JP2018510297A - 回転流体内に渦空洞を生成するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

渦空洞を生成するためのシステムの例が開示される。本システムは、１以上の注入ポートを介して流体が注入される容器と、流体を当該容器を介して回転させるように構成された流体回転システムと、を備えている。流体は、当該容器から、排出ポートを介して排出され、前記１以上の注入ポートを介して前記容器に戻される。第１スピナーが、前記容器の１つの壁に取り付けられ、第２スピナーが、前記容器の反対側の壁に取り付けられ、前記第２スピナーは、前記第１スピナーからある距離だけ離れていて、前記第１スピナーに対向している。前記流体回転システムが前記容器内で流体の回転を始動する時、渦空洞が形成されて、それは前記第１及び第２スピナーの間に延在し、その一端は前記第１スピナー上に着座し、その反対端は前記第２スピナー上に着座する。

Description

本発明は、回転流体内に渦空洞（キャビディ）を生成するための装置及び方法に関しており、例えば、プラズマ圧縮システムの回転流体内に渦空洞を生成するための装置及び方法に関している。

他に指示の無い限り、本項目において説明される内容は、本願の特許請求の範囲に対する先行技術ではないし、本項目に含まれることによって先行技術として自認されたものでもない。

ある容積の液体内における円滑な真空引き空洞（キャビディ）は、カナダのバーナビーに所在するジェネラル・フュージョン・インコーポレーションが開発するプラズマ圧縮システムの本質的な部分である。真空引き空洞は、渦空洞とも呼ばれ、溶融リチウム鉛のような溶融金属が充填されたプラズマ圧縮容器の中央において生成される。ポンプシステムが、圧縮容器内に流体の回転流をもたらして、空洞を生成するように用いられる。当該空洞は、ガス空洞または真空空洞であり得る。プラズマが、そのような空洞内に注入されて、集中する圧力波で圧縮される。当該圧力波が空洞を崩壊させて、その中でプラズマを圧縮する。

従前の実験は、渦空洞を生成するために、水及び／または液体鉛のポンプシステムを用いて実施されていた。これらのシステムの幾つかにおけるポンプシステムは、浴槽の渦の概念に基づいている。当該概念においては、空洞は、圧縮容器内の液体の接線方向のポンプ作用と当該容器の底部の孔からの液体の排出作用との結果として形成される。そのようなシステムは、渦空洞の形成において成功しても、以下のような問題があった。例えば、空洞が容器全体に広がって排出管内に入る場合、得られた渦空洞は、液体／気体との界面（インタフェース）の所望の円滑性を欠いていた。界面の円滑性の欠如、すなわち、高周波数の表面リップルの永続的存在は、当該界面の近傍での強力な鉛直方向剪断層の存在と、（渦の頂部と底部の）回転界面の容器静止壁との相互作用と、に帰属する。渦空洞は、容器の全体の高さに広がって、容器の頂部の静止壁と接触し、容器の底部において排出孔に入る。渦空洞が排出孔内にまで広がると、それは排出領域の有意な部分を閉塞し得て、そのことが渦界面の近傍での鉛直方向速度（及び剪断）の有意な上昇に帰結し得る。それは、渦の不安定化（例えば歳差運動）及び表面の良くない質をもたらし得る。これに加えて、システム内の流体の量は、固定され得ないで、すなわち、流体の注入と流体の排出とが切り離され（開放系）、そのことは、生成される渦空洞の正確なパラメータの制御及び／または予見の困難性をもたらす。

ある観点において、回転流体内に渦空洞を生成するための装置が提供される。当該装置は、容器を備え、前記容器は、当該容器の内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第１スピナーと、該容器の内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第２スピナーと、を有し、前記第２スピナーの回転可能フェース面は、前記第１スピナーの回転可能フェース面と同軸であって互いに対向している。当該装置は、更に、当該容器の内部と流体連通し、前記第１及び第２スピナーの間に位置し、回転流体が当該容器内に注入され得て、前記第１及び第２スピナーの間に当該回転流体の回転流をもたらす、少なくとも１つの流体注入口を備えている。当該装置は、更に、前記少なくとも１つの流体注入口に結合され、前記回転流体が前記第１及び第２スピナーの間に広がる（延びる）渦空洞を形成するのに十分な角運動量で前記容器内を回転するというように、前記回転流体を当該容器内に注入する流体ポンプを備えている。前記渦空洞は、前記第１及び第２スピナーの半径より小さい半径を有しており、前記渦空洞の一端は、前記第１スピナーの回転可能フェース面上に着座しており、前記渦空洞の他端は、前記第２スピナーの回転可能フェース面上に着座している。当該装置は、更に、当該容器の内部と流体連通する少なくとも１つの回転流体排出孔を備えており、前記少なくとも１つの排出孔は、前記回転流体が前記容器から排出されることを許容するように、前記第１及び第２スピナーから十分な距離だけ離れている。

ある観点では、前記少なくとも１つの流体排出孔は、前記第１及び第２スピナーと同軸である。

前記装置は、更に、前記流体ポンプと前記少なくとも１つの流体注入口と前記少なくとも１つの排出孔とに流体結合された管ネットワークを備え得て、前記容器から前記少なくとも１つの排出孔を介して排出された前記流体は、前記少なくとも１つの流体注入口を介して前記容器内に再循環され得る。

ある観点では、前記第１及び第２スピナーの少なくとも一方は、更に、前記渦空洞を支持するのに十分な幅を有する固体リムによって取り囲まれた中央開口を有し得る。前記第１及び第２スピナーの前記少なくとも一方は、前記中央開口と側壁とを有する中空管であり得て、前記渦空洞を支持する固体リムを規定し得る。前記中空管は、側壁の内面の周に沿って延びるスリットと、可動蓋と、前記中央開口を閉鎖する第１位置と前記中央開口を閉鎖しない第２位置との間で前記可動蓋を駆動するように構成された駆動部と、を更に有し得る。

ある観点では、当該装置は、更に、前記第１及び第２スピナーを回転する少なくとも１つのモータと、前記少なくとも１つのモータと電気通信し前記第１及び第２スピナーの回転速度をそれぞれ調整するようにプログラムされたコントローラと、を備え得る。

ある観点では、前記第１及び第２スピナーは、更に、当該第１及び第２スピナーの底面に接続されそこから離れるように延びる複数のフィンを有し得て、前記複数のフィンは、前記回転流体の回転方向に対して略垂直な方向を向いている。

