JP6752810B2 - モジュール式圧縮チャンバ - Google Patents

Description

本開示内容、すなわち本発明は、一般に、圧縮システム内に設けられたモジュール式圧縮チャンバに関し、圧縮システムは、この圧縮チャンバ内の流体中に圧力波を発生させるようになっている。

別段の指定がなければ、この背景技術の項に記載された内容は、本願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、しかもこの背景技術の項に含まれることによって先行技術であることを承認するものではない。

先行技術で知られている形式の圧縮システムは、複数の圧力波発生器と、典型的には、鋼（スチール）もしくは任意他の高強度材料またはこれらの組み合わせで作られた大型円筒形または球形容器である圧縮チャンバとを含み、この容器は、圧力波発生器によって発生した連続の高圧および／または高圧パルスに耐えることができる圧力容器として設計されている。圧縮チャンバは、流体媒体、例えば液体金属で満たされるのが良い。複数の圧力波発生器が圧縮チャンバの壁の周りに配置された状態でこれに連結されるのが良い。各圧力波発生器は、圧縮チャンバの壁に形成された開口部内に対応関係をなして固定されるアンビルに衝撃を加えるよう加速できるハンマーピストンを有するのが良い。ハンマーの対応のアンビルへの衝撃により、圧縮波がアンビルを通って液体媒体中に移動し、かくして液体媒体中に圧力波を発生させる。各個別的圧力波発生器からの発生圧力波は、液体媒体中を伝搬し、チャンバの中心に向かって収斂するひとまとまりの圧力波を形成する。圧力波を圧縮チャンバ内に発生させるシステムおよび方法の例が米国特許出願公開第２０１０／０１６３１３０号明細書に記載されており、この米国特許出願公開を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。

圧縮システムの作動中、例えば圧縮チャンバ内で圧力波を反射させることにより断続的な内部高圧パルスを発生させることができる。圧縮チャンバは、疲労を生じないでかかる高圧に耐えることができるべきであり、かくして弱点が比較的少ない状態で頑丈であるように設計される必要がある。世界には、この種の圧縮システム内での圧縮チャンバとしての使用に適した圧力容器を製造することができる会社は少ししか存在せず、かかる容器の製作は、費用が高くつき、リードタイムが長い。

米国特許出願公開第２０１０／０１６３１３０号明細書

一観点では、モジュール式圧縮チャンバ内の流体中に圧力波を生じさせる圧縮システム用のモジュール式圧縮チャンバが提供される。モジュール式圧縮チャンバは、複数の個別的モジュールおよびモジュール式圧縮チャンバの壁を形成するよう個別的モジュールを互いにインターロックする複数の連結手段を有する。個別的モジュールの各々は、外側フェース、内側フェース、および内側フェースと外側フェースとの間に延びる側壁を有する。個別的モジュールのうちの少なくとも１つは、第１の端および第２の端を備えた本体と、第２の端から本体中に延びる細長いボアと、本体の第２の端のところに取り付けられたアンビルとを有する少なくとも１つの圧力波発生器を収容する。アンビルは、第１の端、第２の端およびアンビルを本体に固定するリテーナを有する。アンビルは、アンビルの第１の端がボア内に配置され、アンビルの第２の端のフェースが個別的モジュールのうちの１つの内側フェースの少なくとも一部を形成するよう位置決めされている。

別の観点では、個別的モジュールのうちの少なくとも１つは、互いに隣接して接触状態にありかつ互いにインターロックされた複数の圧力波発生器を含み、圧力波発生器の本体は、個別的モジュールのうちの少なくとも１つの側壁を構成している。具体的に説明すると、圧力波発生器の第１の端は、個別的モジュールのうちの少なくとも１つの外側フェースを構成し、アンビルの端のフェースは、個別的モジュールのうちの少なくとも１つの内側フェースの少なくとも一部を構成している。

別の観点では、複数の圧力波発生器は、複数の連結手段により互いにインターロックされ、かかる連結手段は、圧力波発生器の各々の本体の側壁に形成された少なくとも１つのダブテール形スロットを含む。スロットの各々は、圧力波発生器の第１の端から第２の端に向かって延びている。圧力波発生器のうちの１つのスロットは、圧力波発生器の隣りの１つのスロットに向き、かくして二重ダブテール形通路が形成される。複数の連結手段は、二重ダブテール形通路と嵌合する二重ダブテール形ウェッジを更に含み、隣接の圧力波発生器は、二重ダブテール形通路中に挿入されると、互いにインターロックされるようになっている。

複数の連結手段は、連続した押す力が二重ダブテール形ウェッジの後側に加えられ、それによりウェッジを通路内に保つよう二重ダブテール形ウェッジに接触するロッカを更に含む。

一観点では、複数の個別的モジュールは、六角形幾何学的形状および五角形幾何学的形状から成る群から選択された断面幾何学的形状を有する。加うるに、アンビルの第２の端は、六角形幾何学的形状および五角形幾何学的形状から成る群から選択された断面幾何学的形状を有する。

別の観点では、複数の個別的モジュールは、外側フェースが内側フェースよりも大きな断面を有するようテーパしている。テーパした個々のモジュールは、相互に連結されて球形の形態になっている。

上述の観点および実施形態に加えて、別の観点および実施形態が図面を参照すると共に以下の詳細な説明を検討すると、明らかになろう。

図面全体を通じ、参照符号は、参照符号を付けた要素相互間の対応関係を示すために再使用されるのが良い。図面は、本明細書において説明する例示の実施形態を示すために提供されており、本発明の範囲を限定するものではない。図中の要素のサイズおよび相対位置は、必ずしも縮尺通りには描かれていない。例えば、種々の要素の形状および角度は、縮尺通りには描かれておらず、これら要素のうちの幾つかは、図面の分かりやすさを向上させるよう恣意的に拡大されると共に位置決めされている。

