JPH02296182A - 音波エネルギを発生させる方法及び装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は震動パルスの発生に関し、より詳細には、音波
エネルギを発生させる方法および装置に関する。

〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕音波エ
ネルギを生じる震動源は震動測量を行うのに使用され、
また炭化水素溜め部の断層写真影像化において垂直な震
動分布で使用されていたことが知られている。

このような溜め部の３次元断層写真マツプを作る１つの
公知方法は溜め部界領域における対または一連のボアホ
ールに震動源および検出器を使用することを必要とする
。このマツプから、例えば、溜め部の大きさおよび形状
、油井を作るのに最適な位置選択、および斜めまたは水
平方向の掘削のための最適な位置を定めることができる
。

本発明の一目的は有効周波数の比較的広い全範囲から選
ばれた異なる所定の比較的狭い周波数範囲で音波エネル
ギを生じるのに用いることができ、所定の比較的狭い周
波数範囲内で音波エネルギを発生させるための方法およ
び装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の一特徴では、音波エネルギを発生させる方法は
装置の室に収容された液体中に音波を生じて、室に設け
られ、液体の表面の下にこの表面から間隔をへだてられ
た振動可能な手段を振動させ、それにより音波エネルギ
を生しることよりなる。

この方法は共通の閉鎖開口部を介して液体収容室に隣接
した装置のガス加圧可能な室を第１ガスで加圧し、次い
で両室を共通の開口部により連通させて第１ガスが衝撃
波を発生させ、この衝撃波が液体の表面に衝突し、液体
中に音波を生しるようにすることよりなるのがよい。

第１ガスはヘリウムまたは水素、または空気と水素とよ
りなるかあるいはヘリウムと、酸素と水素とよりなる爆
発性混合であるのがよく、第１ガスの圧力は２０〜３５
０バールの範囲にあるのがよい。

液体収容室は部分的にのみ液体で満たされるのがよい。

この場合、両室を連通させる前に、第１ガスより低い音
速および圧力の第２ガスが液体の表面の上方の液体収容
室内の空間を占める。

第２ガスは二酸化炭素、アルゴンまたは空気であるのが
よく、両室を連通させる前の液体収容室内の第２ガスの
圧力は０．５〜１０バールの範囲にあるのがよい。

液体は例えばメタノールである。

振動可能な手段は１０〜１００００　Ｈｚの全範囲内で
振動し得る。任意の特定の振動可能な手段は上記全範囲
の限られた割合のみにわたって振動することができる。

この範囲の低周波数端部は比較的低い空間分解能を有す
る通常の震動爆発領域を表わしている。周波数範囲の上
端部は短かい距離範囲の高い空間分解能を有しており、
ボアホールの領域における堆積構造を詳しく特徴付ける
ことができる。

出願人の研究によれば、両室を連通させた結果、生じる
平面衝撃波エネルギを装置に収容された液体中で平面音
波エネルギに転換することができることが示された。こ
れらの音波は比較的狭い周波数範囲にあることがわかっ
た。液体が室を完全に満たすと、衝撃波は液体中に音古
パルスを生じるように変質するものと思われる。液体が
室を部分的にのみ満たすと、衝撃波は第２ガス中を伝播
し、液体の表面に出合うことがわかった。この衝撃波は
液体中に浸入した後、圧力振幅を拌う平面亜音速音波に
転換される。出願人は、次いで、両室を連通させる直前
に、圧力パルスが液体中を伝播して液体収容室の端部、
すなわち、液体の表面にすぐ対向した室の下部分に達す
ることがわかった。

音波がとる径路は液体収容室の内面に衝突する波が液体
表面波であるような液体／ガス界面における臨界角での
屈折の法則によって定められるものと思われる。室の端
部が十分剛性であれば、音響パルスは液体の表面がなす
高さで室の端部と室の内面の周囲との間で成る期間にわ
たって前後に反射されて一連の圧力パルスを生じる。

パルス間の間隔は室内の特定の液体の高さにより左右さ
れるものと思われる。液体の高さを増大させることによ
ってパルス間の間隔が増大され、従って周波数が低下す
る。かくして、液体の高さを変えることによって異なる
周波数のパルスを液体中に生じることができる。また、
異なる液体を使用すると、異なる音波周波数が生じる。

その結果、特定の液体および液体の高さを選ぶことによ
って装置を調整して比較的狭い所定の周波数範囲内ある
いは所定の実質的に１つの周波数を有する音波エネルギ
を生じることができる。広い周波数範囲にわたる異なる
周波数についての実質的な単色性により、震動爆発領域
における空間分解能を選ぶことができる。

液体中の音波に応答して振動するように振動可能な手段
力＜２夜体収容室に設けられている場合、装置から音響
エネルギを引出すことができ、振動可能な手段は環境へ
の圧力の伝達体として機能する。

装置からエネルギを取出すと、圧力の振幅は低下するが
、振動手段により生じられた音波エネルギの周波数は実
質的に不変である。外部震動パルスは一連の振幅減衰圧
力パルスよりなる。

本発明の他の特徴では、音波エネルギ発振器は第２室に
隣接した内部ガス加圧可能な第１室を有するボディを備
えており、液体を第２室に導入して、第２室に設けられ
、第２室内の関連開口部すなわち隙間を閉じる振動可能
な手段をおおうことができ、また第１室を第１ガスで加
圧し、第２室を振動可能な手段をおおう液体で少なくと
も部分的に満たすと、両室間の共通の閉鎖可能な開口部
を開口することにより両室間の連通させて第１ガスによ
り形成された衝撃波を液体に１■ｉ突させるように作動
できる手段を備えており、振動可能な手段は液体への衝
撃波の衝突に応答して音波工２、ルギを生じるように振
動することができる。

この発振器は第２室内の液体の液位を１つまたはそれ以
上の実質的に予め定めた高さに設定するだめの手段を有
するのがよい。かかる手段は液位検出型であってもよく
、あるいは第２室に導入された液体の量を測定し、例え
ば、室の内部寸法と室内の液体の液位との間の予備校正
により上記測定から液位を定める種類のものであっても
よい。