ある観点では、渦生成器を備えたプラズマ圧縮システムが提供される。当該プラズマ圧縮システムは、回転流体を収容するためのプラズマ圧縮チャンバと、少なくとも１つの回転流体注入口と、前記少なくとも１つの回転流体注入口から離れた少なくとも１つの回転流体排出孔と、を備える。外壁が、当該プラズマ圧縮チャンバの内部空間を規定している。当該システムは、更に、チャンバの内部空間内にプラズマを生成して注入するように構成された少なくとも１つのプラズマ生成器を備える。当該プラズマ生成器は、生成されたプラズマが前記プラズマ圧縮チャンバに出力され得るように前記プラズマ圧縮チャンバの前記内部空間と流体連通する出力部を有している。前記チャンバの周囲に配置された複数のピストンを有する圧力波生成器が設けられ、当該複数のピストンは、前記チャンバの外壁と衝突して集中する圧力波を前記チャンバの前記内部空間内に収容された前記回転流体内に生成するよう動作する。当該システムは、また、前記チャンバ内に渦空洞を形成するための渦生成装置を備える。渦生成装置は、前記チャンバの内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第１スピナーと、前記チャンバの内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第２スピナーと、を有している。前記少なくとも１つの流体注入口は、前記第１及び第２スピナーの間に位置し、前記内部空間と流体連通し、回転流体が前記プラズマ圧縮チャンバ内に注入され得て、前記第１及び第２スピナーの間に当該回転流体の回転流をもたらす。前記内部空間と流体連通している前記少なくとも１つの回転流体排出孔は、前記回転流体が前記プラズマ圧縮チャンバから排出されることを許容するように、前記第１及び第２スピナーから十分な距離だけ離れている。前記少なくとも１つの流体注入口に結合された流体ポンプが、前記回転流体が前記第１及び第２スピナーの間に渦空洞を形成するのに十分な角運動量で回転するように前記回転流体を前記チャンバ内に注入するよう動作し、前記渦空洞の一端は、前記第１スピナーの回転可能フェース面上に着座し、前記渦空洞の他端は、前記第２スピナーの回転可能フェース面上に着座する。前記第１及び第２スピナーの少なくとも一方は、前記渦空洞を支持するのに十分な幅を有する固体リムによって取り囲まれた中央開口を有している。前記中央開口は、前記プラズマ生成器によって出力されるプラズマが前記渦空洞に入るように、前記プラズマ生成器の前記出力部と整列されている。

更に別の観点では、プラズマ圧縮システムにおいて渦空洞を生成する方法が提供される。当該方法は、プラズマ圧縮チャンバ内に第１スピナーと第２スピナーとを設ける工程を備え、前記第２スピナーは前記第１スピナーから離れている。前記第１及び第２スピナーは、各々、前記プラズマ圧縮チャンバの内部に取り付けられた回転可能フェース面を有し、当該第１及び第２回転可能フェース面は互いに同軸であって対向している。また、当該方法は、前記第１及び第２スピナーの間に渦空洞を形成するのに十分な角運動量でプラズマ圧縮チャンバ内において回転流体を循環させる工程と、前記渦空洞の第１端が前記第１スピナーの回転可能フェース面に着座し、前記渦空洞の反対側の第２端が前記第２スピナーの回転可能フェース面に着座するような速度で、前記第１及び第２スピナーの回転可能フェース面を回転させる工程と、を備える。

前述の観点及び実施形態に加えて、更なる観点及び実施形態が、図面の参照及び以下の詳細な説明の検討によって、明らかとなるであろう。

図面を通して、言及される要素の対応関係を示すために参照数字が再使用される可能性がある。図面は、本明細書において説明される例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図しない。図面内の要素のサイズ及び相対位置は、必ずしも正確な縮尺で作図したものではない。例えば、様々な要素の形状及び角度は、正確な縮尺で作図したものではなく、これらの要素の一部は、図面の視認性を改善するために任意に拡大かつ位置決めされている。

ガス−液体界面での初期摂動の２つの振幅について、渦空洞の崩壊中の当該ガス−液体界面での流体動力学的な不安定性の展開を示すシミュレーションの概略断面図である。 ガス−液体界面での初期摂動の２つの振幅について、渦空洞の崩壊中の当該ガス−液体界面での流体動力学的な不安定性の展開を示すシミュレーションの概略断面図である。 ガス−液体界面での初期摂動の２つの振幅について、渦空洞の崩壊中の当該ガス−液体界面での流体動力学的な不安定性の展開を示すシミュレーションの概略断面図である。 ガス−液体界面での初期摂動の２つの振幅について、渦空洞の崩壊中の当該ガス−液体界面での流体動力学的な不安定性の展開を示すシミュレーションの概略断面図である。 一実施形態による渦空洞生成装置の断面側面図である。 図２Ａに示された装置の平面断面図である。 図２Ａに示された装置のコンピュータ生成される数値モデルの概略斜視図である。 別の実施形態による渦空洞生成装置のコンピュータ生成される数値モデルの概略斜視図である。 図３Ａに示された装置の渦形成の概略斜視図である。 図３Ｂに示された装置の渦形成の概略斜視図である。 装置の第１スピナー及び第２スピナーが予め決定された速度で回転する時に形成される渦空洞の概略図である。 装置の第１スピナー及び第２スピナーが静止している時に形成される渦空洞の概略図である。 渦空洞生成装置の一実施形態を含むプラズマ圧縮システムの概略断面図である。

ここで説明される本発明の実施形態は、回転流体内に渦空洞を生成可能な装置に関している。当該装置は、プラズマ圧縮システム、例えばジェネラル・フュージョン・インコーポレーションにて開発されたシステム、において実装され得る。当該装置は、全体として、流体注入口と当該注入口から離れた流体排出孔とを有する容器を含んでいる。当該注入口は、容器内の流体の正確な量を制御するように作動され得て当該流体を容器内で巡回させて当該流体内に渦空洞を形成し得る流体ポンプに結合されている。当該ポンプは、容器内の流体の量を変更することによって渦空洞のサイズ／幾何形状を制御するように作動され得る。装置は、容器の一端（第１端）に位置する第１スピナーと、容器の他端（第２端）に位置する第２スピナーと、を含んでいる。第１及び第２スピナーは、各々、渦に対向する面を有する回転可能な部材を有していて、形成される渦が当該スピナーの面上に「着座」し得る。第１及び第２スピナーは、渦と略同じ速度で回転可能であって、このことが、渦表面上での高周波数のリップルの形成を防止し得る。第２スピナーは、渦が排出口にまで広がることを防止するべく、所定の距離だけ排出孔の上方に設置され得る。このような設置は、剪断層が渦内に形成されることをも防止し得る。流体は、溶融鉛のような液体であり得るし、あるいは、液体−固体懸濁液のような流体混合物であり得るし、あるいは、気体であり得る。渦空洞は、気体（ガス）、プラズマまたは真空を含み得る。

