JP6876974B2 - Vortic ring generator - Google Patents

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Description

本発明は、渦輪を発生させる渦輪発生装置に関する。 The present invention relates to a vortex ring generator that generates a vortex ring.

従来、この種の渦輪発生装置は、吐出口から短時間に一定量の流体を噴出することで、渦輪を発生している（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, this type of vortex ring generator generates a vortex ring by ejecting a constant amount of fluid from a discharge port in a short time (see, for example, Patent Document 1).

図４、図５は、前記公報に記載された従来の渦輪発生装置を示すものである。図４、図５に示すように、ピストン９０と、吐出口９１と、シリンダ９２とから構成されている。 4 and 5 show the conventional vortex ring generator described in the publication. As shown in FIGS. 4 and 5, it is composed of a piston 90, a discharge port 91, and a cylinder 92.

特開平７−３３２７５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-332750

しかしながら、前記従来の構成では、ピストンの移動に伴い正回転の渦流と逆回転の渦流とが干渉し、吐出口において渦輪生成時に正方向に回転する渦流を弱めてしまうという課題を有していた。 However, the conventional configuration has a problem that the forward-rotating vortex flow and the reverse-rotating vortex flow interfere with each other as the piston moves, and the vortex flow rotating in the forward direction at the discharge port is weakened when the vortex ring is generated. ..

具体的には、図５に示すように、ピストン９０が吐出口９１から離れる方向に移動するとき、シリンダ９２内に吐出口９１から渦輪形成の元となる気体が流入される。この場合、吐出口９１付近のシリンダ９２内に、渦輪９６を形成する際にできる渦流９４Ａの回転方向とは逆方向に回転する渦流９４Ｂが発生する。そして、この逆回転の渦流９４Ｂが消滅する前に、図４に示したようにピストン９０によって気体が押し出されると、逆回転の渦流９４Ｂと正回転の渦流９４Ａとが干渉して気流が乱れて、遠くまで到達可能な渦輪９６を生成することが難しくなる。 Specifically, as shown in FIG. 5, when the piston 90 moves away from the discharge port 91, a gas that is a source of vortex ring formation flows into the cylinder 92 from the discharge port 91. In this case, a vortex flow 94B that rotates in the direction opposite to the rotation direction of the vortex flow 94A that is formed when the vortex ring 96 is formed is generated in the cylinder 92 near the discharge port 91. If the gas is pushed out by the piston 90 as shown in FIG. 4 before the reverse rotation vortex flow 94B disappears, the reverse rotation vortex flow 94B and the forward rotation vortex flow 94A interfere with each other and the airflow is disturbed. , It becomes difficult to generate a vortex ring 96 that can reach a long distance.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、吐出口において渦輪生成時に、正方向に回転する渦流を弱める気流の乱れを抑制する渦輪発生装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a vortex ring generator that suppresses turbulence of an air flow that weakens a vortex flow that rotates in the positive direction when a vortex ring is generated at a discharge port.