球形チャンバを形成するよう互いに接合された複数のモジュールを有するモジュール式圧縮チャンバの第１の実施形態の斜視図である。 図１のモジュール式圧縮チャンバの部分断面図である。 モジュール式圧縮チャンバの第２の実施形態の一部分の平面図であり、六角形幾何学的形状を備えた中央モジュールが複数の二重ダブテール形ウェッジによって互いにロックされた六角形幾何学的形状を備えるモジュールによって包囲された状態で示されている図である。 図３の二重ダブテール形ウェッジの斜視図である。 モジュール式圧縮チャンバの第３の実施形態の一部分の斜視図であり、単一のモジュールが隣接接触状態にありかつ互いに接合された複数の圧力波発生器を含む状態で示された図である。 図５のモジュール内の圧力波発生器の端面図であり、圧力波発生器が六角形幾何学的断面を備えたハウジングを有し、ハウジングの側壁の各々には、圧力波発生器を隣りの圧力波発生器にインターロックするそれぞれの連結手段を受け入れるスロットが設けられている状態を示す図である。 図６の圧力波発生器のＡ‐Ａ線矢視断面側面図である。 図６の圧力波発生器のＢ‐Ｂ線矢視断面側面図である。

本発明は、所望のサイズおよび形状を備えたチャンバを形成するように互いに接合されている複数の個別的モジュールで作られている圧縮チャンバ１０に関する。圧縮チャンバは、流体、例えば液体金属を収容するのが良く、圧縮チャンバは、圧縮チャンバ内の流体中に圧力波を発生させる複数の圧力波発生器を含む圧縮システムで使用されるのが良い。

図１は、圧縮チャンバ１０の第１の実施形態を示しており、この圧縮チャンバ１０は、チャンバ１０の壁１１（図２）を形成するよう互いに接合された複数の六角形モジュール１２と複数の五角形モジュール１４を有する。壁１１は、チャンバ１０の内側空所を画定している。モジュール１２，１４の各々は、外側フェース５、内側フェース７、および外側フェース５と内側フェース７との間に延びる側壁９を有する。個々のモジュール１２，１４の外側フェース５は、互いに連結されると、チャンバ１０の外面を構成し、モジュール１２，１４の内側フェースは、チャンバ１０の内面を形成し、個々のモジュール１２，１４の側壁９は、チャンバ１０の壁１１を形成する。モジュール１２および／または１４は、チャンバ１０の所望の形状に応じて任意他の適当な形状、例えば三角形、正方形または任意他の多角形もしくは非多角形またはこれらの組み合わせを有して良い。図示の実施例では、チャンバ１０は、六角形モジュールと五角形モジュールを互いに連結して球形のチャンバ１０を作るサッカーボールの形態にしたもので構成されるが、チャンバ１０は、本発明の範囲から逸脱することなく任意他の適当な形状、例えば筒形、楕円形、円錐形、腎臓形もしくは任意他の適当な形状またはこれらの組み合わせを有することができる。モジュール１２，１４のうちの少なくとも幾つかは、多数の開口部１３を有するのが良く、圧力波発生器２４（図２参照）は、かかる開口部内に少なくとも部分的に挿入されてこの中に固定される。開口部１３は、側壁９を貫通して内側フェース７から延びている。図１で理解できるように、六角形モジュール１２は、この実施形態では、１つの中央の開口部および６つの追加の周囲の開口部（全部で７個の開口部１３）を有し、かかる開口部中に７基の圧力波発生器を少なくとも部分的に挿入することができる。六角形モジュール１４は、６基の圧力波発生器を保持する６つの開口部１３（１つの中央の開口部および５つの周囲の開口部）を有するのが良い。モジュール１２，１４のうちの幾つかの開口部１３の数およびかくして圧力波発生器の数は、図示の数よりも多くても良くまたは少なくても良い。かかる開口部／発生器を本発明の範囲から逸脱することなく種々の形態に配置することができる。一具体化例では、圧力波発生器の数、サイズおよび分布状態は、モジュール１２，１４内のエネルギー密度および／またはモジュール１２，１４相互間のエネルギー密度が一様であるようなものである。

モジュール１２，１４の開口部１３の各々の直径は、同一であるのが良く、あるいは、変形例として、開口部１３のうちの幾つかの直径は、残りの開口部の直径よりも大きくても良くまたは小さくても良く、このことは、対応の圧力波発生器の直径が互いに異なっていても良いことを意味する。モジュール１２，１４は、ステンレス鋼もしくは任意他の金属合金もしくは高強度材料またはこれらの組み合わせで作られるのが良い。幾つかの具体化例では、モジュール１２，１４は、熱処理されまたは任意他の公知の物理的または化学的プロセスを用いて処理された材料で作られるのが良く、かかるプロセスは、かかる材料の強度および／または耐久性を高めることができる。全ての個別的なモジュール１２，１４の側壁９の厚さ（およびかくして壁１１の厚さ）は、壁１１の平らでかつほぼ滑らかな内面を形成するよう一様であるのが良い。モジュール１２，１４の各々の側壁９の厚さは、当該モジュールがそれぞれの圧力波発生器を支持することができしかもチャンバ１０内に生じた内部圧力および／または圧力パルスに耐えることができるよう選択される。例えば、チャンバ１０は、内径が約１．５ｍ、肉厚が約１．５ｍの球として形成されるのが良い（モジュール１２，１４の各々の側壁９の厚さは、ほぼ１．５ｍである）。これは、例示目的であるに過ぎず、モジュール１２，１４は、本発明の範囲から逸脱することなく１．５ｍよりも厚いまたは薄い厚さを有することができる。球形チャンバ１０の場合、モジュール１２，１４の各々は、チャンバの半径に沿って内方にテーパした形態（すなわち、チャンバ１０の中心に向かって内方にテーパした形態）を有するのが良く、モジュール１２，１４の外側フェース５の面積は、モジュール１２，１４の内側フェース７の面積よりも大きいが、他の形状を有するチャンバ（例えば、長方形のチャンバ）は、モジュール１２，１４が長さに沿って一様な断面を備えたテーパしていない形態を有することを必要とする場合がある。