ジェネラル・フュージョン・インコーポレーションにおいて過去に実施された調査は、液体／気体の界面に最初に存在している何らかの不完全さ（特には高い波数を有する不完全さ）が、流体動力学的な不安定性の展開を開始させ得て、空洞崩壊中のプラズマの圧縮効率に影響し得る、ということを示した。図１は、ジェネラル・フュージョン・インコーポレーションにおいて実施されたシミュレーションの一例を示している。それは、気体−液体の界面における最初の摂動の異なる振幅についての気体（渦）空洞の崩壊中の流体動力学的な不安定性の展開を示している。図１Ａは、圧力波が界面２に到達する前の、曲線で示された気体／液体の界面２を伴う渦空洞４を示している。認識され得るように、小さい初期の摂動が界面２において存在している。圧力波が渦４を崩壊させる時（図１Ｂ参照）、そのような初期の摂動は、曲線３で示される流体動力学的な不安定性を起動させ得る（トリガし得る）。図１Ｃは、図１Ａに示された例よりも初期の摂動の振幅が大きい気体／液体の界面の別の例（曲線６）を図示している。界面６の初期の摂動がより大きいので、そのような初期の摂動は、圧力波が渦４を崩壊させる時、当該界面のより強い歪みに帰結し得る（図１Ｄ参照）。図１Ｄにおいて認識され得るように、界面６の初期の摂動は、曲線７によって表されるように、気体／液体の界面における鋭い突出（スパイク）とバブルの展開に帰結し得る。従って、生成される渦空洞の高い品質、例えば、回転する液体と気体または真空の渦空洞との間の液体／気体または液体／真空の界面の円滑性は、所望の圧縮効率の達成に関連することが明白である。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の渦生成システム１０の一実施形態の一例を示している。本システム１０は、少なくとも１つの注入口１３から流体（回転流体）が注入される容器１２と、流体循環（ポンプ）システム２４（図２Ｂ参照）と、少なくとも１つの排出口２２と、を含み得る閉ループポンプシステムであり得る。容器１２は、当該容器１２の内部空間を規定するべく、第１端（頂面壁）１１と、第２端（底面壁）２０と、側壁３０と、を有し得る。回転流体は、注入口１３を介して接線方向に容器１２内に注入されて、排出口２２を介して容器１２の第２端から排出される。少なくとも１つの注入口１３は、赤道軌道上に（あるいは、容器の赤道軌道近傍に）位置決めされており、両端１１、２０からは離れている。少なくとも１つの排出口２２は、両端１１、２０の一方に形成されており、少なくとも１つの注入口１３からは離れている。図示の例では、排出口２２は第２端２０に形成されているが、当業者は、容器１２内の回転流体が回転（スピン）され注入角運動量により渦空洞４０が形成され得る限り、注入口１３及び／または排出口２２が本発明の範囲から逸脱することなく任意の他の好適な位置に位置決めされ得ることを理解するであろう。例えば、排出口２２は、頂面（第１端１１）に位置決めされ得るし、あるいは、流体は両端１１、２０に形成された排出口２２を介して排出され得る。

第１スピナー１７は、例えば第１端１１の近傍において、容器１２内に回転可能に取り付けられている。一方、第２スピナー１８は、第１スピナーとは反対側に対向するように幾らかの距離で、回転可能に取り付けられている。両方のスピナー１７、１８は、流体の局所的な接線方向流速と同じ速度で回転する回転可能フェース面１７ａ、１８ａを含み得る。渦空洞の一端がフェース面１７ａ上に着座し、渦空洞の反対端がフェース面１８ａ上に着座するように、第１及び第２スピナー１７、１８は同軸であり得て、回転可能フェース面１８ａは回転可能フェース面１７ａに対向し得る。少なくとも１つの排出口２２は、第２スピナー１８の下方の所定距離に位置決めされている。この理由は、流体排出部の近傍においては鉛直速度成分の高い勾配（剪断層）が形成されて、システム内に予め存在していた摂動（障害）がそのような剪断層によって急速な振幅にさらされ得ることである。剪断層は、半径方向距離（排出孔の半径と相関する）に形成され得て、排出口２２の上方のある距離まで延伸し得る。従って、排出口の近傍におけるスピナーは、排出口での流れを制約しないように、排出口から十分な距離だけ離れて位置決めされる必要がある。これによれば、容器１２内に注入される流体の量は、常時、容器から排出される流体の量に対応し得て、容器内の回転流体の量は一定に維持される。排出口から更に離れたスピナー、例えば第１スピナーは、壁から十分に離れた態様で当該壁（例えば第１端１１）に取り付けられ得て、回転面１７ａが回転することを許容する。あるいは、本発明の範囲から逸脱することなく、更に大きい距離だけ離れていてもよい。なぜなら、第１スピナー１７の近傍には排出口が存在しないからである。ある実装では、当該システム１０は、２つの排出口を備え得る。例えば、第２端２０の１つに加えて、第１端１１に追加の１つが設けられ得る。そのような実装では、２つのスピナー１７、１８は、排出口から排出される回転流体の流れを制約することを避けるべく、それぞれの排出口から十分な距離だけ離れて位置決めされる。排出口２２と最近接のスピナー（例えば第２スピナー１８）との間の距離は、スピナーのサイズと排出口のサイズとの比によって決定され得る。例えば、排出口２２のサイズ（半径）が最近接のスピナー（第２スピナー１８）のサイズ（半径）よりも小さい場合、そのようなスピナーは、排出口２２から更に大きい距離だけ離れて位置決めされるべきである。なぜなら、当該スピナーは流体流を制約し得て、増大された流速に帰結し得るからである。排出口２２のサイズ（半径）が最近接のスピナー（第２スピナー１８）のサイズ（半径）よりも大きい場合、排出口２２とそのようなスピナーとの間の距離はより小さくてもよく、例えば、回転フェース面１８ａは排出口２２の僅かに上方であってもよい。例えば、外径が約６．２ｃｍで内径が約３．２ｃｍである環状の排出口と約４．６ｃｍの半径を有するスピナーとを有する装置１０の場合、当該スピナーと当該排出口との間の距離は、約２．５ｃｍであり得る。