振動可能な手段は可撓性の膜すなわちダイヤフラムであ
るのがよく、この膜すなわちダイヤフラムは平らな形態
のものであって、例えば、適当な金属または強化ゴム材
料または他の複合材で出来ている。膜ずなわちダイヤフ
ラムによりふさがれる開口部は第１室から遠い方の第２
室の端部にあるのがよい。

変更例として、振動可能な手段は、室に摺動可能かつ密
封可能に設けられた作動可能な部分と、関連開口部を通
り、関連開口部を構成する第２室の部分と摺動／密封接
触している連結部分と、この連結部分により作動可能な
部分に連結された第２室の外側の外部分とよりなるピス
トン、および作動可能な部分と関連開口部との間で第２
室に収容されたあるいは収容可能であり、作動可能部分
を関連開口部から間隔をへだてさせるための弾性手段よ
りなってもよい。弾性手段は圧縮ガスであるのがよい。

第２室は圧縮ガスをこの室に導入するための人口手段を
有するのがよい。

振動可能な手段および共通の開口部は互いに実質的に直
接向い合っており、実質的に共通の軸線を有するのがよ
い。

振動可能な手段は振動可能な軸線を有しており、この軸
線は発振器が使用中であるとき、両室間の連通を行う直
前に第２室内の液体の表面と実質的に直角である。

振動可能な手段により閉じられた開口部すなわち隙間は
第２室の側壁部にあるのがよい。この場合、共通の開口
部から遠い方の第２室の端部は平らな形のものであり、
共通の開口部に実質的に直接向き合っていて、共通の開
口部と実質的に共通の軸線と共有するのがよい。かかる
端部は、発振器が使用中にその作動位置にあるとき、両
室間の連通を行う直前に第２室内の液体の表面と実質的
に平行であるように配置されるのがよい。更らに、かか
る第２室端部はそれ自身、先に述べたように第２室の開
口部を閉じる可撓性の膜すなわちダイヤフラムであるの
がよい。

１つまたはそれ以上の振動可能な手段が第２室の１つま
たはそれ以上の側壁部の２つまたはそれ以上の開口部を
閉じるようにしてもよい。例えば、振動可能な手段は、
第２室の周隙間を閉しるものと、あるいは第２室の周壁
部の一部を構成するものと考えられる管状形の可撓性部
材である。このような管状の可撓性部材はその長さ方向
軸線に対して半径方向および／または長さ方向に振動す
る。

有利には、少なくとも第２室のうちの液体を収容するだ
めの部分は実質的にまっすくな管状形のものであり、す
なわち、この部分はその長さ全体にわたって実質的に一
定な内構断面を有している。

可撓性の膜すなわちダイヤフラムが第２室内の圧力が１
００バール又はそれ以上に達し得る発振器の複数回の発
振に耐えるのに十分耐久性があるべきであることはわか
るであろう。

共通の閉鎖可能な開口部を開口するように作動できる手
段は、回動軸線を中心に回転でき、第１室と関連された
開口部を閉じるフラッパ弁部材と、このフラッパ弁部材
を閉鎖位置に解放可能に保持するだめの手段と、関連シ
リンダ内を摺動できるガス作動式ピストンとよりなり、
このビス１−ンは、第１室を加圧し、フラッパ弁部材を
その閉鎖位置から解放して関連開口部を露出するとき、
両室間を連通させるように移動する。

好ましくは、フラッパ弁部材は発振器のボディに連結さ
れたヒンジ手段を中心に開放位置と閉鎖位置との間を回
動でき、保持手段は、発振器のボディに設けられ、フラ
ッパ弁部材を閉鎖位置に解放可能に保持する位置へまた
はこの位置から回動軸線を中心に回動できるランチ手段
よりなる。

このラッチ手段はフラッパ弁部材が閉鎖位置に保持され
ているとき、フラッパ弁部子Ａの露出側面、すなわち、
第１室の内部から遠い方のフラッパ弁部材の側面の上に
位置し、これに係合し得る。

有利には、発振器はラッチ手段が解放可能に保持される
閉鎖位置にあるフラ・ツバ弁部材の上に位置することが
できる程度を制限するために特定のストッパ手段を備え
ている。

好適な実施例では、フラッパ弁部材および回動可能なラ
ンチ手段が回転する中心である軸線は実質的に平行であ
る。この場合、う・ノチ手段は、半径方向に延び、ラン
チ手段が回動する中心である回転可能なシャフトに固定
連結された偏心う・ノチよりなり、回転シャフトは発振
器のボディに連結された支持手段に回転可能に設けられ
ている。フラッパ弁部材が保持される閉鎖位置にあると
き、シャフトから遠い方のう・ノチ手段の周縁部分がフ
ラッパ弁部材の露出側面に係合して閉鎖を行うことがで
きる。

回動ラッチ手段が回転する平面はフラ・７／マ弁部材が
その閉鎖位置と開放位置との間で回動する平面と実質的
に同平面であるのがよい。このような構成によれば、ラ
ンチ手段とフラ・ンノで弁部材とを中央で係合させ、か
くして概ね中央に一様に分布された閉鎖力をフラ・ツバ
弁部材に加えることができる。

有利には、フラ・ツバ弁部材が解放可能に保持される閉
鎖位置にあるとき、フラッパ弁部材を閉鎖状態に保つた
めにう・ノチ手段を介して作用する力の方向は実質的に
ラッチ手段とフラッパ弁部材との保合領域、ランチ手段
、およびう・ノチ手段が回転する中心であるシャツ１−
を通る直線上にある。

この構造は閉鎖されたフラッパ弁部材を開放位置へ押圧
する高圧の力に耐えるためのフラ・ツバ弁部材の強じん
な構成をもたらすのによく適している。

閉鎖されたフラッパ弁部材を開放位置へ押圧する圧力を
増大させると、フラッパ弁部材およびその上のラッチ手
段は互いにより強く押しつけられる。

更らに、フラッパ弁部材が解放可能に保持される閉鎖位
置にあるとき、ラッチ手段は一方向に回転してランチ手
段をフラッパ弁部材との係合から解放することができ、
それによりフラッパ弁部材は開口部を露出するために実
質的に同じ回転方向に回転できるようになる。

