JPH0331590A - 波動輸送管 - Google Patents
波動輸送管Info
- Publication number
- JPH0331590A JPH0331590A JP16399989A JP16399989A JPH0331590A JP H0331590 A JPH0331590 A JP H0331590A JP 16399989 A JP16399989 A JP 16399989A JP 16399989 A JP16399989 A JP 16399989A JP H0331590 A JPH0331590 A JP H0331590A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- pipe
- vibration
- generator
- pipeline
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Reciprocating Pumps (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、流体、粉体、固形物などを輸送する配管に係
り、特に、継手配管の構造に関する。
り、特に、継手配管の構造に関する。
流体を配管で輸送する習合、配管の流入口圧力Ｐ１を流
出口圧力Ｐｇに比べて大きくすることによって所要の流
量Ｑが得られるようにする。この場合、圧力差Ｐｘ−Ｐ
ｉの原因は管内を流れる流体と管壁との摩擦力にある。
出口圧力Ｐｇに比べて大きくすることによって所要の流
量Ｑが得られるようにする。この場合、圧力差Ｐｘ−Ｐ
ｉの原因は管内を流れる流体と管壁との摩擦力にある。
この摩擦力とは別に、管壁に流れ方向に伝搬する弾性進
行波（管軸に対称な横波）を発生させると、この波のせ
ん動運動によりポンプ作用が発生して、圧力差Ｐｒ
Ｐａに関係なく、管内流量の増加を図ることができる。
行波（管軸に対称な横波）を発生させると、この波のせ
ん動運動によりポンプ作用が発生して、圧力差Ｐｒ
Ｐａに関係なく、管内流量の増加を図ることができる。
その流量Ｑは
Ｑ＝πζη２Ｃ／４
ζ：〜４ （５０以下、低レイノルズ数）η、ｃ：弾性
波の振幅、伝搬速度 で与えられ（文献、 Ｆ、Ｙｉｎ＆Ｙ、Ｃ，Ｆｕｎｇ、
ＰｅｒｉｓｔａｌｔｉｃＷａｖｅ ｉｎ Ｃ１ｒｃｕｌ
ａｒ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｔｕｂｅｓ、Ｔｒａｎ
ｓ。
波の振幅、伝搬速度 で与えられ（文献、 Ｆ、Ｙｉｎ＆Ｙ、Ｃ，Ｆｕｎｇ、
ＰｅｒｉｓｔａｌｔｉｃＷａｖｅ ｉｎ Ｃ１ｒｃｕｌ
ａｒ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｔｕｂｅｓ、Ｔｒａｎ
ｓ。
ＡＳＭＥ、Ｓｅｒ、Ｅ （１９６９）、Ｐ５７９〜５８
７）。
７）。
管径に関係せず、弾性波の振幅の自乗、及び、弾性波の
伝搬速度に比例する。従って、管径が小さい程ポンプ作
用による流量増加の効果があり、細管への適用が有効と
考えられてきた。
伝搬速度に比例する。従って、管径が小さい程ポンプ作
用による流量増加の効果があり、細管への適用が有効と
考えられてきた。
ところで、この技術に最も近い公知例には、特開昭６１
−１５２９８１号公報「表面波駆動ポンプ」がある。こ
れは、二個の弾性体で形成した隙間での流れに対して、
上流端に振動子、下流端にインピーダンス整合器を設け
、流れに沿って生じた弾性波のせん動運動によりポンプ
作用を発生させるものである。
−１５２９８１号公報「表面波駆動ポンプ」がある。こ
れは、二個の弾性体で形成した隙間での流れに対して、
上流端に振動子、下流端にインピーダンス整合器を設け
、流れに沿って生じた弾性波のせん動運動によりポンプ
作用を発生させるものである。
上記従来技術は、弾性波を作り出すための手段として、
隙間流を作る二個の弾性体の上流端に振動子を、下流端
にインピーダンス整合器を備えることであるが、通常の
インピーダンス整合器ではインピーダンスのりアクタン
ス分が十分除去できない。このため、そこで弾性波を十
分に吸収し切れず１反射波が形成され、これが上記の弾
