(57)【要約】【課題】複雑なクランク機構を用いることなく、簡単な構造で、部品点数も少なく、しかも、高性能で低コスト生産が可能であり、且つ、信頼性が高いロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置を提供するものである。【解決手段】  超臨界流体生成部兼燃焼器５００で高温燃焼ガスと超臨界流体とを生成し、ロータリ膨張機１００で高温燃焼ガスと超臨界流体とを膨張させて動力を出力軸に発生させ、ロータリ膨張機から排出された低温低圧蒸気を冷却器１２で冷却液化して低温低圧作動流体を生成し、低温低圧作動流体をロータリポンプで加圧して超臨界流体生成部兼燃焼器５００の超臨界流体生成部５５０に圧送することにより高温高圧の超臨界流体を生成することで、ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置の構造簡略化と小型高性能化を図っている。【選択図】図１Ａ
2014055583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気を圧縮して圧縮空気を生成するロータリコンプレッサと、
前記圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記ロータリコンプレッサに駆動連結されたロータリ膨張機とを備えたロータリ燃焼機関であって、
前記ロータリ膨張機が、第１及び第２スリーブ部締結用クラッチをそれぞれ具備した第１及び第２端面壁部を有するエンジンハウジングと、
前記エンジンハウジングに形成されている環状作動室と、
前記環状作動室の軸方向中間部に配置されたクラッチ係合部を備えた出力軸と、
前記環状作動室に回転可能に収納されるとともに第１及び第２ボス部と、前記第１及び第２ボス部から軸方向外側に伸びていて前記第１及び第２スリーブ部締結用クラッチにより第１及び第２回転方向との間で前記第１及び端面壁部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替えられる第１及び第２スリーブ部とを有する第１及び第２ロータリピストンと、
前記クラッチ係合部と前記第１及び第２ボス部との間で前記第１及び第２ボス部それぞれを前記第２回転方向と前記第１回転方向との間で前記クラッチ係合部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第１及び第２ボス部締結用クラッチと、
を備えることを特徴とするロータリ燃焼機関。
【請求項２】
前記燃焼器が、前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに同心的に配置された燃焼器ケーシングと、前記燃焼器ケーシング内に形成されていて前記ロータリ膨張機の軸心に対して垂直な平面領域に延びるスパイラル燃焼室と、前記スパイラル燃焼室の上流側に配置されていて前記圧縮空気と前記燃料との予混合気を生成する予混合気生成部と、前記予混合気を点火して燃焼させる点火手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のロータリ燃焼機関。
【請求項３】
前記ロータリコンプレッサが、前記吸入空気を導入するインレットと前記燃焼器と連通するアウトレットとを有するロータ作動室と、前記ロータ作動室に回転可能に収納されていて前記出力軸に駆動連結されたチャージロータと、前記ロータ作動室の内周面上を回転移動しながら前記吸入空気を吸引すると共に吸引後の前記吸入空気を加圧しながら前記燃焼器に吐出する少なくとも１つのローブと、前記ローブの径方向内側領域において前記ローブの周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部と、前記インレットに隣接して前記チャージロータに対して移動可能な可動弁と、前記可動弁と前記曲面摺動凹部との間に形成されていて前記吸入空気を加圧下で前記燃焼器に吐出するチャージチャンバとを備えることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリ燃焼機関。
【請求項４】
作動媒体を加圧して高圧作動媒体を生成するロータリポンプと、
吸入空気を圧縮して圧縮空気を生成するロータリコンプレッサと、
前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに駆動連結されていて、前記圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成するとともに前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部で前記高圧作動媒体から超臨界流体を生成する超臨界流体生成部兼燃焼器と、
前記高温高圧燃焼ガスと前記超臨界流体とを膨張させて動力を発生させるロータリ膨張機とを備えることを特徴とするハイブリッドロータリ燃焼機関。
【請求項５】
前記超臨界流体生成部兼燃焼器が、燃焼器ケーシングと、前記燃焼器ケーシング内に形成された燃焼室と、前記燃焼室に沿って配置されていて前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を受熱して前記高圧作動媒体を加熱することにより前記超臨界流体を生成する超臨界流体生成部とを備えることを特徴とする請求項４記載のハイブリッドロータリ燃焼機関。
【請求項６】
前記ロータリ膨張機が、前記高温高圧燃焼ガスを膨張させて一次動力を発生させる第１回転機械部と、前記超臨界流体を膨張させて二次動力を発生させる第２回転機械部とを備え、さらに前記第２回転機械部から排出された低温低圧膨張ガスを冷却して前記ロータリポンプに供給する冷却器とを備えることを特徴とする請求項５記載のハイブリッドロータリ燃焼機関。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれかに記載のロータリ燃焼機関又は請求項４ないし６のいずれかに記載のハイブリッドロータリ燃焼機関を含む機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【技術分野】
【０００１】  本発明は熱機関及び熱機関駆動機械装置に関し、特に、ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、地球温暖化対策として、燃焼熱エネルギーと熱機関の排熱エネルギーを回収して生成した水蒸気とを膨張させてエンジン効率を向上させるようにしたハイブリッドエンジンが提案されている。【０００３】  同一発明者に発明の特許文献１には、ロータリー燃焼機関とロータリ膨張機とをタンデム状に連結して、ロータリー燃焼機関の排熱エネルギーを回収して生成した水蒸気でロータリ膨張機を作動させるようにしたハイブリッドロータリエンジンとこれを具備したハイブリッド車両が提案されている。【０００４】  特許文献２には、レシプロ型内燃機関の内部に燃焼熱エネルギー及び水蒸気で作動する複合型ピストンを内蔵させ、内燃機関の排熱エネルギーを回収して生成した水蒸気で複合型ピストンを作動させて出力トルクをアシストしたハイブリッドエンジンが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２００２−２２７６０９号
