音響共振管の長さを小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１または２記載の本発明の一実施形態を示す縦断正面図である。
【図２】請求項１または３記載の本発明の一実施形態を示す縦断正面図である。
【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）中心
（１９）周辺部
（２０）中心
（２１）中心
（２２）凹入円弧面
【図１】
2004294597.tif 000003
【図２】
2004294597.tif 000004