性波（入射波）と重ね合わさって定在波を作ってしまう
。この定在波は、共振状態に近いだけで、大きい振動に
発達し易い。この大きい定在波が出来てしまうと、これ
による脈流のみが強調され、本来弾性波、詳しくは弾性
進行波によって生じるぜん動運動によるポンプ作用が殆
んど失われることもあり１問題があった。
隙間流を作る二個の弾性体の上流端に振動子を、下流端
にインピーダンス整合器を備えることであるが、通常の
インピーダンス整合器ではインピーダンスのりアクタン
ス分が十分除去できない。このため、そこで弾性波を十
分に吸収し切れず１反射波が形成され、これが上記の弾
性波（入射波）と重ね合わさって定在波を作ってしまう
。この定在波は、共振状態に近いだけで、大きい振動に
発達し易い。この大きい定在波が出来てしまうと、これ
による脈流のみが強調され、本来弾性波、詳しくは弾性
進行波によって生じるぜん動運動によるポンプ作用が殆
んど失われることもあり１問題があった。
本発明の目的は、弾性進行波のみを発生させると共に、
従来技術では得られなかった振動数の仕様変更にも容易
に対応し得る波動発生装置を与えて、低圧力差輸送、及
び、流量の微調整を可能にする配管を提供することにあ
る。
従来技術では得られなかった振動数の仕様変更にも容易
に対応し得る波動発生装置を与えて、低圧力差輸送、及
び、流量の微調整を可能にする配管を提供することにあ
る。
上記目的を達成するためには、インピーダンス整合器に
代る波動吸収器を設け、上流端から伝搬してくる弾性波
を下流端で完全吸収することである。そのためには、弾
性波（入射波）の弾性振動エネルギを非可逆的にエネル
ギ吸収する以外にない。
代る波動吸収器を設け、上流端から伝搬してくる弾性波
を下流端で完全吸収することである。そのためには、弾
性波（入射波）の弾性振動エネルギを非可逆的にエネル
ギ吸収する以外にない。
その具体的方法としては、この弾性振動エネルギを、熱
エネルギ、発電エネルギ、又は、化学エネルギに変換さ
せることである。
エネルギ、発電エネルギ、又は、化学エネルギに変換さ
せることである。
本発明では、継手配管の配管において、流入口側継手の
近くに配管の弾性波（管軸に対して対称な横波）を発生
させる波動吸収器、流出口側継手の近くにこの弾性波を
完全吸収させる波動吸収器を設ける。具体的には、波動
発生器に電磁石（低振動数、大振幅用）や圧電素子（高
振動数、小振幅用）を用い、波動吸収器に振動発電機（
電磁石式、圧電素子式）や高減衰制振部材を用いるもの
である。
近くに配管の弾性波（管軸に対して対称な横波）を発生
させる波動吸収器、流出口側継手の近くにこの弾性波を
完全吸収させる波動吸収器を設ける。具体的には、波動
発生器に電磁石（低振動数、大振幅用）や圧電素子（高
振動数、小振幅用）を用い、波動吸収器に振動発電機（
電磁石式、圧電素子式）や高減衰制振部材を用いるもの
である。
配管の流入口側継手の近くに設けた波動発生器により配
管に弾性波（横波）を発生させ、配管の流出口側継手の
近くに設けた波動吸収器によって、上流から伝搬してき
た配管の弾性波を完全に吸収する。これによって、配管
には弾性進行波のみを存在させることで、配管にぜん動
運動のみを起こさせ、脈流を伴わず、ポンプ作用のみ有
効に起こさせる。
管に弾性波（横波）を発生させ、配管の流出口側継手の
近くに設けた波動吸収器によって、上流から伝搬してき
た配管の弾性波を完全に吸収する。これによって、配管
には弾性進行波のみを存在させることで、配管にぜん動
運動のみを起こさせ、脈流を伴わず、ポンプ作用のみ有
効に起こさせる。
〔実施例〕
本発明の実施例を第１゛図に示す。継手配管の配管１の
流入口側継手５の近くに波動発生器２を設ける。波動発
生器２は、発振器、増幅器、電磁石２ａからなる。また
、配管１の流出口側継手６の近くに振動発電機３を設け
る。振動発電機３は、この継手６の近くの振動を検出す
る振動センサ３ｂと振動計９位相調整器、振幅器、電磁
石３ａから成る。
流入口側継手５の近くに波動発生器２を設ける。波動発
生器２は、発振器、増幅器、電磁石２ａからなる。また
、配管１の流出口側継手６の近くに振動発電機３を設け
