JP2000507662A - 流体圧力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流体圧力増幅器は流体を流すための管からなり、その中に形成され、流体が使用する管内から通って流出できる複数の孔の列と、前記管に隣接する弾力的に移動でき管内の流体入口圧力に機能的に応答できる密閉具手段を備え、その中で流体入口圧力が前記密閉具手段を流体が前記複数の孔を交互に通過させるか、させないかの２つの条件の間を振動させることにより管を離れる流体が脈動する増大した圧力を備えることになる。本増幅器は特に河中に浸漬した管を通って流れる水の圧力を増大させてポンピング作用を一層高めることになる。

Description

【発明の詳細な説明】 流体圧力増幅器 本発明は流体圧力増幅器、詳述すれば管内を流れる水の圧力を増大させる増幅 器に関するものである。 水は有限かつ公知深度より吸上げることができ、また往復ポンプ作用により特 別に計算された高度まで吸上げることができる。水はさらに公知深度より吸上げ て、インペラの回転作用により高く揚水することもできる。水および空気を含む 他の流体は本質的に圧縮できないものであることは周知であって、このことが水 に対する往復ならびに回転ポンプと、空気に対する往復ならびに回転圧縮器を含 む多くの現代工学的用途の基礎を形成している。本発明の目的は例えば空気およ び水のような流体の圧力を機械的もしくは電気的エネルギーを使用することなく 増大させることである。 本発明は特に入口圧力が低い、例えば管が河水に浸漬されるか、あるいは管ま たはチューブが低圧流体源に接続されている場合の管内流体の出口圧力の増大を 目的としている。 本発明の第１の実施態様によれば、流体圧力増幅器は流体を流すための管から なり、その中に形成され、流体が使用の際、管内から通って流出できる複数の孔 の配列と、前記管に隣接する弾力的に移動でき管内の流体入口圧力に作用的に応 答して対応できる密閉具手段を備え、その中で流体入口圧力が前記密閉具を流体 が前記複数の孔を交互に通過させるかさせないかの２つの条件の間を振動させる ことにより、管を離れる流体が脈動する増大した圧力を備えることになる。 前記密閉具手段は管を取囲んでその管の回りに形成され、前記密閉具手段によ り封止できる環状流体出口を備える室内に弾力的に移動できる環状リングか、あ るいは前記複数の孔がそれぞれ開口しているか閉鎖しているかのいずれかの位置 の間を摺動して移動できるスリーブ部材からなることができる。 前記密閉具手段がリングからなる場合、環状室はシュラウドにより形成され、 その内面を型彫りして形成された受座により構成された密閉具封止面を備える。 休止もしくは開放位置では前記密閉具リングは管の外壁に設けられた溝もしくは くぼみ内の適所に保持できるか、あるいはダクトの回りの直立リブもしくはカラ ーにより保持できる。前記密閉具が環状であって、可撓性もしくは弾性の材料例 えばゴムもしくはプラスチック材料からなることが好ましい。 前記シュラウドが円筒状であることが好ましいが、用途によりそれに似た別の 形状でも構成できる。 使用に際し、流れ制限手段例えばノズルもしくは逆止弁が管の出口端に取付け られて、管内に流体の背圧を起こすことができる。管内の流体は孔を通過して前 記室内に流入させることができる。前記流れ制限手段により起こされた管を通る 直接的軸方向流れに対する抵抗を用いると、前記密閉具は前記流体により前記シ ュラウドにある受座に対し接触して移動を強いられることになり、管を通って流 れる流体は前記制限手段を増大速度で流出させる。前記流れ制限手段は管の下流 端から着脱できるか、あるいはそれと一体となすこともできる。任意的に逆止弁 を管と一体にして、その内側に配設することもできる。 前記密閉具手段の開放条件では複数の孔を通過する流体は収集、再循環される か、あるいはダクトで送って廃棄できる。 密閉具手段からなる材料の密度、弾性、形状、寸法ならびに部分を変えること で、管の出口を通過する流体の圧力ならびに速度は増加もしくは減少できる。前 記密閉具手段の形状ならびに特性も変えることができて、入口圧力の変動を吸収 させることができる。