JPH11513091A - ロータ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
流体流発生機とともに使用するためのロータ(18)であって、このロータは或る中心軸(19)の周りに回転されるように作られ、かつこのロータがその周りに回転できるこの中心軸の周りの流体の流れのための弧状の流体流路を画定する表面を有し、その際この表面が実質的に黄金分割に従う対数曲線の形状を有している、上記ロータ。
Description
【発明の詳細な説明】
ロータ
本発明は、流体の流れを誘発し、及び/又は流体の流れによって影響を受ける
ように意図されたロータに関し、そして流体の流れを誘発させるためのポンプ及
び、タービンのような、流体の流れに応答するトルク発生機に適性を有すること
ができる。
一般に、トルクを作り出す際に流体の流れにより影響を受け、又は反対に流体
の流れを作り出すことのできる種々の装置は、流体の流れに反動させるか、又は
流体の流れを発生させるために或るハウジングの中に回転可能に支持されている
ロータを用いる。このようなロータはその最も単純な形において、支持板に取り
つけられた1組のラジアルベーン、又は軸棒により支持された1組のプロペラ又
はタービンブレードを含む。しかしながら従来の種々の装置による主な難点は、
その流体の流れの中で作り出される乱流であって、これは効率を低下させ、そし
て液体の場合には極端な場合にキャビテーションをもたらすことがあり、これは
そのポンプの作動効率を低下させるばかりでなく、そのロータ及び支持ハウジン
グの構造に無効力や破壊的な影響をきたすことがあり、また従って重大な摩耗や
騒音をももたらすことがある。
本発明の目的の1つは、ロータの通過に際して、その流体に現れるエネルギー
損失をもたらす異常な乱流の程度を減少させるような、流体の流れに反作用する
か、又はこれを作り出すことのできるロータを提供することである。これを達成
するためにこのロータの表面は一般に、実質的に黄金分割に従う対数的な形状の
曲線に一致する流体流路を与えるようにする。
全ての流体は自然の種々の力のもとで動くときに螺旋状又は渦巻き状に動こう
とする。このような螺旋又は渦巻きは、一般に黄金分割又はフィボナッチ(Fibo
nacci)数列として知られている数学的な対数的数列に従う。本発明は種々の流
体がロータの表面上でそれらの自然的な好ましい流路において動くことを可能に
し、それにより、流れ発生機や流体の流れに応答するトルク発生機に一般的に用
いられる装置において通常見出されるような乱流や摩擦によって作り出さ
れる無効力を減少させ、そしてその結果として摩耗等を減少させる。
従って本発明は、流体流発生機又は流体流反動機とともに使用するためのロー
タに関し、これは或る中心軸の周りに回転されるように作られ、かつロータがそ
の周りに回転できるこの中心軸の周りの流体の流れのための弧状の流体流路を画
定する表面を有し、その際この表面は実質的に黄金分割に従う対数曲線の形状を
有している。
本発明の好ましい特徴の1つによれば、この表面の曲面は中心軸に対して横断
的である。
本発明のもう1つの好ましい特徴によれば、その表面の曲面は中心軸に平行な
方向にあることができる。
本発明の更に別な好ましい特徴の1つによれば、その表面の曲面はその表面の
曲面が中心軸に対して横断的であると共にこの中心軸の方向に平行であって、黄
金分割に従う3次元的表面を画定している。
本発明の更に別な好ましい特徴の1つによれば、その流体流路は螺旋状の形状
を有している。特に、この形状は円柱螺旋又はボリュートの形を取る。
本発明の更に別な好ましい特徴の1つによれば、その流体流路は或るダクトを
含む。この特徴の更に別な好ましい特徴の1つによれば、このダクトの断面積が
実質的に黄金分割に従い対数的に変化する。
本発明の更に別な好ましい特徴の1つによれば、その流体流路は一般に、軟体
動物門、腹足類又は頭足類の綱の貝殻の内側形状に一致する形状を有している。
本発明の特別な態様の1つによれば、その表面が、Volutidea(ヒタチオビガイ
科)、Argonauta(アオイガイ)、Nautilus(オウム貝)、Conidea(イモガイ科
)又はTurbinidea(リュウテンサザエ科)の属から選ばれた貝殻の内側形状に一
致する。
本発明の更に別な好ましい特徴の1つによれば、その流体流路が軟体動物門、
腹足類又は頭足類の綱の貝殻の外側形状に一致する形状を有する。本発明の特別
な態様によれば、その表面が、Volutidea、Argonauta、Nautilus、Conidea又は
Turbinidea の属から選ばれた貝殻の外側形状に一致する。
本発明の更に別な好ましい特徴の1つによれば、ロータが、上記表面の上の流