有利には、発振器はフラッパ弁部材を閉鎖位置に解放可
能に保持する位置へまたこの位置から選択的にランチ手
段を移動させるように操作できる手段を備えるのがよい
。ラッチ手段が回動できる場合、この操作可能な手段は
う・ノチ手段の回動手段から延び、これに連結されてい
るレバーであるのがよい。また、発信器は操作可能な手
段を作動するための作動手段を備えるのがよい。例えば
、この作動手段は遠隔で作動し得るモータ駆動式または
液圧駆動式カムよりなる。

フラッパ弁部材をその閉鎖位置から開放することができ
る程度は限界ストッパ手段を設けることにより制限され
るのがよい。例えば、限界ストッパ手段は開口部に対し
てフラッパ弁部材の回動軸線の反対側に位置決めされる
。

フラッパ弁部材は開口部の実質的にフルポア開口をもた
らすことが可能であるような程度までその閉鎖位置から
回転開放できる。

有利には、フラッパ弁部材および保持手段は発振器ボデ
ィの一部を構成する支持部分に設けられており、この支
持部分は少なくとも部分的に第１室の一部を構成するボ
ディ部分に連結されている。

かかる支持部分は上記ボディ部分に解放可能に連結され
てもよいし、また第１室と関連された開口部を構成して
もよい。この後者の場合、支持部分、関連フラッパ弁部
分および保持手段が分離した組立体を構成してもよく、
この組立体は必要なら、発振器のボディ部分に連結され
るために、あるいは成る他の目的でスペア部分すなわち
別体部品として別個に設けることができる。

フラッパ弁部材が保持される閉鎖位置にあるとき、フラ
ッパ弁部材と発振器ボディとの間の開口部のまわりに係
合するように環状密封手段を設けるのがよい。有利には
、この密封手段は開口部のまわりの発振器ボディの表面
に据付けられる。

好適な実施例では、ピストン自身は第１室と第２室との
間の開口部のまわりに設けられた環状密封手段と解放可
能に係合できるシャトル弁部材であり、この開口部はピ
ストンが密封部材との保合からはずれるように移動する
とき、両室間の連通を行う。第１室と第２室との間の開
口部は第２室を構成する発振器のボディ部分により構成
されるのがよい。

弾性手段がピストンを第１室と第２室との連通が実質的
に防がれる位置に向けて押圧するのがよい。この弾性手
段はピストンとシリンダに対して固定された当接手段と
の間に作用する圧縮ばね手段であるのがよい。当接手段
は第２室から遠い方のシリンダの端部のところの、ある
いはこの端部に隣した環状肩部よりなるのがよい。有利
には、圧縮ばね手段は上記当接手段に当接する当接部材
に取付けられた端部分を有しており、この当接部材はシ
リンダの内部と、フラッパ弁部材により閉鎖可能である
開口部との連通をもたらすように孔があけられている。

有利には、シリンダ内のピストンの摺動を容易にするた
めに、ポリテトラフルオロエチレンのような摩擦低減材
料で形成された表面が設けられている。例えば、ピスト
ンの外面の少なくとも一部が摩擦低減材料で形成される
。Ｆ？！擦低減材料はピストンの外側の周りに延びるカ
ラーまたはスリーブの形態であるのがよい。このカラー
またはスリーブはピストンのまわりに延びる凹部に位置
決めされるのがよい。

個々の発振器は、必要なら、液体収容室内の異なる初め
高さまで充填された異なる液体を使用して装置を発振さ
せることによって校正することができる。次いで、各発
振後、測定を行って装置から出る音波エネルギの周波数
範囲を定める。これらの測定から、発振器からの予期周
波数出力と使用した異なる液体の異なる高さとを相互に
関連づける一覧表を発振器用に作成し得ることはわかる
であろう。

〔実施例〕

添付図面を参照して本発明を実施例について以下に説明
する。

第１図を参照すると、ワンショット発振器は高圧の概ね
まっすぐな管状室１を備えており、この室はフランジ付
き部分３を経て整合して第２の概ねまっすぐな管状室２
に隣接している。第２室２の下端には、平らな可撓性の
膜すなわちダイヤフラム４の形態の振動可能な手段が設
けられており、この手段は室の端部の開口部５を閉じる
ように室に設けられている。膜すなわちダイヤフラム４
は強化ゴム材料で作られているのがよい。

相隣る室間の共通開口部はフランジ部分３間に挟まれた
破裂可能なダイヤフラムすなわち隔膜６によって閉じら
れている。ダイヤフラム６は例えば、ニッケルまたはア
ルミニウムのような任意の適当な金属で作られ、全管径
について、室１内の所定のガス圧で、あるいは遠隔駆動
される穴あけナイフ（図示せず）によって人工的に破裂
する厚さのものであるように選択される。

第１室ｌには、この室に加圧ガスを供給するために人口
管７形態のガス供給手段が連結されている。

室１には、フルポアボール弁８が設けられており、ダイ
ヤフラムすなわち隔膜だけで耐えることができる圧力よ
り高い室１内のガス圧を用いたいとき、ダイヤフラムず
なわち隔膜６を保護するためにボール弁８を閉じること
ができる。

また、室２には、液体および必要に応じてガスをこの室
に導入するために管９の形態の入口手段が連結されてい
る。

上記ワンショット発振器を作動する方法を以下に説明す
る。

第１ガス、例えば、ヘリウムを例えば１５０パールの所
望の高圧に達するまで人口管７を通して室１の巾へ圧送
する。次いで、メタノールのような液体を入口管９を通
して室２に導入する。

両室が実質的に垂直な位置にある状態で、すなわち、室
２が両室のうちの下方の室であり、膜ずなわちダイヤフ
ラムがダイヤフラムすなわち隔膜６によって閉じられた
共通開口部の実質的にすぐ下にある状態で、例えば室２
の側壁部の弁１０のうちの一方を開けて液体をこの弁を
通して放出し、この弁の高位まで降下することによって
液体１１の高さを所望の液位に設定する。次いで、弁を
閉じる。次に、第１ガスより低い音速の第２ガスを室２
の残部に室１内の圧力より低い圧力、例えば、１バール
まで充填する。この第２ガスは例えば二酸化炭素、アル
ゴンまたは空気であって、入口管９を通して室の中へ圧
送することができる。