他の実施態様では、前記密閉具手段は室中で管内に形成さ れた複数の孔と連通して支持された弾性本体からなり、前記室は封止面を備え、 それに対して前記弾性本体が前記室内の増大した流体圧力下で押圧される。 別の例として、膜板もしくは弁部材が増大した流体圧力に応答して、弁の開放 に繋がるバイアス力の作用に対して室封止位置を採用することができる。前記本 体の弾力（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ）もしくはバイアス作用も調整できる。 さらに別の実施態様では、本発明は管を通って流れる流体の圧力を増幅させる 方法を提供し、その方法は流体を管内に形成された複数の孔を通って交互に流さ せるか、またさせないかして、管の出口で圧力の脈動を与える工程からなり、流 体は弾力的に移動できる密閉具手段に作用して、前記複数の孔を通して交互に流 体を流すか流させないかの２つの位置の間でそれを振動させる。 前記密閉具手段の振動はこの密閉具手段の背後からと、その前方でつくられた 減圧の領域からの流体圧力の組合せにより起こされて、前記密閉具手段を封止条 件に向って押圧し、またその弾力が前記密閉具手段を開放条件の方に移動させる ことに繋り、前記振動の速度は前記孔を通る流体の圧力と、前記密閉具手段のパ ラメーターに左右される。 本発明による流体圧力の増幅の方法は多数の利用法があり；それは例えば水の 温度の昇温に用いることができることと；池もしくは溜めの中の古い水の沈殿に 空気を含ませることが可能であることと；それが固形物を切り離すことができ、 そして動力発生機の駆動に、あるいは船舶の水中推進力にも使用できる。 本発明の実施例は次の添付図面を参照して実施例によりここで説明される。 図１はインライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）チューブの外側に亘って位置するリング を用いた流体流れ増幅器を示す図である。 図２はインラインチューブの回りに配置された室内に閉じ込められた弾性球体 を示す図である。 図３はインラインチューブの回りに配置された室内に閉じ込められた膜板を示 す図である。 図４は前記チューブ内に閉じ込められた圧縮ばねの使用を示す図である。 図５はチューブ内に閉じ込められ流体流れ増幅を提供する２つの圧縮ばねの使 用を示す図である。 図１を参照すると、チューブ１０に複数の孔１１と小径の開口出口ノズル１２ を配設する。このチューブ１０の回りに環状開口部１５を備える室１４を形成す るハウジング１３が固定されて、前記孔１１と連通している。前記室１４の中に ゴム、プラスチックもしくは他の弾性材料のリング１６が配設され、チューブ１ ０の外側に滑り嵌めになっていて、前記チューブの外面の回りに配設された浅い 溝１７の中に配置できる。別の例として、リブまたはカラーが前記リング１６の 前方に配設できる。 前記室１４は内側を成形して封止面もしくは、前記リング１６の受座１８を設 ける。比較的低い前記チューブ１０内と前記室１４内の流体圧力下にあって、前 記リング１６と前記受座１８の間の間隔は開放されたままで、従って流体は環状 開口部１５を通って再循環されるか、廃棄物として流されるかのいづれかである 。しかしながら、前記チューブ１０内で増圧された流体の圧力下で、前記室１４ 内で多分前記ノズル１２からの背圧により増大した圧力の増加があるだろうし、 またこのような圧力は前記リング１６を前記受座１８の方向にころがせるか、あ るいは形状を歪ませるかのいずれかである。前記リング１６が前記受座１８に接 触すると、前記環状開口部１５が閉鎖されて流体は増大された圧力で前記ノズル １２を通って前方に流れる。前記リング１６の弾力は、それをその封止位置から 引離すよう押圧して、前記室１４とチューブ１０内に急速もしくは緩慢な脈動を 起こさせる。従って、前記ノズル１２を通って流出する流体に加えられた圧力が その開口部の大きさを減少させるか増大させるかにより、また前記リング１６か らなる材料の密度もしくは、弾力の増減により変化させ得ることがわかる。前記 室１４を前記チューブ１０の外部に固定する方法は多数あって、前記チューブ１ ０の内径がどのような所望の流体の流れに合わせることもできることが併せてわ かるであろう。 