る。振動発電機３は、この継手６の近くの振動を検出す
る振動センサ３ｂと振動計９位相調整器、振幅器、電磁
石３ａから成る。
波動発生器２では、発振器の信号（正弦波電圧。
振動数ｆ）を増幅器で増幅した電流（正弦波）を電磁石
２ａに流すことによって、配管１に電磁力（正弦波）を
加え、配管１に弾性波を発生させる。
２ａに流すことによって、配管１に電磁力（正弦波）を
加え、配管１に弾性波を発生させる。
電磁石２ａによって、配管１の半径方向に軸対称な電磁
力を加えれば、弾性波を管軸に対称な横波をなす、この
ような弾性波は配管１の下流に伝搬する。
力を加えれば、弾性波を管軸に対称な横波をなす、この
ような弾性波は配管１の下流に伝搬する。
一方、振動発電機３では、配管１の上流から伝搬してき
た弾性波を振動センサ３ｂ、及び、振動計によって検出
し、この検出信号（正弦波電圧。
た弾性波を振動センサ３ｂ、及び、振動計によって検出
し、この検出信号（正弦波電圧。
振動数ｆ）を位相調整器に通した後、増幅器で増幅して
電流源とし、電磁石３ａに流す。このとき、伝搬してく
る弾性波が管軸に対称な横波の場合。
電流源とし、電磁石３ａに流す。このとき、伝搬してく
る弾性波が管軸に対称な横波の場合。
電磁石３ａに生じる電磁力も管軸に対称に配管１の半径
方向に加えるようにする。
方向に加えるようにする。
そのうえで、電磁石３ａでの配管１の振動速度と電磁石
３ａでの電磁力との位相差が１８０°となるように検呂
信号を位相調整器で位相調整する。
３ａでの電磁力との位相差が１８０°となるように検呂
信号を位相調整器で位相調整する。
この調整によれば、電磁石３ａが配管１の振動により負
の仕事をすること、すなわち、配管振動による発電現象
が生ずる。これによって１弾性波は振動発電機３の所で
振動吸収され１反射波は発生しないことになり、弾性進
行波４のみが形成される。もし１位相差をＯｏに位相調
整すれば、電磁石３ａは配管１の振動により正の仕事を
すること、すなわち、配管振動となる電動現象が生じる
ことになる。その場合、弾性入射波は振動発電機３の所
で振動増幅され、増強された反射波が発生することにな
る。このとき、弾性入射波とこの反射波とにより定在波
が生じること、さらに１反射波が入射波より強い場合１
弾性後進波が生じることになる。
の仕事をすること、すなわち、配管振動による発電現象
が生ずる。これによって１弾性波は振動発電機３の所で
振動吸収され１反射波は発生しないことになり、弾性進
行波４のみが形成される。もし１位相差をＯｏに位相調
整すれば、電磁石３ａは配管１の振動により正の仕事を
すること、すなわち、配管振動となる電動現象が生じる
ことになる。その場合、弾性入射波は振動発電機３の所
で振動増幅され、増強された反射波が発生することにな
る。このとき、弾性入射波とこの反射波とにより定在波
が生じること、さらに１反射波が入射波より強い場合１
弾性後進波が生じることになる。
ここに、弾性進行波４が存在するときは、存在しないと
きに比べて流量増加が生じ、弾性後進波が存在するとき
は、存在しないときに比べて流量減少が生じる。また、
振動発電機３で位相差を１８０”からＯｏまで変化させ
ることで、配管に最大流量から最小流量までの流量が連
続して調整できることになる。さらに、このような連続
調整は、振動発電機３の位相調整器を制御して、配管の
形状・寸法・振動数に係りなく位相差を単に１８０°か
らＯｏまで変えることで実現され、適用が容易である。
きに比べて流量増加が生じ、弾性後進波が存在するとき
は、存在しないときに比べて流量減少が生じる。また、
振動発電機３で位相差を１８０”からＯｏまで変化させ
ることで、配管に最大流量から最小流量までの流量が連
続して調整できることになる。さらに、このような連続
調整は、振動発電機３の位相調整器を制御して、配管の
形状・寸法・振動数に係りなく位相差を単に１８０°か
らＯｏまで変えることで実現され、適用が容易である。
なお、配管１を複数個継ぐに当って、流入口側継手５．
及び、流出口側継手６を振動絶縁部材とすれば、各配管
毎に独立した効果が発揮でき、より効果的となる。
及び、流出口側継手６を振動絶縁部材とすれば、各配管
毎に独立した効果が発揮でき、より効果的となる。