体の流れに曝されてこのロータの中心軸の周りの回転を誘発させるのに適してい
る。本発明の別な好ましい特徴の1つによれば、このロータはその表面の上で流
体の流れを誘発させるためにその中心軸の周りに回転するように駆動されるのに
適したインペラーを含む。
本発明の具体例の1つは、回転可能に取り付けられ、そして或る流体の流れに
さらされるのに適したロータを有し、その際このロータが上述のような形状のも
のである流体流反動機を含む。この流体は液体又はガスを含み、そして後者の場
合には空気を含むことができる。
本発明のもう1つの具体例は、流体の流れを発生されるために或る駆動手段に
より回転されるロータを有し、そしてこのロータが上述のようなロータ形状を取
る流体流発生機を含む。この流体は液体又はガスを含み、そして後者の場合には
空気を含むことができる。
特別な具体例の1つによれば本発明は、或る室を画定し、その際上記室が、中
心軸、この室の壁の中に形成された出口及びその壁の中に形成されてその中心軸
に共軸の或る開口を有するような本体と、上記中心軸の周りに回転するための、
或る室の中に回転可能に支持されているロータと、或る駆動軸により駆動される
のに適した、その中心軸に共軸の駆動軸とを含み、その際上記ロータが、上記中
心軸に共軸で上記開口の中に収容された入口を有し、かつ一般に接線方向又は周
方向を向いている出口を有する副室を有し、そしてこの副室の内面によって画定
される表面がその入口と出口との間で実質的に螺旋状の断面形状を有するポンプ
を対象とするが、これはこの表面の曲面が実質的に黄金分割に従う対数的曲線の
特徴を有する。
好ましい特徴の1つによれば、その開口は回転の方向に対して実質的に逆の関
係に指向されている。
好ましい特徴の1つによれば、その開口は実質的に回転の方向へ指向されてい
る。
好ましい特徴の1つによれば、その表面はダクトを含む。
前記の特徴の更に好ましい特徴の1つによれば、そのダクトの断面が一般に、
その入口と出口との間で増大しており、その際そのダクトの断面積の変化は実質
的に黄金分割に従い対数的に変化している。
この具体例の好ましい特徴の1つによれば、そのロータの副室は一般に、軟体
動物の門、腹足類又は頭足類の綱の貝殻の内部の形状を有する。この具体例の特
別ないくつかの例においてその表面は、Volutidea、Conidea、Turbinidea、Argo
nauta 又は Nautilus の属から選ばれた貝殻の内部の形状を有する。
更に好ましい特徴の1つによればその室は一般に、球状又は楕円体状のもので
あって、その際この室の内面の曲面はその開口と出口との間で実質的に黄金分割
の特徴に従う対数曲線に一致している。
本発明は以下にあげるいくつかの特別な具体例の記述によってより充分に理解
されるであろう。この記述は添付の各図面を参照してなされるが、その際
第1図は、黄金分割の形を説明し、
第2図は、第1具体例に従うポンプの一般的な等角投影図であり、
第3図は、ロータが所定位置に配置されている第1具体例のポンプ本体の上方
部分の逆平面図であり、
第4図は、第3図の4−4線に沿う断面図である。
第5図は、第2具体例の図式断面図であり、
第6図は、第2具体例の変形態様のものの図式断面図であり、
第7図は、第2具体例のロータの端部正面図であり、
第8図は、第7図のロータの側面図であり、第9図は第7及び第8図のロータ
の断面側面図であり、
第10図は、第3具体例に従うロータの図式説明図であり、
第11図は、第4具体例に従うロータの平面図であり、
第12図は、第5具体例に従うポンプの図式図であり、
第13図は、第12図に示した第5具体例の断面図であり、
第14図は、第12及び13図に示した第5具体例のロータの端部正面図であ
り、
第15図は、第6具体例に従うロータの図式図であり、
第16図は、第6具体例に従うロータの図式図であり、そして
第17図は、本発明の第7具体例の図式図である。
これらの具体例のそれぞれは、ポンプの場合のように、流体の流れを作り出す
のに使用することのできるロータ、又はタービン或いはモータの場合のように、
トルクを作り出すための流体の流れに応答することのできるロータを対象とする
ものである。
前に述べたように、全ての流体は自然の種々の自然力の影響のもとで動くとき
は、螺旋又は渦巻きの形に動こうとする。これらの螺旋又は渦巻きは一般に、黄
金分割又はフィボナッチ数列として知られている数学的数列に従う。
それらの具体例のおのおのは種々の流体がその自然に好ましい流路内で動くこ
とを可能にするのに用いられ、それによって、流体の流れを作り出すために一般
に用いられる種々の装置において、また流体の流れに応答する種々のトルク発生
機において通常見出されるような乱流及び摩擦によりもたらされる無効力を低下
させる。これまでに開発されている技術は一般に、流体の流れの自然の傾向にあ
