(57)【要約】【課題】音響流体機械において、往復運動する板状ピストンの外周に嵌合されているＯリングを廃する。【解決手段】音響共振管３１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振動させられるようにした板状ピストンを設け、この板状ピストンの往復振動に伴う音響共振管３１内の圧力変動によって、気体を、小径の先端部より音響共振管３１内へ吸入して、小径の先端部より吐出させるようにした音響流体機械において、前記板状ピストン１を、周縁部を音響共振管３１に固着したゴム板２の表面に、そのほぼ周縁部にまで亘る平滑な金属板３を重合固着したものとする。【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振動させられるようにした板状ピストンを設け、この板状ピストンの往復振動に伴う音響共振管内の圧力変動によって、気体を、小径の先端部の吸入孔より音響共振管内へ吸入して、小径の先端部の吐出孔より吐出させるようにした音響流体機械において、
前記板状ピストンを、周縁部を音響共振管に固着したゴム板に、そのほぼ周縁部にまで亘る平滑な金属板を重合固着したものとしたことを特徴とする音響流体機械。
【請求項２】
平滑な金属板を、ゴム板の表裏面のいずれか一方に重合固着した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】
ゴム板に、平滑な金属板を、接着剤をもって接着した請求項１または２記載の音響流体機械。
【請求項４】
ゴム板に、平滑な金属板を、焼付により接着した請求項１または２記載の音響流体機械。
【請求項５】
ゴム板に、平滑な金属板を埋め込んだことを特徴とする請求項１記載の音響流体機械。
【請求項６】
ゴム板の周縁よりやや中心寄りに内向フランジを設け、この内向フランジとゴム板本体との間に、ゴム板本体に重合した平滑な金属板の周辺部を嵌合保持したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の音響流体機械。
【請求項７】
板状ピストンの中心に上方から皿孔を設け、この皿孔に上方から挿入した皿頭ボルトを、加振装置における往復振動杆の上端に螺合したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の音響流体機械。
【請求項８】
板状ピストンの中心に上方から皿孔を設け、この皿孔に、加振装置における往復振動杆の上端を、適正に嵌合したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の音響流体機械。
【請求項９】
平滑な金属板の径を、ゴム板の径の８０〜９０％としてなる請求項１〜８のいずれかに記載の音響流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響共振に基づく振幅圧力変動を利用した音響流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
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振動板を設け、この振動板の往復振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（特許文献１その他）。
【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振動板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振動板を高速で往復振動させる加振装置を備えているのみである。
【０００４】
念のために、特許文献１に記載されている音響流体機械の代表的な構成の一例を、図５を参照して説明する。
【０００５】
音響共振管(31)の基端である下端大径部に加振装置(32)を取付け、同じく先端である上端小径部にバルブ装置(33)を取付けてある。
【０００６】
音響共振管(31)は、その内面に、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(34)を有する。
【０００７】
加振装置(32)は支持台を兼ね、その上面に、図に表れない適宜の振動ユニットにより、往復振動杆(35)を介して上下に振動させられる円形の板状ピストン(36)を備えている。板状ピストン(36)は軽合金からなり、共鳴孔(34)の下端部に嵌合され、その外周面には、環状凹溝(37)が刻設され、その中には、Ｏリングからなるシールリング(38)が嵌合されている。
【０００８】
音響共振管(31)は、下端に外向フランジ(39)を有し、この外向フランジ(39)を加振装置(32)の上面に重合し、外向フランジ(39)と加振装置(32)とは、適数のボルト(40)をもって締着されている。
【０００９】
バルブ装置(33)は、一側面に入口孔(41)を備え、かつ底壁(42)の下面に外気吸入用の内向き逆止弁(43)付きの吸入孔(44)を備える吸込室(45)と、他側面に出口孔(46)を備え、かつ底壁(42)の上面に加圧気体吐出用の外向き逆止弁(47)付きの吐出孔(48)を備える吐出室(49)を並設したものである。
【００１０】
内向きおよび外向き逆止弁(43)(47)は、それぞれ一端を、吸込室(44)の底面の下側、および吐出室(49)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。