前記従来の課題を解決するために、本発明の渦輪発生装置は、気体を吐出口から吐出することにより渦輪を発生させる渦輪発生装置であって、先端に前記吐出口を有するノズルが形成された前面部と、外部から気体を吸入する吸入口が形成され、前記前面部と対向する背面部と、前記前面部と前記背面部との間に形成された筒部と、前記筒部の内面を前記筒部の軸方向に摺動するピストンと、を備え、前記ノズルは、前記ノズルの後端側に前記軸方向に垂直な断面の断面積が前記ノズルの先端側に向かって漸減する部分を有し、かつ前記ノズルの先端側に前記軸方向に垂直な断面の断面積が一定である部分を有し、前記吐出口の面積は、前記ピストンの前記軸方向に垂直な断面の断面積よりも小さく、前記ピストンには、前記ピストンを前記軸方向に貫通する貫通口と、前記ピストンが前記吐出口に近づく方向に移動する場合に前記貫通口を閉じ、前記ピストンが前記吐出口から離れる方向に移動する場合に前記貫通口を開く第１弁と、が設けられ、前記背面部には、前記ピストンが前記吐出口に近づく方向に移動する場合に前記吸入口を開き、前記ピストンが前記吐出口から離れる方向に移動する場合に前記吸入口を閉じる第２弁が設けられているものとしたものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the vortex ring generator of the present invention is a vortex ring generator that generates a vortex ring by discharging gas from a discharge port, and a nozzle having the discharge port is formed at the tip thereof. A front portion, a suction port for sucking gas from the outside are formed, a back portion facing the front portion, a cylinder portion formed between the front portion and the back portion, and an inner surface of the cylinder portion. e Bei and a piston sliding in the axial direction of the cylindrical portion, part the nozzle, the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the axial direction on the rear end side of the nozzle is gradually reduced toward the tip end of the nozzle have, and has the axial direction is constant cross-sectional area of a cross section perpendicular portion on the tip side of the nozzle, the area of pre-Symbol discharge port, the cross section perpendicular to the axial direction before Symbol piston smaller than the cross-sectional area, the piston includes a through hole that penetrations of the piston in the axial direction, before Symbol piston closes the through hole when moving in a direction toward said discharge port, said piston said A first valve that opens the through port when moving away from the discharge port is provided, and the back surface thereof opens the suction port when the piston moves toward the discharge port. It is assumed that a second valve for closing the suction port is provided when the piston moves in a direction away from the discharge port.

これによって、ピストンが吐出口から離れる方向に移動する場合に貫通口が開くことで吐出口に外部から気体が流入せず、逆回転の渦流が発生しなくなる。 As a result, when the piston moves away from the discharge port, the through port opens, so that gas does not flow into the discharge port from the outside, and a reverse rotation vortex flow does not occur.

本発明の渦輪発生装置は、吐出口において渦輪生成時に、正方向に回転する渦流を弱める気流の乱れを抑制するシリンダ内の気流の乱れ抑制することができる。 The vortex ring generator of the present invention can suppress the turbulence of the airflow in the cylinder, which suppresses the turbulence of the airflow that weakens the vortex flow rotating in the positive direction when the vortex ring is generated at the discharge port.

本発明の実施の形態１に係る渦輪発生装置においてピストンが吐出口から離れる方向に移動するときの気体の流れを説明する図The figure explaining the gas flow when the piston moves in the direction away from the discharge port in the vortex ring generator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る渦輪発生装置においてピストンが吐出口のある方向に移動するときの気体の流れを説明する図The figure explaining the gas flow at the time of moving a piston in a direction with a discharge port in the vortex ring generator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る渦輪発生装置において渦輪が発生するときの状態を説明する図The figure explaining the state when the vortex ring is generated in the vortex ring generator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 従来の渦輪発生装置の、ピストンが吐出口のある方向に移動するときの渦流の状態を説明する図The figure explaining the state of the vortex flow when the piston moves in a certain direction of a discharge port of the conventional vortex ring generator. 従来の渦輪発生装置の、ピストンが吐出口から離れる方向に移動するときの渦流の状態を説明する図The figure explaining the state of the vortex flow when the piston moves in the direction away from the discharge port of the conventional vortex ring generator.

