JPH0248760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスダイナミツク式圧力波発生機で
あつて、軸方向に延びるセル壁によつて形成され
たセルを有するセルロータが設けられており、該
セルロータが、高圧ガガス入口及び低圧ガス出口
を備えた、排ガス側の側壁と低圧空気入口及び高
圧空気出口を備えた、空気側の側壁との間の中央
部内で回転し、この回転時に前記セル壁が、流入
ポート並びに流出ポートのそれぞれ、セルロータ
の回転方向で見てまず上手側に位置する側縁部を
通過し、次いで下手側に位置する側縁部を通過す
る形式のものに関する。

［従来の技術］ 複雑な構造の従来のガスダイナミツク式圧力波
発生プロセスは刊行物CH―Ｔ―123063Dで明ら
かである。本発明を理解するために必要なプロセ
スはこの刊行物の特に第２図で述べられている。
この刊行物に示された、個々のセルから成るセル
ロータは、このセルロータの円筒面に沿つて断面
して展開したものであつて、このセルはセルロー
タが回転する際に矢印方向下方へ移動する。圧力
波発生プロセスはセルロータの内部で行われ、ほ
ぼガスによつて充たされた空間と、空気によつて
充たされた空間とが形成される。ガスで充たされ
た空間内では排ガスが放圧されて低圧ガス出口か
ら排出され出るのに対して、空気で充たされてい
る空間内には吸い込まれた新鮮空気の部分が圧縮
されて高圧空気ポートに送り出される。残つた新
鮮空気部分はセルロータを通つて低圧ガス出口か
ら掃気され、これによつて排ガスは完全に排出さ
れる。

初めに述べた形式の圧力波発生機はアメリカ合
衆国特許第3074622号明細書により公知である。
この公知の圧力波発生機においては、空気側の側
壁における排気ポートの開口部が翼状に丸味をつ
けられていて、ガス側の側壁部における入口開口
部が溝状のつまり凹状の多角形断面形状を有して
いる。これによつて次第に高くなる圧縮波が形成
される。この圧縮波は、空気側の翼形の開口部に
減衰された反射波がぶつかる際に、特に圧力波発
生機の低い回転数範囲で極端な同調ミスが起こる
場合に形成される。この圧縮波が形成されること
によつて、同時に高圧入における流れが減少し、
並びに高圧流の流入が減少せしめられる。これに
よつて波行時間の、理想の波行時間からの偏差が
補償されるが、隔室内で空気とガスとが混合しな
いようにしたいという課題は解決されていない。
つまり、前記公知の圧力波発生機においては、排
ガスの入口の、セルロータ回転方向で見て上手側
に位置する側縁部が凹状の鋭角に形成されている
ために、セルと排ガス入口開口が出合つて排ガス
が侵入し始めると、この排ガス流は直ちに、セル
壁の端縁部における逆時計回り方向の小さい第１
の渦流と、この第１の渦流よりもはるかに大き
い、鋭角の排ガス入口側縁部（セルロータ回転方
向で見て上手側の）、における時計回り方向の第
２の渦流とに分離し、これによつて排ガスと空気
との仕切り面は時計回り方向に大きく傾いて、排
ガスと空気との混合が生じ、この混合範囲は排ガ
スと空気との仕切り面の傾斜度が大きければ大き
い程広くなることが分かつた。このように排ガス
と空気との混合範囲が広くなると圧縮率に不都合
に作用し、ひいては圧力波発生機の効率が低下す
ることになる。

［発明の課題］ そこで本発明の課題は、冒頭に述べた形式の圧
力波発生機のガス側の側壁における高圧ガス入口
の幾何学的な形状を改良して、この高圧ガス入口
の開口縁部において生じる分離渦流ができるだけ
小さく維持されるようにすることである。

［課題を解決するための手段］ この課題は本発明によれば、排ガス側の側壁に
おける、高圧ガス入口の開口部の、軸方向に真す
ぐに延びるセル壁に向き合う、セルロータ回転方
向で見て上手側の側縁部が、高圧ガスの流れ方向
に関連してセルロータの回転方向に沿つた凸状又
は凸状多角形に形成されていることによつて解決
された。

凸状多角形の形状においては、開口部の、セル
ロータ回転方向で見て上手側の前記側縁部を形成
する２つの壁部が１つの鈍角で互いに突き合わさ
れていて、これら２つの壁部が、セルロータ回転
軸線と平行な線に対して同一の角度を成していれ
ば特に有利である。本発明の有利な実施態様によ
れば、セルへ向かつて傾斜する壁部部分の、セル
ロータの回転軸方向の幅が、２つのセル壁の間の
間隔のほぼ75％に相当する。