【００１１】
外向き逆止弁(47)の開弁抵抗力は、内向き逆止弁(43)のそれに比して、かなり大きく定められている。
吸込室(45)と吐出室(49)は、隔壁(50)で区分されている。
【００１２】
板状ピストン(36)が、音響共振管(31)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(31)内の圧力振幅が極小となったときに、外気は、入口孔(41)より吸入されて、吸込室(45)へ流入し、吸入孔(44)および内向き逆止弁(43)を経て、音響共振管(31)内へ吸入される。また、音響共振管(31)内の圧力振幅が極大となったときに、音響共振管(31)内から、吐出孔(48)および外向き逆止弁(47)を経て、加圧状態で、吐出室(49)より出口孔(46)を経て吐出する。
【００１３】
このように、音響流体機械は、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、広範囲に亘って、広く利用しうるものである。
【特許文献１】特願２００５−８７９４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このような音響流体機械においては、音響共振管内に嵌挿されている板状ピストンの外周面に形成されている環状凹溝内に、Ｏリング等の可変形性のシールリングを嵌合し、音響共振管内におけるシールリングの摺動領域において、板状ピストンが微小振幅をもって軸線方向に往復振動し、これに伴い正弦波を発生させて、音響共振管内の気体を加圧するようになっている。
【００１５】
しかし、通常の音響流体機械においては、前記シールリングの振幅は、１００〜５００μ程度で、かつ毎秒当たり、軸線方向に１０００回ほど微小往復運動を行うので、シールリングは、片当たりしたり偏摩耗したりして、その部分から洩れが発生するに至ることがある。
【００１６】
このようになると、音響流体機械としての性能は低下し、遂には使用に耐え得なくなる。
【００１７】
またシールリングは、本来的に摩擦抵抗を有するが、高周波振動を受けると、その摩擦抵抗は増大するとともに、摩擦熱も大となって、各部へ悪影響を及ぼし、かつ駆動音源である加振器の負荷も大となって、性能及び耐久性は低下する。
【００１８】
さらにシールリングは、運転長期に及ぶと、偏摩耗したり、片当たりしたり、あるいは劣化したりして、加熱された気体を、この部分から漏洩させ、性能の低下をもたらすこととなる。
【００１９】
本発明は、音響共振管内に嵌挿されている板状ピストンの外周に形成されている環状凹溝内に、Ｏリング等のシールリングを嵌合したものを、音響共振管内において、軸線方向に微小振動させるようにした、従来の音響流体機械における上記した問題を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によると、上記目的は、特許請求の範囲の各請求項に記載されている次のような構成によって解決される。
(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振動させられるようにした板状ピストンを設け、この板状ピストンの往復振動に伴う音響共振管内の圧力変動によって、気体を、小径の先端部の吸入孔より音響共振管内へ吸入して、小径の先端部の吐出孔より吐出させるようにした音響流体機械において、前記板状ピストンを、周縁部を音響共振管に固着したゴム板に、そのほぼ周縁部にまで亘る平滑な金属板を重合固着したものとする。
【００２１】
(２)  上記(１)項において、平滑な金属板を、ゴム板の表裏面のいずれか一方に重合固着する。
【００２２】
(３)  上記(１)項または(２)項において、ゴム板に、平滑な金属板を、接着剤をもって接着する。
【００２３】
(４)  上記(１)または(２)項において、ゴム板に、平滑な金属板を、焼付により接着する。
【００２４】
(５)  上記(１)項において、ゴム板に、平滑な金属板を埋め込む。
【００２５】
(６)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、ゴム板の周縁よりやや中心寄りに内向フランジを設け、この内向フランジとゴム板本体との間に、ゴム板本体に重合した平滑な金属板の周辺部を嵌合保持する。
【００２６】
(７)  上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、振動板の中心に上方から皿孔を設け、この皿孔に、加振装置における往復振動杆の上端を、適正に嵌合する。
【００２７】
(８)  上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、平滑な金属板の径を、ゴム板の径の８０〜９０％とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に係る発明：−
板状ピストンの主要部材はゴム板からなっているにも拘わらず、金属板と一体化されているため、加振装置による振動は、音響共振管の先端へ的確に伝えられる。
また、長期使用すると、摩耗したり、劣化したりするシールリングを備えていないため、長期に亘って、安定した性能を発揮することができ、かつ板状ピストンの周囲にシールリングを備えないため、運転に伴い、従来のもののように、使用に伴い、シールリングが、音響共振管の内面に摺接し、発熱したり、摩耗したりして、周囲に悪影響を及ぼしたり、耐久性を低めたりすることはない。
