【手続補正書】
【提出日】平成16年1月8日(2004.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】      速度形・容積形ロータリ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心有効領域（２）と駆動ロータ（８）とを有すると共に、該同心有効領域（２）と該駆動ロータ（８）との間に少なくとも１つのチャンバ画成空間（１２）が形成されるステータ（１）と、
駆動ロータ軸（２０）と交差ないし部分的に重なって交差する方向に配された被駆動ロータ軸（１９）の周りで回転可能に構成されると共に、前記ステータの同心有効領域を貫通する溝（２１）の中に部分的に嵌入して配されかつ少なくとも１つのリセスが周りに形成される少なくとも１つの被駆動ロータ（１８）と、
作動チャンバ（１７）と連通するよう構成されると共に、作動流体を通過させる作動流体流入ポート（２３）及び作動流体流出ポート（２４）と
を含む速度形・容積形ロータリ装置において、
前記チャンバ画成空間（１２）は、前記被駆動ロータ（１８）を前記被駆動ロータ軸（１９）の周りで回転させながら、同時に、前記駆動ロータ（８）の駆動ロータ軸（１９）の周りで前記ステータ（１）と該被駆動ロータ（１８）とを回転させることによって形成される回転体の表面に近似する面（１４）によって形成され、
ｐを前記被駆動ロータの周に形成されるリセス（２２）の数とし、
Ｄを前記被駆動ロータ軸（１９）の周りでの前記被駆動ロータの回転数とし、
Ｒを前記駆動ロータ軸（２０）の周りでの前記駆動ロータの回転数とし、
Ｎを正の整数
とした場合、以下の関係式、
2004511707.tif 000001
が成立すること、及び
前記被駆動ロータの周に形成される前記リセス（２２）は、前記被駆動ロータが取り得るどの位置においても該リセス（２２）の底部（２５）が前記ステータ有効領域より下方に位置するような深さを有し、かつ該リセス（２２）の側壁（２６）が、それぞれ、該リセス（２２）の全深さに延在する少なくとも１つの駆動ロータ当接部（２７）を有すること
を特徴とする速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項２】
前記ステータ（１）は、サーキュラーリッジ（３）を備え、該サーキュラーリッジ（３）内には前記被駆動ロータ軸（１９）が配されること
を特徴とする請求項１に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項３】
前記ステータ（１）は、サーキュラーリッジ（３）をその内面に有するリング（２８）として構成され、該サーキュラーリッジ（３）には、前記被駆動ロータ軸（１９）が嵌め込まれること
を特徴とする請求項２に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項４】
前記被駆動ロータ軸（１９）は、前記サーキュラーリッジ（３）の境界を越えて延在すること
を特徴とする請求項３に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項５】
前記駆動ロータ（８）は、定置的に配設され、前記ステータ（１）は、ステータ軸（３０）の周りで回転可能に配設されること
を特徴とする請求項１〜４の一に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項６】
前記リセス（２２）の少なくとも１つの側壁（２６）の駆動ロータ当接部（２７）は、前記被駆動ロータ（１８）の端面（３１）と該リセス（２２）の側壁（２６）とを接続する第１のリブとして構成されること
を特徴とする請求項１〜５の一に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項７】
第２の駆動ロータ当接部が、前記リセス（２２）の前記側壁（２６）と向い合う側壁に配される第２のリブとして構成され、前記第１のリブと該第２のリブは、前記被駆動ロータ端面（３１）の内の１つの端面に配置されること
を特徴とする請求項６に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項８】
前記第２の駆動ロータ当接部は、前記リセス（２２）の前記側壁（２６）と向い合う側壁に配される第２のリブとして構成され、前記第１のリブ及び第２のリブは、前記被駆動ロータ端面（３１）の互いに向い合う異なる端面にそれぞれ配置されること
を特徴とする請求項６に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項９】
前記作動流体流入ポート（２３）は、前記ステータ（１）及び／又は前記駆動ロータ（８）に配設されること
を特徴とする請求項１〜８の一に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項１０】
前記作動流体流出ポート（２４）は、前記ステータ（１）及び／又は前記駆動ロータ（８）に配設されること
