(57)【要約】【課題】振動装置自体が直線的な方向性を持って振動できるようにすることで、この振動装置を取り付けた機体等の被振動体を直線方向に振動させることができるようにした振動装置の提供。【解決手段】圧縮可能なガス溶質が溶解されている磁性流体を充填封入した循環管路１の途中に循環ポンプ２が設けられ、循環管路は、下流端が循環ポンプの吸入口２１に接続された直線管路１０と、循環ポンプの吐出口２０と直線管路の上流端の間に接続された複数本の放熱管路１１で形成され、直線管路を挟んで異なる磁極同士が対向するように１対の電磁石３，３が配設され、循環ポンプにより磁性流体を循環管路内で循環させた状態で、磁性流体の磁性体密度が繰り返し交互に密状態と粗状態とに切り替わるように電磁石をＯＮ／ＯＦＦさせて、直線管路内において磁性流体の流れを抑制／開放させて振動を発生させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮可能なガス溶質が溶解されている磁性流体を充填封入した循環管路の途中に循環ポンプが設けられ、
前記循環管路は、下流端が前記循環ポンプの吸入口に接続された直線管路と、循環ポンプの吐出口と前記直線管路の上流端の間に接続された複数本の放熱管路で形成され、
前記直線管路を挟んで異なる磁極同士が対向するように１対の電磁石が配設され、
前記循環ポンプにより磁性流体を循環管路内で循環させた状態で、磁性流体の磁性体密度が繰り返し交互に密状態と粗状態とに切り替わるように前記電磁石をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、前記直線管路内において磁性流体の流れを抑制／開放させて振動を発生させるように形成されていることを特徴とする振動装置。
【請求項２】
請求項１記載の振動装置において、前記各放熱管路は、直線管路と直角方向に循環ポンプの吐出口から延長する直角延長部と、この直角延長部の先端から前記圧縮管路の上流端に延長する傾斜延長部とを備え、
前記各放熱管路の管内容積を合計した全放熱管路容積Ｖｂと、前記直線管路の管内容積Ｖａが、Ｖｂ＞Ｖａに形成されている振動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の振動装置において、前記各放熱管路は、直線管路と直角方向に循環ポンプの吐出口から延長する直角延長部と、この直角延長部の先端から前記圧縮管路の上流端に延長する傾斜延長部とを備え、
前記直線管路の管長Ｌ１と、前記直角延長部の管長Ｌ２が、Ｌ１：Ｌ２≒１：２の距離比に形成されている振動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動状態の磁性流体を管路内で圧縮／開放させることにより振動を発生させる振動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種産業機械等に用いられる一般的な振動装置としては、モータ軸に偏心錘を取り付け、この偏心錘の回転により振動を発生させるようにした機械的振動装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような偏心錘を用いた機械的振動装置では、この偏心錘を回転させるために、振動に方向性がない。
このため、例えば、機体等の被振動体に前後方向の振動を付与しようとすれば、機体の左右方向の動きを強制的に規制して、前後方向のみ振動可能な支持構造を機体自身に構成する必要が生じる。
【０００４】
本発明は、振動装置自体が直線的な方向性を持って振動できるようにすることで、この振動装置を取り付けた機体等の被振動体を直線方向に振動させることができるようにした振動装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の振動装置は、
圧縮可能なガス溶質が溶解されている磁性流体を充填封入した循環管路の途中に循環ポンプが設けられ、
前記循環管路は、下流端が前記循環ポンプの吸入口に接続された直線管路と、循環ポンプの吐出口と前記直線管路の上流端の間に接続された複数本の放熱管路で形成され、
前記直線管路を挟んで異なる磁極同士が対向するように１対の電磁石が配設され、
前記循環ポンプにより磁性流体を循環管路内で循環させた状態で、磁性流体の磁性体密度が繰り返し交互に密状態と粗状態とに切り替わるように前記電磁石をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、前記直線管路内において磁性流体の流れを抑制／開放させて振動を発生させるように形成されている構成とした。