少なくとも１つの排出口２２は、第１及び第２スピナー１７、１８と実質的に同軸であり得る。例えば、少なくとも１つの排出口２２は、第２端２０に形成された円形開口であり得る。あるいは、そこに形成された環状リング開口であり得て、第１及び第２スピナー１７、１８と実質的に同軸であり得て、すなわち、環状リング開口の中心がスピナー１７、１８の軸上にあり得る。ある実装では、排出口２２は、環状リング領域内に配置された複数の小開口を有し得て、当該環状リング領域の中心がスピナー１７、１８の軸上にあり得る。

容器１２の内部空間は、例えば液体媒体のような回転流体で部分的に充填され得る。最初に、システム１０は、予測される渦寸法とシステムパラメータとに基づいて計算される所定量の回転流体で充填され得る。ポンプシステム２４は、回転流体を容器１２の内部空間内で循環させるような回転流体のポンプ動作を始動し得る１または複数の流体ポンプ２６（図６参照）を備え得る。流体ポンプ２６は、少なくとも１つの注入口１３と結合され得て、ポンプ２６は、容器１２の内部空間内に回転流体を注入可能であり、回転流体は容器内で十分な角運動量で回転して第１及び第２スピナー１７、１８の間に延びる渦空洞４０を形成する。渦空洞４０は、第１及び第２スピナー１７、１８の半径よりも小さい半径を有する。流体循環システム２４は、更に、１または複数の流体ポンプ２６と少なくとも１つの注入口１３と少なくとも１つの排出口２２とに流体接続される管ネットワーク２８（図２Ｂ及び図６参照）を備え得る。これにより、容器１２から少なくとも１つの流体排出口２２を介して排出される回転流体は、少なくとも１つの流体注入口１３を介して容器１２内に再循環される。排出口２２とポンプシステム２４との直接接続は、一定量の回転流体がシステム１０内を循環することを保証する。ポンプシステムと少なくとも１つの注入口と少なくとも１つの排出口とが、回転流体が十分な角運動量で回転して渦空洞を形成して流体排出が最近接のスピナーから制約されないように構成される限りにおいて、容器１２は、本発明の範囲から逸脱することなく、円筒形であったり、球形であったり、あるいは、任意の他の好適な形状ないしサイズであり得る。

第１スピナー１７は、第２スピナー１８の半径に等しいかそれ以上であり得る半径を有する円板（ディスク）であり得る（後者の場合、形成される渦空洞４０は僅かに円錐形を有する）。逆に、第２スピナー１８が、システム１０の逆形態において、第１スピナー１７よりも大きい半径を有してもよい。第２スピナー１８もまた、円板であり得る。両方のスピナー１７、１８は、渦空洞の予測される半径よりも大きい半径を有して、渦空洞４０は２つのスピナー１７、１８間に着座し得る。渦空洞の一端は、第１スピナー１７のフェース面１７ａ上に着座し得て、渦空洞の反対端は、第２スピナー１８のフェース面１８ａ上に着座し得る。

ある実装では、容器１２は、第１チャンバ１４と、第１チャンバ１４から分離壁１５によって隔てられた第２チャンバ１６と、を更に有し得る。第１及び第２スピナー１７、１８は、第１チャンバ１４内に位置決めされていて、第１スピナー１７は第１端１１に近接して取り付けられており、第２スピナー１８は分離壁１５に近接して取り付けられている。ポンプ２６は、回転流体を第１チャンバ１４内に注入する。少なくとも１つの開口１９が、分離壁１５内に形成され得て、第１チャンバ１４内に注入される回転流体は、開口１９を介して、第２チャンバ１６内に排出される。回転流体は、第２チャンバ１６から排出口２２を介して排出される。開口１９は、それが例えば第２スピナー１８のような最近接のスピナーの下方の所定距離にある限り、円形、環状形、または、任意の他の好適な形状であり得る。ある実装では、開口１９は、最近接のスピナー（例えば第２スピナー１８）の下方の分離壁１５内に形成された複数の開口であり得る。第２スピナー１８は、流体排出部の近傍における剪断層の形成を避けるべく、開口１９の上方の所定距離に位置決めされ得る。

スピナーの位置及び／またはサイズは、回転流体の効率的な排出を阻害しないようになっているべきである。例えば、第２スピナー１８の半径は、排出口、すなわち開口１９の半径よりも僅かに小さいのがよい。ある実装では、第２スピナー１８の半径は、開口１９の半径よりも大きくてよく、効率的な排出が、第２スピナー１８を開口１９から更に離して（上方に）位置決めしてスピナー１８のサイズが効率的な排出を阻害しない場合に、もたらされ得る。

スピナー１７、１８の各々は、モータに接続され得る（図６のモータ２７参照）。それは、ある速度範囲に亘ってスピナー１７、１８を回転するように構成され得る。ある実装では、スピナー１７、１８の各々は、第１スピナー１７が第２スピナー１８とは独立に回転可能であるように、別個のモータによって駆動され得る。従って、スピナー１７、１８の各々は、回転流体と渦空洞との液体／気体または液体／真空（システム１０が真空引きされている場合）の界面の局所的な接線方向流速で、回転可能である。渦空洞の両端が静止状態の壁（例えば回転していないスピナー１７、１８の面１７ａ、１８ａ）に接触する時、壁１７ａ、１８ａ上での非すべり状態（ゼロ速度）に起因してスピナー１７、１８において剪断層が発展する。これらの剪断層は、渦界面における高周波数のリップル形成の要因であり得る。渦の表面の局所的な回転速度と合致するようにスピナー１７、１８の回転速度を調整することは、そのような剪断層を排除してリップルの発展を抑制する（防止する）ことが期待される。ある実装では、当該システム１０は、スピナー１７、１８の回転速度を調整するべくモータ２７と通信するコントローラを有し得る。スピナー１７、１８は、生成される渦の表面が円滑で何らのリップルもないように、流体の局所的な流速と合致するように注意深く調整された同一速度または異なる速度で回転可能である。略円筒状の渦空洞の場合、両方のスピナー１７、１８は同一速度で回転し得て、同一のモータによって駆動され得る。スピナー１７、１８は、当該モータによって駆動されるシャフト２１に接続され得る。ある実装では、モータは省略され得て、スピナー１７及び／または１８は、流体動作によって駆動され得る。例えば、スピナー１７、１８は、当該スピナー１７、１８の底面１７ｂ、１８ｂに接続され、それから離れるように延びる複数のフィン２３を有し得て、当該複数のフィンは、回転流体の回転方向に対して略垂直な方向を向いていて、当該フィン２３が所望の速度でスピナー１７、１８を回転（スピン）させるための摩擦面を提供し得る。

