JPS6321301A - タ−ビン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービンに関するものである。

従来のタービンはケーシングに固定されたノズルによっ
て高速化された作業流体を羽根に向って噴射し特に高速
回転が得られることを特徴とした基本原理からなる。し
かし羽根車の外周より中心軸に至るまでの回転の変化は
円運動の原理である円の外周から軸の中心に至る程速度
（速さ）は減速濃縮され円周の回転する速さから軸の中
心は回転する力に変化して行く。従ってこの原理により
外径の小さい小型のタービンを作っても回転力はほとん
ど得られないのである。そこで実用性があり回転力が得
られるタービンにするには羽根車の直径を大きくしなけ
ればならないのであるが強度的な問題が生じるので余り
大きくすることはできない。そこで制限された大きさに
大型化するのであるがそれでもまだ軸回転が高速過ぎて
実用性が薄いので更に回転を大きく減速して回転力に変
えることのできる減速機によって軸回転を低速高トルク
にしく２） なければ実用にならない大きな欠点を持っているのであ
る。次に正トルクの発生面となる羽根の凹面と流体が羽
根間を通過する時に生ずる反作用によって負のトルクが
発生する凸面で構成されるので正負で相殺されたトルク
発生となる。

つまり羽根間を横切る作業流体ば抵抗となるのである。

又ケーシングと羽根の周辺は多くの空間を持たせなけれ
ばならない構造を持っているので多くめ未使用の作業流
体の流出はさけられない。又減速機を必要とするので減
速機が持つ歯車の歯形の干渉抵抗がタービンの効率を犬
きく阻害している。其の他調速機等による機械損失も大
きくこれ等の附属諸機械によってタービンの製作費を高
くしているのである。このような欠点を持っているにも
かかわらず発電用に使用されている理由は割合熱効率が
高く故障となる摺動部分を持っていないので長期間の運
転が要求される発電用としては最適機関となっている。

この点タービンに代る原動機は見い出せない。

従来のタービンの基本原理はエネルギーを与える側の構
造が停止状態である。これはエネルギーを与える側が常
時エネルギーを成果する側に割り込みをしなければなら
ない。このよい例にはラック歯車があり歯形の噛み合い
部分には噛み合い干渉抵抗即ち反作用を含んでエネルギ
ーの授受が行われているのである。

本発明の基本原理はエネルギーを与える側がエネルギー
を与えられる側にエネルギーを与えながら併行して動い
ていることである。従って割り込みを必要としない。極
めて合理的なエネルギーの授受が行われるのである。

本発明の最大の特徴は既にコイル状態となって回転中の
作業流体を使用することである。本発明タービン（ねぢ
タービン）の原理とよく似た例として電動機（モーター
）によって簡単に説明してみる。電動機は回転子の外殻
をコイル状態に流れる電子即ち見ることのできないコイ
ル状態に流れる磁気の流れを持つ固定子（フィルドコイ
ル）とその中に磁気を持つ回転子で構成されている。其
の他の例として紐を巻き付けている回転前のコマ（独楽
）が連想される。コマはローターを示し紐はケーシング
を意味する紐はコマを回すに当って大きな抵抗をともな
って力強く回すことができる。これはコイル状態の作業
流体によって大きな回転力が得られることを意味してい
るのである。このように基礎原理は従来のタービンが風
車であるのに対し本発明のタービ／はコマ（独楽）であ
る。本発明を図面によって説明する。円筒形ケーシング
１１の内壁面と円筒形ローター２Ｉの外周間を作業流体
が注入口３より大きなコイル状態となって流れるようケ
ーシング１８の内壁面に螺子溝１２（例半丸又梯形溝）
を設ける。一方ローター２２にはコイル状態になって流
れる作業流体のエネルギー（熱又は原子０分子の動き）
を充分に成果する目的と使用済みの作業流体を排出口４
より効率よく逃がしてやる目的を持つ装置としてロータ
ー２１の外周に螺子溝２２（例半丸形又は梯形）を堀抄
込みこの螺子溝２２に適当な間隔に堰又は仕切板の機能
を持つ羽根２３を設ける。このローター２２の螺子溝２
２はトルク発生上円滑な回転を得ようとするためにはケ
ーシング及びローターの螺子溝１０螺子でもよいが３０
螺子の方が有利である。この場合注入口３、排出口４は
各３ケ所としなければならない。作業流体の注入角度は
ケーシング１１の円筒部から螺子溝１２のねじれ角とロ
ーター２１の螺子底の円周に沿った角度がよく、円筒形
ケーシング１１の内壁面と螺子溝２２及び羽根２３を持
つローター２１との間にできる空間をケーシングの注入
口３より注入され連続してコイル状態となって流れる作
業流体の回転エネルギーを螺子溝２２及び羽根２３をも
つローター２１にコイル状態に与えながら排出口４に至
り回転力を得るのである１、注入口３及び排出口４に流
れ込む作業流体の方向に対し逆方向側となる螺子部分は
反トルクの発生の場となるので無くさなければならない
。又作業流体の注入口３及び排出口４はほぼ同形状でよ
〈従来のタービンのように特に排出口を大きくする必戟
はない。