上記は、請求項１に相当する実施例を示したが、以下に
は、請求項２以降に相当する応用例を示す。
は、請求項２以降に相当する応用例を示す。
請求項２について、第２図に応用例を示す。
実施例に示す振動発電機３を取り除く代りに。
流入口側継手５、及び、流出口側継手６を高減衰制振部
材（対数減衰率０．１程度）として、振動発電機３の機
能をこれら継手５及び継手６に肩代りさせる。この場合
、実施例の振動発電機３のように、弾性入射波の完全に
吸収することはできなくても、十分な波動吸収は期待で
きると考えられる。そのうえに、振動発電機が無いだけ
に、構造は極めて簡単になり、製造コストの大幅な低減
も期待されるなどの効果がある。
材（対数減衰率０．１程度）として、振動発電機３の機
能をこれら継手５及び継手６に肩代りさせる。この場合
、実施例の振動発電機３のように、弾性入射波の完全に
吸収することはできなくても、十分な波動吸収は期待で
きると考えられる。そのうえに、振動発電機が無いだけ
に、構造は極めて簡単になり、製造コストの大幅な低減
も期待されるなどの効果がある。
請求項３に関する応用例を示す。第１図、又は、第２図
において、配管を低弾性（ヤング率１〜１００）ｃｇｆ
／＋ｍ”） 、低密度（０，１〜１ ｋｇ／ｃｍ３）
。
において、配管を低弾性（ヤング率１〜１００）ｃｇｆ
／＋ｍ”） 、低密度（０，１〜１ ｋｇ／ｃｍ３）
。
低減衰材（対数減衰率０．０００１〜０．００１）料の
薄肉管とするものである。このような管材には、気密処
理を施した炭素強化プラスチック繊維などが適すると考
えられる。この場合、波動発生器２の加振力が同じであ
っても、通常用途の管材に比べて、弾性進行波４の振幅
を大きくすることが可能である。もつとも、これに対し
て弾性波の伝搬速度は管材の弾性係数の低下に伴って低
下することが予想されるので、結局、従来技術の説明で
挙げた流量Ｑの増大する条件を満たさねばならないこと
になる。従って、この応用例ではこの条件を確めておく
必要がある。また、これによれば、配管重量を通常用途
の配管に比べて大幅に軽量化し得る効果もある。
薄肉管とするものである。このような管材には、気密処
理を施した炭素強化プラスチック繊維などが適すると考
えられる。この場合、波動発生器２の加振力が同じであ
っても、通常用途の管材に比べて、弾性進行波４の振幅
を大きくすることが可能である。もつとも、これに対し
て弾性波の伝搬速度は管材の弾性係数の低下に伴って低
下することが予想されるので、結局、従来技術の説明で
挙げた流量Ｑの増大する条件を満たさねばならないこと
になる。従って、この応用例ではこの条件を確めておく
必要がある。また、これによれば、配管重量を通常用途
の配管に比べて大幅に軽量化し得る効果もある。
請求項４に関する応用例を示す、第１図、又は、第２図
において、配管１の断面形状を円形以外の正方形、又は
、多角形とするものである。この場合、波動発生器２の
加振力が同じであっても、管壁の剛性は１円形断面に比
べて平面をもつ多角形断面では著しく低下し、このため
に、弾性進行波４の振幅は増大することが考えられる。
において、配管１の断面形状を円形以外の正方形、又は
、多角形とするものである。この場合、波動発生器２の
加振力が同じであっても、管壁の剛性は１円形断面に比
べて平面をもつ多角形断面では著しく低下し、このため
に、弾性進行波４の振幅は増大することが考えられる。
しかし、弾性波の伝搬速度の若干の低下も予想されるこ
とにより留意する必要はある。しかし、結局は、流量Ｑ
の増加が期待できる条件があると予想される。
とにより留意する必要はある。しかし、結局は、流量Ｑ
の増加が期待できる条件があると予想される。
請求項５に関する応用例を示す、継手配管の配管におい
て、管材に中減衰材料（対数減衰率ｏ、ｏｉ程度）、例
えば、プラスチック材を用い、配管の流入口側継手近傍
に波動発生器を設ける。この場合、配管の上流から伝搬
してきた弾性波は、配管の流出口側継手に至るまでに、
配管の材料減衰により配管１の途中で振動を吸収させ、
配管に反射波を発生させぬようにする。これによ九ば、
配管の途中での波動の吸収によって弾性進行波の振幅は
