JP2018123819A - 流動体圧縮機械および螺旋旋回流動体の流動回転力を利用した発電機。 - Google Patents

Abstract

【課題】見当たらない極小型で圧縮空気の連続供給ができ発電機能も備えた機械と活用されていない流動体エネルギーを捩れ対数螺旋旋回流動変換技術の流動体機械で実現する。【解決手段】流動体圧縮機０１００は０１２８外筒、０１２９外筒の二段の外筒に一連に固定開口され、圧縮流体を０１２２自在回転勾配容積器筒から排出する機構であり、取り入れた流体を、対数螺旋羽根０１０３と静止対数螺旋羽根０１０５の一連の軸流圧縮機構で圧縮した流動体にして０１１３、０１１５、０１１７、０１１９対数螺旋羽根形状の軸流圧縮機構でさらに圧縮旋回流動体にして０１２０対数螺旋旋回羽根車で下流へ螺旋旋回流動させ、０１２３捩れ対数螺旋旋回勾配羽根車で形成された捩れ螺旋旋回流路を流動させて圧縮旋回流動体の螺旋旋回流動力で０１２２自在回転勾配容積器筒を回転させながら圧縮流体にした流体を排出する直線部外筒に０１２７永久磁石，０１２６導電線コイルの発電機構を配置している。【選択図】図１

Description

本発明は流動体に取り入れ口から、排出口まで流れの中で、回転力を与え、旋回流容積変化回転筒圧縮流動力に関する、圧縮機の小型化、発電装置を併発、および流動する流動体を取り入れから排出まで一連の流れを旋回流動力変換回転力生成機構の流動体機械。

技術背景

圧縮機は流体の持つエネルギーに変換する機械である、気体にエネルギーを与え低圧から高圧へ送り出す送風機、圧縮機、排風機、真空ポンプなどがあり、その種類は流体に働く運動エネルギーに圧力を与えるもの、ターボ圧縮機、機構内の体積の変化により圧力を与えるもの容積圧縮機があり、用途により遠心式、軸流式、レシプロ、斜板式、ダイアフラム式、ツインスクュー、シングルスクリュー、スクロール、ロータリー、ロータリーピストン型，やスライドベーン型が実用化されている、ここでは流入側、排出側ともに解放された圧縮機について対象とする。

開放型の軸流圧縮機は一ステージの圧縮比は小さく、複数のステージを連ねて構成され軸流圧縮機の直後に遠心式圧縮機を組み合わせた形式のものもある。

ジェットエンジンに使用されている軸流圧縮機は熱膨張の関係から機械的な余裕を許容するほぞ組みのような填め込み方で一枚ずつディスクに取り付けられていることが多い、設計の進歩でディスクと一体成型されたブリスク形式も存在する。静翼はケーシングに固定されることもある、流れに対する迎え角をある程度調節できるように可変静翼システムを備えたものもある。

高出力圧縮を得るために軸流圧縮機構を高回転させれば得られるが、圧縮機全体を同じ高速回転数にすると翼幅の大きな初段付近のローターにおいて翼端の対気速度が音速に近づくことにより効率が低下し悪影響が発生しむやみに高速回転に頼ることもできない、尚回転数が少ないと（低速回転）と後段への十分な圧縮空気が得られない問題がある。

低圧部と高圧部をそれぞれ別別に回転させる２軸式にして低圧部を大きくして噴流の多くを大気中に放出するターボファンエンジンへと発展させて燃費と騒音を改善した。

３軸にして静翼の可変をなくしているものもあり、軸の回転を他の回転とは逆向きにして性能を向上したものもある。

遠心式は一段あたりの圧力比が大きく、静圧上昇の半分は羽根車で、あとはディフューザーで圧力上昇を図る。作動原理は連続的なエネルギー変換であり、気体は羽根車によりトルクを与えられ増速・増圧しディフューザー効果によりさらに圧力上昇する。用途にはパイプラインの圧送用大型冷凍機、空気分離装置、大型空気圧縮機、航空用のジェットエンジンなどがある。

遠心式では羽根車は流体にトルクを与える要素であり、目的により径方向の羽根、後ろ方向の羽根が使用され、翼の上に覆い（シュラウド）ついているものもあり、流路面積は全体を見るときそれほど拡散胴にはなっていない。流れが三次元的に曲がっており圧力・速度分布は極めて複雑で解析技術の向上も模索されている。

遠心式の特徴は流れに垂直な方向にも圧力勾配が生じる回転系からコリオリの力と流線曲率の定理の影響によるもので結果両側に圧力差が生じる。

羽根車の出口の周速は遷音速に達するものもあるが、スリップと呼ばれる現象で減速することがあり、ディフューザー入口でマッハ０．８の高亜音速になるように設計する。

遠心式の流れを整流するケーシングやガイド、減速、低圧を昇圧するためにディフューザーなどの役目を固定流路にして、流れの変速、転向するところに翼型を用いて流れの剥離即ち圧力損失を抑える。システム的に流路形状により様々損失があり流路の設計は重要で吸い込み流路、戻り流路，案内はね、クロスオーバー、円形翼列、案内羽根がないディフーザー、スクロールなどを備えることがある。

風力を活用した風力発電の風車には、水平軸風車、垂直軸風車、ヨットタイプ、振動翼タイプがあり、水平軸風車にはプロペラ形、オランダ形、多翼形、セルウイング形があり、また垂直軸風車には、パドル形、サポニウス形、プロスフロー形、ジャイロミル形、ダリウス形などがある。

