專利名稱：壓力振動(dòng)發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，涉及一種例如用于向例如脈沖管冷凍機(jī)供給壓力振動(dòng)的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
近年來，以冷卻人造衛(wèi)星的各種設(shè)備類為目的，正在進(jìn)行在人造衛(wèi)星上搭載脈沖管(冷)冷凍機(jī)等冷凍裝置的研究。脈沖管冷凍機(jī)的功能在于向脈沖管供給壓力振動(dòng)，作為那種產(chǎn)生壓力振動(dòng)的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，通常有具有使用電能的、具體而言是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)；和設(shè)置于其中的電子控制式的切換閥的裝置等的提案。因此，在人造衛(wèi)星中，為了得到用于驅(qū)動(dòng)壓力振動(dòng)發(fā)生裝置的足夠電能，需要同時(shí)搭載將來自太陽的熱能轉(zhuǎn)換為電能的大型的太陽能利用系統(tǒng)。
然而，在現(xiàn)有的太陽能利用系統(tǒng)中，由于從熱能向電能的轉(zhuǎn)換效率極低，所以為了得到足夠的電能，就有必要使所使用的太陽能板等大型化，在搭載于人造衛(wèi)星上時(shí)產(chǎn)生種種弊端。因此，迫切希望壓力振動(dòng)發(fā)生裝置的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種可更小型化的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置。
本發(fā)明的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，包括功產(chǎn)生裝置，該功產(chǎn)生裝置用于輸入功；熱交換器，該熱交換器在從功產(chǎn)生裝置輸入功的輸入側(cè)具有熱放出部、且在輸出側(cè)具有熱輸入部；功傳遞管，該功傳遞管設(shè)置于熱交換器的熱輸入部側(cè)；輸出部，該輸出部設(shè)置于功傳遞管的功輸出側(cè)；共振器，該共振器從上述功傳遞管與輸出部之間分支設(shè)置。
在本發(fā)明的這樣的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置中，通過將熱輸入部充分加熱，在功傳遞管內(nèi)產(chǎn)生自激振動(dòng)，設(shè)置于功傳遞管的功輸出側(cè)的共振器發(fā)生共振。在該狀態(tài)下從功產(chǎn)生裝置向熱交換器的熱放出部側(cè)輸入功(壓力波)時(shí)，該功由熱交換器放大之后，由功傳遞管傳遞而輸出到輸出部。即，壓力振動(dòng)發(fā)生裝置起放大器的作用。于是，由于放大后輸出的功比輸入的功大，所以若將輸出的功的一部分作為用于驅(qū)動(dòng)功產(chǎn)生裝置的能量使用的話，則僅靠加熱、而不用任何電能等，就能持續(xù)驅(qū)動(dòng)壓力振動(dòng)發(fā)生裝置。因此，在將壓力振動(dòng)發(fā)生裝置用于向搭載于人造衛(wèi)星上的脈沖管冷凍機(jī)等供給壓力振動(dòng)的場(chǎng)合下，只需設(shè)計(jì)成由太陽熱等直接對(duì)熱輸入部加熱即可，由于也可以不使用那種將熱能轉(zhuǎn)換為電能的大型太陽能利用系統(tǒng)，所以能夠顯著地促進(jìn)壓力振動(dòng)發(fā)生裝置的小型化。
在本發(fā)明的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置中，最好是上述功傳遞管的功輸出側(cè)與上述功產(chǎn)生裝置通過使從上述功傳遞管中輸出的功的一部分返回上述功產(chǎn)生裝置的返回機(jī)構(gòu)來連通。
在該構(gòu)成中，由于通過返回機(jī)構(gòu)來使功傳遞管的功輸出側(cè)與功產(chǎn)生裝置連通，所以只要對(duì)熱輸入部進(jìn)行加熱，就能由從功傳遞管輸出的功的一部分使功產(chǎn)生裝置也能自激且持續(xù)地被驅(qū)動(dòng)，作為壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，連驅(qū)動(dòng)開始時(shí)的開關(guān)機(jī)構(gòu)等也不需要，可更加簡化、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。
在本發(fā)明的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置中，上述共振器最好是構(gòu)成為包括與上述功傳遞管與輸出部之間連通的中空的收容體、配置于收容體內(nèi)的固體浮子、在上述收容體內(nèi)可振動(dòng)地對(duì)固體浮子施加力的加力裝置。