第１の発明は、気体を吐出口から吐出することにより渦輪を発生させる渦輪発生装置であって、前記気体を吸入する吸入口と前記吐出口とを有する筒部と、前記筒部の内面を該筒部の軸方向に摺動するピストンと、を備え、前記吐出口の面積は、前記軸方向に垂直な前記ピストンの断面の面積よりも小さく、前記ピストンには、前記ピストンを前記軸方向において貫通する貫通口が形成されており、前記ピストンは、前記ピストンが前記吐出口の方向に移動する場合に前記貫通口を閉じ、前記ピストンが前記吐出口から離れる方向に移動する場合に前記貫通口を開く第１弁を有することで、ピストンが吐出口から離れる方向に移動する場合に貫通口が開き、吐出口に外部から気体が流入するのを防ぐ。これにより、逆回転の渦流が発生するのが抑えられ、正回転の渦流が弱まることを防ぐことで、生成した渦輪内の渦流が弱まることを防止できる。また、シリンダ内の気流の乱れが収まるのを待つ必要がなくなるので、渦輪の生成頻度を高めて空気の搬送量を増やすことができる。 The first invention is a vortex ring generator that generates a vortex ring by discharging a gas from a discharge port, wherein a cylinder portion having a suction port for sucking the gas and the discharge port and an inner surface of the cylinder portion are formed. A piston that slides in the axial direction of the tubular portion is provided, and the area of the discharge port is smaller than the area of the cross section of the piston that is perpendicular to the axial direction. The through hole is formed, and the piston closes the through port when the piston moves in the direction of the discharge port, and the piston closes the through port when the piston moves in the direction away from the discharge port. By having the first valve that opens the port, the through port opens when the piston moves away from the discharge port, and it is possible to prevent gas from flowing into the discharge port from the outside. As a result, the generation of the vortex flow of the reverse rotation is suppressed, and the vortex flow in the generated vortex ring can be prevented from being weakened by preventing the vortex flow of the forward rotation from being weakened. Further, since it is not necessary to wait for the turbulence of the air flow in the cylinder to be settled, the frequency of forming the vortex ring can be increased and the amount of air transported can be increased.

第２の発明は、特に、第１の発明の渦輪発生装置において、前記ピストンが前記吐出口の方向に移動する場合に前記吸入口を開き、前記ピストンが前記吐出口から離れる方向に移動する場合に前記吸入口を閉じる第２弁をさらに備えることで、気体の搬送量を少なくするためにピストンの往復摺動速度を小さくした場合であっても正回転の渦流が弱まることを防ぐことができる。具体的には、吐出口からピストンが離れるときに第１弁を開く気体の慣性力が弱まっても、第２弁を設けたことで、背面側空間の気体は第２弁で密閉されるので、ピストンが吐出口から離れる方向に移動しても、背面側空間の気体は筒部外に移動することがなく、貫通口を介して前面側空間に確実に移動するので、前面側空間の気体圧力は低下せず、吐出口からの外部気体の流入を防ぐことができる。そのため、正回転の渦流が弱まることを防ぎ、生成した渦輪内の渦流が弱まることを防止できる。 A second invention particularly relates to a case where the suction port is opened when the piston moves in the direction of the discharge port and the piston moves in a direction away from the discharge port in the vortex ring generator of the first invention. By further providing a second valve that closes the suction port, it is possible to prevent the forward rotation vortex flow from being weakened even when the reciprocating sliding speed of the piston is reduced in order to reduce the amount of gas transported. .. Specifically, even if the inertial force of the gas that opens the first valve weakens when the piston separates from the discharge port, the gas in the back space is sealed by the second valve by providing the second valve. Even if the piston moves away from the discharge port, the gas in the back space does not move out of the cylinder and surely moves to the front space through the through port, so the gas in the front space The pressure does not decrease, and the inflow of external gas from the discharge port can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the vortex flow in the forward rotation from being weakened and to prevent the vortex flow in the generated vortex ring from being weakened.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the present embodiment.

（実施の形態１） (Embodiment 1)

以下では、図１〜図３を参照しながら、本実施の形態に係る渦輪発生装置１の構成を説明する。 Hereinafter, the configuration of the vortex ring generator 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

［渦輪発生装置の構成］
図１に示す渦輪発生装置１は、渦輪を吐出する吐出口１２が形成された前面部３０と、外部空間の気体を吸入する吸入口１４が形成された背面部３２と、前面部３０と背面部３２との間に挟まれた筒部１０とを有する。上述したピストン２０は、筒部１０の内面を筒部１０の軸方向に摺動する。 [Configuration of vortex ring generator]
The vortex ring generator 1 shown in FIG. 1 has a front surface portion 30 in which a discharge port 12 for discharging a vortex ring is formed, a back surface portion 32 in which a suction port 14 for sucking gas in an external space is formed, and a front surface portion 30 and a back surface. It has a tubular portion 10 sandwiched between the portions 32 and the cylinder portion 10. The piston 20 described above slides on the inner surface of the tubular portion 10 in the axial direction of the tubular portion 10.