次いで、発振器が実質的に垂直な姿勢にある状態で、ボ
ール弁８を公知の仕方に従う電気サーボ装置によるよう
な遠隔操作によって開ける。その結果、ダイヤフラムす
なわち隔膜６は室内のガスの圧力によって破裂され、室
１．２間が連通され、衝撃波が代表的には１２００ｍ５
−’以上の速度で室２内の液体の上方のガス中を伝播し
、液体の表面に出合う。この衝撃波は液体に浸入し、代
表的には７０〜ｌＯＯバールの圧力の振幅を有する平面
亜音速音波に転換される。圧力パルスはほぼ同じ振幅で
液体中を伝播して室２の端部の振動可能なダイヤフラム
すなわち膜４に達する。このダイヤフラムは振動され、
音舌エネルギを環境に伝達する。エネルギを発振器から
ダイヤフラムを経て取出しているとき、圧力の振幅は減
小するが、周波数は実質的に不変であるとわかった。か
くして、外部震動パルスは一連の振幅減衰圧力パルスの
形態をとる。

第２図はくり返し作動することができる震動パルス発振
器を示しており、この発振器は高圧室１４を備えており
、この室１４は連結膜１６によって概ねまっすぐな管状
室１５に隣接しており、両室の相隣る端部は連結膜１６
に密封固着されている。室１４内には、作動室１７が芒
けられており、この作動室１７は室１４の後壁部１８に
溶接されている。密封ピストン１９は、室１４．１５間
の共通の開口部２０の口部を構成するテーパシール２Ｉ
に係合することによって共通の開口部２０を閉じるため
にピストン用のシリンダをなす作動室の一部内を自由に
摺動できる。作動室１７は室１４の後壁部１８に固着さ
れており、後方出口ボア２２を有しており、このボア２
２は室１４の後壁部１８を通って延びている。後方出口
ボア２２は密封ピストンを受入れる作動室の部分より横
断面が小さい。作動室１７のこの部分の後部はピストン
の後面上のゴムパッド２３が係合できる平らな面を有し
ている。ポペットガス放出弁２４が後方出口を作動室か
ら密封し、この放出弁２４はモータ駆動式あるいは液圧
駆動式カム２５によって作動される。

第２室１５の下端部には、ピストン２６よりなる振動可
能な手段が設けられており、ピストン２６は室１５内に
摺動可能に密封的に設けられた作動可能部分２７と、連
結部分２８とを有しており、この連結部分２７は室の下
端部の関連開口部３０を通っており、開口部を構成する
室の端部分と摺動密封接触している。作動可能部分２７
には、室の外側のピストンの外部分２９が連結部分２８
によって連結されている。作動用外部分は平らな円形デ
ィスクの形態である。室の壁部には、作動可能部分２７
と開口部３０との間の室に圧縮ガスを供給して空間に対
する弾性手段として機能し、作動可能部分２７を開口部
から付勢するために、空気または窒素のようなガスを導
入するための人口弁手段３１が設けられている。ピスト
ン２６は実質的に管状室１５の長さ方向軸線に沿って前
後に振動でき、すなわち、往往復動できる。

室１４には、この室に加圧用ガスを供給することができ
るように入口管３２の形態のガス供給手段が連結されて
いる。

作動室の壁部には、ブリードすなわち細穴３３が設けら
れており、室１４とボア２２、従って、ピストンが摺動
する作動室１７の部分との間が制限連通されている。

室１５には、この室に液体および必要に応じてガスを導
入することができるように管３４形態の入口手段が連結
されている。

上記のくり返し作動可能な発振器を作動する方法を以下
に説明する。

発振器を作動する第１段階はカム２５を第２図に示す位
置まで移動させることによってボベソ１へ弁２４を閉じ
、いずれのガスをも室１４．１５．１７から排出し、高
圧室１４をヘリウムのようなガスで所要圧力まで加圧す
る。この加圧によれば、細穴３３を介して作動室１７も
加圧されてピストン１９をシール２１に再び着座させて
室１４．１５間の連通を遮断する。

次いで、液体例えばメタノールを室１５に導入する。室
１５が概ね垂直である状態で、例えば、室の長さ方向の
側壁部の弁３５のうちの１つを開けてこの弁を通して液
体を放出し、液体をこの選ばれた弁の高位まで降下させ
ることによって液体の液位を所望の液位に設定する。次
いで、弁を閉じる。次に、第１図の実施例について以上
に説明したのと同様の方法で液体の上の室１５の残部に
ガスを充填する。

発振器が実質的に垂直な位置にある状態で、カム２５を
ポペット弁解放位置まで駆動する。かかる解放の結果、
ガスが作動室１７の後方出口ボア２２を経て急速に失な
われ、耐流れ性の高い細穴３３より高圧室１４内のガス
圧力がいくぶんか降下するのを防ぐ。高圧室１４と後方
出口ボア２２および密封ピストン１９の背後の作動室の
部分との間の圧力の不均衡により、密封ピストン１９が
後方に駆動されて作動室の平らな後面上のゴムパッド２
３に着座する。かくして、室１４．１５間が連通され、
これにより高圧室１４からのガスを室１５の中へ急速に
排出し、その結果、衝撃波がこの室内の液体の上のガス
中を伝播して液体の表面に出合う。第１図について上述
したように、衝撃波は液体中に浸入し、平面亜音速音波
に転換され、この音波によりピストンは室内を長さ方向
に前後に振動し、外部分を経て音響エネルギを環境に伝
えるものと思われる。

発振器を再び発振させる準備をするために、設定すなわ
ちプライミング手順をくり返す。

第１図および第２図の室２．１５の破線の上方に示す発
振器の実施例の部分についてなお一層の情ｆｌａについ
ては、本出願人の先の英国特許出願節２１６５９４５　
Ａ号を参照されたい。

第３図を参照すると、くり返し作動（すなわち、発振）
することができる他の震動パルス発振器は第１ボディ部
分４０を備えており、この第１ボディ部分４０は比較的
高い圧力のガス用の室４１を構成し、リングシール４２
および円形フランジクランプ４３によって第２の概ね管
状のボディ部分４４に連結されており、この第２ボディ
部分４４は第２室４５を構成している。