【特許文献２】米国特許第７９９７０８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ところで、特許文献１で開示されたハイブリッドロータリエンジンでは、ロータリー燃焼機関及びロータリ膨張機のための複数のハウジングや複数の作動室並びにそれぞれの作動室に配置されたロータリピストン、タイミングロータ等、多数の摺動箇所が存在していたため、機密シールを効率よく行うことが困難なため作動ガスの漏洩が大きく、小型高性能のハイブリッドロータリエンジンを実用化することが困難であった。【０００７】  特許文献２で開示されたハイブリッドエンジンでは、内燃機関の排気側に配置した排熱回収熱交換器により排熱エネルギーを回収して得た水蒸気を複合型ピストンで膨張させる構成となっている。このエンジンを、例えば、乗用車やトラック・バス等の自動車に採用した場合、市街地走行で運転される際には、頻繁に低速走行が行われてエンジン出力が低い運転状態となる。そのため、市街地走行では、排気温度が連続して高温に維持されることが少なく、水蒸気の生成が不十分となる。したがって、構造が簡単で、小型高性能のハイブリッドエンジンを実用化することが困難であった
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造が簡単で部品点数も少なく、しかも、低コストの生産が可能なロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ロータリ燃焼機関が、吸入空気を圧縮して圧縮空気を生成するロータリコンプレッサと、前記圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記ロータリコンプレッサに駆動連結されたロータリ膨張機とを備えたロータリ燃焼機関であって、前記ロータリ膨張機が、第１及び第２スリーブ部締結用クラッチをそれぞれ具備した第１及び第２端面壁部を有するエンジンハウジングと、前記エンジンハウジングに形成されている環状作動室と、前記環状作動室の軸方向中間部に配置されたクラッチ係合部を備えた出力軸と、前記環状作動室に回転可能に収納されるとともに第１及び第２ボス部と、前記第１及び第２ボス部から軸方向外側に伸びていて前記第１及び第２スリーブ部締結用クラッチにより第１及び第２回転方向との間で前記第１及び端面壁部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替えられる第１及び第２スリーブ部とを有する第１及び第２ロータリピストンと、
前記クラッチ係合部と前記第１及び第２ボス部との間で前記第１及び第２ボス部それぞれを前記第２回転方向と前記第１回転方向との間で前記クラッチ係合部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第１及び第２ボス部締結用クラッチとを備えることを要旨とする。【００１０】  請求項２に記載された発明によれば、請求項１記載の構成に加えて、前記燃焼器が、前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに同心的に配置された燃焼器ケーシングと、前記燃焼器ケーシング内に形成されていて前記ロータリ膨張機の軸心に対して垂直な平面領域に延びるスパイラル燃焼室と、前記スパイラル燃焼室の上流側に配置されていて前記圧縮空気と前記燃料との予混合気を生成する予混合気生成部と、前記予混合気を点火して燃焼させる点火手段とを備えることを要旨とする。【００１１】  請求項３に記載された発明によれば、請求項２記載の構成に加えて、前記ロータリコンプレッサが、前記吸入空気を導入するインレットと前記燃焼器と連通するアウトレットとを有するロータ作動室と、前記ロータ作動室に回転可能に収納されていて前記出力軸に駆動連結されたチャージロータと、前記ロータ作動室の内周面上を回転移動しながら前記吸入空気を吸引すると共に吸引後の前記吸入空気を加圧しながら前記燃焼器に吐出する少なくとも１つのローブと、前記ローブの径方向内側領域において前記ローブの周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部と、前記インレットに隣接して前記チャージロータに対して移動可能な可動弁と、前記可動弁と前記曲面摺動凹部との間に形成されていて前記吸入空気を加圧下で前記燃焼器に吐出するチャージチャンバとを備えることを要旨とする。【００１２】  請求項４に記載された発明によれば、ハイブリッドロータリ燃焼機関が、作動媒体を加圧して高圧作動媒体を生成するロータリポンプと、吸入空気を圧縮して圧縮空気を生成するロータリコンプレッサと、前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに駆動連結されていて、前記圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成するとともに前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部で前記高圧作動媒体から超臨界流体を生成する超臨界流体生成部兼燃焼器と、前記高温高圧燃焼ガスと前記超臨界流体とを膨張させて動力を発生させるロータリ膨張機とを備えることを要旨とする。【００１３】  請求項５に記載された発明によれば、請求項４記載の構成に加えて、前記超臨界流体生成部兼燃焼器が、燃焼器ケーシングと、前記燃焼器ケーシング内に形成された燃焼室と、前記燃焼室に沿って配置されていて前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を受熱して前記高圧作動媒体を加熱することにより前記超臨界流体を生成する超臨界流体生成部とを備えることを要旨とする。【００１４】  請求項６に記載された発明によれば、請求項５記載の構成に加えて、前記ロータリ膨張機が、前記高温高圧燃焼ガスを膨張させて一次動力を発生させる第１回転機械部と、前記超臨界流体を膨張させて二次動力を発生させる第２回転機械部とを備え、さらに前記第２回転機械部から排出された低温低圧膨張ガスを冷却して前記ロータリポンプに供給する冷却器とを備えることを要旨とする。【００１５】  請求項７に記載された発明によれば、機械装置が、請求項１ないし３のいずれかに記載のロータリ燃焼機関又は請求項４ないし６のいずれかに記載のハイブリッドロータリ燃焼機関を含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】  請求項１記載の構成では、ロータリ燃焼機関が、ロータリコンプレッサから供給された圧縮空気と燃料との混合気を燃焼器で燃焼させて得た高温高圧燃焼ガスを膨張させて動力を発生するロータリ膨張機を備える。ロータリ膨張機では、ハウジングの一部や出力軸の一部をクラッチ手段の一部として構成したため、独立した別個の構成部品を使うことなく、部品点数を大幅に削減したシンプルな構造のロータリ燃焼機関を低コストで生産することができる。【００１７】  請求項２記載の構成では、前記燃焼器が、燃焼器ケーシング内に形成されていて前記ロータリ膨張機の軸心に対して垂直な平面領域に延びるスパイラル燃焼室を備えているため、ロータリ燃焼機関の軸方向寸法を少なくしてコンパクトな構造にすることができる。また、スパイラル燃焼室は高温高圧燃焼ガスの燃焼経路を延長させて混合気の完全燃焼を促進するため、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害成分を抑制して排ガスを浄化することができる。【００１８】  請求項３記載の構成では、ロータリコンプレッサが、少なくとも１つのローブを有するチャージロータにおいて、前記ローブの径方向内側領域において曲面摺動凹部を形成してこれに可動弁を協同させながらチャージチャンバから吸入空気を加圧下で燃焼器に吐出するようにしたため、部品点数が少なく、しかも、シンプルな構造にて高圧力比のロータリコンプレッサを採用することができる。