CN1299085C - 压力振动发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的压力振动发生装置(1)，被构成为当加热热输入部(22)使功传递管(30)内产生自激振动，并使共振器(50)发生共振，且在向热交换器(20)中输入功时，该功由热交换器(20)放大之后，由功传递管(30)传递而输出到输出部(40)。因此，由于可使输出的功大于输入的功，所以若将输出的功的一部分转换为用于驱动缸(10)的能量，则不用任何由大型太阳能利用系统产生电能等，只需加热就能持续驱动压力振动发生装置(1)，能够显著地使压力振动发生装置(1)小型化。

Description

压力振动发生装置
技术领域
本发明涉及一种压力振动发生装置，涉及一种例如用于向例如脉冲管冷冻机供给压力振动的压力振动发生装置。
背景技术
近年来，以冷却人造卫星的各种设备类为目的，正在进行在人造卫星上搭载脉冲管(冷)冷冻机等冷冻装置的研究。脉冲管冷冻机的功能在于向脉冲管供给压力振动，作为那种产生压力振动的压力振动发生装置，通常有具有：使用电能的、具体而言是由电动机驱动的压缩机；和设置于其中的电子控制式的切换阀的装置等的提案。因此，在人造卫星中，为了得到用于驱动压力振动发生装置的足够电能，需要同时搭载将来自太阳的热能转换为电能的大型的太阳能利用系统。
然而，在现有的太阳能利用系统中，由于从热能向电能的转换效率极低，所以为了得到足够的电能，就有必要使所使用的太阳能板等大型化，在搭载于人造卫星上时产生种种弊端。因此，迫切希望压力振动发生装置的小型化。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种可更小型化的压力振动发生装置。
本发明的压力振动发生装置，其特征在于，包括：功产生装置，该功产生装置用于输入功；热交换器，该热交换器在从功产生装置输入功的输入侧具有热放出部、且在输出侧具有热输入部；功传递管，该功传递管设置于热交换器的热输入部侧；输出部，该输出部设置于功传递管的功输出侧；共振器，该共振器从上述功传递管与输出部之间分支设置。
在本发明的这样的压力振动发生装置中，通过将热输入部充分加热，在功传递管内产生自激振动，设置于功传递管的功输出侧的共振器发生共振。在该状态下从功产生装置向热交换器的热放出部侧输入功(压力波)时，该功由热交换器放大之后，由功传递管传递而输出到输出部。即，压力振动发生装置起放大器的作用。于是，由于放大后输出的功比输入的功大，所以若将输出的功的一部分作为用于驱动功产生装置的能量使用的话，则仅靠加热、而不用任何电能等，就能持续驱动压力振动发生装置。因此，在将压力振动发生装置用于向搭载于人造卫星上的脉冲管冷冻机等供给压力振动的场合下，只需设计成由太阳热等直接对热输入部加热即可，由于也可以不使用那种将热能转换为电能的大型太阳能利用系统，所以能够显著地促进压力振动发生装置的小型化。
在本发明的压力振动发生装置中，最好是上述功传递管的功输出侧与上述功产生装置通过使从上述功传递管中输出的功的一部分返回上述功产生装置的返回机构来连通。
在该构成中，由于通过返回机构来使功传递管的功输出侧与功产生装置连通，所以只要对热输入部进行加热，就能由从功传递管输出的功的一部分使功产生装置也能自激且持续地被驱动，作为压力振动发生装置，连驱动开始时的开关机构等也不需要，可更加简化、进一步实现小型化。
在本发明的压力振动发生装置中，上述共振器最好是构成为包括：与上述功传递管与输出部之间连通的中空的收容体、配置于收容体内的固体浮子、在上述收容体内可振动地对固体浮子施加力的加力装置。
作为一般的共振器，人们知道的有构造简单的共鸣管。然而，共鸣管会有如下问题，即、在构造简单的另一方面，为了得到足够的性能而变得长度过长、反而使配置用的专有空间变大。
