JP2012531550A - 回転装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
i)いまだに、上述したように効率の悪さをもたらす往復運動を少なくとも部分的に含み、
ii)容易に密閉可能であり、使用荷重で発生する圧力に耐えることができる室を組み込むことができず、及び/又は
iii)圧縮と燃焼を共通のゾーンで発生させることができない
からである。
(i)各ロータが、それぞれの周囲に一定の間隔で自身から延在する突起を有して、隣接する突起の間に密閉可能な圧縮室の開放部分を画定し、
(ii)各突起が2つの側面及び1つの突出した端面を有し、各側面と突出した端面とが合う点が先端を画定し、
(iii)ロータが逆回転すると、ロータの一方の突起が他方のロータ上にある1対の突起の間に係合し、係合しているロータの先端が突起対の対向する側面と所定の期間、密閉状態で一定に接触するように2つのロータが配置構成され、
上記所定の期間中に、密閉した室が形成され、室の容積が逆回転によって所定のレベルまで低減する。
出量を提供する。既知の装置とは異なり、本発明の回転装置は往復運動又は偏心運動に頼らず、ほぼ10:1という高い圧力比を容易に提供することができ、したがって内燃機関、高圧圧縮ユニット、及びタービンのような広範囲の用途での使用に適している。圧縮機又はタービンがある本発明の回転装置の用途では、100:1程度の圧力比が達成可能であることが考えられる。
(i)相互に隣接して配置され、自身の実質的に平行な回転軸の周囲で回転可能である2つのロータを備え、
(a)各ロータが、周囲に一定の間隔で自身から延在する突起を有して、それぞれ隣接する突起の間に密閉可能な圧縮室の開放部分を画定し、
(b)各突起が2つの側面及び1つの突出した端面を有し、各側面と突出した端面とが合う点が先端を画定し、
(c)ロータが逆回転すると、ロータの一方の突起が他方のロータ上にある1対の突起の間に係合し、係合しているロータの先端が突起対の対向する側面と所定の期間、密閉状態で一定に接触するように2つのロータが配置構成され、さらに、
(ii)密閉可能な圧縮室内に燃料を噴射するインジェクタと、
(iii)密閉可能な圧縮室内で燃料に点火する点火装置と、
を備え、
所定の期間中に、密閉した圧縮室が形成され、密閉した圧縮燃焼室の容積が逆回転によって所定のレベルまで低減し、燃料が密閉可能な圧縮燃焼室内に噴射され、その後に点火される。
実施形態は、一致した効率レベルに関連した高い出力トルク及び高い動力特性を発揮することができる。
(i)相互に隣接して配置され、自身の実質的に平行な回転軸の周囲で回転可能である2つのロータを備え、
(a)各ロータが、それぞれの周囲に一定の間隔で自身から延在する突起を有して隣接する突起の間に密閉可能な圧縮室の開放部分を画定し、
(b)各突起が2つの側面及び1つの突出した端面を有し、各側面と突出した端面とが合う点が先端を画定し、
(c)ロータが逆回転すると、ロータの一方の突起が他方のロータ上にある1対の突起の間に係合し、係合しているロータの先端が突起対の対向する側面と所定の期間、密閉状態で一定に接触するように、2つのロータが配置構成され、さらに、
(ii)密閉可能な圧縮室が形成される場所に隣接して少なくとも1つの一方弁が配置されて、密閉可能な圧縮室内の気体が室を出られるようにし、
所定の期間中に、密閉した圧縮室が形成され、密閉した圧縮室の容積が逆回転によって所定のレベルまで低減し、このように圧縮した気体が少なくとも1つの一方弁を介して密閉した圧縮室から出ることができる回転圧縮機が提供される。
・標準的な圧縮機より有意に速く運転作業圧まで上昇させる容量。
・高いCFMで改良される動的圧力蓄積で、したがって必要な貯蔵タンクが従来の圧縮機より有意に小型化されること。
・往復する塊がないので、ユニットの信頼性が向上して、必要な保守が少なくなり、振動が低減して静かになり、運転費が低減すること。
・気体を圧縮して液体の形態にするか、又は気体を長距離給送するために、天然ガス産業で使用する技術を改造する能力。
(i)相互に隣接して配置され、実質的に平行な回転軸の周囲で回転可能である2つのロータを備え、