前記チューブ１０は流体の流入に必要な条件に釣り合ったどのような適当な材 料製でも差支えない。本発明は流体内の懸濁固形物の移動を可能にする。 図２を参照すると、チューブ２０に複数の孔２１を配設して下流端（図示せず ）にノズルを備えさせることになる。このチューブ２０の外側の回りに面取りさ れ、内側に突出するフランジ２４を形成されたねじ込み蓋部材２３を備えた円筒 状本体２２からなる室が設けられる。この室は前記複数の孔２１に関して中間位 置に置かれた弾性球体２５を含む。この球体２５の回りに前記球体に接して固定 できるか、あるいはそれから引込めることもできるねじ切りクランプ２６が配設 されている。 前記室内では、前記フランジ２４が受座を備え、それに対して前記球体２５が 破線で示されているように、室内の流体圧力がかけられて接触せざるを得なくな る。ここで流体の流れがこの球体２５を通って起こり、球体が前記フランジ２４ の受座に接触するまで前記室から流出できる。 増大された圧力のかかった流体の流れは前記球体２５が室からの流れを封ずる 時、前記チューブ内に発生し、チューブ２０の下流端にあるノズルを通って起こ ることになる。 図３を参照すると、弾性材料３０の膜板が前記球体２５に取って代って内容積 の小さくなった室３１内に配設されている。図２に説明の他の特徴は図３の装置 に適用される。 図４を参照すると、チューブ４０が示されていて、それを貫通して複数の孔４ １が配設されている。チューブ４０内に２つの環状リング４３、４４の間に設け られた圧縮ばね４２があり、リングの内側周辺部分がチューブの中空内に突出し ており：前記２つのリングはそれぞれ前記開口部４１のおのおの側面に配置され ている。チューブ４０の下流端にノズルが、また上流端に逆止弁が配設されてい る（図示せず）。スリーブ４５がチューブ４０の外面の回りに配設されており； 前記スリーブが上流環状リング４３に軸方向の滑り運動ができるように機能的に 接続されており、また限られた断面積を有する環状開口部４６を備える。 前記逆止弁を通る流体の流れは前記ノズルにより抵抗を受け、流体の圧力が前 記リング４３を前方に移動させ、前記スリーブ４５が開口部４１を閉鎖させるま で、この開口部４１を通って流出する。リング４３はリング４４に接触して、前 記開口部４１を、その適用用途が何であれ、装置の使用中の間中、短い、繰返し 利く期間の間、開口部４１の閉鎖状態を維持する。 図５を参照すると、２つの圧縮ばね５２、５３がチューブ５０内に配設され、 そのチューブを通る複数の開口部５１が設けられている。この２つの圧縮ばね５ ２、５３の間にシャトル弁５４が配設されていて、前記チューブ５０内を自由に 移動できる。 この実施例では、ばね５２がチューブ５０に沿う流体の流れにより、強制的に 圧縮され、前記シャトル弁５４により開口部５１を閉鎖させる。 そこで流体は前記チューブ５０を通ってチューブの下流端のノズル（図示せず ）に向い前方に押しやられることになる。前記シャトル弁５４がチューブインサ ート５５に接して設けられたばね５３を圧縮することになる。 前述の説明で、この明細書に記述された増幅器の実施例による流体の流れの作 用は、いくつかの場合、ほとんど気がつかないほどであるが、連続性を有する緩 慢であるか、あるいは急速性があるか、いずれか一方の脈動である。圧力の増大 は出口ノズルの面積を変えることと、またこの明細書に述べられた部品、例えば 弾性リング、球体もしくは膜板もしくはばねの圧縮抵抗を変えることで達成でき る。 操作中、流体圧力増幅器は水を、重力ヘッド（ｇｒａｖｉｔｙ ｈｅａｄ）の 距離の３０倍乃至４０倍まで揚水できるし、あるいは入口管内を流れる流体に他 の圧力増大を与えることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年５月１８日（１９９８．５．１８） 【補正内容】 補正書 １．特許請求の範囲を下記の通り補正する。 「１．