第２室４５は第１室４１から遠い方の端部４６寄りに周
隙間４７を有しており、この隙間４７は強化ゴム材料ま
たは同様な複合材のような可撓性材料の管４８の形態の
振動可能な手段によって閉じられている。管４８は室の
主部分４５ａを室の端部分４５ｂに連結するようにも機
能する。管４８はその軸線すなわち室４５の軸線に対し
て長さ方向にも半径方向にも振動することができる。

第３図の実施例の液体収容室（破線の下）の下部分の変
更例では、端部分４６はそれ自身、振動可能な手段であ
ってもよく、この手段は例えば第１図に参照番号４で示
すものと同様な平らな可１え性膜すなわちダイヤフラム
の形態であり、第２室の長さ方向に対して軸方向に振動
することができる。

第３図の実施例の更らに他の変更例（図示せず）では、
管４８、端部４６、および管４８を端部４６に連結して
いる第２室の管状部分がすべて協力して、一端が閉じら
れた可撓性材料の一体円筒形または管状部材を構成して
もよい。この一体部材の円筒形または管状壁部は半径方
向の音ロパルスを生しるようにｊｉｉ　Ｍ波に応答して
半径方向に振動することができ、この部材の閉鎖端部は
平らな膜すなわちダイヤフラムを構成し、長さ方向の音
響パルスを生じるように衝撃波に応答して長さ方向軸線
の軸方向に振動することができる。かくして、同じ部材
によって半径方向および長さ方向に伝播する音響パルス
が生じられる。上記変更例を第１図および第２図の発振
器の実施例の第２液体収容室の下部分に組入れることも
できる。

部分４０の一対の概ね管状のボディ部分４９が一部、第
１室４１の中へ延びている。このボディ４９およびこれ
が延びる始点である主部分４０の部分が協力してボディ
部分４０を通る小さいおよび大きい内径のボア部分５０
ａ、５０ｂを構成している。ボディ部分４９の一部がシ
リンダをなしており、このシリンダは大径のボア部分５
０ｂを構成し、またピストンシャトル弁５２用の作動室
５１を構成している。第２ボディ部分４４から遠い方の
第１ボディ部分４０の端部には、フラ・７バ弁組立体５
３が固着されている。ボディ部分４９のブレードすなわ
ち細穴５４が室４１とボア部分５０ａ、５０ｂとの間の
連通をもたらしている。

シャトル弁部材を構成するピストンは開口部５６のまわ
りでボディ部分４４の端面４４ａに設けられた環状の密
封部材５５と解放可能に保合できるように作動可能であ
る。第２ボディ部分４４により構成された開口部５６は
後で詳述するようにピストンが移動して環状密封部材と
の係合がはずれると、室４１．４５間を連通させるため
のものである。

第１ボディ部分４０には、入口管５７形態のガス供給手
段が加圧用ガスを室４１およびボア部分５０ａ、５０ｂ
に供給し得るように連結されている。

室４５には、管５８形態の入口手段が液体および必要に
応じてガスをこの室に導入し得るように連結されている
。

第４図ないし第６図を参照すると、フラッパ弁組立体５
３の構成がよりはっきりわかる。

この実施例におけるフラッパ弁組立体は発振器構成の分
離した部分であり、支持部分５９と、フラッパ弁部材６
０と、このフラッパ弁部材を閉鎖位置に解放可能に保持
するためのランチ手段６１とよりなる。支持部分５９は
ボルト６２等によってボディ部分４０の端部に解放可能
に固着（すなわち連結）されている。ボア６３が支持部
分５９を貫通して延びており、このボア６３はボディ部
分４０を通って延びているボア部分５０ａ、５０ｂと連
通している。

フラッパ弁部材はヒンジ構造体によって支持部分に枢着
されており、このヒンジ構造体はフラッパ弁部材６０が
回動する中心をなすシャフト６４と、このシャフト６４
の両端部が回転可能に取付けられる整合されたジャーナ
ル部材６５とよりなる。ジャーナル部材６５は例えばボ
ルト６６によって支持部分に固着されている。

フラッパ弁部材は第５図に実線で示す閉鎖位置と、第５
図に破線で示す全開位置との間で回動できる。閉鎖位置
では、フラッパ弁部材はボア６３の外端部に支持部分に
より構成された開口部６８のまわりの支持部分５９の外
面の突出平面部分に据付けられた環状シール６７に係合
し、それにより開口部を閉じ、整合ボア５０ａ、５０ｂ
、６３を封鎖する。

開口部６８のフルボア開口を行う位置を越えた全開位置
に達すると、フラッパ弁部材６０は限界ストッパ手段と
接触して部材のこれ以上の開放を防ぐ。限界ストッパ手
段は開口部から遠い方のシャフト６４の側で支持部分５
９に固着されており、また平らな接触面７０を有してお
り、この接触面７０は第５図におけるフラッパ弁部材の
破線位置かられかるようにフラッパ弁部材６０の露出し
た平らな面６０ａが接触面の全面に合うような角度で配
置されている。

ランチ手段６１は、回転可能なシャフト７１から延び、
このシャフト７１に連結された回転可能な偏心う・７チ
すなわちカムの形態であり、シャフト７１は整合ジャー
ナル部材により構成された支持手段に回転可能に設けら
れており、ジャーナル部材７２は例えばボルト７３によ
って支持部分５９に固着されている。ラッチ６１および
フラッパ弁部材６０はこれらが回転できる中心をなす夫
々のシャフト７１．６４が互いに実質的に平行であり、
かつそれらが回転できる平面が実質的に同平面であるよ
うに配置されている。

ラッチ６１はフラッパ弁部材６０を第５図に示す閉鎖位
置に解放可能に保持する位置へまたこの位置からシャフ
ト７１を中心に回転できる。フラッパ弁部材６０を閉鎖
位置に保持するために、シャフト７１から比較的遠いラ
ンチの周方向に突出した縁部分６１ａがシャフト６４か
ら遠いフラッパ弁部材の自由縁部に隣接してフラッパ弁
部材に設けられた座部７４を経てフラッパ弁部材の露出
外面６０ａの上に位置し、この外面に中央で係合する。