チャンバ１０の内部キャビティに流体、例えば液体媒体を部分的に充填するのが良い。液体媒体は、溶融金属、例えば鉛、リチウム、ナトリウム、もしくは合金、かかる金属の組み合わせまたは混合物であるのが良い。

モジュール１２，１４の各々は、連結手段１５によって隣接のモジュールに連結され、かかる連結手段は、隣り合うモジュール１２，１４を互いにしっかりと実質的に隙間なしのかつ流体密の状態に維持する。図２は、チャンバ１０の壁１１の断面を備えたチャンバ１０の内部キャビティの断面を示している。気づくことができるように、壁１１は、外側フェース５、内側フェース７および側壁９を備えた多数の個別的モジュール１２，１４で作られている。個別的モジュール１２，１４は、張力を受けた連結手段（すなわち、締結具）１５で互いにしっかりと接合されている。締結具１５の数は、隣り合う／隣接のモジュールの数で決まる。例えば、六角形モジュール１２の各々は、６個の隣接のモジュールと結合するよう６個の締結具１５を有するのが良く、五角形モジュール１４の各々は、その側部の各々に隣接して位置する５つのモジュールに結合するよう５個の締結具１５を有するのが良い。連結手段１５は、連結状態のモジュール１２，１４を互いに密接して圧縮状態に保つよう構成された頑丈かつ強固な構造体を有する。図示の実施例では、連結手段１５は、アーム２２を介して互いに連結された１対の細長いロッド（スタッド）２０から成るのが良い。スタッド２０は、中実ステンレス鋼または任意他の適当な材料で作られるのが良い。スタッド２０の各々は、これをモジュール１２，１４の壁中に深く埋め込むことができるのに十分長い。一方のスタッド２０は、１つのモジュール内に埋め込まれ、他方のスタッドは、その隣りのモジュール中に埋め込まれる。アーム２２は、２本のスタッドを引張り状態に維持するよう構成されるのが良い。例えば、アーム２２は、スタッド２０を互いに向かって引くことができるばねを有するのが良い。かくして、張力を受けた連結手段１５を用いて隣り合うモジュール１２，１４を連結することによって、モジュールは、互いに密接して接合され、それにより形成されたチャンバ１０の一体性が保たれる。連結手段１５の図示の形態はまた、チャンバ１０および／または圧力波発生器２４内で生じた任意の圧力パルスに起因してモジュール１２，１４の僅かな運動があってもこれを補償することができる。

一具体化例では、連結手段１５は、チャンバ１０の全周囲に沿ってぐるりと延びるのが良く、それによりループを形成して自分に結合することができる引張り状態にある連続ケーブル（図示せず）であるのが良い。ループ状のケーブルは、大抵の場合、通常の（半径方向内方の）力をチャンバ１０の表面に加えることになる。ケーブルは、これらケーブルが圧力波発生器２４を回避するよう配置されるのが良く、すなわち、これらケーブルは、これらケーブルが圧力波発生器２４を回避し、すなわち、これらケーブルが圧力波発生器２４に接触しないように配置されるのが良く、その目的は、発生器２４および／またはチャンバ１０に対する剪断を生じさせる接線方向力を圧力波発生器に加えるのを回避することにある。換言すると、ケーブルは各々、チャンバの１つの周囲に沿ってぐるりと延びて引張り状態の連続ループを形成し、その結果、半径方向力がチャンバの壁に加えられるようになる。当業者であれば理解されるように、他の適当な連結手段を用いてモジュール１２，１４をしっかりと結合状態に保って所望の形状およびサイズを備えたチャンバ１０を形成することができる。

モジュール１２，１４のうちの幾つかは、複数の開口部１３を備えるのが良く、対応の圧力波発生器２４を開口部１３の各々中に挿入するのが良い。圧力波発生器の各々は、円筒形ボアの端のところに位置決めされたアンビル４６およびボア内に摺動可能に挿入されたハンマーピストンを有する。アンビル４６は、ハンマーピストンに向いた第１の端（衝撃側）およびチャンバ１０内に入っている媒体と直接的な連絡関係にあるフェースを備えた第２の端を有する。密に間隔を置いて設けられた開口部１３が圧縮チャンバ１０の一体性を保つための局所的な補強を必要とする弱点となる場合がある。加うるに、不活性領域２６を開口部１３相互間に形成するのが良く、不活性領域２６のサイズは、圧力波発生器２４の数、サイズ、形状および分布状態ならびに圧縮チャンバ１０のサイズおよび形状で決まると言える。圧力波発生器２４のハンマーピストンが対応のアンビル４６に当たってチャンバ１０内に圧力波を発生させると、これら不活性領域２６は、隙間が個々の圧力波相互間に生じた状態で不均一な内部のひとまとまりの圧力波を生じさせる場合がある。一具体化例では、アンビル４６の第１の端は、ボア内に嵌め込まれるのが良く、第２の端は、ボアから突き出るのが良く、そしてこの第２の端は、チャンバ１０の内面全体がアンビル４６によって構成され、かくして不活性領域２６を回避するよう六角形および／または五角形の断面（または任意他の幾何学的形状）を有することができる。モジュール１２，１４の各々は、連結手段１５によって隣接のモジュールに連結されている。