入口圧力で流体を通して流す入口手段を有するポンプ本体（１０）と、 流体を増大した圧力で流出させる出口手段と、そして前記ポンプ本体内の流体入 口圧力に機能的に応答して弾力的に移動できる流体密閉具手段からなる流体圧力 増幅器において、前記ポンプ本体が環状弁座を備えるポンプ室からなり、 前記密閉具手段が前記室のそれぞれ開放と封止条件の間を移動し、前記弁座と 協働することで前記出口手段を通過する流体が脈動する増大した圧力を有するこ とになることを特徴とする流体圧力増幅器。 ２．前記増大した圧力の流体出口手段と関連する流れ制限手段（１２）を備 えることを特徴とする請求項１記載の流体圧力増幅器。 ３．前記密閉具手段（１６）が前記室（１４）内で弾力的に移動できる環状 リングからなり、前記室が前記密閉具手段により封止できる環状流体出口（１５ ）を備えることを特徴とする請求項１または２記載の流体圧力増幅器。 ４．前記入口手段が管からなり、前記室（１４）が前記管を取囲むシュラウ ド（１３）により形成され、またこのシュラウドの内面を型彫りすることで形成 された受座により構成された密閉具封止面（１８）を備えることを特徴とする請 求項３記載の流体圧力増幅器。 ５．前記密閉具リング（１６）が前記管の外壁に設けられた溝もしくはくぼ み（１７）に休止もしくは開放位置に保持されることを特徴とする請求項４記載 の流体圧力増幅器。 ６．前記密閉具が膜板弁部材（３０）からなることを特徴とする請求項１〜 ５のいずれか１項記載の流体圧力増幅器。 ７．ポンプ本体（１０）を通って本体に形成された入口と出口手段の間を流 れる流体の圧力を増幅させる方法において、前記ポンプ本体が環状弁座を備える ポンプ室からなり、流体に入口圧力で弾力的に移動できる密閉具手段に作用して その振動を前記室を交互に開放、封止する位置の間に起こさせて、それにより脈 動のある増大した圧力が前記出口手段を通って流れる流体に加えられることを特 徴とする流体圧力増幅方法。」

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体を流すための管からなり、その中に形成され、流体が使用する管内か ら通って流出できる複数の孔の列と、前記管に隣接する弾力的に移動でき管内の 流体入口圧力に機能的に応答できる密閉具手段とを備え、流体入口圧力が前記密 閉具手段を流体が前記複数の孔を交互に通過させるかさせないかの２つの条件の 間を振動させることにより管を離れる流体が脈動する増大した圧力を備えること になることを特徴とする流体圧力増幅器。 ２．前記密閉具手段は管を取囲み、管の回りに形成された室内を弾力的に移動 できる環状リングからなり、前記室が前記密閉具手段により封止できる環状流体 出口を備えることを特徴とする請求項１記載の流体圧力増幅器。 ３．前記密閉具手段は前記複数の孔がそれぞれ開口ならびに閉鎖の両位置の間 を滑り移動できるスリーブ部材からなることを特徴とする請求項１記載の流体圧 力増幅器。 ４．前記密閉具手段がリングからなり、前記環状室がシュラウドにより形成さ れ、このシュラウドの内面を型彫りして形成された受座により構成された密閉具 封止面を備えることを特徴とする請求項２記載の流体圧力増幅器。 ５．前記密閉具リングが管の外壁に設けられた溝もしくはくぼみの中に休止あ るいは開放位置にして保持されることを特徴とする請求項２または４記載の流体 圧力増幅器。 ６．さらに流れ制限手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項 記載の流体圧力増幅器。 ７．前記密閉具手段が管に形成された複数の孔と連通して室内に支持された弾 性本体からなり、前記室は封止面を備え、それに対して前記弾性本体がこの室内 の増大した流体圧力の下に押圧されることを特徴とする請求項１記載の流体圧力 増幅器。 ８．増大した流体圧力に応答して膜板もしくは弁部材が前記弁を開放に繋がる バイアス力の作用に対する室封止位置を用いることができるよう適応させてある ことを特徴とする請求項１記載の流体圧力増幅器。 ９．管を流れる流体の圧力を増幅する方法であって：流体に前記管内に形成さ れた複数の孔を通って交互に流させるか、させないかして、管の出口における脈 動する圧力の増加を与える工程からなり、流体が弾力的に移動できる密閉具手段 に作用して流体に前記複数の孔を通って交互に流させるか、させないかする位置 の間で振動させる工程からなることを特徴とする流体圧力増幅方法。