プロペラ形は最も多く採用されている風車であり、二枚はね、三枚羽根、があり、三枚羽根の多くは、大型で、風力が大きな箇所の原野や、海岸線に設置される。

小型風力発電では、いろいろ羽の形状を工夫した、ダリウス形を水平式にして翼の形状を改良した風車を利用したものなど、風力発電が無線中継基地、山小屋、船舶、農牧地の灌漑・揚水、都市部の非常時の電源，街灯、公園、個人宅、などで導入が進んでいる、比較的容易に設置できるが既存の電力料金に比べコストは高いのが現状である。

エネルギーとして風は考え方により無尽蔵で、独立して利用できるために、有望であり性能向上により発電コストの低減が望まれており、課題でもある。

水力発電は環境問題などから、大型水力発電支所建設は敬遠され、小型水力発電が注目されており渓流水、農業用水、上下水道、工場内水路、などの利用が考えられ一部では実現している。

水車の種類は、地形により落差、流量が異なるため、それぞれに合わせた様々な使われ方に水車を選定している、横軸フランシス、横軸プロペラ、ポンプ逆転、水中式発電機一体型クロスフロー、ベルトン，ターゴインパルス、上掛け・下掛けと多く、新しく考案されているものもある。

その一部を説明すると、横軸フランシスは水の適用可能な落差、流量の範囲は広く、小型機から大型機まで採用され、流量調整できる機構を備えて、水道等の流量調整が最優先される場合にも使用できる、水流は回転軸の横方向から流入し、水車内で軸方向に向きを変えて流出するので、方向が直角に変化する。横軸プロペラは低落差の箇所に適した流量調整機能を省略していて、落差も流量も変化しないのが最適で、水流は流入から流出まで水車の軸方向なので、配管直線部に挿入する機器配置ができる。

ベルトンは高落差に適していて、小型機から大型機まで採用されている水車でノズルからジェット水流をランナの接線方向から射出させ、ニードルにより流量調整される。
クロスフローは流量調整機構も備えており低流量でも効率低下が小さい外側のカバーを外しランナ点検できゴミの除去も簡単で、水の流路は円筒形ランナの主軸と直角に流入し、ランナを貫き下方へ落下する。

上述の遠心式圧縮機、では、正面面積圧の圧縮比率は大きく取れないために流量は多く取れないことや圧力比を、上げるための多段化することが難しく多くは単段である、小型化にも限界がある。

大型化すると重量の増加を避けることが出来ず大出力には軸流式との差がなくなり軸に荷重が集中しバランスに問題を起こす。

流入した気体の流れを９０度曲げて流動させるのでスムースな流れにはならず流路で損失が発生する。

羽根車の翼は高圧に耐えられるが、遠心力による金属疲労が避けられず安全性から耐用時間に限界があり定期的に交換が必要である。

上記に述べる軸流式圧縮機は開口型の中で多く採用されその威力を発揮していて、小型軽量化が進み高速回転により大流量化になってきました、高速に耐えるために高温・高圧・音・振動、の発生する問題があり高精度が要求される。

軸流式は機構内を流れる流体の流れは複雑で高速になると衝撃波やキャビテーションを生じる。

軸流式では蒸気の液化や液体中のキャビテーションが発生したとき気・液二層流になり、気体の中にスケールや異物が混入飛翔する場合や中に固体が存在すると気・固二層流になる。

高速回転が限度を過ぎたとき、異常流動、流体振動流動が翼からはがれキャビテーションの発生と動翼が静翼に干渉、動翼側に渦が発生し羽根部分が破壊され機構全体の破壊に繋がる。

軸流式では流体の複雑な流れは、この解析だけでは不十分であり流れのモデル試験行う必要があり、試験用実機を用意し性能を確認する。

試験用実機で得られた、形状と正確に同形状の実用機制作しなければ性能は確定しないばかりか不安定になり危険を伴う。

上述の風力発電には小規模から大規模まであるが、その種類は掲げたように種類は多く電力の売買が可能となり、小型風力発電が注目されたが普及の進捗からすれば思わしくはない。羽根車の羽の形状もループウイングなど３次元カーブの形状羽根が開発されているが普及までには至っていないこの原因は、端的に風力が安定しているところが少ない、風の利用技術が確立されていないと考えられます。

海岸線や原野などに設置する大型風力発電機は景観を損なう、騒音の発生、山の尾根に設置する場合に巨大な風車は搬入路を新設し、拡大し、森は伐採されるため、大雨時に土砂が谷へ大量に流れだして川、海は汚染し漁業資源を打撃し、自然災害を引き起こすなどの問題が発生しています。

大型風力発電用風車が民家の近くに建設設置されると、風車の回転による特に聞き取れない１００ヘルツ以下の低周波は長距離を走り、壁を突き抜ける、高いところではなく低いところへ流れ漂うことがあり、睡眠障害、が起こり頭痛、耳鳴り、胸部の圧迫感など自律神経失調症状に似て、場所から離れると、これらの症状は消えますこの被害は半径２Ｋｍ影響するとされていて技術開発が急がれます。

大型風力発電用風車はブレード部分に鳥が巻き込まれることがあることや、強風・台風、落雷による破損により破損物は５００ｍ以上飛散することがあり危険性が高い問題を抱えています。

水力発電について上述しましたが、日本国内ではダムを建設できる場所は限られており環境破壊からの問題もあり、小水路、農業用水路、」工業用水路などを利用する小規模水力発電が注目されています。