【００１９】  請求項４に記載された発明によれば、ハイブリッドロータリ燃焼機関が、超臨界流体生成部兼燃焼器を備えていて、圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成するとともに高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を利用して高圧作動媒体から超臨界流体を生成する。燃料として天然ガスを使用した場合、燃焼室において高温高圧燃焼ガスは１２００℃〜１５００℃に達し、超臨界流体生成部はこの高温ガスの熱エネルギーの一部を利用する。作動媒体が水の場合は、６００℃〜８００℃で３５０ｂａｒ前後の超臨界水が生成し、超臨界水がロータリ膨張機で爆発的に膨張する。このとき発生する爆発圧力はロータリピストンの回転方向において１０平方ｃｍ当り１０００Ｋｇ前後に達する。このため、高性能のハイブリッドロータリ燃焼機関の実用化が可能となる。超臨界水の生成における高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの利用配分は適切に設定することができる。なお、作動媒体は、水のほかに、炭酸ガス、水と炭酸ガスの混合流体、水とアセトン（混合率：５０％：５０％）の混合流体やその他の作動流体を用いても良い。【００２０】  請求項５に記載された発明によれば、超臨界流体生成部兼燃焼器が、燃焼器ケーシングに形成された燃焼室に沿って配置されている超臨界流体生成部を備えているため、高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を効率的に受熱して前記高圧作動媒体から前記超臨界流体を生成することができる。【００２１】  請求項６に記載された発明によれば、ロータリ膨張機が、高温高圧燃焼ガスを膨張させて一次動力を発生させる第１回転機械部と、超臨界流体を膨張させて二次動力を発生させる第２回転機械部とを備えていて、１つのロータリ膨張機で一次動力と二次動力とを同時に出力軸に発生させることが可能となる。その結果、シンプルな構造で小型高性能のハイブリッドロータリ燃焼機関の実用化が可能となる。また、ロータリ膨張機は、さらに、前記第２回転機械部から排出された低温低圧膨張ガスを冷却して前記ロータリポンプに供給する冷却器とを備えるため、作動媒体を繰り返し利用することができ、ランニングコストを著しく下げることも可能となる。【００２２】  請求項７に記載された発明によれば、機械装置が、請求項１ないし３のいずれかに記載のロータリ燃焼機関又は請求項４ないし６のいずれかに記載のハイブリッドロータリ燃焼機関を含むことにより、小型高性能の機械装置の実用化が可能となる。例えば、この機械装置を発電装置に応用した場合は、極めてエネルギー効率の高い発電が可能となる。また、この機械装置を乗用車、トラック・バス等の車両、機関車や船舶に応用した場合は、構造が簡単で、生産コストも安く、また、燃費効率の高い機械装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】本発明の実施例によるハイブリッドロータリ燃焼機関を利用した機械装置のブロック図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａに示したハイブリッドロータリ燃焼機関の概略図を示す。
【図１Ｃ】図１Ｂに示した超臨界流体生成部兼燃焼器の１Ｃ−１Ｃ断面図を示す。
【図１Ｄ】図１Ｂに示したロータリコンプレッサの１Ｄ−１Ｄ断面図を示す。
【図１Ｅ】図１Ｂに示したロータリ膨張機の断面図を示す。
【図２】図１Ｅに示したロータリ膨張機の一部断面斜視図を示す。
【図３Ａ】図１Ｅのロータリ膨張機のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ断面図を示す。
【図３Ｂ】図１Ｅのロータリ膨張機のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図を示す。
【図４Ａ】図１Ｅのロータリ膨張機のＩＶＡ−ＩＶＡ断面図を示す。
【図４Ｂ】図１Ｅのロータリ膨張機のＩＶＢ−ＩＶＢ断面図を示す。
【図５】図３Ａに示した第１スリーブ部締結用クラッチのリテーナの１例を示す。
【図６】図３Ａに示した第１スリーブ部締結用クラッチのバネ部材の１例を示す。
【図７】図１Ｅに示したロータリ膨張機の一部拡大断面図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００２４】  以下、本発明の第実施例によるハイブリッドロータリ燃焼機関を採用した機械装置について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明において、機械装置１０はハイブリッドロータリ燃焼機関５０により駆動される負荷に適用したものとして説明するが、本発明の機械装置１０は、例えば、トラック、バス、自動２輪車、自動３輪車等の車両、蒸気機関車、ディーゼル機関車、船舶、航空機、宇宙往還機、戦車等の特装車両等の車両に限らず、農業機械、建設機械、静止型／可動型発電装置等様々な機械装置を含む。【００２５】  機械装置１０は、減速機、トランスミッション、クラッチ等の動力伝達装置（図示せず）を介して推進装置、発電機等の負荷Ｌに駆動連結されたロータリ膨張機１００を備える。ハイブリッドロータリ燃焼機関５０は、さらに、エアーフィルタ（図示せず）を含む吸気系Ａｉの吸入空気を加圧して圧縮空気ＣＡを生成するロータリコンプレッサ３５０と、作動媒体を加圧して高圧作動媒体ＷＦを生成するロータリポンプ３５０Ａと、超臨界流体生成部兼燃焼器５００とを備える。作動媒体としては、水、炭酸ガス、水と炭酸ガスの混合流体、水とアセトンの混合流体、又はその他の作動媒体から選択される。後述するように、ロータリ膨張機１００は高温高圧燃焼ガスを膨張させて一次動力を出力軸１３２に発生させる第１回転機械部と超臨界流体を膨張させ二次動力を出力軸１３２に発生させる第２回転機械部とを備える。【００２６】  高圧作動媒体ＷＦは、逆止弁ＣＶ１を介して超臨界流体生成部兼燃焼器５００の作動媒体供給ノズル５５２に供給される。圧縮空気ＣＡは吸気供給ポート５６に供給される。吸気供給ポート５６には燃料噴射ノズル６０が連結されており、燃料タンクＦＴから燃料ポンプＦＰ及び燃料制御弁ＦＶを介して天然ガス、シェールガス、シェールオイル、灯油、重油等の化石燃料か廃植物油等からなるバイオマス燃料から選択された燃料Ｆが供給される。超臨界流体生成部兼燃焼器５００は、圧縮空気ＣＡと燃料Ｆとの予混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスＨＴＧを生成して吐出ポート４４からロータリ膨張機１００の第１インレット１２４に供給すると共に高温高圧燃焼ガスＨＴＧの熱エネルギーの一部を利用して高圧作動媒体を加熱して超臨界流体ＳＣＦを生成して開閉制御弁ＣＯＶを介してロータリ膨張機１００の第２インレット１２６に供給する。この際、ロータリ膨張機１００の第１回転機械部からは第１アウトレット１２８を介して排ガスが排気され、第２回転機械部からは低温低圧膨張ガスが第２アウトレット１３０から吐出される。【００２７】  低温低圧膨張ガスは冷却器（凝縮器）１２で冷却液化され、作動媒体が水の場合は、作動水ＬＷＦとして回収され、作動水ＬＷＦはロータリポンプ３５Ａで加圧されて高圧作動媒体ＷＦとなり、以後のサイクルにおいて循環利用される。【００２８】  超臨界流体生成部兼燃焼器５００は超臨界生成部の内部圧力を検出して圧力信号ＰＳを出力する圧力センサ４と、作動温度を検出して温度信号を出力する温度センサ１６とを備える。出力軸１３２に近接して回転数センサ１８が装着され、これら検出信号Ｓ１，Ｓ２Ｓ３はコントローラ２０に出力される。