座部７４はストッパ部分７５を有しており、ランチはこ
のストッパ部分７５に当接してラッチ６１が閉鎖位置の
フラッパ弁部材の上に位置することができる程度を制限
する。

フラッパ弁部材６０が解放可能に保持される閉鎖位置に
あるとき、フラッパ弁部材を閉鎖状態に保つようにラッ
チ６１を介して作用する力の方向は実質的に、ランチと
フラッパ弁部材６０との係合（座部７４を介して）領域
、ランチ６１、およびラッチが回転する中心であるシャ
フト７１を通る直線７６上にある。この構造はガスで加
圧すると室４１およびボア６３．５０ａ、５０ｂに存在
し得る高い圧力により開放するようにフラッパ弁部材を
付勢する強い力に耐えるように構成することができる。

ボア６３内の圧力の上昇はラッチ６１をより大きい力で
座部７４に適所に保持する傾向がある。

ラッチ６１を第５図で見て時計方向に回転させてラッチ
をフラッパ弁部材との係合から解放し、フラッパ弁部材
を時計方向に回転させて開口部６８のおおいをはずし、
すなわち開口部６８を露出することができる。

ラッチ６１およびフラッパ弁部材６０の構成およびそれ
らの相対的配置はラッチの周縁部分６１ａの後縁部が座
部７４から離れると、フラッパ弁部材がストッパ手段に
接触するまで回転自在であるような構成および相対配置
である。

シャフト７１の一端には、この一端から延びる作動可能
な手段が連結されており、この手段はレバー７７よりな
る。このレバー７７はラッチ６１がフラッパ弁部材６０
に係合してこれを閉鎖位置に解放可能に保持する位置に
相当する位置まで、この位置から選択的に移動すること
ができる。

レバー７７を作動するために、モータ駆動式または液圧
駆動式カムのような遠隔作動可能な手段（図示せず）を
設けるのがよい。

ピストン弁５２および作動室５１におけるその取付けは
第８図でより容易にわかる。

このピストンはボア部分５０ｂの軸方向に延びる凹部７
８を有しており、この凹部７８はフラッパ弁組立体５３
に向う方向に開口している口部７９を有している。凹部
７８内には、ら旋形の圧縮ばね８０が部分的に位置決め
されている。四部の口部から突出したばね８０の端部分
８０ａが栓８１に嵌合されている。軸線方向孔すなわち
ボア８２が栓を通っていてボア６３とボア部分５０ａ１
５０ｂとを連通させている。栓のボア８２は比較的低い
耐ガス流性のボアである。この栓はフランジ付き端部分
８３を有しており、この端部分８３はボア部分５０ａと
室５１との接合部に設けられたス］・ソバを構成する環
状肩部８４に当接する。

圧縮ばね８０は環状肩部８４に当接したフランジ付き端
部分８３とピストン弁５２の凹部の閉鎖０１９部８５と
の間に作用してピストン弁５２を押圧して環状密封部材
５５と係合させ、室４１．４５間の連通を実質的に防ぐ
。第３図かられかるように、ピストンの一部が環状肩部
８４から遠い方の室５１の自由端部を越えて突出してい
る。

作動室５１を構成する関連シリンダ内のピストン弁５２
の摺動を容易にするために、ポリテトラフルオロエチレ
ンのような摩擦低減材料製のカラーすなわちスリーブ８
６がピストン弁のまわりに延びる環状凹部８７に位置決
めされて摩１察低減材料で形成された外面を室５１の内
面に保合するように摺動可能にピストン弁に備えている
。

震動パルス発振器のこの実施例を作動する方法を以下に
説明する。

まず、音Ｖエネルギを発振する（すなわち、生じる）た
めに発振器を設定（すなわち、プライミング）すること
が必要である。フラッパ弁部材６０がラッチ６１により
開口部６８をおおうその閉鎖位置に解放可能に保持され
た状態で、室４１．４５およびボア部分５０ａ、５０ｂ
およびボア６３に存在するいずれのガスをもそれらから
実質的に排出する。比較的高い音速のガス、好ましくは
、ヘリウムまたは水素を入口管５７を経てボア部分５０
ａの中、かくしてボア部分５０ａが連通するボア６３お
よび作動室５１の中へ圧送する。

この加圧段階中、細穴５４を介して高圧室４１を加圧す
る。ピストン弁５２を開口部５６のまわりの環状密封手
段５５と密封係合させて室４１．４５間の連通を封鎖す
る。室４１を所定の圧力まで加圧する。

次いで、液体、例えば、メタノールを人口管５８を経て
可撓性管４８の頂縁部の上の高さまで室４５に導入する
。室４５が実質的に垂直である状態で、例えば室４５の
長さ方向壁部の弁８８のうちの１つを開いて室から液体
を放出して液位を弁の高さまで下げることによって液体
の液位を所望液位に設定することができる。次いで、弁
を閉じる。次に、第１図を参照して説明した方法と同様
な方法で室４５内の液体の上方の空間に二酸化炭素のよ
うなガスを充填する。

発振器が実質的に垂直な位置にある状態で、レバー７７
を作動手段により作動してラッチ６１を選択的に移動さ
せてフラッパ弁部材６０との保合からはずし、フラッパ
弁部材が開口部６８に対するフルボア開放位置まで非常
に急速に開弁揺動するようにする。フラッパ弁組立体の
この構成では、フラッパ弁部材のフルポア開放位置に０
．０１秒以下で達し得る。開口部６８の露出の結果、比
較的低い耐流れ性ポア６３、ボア部分５０ａ、５０ｂお
よび栓ボア８２からガスがこの開口部を通って急速に失
なわれる。しかしながら、比較的高い耐流れ性の細穴５
４は高圧室４１内のガス圧が同じ時間にわたっていくぶ
ん降下するのを防ぐ。この結果、高圧室４１とピストン
弁５２の背後のボア部分５０ａ、５０ｂおよびボア６３
との間で圧力の不均衡が生じるので、シャトル弁５２を
閉鎖位置に保つ圧力が除去される。かかる圧力不均衡は
圧縮ばね８０の力に打ち勝ってシャトル弁を押圧して環
状密封手段５５と係合させ、それによりピストン弁を密
封手段５５からはずし、開口部５６から離れる方向に引
込み位置まで移動させ、この位置では、ピストン弁の後
端部が栓８１のフランジ付き端部分８３に達し、ピスト
ン弁の前端部はシリンダ５１の自由端部と実質的に同一
高さの位置に達し、それにより室４１．４５間を連通さ
せる。かくして、室４１からのガスは室４５に急速に流
入し、衝撃波を形成し、この衝撃波は室４５内の液体の
上方のガス中を伝播し、液体の表面に出合う。再び、第
１図について以上で述べたように、この衝撃波は液体に
浸入し、平面亜音速音波に転換され、この音波により管
の可撓性材料を室４５の長さ方向軸線の半径方向および
長さ方向に振動させ、それにより音響エネルギ形態の圧
力パルスを環境に伝える。