図３に示されているような一具体化例は、連結手段１５は、二重ダブテール形ウェッジ５０を含む。個々のモジュール１２，１４の各々は、モジュールの外側フェース５からその内側フェース７まで延びる少なくとも１つのダブテール形スロット（図５および図６のスロット３９に類似している）を有する。各個別的モジュールは、複数のかかるスロットを有する。例えば、六角形モジュール１２は、その側部の各々に１つずつ少なくとも６つのかかるスロットを有し、五角形モジュール１４は、これらのスロットのうちの少なくとも５つを有する。個別的モジュール１２，１４が互いに対して隣り合って位置する場合、一方のモジュールのダブテール形スロットは、その隣りのモジュールのダブテール形スロットと整列してこれに向き、それによりウェッジ５０が挿入される二重ダブテール形通路を形成する。二重ダブテール形ウェッジ５０は、２つの向かい合ったモジュール１２，１４の２つのダブテール形スロットによって形成された通路内に挿入され、その結果、このウェッジは、２つの隣り合うモジュールの２つの側部を互いに密接して引くようになっている。

図４は、ダブテール形ウェッジ５０の一例を示しており、このダブテール形ウェッジは、モジュール１２，１４の側壁に形成されたスロット内に納められるよう構成されている。ウェッジ５０は、二重ダブテール形幾何学的形状を備えたテーパ付き中実本体５１、ダブテール形フェース５８および２つの平坦なフェース５２を有する。本体５１は、スロットのサイズ／形状に合致する形状およびサイズに作られている。二重ダブテール形ウェッジ５０は、ダブテール形フェース５８が２つの隣り合うスロットの側壁に係合するまで隣り合うダブテール形スロットによって形成された通路内に挿入されるのが良く、その結果、ウェッジ５０は、隣り合うモジュールを隙間なしの状態に互いに引き寄せるようになっている。図６で理解できるように、スロット３９は、ウェッジ５０のダブテール形フェース５８に合致するよう角度の付いた側壁６０を備えたダブテール形断面を有するのが良い。ダブテール形スロットは、ウェッジ５０のテーパに合致するようテーパしている。加うるに、ウェッジ５０をスロット中にロックして圧力パルスに起因したスロットからのウェッジ５０の脱落を阻止するためのロッカ５３が設けられるのが良い。例えば、ロッカ５３は、ウェッジ５０の後側５４を押すばねまたはボルトであるのが良い。

別の実施形態によれば、圧縮チャンバのモジュールは、全体が隣り合ってインターロック接触状態にある圧力波発生器で構成されている。図５に示されている一例では、六角形モジュール１２は、互いにインターロックされた７基の圧力波発生器２４で形成されている。これは例示目的に過ぎず、圧力波発生器２４は、これらが本発明の範囲から逸脱することなく任意他の形状を備えたモジュールを形成することができるよう形作られるとともに互いにインターロックされるのが良い。図５では、１つの発生器が隣接の発生器の取り付けのための連結手段１５を明確に示すために省かれている。圧力波発生器２４自体は、完全にインターロック状態で互いに形作られて組み立てられており、その結果、所望の幾何学的形状およびサイズを備えたチャンバを形成することができるようになっている。発生器２４が性質上インターロック方式なので、圧力波が出る起点となるチャンバ１０のほぼ連続した内面を作り（不活性領域２６がなくまたはその数が最小限に抑えられる）、かくして滑らかな内部のひとまとまりの圧力波がもたらされる。したがって、図５に示された１つとしてモジュールで形成されている圧縮チャンバは、圧力波発生器２４（これら自体個々の別々のモジュールとして見なすことができる）だけで構成される。

圧力波発生器２４は、第１の端４１、第２の端４３および第１の端４１と第２の端４３との間に延びる側壁４５を備えた細長いハウジング４０を有する（図６Ａ）。アンビル４６は、ハウジング４０の第２の端４３のところで挿入される。アンビル４６は、リテーナ４４を用いてハウジング４０に固定され、その結果、このアンビルをハンマーピストン６２による衝撃時、ハウジング４０から離脱させることができないようになっている。ハウジング４０は、チャンバ１０の所望の形状に応じて互いに異なる断面を有することができる。例えば、図５に示されている実施例では、ハウジング４０は、六角形の幾何学的形状か五角形の幾何学的形状かのいずれかを有する。球形のチャンバ１０の場合、ハウジング４０は、半径方向にテーパした形態を有するのが良く、すなわち、その外側（第１の端４１）からその内側（第２の端４３）まで内方にテーパしている。当業者であれば理解されるように、チャンバ１０の所望の形状に応じて、ハウジング４０は、本発明の範囲から逸脱することなくその長さに沿って一様な直径を有するのが良い。モジュール１２の図示の例では、ハウジング４０の断面／幾何学的形状は、五角形または六角形であるのが良いが、ハウジング４０は、かかる圧力波発生器が互いにインターロック状態に結合することができ、それにより所望の幾何学的形態／形状およびサイズを備えた１つの一様なチャンバ１０を形成する限り、本発明の範囲から逸脱することなく、別の形状／断面を有することができる。例えば、チャンバ１０の所望の形状は、内部キャビティの半径が約１．５ｍであり肉厚が約１．５ｍの球であって良く、かくして、発生器２４の各々のハウジング４０の長さは、約１．５ｍであるのが良い。かかるチャンバ１０は、多数の六角形モジュール１２と多数の五角形モジュールの組み合わせによって形成できる（図１参照）。六角形モジュール１２のうちの幾つかは、例えば７つの個々の圧力波発生器２４（１つの中央圧力波発生器および６つの周りの外側圧力波発生器）で作られるのが良く、この場合、中央発生器は、六角形断面を有するのが良く、６つの周囲の外側発生器は、五角形断面を有するのが良く、これに対し、他方、五角形モジュールのうちの幾つかは、五角形幾何学的形状を備えた１つの中央発生器およびこれまた五角形の幾何学的形状を備えた５つの周囲の外側発生器から成るのが良い。これは、例示に過ぎず、当業者であれば理解されるように、モジュールを形成する圧力波発生器２４およびチャンバ１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、互いに異なる直径および幾何学的形状を有することができる。図５に示されている圧力波発生器２４の細部については図６、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。