(a)各ロータが、それぞれの周囲に一定の間隔で自身から延在する突起を有して、隣接する突起の間に密閉可能で膨張可能な室の開放部分を画定し、
(b)各突起が2つの側面及び1つの突出した端面を有し、各側面と突出した端面とが合う点が先端を画定し、
(c)ロータが逆回転すると、ロータの一方の突起が他方のロータ上にある1対の突起の間に係合し、係合しているロータの先端が突起対の対向する側面と所定の期間、密閉状態で一定に接触するように、2つのロータが配置構成され、さらに、
(ii)密閉可能で膨張可能な室が形成される場所に隣接して少なくとも1つの一方弁が配置されて、密閉可能で膨張可能な室に圧縮した気体が入ることができるようにし、
所定の期間中に、密閉した膨張室が形成され、気体が、膨張可能な室を膨張させてロータを回転させるように、少なくとも1つの一方弁を介して密閉した膨張室に入ることができるタービンが提供される。
とする現在の発電機のより高く過熱した蒸気圧を必要としない。このような低めの圧力の要件は、特に太陽熱及び地熱分野で蒸気生成による発電に適することになる。これは、石炭燃焼分野で効率利得を達成する用途も有することができる。
図6A:0°回転−圧縮なし。気体の体積がここでは圧縮室8内に密閉されているが、圧縮はまだ生じていない。
図6B:15°回転−圧縮サイクルの段階1が開始している。ロータ3のロータ突起4が圧縮室8の開放部分13の容積に押しつけられ、圧縮を引き起こす。
図6C:30°回転−ここで段階1が終了する。この時点で圧縮比は2:1である。ロータの運動が30°を超えると、圧縮の第2の段階が開始する。この時点で圧縮ストロークのオーバラップが開始することも留意されたい。
図6D:45°回転−圧縮サイクルの段階2がここで終了し、ストロークが最大圧縮点に到達している。
スパークプラグは通常、密閉ハウジング7の外側から密閉ハウジング7にねじ込まれ、スパークプラグは密閉ハウジングの内面を越えて突き出さないことが理解されるであろう。密閉ハウジング7がロータ2、3及び突起4に接触する場合、これは各々の点火装置9の配置によって決定されることが理解されるであろう。燃料インジェクタ装置は、密閉ハウジング7の内側、又はロータ2又は3上、又は突起4上を含めて様々な位置に位置することもできることが明らかである。最も都合のよい位置は、これも密閉ハウジング7の内側である。点火装置9の場合のように、燃料インジェクタは、密閉ハウジング7の壁から内側に突き出さないように位置する必要があることが理解されるであろう。
・燃料インジェクタ及び/又はスパークプラグは、ロータの面4d及び突出した端面4b上に、例えばそれぞれ位置104及び108に装着することができる。
・燃料インジェクタは、前面に、例えば密閉ハウジング7の面103の位置112及び116に装着することができる。
・燃料インジェクタ及び/又はスパークプラグは、密閉ハウジング7の頂部又は底部、例えば各々の圧縮室8に隣接する位置120/124に装着することができる。
この区域の圧力を変化させることができる。排気部門の圧縮機は、圧縮機の真空側から排気部門を空にして、この区域の真空を変化させることができる。排気部門の各々の開放区域13で発生した真空は、ロータが回転すると吸気部門に渡される。吸入及び排気部門のスロットルボディを制御すると、吸入部門で真空から比較的高圧まで圧力を広範囲に変化させることができ、これは低荷重から高荷重までの用途の範囲に対応する。
(すなわち1つの部片にする)ことが可能である。図9及び図10に関して、各突起4は、4本のボルト又はねじ11によって各々のロータ2又は3に取り付けられる。ロータ2、3の周囲は、突起4を容易に取り付けられる表面12を提供するように成形することができる。
例1
ロータ毎に5つの突起(ロータ毎に10の突起間隔)
−ロータ軸から突起毎に36°
−突起高さと基礎ロータ半径との比率が25/40
−圧縮比⇒約3.6:1
ロータ毎に6つの突起(ロータ毎に12の突起間隔)
−ロータ軸から突起毎に30°
−突起高さと基礎ロータ半径との比率が9/24
−圧縮比⇒約4.6:1