発電に利用する水は、位置エネルギー、速度エネルギー、圧力エネルギー（流動エネルギー）があり設置する場所により、これらすべてのエネルギーを活用することは難しい問題がある。

ダム建設には上流の広域面積が水没しダム下流河川では水の枯渇、自然の流れを遮断したことによる小動物、魚、植物、などの生態系への悪影響が問題になり、アメリカでは新規のダム建設は禁止され，既設のダムを破壊し元へ戻す努力が始まっています。
水力発電用ダム開発はすでに世界的に見てもフランス、スイス、日本、アメリカなど９割にまたそれ以上になっており、開発率が未だ１０割程度に低い、国、地域例えば中国・インドロシア・ブラジルなどが環境破壊を避けた小・中水力発電の開発が望まれます。

水力発電に利用する水車はベルトン水車：高速水流によりランナを回転させる衝撃形、フランシス水車：スプリンクラーのように水流の反動力でランナを回転させる反動形が主流で多く使われているフランシス水車は効率が９２〜９５％と高いので、流体損失や軸受摩擦損失など損失を減らすことに注力していて、ランナの周りに多数の静止翼が２重に設置、その外周に渦巻き状のケーシングがあり高圧の水はまずこのケーシングに流入し旋回する内向き流れにして、補強と整流をする静止円形翼列を経て流量調節用の円形翼列で高速ジェット流となって羽根車に流入しランナを回転させ、出口に吸出し管を設けた機構で発電量を調節するために水車に部分負荷にすると水量、落差力が変わりランナ出口の流れに旋回流（渦流）が発生し、吸出し管に周期的に水圧脈動を引き起こし騒音、脈動となり電力出力が不安定になる。

大きな旋回流によって生じる吸出し間中心部のらせん状の渦が振れることによって引き起こされ水車の部分負荷の運転をするには発生する渦のコントロールが必要で渦の中心部に外部より空気や水の注入や、吸出し管の壁に旋回止めのフインをつける対策が必要である。

この発明は上述した課題の存在に鑑みて解決を行おうとするものであり、その目的は流動体を容積圧縮し、流体を流動体として扱い流動を螺旋旋回流動に変換し設けた筒内に螺旋旋回流動を流動させ回転体筒に変換し回転体筒から圧縮流体を排出して回転力を活かして発電するもの、流動体の特徴を活かし、上記螺旋旋回流動に変換し、空気、気体を利用した小風力・気体、流動発電機構、水流・液体を利用した小水力・液体、流動発電機構を提供するものである。

課題を解決する手段

この発明に係る第一の流動体機械は筒に取り付けて大気から取り入れる空気を連続的に圧縮して、連続的に圧縮空気を目的に応じて排出供給する機械であり、流体取り入れ口には動力体（モーター）を設け流体に圧力を生成させるための軸流圧縮機一式を設け、接してその後段に旋回流を生成させるための対数螺旋形状の羽根を設けたことを特徴とする。

同筒に連結して、動力体（モーター）の動力軸中心に取り入れた空気をさらに圧縮する軸流圧縮装置を設け、接して流体を後流に流動させる対数螺旋形状羽根車を設け、接して流体を旋回流にするための羽根車と容積圧縮するための勾配容積器筒の回転体の筒を設けることを特徴とする。

この勾配容積器筒は回転自在構造にしてあり、２段目の動力軸で回転する構造を特徴とする。

動力軸が連結された回転勾配容積器筒の中心軸の半径（π／２）が角度９０度になる対数螺旋形状の羽根を円周上数枚回転勾配容積筒の内壁に倣うようによじれ螺旋端板厚やく０．５〜１．０の部分が密着し羽根形状となり設けられていることを特徴とする。

回転（勾配）容積器筒の直線部分の筒外径に永久磁石Ｎ・Ｓを設け、その外側に空隙を設けて起電力（発電した電気）を流す電導線のコイルを外筒の内側に設置したことを特徴とする。

外筒２段に連続して取り付けられ、取り入れ口から排出供給口まで直線で気体は開口され、流れの中で圧縮空気に変換し連続して排出供給することを特徴とする。

空気は対数螺旋形状フアンで取り入れ、動力軸に取り付けられた対数螺旋形状羽根の回転により取り入れフアンは回転を上げ、下流への流体は軸流圧縮機に流入することを特徴とする。

軸流圧縮装置で圧縮した流体を下流への流動を促すために軸流圧縮装置に接して対数螺旋羽根車を設けてあることを特徴とする。

さらに後段に回転勾配容積器筒と、回転勾配容積器筒に後流に圧力流体の流体が流動を促す羽根を回転勾配容積器筒の内壁によじれ倣うように対数螺旋羽根端板厚０．５〜１．０部を密着して設けることにより捩れ螺旋旋回流路を形成することを特徴とする。

大気の空気を取り入れ、旋回流変換の風力発電機は流体を一過性で捉えるのではなく取り入れて自在回転筒構造の機械装置の受容体（容器）の中を通過させることを特徴としている。