連結手段１５は、隣り合う圧力波発生器２４の側壁相互間の密な接触を維持するとともにチャンバ１０内で生じる圧力波プロセスに固有の力および反応に抗してかかる接触状態を維持するために用いられる。連結手段１５は、２つの向かい合ったダブテール形スロット３９によって形成される通路内に収納できる二重ダブテール形ウェッジ５０から成るのが良い。ダブテール形スロット３９は、圧力波発生器２４の側壁のところに形成される。ウェッジ５０は、発生器２４の各側部を隣接の発生器２４のこれに向いた側部にロックする。例えば、中央発生器２４は、６つのダブテール形スロット（各側壁に１つずつ）を有するのが良く、６つの二重ダブテール形ウェッジ５０は、かかる中央発生器を６つの隣接の発生器にロックするために用いられる。同様に、五角形幾何学的形状を備えた発生器は、５つの隣接の発生器への結合のために５つのウェッジ５０を用いる。

図６は、ウェッジ５０のダブテール形フェース５８に合うよう角度の付いた側壁６０を有するスロット３９を示している。

図６Ａは、発生器２４のＡ‐Ａ線矢視断面図である。ハウジング４０は、第１の端４１（圧力波発生器の外側のところに位置する）、第２の端４３およびハウジング４０に形成されていて第１の端４１と第２の端４３との間に延びるボア４２を有する。ハンマーピストン６２がボア４２中に挿入されるのが良い。ハンマーピストン６２は、これがボア４２内で摺動することができるようよう寸法決めされるとともに形作られている。アンビル４６は、ハウジング４０の第２の端４３のところで挿入されるのが良く、このアンビルは、適当な保持手段４４によってこの中に固定され、その結果、このアンビルをハンマーピストンによる衝撃時にハウジングから脱落させることができないようになっている。ハウジング４０の各側壁４５は、第１の端４１からその第２の端４３に向かって延びるスロット３９を有するのが良い。スロット３９は、ハウジング４０の第１の端４１のところに形成された第１の（開口した）端３９ａおよびハウジング４０の第２の端４３からある程度の距離を置いたところに位置する第２の（閉じられた）端３９ｂを有する。ウェッジ５０は、その開口端３９ａからスロット中に挿入されるのが良い。スロット３９は、第１の端３９ａから第２の端３９ｂに向かって次第に幅が狭くなるテーパした形態を有するのが良く、その結果、テーパ付きウェッジ５０が隣り合うスロット３９によって形成されたツール内に挿入されると、ウェッジ５０のフェース５８は、それぞれのスロット３９に嵌合してこれらの中に自動ロックするようになっている。ロッカ５３（図３）は、ウェッジ５０がスロット３９から出るのを阻止するよう用いられるのが良い。例えば、ロッカ５３は、ウェッジ５０の背部または後側５４を押すばねまたはボルトであるのが良い。当業者であれば理解されるように、本発明の範囲から逸脱することなく隣り合う圧力波発生器２４をインターロックするために任意他の適当な連結手段を用いることができる。

図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、アンビル４６は、ボア４２およびハンマーピストン６２に向いた衝撃面（壁）４７ａを備えた第１の端４７およびチャンバ１０の内部キャビティに向くとともにこの中に入っている媒体と直接的な接触状態にある外面４８ａを備えた第２の端４８を有する。ハンマーピストン６２は、アンビル４６に向かって加速されるのが良く、その結果、ハンマーピストンがアンビル４６に当たると、圧力波がアンビル４６を通って衝撃面４７ａから外面４８ａに移動し、そして流体媒体中に移動するようになる。アンビル４６の第１の端４７は、ボア４２内に嵌まり込むよう形作られるとともに寸法決めされるのが良く（ボア４２およびハンマーピストン６２の寸法形状に一致する）、他方、その第２の端４８は、ハウジング４０の第２の端４３から突き出るのが良く、そしてこの第２の端は、ハウジング４０（その第２の端４３のところの）同一の断面を有するのが良い。したがって、ハウジング４０の幾何学的形状は、アンビル４６の第２の端４８の幾何学的形状を定めることができる。例えば、六角形幾何学的形状を備えたハウジング４０中に挿入されるアンビルは、六角形断面を備えた第２の端４８を有するのが良く、五角形幾何学的形状を備えたハウジング４０中に挿入されるアンビルは、六角形断面を備えた第２の端４８を有するのが良い。アンビル４６の第２の端４８は、第１の端４７よりも大きな断面を有し、それにより肩４６ａが形成される。肩４６ａは、ハウジング４０の第２の端４３に合致するよう寸法決めされるとともに形作られている。したがって、アンビル４６がハウジング４０に取り付けられると、第１の端４７は、ボア４２内に嵌め込まれ、肩４６ａおよび第２の端４８は、圧力波発生器２４のハウジング４０から突き出る。チャンバ１０の内面は、全体がそれぞれの圧力波発生器２４のアンビル４６によって構成される。アンビル４６は、隣り合うアンビル相互間にほんの僅かな隙間が存在することができるよう配置されるのが良い。かかる僅かな隙間は、アンビル４６とそれぞれのハンマーの衝突時に起こる場合のあるアンビル４６の僅かな運動に対応することができる。