Claims (38)
- ロータリエンジン、圧縮機、又はタービンに使用する回転装置であって、相互に隣接して配置され、実質的に平行な回転軸の周囲で回転可能な2つのロータを備え、
(i)前記各ロータが、それぞれの周囲に一定の間隔で自身から延在する突起を有して、隣接する突起の間に密閉可能な圧縮室の開放部分を画定し、
(ii)各突起が2つの側面及び1つの突出した端面を有し、各側面と前記突出した端面とが合う点が先端を画定し、
(iii)前記ロータが逆回転すると、前記ロータの一方の突起が他方のロータ上にある1対の突起の間に係合し、該係合しているロータの先端が前記突起対の対向する側面と所定の期間、密閉状態で一定に接触するように前記2つのロータが配置構成され、
前記所定の期間中に、密閉した室が形成され、該室の容積が逆回転によって所定のレベルまで低減する回転装置。 - 前記突起又は各突起が、所定の室の容積を達成するように成形される、前記請求項に記載の回転装置。
- 各突起の側面又は各側面の形状が、他方のロータに対して一方のロータが回転すると、前記一方のロータ上にある突起の突出端面の先端がそれぞれ、前記他方のロータ上にある前記突起の側面の形状を辿る曲線を描き、全ストロークを通して前記先端と前記側面が一定の接触点を形成する、請求項1又は2に記載の回転装置。
- 前記突出端面又は各突出端面が、前記圧縮室の開放部分に出入りするにつれ、前記ロータ表面と係合しないように成形される、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 各突起の突出端面が、凸曲線として成形される、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 各突起の前記側面又は各側面が、
(i)凹曲面、又は
(ii)指数凹曲線
として成形される、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。 - 前記圧縮室が全ストロークを通して密閉されるように、前記先端又は各先端が、前記圧縮室を密閉するシール材を備える、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 前記シール材が、典型的な圧縮及び燃焼圧に耐えることができる、請求項7に記載の回転装置。
- 前記圧縮室が形成される区域が密閉ハウジングに囲まれ、前記圧縮室が実質的に閉じるように配置構成される、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 前記密閉ハウジングが、前記圧縮室の開放部分に空気を導入する空気入口を備える、請求項8又は請求項9に記載の回転装置。
- 前記密閉ハウジングが、各室内で圧縮される空気の体積を増加させ、それにより最大圧縮比を上げるように、その後の圧縮室の開放部分を覆うように配置構成される、請求項9又は請求項10に記載の回転装置。
- 前記密閉ハウジングが、燃焼が起きた後に前記圧縮室からの排気ガスを受けるように配
置構成された排気出口を備える、請求項9から11のいずれか1項に記載の回転装置。 - 各々のロータと関連して、前記圧縮室の開放部分に入る吸気量を増加させるように、遠心圧縮機ユニットが配置構成される、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 各々のロータと関連して、前記圧縮室からの空気/気体の排気を増加させるように、遠心圧縮機ユニットが配置構成される、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 前記突起が別々の構成要素として形成され、それぞれが各々のロータに取り付け可能であるように構成される、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 前記突起が、その各々のロータと一体形成される、請求項1から14のいずれか1項に記載の回転装置。
- 前記ロータが、それぞれ円筒形である、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 前記ロータの回転軸が、相互に位置合わせされる、前記請求項のいずれか1項に記載の回転装置。