本発明タービンの運転に当って、回転中のローター螺子
溝内の作業流体は遠心力によって外方に飛び散る力が発
生する。これは螺子溝及び羽根が外方へ拡大することを
意味しているのであってこの流体で形成される螺子溝及
び羽根は高速回転になる程、大きな抵抗となってロータ
ーへ有効トルクを与えるのである。従って遠心力が強く
発生する高速になるほど効率は上昇することになるので
ある。

ケーシング溝を流れる作業流体の速度については螺子溝
を先行して流れる作業流体が抵抗となる。

一方圧力はローターにエネルギーが吸集されるので排出
口に至るほど低くなる。それはローターの直径が大きく
長さが長く、螺子ピッチか細い程つまり螺子溝が長いほ
ど圧力は低くなる。

これ等の有効圧力及び有効サイズには上限、下限がある
ので実験タービンによって求めなくてはならない。

本発明タービンの特徴及び効果を箇条書にする。

１）ケーシング及びローター間を流れる作業流体はロー
ターの羽根にトルクを与えながら大きな抵抗をともなっ
てコイル状態に流れるため、ローターの回転は特に高速
にならない。従って減速装置の必要性は少なくなる。

２）ローターに回転を与える側の作業流体も既に回転運
動しているので原動機関としては反トルクの少ない理想
的な回転エネルギーが得られる。

３）電動機（モーター）によく似たトルク発生機能を持
つ効率の優れた原動機となる。

４）注入口から排出口に至るまでの作業流体の流速の差
は少なく、圧力は螺子つきローターに極めて効率よく吸
集されるのでねばりのおる低速、高トルクのタービンと
なる。

５）排出される作業流体の流速が遅いので復水には好都
合である。

６）低速、高トルクのタービンであるから負荷による失
速状態になり難い。

７）ケーシングとローターとの間隙はラビリンスパツキ
ンが持つ隙間程度で運転できるので作業流体の流出損失
が少ない。

８）流線形を特に必要としない羽根で構成されるので安
価なタービンとなる。

９）ケーシングの内壁面の螺子は補強のために付けられ
るリプの代りとなるので薄肉のケーシングであっても丈
夫である。

１０）構造が簡単であるのでシールシステムの設置が容
易となる。

１１）構造が簡単であるため故障が少なく修理し易い。

［）ローターの構造上数枚の羽根を一本化してローター
にアリ又は溝接手によって取り付けすることが可能とな
るので丈夫で安価なローターとなる。

Ｕ＋）主として回転力を持つ作業流体を使用するのでタ
ービンが小形であっても強力な回転トルクが得られる。

１４）作業流体の排出に当ってケーシングの螺子溝は連
続排気となるがローターの螺子溝は羽根で仕切られてい
るため断続排気となる。つまり断続排気を含む連続排気
となる。この様な一部断続排気を持つタービンであるか
ら低速高トルクのタービンとなるのである。

１５）作業流体の給入口、排出口を交代することによっ
て簡単に正逆回転が可能となる。

ｒｅ）作業流体は気相液相に関係なく使用できる。

１７）同方向に回転流出する作業流体に対し同方向に回
転するローターと羽根で構成されているため羽根部分に
生ずる過流に非常に少ないので騒音振動が少なく従って
振動劣化の少ない長寿命のターピ／となる。

１８）本発明の原理はポンプ　油圧モーター、水車伝導
装置として利用できる。

１９）仕切板に近い羽根で構成されているためタービン
特有の羽根の振動によるキーンと云う金属音（超音波）
が少なくなるので騒音か問題となっている航空気用ガヌ
ターピ／、ジェットエンジン、船舶用ガスタービン、機
関車用ガスタービン等の騒音対策となり更に自動車用ガ
スタービンの開発の糸口となる。航空気相ガスタービン
の場合は螺子ピッチ等を変えて高速化しなければならな
い。

このように本発明タービンは多くの効果、特徴を持つこ
とになりエネルギーの無駄な流出が少なく、剛性に富み
安価、安全、長寿命と理想に近い原動機となって世に提
供できるものであム

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明タービンを説明するための一部側断面図
である。 第２図はケーシングと羽根部分が異なる回転位置となっ
た場合の羽根部分の拡大図である。 第３図は第１図のケーシングの側面を除いた正面図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒形ケーシング（１＿１）に作業流体がケーシング（
   １＿１）の内壁面に沿ってコイル状態となって流れるよ
   うにするための装置としてケーシング内壁面に螺子溝（
   １＿２）を設ける。ローター（２＿１）には作業流体の
   エネルギーを吸集するための装置として螺子溝（２＿２
   ）を堀り込み、この螺子溝（２＿２）え羽根（２＿３）
   を設けた構造からなるタービンに於いて円筒形ケーシン
   グ（１＿１）の内壁面と螺子溝（２＿２）及び羽根（２
   ＿３）を持つローター（２＿１）との間にできる空間を
   ケーシングの注入口（３）より連続してコイル状態とな
   って流れる作業流体の回転エネルギーを螺子溝（２＿２
   ）及び羽根（２＿３）を持つローター（２＿１）にコイ
   ル状態に与えて回転力を得ることを特徴としたタービン