気体の取り入れ口に旋回流に導く羽根を設け、軸中心に気体が旋回よじれて螺旋流動することを特徴としている。

取り入れた流体が旋回流動するための旋回流にするよじれ螺旋羽根を流路筒の内壁に倣うように密着し設け流体がその旋回流路を流れることを特徴としている。

内壁によじれ対数螺旋羽根を設けた筒が自在回転構造とすることを特徴としている。

自在回転筒に流動する気体がよじれ旋回対数螺旋羽根の流路を流動する螺旋旋回流動回転力が自在回転勾配筒を回転流動力により回転することを特徴とする。

自在回転勾配筒直線部の外周壁に永久磁石Ｎ・Ｓを設置し自在回転筒の回転と同期回転し空隙を設けて起電力を活用する導電性コイルを外筒の内壁に設置し発生する電力を取り出せることを特徴とする。

上述した水力発電に利用する水車はフランシス水車が多く使用されているが、この発明では水流の流動エネルギー・圧力エネルギーを利用し、導管に取り入れた水流を旋回流動にする羽根を備えていることを特徴とする。

外筒の内壁に固定され、上流水流導管と下流水流導管の中間に設置される中間水流導管が自在回転機構を備えることを特徴とする。

旋回流生成には軸中心によじれ旋回対数螺旋形状の羽根を流動導管の内壁に設けることを特徴とする。

上記取り入れた水流を旋回流にする導管の機構によじれ旋回対数螺旋形状の羽根を設け、水流が自在回転機構の中間水流導管に螺旋旋回流動体として送り出すことを特徴とする。

回転する 中間水流導管の外形（径）に永久磁石Ｎ・Ｓを設け中間水流導管の回転と同期回転することを特徴とする。

上記設けられた永久磁石の外周に空隙を設け、導電線コイルを固定用の外筒の内壁に設置し、回転により起電する電力を取り出せることを特徴とする。

取り入れた流体を円周上に分割するよじれ羽根を設け外周方向に流路を広げた自在回転中間流体流導管を設けることを特徴とする。

発明の効果

この発明は、流体を、一過性で捉えることなく取り入れ側から排出側まで一貫して螺旋旋回流動させる機構で流動させ、対数螺旋旋回羽根を内包した自在回転勾配容積器筒に取り入れ効率よく、回転流動させ、勾配形状の容積器による容積変化で圧縮流体を取り出す仕組みである、流動する螺旋旋回流体の回転流動力が螺旋旋回流動する流路を形成する捩れ対数螺旋旋回羽根を内包した自在回転勾配容積器筒を螺旋旋回流動しながら流動し自在回転勾配容積器筒を同期回転させることにより圧縮流体を取り出せる、捩れ対数螺旋旋回流路を流動することによる圧縮流体の流動摩擦抵抗負荷と、螺旋旋回流動力で自在回転容積器筒と流体を同期回転させることで容積変化による流動反作用と、を低減させ、流体の螺旋旋回回転流動力を発電に活用し、容積変化による効率の良い圧縮機を提供することができる、また取り入れた流体を機構の中で旋回流動に変換する、このシステムにより流体の旋回流動力を取り出し回転流動力を活用する従来にない風力・気体発電、水力・液体発電を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係る流動体圧縮機・発電機の断面図である。 本発明の第一形態に使用する主要部品の図面である。 本発明の第二の形態に係る空気・気体力流動体機構の風力・気体力発電機の断面図である。 本発明第二の形態の空気・気体流動体機構の風力・気体力発電機の主要部品の図面である。 本発明の第三の形態に係る空気・気体流動体機構のタイプ２の風力・気体力発電機の断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る空気・気体流動体機構のタイプ２の風力・気体力発電機の主要部品の図面である。 本発明の第四形態に係る水流・液流動体機構の水力・液流発電機の断面図である。 本発明の第四形態の水流動体機構の水力発電機の主要部品の図面である。 本発明の第五形態に係る水流動体機構のタイプ２の水力・液体発電機の図面である。 本発明の第五形態の水流動体機構のタイプ２の水力・液体発電の主要部品の図面である。

以下添付の図面に基づき参照して圧縮機構、気液混合、風力、水力の効率的な活用、について形態別に、本発明の流動体機械の実施形態について説明する。

（第一の実施形態）
図１の実施形態に係る０１００は全体の円筒形状の筒に機能を設けた機構であり流体を連続的に機構に取り入れ連続的に圧縮し、連続的に圧縮流体を吐出するシステムである。
流体導入口０１０２は中心部に動力（モーター）０１０１を保持し、外径を外筒本体０１２８の内壁で固定され、動力０１０１モーター軸に固定された対数螺旋羽根車０１０３は形状を軸受部の半径の寸法値が９０度となる対数螺旋形状の羽根であり、外径を無接触回転軸受０１０４と外筒本体０１２８に固定し下段の静止羽根０１０５に流体を流動させ、下段の無接触回転軸受０１０８と外筒本体０１２８の内壁に保持された対数螺旋形状羽根車０１０７に流動する。
ここで対数螺旋形状羽根車とは、等角螺旋とも表現される対数螺旋は角度が９０度のとき円になり自然界には強力な回転力を発生する竜巻、台風、ハリケーン、渦潮があり流体の渦の旋回流は対数螺旋を描き流動する、外周の流体を巻き込む流動力、回転力は強大でその証は台風には中心に目と称される円形があり、その外の旋回流は強力で、３次元的に流動するこの自然界に発生する流動現象を流動体機構に取り入れること、並びに分子間内部摩擦抵抗がある乱流を整流し低減させるための流路、対数螺旋旋回流路を形成するよじれ対数螺旋旋回羽根、および対数螺旋旋回流路を形成する羽根の組み立てで確立することにより実現する羽根形状を言う。