ここで、前面部３０に形成された吐出口１２の開口面積は、筒部１０の軸方向に垂直なピストン２０の断面の面積よりも小さい。吐出口１２の形状は円形であるが、楕円形など他の形状であってもよく、必ずしも円形に限定されるものではない。 Here, the opening area of the discharge port 12 formed in the front surface portion 30 is smaller than the cross-sectional area of the piston 20 perpendicular to the axial direction of the tubular portion 10. The shape of the discharge port 12 is circular, but it may be another shape such as an ellipse, and is not necessarily limited to a circular shape.

前面部３０は、ノズル３１が形成されており、ノズル３１の先端が吐出口１２となっている。ノズル３１の内部空間の中心軸に垂直な断面の断面積は、吐出口１２に向かうにつれて徐々に小さくなり、最終的には一定になっている。 A nozzle 31 is formed on the front surface portion 30, and the tip of the nozzle 31 is a discharge port 12. The cross-sectional area of the cross section perpendicular to the central axis of the internal space of the nozzle 31 gradually decreases toward the discharge port 12, and finally becomes constant.

なお、本実施の形態では前面部３０に吐出口１２としてノズル３１を形成したが、これに限定されない。例えば、吐出口１２は前面部に設けた孔であってもよく、孔の形状も円形、楕円形などの形状でもよい。 In the present embodiment, the nozzle 31 is formed as the discharge port 12 on the front surface portion 30, but the present invention is not limited to this. For example, the discharge port 12 may be a hole provided in the front surface portion, and the shape of the hole may be circular, elliptical, or the like.

また、筒部１０の内径とピストン２０の外径とは、ほぼ同じである。また、ピストン２０は、筒部１０と接する部分にピストンリングを備えていてもよい。 Further, the inner diameter of the tubular portion 10 and the outer diameter of the piston 20 are substantially the same. Further, the piston 20 may be provided with a piston ring at a portion in contact with the tubular portion 10.

なお、本実施の形態では、筒部１０内のピストン２０と前面部３０との間の空間を「前面側空間４２」と呼び、筒部１０内のピストン２０と背面部３２との間の空間を「背面側空間４０」と呼ぶことにする。 In the present embodiment, the space between the piston 20 and the front surface 30 in the cylinder 10 is referred to as "front space 42", and the space between the piston 20 and the back surface 32 in the cylinder 10 is called "front space 42". Will be referred to as "backside space 40".

ピストン２０には、当該ピストン２０を、筒部１０の軸方向において貫通する貫通口２２が形成されている。すなわち貫通口２２は、前面側空間４２と背面側空間４０とを繋ぐ通路である。本実施の形態では、円形の複数の貫通口２２が同心円上に等間隔で形成されているがこれに限定されるものではない。 The piston 20 is formed with a through-hole 22 that penetrates the piston 20 in the axial direction of the tubular portion 10. That is, the through hole 22 is a passage connecting the front side space 42 and the back side space 40. In the present embodiment, a plurality of circular through holes 22 are formed concentrically at equal intervals, but the present invention is not limited to this.

なお、貫通口２２の数は１つであってもよい。また、貫通口２２の位置も図示した位置には限定されない。さらに、貫通口２２の形状は楕円形、矩形など円形以外であってもよい。 The number of through holes 22 may be one. Further, the position of the through port 22 is not limited to the position shown in the figure. Further, the shape of the through hole 22 may be a shape other than a circle such as an ellipse or a rectangle.

ピストン２０は、当該ピストン２０が吐出口１２の方向に摺動する場合に貫通口２２を閉じ、ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に摺動する場合に貫通口２２を開く第１弁２６を備える。 The piston 20 closes the through port 22 when the piston 20 slides in the direction of the discharge port 12, and opens the through port 22 when the piston 20 slides in the direction away from the discharge port 12. Be prepared.

