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Trigger

ここではエグゾーストキャノンにおける発射トリガーについて、その高速化或いは高機能化について考察していきます。

1.エグゾーストキャノンにおける発射トリガー
単管式キャノンの発射シーケンス

エグゾーストキャノンにおける発射トリガーはMechanismの項でも書いたように、上図の2番目の図に対応します。
すなわちメインピストン後部空間の圧縮空気を排気するという動作です。

メインピストン後部空間の圧縮空気を排気するということはすなわち、メインピストン左右に圧力差を作り出し右向きの駆動力を発生させるということに相当します。この駆動力を受けてピストンユニットが右側へ急速に駆動されることでノズルが開き、内部に貯められた圧縮空気がノズルから排気されます。

ここで「メインピストン後部空間の圧縮空気の排気速度」が「ノズルからの圧縮空気の排気速度」に効いてきます。

後部空間の排気が遅いと、ピストンを駆動させる圧力差がまだ小さい内にピストンユニットがゆっくりと右側へ動き出してしまい、結果ノズルが開く速度も遅く、排気速度が落ちてしまいます。


すなわち、できるだけ急速にメインピストンの後部空間を大気圧まで減圧するのが理想であり、その実現のためには後部空間の排気ポートの流量をできるだけ大きくとる必要があります。



1.1エアブロワー


一番初めに製作されたエグゾーストキャノンである「図解アリエナイ理科ノ工作」に掲載されているプロトタイプ機には、メインピストン後部空間の排気のために、以下に示すようなエアブロワーが採用されていました。





アリエナイ理科ノ工作により一躍有名になったエアブロワー(ちなみにここで買えます)

形状がいかにもトリガーにしてくれと言わんばかりのそれであり、赤のトリガーを押すとエアーが流れる構造になっています。
ただし開放時の流量が非常に小さいのが難点です。トリガーをおした時に形成される流路の面積はおおよそ10mm2程度です。


1.2エアカプラのリリーシング

エアブロワーを超える流路の面積を持つ排気ツールとして、同じく「アリエナイ理科ノ工作」における消火器キャノンで採用されたのがエアカプラのリリースによる排気です。

Mk.7 Type M              
上記のようにキャノンの後部にエアカプラのプラグを取り付け、エアーの供給と排気を一箇所で兼ねるという極めてスマート合理的な方式です。

カプラのソケットを接続しエアーの充填、そしてカプラをリリースすることで後部空間の排気を行います。
こうして形成される流路は左上の写真のプラグ内流路であり、その流路面積は50mm2と、先ほどのエアブロワーの10mm2と比較して圧倒的に大きいため、メインピストンはより急激な加速を受け、結果、排気速度が大幅に高速化されます。

日東工器 ハイカプラ 40SH400SH(大口径)との比較                    
                    
また先程のエアカプラについては上図のような更に大径のシリーズもあり、流路の断面積は小型のカプラの二倍以上の130mm2もあります。
ただしこれほどの大きさとなると、メインピストンの後部空間の体積とピストンの移動速度に対して、排気流量がすでに飽和している気もします。


1.3まとめ

このように、なるべく開放時に形成される断面積が大きいバルブ、或いはカプラのリリースのような開放システムを用いることでキャノンの排気速度をより高速化することが可能になります。

但しここで流量が稼げるバルブとして、バタフライバルブやボールバルブがありますが、これらはキャノンのトリガーとしては不向きです。
というのもこれらのバルブは流量は大きくとも開放までに要する時間が長く、少しバルブが空いた所で空気が流れ出し、ピストンユニットが動き出してしまい、結果として排気速度は遅くなってしまいます。

なのでキャノンのトリガーとしては、
1.開放時の流量が大きい
2.開放までに要する時間が短い
の2つの条件を満たすバルブ、或いはシステムが望ましいということが言えます。