さらに下流に、第二弾の動力（モーター）０１１１を動力（モーター）支持枠０１１１，連結管内筒０１２８により固定され設置し動力軸には対数螺旋羽根車０１１３、静止羽根０１１５、対数螺旋羽根車０１１７静止羽根０１１９による、軸流圧縮機構を形成し、回転する羽根車０１１３，０１１７はそれぞれ、無接触回転軸受、０１１２，０１１６に支えられ、接触摩擦抵抗が無負荷にちかい回転ができる。

この下流に動力軸に連結される対数螺旋羽根車０１２０は軸流圧縮機構により圧縮された流体を強力に下流に推し進める羽根形状であり、内壁にねじれ勾配羽根０１２２を施した自在回転勾配容積器筒０１２２に送り込む、回転勾配の容積変化による圧縮効果と中心軸に向かい対数螺旋形状に形成されるねじれ羽根０１２２は排出方向にも指数的に角度を持ち排出流動性の効果を生成する。

自在回転機構の回転勾配容積器筒０１２２について、管路の損失係数において流体を流す勾配管路勾配角度を１５度以下に設計することにより摩擦損失以外の損失水頭を無視できることから、流体摩擦の削減においては、旋回渦流圧縮流体が流動する流路が旋回流動に同期回転する回転勾配容積器筒０１２２により流体の接触壁面との外部摩擦の削減で摩擦損失を削減し排出に対しての反作用を低減できる。このことは、流動する流体が管路を旋回流動するように内壁に施したよじれ勾配羽根０１２３が下流排出側にも指数関数的に形成された対数螺旋形状を形成することにより排出流動性が向上することと相乗効果が生成される。さらによじれ羽根の形状は他の有効な形状を採用することも、回転勾配容積器筒に螺旋旋回羽根で対数螺旋旋回流路を形成する羽根を、前記筒に、一体成形して、勾配筒と羽根が一体化した対数螺旋旋回流路を形成することもできる。
この機構は他の第二、第三、第四、第五、の実施形態も同様である。

自在回転勾配容積器筒０１２２は上流側外径には無接触回転軸受０１２１で支えられ、下流外径直線部分には磁気回転軸受０１２４を採用し、接触摩擦損失を、低減する機構とする。

自在回転する回転勾配容積器筒０１２２の直円筒部分に永久磁石０１２７を装着しその外周に導線コイル０１２６を内形筒０１２９の内壁に固定し回転勾配容積器筒０１２２の回転する動力が永久磁石０１２７を回転することによる起電力を発電機として活用する。予備電源（交代電源）と充電器を設けることにより動力電源の電源寿命は飛躍的に長期化できる。

ここでよじれ勾配羽根０１２３について、自在回転勾配容積器筒０１２２の内壁に倣うように装着するよじれ形状の羽根は、円周１８０°等間隔、二分割二枚の羽根が奥行（下流）に向かい流体が螺旋流動の指数関数的に対数螺旋旋回流動を起こす羽根であり１８０度以上巻き付く長さを形成し旋回流動を生成する流路形状で、円周上三分割三枚以上のよじれ旋回螺旋羽根流路を形成することもある。

流体を取り入れて圧縮し吐出する工程は一連の流れであり、流体を回転させることは流動距離圧縮効果があり、内壁によじれ形状羽根０１２３を施した流体の旋回流動に同期して回転する圧縮性の高い自在回転勾配容積器筒０１２２を機構に取り入れることは極小の動力のモーターを採用することにより極小の圧縮機を提供することが出来る。

流体導入口０１０２取り入れた流体を旋回流動に変換し、連続的に圧縮し圧縮流体を回転勾配容積器筒０１２２から旋回圧縮体流動体を噴出できることは、推進装置に活用できる。

流体の旋回流動が対数螺旋羽根車０１２３を回転させ、対数螺旋形状効果が旋回流動力を増加し、前記０１２３が密着接続し対数螺旋旋回流路を形成する自在回転勾配容積器０１２２を同期回転させる。

（第二の実施形態）
自然に流動する風の流体を、一過性で捉えるのではなく、取り入れた流体を旋回流動に変換し流動する機構を形成する中で、流体の螺旋旋回流動力が発電機能し流動し機構内から排出する一連の機構である。
自在回転機構の回転基盤０５２２は基盤台０５２４に備え付けられ風向板０５２５により風向に向かい風力発電機本体０５００のカバー０５２３を介し固定リング０５２１の嵌合により下流に伸びる捩れ対数螺旋旋回羽根０５０６から風を導入する。

基準棒中心軸０５０１に嵌合した捩れ対数螺旋旋回羽根０５０６の螺旋旋回流路を流動したことによる旋回流動の流体は空隙リング０５０３に接し内径を無接触回転軸受０５１８、固定リング０５０２に支持され外径を無接触回転軸受０５１４、０５１５に嵌合した、自在回転勾配容積器筒０５２８の内壁に倣うように密着内包した対数螺旋旋回羽根０５０５に流動し螺旋旋回流動を促進する。

ここで対数螺旋羽根０５０５について、自在回転勾配容積器０５２８に円周上二分割以上偶数枚を０５２８の内側を０５０５の羽根端が１８０度以上よじれ旋回しながら勾配部の先端まで倣うように巻き付く形状をしており、流動する流体はその羽根の数だけ分割され自在回転勾配容積器筒０５２８の内側流路を螺旋旋回しながら流動する、羽根形状は下流方向にも指数関数的であり下流への流動力を向上する形状にしてある。