入力装置２２は燃料制御弁ＦＶの��度及び開閉制御弁ＣＯの開閉タイミングをそれぞれの作動パターンで制御するための各種制御プログラムやカレンダー信号並びに運転パラメータ等の入力信号を設定する。コントローラ２０は検出信号Ｓ１，Ｓ２Ｓ３に応答して開閉制御弁ＣＯＶを所定周期、例えば、数Ｈｚから数１００Ｈｚで開閉し、超臨界流体の圧力を所定圧力、例えば最大３００〜４５０ｂａｒの圧力値となるように制御する。【００２９】  図１Ｃに示すように、超臨界流体生成部兼燃焼器５００は、燃焼用圧縮空気ＣＡと燃料Ｆとの予混合気を生成する予混合気生成部４０を備える。予混合気生成部４０は燃料制御弁ＦＶ及び燃料ポンプＦＰを介して燃料タンクＦＴから燃料Ｆが供給される。燃料としては、重油、軽油、灯油等の化石燃料或いは廃食用油等のバイオマス液体燃料等の炭素質燃料が使用される。なお、近年、注目度が高いシェールガスやシェールオイルが好適に利用される。燃料Ｆは、圧縮空気ＣＡと予混合され、この予混合気は着火部４２により着火されて高温高圧燃焼ガスＨＴＧが生成される。高温高圧燃焼ガスＨＴＧがロータリ膨張機１００の第１インレット１２４に供給されて第１回転機械部で膨張し、出力軸１３２に一次動力を発生する。排ガスは第１アウトレット１２８から外部に排気される。【００３０】  図２において、超臨界流体生成部兼燃焼器５００は、吐出ポート４４から吐出された高温高圧燃焼ガスＨＴＧをロータリ膨張機１００の第１インレット１２４に供給するためのガス流路（図示せず）が内部に形成されたスペーサ３０を介してロータリ膨張機１００に連結された円筒状燃焼器ケーシング３６を備える。燃焼器ケーシング３６は、Ｎｉ基超高温耐熱合金やセラミック等の高温耐熱材料から形成されるが、高温耐熱材料から形成されたライナーで内周部分を形成しても良い。燃焼器ケーシング３６の径方向内側にスパイラル壁部３７が形成され、スパイラル壁部３７は外周側から中心部方向にスパイラル状に延びていて、ロータリー燃焼機関１００の出力軸１３２の外形よりも大きな内径の内周壁３７ａを有するインナースリーブ３７Ｓを備える。燃焼器ケーシング３６とスパイラル壁部３７との空間には、出力軸１３２の中心軸に対して垂直な平面領域においてスパイラル状にインナースリーブ３７Ｓまで延びるようにスパイラル燃焼室３８が形成される。スパイラル燃焼室３８は燃料と空気との接触時間と滞留時間を延長させることにより予混合気の完全燃焼を促進するとともに高温高圧燃焼ガスＨＴＧの熱エネルギーの一部を効果的に超臨界流体生成部に伝達する効果がある。【００３１】スパイラル燃焼室３８の上流側において、予混合気生成部４０に近接して点火プラグ又はセラミックヒータ等から成る着火部４２が配置される。予混合気生成部４０は燃焼器ケーシング３６の接線方向に支持された円筒状アウターチューブからなる空気供給部５０と、燃料供給ノズル６０とを備える。円筒状アウターチューブ５０の内部にはこれと同心的に延びる円筒状インナーチューブ５２が配置されている。空気供給部５０は、圧縮空気ＣＡの高速旋回流を発生させながら、燃料Ｆと混合して予混合気を生成する旋回流衝突部５４とを備える。空気供給部５０は、圧縮空気流通路として機能する環状圧縮空気���流チャンバ５５と、環状圧縮空気噴流チャンバ５５内に圧縮空気ＣＡを案内するための圧縮空気導入ポート５６と、環状圧縮空気噴流チャンバ５５の先端部に形成された円錐状の高速流発生部５８とを備える。環状圧縮空気噴流チャンバ５５の高速流発生部５８には圧縮空気の旋回流を発生させる複数の旋回流発生ブレード６２が形成され、これら旋回流発生ブレード６２によって旋回流発生部５９が形成される。【００３２】  円筒状インナーチューブ５２の後端部は、燃料供給ノズル６０に接続される。円筒状インナーチューブ５２の先端部は燃料噴射ノズル５２ａを備え、燃料噴射ノズル５２ａは複数の旋回流発生ブレード６２にそれぞれ隣接して円錐状高速流発生部５８に開口する第１燃料噴射口６４と、旋回流衝突部５４に開口する第２燃料噴射口６５と、円筒状インナーチューブ５２の中間部に配置されていて燃料に対して旋回流Ｖｓを発生させる旋回流発生部材６６とを備える。旋回流発生ブレード６２により生じた圧縮空気ＣＡの旋回流に対して第１燃料噴射口６４及び第２燃料噴射口６５から燃料が噴射されると、圧縮空気ＣＡの旋回流との衝突によって圧縮空気ＣＡと燃料とは均一に混合されて予混合気ＡＦＭが生成される。予混合気では、燃料と空気が均一に混合され、火炎の内部に局所的な高温部が発生しないため、ＮＯｘの発生量を大幅に抑制することができる。【００３３】  スパイラル燃焼室３８には、旋回流衝突部５４から所定間隔で離れた位置に配置された乱流発生バッフル部材６７が配置され、乱流発生バッフル部材６７と予混合気生成部４０とのスペースには高温燃焼部５４０が形成される。乱流発生バッフル部材６７は燃焼ガス噴出開口部６７ａが形成された中央部を有する。高温高圧燃焼ガスＨＴＧの一部は乱流発生バッフル部材６７の壁面に衝突して、旋回流衝突部５４側に反転して反転流ＲＦとなり、旋回流衝突部５４から噴出する予混合気と接触混合して燃焼促進が行われる。【００３４】圧力センサ
ロータリポンプ３５０Ａから供給された高圧作動媒体ＷＦは、逆止弁ＣＶ１を介して高圧作動媒体供給ノズル５５２に供給される。超臨界流体生成部５５０は燃焼器ケーシング３６において、スパイラル燃焼室３８に沿って周方向に円弧状に延びていて、飽和蒸気生成部５５０Ａと、過熱蒸気生成部５５０Ｂと、超臨界生成部５５０Ｃとを備えていて、燃焼器ケーシング３６を冷却しながら、高温高圧燃焼ガスＨＴＧの熱エネルギーの一部を利用して高圧作動媒体ＷＦから超臨界流体ＳＣＦを生成してから制御弁ＣＯＶを介してロータリ膨張機１００の第２インレット１２６に供給する（図１Ａ参照）。【００３５】  図１Ｃにおいて、超臨界流体生成部５５０は、円筒状燃焼器ケーシング３６の径方向内側においてスパイラル燃焼室３８の燃焼ゾーン３８ａに沿って配置されていて円筒状燃焼器ケーシング３６に溶接その他の固定手段で固定支持された円弧状伝熱部材５７０を備える。円弧状伝熱部材５７０はＮｉ基超高温耐熱合金やセラミック等の高温耐熱材料から製造されていて、乱流発生バッフル部材６７に隣接した位置において燃焼器ケーシング３６と円弧状伝熱部材５７０との間に形成されていて、高圧作動媒体供給ノズル５５２から高圧作動媒体ＷＦが噴射される高圧作動媒体導入部５７２と、高圧作動媒体導入部５７２の下流側において形成されていて複数の開口部５７４ａを有するラジアル仕切壁５７４と、超臨界流体生成室５７６と、超臨界流体生成室５７６に充填された市販の直径６ｍｍ〜２５ｍｍのステンレスボール、タングステンボール又はセラミックボール等からなる複数の伝熱球体５７８と、複数の乱流発生経路５７８ａと、超臨界流体出口ポート５６４に隣接した位置において超臨界流体生成部５５０の後縁側端部に形成されたラジアル仕切壁５９８とを有する。【００３６】  図１Ｂ及び図１Ｄに示すように、ロータリコンプレッサ３５０は超臨界流体生成部兼燃焼器５００の燃焼器ケーシング３６に支持されたロータハウジング３５２と、サイドプレート３５４とを備える。ロータハウジング３５２は、給気系Ａｉに接続された一対のインレット３５６と、１２６吸気ポートに連通する一対のアウトレット３５８と、インレット３５６及びアウトレット３５８が開口するロータ作動室３６０と、駆動軸１３２に圧入その他の連結手段で駆動連結されていてロータ作動室３６０に回転可能に収納されたチャージロータ３６２とを備える。チャージロータ３６２は、メイン潤滑油供給通路１３２Ｌから径方向外側に延びる潤滑油通路３６２ａと、潤滑油供給ポート３６２ｂと、潤滑油供給ポート３６２ｂからローブ３６４の外周端部に微量の潤滑油を供給可能な多孔質プラグ３６２ｃとを備える。