変形例として、ハウジング４０は、その第２の端４３とアンビル４６の第２の端４８が整列するよう延長されても良い。かかる場合、アンビル４６は、内側ボア４２内に完全に嵌まり込むよう寸法決めされるのが良い。一具体化例では、アンビル４６の外面４８ａは、かかるアンビルの全ての半径方向縁の共通の焦点が球形チャンバの中心であるのが良いよう凹状の形状を有するのが良く、かくしてかかるチャンバの平坦かつ滑らかな内面が形成される。

加うるに、チャンバ１０は、相当な流体の漏れを阻止するための多くの流体密シールを有するのが良い。かかるシールは、流体を高圧下に保持するよう設計されている公知の動的もしくは静的シールもしくは任意の他の適当なシールもしくは封止方法またはこれらの組み合わせのうちの任意のどれかまたは全てから選択されるのが良い。図６Ｂは、内側ボアの周りでハウジング４０内に形成された１本または複数の環状冷却チャネル４９を示しており、冷却ゾーン３８（図５参照）を圧力波発生器２４の各々の周囲のところに作ることができるようになっている。かかる冷却ゾーン３８は、個々の圧力波発生器２４相互間の封止状態を形成するために使用されるのが良い。冷却チャネル４９は、第２の端４３の近くでハウジング内に形成され、したがって、チャンバ１０の内部キャビティから圧力波発生器２４の隣り合うアンビル４６および／またはハウジング４０相互間に形成された僅かな隙間中に漏れる液体金属を冷却チャネル４９を通って循環する冷却用流体からの熱伝導によって現場で冷却でき、かかる凝固状態の液体金属がチャンバ１０内に入れられている液体金属を保持するシール／プラグを形成し、液体金属がかかるプラグを越えて流れ続けるのを阻止する。冷却用流体は、１つまたは２つ以上の入口通路４９ａを通って環状チャネル４９中に注入され、そして１つまたは２つ以上の出口通路４９ｂを通って抜き出される。冷却用流体の温度は、圧縮チャンバ１０内の液体媒体の凝固点を十分に下回ることが必要である。冷却用流体として種々の流体、例えば液体媒体の凝固点を十分に下回る温度状態にある水または空気を用いることができる。追加的にまたは代替的に、多くの互いに異なるシールを各圧力波発生器２４の周囲に沿って設けられた凹部もしくは溝内にまたはアンビル４６とハウジング４０の内面との間に配置されるのが良い。例えば、かかるシールとしては、圧力波発生器２４および／または圧縮チャンバ１０の組み立て中に挿入されて圧縮されるのが良いガスケット、リング、もしくは任意他の適当な封止構造またはこれらの組み合わせが挙げられる。加うるに、かかる発生器を所望の位置にしっかりと保持するとともにかかる発生器を圧縮システムの作動中に発生器に加えられる場合のあるあらゆる力に抗してかかる位置に保つために各圧力波発生器２４と隣接の発生器２４の全てとの間に複数の機械的取り付け具が設けられるのが良い。かかる取り付け具は、例えばボルト止め継ぎ目板（フィッシュプレート）、ダブテール形キーまたはウェッジなどのうちの任意のものまたは全てであって良い。かかる取り付け具は、隣接の発生器を妨害しないで任意の個別的な圧力波発生器２４の取り外しおよび再取り付けを可能にするよう取り外し可能である。追加的にまたは代替的に、チャンバ１０および各圧力波発生器２４をその正確な位置に支持するために頑丈な外部支持装置が設けられるのが良く、かかる頑丈な外部支持装置は、チャンバ１０の中心に向かう各発生器２４の中心軸線に沿う保持力を提供することができる。

本発明の特定の要素、特定の実施形態および特定の用途を図示すると共に説明したが、本発明の範囲は、これらには限定されないことは理解されよう。というのは、特に上述の教示に照らして本発明の範囲から逸脱しないで改造を行うことができるからである。かくして、例えば、本明細書において開示する任意の方法またはプロセスでは、かかる方法／プロセスを構成する行為または作業を任意適当な順序で実施することができ、従って、必ずしも任意特定の開示した順序に限定されない。要素およびコンポーネントを種々の実施形態において異なる仕方で構成しまたは配置し、組み合わせるとともに／あるいはなくすことができる。上述の種々の特徴およびプロセスを互いに別個独立に使用することができまたは種々の仕方で組み合わせることができる。全ての考えられるコンビネーションおよびサブコンビネーションは、本発明の範囲に含まれるものである。本明細書全体を通じて「幾つかの実施形態」、「一実施形態」などと言った場合、これは、この実施形態と組み合わせて記載された特定の特徴、構造、ステップ、プロセス、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味している。かくして、本明細書全体を通じて「幾つかの実施形態では」、「一実施形態では」などという表現が現れても、これらは、必ずしも、全てが同一の実施形態を指し示すわけではなく、同一のまたは異なる実施形態のうちの１つまたは２つ以上を指し示す場合がある。確かに、本明細書において説明する新規な方法およびシステムは、種々の他の形態で実施でき、更に、本明細書において説明した実施形態の形態に関し種々の省略例、追加例、置換例、均等例、再構成例、および変更例を本明細書において説明した本発明の精神から逸脱することなく、実施できる。

実施形態の種々の観点および利点を適宜説明した。理解されるべきこととして、かかる観点または利点の全てが必ずしも任意特定の実施形態に従って達成できるとは限らない。かくして、例えば、種々の実施形態を本明細書において教示しまたは示唆した他の観点または利点を必ずしも達成しないで、本明細書において教示した一利点または一群の利点を達成しまたは最適化する仕方で実施できることは理解されるべきである。