自在回転勾配容積器筒０５２８の下流側は自在回転容積器筒０５２９に連結され流体の旋回流動力で自在回転勾配容積器筒０５２８と同期回転する。

自在回転容積器筒０５２９は０５２８と同様、流体は内筒と外筒のあいだを旋回流動する、内筒の内径は回転軸受０５１１、０５１２、０５１３で支えられ、外筒の外形は無接触回転軸受０５０９、０５１０と本体筒０５２０の内壁に固定されている。

自在回転容積器筒０５２９の内筒と外筒の空隙に、円周１８０度以上よじれ旋回する羽根を、内筒の外形に（羽根の厚さ約０．５）が巻き付くように外筒の内径に旋回しながら倣うように円周上二枚以上の羽根を施した捩れ螺旋旋回流動筒の螺旋旋回流路を形成する。

旋回流動の流体は、二枚以上の巻き付きよじれ旋回する羽根により螺旋旋回流路を二流路以上の流路を流動し、羽の巻き付く長さを調整することにより旋回流動力を増力し流動させる、羽根の巻き付くピッチを変化させることにより回転力を調整する。

自在回転容積器筒０５２９の外径に永久磁石０５０７を装着し、この外周空隙をえて導電線コイル０５０８を外径本体筒０５２０に固定し施し回転による起電力を発電として利用する。

（第三の実施形態）
第二の実施形態では風向板を施し外界に設置することを前提とするが、建物あるいは鉄橋、ビル群のビルに固定し、また（走行する電車、船舶、自動車、気体流動する地下空間、など気体が流動する空間を利用して装着し発電機能を取り出すこともできる）を目的とする。
外筒本体０７１５に外径を固定リング０７１８で、基準軸０７０１に軸受嵌合固定する捩れ螺旋旋回羽根０７１７を通り旋回流で流入した流動体は、基準軸としての中心軸０７０１に嵌合装着する無接触回転軸受０７１２外径は無接触回転軸受０７１３に支えられる、対数螺旋羽根０７１１を内包する自在回転勾配容積器筒を螺旋旋回流で流動し、直線部を残し下流に向かい勾配形状の自在回転勾配容積器筒０７１０の内壁に倣うように、板厚約０．５が密着しよじれ伸びる形状の羽根で形成する螺旋旋回流路を旋回流動する。捩れ螺旋旋回形状、羽根数、などは仕様に対応し適宜変更し最適形状を選ぶ。

自在回転勾配容積器筒０７１０は内筒側の内径を無接触回転軸受０７１２に支えられ接触摩擦抵抗を低減させ、外筒側外径を無接触回転軸受０７１３に嵌合し回転接触勝抵抗を低減し流入する流体を、よじれ伸びる旋回形状の対数螺旋羽根０７１１を流動することにより螺旋旋回流動させこの旋回流動力が自在回転勾配容積器筒０７１０を回転させる。

自在回転勾配容積器筒０７１０の下流側は自在回転容積器筒０７０２に接続される。

自在回転容積器筒０７０２は二重筒形状で流体は内筒と外筒の空隙を螺旋旋回しながら流動する。

旋回流動の仕組みは、中心軸０７０１に嵌合する内筒の内径を３か所の無接触回転軸受０７０４に嵌合し、外筒の外径を２か所の無接触回転軸受０７０６、固定リング０７０７で本体筒０７１５の内壁に嵌合し中心軸０７０１と外径本体０７１５との嵌合は自在回転機構であり内筒と外筒の空隙に、約０．５の板厚部分が内筒外径によじれ旋回し螺旋しながら１８０度以上巻き付き密着し、羽根の反対側に板厚約０．５部分が外筒の内面に倣うように密着し、下流へ螺旋して伸びるよじれ羽根０７０３を形成する、形成したよじれ羽根０７０３と自在回転容積器筒０７０２の内筒と外筒の空隙に螺旋旋回流路を形成する、これが流路となり流体が螺旋状によじれ旋回し下流に向かい伸びる羽根に倣い流動する。

流体が流動し旋回する流動力が自在回転容積器筒０７０２の回転動力となる、２か所の無接触回転軸受０７０６が嵌合する自在回転容積器筒０７０２の外形の中間に、永久磁石０７０８を嵌合しこの磁石に空隙を得て導電線コイル０７０９を外形本体０７１５の内壁に設置し回転により起電する起電力を発電に利用する。

よじれ羽根０７０３と自在回転容積器筒０７０２について、０７０２の内筒に巻き付くように螺旋状に伸びるよじれ羽根０７０３の枚数は自在回転容積器筒０７０２の内筒と外筒の空隙円周上に二分割以上の枚数を施し、流体が流れる流路を二流路以上の旋回螺旋流路として自在回転容積器筒０７０２の回転動力を得る、尚取り入れた流体の流路の径を絞り流速を確保しているが、流路の径を拡大方向にして、多数の流路で流体に遠心力を与え、より増力する旋回流動力を得る方法もこの方式の範囲にある。

（第四の実施形態）
液体であり圧力を得て流動する流体に対応し取り入れ、機構の中で流動を旋回流動に変換し流出する工程のなかで旋回回転力を活用した液体流動発電機を提供する。
０９００図に示すように外筒本体０９１５に固定リング０９１４により固定された取り入れ排出筒０９０６から取り入れた流動力を得た流体がよじれ羽根０９０５を通過し無接触回転軸受０９０４に嵌合して自在回転する対数螺旋羽根車０９０３を通過し、流体は螺旋旋回流動を促進する。