を特徴とする請求項１〜９の一に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項１１】
少なくとも２つの被駆動ロータ（１８）が、互いに同期して作動し、該被駆動ロータの少なくとも１つが、前記駆動ロータ（８）と係合すること
を特徴とする請求項１〜１０の一に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【請求項１２】
前記チャンバ画成空間（１２）の横断面に関する角度サイズは、前記被駆動ロータのリセスが形成されていない部分によって複数の作動チャンバ（１７）に分けられるよう選択されること
を特徴とする請求項１〜１０の一に記載の速度形・容積形ロータリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械工学に関し、とりわけ回転可能な作動部材を有する速度形ないし流体流形（fluid-flow（以下「速度形」という））・容積形（positive displacement）ロータリ装置ないし機関（以下ＤＲＭ（displacement rotary machines）と称する）に関する。本発明は、ディーゼルエンジンを含む内燃機関（ＩＣＥ）、外部動力（外燃）機関、コンプレッサ、ポンプ、タービン、並びに流量計や線量計のような測定機器に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
既知の通り、ＤＲＭは、並進的に回転可能な作動部材（複数）を有し、予圧縮が生じた後、複数の作動チャンバが排出空間と連通する。例えば、コンプレッサは、複数のスパーギヤ（平歯車）ロータを収容するケーシングを有し、このロータの少なくとも１つは、複数の溝が形成された歯を有し、他方、当該ロータ以外のロータの歯は、当該溝に係合する複数の突出部を有する（例えば特許文献１、２、及び３参照）。
【０００３】
また、これも既知ではあるが、スパーロータリコンプレッサは、Ingersoll-Rand社から入手可能であり、以下のような機構を有する：駆動力は、親歯車から、Ｖ字状に形成された（複数の）２段シャフトの（複数の）ギヤへ伝えられる；２つのコンプレッサロータスパーギヤステージ；エンドカバーに形成されかつ部分的にケーシングの円筒状ボアに形成される取入ポート；排出ポートは、圧縮行程の経過中に特殊な形状のロータの端面によって閉鎖される；内部（ビルトイン）圧縮の終了は、（複数の）ロータの内の１つの端面による排出ポートの開放によって調節される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
上述の技術的手段には、以下のような欠点がある：
・  検討の対象とされている従来のＤＲＭは、コンプレッサとして効率が良くないので汎用性がない。なぜなら、シャットオフ空間と排出エリアとの間の連通は、ロータ同士の間において予圧縮することなく形成されるからである。このことは、ＩＣＥとしても好ましくない。
・  従来のＤＲＭは、コンパクトではない。というのは、時間の経過中のどの瞬間においても、シールディスクの一部（即ち１つの歯）しか作動しないのに対し、ＤＲＭのその他の部分ないし部材が、ＤＲＭの殆ど全ての寸法ないし体積を占めているからである。
・  シールディスクの外周部分が中央スクリュウ部と接触し、またその反対の接触が生ずる。これは、接触状態を悪化させ、両者の間に生じる摩擦を高め、ＤＲＭの効率と寿命に（悪）影響を与える。
【０００５】
本発明と最も関係のある従来のＤＲＭは、同心有効領域ないしエリア面（concentric effective area）を有するステータと、主（駆動）ロータを有する。このステータと主ロータは、それらの間に形成される少なくとも１つのチャンバ画成空間を規定する。このＤＲＭは、更に、駆動ロータの回転軸（駆動ロータ軸）と交差（インターセクト）する方向に配された被駆動ロータの回転軸（被駆動ロータ軸）の周りで回転可能な少なくとも１つの被駆動ロータを含む。この被駆動ロータは、ステータ有効領域を貫通する溝の中に部分的に配され、また、その周りに形成される少なくとも１つのリセスを有する。該被駆動ロータは、上記少なくとも１つのチャンバ画成空間を分割して複数の作動チャンバを形成する。作動流体を通過させる作動流体流入ポートと作動流体流出ポートは、作動チャンバと連通するよう形成される。上記ＤＲＭは、ハウジングと、駆動スクリュウと、該駆動スクリュウと係合する歯付ロータリシールディスクとを有するスクリュウポンプとして構成される。このディスクの歯（複数）は、複数のスクリュウリッジ部（背部ないし隆起部：ridge）の間に形成される各リセスと係合し、それらの間に密閉された（シールされた）接触状態を形成する。シールディスクの歯は、平行な側面を有し、三角形状のクリアランスが当該歯間に形成される。
【０００６】