对此，在本发明中，由于是使固体浮子在收容体内振动的构成，所以可以设计成仅仅是可得到固体浮子的振幅那么短的长度，切实地促进了小型化。
在本发明的压力振动发生装置中，最好是至少设置有一对上述共振器，该一对共振器相对配置，以使其各自的固体浮子的振动方向为互相接近、分离的方向。
在该构成中，由于各共振器的固体浮子向使彼此的振动互相抵消的方向反复产生振幅，所以不会有压力振动发生装置整体产生机械振动的不良情况。
附图说明
图1是表示本发明的一种实施方式的压力振动发生装置的整体的示意图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的压力振动发生装置1的整体的示意图。
压力振动发生装置1是使系统内的氦等工作气体产生压力振动的装置，适用于例如向搭载于人造卫星中的脉冲管冷冻机供给压力振动。
具体而言，压力振动发生装置1包括：从发生部10A产生规定大小的压力波并将其作为输入功的缸(功产生装置)10、将来自缸10的功从其一端输入且从其另一端输出的热交换器20、连结于热交换器20的输出侧的功传递管30、设置于功传递管30的输出侧的例如连结有脉冲管冷冻机等的输出部40、从功传递管30与输出部40之间的管路2分支设置的一对共振器50、将功传递管30与共振器50之间和上述缸10的返回部10B连通的管路(返回机构)60，缸10、热交换器20、功传递管30、及输出部40被配置成串联状并连通。
缸10在内部具有活塞11，并且该活塞11可振动地被弹簧等任意的加力装置12施加力。通过使该活塞11以规定的频率振动，来从发生部10A产生功(压力波)，从而可以向热交换器20中输入该功。
热交换器20具有中央的蓄热器21，在蓄热器21的一端侧设置有热输入部22，在其另一侧设置有热放出部23。在热放出部23上输入来自缸10的功，此时加热热输入部22的话，输入的功通过蓄热器21放大，功从作为低温侧的热放出部23侧流向作为高温侧的热输入部22侧，而被传递到功传递管30中。这是由于从热输入部22侧向热放出部23侧的热的流动被转换成逆向的功的流动。于是，被放大的功被从功传递管30中输出到输出部40中。
另一方面，对热输入部22进行充分加热时，在功传递管30内产生自激振动，对应于该自激振动，共振器50以规定的相位差共振。其中，在功传递管30的输出侧也设置有热放热部31，来释放在输出侧产生的热。
各共振器50具有：与管路2的中途连通的圆筒状的收容体51、收容于收容体51内的圆柱状的固体浮子52、对固体浮子52可振动地施加力的弹簧等加力装置53，固体浮子52被构成为在轴线方向上振动，而在径向上几乎不振动。此时，由固体浮子52的质量或弹簧常数等决定的加力装置施加的力要考虑相对于自激振动的目位差后来设定。
另外，各共振器50夹着管路2相对配置，在固体浮子52振动时，两固体浮子52朝向相互近接、离开的方向振动，该振动互相抵消，从而抑制了压力振动发生装置1整体产生机械振动。
该固体浮子52在从功传递管30输出的功的一部分通过管路60返回到缸10的返回部10B侧时，使缸10内的活塞11以大致相同的共振频率振动。该返回的功在缸10中被转换为上述输入功的压力波。
在这种本实施方式中，首先对热输入部22进行加热，开始在功传递管30内产生自激振动，该自激振动变得足够大后，共振器50开始共振。由于通过该共振器50的共振产生的压力波为驻波，所以不做任何功。于是，向缸10内的活塞11赋予与该压力波大致相同共振频率、即具有相位差的共振频率，其共振频率的输入功(压力波)在发生部10A中自激产生，输入到热交换器20中。
然后，输入的功由热交换器20的蓄热器21放大，在传递到功传递管30中后，作为行波向输出部40输出。即，压力振动发生装置1起到将输入的功放大后输出的放大器的作用。进而，输出的功的一部分再度返回缸10，被转换为输入功，之后，压力振动发生装置1即使没有现有技术的太阳能板那样的电能源也能被持续驱动。