まりよく従っていない。
ここで記述する各具体例のそれぞれのロータは一般に、全ての点において黄金
分割に従って設計されており、また従ってそれら具体例のおのおのの特徴の1つ
はそのロータが螺旋状の形状のものであって、少なくとも一般に、黄金分割の特
徴に一致する流体流路を与えることである。黄金分割の特徴は第1図に示されて
いるが、これは黄金分割に従う螺旋曲線の展開を示している。この螺旋の展開に
つれて等角度半径において(例えばE、F、G、H、I及びJ)測ったその曲線
の半径増大の規則は一定である。これは、a:b=b:a+bの式に相当する各
列順の間のそれぞれの半径の3角形表示により示すことができるが、これは5:
8の比に一致し、そしてこれはこの曲線全部にわたって一定である。各具体例の
それぞれの特徴の1つは、ロータを形成する各表面の曲面が2次元的又は3次元
的な形状を取り、そしてこれは黄金分割の特性に実質的に一致するものであるこ
と、そしてその流体の流路の断面積のいかなる変化も実質的に黄金分割の特性に
従うと言うことである。更に、この黄金分割の特性は自然界において軟体動物の
門、腹足類及び頭足類の綱の貝殻の外部及び内部の形状の形に見られることが見
出されており、そしてこのロータにより画定される流体流路は一般に、軟体動物
の門、腹足類及び頭足類の綱の1つ以上の属の貝殻の内部又は外部の形状に相当
すると言うことがそれら具体例の少なくともいくつかの間の共通の特徴であるこ
とが見出されている。
黄金分割のそれに実質的に一致する曲面を有する流路を通しての流体の流れに
さらされたときにそれらの表面の上の流体の流れが実質的に非乱流性であって、
その結果、減少したキャビティ発生傾向を有するのが、流体の流れの特性の1つ
であることが見出された。その結果、その表面の上の流体の流れは、流路が実質
的に黄金分割のそれに一致しない従来の場合において現れるよりもより効率的で
ある。そのような流路を通る流体の中でその通路内に作り出される乱流の低減の
度合いの結果として、種々の具体例に従うそれらロータのそれは同等の寸法特性
の従来のロータを用いて従来可能であったよりも僅かな摩耗及びより高い効率で
流体を案内するのに用いることができる。
第2、3及び4図に示されている第1具体例は、出口から高い圧力で排出させ
るために用いることのできるポンプを含み、そして特別な用途の1つは水力推進
において用いることのできる「ジェットポンプ」としての使用であろう。
第1具体例に従うポンプは、実質的に同じ2つの半体12及び13より形成さ
れ、そしてこれらはそれぞれそれらの当接エッジ部においていずれかの適当な手
段により一緒に拘止することのできるフランジ14及び15の設けられている本
体11を含む。この本体は、一般に平面図において円形であるけれども横方向へ
延びる出口ダクト17を含んで実質的に楕円形の差渡し断面のものである閉じた
室16を形成する主要部を画定している。この室にはこの室16の中心軸と一致
し、かつ本体11の一方の半体12の中に設けられている適当な支持ハウジング
(図示されていない)により支えられている駆動軸棒19によって支持されてい
るロータ18を収容している。このロータ18は軟体動物の門、頭足類の綱、オ
ウム貝の属の貝殻の内部形状及び外部形状を有するけれども、天然においては通
常存在している内部隔壁又は隔膜は含まない。駆動軸19に向かい合ったロータ
の軸方向面は開口21を取り囲んでいる環状フランジ22によって画定されてい
る入口開口21を備えている。この環状壁22はその駆動軸に向かい合った本体
11のもう一方の半体13の壁の中に設けられている開口23の中に同心的に受
け入れられている。このハウジングの壁の中の開口23はその室の中心軸と共軸
になっており、そして入口ダクト24と組み合わされているが、この中にロータ
の上の環状フランジ22が緊密に受け入れられている。
このロータの出口25は、中心軸に対して一般に接線方向へ指向され、かつそ
の面が一般に室16の半径方向軸と平行であるような開口によって画定されてい
る。このロータの内部により提供される内部副室は一般に螺旋形状であって、そ
の入口と出口との間で増大する断面を有するダクトを含み、その際この断面の変
化はそのダクトの表面の曲面と同様に黄金分割の式に一致する。
使用に際してこのロータは、その出口を画定する開口が移動方向に対して逆方
向へ指向され、そしてその開口24の端縁がこのロータの追随端縁を画定するよ
うに回転される。
予備試験及びいくつかの試験運転の結果として、本発明の第1具体例に従うポ
ンプは実用に際して、最少のキャビテーション及び比較的低い回転速度とともに
出口17からの高い流量を非常に効率よく作り出すことができることが見出され
た。従ってこのロータは従来の等価の容量のポンプにおいて通常期待されるもの
