前項ではエグゾーストキャノンのトリガー手法として、エアダスター、エアカプラ、バランスバルブを取り上げ、それぞれのメリット・デメリットを紹介しました。中でも排気速度はノズルからの圧縮空気の立ち上がりを左右する重要な要素であり、装置のスケールが大きくなるに従いその重要度は増してきます。一方で、以上のようなトリガーバルブの高速大容量化には頭打ちがあります。

そこで、トリガーバルブの高速大容量化とは異なる排気速度向上のアプローチとして日本のCoiler555氏によって提案されたのが、

AEV : Augmented Exhaust Valve

のシステムです。

Augmented Exhaust Valveとは日本語に訳せば「拡張型排気弁」となり、従来のようにトリガーバルブの大容量化に頼らずエグゾーストキャノンの排気速度を大幅に向上させるバルブシステムを意図しています。

AEVシステムの長所

■バックチャンバー排気とトリガー排気の分離

AEVのもう一つのメリットはバックチャンバー排気とトリガー排気の役割をそれぞれ異なるバルブに分担させたことにあります。従来のEキャノンはトリガーに用いるバルブがバックチャンバー排気の役割を担っていたため、ピストンユニットの高速駆動のためには高速大容量のバルブを選定しなければなりませんでした。一方でAEVのシステムではバックチャンバー圧を僅かに下げるだけでAEVピストンが開放され、瞬時にバックチャンバーが大気圧になります。そのため、発射のトリガーに小容量のバルブを用いてもメインピストンを高速駆動できます。

AEVシステムの短所

■ピストンユニットの重量増加

AEVピストンとシャフトがメインピストンに追加される形となるため、ピストンユニットの重量増加による加速度低下を考慮する必要があります。単純な運動方程式より重量は加速度に1乗で、獲得速度に1/2乗で影響します。例えば単管式を採用したキャノンでは元々ピストンユニットの全長が長く、AEVの追設による全体重量増加への寄与は小さいですが、二重筒式のような小型軽量のピストンユニットにAEVを適用すると、かえって逆効果になることがあります。そのためピストンユニットの設計に応じて採用の可否を検討するのが良いでしょう。

余談：スイッチング素子としてのエグゾーストキャノン

電気と圧縮性流体にはアナロジー（相似則）があり、電流 [A]は流量 [kg/s]、電圧 [V]は圧力 [Pa]にそれぞれ対応しています。例えばオリフィスは抵抗、ダイオードは逆止弁、空気タンクはコンデンサ、バルブはスイッチないし可変抵抗、インダクタはやや分かりづらいですが空気タービン(回り始めの負荷は大きいが、回転数が上がれば負荷が低下する)に相当します

ここでエグゾーストキャノンを電気回路における回路素子に当てはめれば、超高速大容量のスイッチング素子に相当すると言えるでしょう。トリガーバルブを用いてバックチャンバー内の圧縮空気を排気し、メインチャンバー内の大容量の圧縮空気を高速スイッチングするわけです。トリガーバルブの排気流量にピストンユニットの獲得速度は比例するため、通常のエグゾーストキャノンは電流制御のトランジスタと言えます。

一方でAEVのシステムではトリガーバルブの排気流量はピストンユニットの獲得速度と無関係です。バックチャンバー圧を僅かに下げるだけでAEVピストンが開放され、瞬時にバックチャンバーが大気圧になります。そのため、AEVを搭載したエグゾーストキャノンは電圧制御のスイッチング素子、すなわちFETに相当すると言えるでしょう。この特性のため、トリガーバルブに採用できるバルブの種類が増え、操作に柔軟性があると言えます。

■AEVを採用したエグゾーストキャノン

Mechanism< TOP >Craftworks