他の衝撃波を発振するために、発振器を設定し、すなわ
ち、プライミング／発振するための上記工程をくり返す
。

上記実施例およびそれらの変更例では、作動可能な部分
２７および第２室の端部４６の膜すなわちダイヤフラム
４（第１図）の上面が夫々の両室間の共通の閉鎖開口部
のすぐ下で実質的に水平であるだけではなく、両室間の
連通を行うすぐ前に第２室内の液体の上面とも実質的に
平行であるように発振器を実質的に垂直な姿勢で発振さ
せる。

液体の表面および第２室の下端部の上記表面のかかる相
対位置はこのような反射上面と下面との間における液体
中の音波パルスの良好な反射を可能にする。

上記発振器の３つの実施例の各々（および上記のそのい
ずれもの変更例）は関連液体収容室が他の２つの実施例
のうちのいずれか一方に示す形態の振動可能な手段（例
えば、第１図、第２図または第３図に各室における破線
の下に示すようなもの）を有する下部分を持つように構
成することによって変更し得る。

また、上記実施例および上記変更例の液体収容室に液体
を実質的に完全に充填し、加圧ガス室と液体充填室とを
連通させると、実質的に瞬間的な衝撃波形成条件が生じ
、その結果、衝撃波が液体中で音響パルスに瞬間的に変
換されるものと思われる。

本出願人が行った研究のうちのいくつがは第２図に示す
形態の変更形態を有する発振器を用いた。

この変更形態では、第２図の発振器の液体収容室１５の
下部分の代わりに、第１図に示す下部分（すなわち、破
線より下の部分）を使用して、振動可能な手段がステン
レス鋼ダイヤフラムにより構成された。出力パルスの周
波数を検出するために、ダイヤフラムの下には、圧電圧
カドランスデューサを設けた。高圧室１４をヘリウムで
約８４．３６ｋｉｒ／ｃｏｔ　（１２００ｐｓｉ　）の
圧力まで加圧することによってプライミングした。液体
収容室内の液体としてのエタノールまたは水および液体
の上の約１．０３３　ｋｇ／ｃｎｌ　（１４，７ｐｓｉ
　）の圧力の空気の異なる高さを使用して得られたパル
スの主周波数を下記表１に示しである。液体収容室の長
さは約２ｍであり、この室の内孔径は約２．５　ｃｍで
あった。

表 ■ 液体の高さ　　パルスの主周波数 ｌ　　　（！Ｌ影島東　」帽紅璽η− エタノール　　　　１０．４　　　　２３００エタノー
ル　　　　２０．８　　　　１３００水　　　　　　　
　　１０．４　　　　　　３１００水　　　　　　　　
２０．８　　　　　　１６００高圧室の構造を破裂可能
なダイヤフラム６を有する第１図に示す構造に代えた以
外は、上記のような同様の液体収容室の構成を使用する
ことによって、得られたパルスの主周波数の例示的な例
を下記表２に示す。

盗−２ 液体の高 さ（略値） 撤−−−止　　（（至）） 水　　　　　　２５ 水　　　　　１００ パーツＵＯへブタン　　　　　　２５ エタノール　　１００ シクロへ＄サン　　　　　２００（最高）水　　　２０
０（最高） メタノール　２００（最高） １．０３３ｋｇ／ｃｍ２の 圧力２液体上方 釈２皿ムシ護り ヘリウム ヘリウム ヘリウム 二酸化炭素 パルスの主 周波数 （椿値夏顕） パルスの周波数は液体の音速および液体の高さに依存し
ているものと、出願人は理解している。