用具体的例子说明压力振动发生装置1时，在稳定地被加热的状态下，例如在输入“1”的功的情况下如果能放大到“3”的功的话，“3”中的“1”返回缸10而可再度转换为输入功，剩下的“2”能够用来驱动脉冲管冷冻机等。于是，能够使返回的“1”被输入后再度被放大到“3”，之后，持续地取出“2”、返回“1”。
根据这样的本实施方式，具有以下效果。
(1)在压力振动发生装置1中，由于其自身具有作为放大器的功能，能使输出的功大于输入的功，所以若将输出的功的一部分转换为用于驱动缸10的能量使用的话，则仅需加热而不用任何电能等，就能持续驱动压力振动发生装置1。因此，在将压力振动发生装置1用于向搭载于人造卫星上的脉冲管冷冻机等供给压力振动的场合下，只需设置为由太阳热等直接对热输入部22加热即可，由于也可以不使用那种将热能转换为电能的大型太阳能利用系统，所以能够显著地使压力振动发生装置的小型化。
(2)另外，在压力振动发生装置1中，由于功传递管30的功输出侧与缸10通过管路60连通，所以只要对热输入部22进行加热，就能由从功传递管30输出的功的一部分自激且持续地驱动缸10，作为压力振动发生装置1，也不需要驱动开始时的开关机构等，其结构可更加简化、进一步促进其小型化。
(3)由于压力振动发生装置1的共振器50是使固体浮子52在收容体51内振动的构成，所以例如与使用细长的共鸣管的场合相比，可以设置成只得到固体浮子52的振幅那么短的长度，可切实地促进小型化。
(4)各共振器50夹着管路2相对配置，而且由于各自的固体浮子52向彼此振动互相抵消的方向反复产生振幅，所以可防止产生压力振动发生装置1整体机械振动这样的不良情况，能够提高耐久性和可靠性。
其中，本发明并不限定于上述实施方式，它还包括能够实现本发明的目的的其他构成，以下所示的那样的改型等也包含于本发明中。
例如在上述实施方式中，以在输出部40上接合脉冲管冷冻机的前提下对压力振动发生装置1进行了说明，但接合于输出部40上的部件并不限定于此，也可以是活塞等，另外，也可以是由压力振动驱动的任意装置。
在上述实施方式中，是使输出的功的一部分通过管路60返回缸10中的构造，但也可以不设置那种管路60，而用电能驱动缸10的活塞11。在这种场合下，虽然为了得到电能需要有太阳能利用系统，但由于在用于驱动活塞11上，仅以小于现有技术那样的驱动压缩机或切换阀的电力即可，所以仅以小型的太阳能利用系统即可，即使是使用那种小型的太阳能利用系统也可使压力振动发生装置足够小型化，而能够实现本发明的目的。
另外，本发明的功产生装置、共振器、或返回机构等具体的构成并不限定于在上述实施方式中所说明的构成，在实施本发明时可任意决定。
本发明可作为用于向脉冲管冷冻机等供给压力振动的压力振动发生装置使用，可用于人造卫星的各种设备类的冷却装置等。

Claims (4)

1.一种压力振动发生装置，其特征在于，
包括：功产生装置，该功产生装置用于产生输入功；热交换器，该热交换器在从功产生装置输入功的输入侧具有热放出部、且在热交换器的输出侧设有热输入部；功传递管，该功传递管设置于热交换器的热输入部侧；输出部，该输出部设置于功传递管的功输出侧；共振器，该共振器从上述功传递管与输出部之间分支设置。
2.如权利要求1所述的压力振动发生装置，其特征在于，
上述功传递管的功输出侧与上述功产生装置通过使从上述功传递管中输出的功的一部分返回到上述功产生装置的返回机构来连通。
3.如权利要求1或2所述的压力振动发生装置，其特征在于，
上述共振器被构成为包括：与上述功传递管与输出部之间连通的中空的收容体、配置于收容体内的固体浮子、在上述收容体内可振动地对固体浮子施加力的加力装置。
4.如权利要求3所述的压力振动发生装置，其特征在于，
至少设置有一对上述共振器，该一对共振器相对配置，以使其各自的固体浮子的振动方向为互相接近、分离的方向。
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