メイン潤滑油供給通路１３２Ｌは、本特許出願の発明者と同一の発明者による特願２０１１−２９０７２０号「回転式流体機械」（日本特許第○○○○○号）に記載された潤滑油ポンプ等により潤滑油が供給される。【００３７】  ロータ作動室３６０の内周面上を回転移動しながらインレット３５６から吸気を吸引すると共に吸引後の吸気を圧縮しながらアウトレット３５８から吸気ポート１２６に吐出するローブ３６４と、ローブ３６４の径方向内側領域において周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部３６６と、インレット３５６に隣接してチャージロータ３６２に対して移動可能な可動弁３６８と、可動弁３６８と曲面摺動凹部３６６との間に形成されたチャージチャンバ３７０とを備える。可動弁３６８は、ロータハウジング３５２内に形成されたバルブ膨張室３７２に収納されて、ピボット軸３７４を介して回動するバルブエレメント３７６を備える。バルブエレメント３７６の先端部にはローブ３６４と曲面摺動凹部３６６とに接触しながら摺動する曲面シール部３７６ａと連通開口部３７６ｂとを備える。ロータハウジング３５２に形成されたバネ収納部３７８には押圧バネ３８０がバルブエレメント３７６をチャージロータ３６２側に押圧している。駆動軸１３２にはプーリーやタイミングベルト等の動力伝達手段（図示せず）を介してスタータモータ若しくはモータ電動機が駆動連結される。したがって、エンジン起動時に駆動軸１３２が図１Ｄにおいて、例えば、時計方向に回転駆動されると、ロータリコンプレッサ３５０において、チャージチャンバ３７０にはインレット３５６から吸気系の空気が吸引され、チャージチャンバ３７０の吸気が加圧下でアウトレット３５８から吸気ポート１２６に吐出される。このように、ロータリコンプレッサ３５０はエンジン始動時にはエンジン始動手段の一部として機能し、エンジン起動後は、ロータリコンプレッサとして機能する。【００３８】  図１Ａに示したロータリポンプ３５０Ａは、ロータリコンプレッサ３５０と全く同一の構造を有するため、詳細な説明を省略する。【００３９】  次に、図１Ｅ〜図７を参照して、ロータリ膨張機１００について説明する。図１Ｅ及び図２において、ロータリ膨張機１００は、軸方向に間隔を置いて配置された端面壁部１０２，１０４と、前記端面壁部の間に形成された環状作動室１０６を有するセンターハウジング１０８とからなるハウジング１１０を備える。端面壁部１０２，１０４とセンターハウジング１０８とはボルトその他の固定手段（図示せず）によって所定位置にて固定支持される。なお、ハウジング１１０は薄肉ケースからなるものとして示されているが、ハウジング１１０の外周又は内部に冷却フィン又はクーラント通路等の冷却手段を必要に応じて形成しても良い。【００４０】  なお、センターハウジング１０８の内周部にはシリンダーライナ（図示せず）を配置し、端面壁部１０２，１０４にはそれぞれ軸方向内側に面するように環状溝（図示せず）を形成し、これら環状溝にサイドライナ（図示せず）を嵌着して、シリンダーライナとサイドライナとの間に環状作動室１０６を形成しても良い。この場合、シリンダーライナの外周に複数の環状溝により形成された冷却水通路を形成し、これら冷却水通路にそれぞれ斜向溝を形成して順次一端の冷却水通路から他端部の冷却水通路まで連通させて冷却水を循環させても良い。同様に、サイドライナの各々には、端面壁部１０２，１０４に対面するように複数の径の異なる環状溝を形成し、これら環状溝により形成された冷却水通路を形成し、これら冷却水通路にそれぞれ斜向溝を形成して順次一端の冷却水通路から他端部の冷却水通路まで連通させて冷却水を循環させても良い。【００４１】  図１Ｅ及び図２並びに図４Ａ及び図４Ｂより明らかな���うに、センターハウジング１０８は、環状作動室１０６に開口する第１、第２インレット１２４，１２６と、第１、第２アウトレット１２８，１３０と、第１インレット１２４に連通する第１膨張室１１６と、第１アウトレット１２８に連通する排気室１２０と、第２アウトレット１３０に連通する排出室１２２とを備え、第１インレット１２４を介して第１膨張室１１６には高温高圧燃焼ガスＨＴＧが導入され、第２インレット１２４を介して第２膨張室１１８には超臨界流体ＳＣＦが導入される。【００４２】  図１Ｅ、図２及び図４Ａ，４Ｂ  より明らかなように、出力軸１３２が環状作動室１０６の軸心方向に延びていて、端面壁部１０２，１０４に支持されたローラベアリング１３６（片側のベアリングのみ図示）により回転可能に支持される。ローラベアリング１３６はボルトその他の固定手段（図示せず）で端面壁部に固定されたオイルシール１３７を保持したベアリング押さえ部材１３５により所定位置に保持される。【００４３】  図１Ｅに示すように、出力軸１３２は環状作動室１０６の中央部に配置された、比較的に径大のクラッチ係合部１３２ａ，１３２ｂと、クラッチ係合部１３２ａ，１３２ｂよりも径小のピストン回転支持部１３２ｃ，１３２ｄとを備える。出力軸１３２のピストン回転支持部１３２ｃ，１３２ｄにはニードルベアリング１４２，１４４を介してロータリーピストン部２００が回動可能に支持されていて、ロータリーピストン部２００により、環状作動室１０６を第１、第２膨張室１１６，１１８、排気室１２０、排出室１２２とに区画する。ニードルベアリング１４２，１４４はそれぞれ、リテーナ１４２Ｒ，１４４Ｒを介してピストン回転支持部１３２ｃ，１３２ｄの周囲で転動する。【００４４】  図１Ｅ、図２より明らかなように、ロータリーピストン部２００は、径方向で対称的に配置された一対のピストンをそれぞれ有する第１及び第２ロータピストン１５０ｐ、１５２ｐからなる第１及び第２ロータリーピストン本体１５０，１５２を備える。第１及び第２ロータリーピストン本体１５０，１５２は、第１及び第２ロータピストン１５０ｐ、１５２ｐをそれぞれ支持する第１及び第２ボス部１５４、１５６と、第１及び第２ボス部１５４、１５６からそれぞれ軸方向外側に延びる第１及び第２スリーブ部１５８，１６０を有する。【００４５】  ハウジング１１０の端面壁部１０２，１０４と第１、第２ロータリーピストン本体１５０，１５２との間にはそれぞれ第１、第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２が配置される。図１Ｅ及び図３Ａに示すように、第１スリーブ部締結用クラッチ１７０は、端面壁部１０２と一体的なスリーブ部締結用アウターレース部１７０ａと、第１ロータリーピストン本体１５０の第１スリーブ部１５８と一体的なスリーブ部締結用インナーレース部１７０ｂとを備える。スリーブ部締結用アウターレース部１７０ａは、六角形状のカム面１７０ｃを有する。スリーブ部締結用アウターレース部１７０ａとスリーブ部締結用インナーレース部１７０ｂとの間には周方向に間隔をおいて複数のスリーブ部締結用楔状カム空間部１７４が形成され、スリーブ部締結用楔状カム空間部１７４には複数のカムエレメントとしてのスリーブ部締結用カムローラ１７６が収納される。【００４６】  スリーブ部締結用アウターレース部１７０ａとスリーブ部締結用インナーレース部１７０ｂとの間には環状リテーナ１７８が収納される。図１、図３Ａ及び図５に示すように、環状リテーナ１７８はスリーブ部締結用カムローラ１７６を収納するために周方向に間隔をおいて形成された複数の開口部１７８ａを有するリテーナ本体１７８ｂを備える。リテーナ本体１７８ｂの内周部１７８ｃの直径はスリーブ部１５８の外周よりわずかに大きめに設定されて後述の潤滑油導入空間を形成している。第１、第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２は、それぞれ、アンチバックラッシュ機構１８０，１８２を備える。