【０００６】
前記振動装置（請求項１）において、前記各放熱管路は、直線管路と直角方向に循環ポンプの吐出口から延長する直角延長部と、この直角延長部の先端から前記圧縮管路の上流端に延長する傾斜延長部とを備え、
前記各放熱管路の管内容積を合計した全放熱管路容積Ｖｂと、前記直線管路の管内容積Ｖａが、Ｖｂ＞Ｖａに形成されている態様（請求項２）がある。
【０００７】
前記振動装置（請求項１又は２）において、前記各放熱管路は、直線管路と直角方向に循環ポンプの吐出口から延長する直角延長部と、この直角延長部の先端から前記圧縮管路の上流端に延長する傾斜延長部とを備え、
前記直線管路の管長Ｌ１と、前記直角延長部の管長Ｌ２が、Ｌ１：Ｌ２≒１：２の距離比に形成されている態様（請求項３）がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例により詳述する。ただし、本発明の具体的な構成はこの実施例に限定されるものではない。
図１は本発明の第１実施例である振動装置Ｂを示す平面模式図、図２は図１のＡ−Ａ矢視による模式図である。
【０００９】
図において、１は循環管路で、銅等の透磁性体による管材で形成され、その途中に遠心ポンプによる循環ポンプ２が設けられている。
前記循環管路１は、下流端が前記循環ポンプ２の吸入口２１に接続された直線管路１０と、循環ポンプ２の吐出口２０と前記直線管路１０の上流端の間に接続された複数本の放熱管路１１で形成されている。なお、前記直線管路１０と放熱管路１１との接続部分は絶縁されている。
【００１０】
又、前記複数本の放熱管路１１は、前記直線管路１０と直角方向に循環ポンプ２の吐出口２０から延長する直角延長部１１ａと、この直角延長部１１ａの先端から前記直線管路１０の上流端に延長する傾斜延長部１１ｂとを備えている。
この場合、前記各放熱管路１１の管内容積を合計した全放熱管路容積Ｖｂと、前記直線管路１０の管内容積Ｖａが、Ｖｂ＞Ｖａに形成され、又、前記直線管路１０の管長Ｌ１と、前記直角延長部１１ａの管長Ｌ２が、Ｌ１：Ｌ２≒１：２の距離比に形成されている。
なお、前記直角延長部１１ａと直線管路１０と傾斜延長部１１ｂとは、接続部において絶縁部材１１ｃにより絶縁されている。
【００１１】
前記循環管路１内には、圧縮可能で非可燃性なガス溶質（例えば、炭酸ガス）が溶解されている水溶性の磁性流体が充填封入されている。
【００１２】
前記直線管路１０の途中には、この直線管路１０を挟んで異なる磁極Ｓ，Ｎ同士が対向するように１対の電磁石３，３が配設されている。
この１対の電磁石３，３は、図示省略した制御装置により一定時間毎（例えば、１秒間に３回）にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように制御され、このＯＮ／ＯＦＦによって、前記循環ポンプ２により磁性流体を循環管路１内で循環させた状態で、磁性流体の磁性体密度を直線管路１０内において密状態と粗状態とに繰り返し交互に切り替えるようにしている。
又、前記直線管路１０の上流部分には、放熱管路１１から流入する磁性流体の渦流を消すための整流板１０ａが設けられ、又、上流部分には、循環ポンプ２からの反動が管内に来ないようにするための整流板１０ｂが設けられている。
【００１３】
このように、電磁石３，３をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電磁石３，３のＯＮ状態では、磁性流体が磁束に拘束されて、その密度が、溶存ガスの圧縮により密状態になるため、磁性流体の流れは、直線管路１０内において抑制（低下）される。
一方、電磁石３，３のＯＦＦ状態では、磁性流体が磁束による拘束を解除されて、その密度が、溶存ガスの開放により粗状態になるため、その流れが直線管路１０内において開放される。
この磁性流体の流れが直線管路１０内で、抑制／開放を繰り返すことにより、磁性流体に脈動が発生し、振動を発生させることができる。
【００１４】
即ち、直線管路１０内においては、磁束に伴ない磁性体の配列は、直線管路１０の流れ方向に対して直角に配列しやすく、放熱管路１１よりも移動距離当りの密度は高くなる。