作為一般的共振器，人們知道的有構(gòu)造簡單的共鳴管。然而，共鳴管會(huì)有如下問題，即、在構(gòu)造簡單的另一方面，為了得到足夠的性能而變得長度過長、反而使配置用的專有空間變大。
對(duì)此，在本發(fā)明中，由于是使固體浮子在收容體內(nèi)振動(dòng)的構(gòu)成，所以可以設(shè)計(jì)成僅僅是可得到固體浮子的振幅那么短的長度，切實(shí)地促進(jìn)了小型化。
在本發(fā)明的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置中，最好是至少設(shè)置有一對(duì)上述共振器，該一對(duì)共振器相對(duì)配置，以使其各自的固體浮子的振動(dòng)方向?yàn)榛ハ嘟咏?、分離的方向。
在該構(gòu)成中，由于各共振器的固體浮子向使彼此的振動(dòng)互相抵消的方向反復(fù)產(chǎn)生振幅，所以不會(huì)有壓力振動(dòng)發(fā)生裝置整體產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的不良情況。


圖1是表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置的整體的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是表示本實(shí)施方式的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1的整體的示意圖。
壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1是使系統(tǒng)內(nèi)的氦等工作氣體產(chǎn)生壓力振動(dòng)的裝置，適用于例如向搭載于人造衛(wèi)星中的脈沖管冷凍機(jī)供給壓力振動(dòng)。
具體而言，壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1包括從發(fā)生部10A產(chǎn)生規(guī)定大小的壓力波并將其作為輸入功的缸(功產(chǎn)生裝置)10、將來自缸10的功從其一端輸入且從其另一端輸出的熱交換器20、連結(jié)于熱交換器20的輸出側(cè)的功傳遞管30、設(shè)置于功傳遞管30的輸出側(cè)的例如連結(jié)有脈沖管冷凍機(jī)等的輸出部40、從功傳遞管30與輸出部40之間的管路2分支設(shè)置的一對(duì)共振器50、將功傳遞管30與共振器50之間和上述缸10的返回部10B連通的管路(返回機(jī)構(gòu))60，缸10、熱交換器20、功傳遞管30、及輸出部40被配置成串聯(lián)狀并連通。
缸10在內(nèi)部具有活塞11，并且該活塞11可振動(dòng)地被彈簧等任意的加力裝置12施加力。通過使該活塞11以規(guī)定的頻率振動(dòng)，來從發(fā)生部10A產(chǎn)生功(壓力波)，從而可以向熱交換器20中輸入該功。
熱交換器20具有中央的蓄熱器21，在蓄熱器21的一端側(cè)設(shè)置有熱輸入部22，在其另一側(cè)設(shè)置有熱放出部23。在熱放出部23上輸入來自缸10的功，此時(shí)加熱熱輸入部22的話，輸入的功通過蓄熱器21放大，功從作為低溫側(cè)的熱放出部23側(cè)流向作為高溫側(cè)的熱輸入部22側(cè)，而被傳遞到功傳遞管30中。這是由于從熱輸入部22側(cè)向熱放出部23側(cè)的熱的流動(dòng)被轉(zhuǎn)換成逆向的功的流動(dòng)。于是，被放大的功被從功傳遞管30中輸出到輸出部40中。
另一方面，對(duì)熱輸入部22進(jìn)行充分加熱時(shí)，在功傳遞管30內(nèi)產(chǎn)生自激振動(dòng)，對(duì)應(yīng)于該自激振動(dòng)，共振器50以規(guī)定的相位差共振。其中，在功傳遞管30的輸出側(cè)也設(shè)置有熱放熱部31，來釋放在輸出側(cè)產(chǎn)生的熱。
各共振器50具有與管路2的中途連通的圓筒狀的收容體51、收容于收容體51內(nèi)的圓柱狀的固體浮子52、對(duì)固體浮子52可振動(dòng)地施加力的彈簧等加力裝置53，固體浮子52被構(gòu)成為在軸線方向上振動(dòng)，而在徑向上幾乎不振動(dòng)。此時(shí)，由固體浮子52的質(zhì)量或彈簧常數(shù)等決定的加力裝置施加的力要考慮相對(duì)于自激振動(dòng)的相位差后來設(shè)定。
另外，各共振器50夾著管路2相對(duì)配置，在固體浮子52振動(dòng)時(shí)，兩固體浮子52朝向相互近接、離開的方向振動(dòng)，該振動(dòng)互相抵消，從而抑制了壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1整體產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。