シクロヘキサン、水およびメタノールは同様な音速を有
するので、これらの液体を同じ高さで使用する場合、同
様なパルス周波数が予期される。この考察は表２におけ
る最後の３つの記入例によって支持されるものと思われ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明による震動パルス
発振器の３つの異なる実施例の概略図；第４図は第３図
の矢印Ａの方向にフラッパ弁組立体を示す発振器の一端
の拡大部；第５図は第４図の綿Ｖ−Ｖに沿ったフラ・ツ
バ弁組立体の断面図；第６図は第５図の矢印Ｂの方向に
おけるフラッパ弁組立体の図；第７図はピストン弁構造
体を示す第３図の発振器の一部の拡大部分図である。 １．２・・・・・・室、 ４・・・・・・可撓性膜すなわちダイヤフラム、５・・
・・・・開口部、６・・・・・・ダイヤフラム、７・・
・・・・入口管、８・・・・・・ボール弁、１４．１５
・・・・・・室、１６・・・・・・連結部材、１７・・
・・・・作動室、１９・・・・・・密封ピストン、２０
・・・・・・共通の開口部、２２・・・・・・出口ボア
、２３・・・・・・ゴムバンド、２４・・・・・・ポペ
ット弁、２５・・・・・・カム、２６・・・・・・ピス
トン、３３・・・・・・細穴、３４・・・・・・管、４
０・・・・・・第１ボディ部分、 １．４５・・・・・・室、４２・・・・・・リングシー
ル、３・・・・・・フランジクランプ、４７・・・・・
・周隙間、８・・・・・・管、５０ａ、５０ｂ・・・・
・・ボア部分、２・・・・・・ピストンシャトル弁、 ３・・・・・・フラッパ弁組立体、 ５・・・・・・密封部材、５６・・・・・・開口部、７
・・・・・・入口管、５９・・・・・・支持部分、０・
・・・・・フラッパ弁部材、 １・・・・・・ラッチ手段、６３・・・・・・ボア、４
．７１・・・・・・シャフト、６９・・・・・・ストッ
パ手段、７・・・・・・レバー、８０・・・・・・圧縮
ばね、６・・・・・・カラー ＨＣｌ Ｈ６５゜ 手 続 補 正 書（方式） ■、事件の表示 平成２年特許願第１０５１００号 ３、補正をする者 事件との関係 出 願人 名 称 ブリティッシュ ガス ビーエルシー ４、代 理 人 願書に最初に添付した明細書の浄書 （内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、装置の室に収容された液体中に音波を発生させて、
   室に設けられ、液体の表面の下にこの表面から間隔をへ
   だてられた振動可能な手段を振動させ、それにより音波
   エネルギを発生することを特徴とする音波エネルギを発
   生する方法。 ２、共通の閉鎖開口部を経て液体収容室に隣接した装置
   のガス加圧可能な室を加圧し、次いで両室を共通の開口
   部により連通させて第１ガスが衝撃波を発生させ、この
   衝撃波が液体の表面に衝突し、液体中に音波を生じるよ
   うにすることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、第１ガスはヘリウムまたは空気と水素とよりなるか
   あるいはヘリウムと、酸素と、水素とよりなる爆発性混
   合物、または高音速の他のガスであることを特徴とする
   請求項２記載の方法。 ４、第１ガスの圧力は２０〜３５０バールの範囲にある
   ことを特徴とする請求項３記載の方法。 ５、液体収容室に液体を部分的に充填し、第１ガスより
   低い音速および圧力の第２ガスが両室を連通させる前に
   液体の表面の上方の液体収容室の空間を占めることを特
   徴とする請求項２ないし４のうちのいずれか１項に記載
   の方法。 ６、第２ガスは二酸化炭素、アルゴンまたは空気、また
   は低音速の他のガスであることを特徴とする請求項５記
   載の方法。 ７、第２ガスの圧力は０．５〜１０バールの範囲にある
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の方法。 ８、振動可能な手段は１０〜１０，０００Ｈｚの範囲で
   振動することを特徴とする請求項１ないし７のうちのい
   ずれか１項に記載の方法。 ９、液体がメタノールであることを特徴とする請求項１
   ないし８のうちのいずれか１項に記載の方法。 １０、第２室に隣接した内部ガス加圧可能な第１室を有
   するボディを備え、液体を第２室に導入して、第２室に
   設けられ、第２室内の関連開口部すなわち隙間を閉じる
   振動可能な手段をおおうことができ、また第１室を第１
   ガスで加圧し、第３室を振動可能な手段をおおう液体で
   少なくとも部分的に満たすと、両室間の共通の閉鎖可能
   な開口部を開口することにより両室間を連通させて第１
   室から発する衝撃波を液体に衝突させるように作動でき
   る手段を備え、振動可能な手段は液体への衝撃波の衝突
   に応答して音波エネルギを生じるように振動することが
   できることを特徴とする音波エネルギ発振器。 １１、第２室内の液体を１つまたはそれ以上の実質的に
   予め定めた高さに設定するための手段を備えていること
   を特徴とする請求項１０記載の発振器。 １２、振動可能な手段は可撓性膜すなわちダイヤフラム
   であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の発振
   器。 １３、可撓性膜すなわちダイヤフラムは１００バールま
   での圧力に耐えることができることを特徴とする請求項
   １２記載の発振器。 １４、第２室は第１室から遠い方の端部が関連開口部を
   構成しており、開口部を閉じる可撓性膜すなわちダイヤ
   フラムは平らな形のものであることを特徴とする請求項
   １２又は１３記載の発振器。 １５、振動可能な手段は、室に摺動可能かつ密封可能に
   設けられた作動可能部分と、関連開口部を通り、関連開
   口部を構成する第２室の部分と摺動／密封接触している
   連結部分と、該連結部分により作動可能部分に連結され
   た第２室の外側の外部分とよりなるピストン、および作
   動可能な部分と関連開口部との間で第２室に収容された
   あるいは収容可能であり、作動可能部分を関連開口部か
   ら間隔をへだてさせるための弾性手段よりなることを特
   徴とする請求項１０又は１１記載の発振器。 １６、弾性手段は圧縮ガスであることを特徴とする請求
   項１５記載の発振器。 １７、第２室は圧縮ガスをこの室に導入するための入口
   手段を有することを特徴とする請求項１６記載の発振器
   。 １８、振動可能な手段および共通の開口部は互いに実質
   的に直接向い合っており、実質的に共通の軸線を有して
   いることを特徴とする請求項１０ないし１７のうちのい
   ずれか１項に記載の発振器。 １９、振動可能な手段は振動可能な軸線を有しており、
   該軸線は発振器が使用中であるとき、両室間の連通を行
   う直前に第２室内の液体の表面と実質的に直角であるこ
   とを特徴とする請求項１０ないし１８のいずれか１項に
   記載の発振器。 ２０、振動可能な手段によりふさがれた開口部すなわち
   隙間は第２室の側壁部にあることを特徴とする請求項１
   ０ないし１３のうちのいずれか１項に記載の発振器。 ２１、振動可能な手段は管状の可撓性膜であり、第２室
   内の周隙間を閉じていることを特徴とする請求項２０記
   載の発振器。 ２２、液体を収容するための第２室の少なくとも一部は
   実質的にまっすぐな管状形のものであることを特徴とす
   る請求項１０ないし２１のうちのいずれか１項に記載の
   発振器。 ２３、共通の閉鎖可能な開口部を開口させるように作動
   できる手段は、回動軸線を中心に回転でき、第１室と関
   連した開口部を閉じるためのフラッパ弁部材と、該フラ
   ッパ弁部材を閉鎖位置に解放可能に保持するための手段
   と、関連シリンダ内を摺動でき、第１室を加圧し、フラ
   ッパ弁部材をその閉鎖位置から解放して関連開口部を露
   出するとき、両室間を連通させるように移動するガス作
   動式ピストンとよりなることを特徴とする請求項１０な
   いし２２のうちのいずれか１項に記載の発振器。