よりも僅かな乱流及びキャビテーションとともに高速度で流体を導くことができ
ると信じられる。作り出されるキャビテーションの度合いが従来の同じ速度で作
動する等価の寸法のポンプについて期待されるものよりも著しく少ないので、こ
れはそのポンプの構成部材、そして中でもロータの低いエロージョン及び損耗を
もたらすと考えられる。更に、ロータの副室のその入口と出口との間で断面積が
膨張してゆく性質が、従来のポンプにおいて非常に一般的に経験されるような、
異物によるそのロータの通過の阻害や閉塞等を減少させると信じられる。
第1具体例の変形態様の1つによれば、このロータは出口25が回転方向へ指
向されるように回転される。
この第1具体例のもう1つの変形態様によれば、自然において軟体動物の門、
腹足輝の綱、オウム貝の属の貝殻において前にあげた隔膜の他に存在するような
内部隔壁又は内部巻き壁は存在する必要がなく、従ってロータの表面の内部形状
は軟体動物の門、頭足類の綱、オウム貝の属の貝殻の外部形状と実質的に一致す
るであろう。
第5図に示されている第2具体例もポンプを含む。このポンプは第7、8及び
9図に示すように、一般に軟体動物の門、腹足類の綱、ヒタチオビガイの属の貝
殻の形を取るロータ118を回転可能に支持する管状の本体111を含み、その
際この貝殻の内側端は第7図に示すように切り取られてこの貝殻の内部への入口
121を与えるようになっている。この貝殻の口はロータ118の出口125と
して用いられる。その入口121は本体111の中に設けられていて、それによ
りロータは、その実質的に本体の中心軸と共軸の中心軸の周りに本体の中で回転
可能であるように或る支持体によって本体111から支持される。この支持体は
第1の隔壁127を含み、これは本体を横切って延び、そしてそのロータの入口
121と整列していて、このロータのための支持体126によって取り囲まれて
いる中心開口123が設けられている。加えて、このロータはそのもう一方の端
において軸棒119により支持されており、これはその第1の隔壁126から間
隔を置いて隔てられていて本体内に設けられている第2の隔壁128によって回
転可能に支持されている。このロータ118の支持体126には適当な駆動手段
(図示されていない)が連結されていて、このロータの回転をもたらし、それに
よってその出口は回転方向に対して反対の関係に指向されている。この第2隔壁
128はそれを通して流体が流れるのを許容するために1組の開口129を備え
ている。
第2具体例の変形態様の1つが第6図に示されているが、ここでは本体111
のいくつかの側壁はこの本体111の断面積がこの本体の出口129の方向へ減
少してゆくように弯曲しており、その際この断面積の変化は黄金分割に実質的に
一致している。
この具体例の両方の形の変形態様の1つによれば、そのロータは、出口125
が回転方向へ指向されるような態様で回転される。
第2具体例の両方の形についての別な支持構造の1つとして、このロータはハ
ウジングにより回転可能に支持されている軸棒によって支持されていることがで
きる。
この第2具体例の両方の形の更に別な変形態様によれば、軟体動物の門、腹足
類の綱、ヒタチオビガイの属の貝殻の中で天然において存在している内部隔壁又
は巻き壁は存在している必要はなく、従ってそのロータの表面の内部形状はそれ
ら軟体動物の門、腹足類の綱、ヒタチオビガイの属の貝殻の外部形状と実質的に
一致している。
本発明の第3具体例が第10図に示されており、これは黄金分割のそれと一致
する円柱螺旋の形状を有し、そして中心軸棒219の上に支持されている単一の
ベーン230を有するロータ218を含む。この具体例に従うロータ218は流
体の通路(図示されていない)の内部に入口と出口との間に配置されていること
ができ、そしてこれはこの入口と出口との間で流体の流れにさらされ、そしてそ
のような流体の流れの結果としてこのロータはその軸棒の中にトルクが生ずるよ
うに回転される。同様に、もしこのロータがその支持軸棒にトルクを与えること
により回転される場合には、或る流体の流れがそのような回転の結果として作り
出されるであろう。このロータの表面が実質的に黄金分割に一致することは、こ
のロータの改善された効率をもたらす。
第11図に示されている本発明の第4具体例は、そのロータ318が単一の軸
棒319に取りつけられている第1具体例のベーンと類似の形の複数個のベーン
330を含むことを除いて第1具体例と類似しているが、その際これらのベーン
330はこの軸棒の中心軸の周りに等角度で隔てられて軸棒319に取りつけら
れている。
第5の具体例が第12、13及び14図に示されており、そしてこれはロータ
418が実質的に円筒状のハウジング411の内部に支持されていて、或る流体