ねじ（山）状（ないしラセン状）に形成されるスクリュウ部分（スパイラル羽根）は、ショルダ又はリッジとして構成された部分に形成される。これは、ディスクの歯の内の１つによって密閉（シール）状態が形成される位置から、当該歯の隣の歯によって密閉状態が形成される位置へシールディスクを移動させる間のスクリュウの行程体積（排出量）に相応する寸法をスクリュウの回転の方向に有する（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第３５３５０６０号明細書
【特許文献２】
米国特許第４４５７６８０号明細書
【特許文献３】
米国特許第４２２４０１６号明細書
【特許文献４】
USSR Inventor's Certificate （旧ソ連発明者証）第７５７７７０号
【非特許文献１】
P.I. Plastinin及びT.M. Kalnin “Resume of science and technology”の“Pump and Compressor Building. Refrigerating Machinery Building”シリーズ、モスクワ、VINITI＊、1986年、83〜85頁（＊は発行所名）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の課題は、バラスト体積（ballast volume）を必要とせず（即ち、本発明の装置の構造要素の体積は、材料の強度のみによって決定される）、作動流体中の摩擦を引き起こす不純物から受ける影響が小さく、（ラビリンスタイプの）効率的なシール部材と高効率のシールリングを使用できる多用途（汎用性）ロータ装置を提供することである。更に、ロータの回転軸に関し作動流体によって引き起こされるモーメントから被駆動ロータを完全に解放して、当該被駆動ロータと駆動ロータの同期的作動を可能とし、両ロータ間の摩擦を低減することも本発明の課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の速度形・容積形ロータリ装置は、同心有効領域と駆動ロータとを有すると共に、該同心有効領域と該駆動ロータとの間に少なくとも１つのチャンバ画成空間が形成されるステータと、駆動ロータ軸と交差ないし部分的に重なって交差する方向に配された被駆動ロータ軸の周りで回転可能に構成されると共に、前記ステータの同心有効領域を貫通する溝の中に部分的に嵌入され（deepened）、少なくとも１つのリセス（切欠き凹部）が周りに形成され、かつ前記少なくとも１つのチャンバ画成空間を分割して複数の作動チャンバを形成する少なくとも１つの被駆動ロータと、作動チャンバと連通するよう構成されると共に、作動流体を通過させる作動流体流入ポート及び作動流体流出ポートとを含み、前記チャンバ画成空間が、前記被駆動ロータを前記被駆動ロータ軸の周りで回転させながら、同時に、前記駆動ロータの駆動ロータ軸の周りで前記ステータと該被駆動ロータとを回転させることによって形成される回転体の表面に近似する面によって形成される。そして
ｐを前記被駆動ロータの周に形成されるリセスの数とし、
Ｄを前記被駆動ロータ軸の周りでの前記被駆動ロータの回転数とし、
Ｒを前記駆動ロータ軸の周りでの駆動ロータの回転数とし、
Ｎを正の整数とした場合、以下の関係式、
【数１】
2004511707.tif 000002
が成立する。さらに、前記被駆動ロータの周りに形成される前記リセスは、前記被駆動ロータが取り得るどの位置においても該リセスの底部が前記ステータ有効領域より下方に位置するような深さを有し、かつ該リセスの側壁が、それぞれ、該リセスの全深さに延在する少なくとも１つの駆動ロータ当接部を有することを特徴とする（形態１・基本構成）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を示すが、これらは従属請求項の対象でもある。
（２）  上記形態１の速度形・容積形ロータリ装置において、前記ステータは、サーキュラーリッジを備え、該サーキュラーリッジ内には前記被駆動ロータ軸が配されることが好ましい（形態２）。
（３）  上記形態２の速度形・容積形ロータリ装置において、前記ステータは、サーキュラーリッジをその内面に有するリングとして構成され、該サーキュラーリッジには、前記被駆動ロータ軸が嵌め込まれることが好ましい（形態３）。
（４）  上記形態３の速度形・容積形ロータリ装置において、前記被駆動ロータ軸は、前記サーキュラーリッジの境界を越えて延在することが好ましい（形態４）。
（５）  上記形態１〜４の速度形・容積形ロータリ装置において、前記駆動ロータは、定置的に配設され、前記ステータは、ステータ軸の周りで回転可能に配設されることが好ましい（形態５）。
（６）  上記形態１〜５の速度形・容積形ロータリ装置において、前記リセスの少なくとも１つの側壁の駆動ロータ当接部は、前記被駆動ロータの端面と該リセスの側壁とを接続する第１のリブとして構成されることが好ましい（形態６）。
（７）  上記形態６の速度形・容積形ロータリ装置において、第２の駆動ロータ当接部が、前記リセスの前記側壁と向い合う側壁に配される第２のリブとして構成され、前記第１のリブと該第２のリブは、前記被駆動ロータ端面の内の１つの端面に配置されることが好ましい（形態７）。