さらに、金属板とゴム板の厚さ、並びにゴム板の特性等に応じて、振動波形、往復振動数および振幅等を調節することができる。
【００２９】
請求項２に係る発明：−
ゴム板の表裏面のいずれか一方に、平滑な金属板を重合固着してあるため、板状ピストンの剛性は大きく、かつ板状ピストンは、長期に亘って、撓曲したり変形したりすることなく、安定した性能を発揮する。
【００３０】
請求項３に係る発明：−
平滑な金属板に対するゴム板の重合固着が容易であり、かつ必要に応じて、ゴム板の交換も可能である。
【００３１】
請求項４に係る発明：−
ゴム板に対する平滑な金属板の重合固着を、簡単かつ強固に行うことができる。
【００３２】
請求項５に係る発明：−
板状ピストンの製造時に、平滑な金属板を、同時に埋設固定することができる。
【００３３】
請求項６に係る発明：−
平滑な金属板を、材質や厚さの異なるものと容易に変換して、所望の性能を発揮させることができる。
【００３４】
請求項７、８に係る発明：−
加振装置に対する板状ピストンの取付けが簡単であり、かつ取付けのための部材が振動板の表面から突出しないので、板状ピストンの全表面が振動の発生に寄与する。
【００３５】
請求項９に係る発明：−
ゴム板の周辺部は、効果的に撓み、板状ピストンは好ましい態様で振動することが、実験により確かめられた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１は、各請求項に記載の発明に係る音響流体機械を略示する図２と同様の図である。図１において、図５におけるのと同様の要素には同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
図１において、加振装置(32)における往復振動杆(35)の中心が支持されている円形の板状ピストン(１)は、ゴム板(２)の表裏面に、そのほぼ周縁部にまで亘る平滑なアルミ材、ステンレス材等の金属板(３)(３)を重合したものである。尚、金属板(３)(３)の表面を平滑とすることにより共振管内での音波を乱さず音響圧縮機の性能を低下させないようにしている。
【００３８】
ゴム板(２)の周辺部は、加振装置(32)と、音響共振管(31)の下端の外向フランジ(39)とをもって挟支され、外向フランジ(39)の上方より挿入した複数のボルト(40)をもって、固定保持されている。
【００３９】
平滑な金属板(３)を、ゴム板(２)の表裏面のいずれか一方に設けることもある。
【００４０】
平滑なゴム板(３)は、ゴム板(２)は、適宜接着もしくは焼付けにより、ゴム板(２)に固着されている。
【００４１】
金属板(３)の径は、音響共振管(31)内におけるゴム板(２)の径の８０〜９０％であるときに、最良の結果が得られることが、実験により確かめられた。
【００４２】
加振装置(12)の往復振動杆(35)には、上面からめねじ孔(４)が穿設され、振動板(１)の中心に設けた皿孔(５)に上方から挿入した皿頭ボルト(６)の下端のおねじ部(７)を、上記めねじ孔(４)に螺合することにより、板状ピストン(１)を、往復振動杆(35)と一体的に締着してある。
【００４３】
これに代わり、図２に示すように、往復振動杆(35)の上部を小径部(８)とするとともに、振動板(１)の中心に、上端に皿孔(９)を有する取付孔(10)を設け、前記小径部(８)を下方より振動板(１)の取付孔(10)へ挿入した後、小径部(８)の上端をかしめて、皿孔(９)を満たす皿頭部(11)を形成させてもよい。
【００４４】
いずれにしても、前記皿頭ボルト(６)または皿頭部(11)の上面は、振動板(１)の上面と完全に整合するようにしておく。
【００４５】
図３は、請求項５記載の発明の実施形態をなし、ゴム板(２)に、それよりもやや小径の平滑な金属板(３)を埋設してある。
【００４６】
図４は、請求項６記載の発明の実施形態を示し、ゴム板(２)の周縁よりやや中心寄りの内向フランジ(2a)を設け、ゴム板(２)と内向フランジ(2a)との間に、金属板(３)の周縁部を嵌合保持してある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態を例示する縦断面図である。
【図２】本発明の異なる例を示す図１と同様の図である。
【図３】本発明のさらに異なる例を示す図１と同様の図である。
【図４】本発明のさらに異なる例を示す図１と同様の図である。
【図５】従来の音響流体機械を例示する縦断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
(１)板状ピストン
(２)ゴム板
(2a)内向フランジ
(３)金属板
(４)めねじ孔
(５)皿孔
(６)皿頭ボルト
(７)おねじ部
(８)小径部
(９)皿孔
(10)取付孔
(11)皿頭部
(31)音響共振管
(32)加振装置
(33)バルブ装置
(32b)めねじ孔
(32c)小径部
(32d)皿頭部
(33)バルブ装置
(34)共鳴孔
(35)往復振動杆
(36)板状ピストン
(37)環状凹溝
(38)シールリング
(39)外向フランジ
(40)ボルト
(41)入口孔
(42)底壁
(43)内向き逆止弁
(44)吸入孔
(45)吸込室
(46)出口孔
(47)外向き逆止弁
(48)吐出孔
(49)吐出室
(50)隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007255282.tif 000006
【図５】
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