JP2004353548A

JP2004353548A - 回転式ポンプ

Info

Publication number: JP2004353548A
Application number: JP2003151833A
Authority: JP
Inventors: Genji Kanetake; 源二金武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】定まった一点を回転中心とする軸や偏心軸自体が往復運動を発生してポンプ機能を発揮できる理想的な回転式ポンプが存在しないことから、その理想的な仕組みによる回転式ポンプの発明。
【解決手段】人知ではなく、方程式による科学的な発明法で解決した。電子と陽子の結合原理と宇宙始原の原理を用いて独自に開発した物事創出や物事解決の三界性方程式を解決手段として導入した結果、軸や偏心軸のように定まった一点を回転中心とする回転体であっても、往復運動を発生させてポンプ機能をつくりだせることが判明した。それは、シリンダを設けた軸と偏心軸又は偏心ローターを同一の回転領域内で回転させるという解決手段である。つまり、定点回転で同じ回転領域の下に、作動条件の異なる二つの回転体の相互作用を応用することで、回転運動と往復運動の同時成立という完全矛盾に思える課題を克服する方法である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、偏心軸や偏心ローターの圧力の働きで液体や気体を吸い上げたり送り出したりする回転式ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転式ポンプの主な技術としてはルーツ式、ベーン式、ギア式、バンケル式などがあるが、クランク軸、偏心軸、偏心ローターそのものに往復運動を発生させてポンプ機能を達成しているものはない。
【０００３】
それらしきものにロータリーエンジンのようなバンケル式の回転式ポンプがあるが、それは三角形のローターが偏心軸に振り回されることで回転運動を往復運動に変換してポンプ機能を発生させているものであり、三角形のローターが遊星運動を行っているため偏心軸による往復式のポンプ機能は達成されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
動力や出力に回転を必要とするポンプやエンジンのような機械は吸入、排出、加圧、圧縮などの目的を回転運動のみで達成できるシステムが理想的であることから、クランク軸、偏心軸、偏心ローターを直接的に目的達成に用いたシステムづくりが、ここでの課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、定まった一点を中心にした回転運動のみで往復運動を実現できる仕組みの達成を意味していて、完全矛盾に思える特異な課題であるため、その解決に人間の能力を用いた人工的な発明ではなく、方程式による科学的な発明法を用いた。
【０００６】
課題解決に用いた方程式は物や事に関する理論方程式で、それは、電子と陽子の結合原理と宇宙始原の原理を用いて独自に開発した物事創出や物事解決に用いる三界性方程式である。
【０００７】
その方程式は宇宙のことから人間に関することまでの多種多様な物事の答えを出すことができ発明や開発にもつかえることから、クランク軸、偏心軸、偏心ローターなどの運動要素を発明因子として方程式で処理して課題の解決を図った。
【０００８】
まず、一点を中心として回転するクランク軸や偏心軸、あるいは偏心ローターの作動要素を理論的に分析すると、回転運動と往復運動の二つとなる。
【０００９】
ところで、回転運動のベクトル成分は円であり、往復運動のベクトル成分は直線であることから、クランク軸、偏心軸、偏心ローターの運動要素は円運動と直線運動となり、この二つの運動成分を発明因子として方程式の計算に用いた。
【００１０】
発明因子が確定できたことから、さらにポンプ機能という目的要素を加えた三つの発明因子を方程式で処理した。
【００１１】
方程式で算出した答えをエネルギー分布座標上に表し、そのデータを図面化すると、回転運動と往復運動を同時に満たす回転式機械が創出され、さらに、それをポンプとして図面化したものが本発明である。
【００１２】
以上のように、課題解決の手段に方程式を導入した結果、作動条件の異なる二つの回転体を同じ領域内で回転させるという課題解決の手段が得られた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を基本的な実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図１において、ケース１の中に回転式のシリンダ２を設け、そのシリンダの中にローター３を設ける。
【００１４】
シリンダ２はシリンダ回転中心４を中心として回転し、シャフト６に固定されたローター３はローター回転中心５を中心として偏心回転するように設ける。
【００１５】
図１のような下死点状態のときシリンダ回転中心４、ローター回転中心５、ローター中心７の三点は等間隔で直列するように設ける。
【００１６】
シリンダ２とローター３は連動して同じ方向へ回転し、そのときの回転比はシリンダ２が一回転するときローター３は二回転する。