外筒本体０９１５に、固定リング０９１４で取り入れ排出筒０９０６の取り入れ側と排出側が固定され、取り入れ排出筒０９０６の取り入れ側と、排出側は、自在回転容積器筒０９０２と無接触回転軸受０９０７でそれぞれ連結され自在回転容積器筒０９０２は流体の螺旋旋回流動力により回転し流体は螺旋旋回流動しながら取り入れ排出筒０９０６から旋回流動で排出する。

内径に倣うように螺旋形状の旋回よじれ羽根０９０１が密着し流動方向へ螺旋が１８０度以上旋回し伸びる形状で嵌合された自在回転容積器筒０９０２は、流体の旋回流動力により回転する。

螺旋形状の旋回よじれ羽根０９０１は自在回転容積器筒０９０２の円周上に二分割二枚以上を施し螺旋のピッチを変更し回転力を調整することが出来る。

自在回転容積器筒０９０２の外形に永久磁石０９０８、０９１０、０９１２、を嵌合固定しリング状空隙を得て導電線コイル０９０９、０９１１，０９１３、を、固定リング０９１６，０９１７，０９１８を介して外筒本体０９１５の内壁に固定し、外径に永久磁石を嵌合した自在回転容積器筒０９０２の回転により起電する起電力を発電に利用する。

（第五の実施形態）
流体の流動力を得て、中心軸１１１１と外筒本体１１３０に固定される機構の中を螺旋旋回流動することにより回転流動力を利用し発電機能とすることを目的とし、流体は固定リング１１３５を介し外形本体１１３０の内壁に固定する流体取り入れ排出筒１１３４から導入し、固定リング１１３３を介し、外径は無接触回転軸受１１２８を介し、さらにその外径を外筒本体１１３０に固定される自在回転対数螺旋羽根車１１３２を流動し流動力で自在回転対数螺旋羽根車１１３２を回転させ，接続する自在回転勾配容積器筒１１１５を同期回転させ下流へ流動する。

流体は、内径を無接触回転軸受１１２７、および固定リング１１２４無接触回転軸受１１２３に嵌合され、外径を無接触回転軸受１１２８および無接触回転軸受１１２５、固定リング１１２６を介して外径本体１１３０の内壁に固定されて、自在回転勾配容積器筒１１１５に内包する自在回転対数螺旋勾配羽根１１１４を螺旋旋回流動し自在回転勾配容積器筒１１１５を回転させながら流動する。

ここで自在回転対数螺旋勾配羽根１１１４と自在回転勾配容積器筒１１１５について、自在回転勾配容積器筒１１１５は内筒と外筒の二重勾配筒形状で、内筒と外筒の空隙に自在回転対数螺旋勾配羽根１１１４が、内筒に羽根の板厚約０．５部が巻き付螺旋状に密着し巻き付き羽根の外周板厚約０．５部が自在回転勾配容積器筒１１１５の外筒内径の壁に倣うように螺旋状に密着し装着した流体の遠心力を利用した複数の螺旋旋回流路を形成する。

流体は前記外周に遠心的に旋回しながら螺旋流動する流路の、自在回転勾配容積器筒１１１５が下流の流路を複数有する自在回転容積器筒１１１２に接続し内包する捩れ対数螺旋旋回羽根１１１３が形成する螺旋旋回流路を流動し螺旋旋回流動を加速する。

自在回転容積器筒１１１２は二重筒構造であり内筒と外筒の空隙に複数枚のよじれ対数螺旋旋回の羽根１１１３を内包し前記螺旋旋回流路を形成し、内筒の内径を中心軸１１１１に固定リング１１１７を介し無接触回転軸受１１１６を嵌合し、外筒の外形に無接触軸受１１１８、固定リング１１１９を介し外筒本体１１３０の内壁に固定された自在回転機構で流体の螺旋旋回流動力により流体の螺旋旋回流動と同期回転する。

旋回しながら流動する流体は自在回転勾配容積器筒１１１５に内包する自在回転勾配対数螺旋羽根１１１４を旋回螺旋流動しながら対数螺旋羽根車を介し取り入れ排出筒１１３４から排出される。

回転する自在回転容積器筒１１１２の外形に永久磁石１１２０を嵌合装着し空隙を得て導電線コイル１１２１を、固定リング１１２２を介し外筒本１１３０の内壁に固定装着し回転により起電する起電力を発電に利用する。

産業上の利用の可能性

以上に述べるように流体を一過性で捉えるのではなく流体の流動力を利用するにあたりこの発明の変更、改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが特許請求の範囲の記載から明らかであり、この発明の流動体機械の制作は可能であることから、全ての形態が流体の流動性を効率的に利用した超小型から大型に採用できる圧縮機、現在利用されていないビル、鉄塔、民家建築物に風力発電機、地下鉄、地下空間など流動する気体を活用する気流体発電機、現在ほとんど利用されていない流動圧力を得て流動管を流動する液体の流動力を活用する液体流動体発電機に利用できる。