該固體浮子52在從功傳遞管30輸出的功的一部分通過管路60返回到缸10的返回部10B側(cè)時(shí)，使缸10內(nèi)的活塞11以大致相同的共振頻率振動(dòng)。該返回的功在缸10中被轉(zhuǎn)換為上述輸入功的壓力波。
在這種本實(shí)施方式中，首先對(duì)熱輸入部22進(jìn)行加熱，開始在功傳遞管30內(nèi)產(chǎn)生自激振動(dòng)，該自激振動(dòng)變得足夠大后，共振器50開始共振。由于通過該共振器50的共振產(chǎn)生的壓力波為駐波，所以不做任何功。于是，向缸10內(nèi)的活塞11賦予與該壓力波大致相同共振頻率、即具有相位差的共振頻率，其共振頻率的輸入功(壓力波)在發(fā)生部10A中自激產(chǎn)生，輸入到熱交換器20中。
然后，輸入的功由熱交換器20的蓄熱器21放大，在傳遞到功傳遞管30中后，作為行波向輸出部40輸出。即，壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1起到將輸入的功放大后輸出的放大器的作用。進(jìn)而，輸出的功的一部分再度返回缸10，被轉(zhuǎn)換為輸入功，之后，壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1即使沒有現(xiàn)有技術(shù)的太陽能板那樣的電能源也能被持續(xù)驅(qū)動(dòng)。
用具體的例子說明壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1時(shí)，在穩(wěn)定地被加熱的狀態(tài)下，例如在輸入“1”的功的情況下如果能放大到“3”的功的話，“3”中的“1”返回缸10而可再度轉(zhuǎn)換為輸入功，剩下的“2”能夠用來驅(qū)動(dòng)脈沖管冷凍機(jī)等。于是，能夠使返回的“1”被輸入后再度被放大到“3”，之后，持續(xù)地取出“2”、返回“1”。
根據(jù)這樣的本實(shí)施方式，具有以下效果。
(1)在壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1中，由于其自身具有作為放大器的功能，能使輸出的功大于輸入的功，所以若將輸出的功的一部分轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)缸10的能量使用的話，則僅需加熱而不用任何電能等，就能持續(xù)驅(qū)動(dòng)壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1。因此，在將壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1用于向搭載于人造衛(wèi)星上的脈沖管冷凍機(jī)等供給壓力振動(dòng)的場(chǎng)合下，只需設(shè)置為由太陽熱等直接對(duì)熱輸入部22加熱即可，由于也可以不使用那種將熱能轉(zhuǎn)換為電能的大型太陽能利用系統(tǒng)，所以能夠顯著地使壓力振動(dòng)發(fā)生裝置的小型化。
(2)另外，在壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1中，由于功傳遞管30的功輸出側(cè)與缸10通過管路60連通，所以只要對(duì)熱輸入部22進(jìn)行加熱，就能由從功傳遞管30輸出的功的一部分自激且持續(xù)地驅(qū)動(dòng)缸10，作為壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1，也不需要驅(qū)動(dòng)開始時(shí)的開關(guān)機(jī)構(gòu)等，其結(jié)構(gòu)可更加簡化、進(jìn)一步促進(jìn)其小型化。
(3)由于壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1的共振器50是使固體浮子52在收容體51內(nèi)振動(dòng)的構(gòu)成，所以例如與使用細(xì)長的共鳴管的場(chǎng)合相比，可以設(shè)置成只得到固體浮子52的振幅那么短的長度，可切實(shí)地促進(jìn)小型化。
(4)各共振器50夾著管路2相對(duì)配置，而且由于各自的固體浮子52向彼此振動(dòng)互相抵消的方向反復(fù)產(chǎn)生振幅，所以可防止產(chǎn)生壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1整體機(jī)械振動(dòng)這樣的不良情況，能夠提高耐久性和可靠性。
