往復式引擎出現於19世紀末。 從那時起超過130年，活塞的垂直運動持續在「產生動力」中扮演核心角色。 汽車引擎、家用冰箱的壓縮機、醫療場所的氧氣濃縮器、空調機組的壓縮機。 —— 活塞內建於每個處理電力的場地。
而且他們都有一個「無法避免」的共同點。 震動、噪音和機械損失。
為什麼「必須被幫助」
當活塞從往復運動轉換為旋轉運動時，曲柄和連桿總是會介入。 這個機制本身符合教科書標準。 問題在於活塞在上下死點重複「從零加速到速度再減速回零」的循環。
每次加速和減速都會產生慣性。 這些都會以振動、噪音和熱的形式排出（= 機器損失）。 加裝平衡重以抵消這些損失，使用飛輪減少不均勻旋轉，使用減震橡膠降低底盤傳動——全球工程師迄今所做的都是「某種程度上抑制外部損失」。
有位工程師說：「我們根本不會發行它。」
大約二十年前，我對一個問題著迷。
活塞往復運動與旋轉運動之間的相互轉換——真的能在沒有機械損失的情況下實現嗎？
我首先依賴的是內旋形曲線。 當半徑為一半的旋轉圓滾入固定圓圈內時，該圓周上任意點所畫的軌跡會變成直線。 這是一個幾何事實，已知超過兩百年。
換句話說，內旋風琴周長中心的運動即為「旋轉運動本身」，而圓周上點的運動即為「往復線性運動本身」。── 若曲柄機構物理上同時實現兩者，則「往復⇄旋轉」應可行且不失轉換。
該型號曾三度重建。
第一代確實能旋轉，但摩擦力是預期的三倍。 第二次則是每個運動部件重心調整過於鬆動，導致高速旋轉時產生劇烈震動。 平衡調整分三階段重新設計：獨立活塞→第二曲軸→以及所有活動部件。
第三次嘗試時，我終於達成了「均勻旋轉速度」。 所有運動部件相對於每個旋轉軸持續以恆定速度旋轉——幾乎沒有振動和機械損失。 這時，我終於提交了專利申請。
有了氣動引擎，車子真的能跑起來
隨後，透過與早稻田大學的聯合研究，我們將此機構商業化為壓縮空氣驅動的空氣引擎。 卡丁車實際上是用只裝有壓縮空氣的汽缸來運作——經過幾個原型，我們終於抵達了。
在此階段，他獲得更多專利，並同時向美國、德國及英國進行國際申請。
然而，對我來說，真正成就感既不是專利號碼，也不是獎項。 「一百多年來被視為『無法避免』的事，其實是無法避免的」——這點被卡丁車證明，正是支撐了二十年研究的基礎。
這項技術應該用於什麼？
全旋轉平衡圓柱裝置目前正進入其應用領域的驗證階段。
我立刻想到的應用是醫療器材。 氧氣濃縮器——透過消除振動源本身，醫院病房中深夜運作的裝置噪音能從根本上降低。 牙科壓縮機——在病人面前運作的裝置所產生的振動，可在安裝表面降低至加速度的四分之一以下。
除此之外，還有空調和冷凍機組的壓縮機、各種泵浦、內燃機和渦輪泵。 ── 活塞系統應用的領域都是潛在的。
結論——「這也無可奈何」是值得懷疑的
科技進步不僅是累積的。 某個時候，原本被認為是「這就是標準」的解決方案，如果用不同的物理方法來處理，可能會有更好的方法。 問題在於，嘗試這種替代方案需要長達5、10或20年的研究。
我們Air Surf Co.， Ltd.成立的目的是確保「研究期不會那麼短」。 我們沒有行銷預算或華麗的提案——相反地，我們將管理資源投入原型、測量設備和研究時間。
那種百年來未曾觸及的「無可奈何」依然在各處徘徊。 我們接下來該懷疑的地點——我們熱切期待有現場經驗者的聲音。
作者簡介
Air Surf 有限公司首席研發官 多年來從事電力技術的研發。