（８）  上記形態６の速度形・容積形ロータリ装置において、前記第２の駆動ロータ当接部は、前記リセスの前記側壁と向い合う側壁に配される第２のリブとして構成され、前記第１のリブ及び第２のリブは、前記被駆動ロータ端面の互いに向い合う異なる端面にそれぞれ配置されることが好ましい（形態８）。
（９）  上記形態１〜８の速度形・容積形ロータリ装置において、前記作動流体流入ポートは、前記ステータ及び／又は前記駆動ロータに配設されることが好ましい（形態９）。
（１０）  上記形態１〜９の速度形・容積形ロータリ装置において、前記作動流体流出ポートは、前記ステータ及び／又は前記駆動ロータに配設されることが好ましい（形態１０）。
（１１）  上記形態１〜１０の速度形・容積形ロータリ装置において、少なくとも２つの被駆動ロータが、互いに同期して作動し、該被駆動ロータの少なくとも１つが、前記駆動ロータと係合することが好ましい（形態１１）。
（１２）  上記形態１〜１０の速度形・容積形ロータリ装置において、前記チャンバ画成空間の横断面に関する角度サイズは、前記被駆動ロータのリセスが形成されていない部分によって複数の作動チャンバに分けられるよう選択されることが好ましい（形態１２）。
【００１１】
更に、作動チャンバの有効体積を増大し、かつ本発明の装置のバラスト体積を低減するために、被駆動ロータ軸を内部に受容し従って本発明のＤＲＭの特徴の１つをなすサーキュラーリッジ（環状の背部ないし隆起部：circular ridge）がステータに配設される。
【００１２】
本発明のＤＲＭをコンプレッサ又は内燃機関として使用するために、ステータは、サーキュラーリッジをその表面に有するリングとして構成される。このサーキュラーリッジには、被駆動ロータ軸が配され、作動流体の圧縮−膨張プロセスは、トーラス状３次元立体形状（torus geometry）を利用して実行される。
【００１３】
（堅牢なベアリングを使用することもできるので）被駆動ロータ軸を良好に配するために、被駆動ロータ軸は、上記サーキュラーリッジの境界を越えて延在することもでき、これによって駆動ロータと被駆動ロータの付加的な（外的な）同期的作動も可能となる。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、ロータが定置的に配設され、他方、ステータがそれ自身の回転軸（ステータ軸）の周りで回転可能に配設される。このため、「外的（external）」な（装置外部に対する）密閉性が改善される、即ち、周囲環境への作動流体の漏れが低減される。場合によっては、そのような構成により、被駆動ロータのリセスが形成されていない部分によって作動流体流入ポート、作動流体流出ポート及び作動チャンバを分離することにより装置内部での漏れ耐性を改善することが可能となる。
【００１５】
駆動ロータの形状を単純化し、作動流体の一部により被駆動ロータに与えられる一定のトルクを生成するために、（第１の）駆動ロータ当接部が、（被駆動ロータの）リセスの少なくとも１つの側壁に、被駆動ロータの端面と当該リセスの側壁とを接続（連絡）する第１のリブ（エッジ）として形成される。
【００１６】
作動流体の一部により被駆動ロータに与えられるトルクを低減ないし軽減するために、第２の駆動ロータ当接部が、上記リセスの（上記（第１の）駆動ロータ当接部を有する）側壁と向い合う（対向配置する）側壁に形成される第２のリブ（エッジ）として形成される。この場合、第１のリブと第２のリブは、被駆動ロータ端面の１つに（同じ端面に）形成される。
【００１７】
作動流体の一部により被駆動ロータに与えられるサブトルクを形成するために、第２の駆動ロータ当接部は、上記リセスの（上記（第１の）駆動ロータ当接部を有する）側壁と向い合う（対向配置する）側壁に形成される第２のリブ（エッジ）として形成される。この場合、第１のリブと第２のリブは、互いに向い合う（相異なる）被駆動ロータ端面にそれぞれ形成される。このため、被駆動ロータ軸に生じる摩擦の補償が達成され、駆動ロータの形状と被駆動ロータのリセスの形状は単純化される。
【００１８】
ＤＲＭの作動状態と、作動流体の予設定されたパラメータとに応じて、作動流体流入ポートと作動流体流出ポートは、ステータ及び／又は駆動ロータに形成することができる。これは、ＤＲＭの固有流体抵抗（intrinsic hydraulic drag）を低減する必要性のため行なわれる（選択される）。
【００１９】
とりわけ、作動流体を周囲環境から取り入れる場合、作動流体流入ポートは、ステータと駆動ロータ（の両方）に形成され、作動流体を周囲空気中へ排出する場合は、作動流体流出ポートは、ステータと駆動ロータ（の両方）に形成されることが好ましい。