すなわち第１弁２６は、背面側空間４０の気体を、貫通口２２を通って前面側空間４２へ移動させる一方、前面側空間４２の気体の背面側空間４０への移動を防止する逆止弁である。 That is, the first valve 26 is a check valve that moves the gas in the back space 40 to the front space 42 through the through port 22 while preventing the gas in the front space 42 from moving to the back space 40. Is.

また、背面部３２には、外部空間の気体を吸入する吸入口１４が形成されている。吸入口１４は、外部空間と背面側空間４０とを繋ぐ通路である。 Further, a suction port 14 for sucking gas in the external space is formed on the back surface portion 32. The suction port 14 is a passage connecting the external space and the back side space 40.

本実施の形態では、矩形の吸入口１４が背面部３２の上部に１つ形成されている。なお、吸入口１４の数は複数であってもよい。また、吸入口１４の位置も図示した位置に限定されない。さらに、吸入口１４の形状は矩形以外の円形、楕円形であってもよい。 In the present embodiment, one rectangular suction port 14 is formed on the upper portion of the back surface portion 32. The number of suction ports 14 may be plural. Further, the position of the suction port 14 is not limited to the position shown in the figure. Further, the shape of the suction port 14 may be a circular shape or an elliptical shape other than the rectangular shape.

背面部３２は、ピストン２０が吐出口１２の方向に移動する場合に吸入口１４を開き、ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に移動する場合に吸入口１４を閉じる第２弁１６を備える。 The back surface portion 32 includes a second valve 16 that opens the suction port 14 when the piston 20 moves in the direction of the discharge port 12, and closes the suction port 14 when the piston 20 moves away from the discharge port 12.

すなわち第２弁１６は、外部空間の気体を、吸入口１４を通って背面側空間４０へ移動させ、背面側空間４０の気体の外部空間への移動を防止する逆止弁である。 That is, the second valve 16 is a check valve that moves the gas in the external space to the rear space 40 through the suction port 14 and prevents the gas in the rear space 40 from moving to the external space.

また、渦輪発生装置１のピストン２０を摺動させるための運転方法としては、例えば、モータ（不図示）を駆動源としたクランク機構（不図示）により、ピストン２０を筒部１０の軸方向に沿って直線運動させる方法があるが、これに限定されるものではない。 Further, as an operation method for sliding the piston 20 of the vortex ring generator 1, for example, a crank mechanism (not shown) using a motor (not shown) as a drive source is used to move the piston 20 in the axial direction of the cylinder portion 10. There is a method of linear motion along the line, but the method is not limited to this.

例えば、上記したモータを駆動源としたクランク機構を用いた場合、モータの回転速度を速くすると、ピストン２０の往復摺動速度が速くなるので、渦輪の発生頻度を高くすることができる。反対に、モータの回転速度を遅くすると、ピストン２０の往復摺動速度が遅くなるので、渦輪の発生頻度を低くすることができる。すなわち、ピストン２０の往復摺動速度で渦輪による気体の搬送量を調整することができる。 For example, when the crank mechanism using the above-mentioned motor as a drive source is used, when the rotation speed of the motor is increased, the reciprocating sliding speed of the piston 20 is increased, so that the frequency of occurrence of vortex rings can be increased. On the contrary, when the rotation speed of the motor is slowed down, the reciprocating sliding speed of the piston 20 is slowed down, so that the frequency of occurrence of vortex rings can be reduced. That is, the amount of gas transported by the vortex ring can be adjusted by the reciprocating sliding speed of the piston 20.

すなわち、ピストン２０の往復摺動速度を早くすると気体の搬送量を大きくでき、ピストン２０の往復摺動速度を遅くすると気体の搬送量を小さくすることができる。 That is, if the reciprocating sliding speed of the piston 20 is increased, the amount of gas conveyed can be increased, and if the reciprocating sliding speed of the piston 20 is decreased, the amount of gas conveyed can be decreased.

［動作］
以上のように構成された渦輪発生装置について、以下、その動作、作用を、図１〜図３を参照しながら、説明する。 [motion]
The operation and operation of the vortex ring generator configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

図１は、本実施の形態における渦輪発生装置１において、ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に移動するときの渦流の状態を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a state of vortex flow when the piston 20 moves away from the discharge port 12 in the vortex ring generator 1 according to the present embodiment.