【００４７】  図３Ａに示されるように、アンチバックラッシュ機構１８０は、端面壁部１０２の中央部において径方向に対向する位置に形成されたアンチバックラッシュ抑制シール収納部１８０ａと、リテーナ１７８の外周から径方向外側に突出するように延びていて、アンチバックラッシュ抑制シール収納部１８０ａに収納された作動突起部１７８ｄとを備える。Ｓ−字状バネ部材１８４（図６参照）が作動突起部１７８ｄをアンチバックラッシュ抑制シール収納部１８２ａにおいてアンチバックラッシュ位置に付勢してスリーブ部締結用カムローラ１７６のバックラッシュ（遊び）を最小化する。そのため、ピストン１５０ｐのスリーブ部１５８が、図３Ａにおいて、反時計方向の作用を受けたときにインナーレース部１７０ａを介して端面壁部１０２に迅速にロック状態とされ、スリーブ部締結用カムローラ１７６の遊びが少ない分、機械変換効率が向上する。【００４８】  一方、図３Ｂに示すように、第２スリーブ部締結用クラッチ１７２は、端面壁部１０４と一体的なスリーブ部締結用アウターレース部１７２ａと、第２ロータリーピストン本体１５２のスリーブ部１６０と一体的なスリーブ部締結用インターレース部１７２ｂとを備える。スリーブ部締結用アウターレース部１７２ａは、六角形状のカム面１７２ｃを有する。スリーブ部締結用アウターレース部１７２ａとインターレース部１７２ｂとの間には周方向に間隔をおいて複数のスリーブ部締結用楔状カム空間部１７４Ａが形成され、スリーブ部締結用楔状カム空間部１７４Ａには複数のカムエレメントとしてのスリーブ部締結用カムローラ１７６Ａが収納される。【００４９】  さらに、スリーブ部締結用アウターレース部１７２ａとスリーブ部締結用インターレース部１７２ｂとの間には環状リテーナ１７８Ａが収納される。環状リテーナ１７８Ａはスリーブ部締結用カムローラ１７６Ａを収納するために周方向に間隔をおいて形成された複数の開口部１７８ａを有するリテーナ本体１７８ｂを備え、リテーナ本体１７８ｂの内周部１７８ｃの直径はスリーブ部１５８の外周よりわずかに大きめに設定される。第２スリーブ部締結用クラッチ１７２はアンチバックラッシュ機構１８２を備える。【００５０】  図３Ｂに示されるように、アンチバックラッシュ機構１８２は、端面壁部１０４において、径方向に対向する位置に形成されたアンチバックラッシュ抑制シール収納部１８２ａと、リテーナ１７８Ａの外周から径方向外側に突出するように延びていて、アンチバックラッシュ��制シール収納部１８２ａに収納された作動突起部１７８ｄとを備える。Ｓ−字状バネ部材１８４（図６参照）が作動突起部１７８ｄをアンチバックラッシュ抑制シール収納部１８２ａにおいてアンチバックラッシュ位置に付勢し、スリーブ部締結用カムローラ１７６Ａのバックラッシュ（遊び）を最小化する。そのため、ピストン１５２ｐのスリーブ部１６０が、図３Ｂにおいて、反時計方向の作用を受けたときに端面壁部１０４に迅速にロック状態とされる。リテーナ１７８Ａはリテーナ１７８と同様な構造を有するため、図示が省略されている。【００５１】  図１Ｅ、図２及び図４Ａ、図４Ｂにおいて、出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ａ、１３２ｂと第１、第２ロータリーピストン本体１５０，１５２との間にはそれぞれ、第１、第２ボス部締結用クラッチ１８６，１８８が配置される。第１、第２ボス部締結用クラッチ１８６，１８８は、第１及び第２ボス部１５４、１５６とそれぞれ一体的なボス部締結用アウタレース部１８６ａ，１８８ａと、出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ａ、１３２ｂとそれぞれ一体的なボス部締結用インナーレース部１８６ｂ、１８８ｂとを備える。【００５２】  図４Ａに示されるように、ボス部締結用アウタレース部１８６ａは六角形状のカム面１８６ｃを有する。ボス部締結用アウタレース部１８６ａと出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂとの間には周方向に間隔をおいてボス部締結用楔状カム空間部１８６ｄが形成され、ボス部締結用楔状カム空間部１８６ｄには複数のカムエレメントとしてのボス部締結用カムローラ１８６ｅが収納される。ボス部１５４と出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ａとの間には環状リテーナ１８６ｆが収納され、環状リテーナ１８６ｆの周方向に分離した位置には複数の開口部１８６ｇが形成され、これら開口部１８６ｇにボス部締結用カムローラ１８６ｅがそれぞれ収納されて複数のボス部締結用楔状カム空間部１８６ｄにそれぞれ保持される。【００５３】  図１Ｅ及び図４Ｂにおいて、第２ボス部締結用クラッチ１８８は、第２ロータリーピストン本体１５２のボス部１５６と一体的なボス部締結用アウタレース部１８８ａと、出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂと一体的なボス部締結用インナーレース部１８８ｂとを備える。ボス部１５６と出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂとの間には周方向に間隔をおいて複数のボス部締結用楔状カム空間部１８８ｄが形成され、ボス部締結用楔状カム空間部１８８ｄには複数のカムエレメントとしてのボス部締結用カムローラ１８８ｅが収納される。ボス部１５６と出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂとの間には環状リテーナ１８８ｆが収納され、環状リテーナ１８８ｆの周方向に分離した位置には複数の開口部１８８ｇが形成され、これら開口部１８８ｇにボス部締結用カムローラ１８８ｅがそれぞれ収納されて複数のボス部締結用楔状カム空間部１８８ｄにそれぞれ保持される。【００５４】  図４Ａ，図４Ｂに示されるように、ボス部締結用ワンウエイクラッチ１８６，１８８は、それぞれ、アンチバックラッシュ機構１９０，１９２を備える。図４Ａにおいて、アンチバックラッシュ機構１９０は、ボス部１５４の環状内壁部１５４ａにおいて径方向に対向するように形成されたアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９０ａと、環状リテーナ１８６ｆの外周に設けられていてアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９０ａに収納された作動部材１８６ｈとを備える。環状リテーナ１８６ｆは図５のリテーナ１７８と類似構造を有する。Ｓ−字状バネ部材１９４が作動部材１８６ｈをアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９０ａにおいてアンチバックラッシュ位置に付勢する。Ｓ−字状バネ部材１９４は図６のものと類似構造を有する。図４Ｂにおいて、アンチバックラッシュ機構１９２は、ボス部１５６の環状内壁部１５６ａにおいて径方向に対向するように形成されたアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９２ａと、リテーナ１８８ｆの外周に設けられていてアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９２ａに収納された作動部材１８８ｈとを備える。リテーナ１８８ｆは図５のリテーナ１７８と類似構造を有する。Ｓ−字状バネ部材１９４が作動部材１８８ｈをアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９２ａにおいてアンチバックラッシュ位置に付勢する。