【００２０】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１に、ステータ１と駆動ロータ８とを有するＤＲＭ（容積形ロータリ装置ないし機関）を示した。ステータ１は、サーキュラーリッジ３の表面から構成される同心有効領域２を有し、サーキュラーリッジ３は、円筒状部分４及び５の表面に接続し、円筒状部分４及び５は、作動流体流入マニフォルド６及び作動流体流出マニフォルド７とそれぞれ連通する。駆動ロータ８のカバー９は、駆動ベルト（不図示）用の溝１１を画成する２つの環状隆起部１０を有する。
【００２２】
駆動ロータ８とステータ１との間には、３つのチャンバ画成空間１２が、駆動ロータ８のリブ１３によって互いに離隔されて形成される。チャンバ画成空間１２の表面（内面）１４は、駆動ロータ８のリブ１３の有効領域１５と、カバー９の同心内面１６と、ステータ１の同心面２とによって規定される。チャンバ画成空間１２は、それ自身のスピンドル（被駆動ロータ軸）１９周りで回動可能な被駆動ロータ１８によって更に分割され複数の作動チャンバ１７を形成する。図２には、４つの被駆動ロータを示した。この被駆動ロータの各々の被駆動ロータ軸１９は、駆動ロータ軸２０と部分的に交差（インターセクトないしオーバーラップ）する方向に延在する。被駆動ロータ１８は、ステータ有効領域２を貫通する溝２１の中に部分的に嵌入して配される。被駆動ロータ１８は、それぞれ、ロータの周りに形成される少なくとも１つのリセス２２を有する。
【００２３】
図２に、それぞれ４つのリセス（凹部）２２を有する被駆動ロータを示した。ステータ及び／又は駆動ロータには、作動チャンバ１７と連通するのに適合する作動流体流入ポート２３と作動流体流出ポート２４が配される。
【００２４】
図１では、作動流体流入ポート２３は、ステータの円筒状部分４に形成される。チャンバ画成空間１２は、被駆動ロータ１８を被駆動ロータ軸１９の周りで回転させるのと同時に、駆動ロータ軸２０の周りでステータ１と被駆動ロータ１８とを回転させることよって形成される回転体の表面（即ち回転体の回転軌跡の包絡線を成す面）と近似する（同様な対応する形状の）表面１４によって形成される。チャンバ画成空間１２の表面（内面）１４を規定する場合、以下の関係式が成立する：
【数２】
2004511707.tif 000003
ここに、
ｐは、被駆動ロータの周に形成されたリセス（凹部）の数、
Ｄは、被駆動ロータ軸周りでの被駆動ロータの回転数、
Ｒは、駆動ロータ軸周りでの駆動ロータ（ステータ）の回転数、
Ｎは、正の整数
を表す。
なお、量ｐ、Ｄ及びＲの数値は、ＤＲＭの作動状態（条件）に応じて選択される。
【００２５】
被駆動ロータ１８の周に沿って形成されたリセス（切欠き凹部）２２（図２）は、当該リセス２２の底部２５が、当該被駆動ロータ１８が取り得る如何なる位置においてもステータ１の有効領域（エリアないし面エリア）２の下方に位置するような深さを有し、また、当該リセス２２の側壁２６（図３）は、何れも、該リセス２２の深さ全体に延在する少なくとも１つの（駆動ロータに対する）当接部２７を有する。
【００２６】
図１に示した容積形ロータリ装置では、ステータ１はサーキュラーリッジ（環状の背部ないし隆起面）３を有し、その内部に被駆動ロータ１８の被駆動ロータ軸１９が配される。
【００２７】
図２に示した容積形ロータリ装置では、ステータ１は、その内周面にサーキュラーリッジ３を有するリング２８によって構成され、被駆動ロータ１８の被駆動ロータ軸１９は、当該サーキュラーリッジ３の内部に配される。
【００２８】
図２に示した容積形ロータリ装置では、被駆動ロータ１８の被駆動ロータ軸１９の延長部分２９は、サーキュラーリッジ３の範囲（境界）を越えて突出するよう構成される。
【００２９】
図４に示した容積形ロータリ装置では、駆動ロータ８は、定置的に配設され、他方、ステータ１は、それ自身の回転軸（ステータ軸）３０周りで回動可能に構成される。付加的に互いに同期して作動し、それぞれ１つのリセスを有する２つの被駆動ロータ１８が配設される。
【００３０】
図５及び図６に示した容積形ロータリ装置では、駆動ロータ８は定置的に配設され、他方、ステータ１は、ステータ軸３０の周りで回動可能に構成される。互いに部分的にオーバーラップして配され、それぞれ６つのリセスを有する２つの被駆動ロータ１８が配設される。
【００３１】
図７に、ＤＲＭの作動状態を示すトロイダル部ないし断面（troidal section）の展開図を示した。トロイダル部の展開は、トーラス面によって形成される面の展開である。トロイダル部の展開は、実際、トーラスの表面によって形成される面の展開である。この実施例では、ＤＲＭは、トーラス面の対称軸が駆動ロータ８（ステータ１）の回転軸と整列（一致）しかつその（駆動ロータ（ステータ））軸周りの周面（外周）が各被駆動ロータの幾何学的回転軸と接触するトーラス面で切断されるように記載されており、当該トーラスの断面の半径ＲＴは、被駆動ロータ１８の断面の半径ＲＲと等しくなるよう構成されている。この展開図では、２つの外側の線１８Ａは、同一の被駆動ロータ１８を表し、中央部の線１８Ｂは、当該被駆動ロータ１８とは別の被駆動ロータを表している。斜線１３Ａ（複数）は、駆動ロータのリブ１３（複数）を表しており、これらリブ１３の間には、チャンバ画成空間１２が形成され、被駆動ロータ１８によって複数の作動チャンバ１７に更に区分されている。破線は、作動流体流入ポート２３Ａと作動流体流出ポート２４Ａを表している。