原文明細書において用いられる条件を表す用語、例えばとりわけ、“can ”（「〜することができる」、「〜をするのが良い」と訳している場合が多い）、“could ”（「〜しても良い」と訳している場合が多い）、“might ”（「〜かもしれない」と訳している場合が多い）、“may ”（「〜する場合がある」と訳している場合が多い）、“e.g., ”（「例えば」と訳している場合が多い）などは、別段の指定がなければまたは使用されている内容の範囲内で違った内容に理解されなければ、一般に、ある特定の実施形態がある特定の特徴、要素および／またはステップを含み、他方、他の実施形態がある特定の特徴、要素および／またはステップを含まないことを意味するものである。かくして、かかる条件を表す用語は、一般に、特徴、要素および／またはステップが１つまたは２つ以上の実施形態に必要な任意の仕方にあることまたは１つまたは２つ以上の実施形態が必然的にオペレータの入力またはプロンプティングの有無にかかわらず、これら特徴、要素および／またはステップが含まれるかどうか或いは任意特定の実施形態で実施されるべきであるかどうかを決定するための論理を含むことを示唆するものではない。任意特定の実施形態に必要なまたは欠かせない単一の特徴または群をなす特徴はない。“comprising”（「〜を有する」と訳している場合が多い）、“including ”（「〜を含む」と訳している場合が多い）、“having”（「〜を有する」または「〜を備えている」と訳している場合が多い）などという用語は、同義語であり、かかる用語は、包括的に非限定方式で用いられ、追加の要素、特徴、行為、作業などを排除することはない。また、“or”（「または」）という用語は、その包括的意味で用いられており（その排他的意味では用いられていない）、従って、これが用いられた場合、例えば、要素のリストを関係づけるために用いられた場合、“or”という用語は、このリスト中の一要素、幾つかの要素、または要素の全てを意味する。

連言的な用語、例えば「Ｘ、ＹおよびＺのうちの少なくとも１つ」という表現は、別段の指定がなければ、一般に一項目、一用語などがＸ、ＹまたはＺのいずれかであって良いということを意味するよう用いられた文脈について別様に理解される。かくして、かかる連言的用語は、一般に、ある特定の実施形態がＸのうちの少なくとも１つ、Ｙのうちの少なくとも１つ、Ｚのうちの少なくとも１つが互いに存在することを必要とすることを示唆するものではない。

本明細書において説明した実施形態の例示の計算、シミュレーション、結果、グラフ、値、およびパラメータは、開示した実施形態を説明するものであって、これを制限するものではない。他の実施形態は、本明細書において説明した例示の実施例とは異なる仕方で構成されるとともに／あるいは異なる構成および／または作用を取ることができる。確かに、本明細書において説明した新規の方法および装置は、種々の他の形態で実施でき、更に、本明細書において説明した方法およびシステムの形態における種々の省略例、置換例および変更例は、本明細書において説明した本発明の精神から逸脱することなく実施できる。

Claims (20)