図１に示すように、シャフト５４が、ピストン２０を吐出口１２から離れる方向に移動させると、背面側空間４０の内部圧力が外部空間の大気圧よりも大きくなる。 As shown in FIG. 1, when the shaft 54 moves the piston 20 away from the discharge port 12, the internal pressure of the back surface side space 40 becomes larger than the atmospheric pressure of the external space.

そのため、背面部３２の吸入口１４に備えられている第２弁１６が閉じ、ピストン２０の貫通口２２に備えられている第１弁２６が開き、背面側空間４０の気体が前面側空間４２に流出する。 Therefore, the second valve 16 provided in the suction port 14 of the back surface portion 32 is closed, the first valve 26 provided in the through port 22 of the piston 20 is opened, and the gas in the back side space 40 is released into the front side space 42. Leaked into.

これにより、前面側空間４２への気体の流入は、背面側空間４０からの流入が主となるため、外部空間から吐出口１２を通って前面側空間４２内へと気体が流入することを抑止できる。 As a result, since the inflow of gas into the front side space 42 is mainly from the back side space 40, it is possible to prevent the gas from flowing into the front side space 42 from the external space through the discharge port 12. it can.

その結果、ノズル３１内の吐出口１２の近傍において、図５に示したような逆回転の渦流９４Ｂの発生が抑止される。 As a result, the generation of the reverse rotation vortex 94B as shown in FIG. 5 is suppressed in the vicinity of the discharge port 12 in the nozzle 31.

図２は、本実施の形態における渦輪発生装置１において、ピストン２０が吐出口１２のある方向に移動するときの渦流の状態を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a state of vortex flow when the piston 20 moves in a certain direction of the discharge port 12 in the vortex ring generator 1 according to the present embodiment.

ピストン２０が吐出口１２から離れる方向への移動が完了した後、図２に示すように、シャフト５４が、ピストン２０を吐出口１２に近づく方向に移動させると、背面側空間４０の内部圧力が外部空間の大気圧よりも小さくなる。 After the movement of the piston 20 in the direction away from the discharge port 12 is completed, as shown in FIG. 2, when the shaft 54 moves the piston 20 in the direction closer to the discharge port 12, the internal pressure of the back side space 40 is increased. It becomes smaller than the atmospheric pressure in the external space.

これにより、第１弁２６は閉まり、第２弁１６は開くことになる。また、前面側空間４２内の気体が吐出口１２へ向かって押し出される。 As a result, the first valve 26 is closed and the second valve 16 is opened. Further, the gas in the front space 42 is pushed out toward the discharge port 12.

このとき、ノズル３１内の吐出口１２の近傍に、図４に示した渦流９４Ａと同様の正回転の渦流１００が発生する。また、外部空間の気体が、第２弁１６の開かれた吸入口１４から、背面側空間４０内へ流入する。 At this time, a forward-rotating vortex 100 similar to the vortex 94A shown in FIG. 4 is generated in the vicinity of the discharge port 12 in the nozzle 31. Further, the gas in the external space flows into the back side space 40 from the suction port 14 in which the second valve 16 is opened.

図３は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１において渦輪１０２が発生するときの渦流の状態を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the state of the vortex flow when the vortex ring 102 is generated in the vortex ring generator 1 according to the present embodiment.

ピストン２０が吐出口１２に移動し、図３に示すように、シャフト５４が、ピストン２０を吐出口１２に近づく方向にさらに移動させると正回転の渦流１００が発生する。 When the piston 20 moves to the discharge port 12 and the shaft 54 further moves the piston 20 in the direction closer to the discharge port 12, a forward-rotating vortex 100 is generated.