【００３２】
図８に、ＤＲＭの被駆動ロータ１８に形成されたリセス（切欠き凹部）２２を示した。実際に駆動ロータ当接部２７として機能するのは、リセス２２の側壁２６（ＡＢＣＤ）のリブ（端部ないしエッジ）ＡＢであり、このリブＡＢにおいて、被駆動ロータ端面３１とリセス２２の側壁２６は互いに接続する。この実施例では、リセス２２のもう１つの側壁Ａ'Ｂ'Ｃ'Ｄ'上の部分に第２の駆動ロータ当接部が形成されるが、この機能を果たすのは、実際のところ、リセス２２の側壁Ａ'Ｂ'Ｃ'Ｄ'と、被駆動ロータのエッジＡＢが形成されている端面３１との交線上に形成されるリブ（エッジ）Ａ'Ｂ'である。
【００３３】
図９にも、同様に、ＤＲＭの被駆動ロータ１８に形成されたリセス２２を示した。実際に駆動ロータ当接部２７として機能するのは、リセス２２の側壁２６（ＡＢＣＤ）のリブ（エッジ）ＡＢであり、このリブＡＢにおいて、被駆動ロータ端面３１とリセス２２の側壁２６は互いに接続する。第２の駆動ロータ当接部が、リセス２２の反対側の側壁Ａ'Ｂ'Ｃ'Ｄ'に形成されたリブ（エッジ）Ｃ'Ｄ'として構成されるが、このリブは、被駆動ロータのリブＡＢが形成された端面３１と反対側の端面３１に形成される。
【００３４】
図１に、ＤＲＭのステータ１に形成された作動流体流入ポート２３の配置（位置関係）を示した。図４には、ＤＲＭの駆動ロータ８に形成された作動流体流入ポート２３の配置（位置関係）を示した。しかしながら、ステータ１と駆動ロータ８の両方に形成される作動流体流入ポート２３の配置（位置関係）は、何れの図にも示していない。ＤＲＭのステータ１に形成された作動流体流出ポート２４の配置（位置関係）を図１に示し、ＤＲＭの駆動ロータ８に形成された作動流体流出ポート２４の配置（位置関係）を図４に示した。しかしながら、必要があれば、作動流体流出ポート２４をステータ１と駆動ロータ８の両方に形成することもできる（不図示）。
【００３５】
図１０に、ポンプに対して適用された本発明のＤＲＭの他の一実施例を示した。この実施例では、ステータ１上のサーキュラーリッジ３の形状は、ほぼ球状をなしている。被駆動ロータ１８は、その全長の（角度範囲に関して）ほぼ３分の１までステータ１から作動チャンバへ突出している。このため、トルクの伝達が、シャフト、ベルト機構又はギア機構の何れによるかに拘らずポンプ特性が改善される。トルクがシャフトによって伝達される場合は、作動流体は、駆動ロータ８のロータリカバー９を介し低圧で導入される。そのため、作動流体を排出するための高圧チューブが作動流体を導入するための低圧チューブの内部に収容される構造配置が実現される。この場合、高圧チューブの緊密にシールされていない部分からの漏れは、低圧チューブ内に流れ込む。
【００３６】
図１１に、コンプレッサとして構成された本発明の更なる他の一実施例を示した。この実施例では、被駆動ロータ１８として作動するのは、被駆動ロータ軸１９と一体形成されたディスクである。このディスクの厚さは、その外周に向って薄くなっている。さらに、このディスクは、その外周に関して互いに対称的に離隔する３つの放射状リセスを有する。ステータ１のサーキュラーリッジ３は、トーラス状（ドーナッツ状）をなしている。ステータ１のリング２８は、中空トーラスの横断片（フラグメント）を構成するが、これは、駆動ロータ８のカバー９によって補完されて完全なトーラスを形成する。対称的に配置される３つのチャンバ画成空間１２は、駆動ロータ８とステータ１との間に形成される。低圧作動流体は、内部に流出マニホルド７を収容しチューブ（パイプ）として形成される流入マニホルド６を介して導入されるが、流出マニホルド７は、高圧作動流体を排出するためチューブ（パイプ）状に形成される。
【００３７】
流出ポート２４のサイズに影響を与えることなくコンプレッサの圧縮比を増大するために、作動チャンバを上記トーラスの外側から移動させて該トーラスの内側に形成することによる作動チャンバのサイズの減少の効果が利用される。圧縮比を更に大きくするために、被駆動ロータ１８に隣接する流出ポート２４は、反対側（向い側）で被駆動ロータ１８に隣接する流入ポート２３（これは、図１２に良好に示されている）より小さい角度サイズ（範囲）を有する。（この実施例では）駆動（トルク伝達）は、シャフトによって行なわれる。
【００３８】
図１３に、（１つの）単一被駆動ロータを有するポンプとして構成されたＤＲＭの作動（状態）を表すトロイダル部の展開図（トロイダル面の展開図）を示した。図１３は、リブ１３のスロープの角度に関して図７に示した展開図と異なる。図１３では、被駆動ロータ１８はただ１つしかなく、そのため流入ポートと流出ポートは（図７の実施例と比べて）半分しかない。更に、流入ポート２３と流出ポート２４は、ステータ１の一部しか占めていない。図７と図１３にそれぞれ示された展開図を比較すると、被駆動ロータの装填の程度に関する相違が分かる。即ち、図７に示した展開図では、大きさが可変でかつ可逆的であるが部分的に補償されるコッキング（ないしコギング）モーメント（cocking moment）が生じるのに対し、図１３に示した展開図では一定のモーメントが生じる。