凸状の側縁部を成する場合に、側縁部の湾曲部
曲率半径を２つのセル壁間の間隔のほぼ半分に相
当する寸法で構成すると有利である。

［効 果］ 高圧ガス入口の開口部の、セルロータ回転方向
で見て上手側の側縁部を前記本発明のように凸状
又は凸状多角形に形成したことによつて、この側
縁部で、セルロータの設定回転数において、セル
の端縁部で生じる渦流と同じ大きさで回転方向が
逆の渦流が形成される。回転方向が逆で同じ大き
さの小さい２つの渦流が形成されることによつて
ガスと空気との仕切り面は互いにほぼ鉛直を成
し、従つてセルロータの設定回転数において空気
とガスとの混合はほとんど生じない。しかもこの
ような凸状又凸状多角形の形状は簡単に製造でき
るので有利である。

本発明のその他の有利な実施態様によれば、成
形された開口部と協働してセル内での良好な流れ
を得るためにセル壁のガス側の端縁部が翼形に形
成されている。

次に図面に示した実施例について本発明の構成
を具体的に説明する。

第１図では各セル２を有するセルロータ１の部
分が示されおり、このセルロータ１は排ガス側の
側壁３と空気側の側壁４との間で矢印１１方向で
回転する。排ガス側の側壁３には高圧ガス入口１
２と低圧ガス出口１３とが設けられているのに対
して、空気側の側壁４には高圧空気出口１４と低
圧空気入口１５とが設けられている。高圧ガス入
口１２ではセルロータ１に向けられた、セルロー
タ１の回転方向１１で見て上手側の側縁部５が凸
状に形成されていて、この凸状の湾曲部の曲率半
径ｒは２つのセル壁１６の間の間隔ｂの半分に相
当する。これによつて、点で示された排ガスは、
セル２が開放する瞬間、開口部の、成形された側
縁部５の形状に基づいて意図された方向でセル２
内に流入する。つまり、セルが開き始めると直ち
に、ガス流は丸味のつけられた側縁部５に沿つて
セル内に流入し、次いでこの側縁部５における時
計回り方向の小さい渦流（矢印６）と、セルの端
縁部における逆時計回り方向の小さい渦流（矢印
７）とが生じ、これらの渦流はほぼ同じ大きさで
逆向きである。側縁部５に丸味若しくは成形部を
形成すると、２つの互いに相対する渦流、すなわ
ち側縁部５における矢印６で示した渦流と隔室２
の端面縁部における矢印７で示した渦流とが同じ
大きさになり、これによつて、空気と排ガスとの
間の、セル壁１６に対してほぼ鉛直に位置する破
線で示された仕切り面８が形成される。

セル内でのほぼ理想的な流れを得るために、セ
ル壁１６の排ガス側の端縁部に翼形の成形部１０
が形成されており、この成形部１０によつて生ぜ
しめられるセル壁１６の端縁部における渦流によ
つて、側縁部５における渦流はほぼ完全に抑制さ
れる。出口及び入口開口部におけるその他のすべ
ての側縁部５′には成形部は設けられていない。

第２図では、第１図と同じ部分は同一の符号で
示されている。

第２図の実施例は第１図の実施例とほとんど類
似しているが、高圧ガス入口１２並びにセル壁１
６における開口部の、セルロータ１の回転方向１
１で見て上手側の側縁部５が凸状多角形に形成さ
れている点で異なつている。

側縁部５は２つの壁部部分１７，１８より形成
されており、これら２つの壁部部分１７，１８は
それぞれ水平線に対して同一の角度を成してい
て、例えば160゜の鈍角で互いに突き合わされてお
り、この場合、壁部部分１７，１８のうちの、有
利にはセルロータ１に向かつて傾斜している壁部
部分１８の、セルロータ１の回転軸線方向の幅ａ
が、それぞれ２つのセル壁１６の間の間隔ｂのほ
ぼ75％に相当している。

この第２図に示した変化実施例の構成において
も、セル２が開放すると直ちにガス流はまず壁部
部分１８に沿つてセル２内に流入し、次いで開口
部の、セルロータ１の回転方向で見て上手側の側
縁部５において時計回り方向の小さい渦流が形成
され、セル壁１６の端縁部において逆時計回り方
向の小さい渦流が形成され、これら２つの渦流の
大きさは同じである。従つて２つの異なる方向の
渦流の釣り合いが得られ、第２図に示されている
ように、排ガス（点で表わされている）と空気
（斜線で表わされている）との、互いにほとんど
混合することのない仕切り面８が形成される。こ
の第２図に示した変化実施例においては、22つの
壁部部分１７，１８は互いに所定の鈍角で突き合
わされているので、この壁部部分１７，１８との
突き合わせ縁部で排ガス流が引き裂かれることは
なく、従つて、流体力学的に不都合な影響を及ぼ
すことはない。また、セル壁１６の端縁部に成形
部を設ける必要がないので構造が簡単である。