このとき、ノズル３１内の吐出口１２の近傍では、第１弁２６の働きにより、逆回転の渦流が存在しないため、正回転の渦流１００は、図４に示す従来の渦輪発生装置の渦流９４Ａより強いものとなる。その結果、崩れにくく、遠くまで到達可能な渦輪１０２を生成することができる。 At this time, since the reverse rotation vortex flow does not exist in the vicinity of the discharge port 12 in the nozzle 31 due to the action of the first valve 26, the forward rotation vortex flow 100 is the vortex flow 94A of the conventional vortex ring generator shown in FIG. It will be stronger. As a result, it is possible to generate a vortex ring 102 that does not easily collapse and can reach a long distance.

このように、渦輪発生装置１は、図１〜図３の動作を繰り返すことにより、渦輪１０２を繰り返し発生させる。 In this way, the vortex ring generator 1 repeatedly generates the vortex ring 102 by repeating the operations of FIGS. 1 to 3.

また、逆回転の渦流が消滅するのを待つ必要もないので、崩れにくく、遠くまで到達可能な渦輪を高い頻度で生成することができる。 Further, since it is not necessary to wait for the reverse rotation vortex flow to disappear, it is possible to generate a vortex ring that is hard to collapse and can reach a long distance with high frequency.

以上のように、本実施の形態においては、ピストン２０に、ピストン２０を軸方向において貫通する貫通口２２が形成されており、ピストン２０は、ピストン２０が吐出口１２の方向に移動する場合に貫通口２２を閉じ、ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に移動する場合に貫通口２２を開く第１弁２６を有するものとすることにより、ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に移動する場合に貫通口２２が開くことで吐出口１２に外部から気体が流入せず、逆回転の渦流が発生しなくなり、正回転の渦流が弱まることを防ぐことで、生成した渦輪内の渦流が弱まることを防止できる。また、シリンダ内の気流の乱れが収まるのを待つ必要がなくなるので、渦輪の生成頻度を高めて空気の搬送量を増やすことができる。 As described above, in the present embodiment, the piston 20 is formed with a through port 22 that penetrates the piston 20 in the axial direction, and the piston 20 is used when the piston 20 moves in the direction of the discharge port 12. When the piston 20 moves away from the discharge port 12 by closing the through port 22 and having the first valve 26 which opens the through port 22 when the piston 20 moves away from the discharge port 12. By opening the through port 22, gas does not flow into the discharge port 12 from the outside, a reverse rotation vortex flow is not generated, and the forward rotation vortex flow is prevented from weakening, so that the vortex flow in the generated vortex ring is weakened. Can be prevented. Further, since it is not necessary to wait for the turbulence of the air flow in the cylinder to be settled, the frequency of forming the vortex ring can be increased and the amount of air transported can be increased.

また、本実施の形態では、特にピストン２０が、吐出口１２の方向に移動する場合に吸入口１４を開き、ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に移動する場合に吸入口１４を閉じる第２弁１６をさらに備えることにより、気体の搬送量を少なくするためにピストン２０の往復摺動速度を小さくした場合であっても正回転の渦流が弱まることを防ぐことができる。具体的には、吐出口１２からピストン２０が離れるときに第１弁２６を開く気体の慣性力が弱まっても、第２弁１６を設けたことで、背面側空間４０の気体は第２弁１６で密閉されるので、ピストン２０が吐出口１２から離れる方向に移動しても、背面側空間４０の気体は筒部１０外に移動することがなく、貫通口２２を介して前面側空間４２に確実に移動するので、前面側空間４２の気体圧力は低下せず、吐出口１２からの外部気体の流入を防ぐことができる。そのため、正回転の渦流が弱まることを防ぎ、生成した渦輪内の渦流が弱まることを防止できる。 Further, in the present embodiment, the suction port 14 is opened especially when the piston 20 moves in the direction of the discharge port 12, and the suction port 14 is closed when the piston 20 moves in the direction away from the discharge port 12. By further providing the valve 16, it is possible to prevent the forward rotation vortex flow from being weakened even when the reciprocating sliding speed of the piston 20 is reduced in order to reduce the amount of gas transported. Specifically, even if the inertial force of the gas that opens the first valve 26 weakens when the piston 20 separates from the discharge port 12, the gas in the back side space 40 becomes the second valve by providing the second valve 16. Since it is sealed by 16, even if the piston 20 moves away from the discharge port 12, the gas in the back side space 40 does not move out of the cylinder portion 10, and the gas in the front side space 42 does not move through the through port 22. Since it moves reliably, the gas pressure in the front space 42 does not decrease, and the inflow of external gas from the discharge port 12 can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the vortex flow in the forward rotation from being weakened and to prevent the vortex flow in the generated vortex ring from being weakened.

