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ディフューザ内気体振動制御装置およびそれを用いた振動制御方法 新技術説明会

国内特許コード P09A014527
掲載日 2009年5月29日
出願番号 特願2007-264014
公開番号 特開2009-092003
登録番号 特許第4982775号
出願日 平成19年10月10日(2007.10.10)
公開日 平成21年4月30日(2009.4.30)
登録日 平成24年5月11日(2012.5.11)
発明者
  • 屋我 実
出願人
  • 国立大学法人　琉球大学
発明の名称 ディフューザ内気体振動制御装置およびそれを用いた振動制御方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】ジェットエンジンやタービンなどに用いられ、遷音速の圧縮性流体の速度ヘッドを圧力ヘッドに変換するディフューザ内気体振動制御装置およびそれを用いた振動制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
遷音速の圧縮性流体が通過するディフューザのスロート部に圧電素子を設置し、該スロート部の下流に設置した圧力計を用いて圧力変動を検出し、該圧力変動に基づいて前記圧電素子を駆動させることにより衝撃波を発生あるいは衝撃波を振動させてディフューザ内の気体の振動を制御ことを特徴とするディフューザ内気体振動制御装置およびそれを用いた振動制御方法。
【選択図】図１
従来技術、競合技術の概要


ジェットエンジンやタービンなどのダクトやパイプのような閉空間を高速空気が流れると局所的に超音速領域が発生し、それに伴う衝撃波の発生により機器自体の振動や騒音の原因となる。



これは原理的に不安定で、流れの条件によってはこのような振動が大きくなり、機器の疲労あるいは破壊につながる場合もある。



エンジンの圧力変動の低減装置については、従来から、種々の提案がなされており、例えば、特開2004-257311号公報（下記特許文献１）には、航空エンジンの騒音を減少させるために、静翼に圧電素子を設けて動翼伴流の圧力変動を相殺するように圧電素子を作用させる方法が記載されている。



また、特表2007-513282号公報（下記特許文献2）には、静翼にアクチュエータを設けて動翼伴流の圧力変動を相殺する ようにアクチュエータを作用させることにより、ターボエンジンの騒音を減少させる方法が記載されている。



この特許文献１や特許文献２は、エンジンに特化されており、エンジン内部の多段式翼（動翼と静翼）の間を流れる際に発生する後流を制御するものである。



すなわち翼の後端から発生する乱れた流れを圧電素子やアクチュエータで制御することを主な手法としている。この場合、流れの中に物体があり、その後流が存在することが前提となっている。



一方、本発明の前提となっている流れ場は、高速の流体が内部流れであるということ以外は特に必要な条件はなく、流れの状態をもっとも支配する臨界状態に着目し、この臨界状態になる位置において、圧電素子を用いて大きなエネルギーを伴う高速流れを制御するものであり、特許文献１や特許文献２とは制御対象、制御理念から全く異なっている。



従来、流れに起因する振動や騒音の低減は、流れに存在する渦を人工的に細かくし、エネルギーの散逸を促進することにより実現していた。



しかしこのような方法はあらゆる流れ場には対応できず、前述のようなアクチュエータを用いた制御方法が用いられるが、制御対象である流れ場エネルギーが大きくなると制御困難となるという問題点があった。
【特許文献１】
特開2004-257311号公報
【特許文献２】
特表2007-513282号公報
産業上の利用分野


本発明は、ディフューザ内気体振動制御装置およびそれを用いた振動制御方法に関する。



具体的には、例えば、ジェットエンジンやタービンなどに用いられ、遷音速の圧縮性流体の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するディフューザ内気体振動制御装置およびそれを用いた振動制御方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
遷音速の圧縮性流体が通過するディフューザのスロート部に圧電素子を設置し、該スロート部の下流に設置した圧力計を用いて圧力変動を検出し、該圧力変動に基づいて前記圧電素子を駆動させることにより衝撃波を発生あるいは衝撃波を振動させてディフューザ内の気体の振動を制御することを特徴とするディフューザ内気体振動制御装置。

【請求項2】
請求項1に記載のディフューザ内気体振動制御装置を用いてディフューザ内を流れる気体の振動が原因となる圧力変動や騒音、および、ディフューザ自体の振動を低減することを特徴とするディフューザ内気体振動制御方法。

【請求項3】
請求項1に記載の振動制御装置を用いてディフューザ内気体の振動を増幅させてスピーカとして用いることを特徴とするディフューザ内気体振動制御方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007264014thum.jpg
出願権利状態 登録

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発明の名称 DEVICE FOR CONTROLLING VIBRATION OF GAS IN DIFFUSER AND METHOD FOR CONTROLLING VIBRATION USING THE SAME 新技術説明会
発明の概要 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for controlling vibration of gas in a diffuser used for a jet engine, a turbine, and the like, and converting velocity head of compressible fluid at transonic speed to pressure head, and a method for controlling vibration using the same.
SOLUTION: This invention relates to the device for controlling vibration of gas in the diffuser which has a piezoelectric element disposed at a throat part of the diffuser through which compressible fluid at transonic speed passes, which detects pressure fluctuation by using pressure gage disposed at a downstream of the throat part, and which controls vibration of the gas in the diffuser by generating impulse wave or vibrating impulse wave by driving the piezoelectric element based on the pressure fluctuation, and to a method for controlling vibration using the same.
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明細書 特許第4982775号
公開公報 特開2009-092003(PDF,93KB) PDF
特許公報 特許第4982775号(PDF,89KB) PDF

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