通路の中に回転可能に支持されている第2具体例の変形態様の1つである。その
ロータ418は一般に軟体動物の門、腹足類の綱、イモ貝又はイモガイ科の属の
貝殻(すなわち錐状貝殻)のそれと類似の内部形状を有し、そして第6、7及び
8図に示されているように、一般に黄金分割に一致する表面を有し、かつ一般に
黄金分割に一致して断面が増大するダクトを画定するような円錐状螺旋の形のス
パイラルベーン430を有する。このロータは1つの形態においてその出口が回
転の方向に対して逆の関係になるように駆動回転されることができる。これと異
なって、このロータはその開口が回転の方向へ指向されるように駆動されてもよ
い。
第15図は軟体動物の門の貝殻の内部形状に習わない本発明の第6具体例を示
す。この具体例のロータはその内側末端において発散状の出口を提供する円錐状
出口525と連通する収斂状の入口を与える一般に円錐状の入口521を含む。
この入口521及び出口525の両方の内部表面には実質的に黄金分割の特性を
有する1つ以上の円錐状ベーン530が設けられている。入口521の収縮及び
出口525の膨張も同様である。
第16図は前の具体例の変形態様の1つである第7具体例を示すが、これによ
れば、そのロータの入口621及び出口625は一般に円筒形状のものであり、
そしてそれぞれが黄金分割の特徴に実質的に合致し、かつ入口と出口との間でそ
の流体の流れに更に影響を及ぼす役目をする同心的で等角度に隔たっている3つ
のベーン634の1組を収容している円筒状帯域632によって相互連結されて
いる。その入口621を通り、かつ出口625からの流体の流れを更に高めるた
めに、この入口621の内面及びその出口625の内面には複数個の螺旋状ベー
ン630が設けられており、これらも黄金分割に一致する曲面を有する。
第17図に示されている本発明の第7具体例は、第1具体例の変形態様の1つ
であり、そして同様にハウジング713の中に支持されているロータ718を有
するポンプを含む。このロータ718は一般に軟体動物の門、腹足類の綱、リュ
ウテンサザエ科の属の形状に相当する内部形状を有し、そしてその貝殻の内側末
端又はその貝殻の内部に形成されているダクトがその位置において最少の直径で
あるようなその貝殻の頂点部に設けられた開口712を含む入口が設けられてい
る。このロータの出口725はその貝殻の出口を含む。このロータは、その出口
725が回転に追尾するようにその中心軸の周りに回転される。そのハウジング
713は入口723を有し、これはそのロータの入口721と、及びこのロータ
の出口725に連通する出口717と連通している。出口725が追尾端をなす
ようなロータ718の回転の結果として、入口721から出口725への流体の
流れが作り出されること、及びこのロータを通る流体の流れが高い回転速度にお
いてさえ実質的に非乱流性であることが見出されている。このハウジングを通り
ロータの出口725からの流体の流れを更に高めるために、ハウジング713の
内面には出口717の範囲において同様に黄金分割のそれに実質的に一致する曲
面を有する複数個の螺旋状ベーンが設けられていてもよい。
この第7具体例の変形態様の1つによれば、そのロータは出口725がロータ
の回転方向へ指向されるように駆動されることができる。
種々の形態を取ることのできる本発明のもう1つの具体例は、一般に黄金分割
のそれに従う曲面を有する外部表面を持ったロータを含む。このロータは軟体動
物の門、腹足類又は頭足類の綱の貝殻の貝殻の外部形状を有することができる。
これらのロータの特別な例は、Volutidea(ヒタチオビガイ科)、Conidea(イモ
ガイ科)又はTurbinidea(リュウテンサザエ科)の属の貝殻の外部形状に相当す
る形状を有する。そのようなロータがその第1、第2、第5及び第7具体例に関
連して示し、かつ記述した構造と実質的に合致するように取りつけられ、但しそ
の流体の流れがその外部表面の上で指向されている場合に、上にあげた種々の利
点を達成できることが見出されている。
本発明のもう1つの具体例はロータが本発明の要求条件に一致するように変形
された若干とも従来的な渦巻ポンプを含む。この変形はロータの各ベーンを、そ
れらが一般に黄金分割の特徴に従う曲面を有するように形成することを含む。こ
のような曲面は従来のポンプの要求条件に合致するように2次元的又は3次元的
であることができる。その結果、現存のポンプの従来の型のロータをこの具体例
に従うロータと置き換えることによって本発明の種々の進歩性を少なくとも部分
的に達成することができる。
機械的に回転させて入口と出口との間で非乱流的な態様で流体の流れを作り出
すためのポンプを提供することのできるロータとして使用できるか、或いはそれ
と異なって、入口と出口との間で流体が実質的に非乱流的に、そして等価の容量