上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 Each of the above embodiments is merely an example of embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from its gist or its main features.

本発明の渦輪発生装置は、シリンダ内の気流の乱れを抑制し、崩れにくく遠くまで到達可能な渦輪を生成することが可能となるので、スポット送風を行う散水装置や空調設備等の用途にも適用できる。 The vortex ring generator of the present invention suppresses the turbulence of the air flow in the cylinder and can generate a vortex ring that does not easily collapse and can reach a long distance. Applicable.

１ 渦輪発生装置
１０ 筒部
１２ 吐出口
１４ 吸入口
１６ 第２弁
２０ ピストン
２２ 貫通口
２６ 第１弁
３０ 前面部
３１ ノズル
３２ 背面部
４０ 背面側空間
４２ 前面側空間
１００ 渦流
１０２ 渦輪 1 Vortic ring generator 10 Cylinder 12 Discharge port 14 Suction port 16 2nd valve 20 Piston 22 Through port 26 1st valve 30 Front part 31 Nozzle 32 Back part 40 Back side space 42 Front side space 100 Vortic flow 102 Vortic ring

Claims (1)

気体を吐出口から吐出することにより渦輪を発生させる渦輪発生装置であって、
先端に前記吐出口を有するノズルが形成された前面部と、
外部から気体を吸入する吸入口が形成され、前記前面部と対向する背面部と、
前記前面部と前記背面部との間に形成された筒部と、
前記筒部の内面を前記筒部の軸方向に摺動するピストンと、を備え、
前記ノズルは、前記ノズルの後端側に前記軸方向に垂直な断面の断面積が前記ノズルの先端側に向かって漸減する部分を有し、かつ前記ノズルの先端側に前記軸方向に垂直な断面の断面積が一定である部分を有し、
前記吐出口の面積は、前記ピストンの前記軸方向に垂直な断面の断面積よりも小さく、
前記ピストンには、前記ピストンを前記軸方向に貫通する貫通口と、前記ピストンが前記吐出口に近づく方向に移動する場合に前記貫通口を閉じ、前記ピストンが前記吐出口から離れる方向に移動する場合に前記貫通口を開く第１弁と、が設けられ、
前記背面部には、前記ピストンが前記吐出口に近づく方向に移動する場合に前記吸入口を開き、前記ピストンが前記吐出口から離れる方向に移動する場合に前記吸入口を閉じる第２弁が設けられている、
渦輪発生装置。 A vortex ring generator that generates a vortex ring by discharging gas from a discharge port .
A front portion in which a nozzle having the discharge port is formed at the tip, and
A suction port for sucking gas from the outside is formed, and the back portion facing the front portion and the back portion
A tubular portion formed between the front surface portion and the back surface portion,
E Bei and a piston sliding in the axial direction of the cylindrical portion of the inner surface of the tubular portion,
The nozzle has a portion on the rear end side of the nozzle whose cross-sectional area perpendicular to the axial direction gradually decreases toward the tip end side of the nozzle, and is perpendicular to the tip end side of the nozzle in the axial direction. It has a portion where the cross-sectional area of the cross section is constant,
Area before Symbol discharge port is smaller than the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the axial direction before Symbol piston,
Said piston includes a through hole that penetrations of the piston in the axial direction, if the previous SL piston moves toward the said discharge opening to close the through hole, in a direction in which the piston moves away from said discharge port A first valve that opens the through-hole when moving is provided.
The back surface is provided with a second valve that opens the suction port when the piston moves toward the discharge port and closes the suction port when the piston moves away from the discharge port. Has been
Vortic ring generator.
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