循環ポンプ２の駆動により、磁性流体は、ほぼ一定の速度または可変し得る速度で移動するが、電磁石３，３をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、磁性流体中の磁性体の磁化を防止すると共に、周期的な圧縮と開放を行なうことができる。
放熱管路１１では、磁束から離れて拘束がないため、磁性体の配列は流れ方向と平行になるし、直線管路１０において加圧されていた磁性流体中の炭酸ガスに減圧が生じるため移動距離当りの密度は高くならない。
この結果、周期的な振動は、直線管路１１０と放熱管路１１との密度差と、移動距離当りの密度変化量の時間遅れにより発生し、直線管路１０と放熱管路１１の移動距離／時間による密度差による移動質量エネルギー分の反発力が得られる。
そして、このような磁性流体の周期的な圧縮と開放による脈動が直線管路１０内において行なわれることから、直線管路１０の延長方向に振動が生じ、この直線管路１０の延長方向を振動方向とした振動を発生させることができる。
【００１５】
又、前記放熱管路１１は、その各放熱管路１１の管内容積を合計した全放熱管路容積Ｖｂと、前記直線管路１０の管内容積Ｖａが、Ｖｂ＞Ｖａに形成されており、これにより、放熱管路１１は、磁性流体のレシーバとして機能し、直線管路１０へ流入する磁性流体の流れを安定させることができる。
前記放熱管路１１における直角延長部１１ａでは、直線管路１０での磁性流体の通過条件を一定にしやすいように、熱交換による放熱を行ない、磁性流体の通過条件を整える。このとき、放熱管路１１の手前において、磁性流体は、循環ポンプ２によって攪拌されるため、溶存している炭酸ガスが発泡し、放熱効果を向上させることができる。
【００１６】
又、前記放熱管路１１における傾斜延長部１１ｂは、電気的に絶縁され、磁性流体の周期的な反発によって発生するパルス電流が磁性流体中に発生し難いように、直線管路１０に逆位相の電圧が発生しやすい構造とする。
圧縮経過を経た磁性流体は、化学変化を受け易いので、電気化学反応を抑制する効果を期待して、直線管路１０の管長Ｌ１と、前記直角延長部１１ａの管長Ｌ２が、Ｌ１：Ｌ２≒１：２の距離比になるように設定している。
【００１７】
前記直線管路１０の上流から下流に向かう流動経路では、磁性流体の移動方向とは逆方向の電流が生じるが、直線管路１０内の磁性流体の運動は脈動のような波動を示す。そこで、磁性流体の移動方向とは逆方向のパルス波が、磁性流体の流れに伴なって発生する。
脈動により生じるパルス波の速度は遅く、スイッチングに必要な電圧を確保するために必要な十分な電圧は得られにくいことが考えられるが、磁性流体の脈動によって生じるパルス状の流体は、下記の式（１）に示されたように加速度に対応して、その流体の移動の加速度のおよそ１／３乗の逆数により、反応電流密度が規定される。
そこで、この反応電流密度の変化が脈動により生じることを活用して、直線管路１０内と直角延長部１１ａ内を流動中の磁性流体による脈動に伴なう微弱なパルス波を、１：２の比率で配分し、発生する電流変化量に対して発生する電流的抵抗量を最小にすると共に、この脈動により生じる電圧変化や電流変化を検出して、直線管路１０の電磁石による波動の生成の強さを電磁石の電圧又は電流に再帰させ、振動量のバランス調整を行なう。
急速な回転数の調整が困難な循環ポンプ２の回転力に対する調整は、バランス調整にとって難しいが、この方法により、圧縮される磁性流体の溶媒の密度調整を行なうことによって循環ポンプ２は、ほぼ一定の電流・電圧により運転を行なうことができる。
【００１８】
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Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ７０．Ｎｏ．５（２００２）ＰＰ．３４２〜３４６「高重力場における電気化学」著：押切剛伸、佐藤誠、山田明文、青柿良一、記載の平行加速度場と垂直加速度場におかれた電流密度に関する記載から引用。
【００１９】
又、磁性流体の脈動に伴なう微弱な電圧又は電流の検出のために、直線管路１０と、直角延長部１１ａと、傾斜延長部１１ｂは電気的に絶縁を行なう。電圧又は電流の検出は、直角延長部１１ａと、傾斜延長部１１ｂとで測定する。
又、そのほかに、直線管路１０や直角延長部１１ａや傾斜延長部１１ｂに圧力計を設置して、圧力変動を活用して磁性流体の密度変化を調整するようにしてもよい。
【００２０】
次に、図３は第２実施例の振動装置を示す正面模式図である。