０１２８、０１２９、０５２０、０７１５，０９１５、１１３０、：外筒本体
０１０１、０１０９、：動力
０１０２：流体導入口
０９０６，１１３４：流体取り入れ排出筒
０５０１，０７０１、１１１１：中心軸
０１０３、０１０８、０１１３、０１１７、０１２０、０５０４、０５０５、０７０３、０９０３、１１１３、１１３２：対数螺旋羽根車
０１０４，０１０８、０１１２，０１１６、０１２１、０１２５、０５０９、０５１０、０５１１，０５１２、０５１３、０５１８，０５１４，０５１５，０５１６、０５１７、０５２６、０５２７、０７０４、０７０５、０７０６、０７１２、０７１３、０９０４、０９０８，０９１０，０９１２、１１２３、１１２７、１１２８、１１２５、１１１６、１１２７：無接触回転軸受
０１０６、０１１０、０１１８、０１２５、０５２１、０５３０、０７０７、０７１８、０９１４、０９１６，０９１７，０９１８、１１２４、１１３５、１１２９、１１２６、１１１９、１１２２，１１３３，１１１７：固定リング
０１２２：０５２８、０７１０、１１１５：自在回転勾配容積器筒
０１２８，０１２７、０５２０、０７１５、０９１５、１１３０：外筒本体
０１２７、：０５０７、０７０８、０９０８、０９１０、０９１２、１１２０：永久磁石
０１２６、０５０８、０７０９、０９０９，０９１１、０９１３、１１２１：導電線コイル
０１０２、０１１１、：動力（モーター）取付け枠
０１０５、０１１５，０１１９、：静止羽根
０１２３：０５０５、０７１１、１１１４自在回転勾配対数螺旋羽根
０５２９、０７０２、０９０２、１１１２、：自在回転容積器筒
０５２３：カバー
０５０３：空隙リング
０５２５：風向板
０５２２：回転台
０５２４：基盤台
０７１４：中心軸固定枠
０９０６、１１３４：取り入れ排出筒
０５０６、０７１７、０９０１、０９０５、：よじれ螺旋旋回羽根

Claims (5)

1. 上流で取り入れた流体を螺旋旋回流動させる機構と、螺旋旋回流動させられた流体の旋回流動力で回転する自在回転容積器筒と、回転する該自在回転容積器筒の直円筒部に外接してなる発電機構とを設けた円筒形状発電機であって、
   流体が圧縮流体であるとき
   外筒本体に保持、固定される外径リングと四方に伸びるリブで連結され動力を保持する内径リングで形成する、流体取り入れ口、から動力の動力軸回転で、対数螺旋羽根車を回転し取り入れた流体が軸流圧縮機構に流動し生成する圧縮流体動力とを、つづき後段に同流体取り入れ口から動力軸回転による対数螺旋旋回羽根回転で下流の軸流圧縮機構に圧縮流体を螺旋旋回流動させる機構と、流動させられた流体の旋回流動力で回転する、筒内壁の形状線に倣い密着し捩れ対数螺旋旋回羽根を内設して螺旋旋回流路を形成する、自在回転勾配容積器筒と、勾配形状で容積縮小変化による流動体圧縮動作と、自在回転勾配容積器筒の直円筒部に外接してなる発電機構とを設けたことを特徴とする圧縮機兼発電機。
2. 請求項１記載の発電機を利用した風力発電機において
   外筒外面に風向板を設け、外筒を風向きに向かい自在回転の据え付け台に設置し、前記軸流圧縮に替えて、対数螺旋旋回羽根車を用い、空気取り入れ口から排出口まで一連にゴミ除け、自在回転勾配容積器筒、対数螺旋羽根車、対数螺旋捩れ羽根を内蔵した自在回転筒対数螺旋羽根車、自在回転勾配容積器筒、ゴミ除けを設置したことを特徴とする風力発電機。
3. 気流が一定方向の場所に設置する請求項２の気体流発電機において
   風向板、自在回転据え付け台を取り除き、
   筒の中に自在に回転できる筒を設けた二重構造とし、この自在回転筒の中心軸に取り入れた気体を旋回流動させる対数螺旋旋回羽根車と、流体を二重構造の自在回転勾配容積器筒の容積変化による高速螺旋旋回流動に変換した螺旋旋回流動力流を、接続する自在螺旋旋回回転容積器筒に流動し内接する捩れ螺旋旋回回転羽根車に螺旋旋回流動させることによる流動旋回力で、自在螺旋回転容積器筒を回転させて発電に活用する、気体流動力発電機。
4. 上流で取り入れた流体を螺旋旋回流動させる機構と、
   螺旋旋回流動させられた流体の旋回流動力で回転する自在回転容積器筒と、回転する該自在回転容積器筒の直円筒部外径に外接してなる発電機構と設けた発電機であり、流体が非圧縮性流体であるとき前記流体を螺旋旋回流動させる機構として、流体の流入部の円筒内に捩れ螺旋旋回羽根を設け、前記自在回転容積器筒を直円筒で構成して、円筒内に倣うように螺旋形状の旋回よじれ羽根を設け螺旋旋回流路を形成することを特徴とする発電機。
5. 上流で取り入れた流体を螺旋旋回流動させるための捩れ羽根を有する対数螺旋羽根車と、圧縮するための回転勾配容積器筒を有する機構であり、外筒と内筒の二重構造は、旋回流を生成させるよじれ対数螺旋形状羽根を設けて外筒と中心軸で固定される内筒の内径を流動する流体の取り入れ口と、同流体を排出する排出口機構の中間に広大径に接続するよじれ螺旋形状羽根を内包した自在回転勾配容積器筒を設け、取り入れた流体を螺旋旋回流動させながら拡大径の自在回転容積器筒に向かい螺旋旋回流動力と遠心力の相乗効果で回転動力を増大して回転する自在回転容積器筒の回転力を活用した発電機。

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