図３Ａは、図２Ａ及び図２Ｂの渦生成システム１０のコンピュータ生成された数値モデルの概略斜視図である。多数のシミュレーションが、当該システム１０及びそのプラズマ圧縮システム２００（図６）への実装の異なるパラメータを探求するために実施された。シミュレーションは、オープンソースのコンピュータ流体動力学ソフトウェアＯＰｅｎＦＯＡＭ（登録商標）を用いて実施された。図３Ａに図示されたモデルのサイズ及び幾何形状は、回転円板１７、１８を用いる図２Ａ及び図２Ｂの実験的システム１０に対応している。図４Ａは、図３Ａに示された装置内での渦形成の概略斜視図である。第２スピナー１８を有する第１チャンバ１４の下部と第２チャンバ１６のみが、簡略化のために図４Ａに図示されている。当該シミュレーションは、そのようなスピナーが渦の局所的な流速またはそれに近い流速で例えば約８０ｒａｄ／ｓで回転する時に、円滑な表面を有する安定的な渦空洞４０がスピナー１７、１８を用いて得られ得る、ということを示している。シミュレーションの結果は、同様に実験によって支持されている。シミュレーションにおける渦の始動と形成のプロセスは、図２乃至図６に図示されるシステム１０のプロセスと合致する。

図３Ｂは、渦生成システム１０の別の実施形態のコンピュータ生成された数値モデルの概略斜視図である。図４Ｂは、図３Ｂに示された装置内での渦形成の概略斜視図である。本実施形態は、図３Ａの装置と同様に２つのスピナーを含み得る。第１スピナー１７は、（図２Ａ及び図３Ａの円板１７と同様に）円板であり得るが、第２スピナー１８は、中央開口を有するリング、あるいは、回転中空管であり得る。図３Ｂの実施形態では、第２スピナー１８０は、固体リム５０で取り囲まれた中央開口を有する中空管である。中空管１８０は、底部端１８０ｂ、回転可能フェース面（頂部端）１８０ａ、及び、両端１８０ａ、１８０ｂ間に延在する側壁１８０ｃを有する、円筒形状、円錐形状、または、任意の他の好適な形状、または、それらの組み合わせを有し得る。側壁１８０ｃの厚みは、フェース面１８０ａにおける管１８０の中央開口と固体リム５０の幅を規定する。フェース面１８０ａにおける固体リム５０の幅は、渦空洞を支持するのに十分であるべきである。渦空洞が一旦形成されると、それは、管１８０の固体リム５０上に着座し得る。ある実施形態では、第１スピナーもまた、スピナー１８０と同様に、中空管またはリング１７０（図６参照）であり得る。両方のスピナーは、モータ２７によって回転され得る（図６）、あるいは、流体回転によって駆動され得る。図３Ｂ及び図４Ｂに図示されるように、第２スピナー１８０の底部端１８０ｂは、回転フェース面１８０ａが僅かに開口１９の上方にある限り、容器１２の第２チャンバ１６内に延伸し得る。別の実装では、第２チャンバ１６の底部が複数の分離隔壁チャンバ２５０で充填され得て、それは、回転流体が排出口２２を介して第２チャンバ１６から排出される前に、回転流体の回転流を破壊し得て「沈静化」し得る。図３Ｂ及び図４Ｂに示されるように、隔壁チャンバ２５０は、底壁２０の内側上に取り付けられる複数のフラップ２６０によって形成され得て、当該フラップ２６０は、当該底壁２０から第２チャンバ１６内へと上方に突出して隔壁チャンバ２５０を形成し得る。隔壁チャンバ２５０からの回転流体は、排出口２２を介して循環システム２４内に流入し得る。ある実施形態では、フラップ２６０は、省略され得るか、あるいは、循環システム２４の管ネットワーク２８内に取り付けられ得て、回転流体の流れがスローダウンされる。

図５Ａは、装置１０の第１スピナー１７及び第２スピナー１８が所定速度で回転する時に形成される渦空洞の概略図である。容器１２が水で充填されて、渦形成のプロセスが容易に観察され得る。すなわち、回転流体が水である。図５Ｂは、装置１０の第１及び第２スピナー１７、１８が静止している時に回転する水内で形成される渦空洞の概略図である。図５Ａに示されるように、第１スピナー１７及び第２スピナー１８の間に形成される渦空洞４０は、２つのスピナー１７、１８が所定の回転速度で回転する時、円滑でリップルのない壁を有する。他方、図５Ｂに図示されるように、第１及び第２スピナー１７、１８が静止している時、生成される渦４０は、明瞭に図示されたリップルを伴う不安定な表面を有する。

図６は、渦生成システム１０を有するプラズマ圧縮システム２００の一例を図示している。システム２００は、プラズマ圧縮チャンバ１２０を有しており、それは、プラズマ圧縮チャンバ１２０の内部空間１４０を規定する外壁を有している。チャンバ１２０の内部空間は、液体媒体のような回転流体で部分的に充填され得る。液体媒体は、例えば鉛、リチウム、またはナトリウムのような溶融金属、あるいは、そのような金属の合金、組み合わせ、または混合物、であり得る。チャンバ１２０は、少なくとも１つの開口を有し、その中に、プラズマ生成器２２０の先端が、チャンバ１２０内の渦空洞４０内にプラズマを注入するように挿入され得る。当該開口は、本発明の範囲から逸脱することなく、チャンバ１２０の一方の極に、あるいは赤道軌道上に、あるいは任意の他の好適な位置に、形成され得る。前述のように、チャンバ１２０は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々なサイズ及び形状を有し得る。例えば、プラズマ圧縮チャンバ１２０は、円筒形状、球形状、楕円柱状、円錐形状、または、任意の他の好適な形状、あるいは、それらの組み合わせ、であり得る。チャンバ１２０は、ポンプシステム（不図示）を用いて少なくとも部分的に真空引きされてもよい。