の従来のポンプやタービンにおいて可能であったよりもより効率的な態様で通過
することを許容するような、トルクを作り出すためのタービン又は類似の原動力
手段のロータとして使用できると言うことが上に記述した各具体例に共通の特徴
の1つである。
各具体例のそれぞれについて記述したような、本発明について一般的に説明さ
れたロータがロータの収容されている室との間の小さな、及び大きな公差又は間
隙の両方を有している各室の中で効果的に作動できることが本発明の特徴の1つ
であり、そしてポンプの中で用いる場合にはこのロータは室の中に収容されてい
る必要がないことが見出されている。この点については、第1、第2、第4、第
5及び第7具体例について記述した形のロータは、流体がその中へ送り込まれる
その流体の実質の中で支持されていて、その入口が流体の供給源と連結されてい
ることにより、このロータの流体実質内での回転が流体供給源からの流体のポン
プ給送をもたらすときは室がなくても使用することができる。
加えて、本発明及びその各具体例のそれぞれのロータがガス状、液体及びスラ
リーの形の流体媒質を用いて使用できることが本発明の特徴の1つである。
このロータの表面上の流体の流れが極めて僅かな摩擦及び衝撃しかその表面及
びロータに及ぼさないと言うことが本発明のもう1つの特徴である。このこと、
及びこのロータにより作り出される低い乱流のために、このロータの作動の結果
として僅かな熱及び騒音の発生しか存在せず、また従ってその流体に加えられな
い。加えて、このロータは従来のポンプに比して同様な流量をもたらすために僅
かなエネルギーしか必要としない。このことは、このロータをポンプの中で用い
た場合により小さな駆動モータにより、及び/又はより低い速度において駆動で
きることを意味する。しかしながらこのロータは、その表面の性質のために摩耗
やキャビテーション等が少ないので高い速度においてもまた従来のロータよりも
より効率的である。
第1、第2、第4及び第7具体例の場合に、その入口はこのロータに流入する
流体のために最少の間隙しか与えず、また従ってこの入口の中へ送り込まれるこ
とのできるいかなる物質もこのロータにより提供されるダクトを通過することが
でき、これがロータの閉塞する可能性を低下させる。
本発明のロータはポンプ、タービン、及び流体を動力源とするモータにおいて
使用する用途を有し、そして少なくとも、ポンプにおいて使用したときに流体の
流れの促進、抵抗の低下及び発熱の減少のため、そしてタービンとして使用した
ときの熱損失の減少のために、いかなるそのような用途においても有利に使用す
ることができる。
本発明の範囲は上に記述した特別な範囲にのみ限定される必要がないことを認
めるべきである。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1996年12月17日
【補正内容】
体の流れに曝されてこのロータの中心軸の周りの回転を誘発させるのに適してい
る。本発明の別な好ましい特徴の1つによれば、このロータはその表面の上で流
体の流れを誘発させるためにその中心軸の周りに回転するように駆動されるのに
適したインペラーを含む。
本発明の具体例の1つは、回転可能に取り付けられ、そして或る流体の流れに
さらされるのに適したロータを有し、その際このロータが上述のような形状のも
のである流体流反動機を含む。この流体は液体又はガスを含み、そして後者の場
合には空気を含むことができる。
本発明のもう1つの具体例は、流体の流れを発生されるために或る駆動手段に
より回転されるロータを有し、そしてこのロータが上述のようなロータ形状を取
る流体流発生機を含む。この流体は液体又はガスを含み、そして後者の場合には
空気を含むことができる。
特別な具体例の1つによれば本発明は、或る室を画定し、その際上記室が、中
心軸、この室の壁の中に形成された出口及びその壁の中に形成されてその中心軸
に共軸の或る開口を有するような本体と、上記中心軸の周りに回転するための、
その室の中に回転可能に支持されているロータと、或る駆動軸により駆動される
のに適した、その中心軸に共軸の駆動軸とを含み、その際上記ロータが、上記中
心軸に共軸で上記開口の中に収容された入口を有し、かつ一般に接線方向又は周
方向を向いている出口を有する副室を有し、そしてこの副室の内面によって画定
される表面がその入口と出口との間で実質的に螺旋状の断面形状を有するポンプ
を対象とするが、これはこの表面の曲面が実質的に黄金分割に従う対数的曲線の
特徴を有する。
好ましい特徴の1つによれば、その開口は回転の方向に対して実質的に逆の関
係に指向されている。
好ましい特徴の1つによれば、その開口は実質的に回転の方向へ指向されてい
る。
好ましい特徴の1つによれば、その表面はダクトを含む。