この振動装置は、前記図１で示した第１実施例の振動装置Ｂを、１２０°間隔で３個配設して組み合わせたものである。
この場合、３個の振動装置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を中心点Ｃを中心とした同一半径上に１２０°間隔で配設されている。
又、３個の電磁石３を、中心点Ｃを中心とした同一半径の円弧状に形成して、この３個の電磁石３を、中心点Ｃを中心とした同一半径上において振動装置Ｂ１，Ｂ２間、Ｂ２，Ｂ３間、Ｂ３，Ｂ１間に配設することにより、１対の電磁石３，３で各振動装置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の直線管路１０を挟むと共に、異なる磁極Ｓ，Ｎ同士が対向するようにしている。
【００２１】
この場合、３個の電磁石３は、図示省略した制御装置により一定時間毎にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように制御され、このＯＮ／ＯＦＦによって、循環ポンプにより磁性流体を循環管路１内で循環させた状態で、磁性流体の磁性体密度を直線管路１０内において密状態と粗状態とに繰り返し交互に切り替えるようにしている。
各電磁石３のＯＮ／ＯＦＦ制御は、３個の電磁石３を同時にＯＮ／ＯＦＦさせるようにしてもよい。
また、図４に示すように、３個の電磁石３，３，３を同時に１回づつＯＮ／ＯＦＦさせたのち、引き続き２個の電磁石３，３は同時に１回づつＯＮ／ＯＦＦさせながら他の１個の電磁石３はＯＮ／ＯＮを行ない、この動作を各電磁石３，３，３間でローテーションさせるという制御を行なうことができ、このローテーション制御を行なうことで、磁性流体の磁性体の磁化を効果的に防止し、かつ周期的な圧縮と開放を行なうことができる。
なお、各振動装置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の構成及び作用は、前記第１実施例の振動装置Ｂと同様である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の振動装置（請求項１）にあっては、循環管路内で循環する磁性流体の流れを、直線管路内で電磁石のＯＮ／ＯＦＦ制御によって抑制／開放するため、磁性流体の圧縮／開放によって生じる脈動を利用して振動を発生させることができる。
又、磁性流体の周期的な圧縮と開放による脈動が直線管路内において行なわれることから、直線管路の延長方向に振動が生じ、この直線管路の延長方向を振動方向とした振動を発生させることができる。
このように、振動装置自体が直線的な方向性を持って振動できるため、本振動装置を取り付けた機体等の被振動体を直線方向に振動させることができる。
【００２３】
また、各放熱管路の管内容積を合計した全放熱管路容積Ｖｂと、直線管路の管内容積Ｖａを、Ｖｂ＞Ｖａに形成したので（請求項２）、放熱管路を磁性流体のレシーバとして機能させることができ、直線管路へ流入する磁性流体の流れを安定させることができるし、直線管路での磁性流体の通過条件を一定にしやすくなる。
【００２４】
また、直線管路の管長Ｌ１と、放熱管路における直角延長部の管長Ｌ２を、Ｌ１：Ｌ２≒１：２の距離比に設定すると（請求項３）、化学変化を受け易い磁性流体の電気化学反応を抑制する効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である振動装置を示す平面模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視による模式図である。
【図３】第２実施例の振動装置を示す正面模式図である。
【図４】３個の電磁石のＯＮ／ＯＦＦ制御の例を示す図である。
【符号の説明】
Ｂ  振動装置
Ｂ１  振動装置
Ｂ２  振動装置
Ｂ３  振動装置
Ｃ  中心点
１  循環管路
１０  直線管路
１０ａ  整流板
１０ｂ  整流板
１１  放熱管路
１１ａ  直角延長部
１１ｂ  傾斜延長部
１１ｃ  絶縁部材
２  循環ポンプ
２０  吐出口
２１  吸入口
３  電磁石
【図１】
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【図２】
2007014825.tif 000005
【図３】
2007014825.tif 000006
【図４】
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