複数の圧力波生成器２８０が、チャンバ１２０内に収容された媒体内に圧力波を生成するように構成され得る。圧力波生成器２８０は、チャンバ１２０の外壁に衝突することによって媒体内に圧力波を生成し得る。プラズマ生成器２２０は、圧縮チャンバ１２０内に注入されるプラズマを生成して加速するための２段階のマーシャルガンタイプのインジェクタであり得る。プラズマは、例えばスフェロマクのようなコンパクトトロイド（ＣＴ）であり得る。スフェロマクは、トロイダルでポロイダルな磁場を有する自己維持トロイダルプラズマである。他の実施形態では、ＣＴは、プラズマの反転磁場配位（ＦＲＣ）であり得る。それもまた、トロイダルな磁気トポロジーを有するが、軸方向により引き延ばされ得て、外面は偏長回転楕円体に類似である。また、それは、ポロイダルな磁場を有し、小さいかゼロのトロイダル磁場成分を有する。あるいは、トカマク、ステラレータ、または、反転磁場ピンチ（ＲＦＰ）のような、任意の他のコンパクトトロイド形態であり得る。プラズマ生成器２２０は、チャンバ１２０の外壁内に形成された開口内に、流体タイトな態様で、整列されて挿入される。図示の例では、チャンバ１２０はその極の各々に開口を有し、２つの生成器２２０が存在する（各開口に１つ）。生成器２２０の各々において生成されるプラズマは、前述の渦生成システムを用いて第１スピナー１７０及び第２スピナー１８０の間に形成された渦空洞４０内に注入される。注入された２つのプラズマは、渦空洞４０内で合流し得る。

図６は、更に、リングとして構成された第１スピナー１７０と、中空管として構成された第２スピナー１８０と、を図示している。スピナー１７０、１８０は、更に、渦空洞４０の形成及び安定化の動作中において、それぞれのフェース端１７０ａ、１８０ａを覆うように構成された可動蓋２１０を有し得る。それぞれのスピナー１７０、１８０の端１７０ｂ、１８０ｂは、開放され得て、プラズマ生成器２２０と流体連通し得て、プラズマが中空スピナー１７０、１８０を介して渦空洞４０内に注入され得る。蓋２１０は、当該蓋２１０がフェース端１７０ａ、１８０ａを閉じる第１位置（フェース端１８０ａを覆っている蓋２１０を示す図６の第２スピナー１８０参照）から、フェース端１７０ａ、１８０ａが開放される第２位置（スリット２４０内に撤退された蓋２１０を示す第１スピナー１７０参照）まで、移動可能であり得る。安定的な渦４０が当該スピナーの固体リム５０によって支持されて第１及び第２スピナー１７０、１８間に一旦着座すると、蓋２１０は、溝またはスリット２４０内に撤退され得る。スリット２４０は、それぞれのスピナー１７０、１８０の側壁の内側に形成され得て、蓋２１０は、第２位置にある時にそのようなスリット内に撤退され得る。蓋２１０は、その第１及び第２位置間で、電気式ドライバまたは機械式ドライバであり得るドライバ（不図示）を用いて、移動可能であり得る。蓋２１０の駆動は、それぞれのスピナー１７０、１８０の端１７０ａ、１８０ａを開閉するために蓋２１０を駆動するべくドライバを起動（トリガ）し得るコントローラ（不図示）によって制御され得る。システム１０を用いて安定的な渦空洞を生成するために、蓋２１０は、それぞれのスピナー１７０、１８０のフェース端１７０ａ、１８０ａを閉じる第１位置にあり得る。システムは、予測される渦寸法及びシステムパラメータに基づいて計算される所定量の流体で充填され得る。

ある動作モードにおいて、ポンプシステム２４は、回転流体のポンピング及び循環を始動し得て、当該回転流体の回転流による渦空洞４０の形成を始動し得る。排出口２２の上方にスピナー（回転中か静止中）が存在することによって、渦空洞４０が排出口２２内にまで延びることが防止されることが期待される。排出口２２は、チャンバの開口周りに形成された環状リングであり得て、当該開口には、プラズマ生成器２２０の先端が流体タイトな態様で挿入され得る。環状リングの中心は、スピナー１８０、１８０の軸上に存在し得る。スピナー１７０、１８０は、回転流体／渦空洞の界面（液体／気体または液体／真空の界面）の速度に合致する速度で回転され得る。このことにより、スピナー１７０、１８０の壁（フェース面１７０ａ、１８０ａ）上での境界層の発展を排除することが期待される。そして、これにより、渦表面の高周波数のリップルの形成の防止が期待される。安定的な渦空洞４０がスピナー１７０、１８０間に着座すると、蓋２１０はスピナー１７０、１８０の端１７０ａ、１８０ａを開放するその第２位置内に撤退されて、渦空洞４０がプラズマ生成器２２０と連通状態となり、プラズマが渦空洞４０内に挿入され得る。

ある実装では、図６に示されるように、チャンバ２７０（自由表面を形成するべく大容量）がポンプ２６の前に形成され得て、流体の流れはチャンバ２７０において破壊されスローダウンされ得て、何らかのトラップされた気体バブルが除去され得る。それは、流体がポンプ２６に入る前の流体中において生じ得る。

当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、形成される渦空洞４０が鉛直方向（図２乃至図６）にも水平方向にも向けられ得ることを理解するであろう。例えば、スピナー１７、１７０、１８、１８０は、チャンバ１２、１２０の側壁にも取り付けられ得て、この場合、流体は、チャンバ１２、１２０の底部及び／または頂部に形成される複数のポート１３からチャンバ内に注入され得て、一方、流体は、チャンバ１２、１２０の側壁に形成された排出口から排出され得る。流体のチャンバ内での回転流は、重力を考慮して、水平方向に延在してスピナー１７／１７０、１８／１８０間に着座する渦空洞を成功裏に生成するために十分に高いことが必要である。

所望の渦生成システムの様々な例が、プラズマ圧縮システム内で利用され得て、渦空洞４０内に挿入されるプラズマは、圧力波生成器２８０によって生成される集中する圧力波によって圧縮され得る。そのような集中する圧力波は、渦空洞４０を潰して、その中にトラップされたプラズマを圧縮する。また、そのようなシステムは、渦形成、動力学、及び、相互作用、あるいは、様々な粒子分離システム、を研究する調査目的のためにも利用され得る。

本開示の具体的な要素、実施形態及び用途を示し説明したが、特に前述の教示に鑑み、本開示の範囲から逸脱することなく改変を行うことができるので、本開示の範囲はそれらに限定されないことを理解されたい。従って、例えば、本明細書で開示したいずれの方法又はプロセスにおいても、方法／プロセスを構成する行為又は操作は、任意の好適な順序で実行することができ、必ずしも開示されたいずれかの特定の順序に限定されない。要素及び構成要素は、種々の実施形態において、さまざまに構成又は配置し、組み合せ、及び／又は削除することができる。上述の種々の特徴及びプロセスは、互いに独立して用いる又は種々に組み合せることができる。可能な組合せ及び副組合せの全てが本開示の範囲に入ることを意図する。本開示全体における「幾つかの実施形態」、「一つの実施形態」などに対する言及は、その実施形態に関連して説明された具体的特徴、構造、ステップ、プロセス、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本開示全体における「幾つかの実施形態において」、「一つの実施形態において」などの語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態について言及するものではなく、１つ又はそれ以上の同じ又は異なる実施形態について言及する場合がある。実際に、本明細書で説明した新規の方法及びシステムは、他の様々な形態で具体化することができ、さらに、本明細書で説明した本発明の趣旨から逸脱することなく、本明細書で説明した実施形態の形態に、様々な削除、追加、置換、等価物、再構成、及び変更を行うことができる。