【００３９】
図１４のトーラス方向断面の展開図は、図１０に示したポンプとして構成されたＤＲＭの作動（状態）を表しているが、これは、被駆動ロータ１８が２つ配設されているという点で図１３に示した展開図と異なり、このため、リブ１３のスロープは（図１３のものとは）異なる角度を有する。
【００４０】
本発明の容積形ロータリ装置は、以下のように作動する。
【００４１】
まず、ポンプとして構成されたＤＲＭ（図１）と当該ポンプのトロイダル部（troidal section）（図１３）の作動（状態）は以下のように考えられる。被駆動ロータ（垂直方向の輪郭ないし辺）とサーキュラーリッジ３（水平方向の輪郭ないし辺）に関する展開パス（development pass）の各セクション（輪郭ないし辺：sections, edges）。体積一定の３つのチャンバ画成空間１２が、ステータ１と駆動ロータ８とによって形成される。作動（即ち駆動力による回転）中、被駆動ロータ１８は、当該３つのチャンバ画成空間１２（場合によってはそれら空間の内の２つ）を、駆動ロータ８の回転と共に体積が増加しかつ作動流体流入ポート２３と連通するチャンバと、駆動ロータ８の回転と共に体積が減少しかつ作動流体流出ポート２４と連通するチャンバとに更に分割する。作動サイクルの一部（part）の間、（ある１つの）チャンバ画成空間１２が被駆動ロータ１８からフリーになり、当該チャンバ画成空間１２が作動流体流入ポート２３とも作動流体流出ポート２４とも連通しないことは、上記のような構成の特徴の１つである。
【００４２】
次に、液密性がより大きいポンプとして構成された容積形ロータリ機構（図４）では、単一の（１つの）チャンバ画成空間１２が、ロータリステータ１と定置的に配設された駆動ロータ８によって形成される。このチャンバ画成空間１２は、（複数の）被駆動ロータ１８の内の１つの被駆動ロータのリセスが形成されていない部分によって常時覆われる一定断面部分を有し、作動流体は、当該一定断面部分に沿って作動流体流入ポート２３から作動流体流出ポート２４へ強制的に流動させられる。２つの被駆動ロータ１８の回転は、それらの内の少なくとも１つが駆動ロータ８と係合するよう同期が取られる。異なる圧力が形成されるチャンバ同士が、被駆動ロータ１８のリセスが形成されていない部分によって互いに分離され、そのためリセス２２の表面に課せられる質に対する要求を低下させ得るということは、上記のような構成の特徴の１つである。
【００４３】
ロータリステータ１と、定置的に配設される駆動ロータ８と、互いに部分的にオーバーラップする２つの被駆動ロータ１８とを有するポンプとして構成されたＤＲＭ（図５）の作動（状態）は、そのトーラス方向（トロイダル）断面の展開図（図７）に現れている。一定体積の３つのチャンバ画成空間１２（spaces）が、ステータ１と駆動ロータ８とによって規定され、当該チャンバ画成空間１２は、作動流体流入ポート２３と作動流体流出ポート２４とを連通させる。被駆動ロータ１８は、当該チャンバ画成空間１２を分けて、駆動ロータの回転と共に体積が増加しかつ作動流体流入ポート２３と連通するチャンバと、駆動ロータ８の回転と共に体積が減少しかつ作動流体流出ポート２４と連通するチャンバとを形成する。
【００４４】
シャフト駆動式ポンプとして構成されたＤＲＭ（図１０）の作動（状態）は、そのトーラス方向（トロイダル）断面の展開図（図１４）に現れている。体積一定の３つのチャンバ画成空間１２（spaces）は、ステータ１と駆動ロータ８とによって規定される。被駆動ロータ１８は、当該チャンバ画成空間１２を分けて、駆動ロータ８の回転と共に体積が増加しかつ作動流体流入ポート２３と連通するチャンバと、駆動ロータ８の回転と共に体積が減少しかつ作動流体流出ポート２４と連通するチャンバとを形成する。
【００４５】
高圧と低圧との間の境界線が被駆動ロータ１８の端面３１の内の１つの面上に形成され、当該ロータにかかる負荷が一定になり、そのため液圧式（ハイドロスタティック）軸受を用いてステータ１に被駆動ロータ１８が取り付け可能になるということは、上記のような構成の特徴の１つである。
【００４６】
コンプレッサとして構成されたＤＲＭ（図１１）の作動（状態）は、以下の通りである。体積一定の３つのチャンバ画成空間１２は、ステータ１と駆動ロータ８とによって規定される。被駆動ロータ１８は、当該３つのチャンバ画成空間１２（場合によってはそれら空間の内の２つ）を分けて、駆動ロータ８の回転と共に体積が増加しかつ作動流体流入ポート２３と連通するチャンバと、駆動ロータ８の回転と共に体積が減少しかつ作動流体を予圧縮した後においてのみ作動流体流出ポート２４と連通するチャンバとを形成する。これらチャンバは全て、駆動ロータの一回転毎に全ての相（行程）、即ち、まず、作動流体流入ポート２３と連通して体積がゼロから最大（吸入体積）にまで増加し（吸入行程（相））、該流入及び流出ポート２３及び２４の何れとも連通することなく体積が最小（圧縮体積）に向って減少し（圧縮行程）、そして作動流体流出ポート２４と連通して体積が減少してゼロになる（排出行程）ような相（行程）を経由する。