前記の特徴の更に好ましい特徴の1つによれば、そのダクトの断面が一般に、
を取る、上記流体流発生機。
24. ガスが空気を含む、請求の範囲23に特許請求した流体流発生機。
25. 或る室を画定し、その際この室が、中心軸、この室の壁の中に形成され
た出口及びその壁の中に形成されてその中心軸に共軸の或る開口を有するような
本体と、上記中心軸の周りに回転するための、上記室の中に回転可能に支持され
ているロータと、或る駆動軸により駆動されるのに適した、その中心軸に共軸の
駆動軸とを含み、その際上記ロータが、上記中心軸に共軸で上記開口の中に収容
された入口を有し、かつ一般に接線方向又は周方向を向いている出口を有する副
室を有し、そしてこの副室の内面によって画定される表面がその入口と出口との
間で実質的に螺旋状の断面形状を有するポンプにおいて、この表面の曲面が実質
的に黄金分割に従う対数的曲線の特徴を有する、上記ポンプ。
26. その出口が、回転の方向に対して反対の関係に指向されている、請求の
範囲25に特許請求したポンプ。
27. その出口が、ロータの回転の方向に指向されている、請求の範囲25に
特許請求したポンプ。
28. その表面がダクトを含む、請求の範囲25ないし27のいずれか1つに
特許請求したポンプ。
29. そのグクトの断面積が一般に、その入口と出口との間で増大しており、
その際このダクトの断面積の変化が実質的に黄金分割に従い対数的に変化する、
請求の範囲28に特許請求したポンプ。
30. ロータの副室が一般に、軟体動物の門、腹足類又は頭足類の綱の貝殻の
外側形状に一致する形状を有する、請求の範囲25ないし29のいずれか1つに
特許請求したポンプ。
31. その表面の形状が一般に、Volutidea(ヒタチオビガイ科)、Conidea(
イモガイ科)又は Turbinidea(リュウテンサザエ科)の属から選ばれた貝殻の
内部に一致する、請求の範囲30に特許請求したポンプ。
32. その表面が一般に、Argonauta(アオイガイ)又は Nautilus(オウム貝
)の属から選ばれる貝殻の内部隔壁が除かれた内部に一致する、請求の範囲
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(31)優先権主張番号 PN8580
(32)優先日 1996年3月11日
(33)優先権主張国 オーストラリア(AU)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK
,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,
MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR
,TT,UA,UG,US,UZ,VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 流体流発生機又は流体流反動機とともに使用するための、或る中心軸の周 りに回転されるように作られ、そしてロータがその周りに回転できるこの中心軸 の周りの流体の流れのための弧状の流体流路を画定する表面を有するロータにお いて、この表面が実質的に黄金分割に従う対数曲線の形状を有している、上記ロ ータ。 2. その曲面が中心軸に対して横断的である、請求の範囲1に特許請求したロ ータ。 3. その表面の曲面がその中心軸に平行な方向にあることができる、請求の範 囲1又は2に特許請求したロータ。 4. その表面の曲面が中心軸に対して横断的であると共にこの中心軸の方向に 平行であって、黄金分割に従う3次元的表面を画定する、請求の範囲1に特許請 求したロータ。 5. 流体流路が螺旋状の形状を有する、先行の各請求の範囲のいずれか1つに 特許請求したロータ。 6. 螺旋状の形状が円柱螺旋又はボリュートの形である、請求の範囲5に特許 請求したロータ。 7. 流体流路がダクトを含む、先行の各請求の範囲のいずれか1つに特許請求 したロータ。 8. ダクトの断面積が実質的に黄金分割に従い対数的に変化する、請求の範囲 7に特許請求したロータ。 9. 流体流路が一般に軟体動物の門、腹足類又は頭足類の綱の貝殻の内側形状 に一致する形状を有する、先行の各請求の範囲のいずれか1つに特許請求したロ ータ。 10. その表面の形状が一般に、Volutidea(ヒタチオビガイ科)、Conidea( イモガイ科)又は Turbinidea(リュウテンサザエ科)の属から選ばれた貝殻の 内側形状に一致する、請求の範囲9に特許請求したロータ。 11. その表面の形状が一般に、Argonauta(アオイガイ)又は Nautilus(オ ウム貝)の属から選ばれる貝殻の内部隔壁が除かれた内側形状に一致する、 請求の範囲9に特許請求したロータ。 