実施形態の種々の態様及び利点を適切な所で説明した。かかる態様又は利点の全てをいずれかの特定の実施形態において達成することができるとは限らないことを理解されたい。従って、例えば、種々の実施形態は、本明細書で教示した利点又は一群の利点を達成又は最適化する様式で実行できるが、本明細書で教示又は示唆したような他の態様又は利点を必ずしも達成するとは限らないことを認識されたい。

具体的に明記されない限り又は使用される文脈において別に理解されない限り、本明細書で用いる条件付き用語、例えば、とりわけ「できる（ｃａｎ）」、「あり得る（ｃｏｕｌｄ）」、「可能性がある（ｍｉｇｈｔ）」、「場合がある（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」などは、一般的に、特定の特徴、要素及び／又はステップを、特定の実施形態は含むが、他の実施形態は含まないことを意味することを意図する。従って、かかる条件付き言語は、一般的に、特徴、要素及び／又はステップが１つ又はそれ以上の実施形態に対して多少なりとも必要とされること、又は、１つ又はそれ以上の実施形態が、オペレータ入力又はプロンプティングの有無に関わらず、これらの特徴、要素及び／又はステップがいずれかの特定の実施形態内に含まれるか又はそこにおいて実行されるかを判断するための論理を必ず含むことを意味することを意図するものではない。いずれの単一の特徴又は一群の特徴も、いずれかの具体的な実施形態に対して必要又は必須というわけではない。「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」などの用語は、同義であり包括的に拡張可能な様式で用いられ、付加的な要素、特徴、行為、操作などを排除するものではない。また、「又は（ｏｒ）」という用語は包括的意味（排他的意味ではない）で用いられ、例えば要素のリストを接続するように用いられるとき、この「又は」という用語は、リスト内の１つ、幾つか、又は全ての要素を表す。

例えば、語句「Ｘ、Ｙ及びＺの少なくとも１つ」等の接続語は、一般的に、具体的に明記されない限り、項目、項などがＸ、Ｙ又はＺのいずれかであり得ることを伝えるために用いられるような文脈で理解される。従って、かかる接続語は、特定の実施形態が少なくとも１つのＸ、少なくとも１つのＹ、及び少なくとも１つのＺがそれぞれ存在することを要件とすることを意味することを一般的に意図しない。

本明細書で説明した実施形態の例示的な計算、シミュレーション、結果、グラフ、値、及びパラメータは、開示した実施形態を例証することを意図し、限定することは意図しない。本明細書で説明した例証的実施例とは異なる他の実施形態を構成し、及び／又は、操作することができる。実際に、本明細書で説明した新規の方法及び装置は、様々な他の形態で具体化することができ、さらに、本明細書で開示した本発明の趣旨から逸脱することなく、本明細書で説明した方法及びシステムの形態に、様々な省略、代替及び変更を行うことができる。

Claims (24)