【００４７】
図２に示した本発明の速度形・容積形ロータリ装置は、ディーゼルエンジンとして使用することもできる。その場合の作動は、以下のように進行する。ロータの回転によって、ステータ１と駆動ロータ８と被駆動ロータ１８とによって画成されるチャンバ（複数）の体積は、作動流体流入ポート２３を介して流入する（燃料／空気）混合気によって充填される。当該チャンバ（複数）の体積が極大に達すると、当該チャンバ（複数）と作動流体流入ポート２３との間の連通は阻止される。これらチャンバがＤＲＭの対称軸に近づくと、チャンバの体積は、その形態ないし配置（configuration）の変化によって減少し始める。駆動ロータ８と被駆動ロータ１８の寸法間の比、及びそれらロータの厚さの間の比を選択することによって任意の圧縮比を達成できる。上記チャンバ（複数）が被駆動ロータ１８の回転軸を含む面に関し対称的に形成されると、圧縮比は最大となり、混合気は発火（爆発）する。更に、チャンバがＤＲＭの対称軸から遠ざかるにつれて、当該チャンバの体積は増加する。チャンバ体積の第２の極大（値）は、ポートの寸法が異なるために第１の極大（値）を越え、サーキュラーリッジ３が被駆動ロータの軸を含む面に関する対称配置からずれると更に増加されることができ、このため各チャンバは、大気圧に等しい圧力で作動流体流出（排出）ポート２４と連通することができる。連続作動式の点火プラグ（複数）と燃料噴射機（複数）をステータのリセス（凹所）に組み込むと、液体燃料内燃機関が形成される。
【００４８】
産業上の利用性
本発明によるポンプの試験モデルは、アルミニウムによって製造された。この試験モデルは、サンクトペテルブルグのレニングラード金属加工工場（Leningrad metal-working plant）で通常の（定法による）試験が行なわれ成功に終わり、その有用性が確認された。上述した本発明の利点、及び（容積形ロータリ装置の各構成要素によって行なわれるただ１つの種類の運動は、ＤＲＭの各要素にかかる負荷を低減するような定置的なスピンドル（回転軸）の周りでの一様な回転であること、並びに他のロータ式装置と比較して同じ回転速度での大きな特性出力を生ずること、に基づき）本書において提案したポンプ、コンプレッサ及びロータ式内燃機関を製造することができる広範囲の材料（セラミックスを含む）を用いることができ、これらはすべて、航空工学産業及びとりわけこの種のエンジンが乗用車のホイールに配設される場合の自動車産業を含む、工業レベル及びテクノロジにおける本発明の有効な使用の可能性を証明するものである。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の独立請求項１により、所定の課題として掲げた効果が上述の通り達成される。即ち、本発明の速度形・容積形ロータリ装置は、バラスト体積（ballast volume）を必要とせず、作動流体中の摩擦を引き起こす不純物から受ける影響が小さく、（ラビリンスタイプの）効率的なシール部材と高効率のシールリングを使用することが可能である。更に、ロータの回転軸に関し作動流体によって引き起こされるモーメントから被駆動ロータを完全に解放して、当該被駆動ロータと駆動ロータの同期的作動を可能とし、両ロータ間の摩擦を低減することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
（１つの）単一被駆動ロータを有するポンプとして構成された速度形・容積形ロータリ装置（ＤＲＭ）の正面図。
【図２】
内燃機関（ＩＣＥ）として構成されたＤＲＭの斜視図。
【図３】
チャンバ画成空間の（規定）面が形成される様子を示した図。
【図４】
（作動流体）ポートが配され定置的に配設された（被）駆動ロータと、選択的に作動する２つの被駆動ロータとを備えたＤＲＭの断面図。
【図５】
２つの被駆動ロータと、（作動流体）ポートが配され定置的に配設された駆動ロータとを備えたＤＲＭの断面図。
【図６】
図５の水平横断面図。
【図７】
図５のＤＲＭのトロイダル部ないし断面（troidal section）の展開図。
【図８】
周りにリセスが形成された被駆動ロータの一例の部分斜視図。
【図９】
周りにリセスが形成された被駆動ロータの他の例の部分斜視図。
【図１０】
シャフト（軸）を介してパワーを伝達するために、作動流体が回転駆動ロータを介して導入され、大幅な相互オーバーラップ部分を有する２つの被駆動ロータが配設されるように構成されたＤＲＭの斜視図。
【図１１】
コンプレッサとして構成されたＤＲＭの断面図。
【図１２】
図１１のコンプレッサの平面図。
【図１３】
（１つの）単一被駆動ロータを備えたコンプレッサとして構成されたＤＲＭの作動状態を示したトロイダル部ないし断面の展開図。
【図１４】
図１０のＤＲＭの作動状態を示したトロイダル部ないし断面の展開図。