其中，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，它還包括能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的其他構(gòu)成，以下所示的那樣的改型等也包含于本發(fā)明中。
例如在上述實(shí)施方式中，以在輸出部40上接合脈沖管冷凍機(jī)的前提下對(duì)壓力振動(dòng)發(fā)生裝置1進(jìn)行了說明，但接合于輸出部40上的部件并不限定于此，也可以是活塞等，另外，也可以是由壓力振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的任意裝置。
在上述實(shí)施方式中，是使輸出的功的一部分通過管路60返回缸10中的構(gòu)造，但也可以不設(shè)置那種管路60，而用電能驅(qū)動(dòng)缸10的活塞11。在這種場(chǎng)合下，雖然為了得到電能需要有太陽能利用系統(tǒng)，但由于在用于驅(qū)動(dòng)活塞11上，僅以小于現(xiàn)有技術(shù)那樣的驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)或切換閥的電力即可，所以僅以小型的太陽能利用系統(tǒng)即可，即使是使用那種小型的太陽能利用系統(tǒng)也可使壓力振動(dòng)發(fā)生裝置足夠小型化，而能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。
另外，本發(fā)明的功產(chǎn)生裝置、共振器、或返回機(jī)構(gòu)等具體的構(gòu)成并不限定于在上述實(shí)施方式中所說明的構(gòu)成，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可任意決定。
本發(fā)明可作為用于向脈沖管冷凍機(jī)等供給壓力振動(dòng)的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置使用，可用于人造衛(wèi)星的各種設(shè)備類的冷卻裝置等。
權(quán)利要求
1.一種壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，包括功產(chǎn)生裝置，該功產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生輸入功；熱交換器，該熱交換器在其從功產(chǎn)生裝置輸入功的輸入側(cè)具有熱放出部、且在其輸出側(cè)設(shè)有熱輸入部；功傳遞管，該功傳遞管設(shè)置于熱交換器的熱輸入部側(cè)；輸出部，該輸出部設(shè)置于功傳遞管的功輸出側(cè)；共振器，該共振器從上述功傳遞管與輸出部之間分支設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，上述功傳遞管的功輸出側(cè)與上述功產(chǎn)生裝置通過使從上述功傳遞管中輸出的功的一部分返回到上述功產(chǎn)生裝置的返回機(jī)構(gòu)來連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，上述共振器被構(gòu)成為包括與上述功傳遞管與輸出部之間連通的中空的收容體、配置于收容體內(nèi)的固體浮子、在上述收容體內(nèi)可振動(dòng)地對(duì)固體浮子施加力的加力裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，至少設(shè)置有一對(duì)上述共振器，該一對(duì)共振器相對(duì)配置，以使其各自的固體浮子的振動(dòng)方向?yàn)榛ハ嘟咏?、分離的方向。
全文摘要
本發(fā)明的壓力振動(dòng)發(fā)生裝置(1)，被構(gòu)成為當(dāng)加熱熱輸入部(22)使功傳遞管(30)內(nèi)產(chǎn)生自激振動(dòng)，并使共振器(50)發(fā)生共振，且在向熱交換器(20)中輸入功時(shí)，該功由熱交換器(20)放大之后，由功傳遞管(30)傳遞而輸出到輸出部(40)。因此，由于可使輸出的功大于輸入的功，所以若將輸出的功的一部分轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)缸(10)的能量，則不用任何由大型太陽能利用系統(tǒng)產(chǎn)生電能等，只需加熱就能持續(xù)驅(qū)動(dòng)壓力振動(dòng)發(fā)生裝置(1)，能夠顯著地使壓力振動(dòng)發(fā)生裝置(1)小型化。
文檔編號(hào)F25B9/14GK1662778SQ0381450
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者松原洋一, 遠(yuǎn)山伸一, 杉田寬之 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu), 學(xué)校法人日本大學(xué)