12. 天然の貝殻においては存在する内部隔壁がロータの内部に存在していな い、請求の範囲8又は9に特許請求したロータ。 13. その表面が一般に、軟体動物の門、腹足類又は頭足類の綱の貝殻の外側 形状に一致する形状を有する、請求の範囲1ないし8のいずれか1つに特許請求 したロータ。 14. その表面の形状が一般に、Volutidea(ヒタチオビガイ科)、Conidea( イモガイ科)又は Turbinidea(リュウテンサザエ科)の属から選ばれた貝殻の 内側形状に一致する、請求の範囲13に特許請求したロータ。 15. ロータが、上記表面の上の流体の流れに曝されてこのロータの中心軸の 周りの回転を誘発させるのに適している、先行の各請求の範囲のいずれか1つに 特許請求したロータ。 16. ロータがインペラーを有し、これがその中心軸の周りに回転するように 駆動されてその表面の上で流体の流れを誘発するのに適している、先行の各請求 の範囲のいずれか1つに特許請求したロータ。 17. 実質的に、添付の図面を参照してここに記述したロータ。 18. 回転可能に取り付けられ、そして流体の流れにさらされるのに適したロ ータを有する流体流反動機において、このロータが請求の範囲1ないし15及び 17のいずれか1つに特許請求した形状のものである、上記流体流反動機。 19. 流体が液体を含む、請求の範囲18に特許請求した流体流反動機。 20. 流体がガスを含む、請求の範囲18に特許請求した流体流反動機。 21. 流体が空気を含む、請求の範囲20に特許請求した流体流反動機。 22. 或る駆動手段により、流体の流れを発生されるために回転されるロータ を有する流体流発生機において、その流体が液体を含み、そして上記ロータが請 求の範囲1ないし14、16及び17のいずれか1つに特許請求したロータの形 を取る、上記流体流発生機。 23. 或る駆動手段により、流体の流れを発生させるために回転されるロータ を有する流体流発生機において、その流体がガスを含み、そして上記ロータが請 求の範囲1ないし14、16及び17のいずれか1つに特許請求したロータの形 を取る、上記流体流発生機。 24. ガスが空気を含む、請求の範囲23に特許請求した流体流発生機。 25. 或る室を画定し、その際この室が、中心軸、この室の壁の中に形成され た出口及びその壁の中に形成されてその中心軸に共軸の或る開口を有するような 本体と、上記中心軸の周りに回転するための、或る室の中に回転可能に支持され ているロータと、或る駆動軸により駆動されるのに適した、その中心軸に共軸の 駆動軸とを含み、その際上記ロータが、上記中心軸に共軸で上記開口の中に収容 された入口を有し、かつ一般に接線方向又は周方向を向いている出口を有する副 室を有し、そしてこの副室の内面によって画定される表面がその入口と出口との 間で実質的に螺旋状の断面形状を有するポンプにおいて、この表面の曲面が実質 的に黄金分割に従う対数的曲線の特徴を有する、上記ポンプ。 26. このものの出口が、回転の方向に対して反対の関係に指向されている、 請求の範囲25に特許請求したポンプ。 27. このものの出口が、ロータの回転の方向に指向されている、請求の範囲 25に特許請求したポンプ。 28. その表面がダクトを含む、請求の範囲25ないし27のいずれか1つに 特許請求したポンプ。 29. そのダクトの断面積が一般に、その入口と出口との間で増大しており、 その際このダクトの断面積の変化が実質的に黄金分割に従い対数的に変化する、 請求の範囲28に特許請求したポンプ。 30. ロータの副室が一般に、軟体動物の門、腹足類又は頭足類の綱の貝殻の 外側形状に一致する形状を有する、請求の範囲25ないし29のいずれか1つに 特許請求したポンプ。 31. その表面の形状が一般に、Volutidea(ヒタチオビガイ科)、Conidea( イモガイ科)又はTurbinidea(リュウテンサザエ科)の属から選ばれた貝殻の内 部に一致する、請求の範囲30に特許請求したポンプ。 32. その表面が一般に、Argonauta(アオイガイ)又はNautilus(オウム貝 )の属から選ばれる貝殻の内部隔壁が除かれた内部に一致する、請求の範囲30 に特許請求したポンプ。 33. 天然の貝殻においては存在する内部隔壁がロータの内部に存在していな い、請求の範囲31又は32に特許請求したポンプ。 34. その室が球状又は楕円体状の形状のものであり、その際その室の内面の 曲面がその開口と出口との間で実質的に黄金分割の特性に従う対数曲線に一致す る、請求の範囲27ないし32のいずれか1つに特許請求したポンプ。 35. 実質的に、添付の図面を参照してここに記述したポンプ。
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