- 圧縮及び燃焼ゾーンがあるロータリエンジンであって、
(i)請求項9から18のいずれか1項に記載の回転装置と、
(ii)前記密閉可能な圧縮室内に燃料を噴射するインジェクタと、
(iii)前記密閉可能な圧縮室内で前記燃料に点火する点火装置と、
を備え、
前記所定の期間中に、密閉した圧縮室が形成され、該密閉した圧縮燃焼室の容積が逆回転によって所定のレベルまで低減し、燃料が前記密閉した圧縮燃焼室内に噴射され、その後に点火されるロータリエンジン。 - 前記インジェクタが、前記ハウジング内に位置する、請求項19に記載のロータリエンジン。
- 1つ又は複数のインジェクタが、前記ロータの一方又は両方に装着される、請求項19又は請求項20に記載のロータリエンジン。
- 前記点火装置が、前記ハウジングの内側に位置する、請求項19から21のいずれか1項に記載のロータリエンジン。
- 1つ又は複数の点火装置が、前記ロータの一方又は両方に装着される、請求項19から22のいずれか1項に記載のロータリエンジン。
- 前記密閉ハウジングが、燃焼が起きた後に前記圧縮室から排気ガスを受けるように配置構成された排気出口を備える、請求項19から23のいずれか1項に記載のロータリエンジン。
- (i)請求項9から18のいずれか1項に記載の回転装置と、
(ii)前記密閉した圧縮室が形成される場所に隣接して位置し、前記密閉した圧縮室内の気体が室を出られるようにする少なくとも1つの一方弁と、
を備え、
所定の期間中に密閉した圧縮室が形成され、前記密閉した圧縮室の容積が逆回転によって所定のレベルまで低減し、このように圧縮した気体が前記少なくとも1つの一方弁を介
して前記密閉した圧縮室から出ることができる圧縮機。 - 前記出て行く気体が、前記少なくとも1つの一方弁を出た後に収集装置内に収集される、請求項25に記載の圧縮機。
- 前記密閉ハウジングが、前記圧縮プロセス中に圧縮室又は開放部分の実質的に半分を密閉するように配置構成される、請求項25又は請求項26に記載の圧縮機。
- 前記少なくとも1つの一方弁が、前記ハウジング内に位置する、請求項25から27のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記少なくとも1つの一方弁が、前記ロータの一方又は両方内に位置する、請求項25から28のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記圧縮サイクルを駆動する駆動手段を備える、請求項25から29のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記ロータを動作状態で相互に関連させる駆動列配置構成を備える、請求項25から30のいずれか1項に記載の圧縮機。
- (i)請求項9から18のいずれか1項に記載の回転装置と、
(ii)前記密閉可能で膨張可能な室が形成される場所に隣接して位置し、前記密閉可能で膨張可能な室に圧縮した気体が入ることができるようにする少なくとも1つの一方弁と、
を備え、
前記所定の期間中に密閉した膨張可能な室が形成され、気体が、前記密閉した膨張可能な室を膨張させて前記ロータを回転させるように、前記少なくとも1つの一方弁を介して前記密閉した膨張可能な室に入ることができるタービン。 - 前記ロータの一方又はそれぞれに、各々の内部弁アセンブリが設けられる、請求項32に記載のタービン。
- 前記内部弁アセンブリが、前記膨張可能な室と圧縮気体源との間に流体連絡を提供する導管を備える、請求項32又は請求項33に記載のタービン。
- 実質的に本明細書に記載した、添付図面のいずれか1つに関連する回転装置。
- 実質的に本明細書に記載した、添付図面のいずれか1つに関連するロータリエンジン。
- 実質的に本明細書に記載した、添付図面のいずれか1つに関連する圧縮機。
- 実質的に本明細書に記載した、添付図面のいずれか1つに関連するタービン。
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