JPH11513091A

JPH11513091A - ロータ

Info

Publication number: JPH11513091A
Application number: JP9505362A
Authority: JP
Inventors: デービッドハーマンジェイデン
Original assignee: デービッドハーマンジェイデン
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1999-11-09
Also published as: CN1063256C; CA2226486A1; IL122889A0; DE69630303D1; KR100445508B1; ES2206583T3; RU2168066C2; IL122889A; EP0837989B1; US5934877A; WO1997003291A1; DK0837989T3; PT837989E; KR19990028875A; EP0837989A4; DE69630303T2; EP0837989A1; ATE251718T1; CA2226486C; MX9800299A

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，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，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，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【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。