【００１７】
図３、図４、図５は、シリンダ２とローター３の回転状態を示した図である。シリンダの点Ｐとローターの点Ｏの回転速度の違いから、その回転比は１対２を必要とすることを示していると同時に、同調した円滑な回転によって作動室１３に体積変化が発生することを示している。
【００１８】
シリンダ２とローター３を円滑に同調回転させるためには、図２のリング・ギア１４とギア１５で示すような連動機構を設ける。ただし、位相にしたシリンダの直接連結で二気筒以上になると連動機構なしでも回転できるため連動機構を設けない場合もある。
【００１９】
図１、図２の吸排出機構は、シリンダヘッドにシリンダ吸排出口１０を設けた状態を示していて、液体と気体の両方に用いることができる。
【００２０】
ただし、気体は圧縮性がありエネルギー損失が発生するため、その防止と高い圧力を得るためシリンダ吸排出口１０を小さくし、排出溝８を排出口９の方へ短くしてその対応を図ったりする。
【００２１】
あるいは、シリンダ吸排出口１０を小さくし、作動室１３と排出溝８の圧力差で自動的に開閉する板状や球体状のベンを設けたりする。
【００２２】
図７は、吸排出物にかかる遠心力を考慮してシリンダ胴にシリンダ吸排出口１９を設けた状態を示したものであり、液体と気体の両方に用いることができる。
【００２３】
ただし、気体に用いる場合は、エネルギー損失防止と高圧を得るためにシリンダ吸排出口１９を小さくし、排出溝２３を排出口２２の方へ短くしてその対応を図ったりする。
【００２４】
あるいは、シリンダ吸排出口１９を小さくし、作動室と排出溝２３の圧力差で自動的に開閉する板状や球体状のベンを設けたりする。
【００２５】
図８は、図７のシリンダ、ローター、シャフトを外した状態であり、ケース１８に設けた吸排出機構を示したものであるが、これは吸排出物にかかる遠心力を考慮して吸入溝２１を渦巻き状に設けたものである。したがって、シリンダ吸排出口１９を小さくする場合は、吸入溝２１をシリンダ吸排出口１９の軌跡と一致するように設ける。
【００２６】
図６は、ローターに気密装置１６を設けた状態を示した正面図で、オイルなどによる潤滑や気密保持を高めるための装置である。
【００２７】
図６で示すように、ローターにバランス用空洞２５を設けて振動の軽減を図ったりするが、それ以外にもシャフトにバランスウエイトなどを設けて振動軽減の対策をする。
【００２８】
以上は本発明の形態と基本的な実施例であるため、実施においては用途に応じた対応を必要とすることから、各構成の形状、大きさ、設置場所を適当に変更する。
【００２９】
また、摩擦対策としてはシャフトの軸受、シリンダ円周部とケースの間、あるいはリング・ギアの近くのシリンダとケースの間などにベアリングを設けたりする。
【００３０】
さらに、気密対策としてシールを用いるが、シールは一重でななく、油かきシールと圧力シールなどで構成した多重シール構造を用いたりする。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているため、回転運動を直接的に往復運動に変換できるようになった。その結果、理想とする回転式ポンプが得られ、高速回転、円滑な回転、高い気密、シリンダ内壁が直線状であるため製作が容易、ピストン式の二倍の加圧性能がある、トルク変動がピストン式の半分、振動を小さくできる、位相直列の二気筒以上にすると脈流をほとんど解消できるなどの効果がある。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】回転式ポンプの基本的な実施例を示した横断面図で、シリンダヘッド側にシリンダ吸排出口を配置した状態を示した図である。
【図２】図１をＡからＡの一点鎖線にそって切断した縦断面図である。
【図３】回転式ポンプの回転順序及びローターとシリンダの回転比と同調を示すための横断面図である。
【図４】図３のローターが１８０度回転したとき、シリンダが９０度回転した状態を示した横断面図である。
【図５】図３のローターが３６０度回転したとき、シリンダが１８０度回転した状態を示した横断面図である。
【図６】ローターにバランスのための空洞と気密装置を設けた状態を示した正面図である。
【図７】回転式ポンプの実施例を示した横断面図で、シリンダ吸排出口をシリンダ胴に配置した状態を示した横断面図である。
【図８】図７のローター、シリンダ、シャフトを外した状態の横断面図である。
【符号の説明】
１ケース
２シリンダ
３ローター
４シリンダ回転中心
５ローター回転中心（＝ローターの偏心点）
６シャフト
７ローター中心
８排出溝
９排出口
１０シリンダ吸排出口
１１吸入口
１２吸入溝
１３作動室
１４リング・ギア
１５ギア
１６気密装置
１７シール
１８ケース
１９シリンダ吸排出口
２０吸入口
２１吸入溝
２２排出口
２３排出溝
２４シール
２５バランス用空洞

Claims

ケース（１）の中に回転式のシリンダ（２）を設け、そのシリンダの中に回転中心が偏ったローター（３）を設ける。このとき、シリンダ回転中心（４）からローター回転中心（５）までの距離はローター回転中心（５）からローター中心（７）までの距離に等しく、シリンダ（２）とローター（３）は１対２の回転比で同じ方向へ回転するように設けた回転式ポンプ。