ある程度減少し、ポンプ作用の低下は考えられるが、振
動発電機を取除けるだけに、構造は簡単になり、製造コ
ストを低減する効果がある。
て、管材に中減衰材料（対数減衰率ｏ、ｏｉ程度）、例
えば、プラスチック材を用い、配管の流入口側継手近傍
に波動発生器を設ける。この場合、配管の上流から伝搬
してきた弾性波は、配管の流出口側継手に至るまでに、
配管の材料減衰により配管１の途中で振動を吸収させ、
配管に反射波を発生させぬようにする。これによ九ば、
配管の途中での波動の吸収によって弾性進行波の振幅は
ある程度減少し、ポンプ作用の低下は考えられるが、振
動発電機を取除けるだけに、構造は簡単になり、製造コ
ストを低減する効果がある。
請求項６に関する応用例を示す、第１図において、波動
発生器と振動発電機とを設ける位置を逆にしたものであ
る。この場合、実施例とほぼ同じ効果が得られる。もつ
とも、上述の位相差が１８０’Φとき、最小流量が得ら
れ、Ｏ″のとき、最大流量が得られる。
発生器と振動発電機とを設ける位置を逆にしたものであ
る。この場合、実施例とほぼ同じ効果が得られる。もつ
とも、上述の位相差が１８０’Φとき、最小流量が得ら
れ、Ｏ″のとき、最大流量が得られる。
請求項７に関する応用例を示す、第２図において、波動
発生器の設ける位置を流入口側継手の近傍から流出口側
継手の近傍に代えたものである。
発生器の設ける位置を流入口側継手の近傍から流出口側
継手の近傍に代えたものである。
この場合、流量を抑制する効果が得られることが、請求
項２に関する応用例と異なるところであり、他の効果は
、はぼ、変わりない。
項２に関する応用例と異なるところであり、他の効果は
、はぼ、変わりない。
本発明によれば、継手配管の配管において、流入口側継
手の近くに配管の弾性波を発生させる波動発生器、流出
口側継手の近くに上流から伝搬してきたこの弾性波を完
全吸収させる振動発電機（エネルギ変換器）を構成する
ので、配管には弾性進行波のみが存在することにより、
この波によるぜん動運動でポンプ作用が効果的に生じ、
より低圧力差での流体の輸送が可能となる。また、エネ
ルギ変換器となる振動発電機に設けた位相調整器の制御
により、配管の流量を、流体に直接手を加えることなく
微調整することができる。
手の近くに配管の弾性波を発生させる波動発生器、流出
口側継手の近くに上流から伝搬してきたこの弾性波を完
全吸収させる振動発電機（エネルギ変換器）を構成する
ので、配管には弾性進行波のみが存在することにより、
この波によるぜん動運動でポンプ作用が効果的に生じ、
より低圧力差での流体の輸送が可能となる。また、エネ
ルギ変換器となる振動発電機に設けた位相調整器の制御
により、配管の流量を、流体に直接手を加えることなく
微調整することができる。
第１図は本発明の一実施例になる波動輸送管の系統図、
第２図は本発明の応用例になる配管の横断面図である。 １・・・配管、２・・・波動発生器、３・・・振動発電
機、４・・・弾性進行波、５・・・流入口側継手、６・
・・流出口側第１図
第２図は本発明の応用例になる配管の横断面図である。 １・・・配管、２・・・波動発生器、３・・・振動発電
機、４・・・弾性進行波、５・・・流入口側継手、６・
・・流出口側第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、配管の流入口側継手の近くに配管の弾性波を発生さ
せる波動発生器と、流出口側の継手の近くに前記弾性波
を完全に吸収させる振動発電機を備えたことを特徴とす
る波動輸送管。 ２、配管の流入口側継手の近くに配管の弾性波を発生さ
せる波動発生器を備え、このような配管を高減衰制振部
材の継手で継いだことを特徴とする波動輸送管。 ３、請求項１または請求項２の配管に、低弾性、低密度
、低減衰材料の薄肉管を用いたことを特徴とする波動輸
送管。 ４、請求項１または請求項２に記載の配管の断面形状を
多角形状にしたことを特徴とする波動輸送管。 ５、配管に中減衰材料を使用し、流入口側継手の近くに
配管の弾性波を発生させる波動発生器を備えたことを特
徴とする波動輸送管。 ６、配管の流出口側継手の近くに配管の弾性波を発生さ
せる波動発生器と、流入口側継手の近くにこの弾性波を