Ｓ−字状バネ部材１９４は図６のものと類似構造を有する。【００５５】  図１Ｅ、図２及び図７に示すように、第１及び第２ロータリーピストン本体１５０，１５２は、第１及び第２ロータピストン１５０ｐ，１５２ｐの軸方向に形成された断面Ｃ−形状のシール収納部２１０と、シール収納部２１０に収納されていて環状作動室１０６の内周璧１０６ａと側壁１０６ｂ並びに第１及び第２ボス部１５４，１５６に対してそれぞれ移動可能な分割シール部材２２０と、シール収納部２１０と分割シール部材２２０との間に配置されていて、分割シール部材２２０を内周璧１０６ａと側壁１０６ｂと前記第１及び第２ボス部の外周に対して押圧する複数のバネ部材２３０とを備える。【００５６】  図７より明らかなように、分割シール部材２２０は、断面Ｌ−形状の第１、第２コーナーシール２４０，２４２と、第１、第２サイドシール２５０，２５２とを備える。第１、第２コーナーシール２４０，２４２は、リーフバネからなるバネ部材２３０の先端部と係合するバネ収納シール収納部２４０ａ，２４０ｂ、２４２ａ，２４２ｂを有する。バネ収納シール収納部２４０ａ、２４２ａにはバネ部材２３０が収容され、バネ部材２３０の径方向外側に作用する押圧力によって、第１、第２コーナーシール２４０，２４２は傾斜面２４４を介して常時、接触状態に保持されるとともに、環状作動室１０６の内周璧１０６ａと側壁１０６ｂに対してそれぞれ密着するように係合する。同様に、第１、第２サイドシール２５０，２５２は、第１、第２コーナーシール２４０，２４２のバネ収納シール収納部２４０ｂ、２４２ｂと径方向に整列したバネ収納シール収納部２５０ａ，２５２ａを有する。バネ収納シール収納部２４０ｂ，２５０ａとバネ収納シール収納部２４２ｂ，２５２ａにそれぞれ収納されたバネ部材２３０の径方向外側に作用する押圧力によって、第１、第２サイドシール２５０，２５２は傾斜面２５４、２５６を介して常時、接触状態に保持される。このとき、第１サイドシール２５０は、環状作動室１０６の側壁１０６ｂ上を摺動する。第２サイドシール２５２のラジアル壁部は環状作動室１０６の側壁１０��ｂと第２ボス部１５６に対して密着するように係合しながら摺動する。第２サイドシール２５２のアキシャルシール壁部２５２ｂはボス部１５６の外周と密着するように摺動する。このため、第１、第２ロータリーピストン本体１５０，１５２とハウジング１１０との間の作動媒体の漏れが最小となり、その分、エンジンの効率が向上してハイパワー出力が得られる。【００５７】  図１Ｅ及び図７において、出力軸１３２の中心軸に沿ってメイン潤滑油供給路１３２Ｌと、メイン潤滑油供給路１３２Ｌから径方向に延びるように複数のラジアル潤滑油供給路１３２Ｌ１、１３２Ｌ２及び１３２Ｌ３が形成され、メイン潤滑油供給路１３２Ｌには潤滑油貯蔵タンク２６０から潤滑油ポンプ１６２及び潤滑油供給ライン２６４を介して潤滑油が供給される。ラジアル潤滑油供給路から第１及び第２ボス部締結用クラッチ１８６，１８８及び第１、第２ニードルベアリング１４２，１４４並びに第１及び第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２に潤滑油が供給される。図１Ｃ及び図７より明らかなように、中央のラジアル潤滑油供給路１３２Ｌ１は、さらに、ロータリーピストン本体１５０の内部に形成されたシール潤滑通路３００、３０２，３０４，３０６と連通する。シール潤滑通路３０２，３０４，３０６はスリット状溝部２１０まで延びていて、スリット状溝部２１０を介して分割シール部材２２０に潤滑油を供給する。シール潤滑通路３０２，３０６の両端部にはそれぞれ多孔質プラグ３０８，３１０が装着され、シール潤滑通路３０４の先端部には多孔質プラグ３１２が装着され、これら多孔質プラグを介してスリット状溝部２１０から割シール部材２２０に潤滑油が徐々に供給され、シール部材２２０とハウジングの内壁及び側壁とボス部１５６の外周との潤滑が円滑に行われる。燃焼機関の運転中に環状作動室１０６に導入された高温高圧燃焼ガス及び超臨界流体によって、潤滑後の潤滑油は端面壁部の内径部領域に形成した環状潤滑油回収チャンバ３２２で回収され、回収された高温の潤滑油は潤滑油リターンライン（図示せず）を介して潤滑油サンプ（図示せず）に戻される。【００５８】  次に、図１Ａに基づいて、本実施例による機械装置１０の作用について説明する。図１Ａにおいて、ハイブリッドロータリ燃焼機関５０の始動時にキースイッチ（図示せず）を閉じると、スタータモータ（図示せず）が起動されて出力軸１３２がクランキングされてロータリコンプレッサ３５０及びロータリポンプ３５０Ａが起動する。この時、ロータリコンプレッサ３５０は吸気系Ａｉから吸入空気を吸入して加圧して圧縮空気ＣＡを生成する。圧縮空気ＣＡは超臨界流体生成部兼燃焼器５００に供給される。これに同期して、コントローラ２０から指令信号が出力され、燃料制御弁ＦＶが開弁して燃料Ｆが超臨界流体生成部兼燃焼器５００に供給される。超臨界流体生成部兼燃焼器５００では、圧縮空気ＣＡと燃料Ｆとの予混合気が着火手段４２により着火されて燃焼し、１５００℃〜１７００℃の高温高圧燃焼ガスＨＴＧが生成され、スパイラル燃焼室３８を上流側から下流側に進行し、吐出ポート４４から吐出してスペーサ３０の内部ガス流路を経由してロータリ膨張機１００の第１インレット１２４に導入さ���る。一方、１５００℃〜１７００℃の高温高圧燃焼ガスＨＴＧがスパイラル燃焼室３８をスパイラル状の軌跡を通過する工程において、高温高圧燃焼ガスＨＴＧの熱エネルギーの一部が超臨界流体生成部５５０の複数の伝熱球体５７８に伝達されて伝熱球体５７８は高温状態となる。この時、ロータリポンプ３５０Ａから高圧作動媒体が高圧作動媒体供給ノズル５５２から高圧作動媒体導入部５７２に噴射される。その結果、高圧作動媒体が、例えば、水である場合には、水が伝熱球体５７８に接触して飽和蒸気製西部５５０Ａで飽和蒸気となり、飽和蒸気は過熱蒸気生成部５５０Ｂで過熱蒸気となり、超臨界生成部５５０Ｃで超臨界水ＳＣＦが発生する。超臨界水ＳＣＦの温度及び圧力が所定値に達すると、検出信号Ｓ１，Ｓ２に応答してコントローラ２０から指令信号が出力されて開閉制御弁ＣＯＶが開弁されて、超臨界水ＳＣＦはロータリ膨張機１００の第２インレット１２６に供給される。このように、ロータリ膨張機１００の第１回転機械部Ａ（図４Ａ，４Ｂ参照）では高温高圧燃焼ガスＨＴＧが膨張して出力軸１３２に一次動力が発生し、第２回転機械部Ｂでは超臨界水ＳＣＦが膨張して出力軸１３２に二次動力が発生する。第１回転機械部Ａの排気は第１アウトレット１２８から待機に放出され、第２回転機械部Ｂの低温低圧膨張蒸気ＬＴＦは冷却器１２で冷却液化されて作動水ＬＷＦとなり、作動水ＬＷＦは上述のロータリポンプ３５０Ａに吸引されて加圧され、以後のサイクルに循環される。【００５９】  ロータリー燃焼機関１００の作用は、本発明の発明者と同一発明者の平成２４年８月２０日特許出願による特願２０１１−○○○○○○「回転式流体機械及びこれを利用したロータリーエンジン」（日本国特許第○○○○○号）に開示されたものと同一であるため、詳細な説明は省略する。【００６０】  以上、本発明の各実施例を図面に基づいて説明したが、これ等はあくまでも一実施形態を示すものであり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが出来る。【００６１】  例えば、図１Ａに示した第１実施例における車両おいて、第１、第２ロータリ膨張機は共通の出力軸を介してタンデム状に連結した構造が示されているが、これらロータリ膨張機を並列に配置してそれぞれクラッチを介して出力装置に接続しても良い。同様に、図８に示した第２実施例による車両おいて、ロータリー燃焼機関とロータリ膨張機は共通の出力軸を介してタンデム状に連結した構造が示されているが、これらロータリー燃焼機関とロータリ膨張機とを並列に配置してそれぞれクラッチを介して出力装置に接続し、車両の運転パラメータに応じて電子制御装置（ＥＣＵ）により、それぞれの駆動状態を切り替えたり、或いは、加速時等の大負荷時に同時に駆動するように制御しても良い。