次に第３図を用いて従来のものと本発明のもの
との違いを説明する。

第３図ａに示されているように、従来の圧力波
発生機において、排ガス入口の、セルロータ回転
方向で見て上手側の開口側縁部が鋭角に形成され
ているために、セルと排ガス入口開口が出合つて
排ガスが侵入し始めると、この排ガス流は直ち
に、セル壁の端縁部における逆時計回り方向の小
さい第１の渦流と、この第１の渦流よりもはるか
に大きい、鋭角の排ガス入口開口側縁部における
時計回り方向の第２の渦流とに分離し、これによ
つて排ガスと空気との仕切り面は時計回り方向に
大きく傾いて、排ガスと空気との混合が生じ、こ
の混合範囲は排ガスと空気との仕切り面の傾斜度
が大きければ大きい程広くなることが解明されて
いる。このように排ガスと空気との混合範囲が広
くなると圧縮率に不都合に作用し、ひいては圧力
波発生機の効率が低下を招くことになる。

これに対して本発明のものでは、高圧ガス入口
開口部の、セルロータ回転方向で見て上手側の側
縁部は、第３図ｂの右側に示されているように、
凸状に曲げて構成されており、これよつて、この
側縁部で、セルロータの設定回転数において、セ
ルの端縁部で生じる渦流と同じ大きさで回転方向
が逆の渦流が形成される。回転方向が逆で同じ大
きさの小さい２つの渦流が形成されることによつ
てガスと空気との仕切り面は互いにほぼ鉛直を成
し、従つてセルロータの設定回転数において空気
とガスとの混合がほとんど生じないようになつて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセルロータのセルを、円筒面に沿つて
半分に断面した部分的な展開図及び本発明の第１
実施例による丸味をつけられた開口部を有する隣
接する側面部の部分的な展開図、第２図は凸状多
角形に形成された開口部を有する第２実施例の部
分的な展開図、第３図ａは従来形式の開口部と渦
流との関係を示した概略図、第３図ｂは本発明の
第１図に図示した開口部と渦流との関係を示した
概略図である。 １……セルロータ、２……セル、３……排ガス
側の側壁部、４……空気側の側壁、５……開口部
の、セルロータ回転方向で見て上手側の側縁部、
５′……側縁部、６，７……矢印、８……仕切り
面、１０……成形部、１１……回転方向、１２…
…高圧ガス入口、１３……低圧ガス出口、１４…
…高圧空気出口、１５……低圧空気入口、１６…
…セル壁、１７，１８……壁部部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスダイナミツク式圧力波発生機であつて、
   軸方向に延びるセル壁１６によつて形成されたセ
   ル２を有するセルロータ１が設けられており、該
   セルロータ１が、高圧ガス入口１２及び低圧ガス
   出口１３を備えた、排ガス側の側壁３と、低圧空
   気入口１５及び高圧空気出口１４を備えた、空気
   側の側壁４との間の中央部内で回転し、この回転
   時に前記セル壁１６が、流入ポート並びに流出ポ
   ートのそれぞれ、セルロータ１の回転方向１１で
   見てまず上手側に位置する側縁部を通過し、次い
   で下手側に位置する側縁部を通過する形式のもの
   において、排ガス側の側壁３における高圧ガス入
   口１２の開放部の、軸方向に真すぐに延びるセル
   壁１６に向き合う、セルロータ１の回転方向１１
   で見て上手側の前記側縁部５が、高圧ガスの流れ
   方向に関連してセルロータ１の回転方向１１に沿
   つた凸状又は凸状多角形に形成されていることを
   特徴とする、ガスダイナミツク式圧力波発生機。 ２ セルロータ１の回転方向１１で見て上手側の
   前記側縁部５が１つの鈍角で互いに突き合わされ
   ている２つの壁部部分１７，１８から成つてい
   る、特許請求の範囲第１項記載のガスダイナミツ
   ク式圧力波発生機。 ３ 前記２つの壁部部分１７，１８が、セルロー
   タ１の回転軸線と平行な線に対して同一の角度を
   成している、特許請求の範囲第２項記載のガスダ
   イナミツク式圧力波発生機。 ４ 前記壁部部分１７，１８が160゜の角度で互い
   に突き合わされて配置されている、特許請求の範
   囲第２項記載のガスダイナミツク式圧力波発生
   機。 ５ セル２へ向かつて傾斜する壁部部分１８の、
   セルロータ１の回転軸線方向の幅ａが、２つのセ
   ル壁１６の間の間隔ｂのほぼ75％に相当する、特
   許請求の範囲第２項記載のガスダイナミツク式圧
   力波発生機。 ６ 前記側縁部５の凸状湾曲部の曲率半径ｒが、
   ２つの隔室壁１６の間の間隔ｂのほぼ半分に相当
   する、特許請求の範囲第１項記載のガスダイナミ
   ツク式圧力波発生機。 ７ セル壁１６のガス側の端縁部に翼形の成形部
   １０が形成されている、特許請求の範囲第１項記
   載のガスダイナミツク式圧力波発生機。