完全吸収させる振動発電機を備えたことを特徴とする波
動輸送管。 ７、配管の流出口側継手の近くに配管の弾性波を発生さ
せる波動発生器を備え、このような配管を高減衰制振部
材の継手で継いだことを特徴とする波動輸送管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16399989A JPH0331590A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 波動輸送管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16399989A JPH0331590A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 波動輸送管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0331590A true JPH0331590A (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15784838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16399989A Pending JPH0331590A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 波動輸送管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0331590A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2744769A1 (fr) * | 1996-02-12 | 1997-08-14 | Drevet Jean Baptiste | Circulateur de fluide a membrane vibrante |
| JP2009523470A (ja) * | 2006-01-06 | 2009-06-25 | カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー | 共鳴多層インピーダンスポンプ |
| JP2011529549A (ja) * | 2008-08-01 | 2011-12-08 | アーエムエス エールエデー ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | 改良された皺付きダイアフラムポンプ |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP16399989A patent/JPH0331590A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2744769A1 (fr) * | 1996-02-12 | 1997-08-14 | Drevet Jean Baptiste | Circulateur de fluide a membrane vibrante |
| WO1997029282A1 (fr) * | 1996-02-12 | 1997-08-14 | Drevet Jean Baptiste | Circulateur de fluide a membrane vibrante |
| JP2009523470A (ja) * | 2006-01-06 | 2009-06-25 | カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー | 共鳴多層インピーダンスポンプ |
| JP2011529549A (ja) * | 2008-08-01 | 2011-12-08 | アーエムエス エールエデー ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | 改良された皺付きダイアフラムポンプ |
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