1. 回転流体内に渦空洞を生成するための装置であって、容器を備え、
   前記容器は、
   当該容器の内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第１スピナーと、
   前記第１スピナーから離れており、当該容器の内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第２スピナーと、
   前記第１及び第２スピナーの間に位置し、当該容器の内部と流体連通し、回転流体が当該容器内に注入され得て、前記第１及び第２スピナーの間に当該回転流体の回転流をもたらす、少なくとも１つの流体注入口と、
   を有しており、
   当該装置は、更に、
   前記少なくとも１つの流体注入口に結合され、前記回転流体が前記第１及び第２スピナーの間に前記第１及び第２スピナーの半径より小さい半径の渦空洞を形成するのに十分な角運動量で回転するように前記回転流体を当該容器内に注入するよう動作可能な流体ポンプと、
   当該容器の内部と流体連通する少なくとも１つの回転流体排出孔と、
   を備え、
   前記第２スピナーの回転可能フェース面は、前記第１スピナーの回転可能フェース面と同軸であって互いに対向しており、
   前記渦空洞の一端は、前記第１スピナーの回転可能フェース面上に着座しており、
   前記渦空洞の他端は、前記第２スピナーの回転可能フェース面上に着座しており、
   前記少なくとも１つの排出孔は、前記回転流体が当該容器から排出されることを許容するように、前記第１及び第２スピナーから十分な距離だけ離れている
   ことを特徴とする装置。
2. 前記少なくとも１つの排出孔は、前記第１及び第２スピナーと同軸である
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記流体ポンプと前記少なくとも１つの流体注入口と前記少なくとも１つの排出孔とに流体結合された管ネットワークを更に備え、
   前記容器から前記少なくとも１つの排出孔を介して排出された前記回転流体は、前記少なくとも１つの流体注入口を介して前記容器内に再循環される
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記第１及び第２スピナーの少なくとも一方の前記回転可能フェース面は、更に、前記渦空洞を支持するのに十分な幅を有する固体リムによって取り囲まれた中央開口を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記第１及び第２スピナーの前記少なくとも一方は、中空管であり、
   前記固体リムによって取り囲まれた前記中央開口を有する前記回転可能フェース面は、前記中空管の一端である
   ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記中空管は、その周に沿って延びるスリットを有する内側壁と、可動蓋と、前記可動蓋と通信する駆動部と、を更に有しており、
   前記駆動部は、前記中央開口を閉鎖する第１位置と前記中央開口を閉鎖しない第２位置との間で前記可動蓋を駆動するように構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 予め決定された回転速度で前記第１及び第２スピナーを回転するように動作可能な少なくとも１つのモータ
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記第１スピナーに結合された第１モータと、
   前記第２スピナーに結合された第２モータと、
   を備えたことを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つのモータと電気通信し、前記第１及び第２スピナーの回転速度をそれぞれ調整するように当該少なくとも１つのモータを作動させるようにプログラムされたコントローラ
   を更に備えたことを特徴とする請求項７に記載の装置。
10. 前記第１及び第２スピナーは、各々、更に、当該第１及び第２スピナーの底面に接続されそこから離れるように延びる複数のフィンを有しており、
    前記複数のフィンは、前記回転流体の回転方向に対して略垂直な方向を向いている
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
11. 前記容器の側壁回りに周方向に配置され、回転流体が前記容器内に接線方向に注入されるように位置決めされた複数の流体注入口を更に備え、
    前記容器は、前記第１スピナーの付近に第１端を有し、第２スピナーの付近に第２端を有し、
    前記少なくとも１つの排出孔は、前記容器の前記第２端に位置して前記第２スピナーから離れた１つの排出孔を有している
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 前記容器の前記第１端に位置して前記第１スピナーから離れた別の１つの排出孔を更に有している
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記容器は、少なくとも１つの開口を有する分離壁を有しており、
    前記分離壁は、前記容器の内部を、第１チャンバと第２チャンバとに分離しており、
    前記第１及び第２スピナーは、前記第１チャンバ内に位置決めされており、
    前記第２スピナーは、前記分離壁に取り付けられており、前記分離壁の前記少なくとも１つの開口から離れており、
    前記少なくとも１つの流体注入口は、前記第１チャンバと流体連通しており、
    前記少なくとも１つの排出孔は、前記第２チャンバと流体連通しており、
    前記少なくとも１つの開口は、前記分離壁内に位置決めされて、前記回転流体が前記第１チャンバから前記第２チャンバまで排出されることを許容している
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 前記第２チャンバの底部に取り付けられた複数の隔壁を更に備え、
    前記第２チャンバ内を流れる前記回転流体は、前記隔壁と接触して遅くなる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記少なくとも１つの排出孔内に取り付けられた複数の隔壁を更に備え、
    前記少なくとも１つの排出孔内に流入する流体は、前記隔壁と接触して遅くなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
16. 回転流体を収容するためのプラズマ圧縮チャンバであって、当該プラズマ圧縮チャンバの内部空間を規定する外壁と、少なくとも１つの回転流体注入口と、前記少なくとも１つの回転流体注入口から離れた少なくとも１つの回転流体排出孔と、を有するプラズマ圧縮チャンバと、
    プラズマを生成するように構成され、生成されたプラズマが前記プラズマ圧縮チャンバに出力され得るように前記内部空間と流体連通する出力部を有する、少なくとも１つのプラズマ生成器と、
    前記プラズマ圧縮チャンバの周囲に配置され、前記外壁と接触して集中する圧力波を前記内部空間内の前記回転流体内に生成するよう動作可能な複数のピストンを有する圧力波生成器と、
    渦空洞生成装置と、
    を備え、
    前記渦空洞生成装置は、
    前記プラズマ圧縮チャンバの内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第１スピナーと、
    前記第１スピナーから離れており、前記プラズマ圧縮チャンバの内部に回転可能に取り付けられた回転可能フェース面を有する第２スピナーと、
    前記少なくとも１つの流体注入口に結合され、前記回転流体が前記第１及び第２スピナーの間に前記第１及び第２スピナーの半径より小さい半径の渦空洞を形成するのに十分な角運動量で回転するように前記回転流体を前記プラズマ圧縮チャンバ内に注入するよう動作可能な流体ポンプと、
    を有しており、
    前記第２スピナーの回転可能フェース面は、前記第１スピナーの回転可能フェース面と同軸であって互いに対向しており、
    前記少なくとも１つの流体注入口は、前記第１及び第２スピナーの間に位置し、前記内部空間と流体連通し、回転流体が前記プラズマ圧縮チャンバ内に注入され得て、前記第１及び第２スピナーの間に当該回転流体の回転流をもたらし
    前記少なくとも１つの回転流体排出孔は、前記内部空間と流体連通し、前記回転流体が前記プラズマ圧縮チャンバから排出されることを許容するように、前記第１及び第２スピナーから十分な距離だけ離れており、
    前記渦空洞の一端は、前記第１スピナーの回転可能フェース面上に着座しており、
    前記渦空洞の他端は、前記第２スピナーの回転可能フェース面上に着座しており、
    前記第１及び第２スピナーの少なくとも一方は、前記渦空洞を支持するのに十分な幅を有する固体リムによって取り囲まれた中央開口を有しており、
    前記中央開口は、前記プラズマ生成器によって出力されるプラズマが前記渦空洞に入るように、前記プラズマ生成器の前記出力部と整列されている
    ことを特徴とするプラズマ圧縮システム。
17. 前記少なくとも１つの排出孔は、前記第１及び第２スピナーと同軸である
    ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
18. 前記中央開口を有する前記少なくとも一方のスピナーは、中空管であり、
    前記固体リムによって取り囲まれた前記中央開口を有する前記回転可能フェース面は、前記中空管の一端である
    ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
19. 前記中空管は、その周に沿って延びるスリットを有する内側壁と、可動蓋と、前記可動蓋と通信する駆動部と、を更に有しており、
    前記駆動部は、前記中央開口を閉鎖する第１位置と前記中央開口を閉鎖しない第２位置との間で前記可動蓋を駆動するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
20. 予め決定された回転速度で前記第１及び第２スピナーを回転するように動作可能な少なくとも１つのモータ
    を更に備えたことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
21. 前記第１スピナーに結合された第１モータと、
    前記第２スピナーに結合された第２モータと、
    を備えたことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
22. 前記少なくとも１つのモータと電気通信し、前記第１及び第２スピナーの回転速度をそれぞれ調整するように当該少なくとも１つのモータを作動させるようにプログラムされたコントローラ
    を更に備えたことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
23. 前記第１及び第２スピナーは、各々、更に、当該第１及び第２スピナーの底面に接続されそこから離れるように延びる複数のフィンを有しており、
    前記複数のフィンは、前記回転流体の回転方向に対して略垂直な方向を向いている
    ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
24. プラズマ圧縮システムにおいて渦空洞を生成する方法であって、
    プラズマ圧縮チャンバ内に第１スピナーを設け、前記第１スピナーから離れて前記プラズマ圧縮チャンバ内に第２スピナーを設ける工程と、
    前記第１及び第２スピナーの間に渦空洞を形成するのに十分な角運動量でプラズマ圧縮チャンバ内において回転流体を循環させる工程と、
    前記渦空洞の第１端が前記第１スピナーの回転可能フェース面に着座し、前記渦空洞の反対側の第２端が前記第２スピナーの回転可能フェース面に着座するような速度で、前記第１及び第２スピナーの回転可能フェース面を回転させる工程と、
    を備え、
    前記第１及び第２スピナーは、各々、前記プラズマ圧縮チャンバの内部に取り付けられた回転可能フェース面を有し、それらは互いに同軸であって対向しており、
    前記渦空洞の半径は、前記第１及び第２スピナーの半径よりも小さい
    ことを特徴とする方法。

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