1. 圧縮システム用のモジュール式圧縮チャンバであって、前記圧縮システムは、前記圧縮チャンバ内の流体中に圧力波を生じさせるようになっており、前記モジュール式圧縮チャンバは、
   複数の個別的モジュールであって、各モジュールは、外側フェース、内側フェース、および前記内側フェースと前記外側フェースとの間に位置する側壁を有し、各モジュールは、前記複数の個別的モジュールのうちの３つ又はそれ以上の他の前記個別的モジュールに隣接すると共に相互に連結される前記個別的モジュールと、
   前記圧縮チャンバの壁を形成するよう前記個別的モジュールを互いにインターロックする複数の連結手段であって、前記個別的モジュールの前記内側フェースは、ひとまとまりとなって、前記圧縮チャンバの前記壁の内面を形成する、前記複数の連結手段と、
   前記個別的モジュールのうちの少なくとも１つは、流体中に圧力波を生じさせるように形成された少なくとも１つの圧力波発生器を備え、
   前記少なくとも１つの圧力波発生器は、第１の端および第２の端を備えた本体と、前記第２の端から前記本体中に延びる細長いボアと、前記本体の前記第２の端のところに取り付けられたアンビルとを有し、前記アンビルは、第１の端、第２の端および前記アンビルを前記本体に固定するリテーナを有し、前記アンビルの前記第１の端は、前記ボア内に位置し、前記アンビルの前記第２の端のフェースは、前記個別的モジュールのうちの１つの前記内側フェースの少なくとも一部を形成している、モジュール式圧縮チャンバ。
2. 前記少なくとも１つの圧力波発生器を含む前記個別的モジュールのうちの少なくとも１つは、前記内側フェースから前記側壁を貫通して延びる開口部を備えた本体を有し、前記少なくとも１つの圧力波発生器は、前記開口部中に挿入される、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
3. 前記複数の個別的モジュールは各々、六角形幾何学的形状および五角形幾何学的形状から成る群から選択された幾何学的形状を有する、請求項２記載のモジュール式圧縮チャンバ。
4. 前記複数の個別的モジュールは、各個別的モジュールの前記外側フェースの面積が各個別的モジュールの前記内側フェースの面積よりも大きいようにテーパしており、前記テーパした複数の個別的モジュールは、球形チャンバを形成するよう相互に連結されている、請求項３記載のモジュール式圧縮チャンバ。
5. 前記アンビルの前記第１の端のところの断面積は、前記アンビルの前記第２の端のところの断面積よりも小さく、前記アンビルは、前記第１の端と前記第２の端との間に位置する肩を有し、前記肩および前記第２の端は、前記アンビルが前記本体の前記第２の端に取り付けられると、前記ボアから突き出る、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
6. 前記アンビルの前記第２の端は、六角形幾何学的形状および五角形幾何学的形状から成る群から選択された幾何学的形状を備えるフェースを有する、請求項５記載のモジュール式圧縮チャンバ。
7. 前記個別的モジュールのうちの前記少なくとも１つは、互いに隣接して接触状態にありかつ互いにインターロックされた複数の圧力波発生器を含み、前記圧力波発生器の前記本体は、前記個別的モジュールのうちの前記少なくとも１つの前記側壁を構成し、前記圧力波発生器の前記第１の端は、前記個別的モジュールのうちの前記少なくとも１つの前記外側フェースを構成し、前記アンビルの前記第２の端の前記フェースは、前記個別的モジュールのうちの前記少なくとも１つの前記内側フェースの少なくとも一部を構成するようになっている、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
8. 前記複数の連結手段は、前記複数の圧力波発生器の各々の前記本体の側壁に形成されたダブテール形スロットを含み、前記スロットは、各圧力波発生器本体の前記第１の端から前記第２の端に向かって延び、前記複数の圧力波発生器のうちの１つの前記スロットは、前記複数の圧力波発生器のうちの隣接の１つの前記スロットに向き、それにより二重ダブテール形通路が形成され、前記複数の連結手段は、前記二重ダブテール形通路と嵌合する二重ダブテール形ウェッジを更に含み、前記隣接の圧力波発生器は、前記二重ダブテール形通路中に挿入されると、互いにインターロックされるようになっている、請求項７記載のモジュール式圧縮チャンバ。
9. 前記複数の連結手段は、連続した押す力が前記二重ダブテール形ウェッジの後側に加えられ、それにより前記ウェッジを前記通路内に保つよう前記二重ダブテール形ウェッジに接触するロッカを更に含む、請求項８記載のモジュール式圧縮チャンバ。
10. 互いに隣接してインターロック接触状態にある複数の圧力波発生器を含む前記個別的モジュールのうちの前記少なくとも１つは、六角形の幾何学的形状を有し、各かかる個別的モジュールは、中央の圧力波発生器および前記中央圧力波発生器を包囲した６基の外側圧力波発生器を含み、前記中央圧力波発生器は、六角形フェースを備えた第２の端を備えたアンビルを有し、前記６基の外側圧力波発生器は各々、五角形フェースを有する第２の端を備えたアンビルを有する、請求項７記載のモジュール式圧縮チャンバ。
11. 互いに隣接してインターロック接触状態にある複数の圧力波発生器を含む前記個別的モジュールのうちの前記少なくとも１つは、五角形の断面幾何学的形状を有し、各かかる個別的モジュールは、中央の圧力波発生器および前記中央圧力波発生器を包囲した５基の外側圧力波発生器を含み、前記中央圧力波発生器および前記外側圧力波発生器は各々、五角形フェースを有する第２の端を備えたアンビルを有する、請求項７記載のモジュール式圧縮チャンバ。
12. 前記複数の圧力波発生器は各々、第１の端および第２の端を備えたハウジングを有し、前記ハウジングは、その第１の端からその第２の端に向かって幅が狭くなっているテーパした形状を有し、前記個別的モジュールの前記外側フェースの面積は、前記個別的モジュールの前記内側フェースの面積よりも大きな面積である、請求項７記載のモジュール式圧縮チャンバ。
13. 前記複数の連結手段は、少なくとも２本の細長いスタッドを含み、前記スタッドは、前記スタッドを引張り状態に保つようあらかじめ応力が加えられたばねを介して互いに連結され、１本のスタッドは、前記個別的モジュールのうちの１つの外壁中に挿入され、別の１本のスタッドは、前記モジュールのうちの隣りの１つ中に挿入されている、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
14. 前記複数の連結手段は、各々が前記圧縮チャンバの１つの周囲に沿って延びるとともに引張り状態にある連続ループを形成するケーブルを含み、その結果、半径方向力が前記圧縮チャンバの前記壁に加えられるようになっている、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
15. 前記複数の連結手段は、各個別的モジュールの前記側壁に形成された少なくとも１つのダブテール形スロットを含み、前記スロットは、前記モジュールの前記外側フェースから前記内側フェースに向かって延び、前記個別的モジュールのうちの１つの前記少なくとも１つのダブテール形スロットは、前記個別的モジュールのうちの隣りの１つの前記少なくとも１つのダブテール形スロットに向くとともに二重ダブテール形通路を形成し、前記複数の連結手段は、前記二重ダブテール形通路と嵌合する二重ダブテール形ウェッジを更に含み、隣接の圧力波発生器が前記二重ダブテール形通路中に挿入されると、前記隣接の圧力波発生器は、互いにインターロックされるようになっている、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
16. 前記複数の連結手段は、連続した押す力が前記二重ダブテール形ウェッジの後側に加えられ、それにより前記ウェッジを前記通路内に保つよう前記二重ダブテール形ウェッジに接触するロッカを更に含む、請求項１５記載のモジュール式圧縮チャンバ。
17. 隣り合う個々のモジュール相互間に位置決めされた少なくとも１つのシールを更に有する、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
18. 前記複数の連結手段は、複数の張力を受けた連結手段を備えている、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
19. 前記複数の張力を受けた連結手段は、前記圧縮チャンバ内に生じた１つ又は２つ以上の圧力パルスにより前記個別的モジュールの運動があってもこれを補償する、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。
20. 冷却用流体を受け入れるための１つ又は２つ以上の環状冷却チャネルをさらに備え、前記１つ又は２つ以上の環状冷却チャネルは、シール又はプラグを形成する前記圧縮チャンバの内部キャビティから漏れる液体を凝固させるための冷却ゾーンを規定する、請求項１記載のモジュール式圧縮チャンバ。

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