【符号の説明】
【００６２】  １０．．．機械装置；１２．．．冷却器；２０．．．コントローラ；２２．．．入力装置；１００．．．ロータリ膨張機；１０６．．．環状作動室；１１０．．．ハウジング；１３２．．．出力軸；１３２ａ，１３２ｂ．．．クラッチ係合部；１４２，１４４．．．ニードルベアリング；１５０，１５２．．．第１、第２ロータリーピストン本体；１７０，１７２．．．第１、第２スリーブ部締結用クラッチ；１８６，１８８．．．第１、第２ボス部締結用クラッチ；１９０，１９２．．．アンチバックラッシュ機構；２６４．．．潤滑油供給ライン；３２４．．．潤滑油リターンライン；３５０．．．ロータリコンプレッサ；３５０Ａ．．．ロータリポンプ；５００．．．超臨界流体生成部兼燃焼器
【図１Ａ】
2014055583.tif 000003
【図１Ｂ】
2014055583.tif 000004
【図１Ｃ】
2014055583.tif 000005
【図１Ｄ】
2014055583.tif 000006
【図１Ｅ】
2014055583.tif 000007
【図２】
2014055583.tif 000008
【図３Ａ】
2014055583.tif 000009
【図３Ｂ】
2014055583.tif 000010
【図４Ａ】
2014055583.tif 000011
【図４Ｂ】
2014055583.tif 000012
【図５】
2014055583.tif 000013
【図６】
2014055583.tif 000014
【図７】
2014055583.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月28日(2012.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動媒体を加圧して高圧作動媒体を生成するロータリポンプと、
吸入空気を圧縮して圧縮空気を生成するロータリコンプレッサと、
前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに駆動連結されていて、前記圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成するとともに前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部で前記高圧作動媒体から超臨界流体を生成する超臨界流体生成部兼燃焼器と、
前記高温高圧燃焼ガスと前記超臨界流体とを膨張させて動力を発生させるロータリ膨張機とを備えたロータリ燃焼機関であって、
前記ロータリ膨張機が、第１及び第２スリーブ部締結用クラッチをそれぞれ具備した第１及び第２端面壁部を有するエンジンハウジングと、
前記エンジンハウジングに形成されている環状作動室と、
前記環状作動室の軸方向中間部に配置されたクラッチ係合部を備えた出力軸と、
前記環状作動室に回転可能に収納されるとともに第１及び第２ボス部と、前記第１及び第２ボス部から軸方向外側に伸びていて前記第１及び第２スリーブ部締結用クラッチにより第１及び第２回転方向との間で前記第１及び端面壁部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替えられる第１及び第２スリーブ部とを有する第１及び第２ロータリピストンと、
前記クラッチ係合部と前記第１及び第２ボス部との間で前記第１及び第２ボス部それぞれを前記第２回転方向と前記第１回転方向との間で前記クラッチ係合部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第１及び第２ボス部締結用クラッチと、
を備えることを特徴とするロータリ燃焼機関。
【請求項２】
前記超臨界流体生成部兼燃焼器が、前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに同心的に配置された燃焼器ケーシングと、前記燃焼器ケーシング内に形成された燃焼室と、前記燃焼室に沿って配置されていて前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を受熱して前記高圧作動媒体を加熱することにより前記超臨界流体を生成する超臨界流体生成部とを備えることを特徴とする請求項１記載のロータリ燃焼機関。
【請求項３】
前記ロータリコンプレッサが、前記吸入空気を導入するインレットと前記燃焼器と連通するアウトレットとを有するロータ作動室と、前記ロータ作動室に回転可能に収納されていて前記出力軸に駆動連結されたチャージロータと、前記ロータ作動室の内周面上を回転移動しながら前記吸入空気を吸引すると共に吸引後の前記吸入空気を加圧しながら前記燃焼器に吐出する少なくとも１つのローブと、前記ローブの径方向内側領域において前記ローブの周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部と、前記インレットに隣接して前記チャージロータに対して移動可能な可動弁と、前記可動弁と前記曲面摺動凹部との間に形成されていて前記吸入空気を加圧下で前記燃焼器に吐出するチャージチャンバとを備えることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリ燃焼機関。
【請求項４】
前記ロータリ膨張機が、前記高温高圧燃焼ガスを膨張させて一次動力を発生させる第１回転機械部と、前記超臨界流体を膨張させて二次動力を発生させる第２回転機械部とを備え、さらに前記第２回転機械部から排出された低温低圧膨張ガスを冷却して前記ロータリポンプに供給する冷却器とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロータリ燃焼機関。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリ燃焼機関に記載のロータリ燃焼機関を含む機械装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】  上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ロータリ熱機関が、作動媒体を加圧して高圧作動媒体を生成するロータリポンプと、吸入空気を圧縮して圧縮空気を生成するロータリコンプレッサと、前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに駆動連結されていて、前記圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成するとともに前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部で前記高圧作動媒体から超臨界流体を生成する超臨界流体生成部兼燃焼器と、前記高温高圧燃焼ガスと前記超臨界流体とを膨張させて動力を発生させるロータリ膨張機とを備えたロータリ燃焼機関であって、前記ロータリ膨張機が、第１及び第２スリーブ部締結用クラッチをそれぞれ具備した第１及び第２端面壁部を有するエンジンハウジングと、前記エンジンハウジングに形成されている環状作動室と、前記環状作動室の軸方向中間部に配置されたクラッチ係合部を備えた出力軸と、前記環状作動室に回転可能に収納されるとともに第１及び第２ボス部と、前記第１及び第２ボス部から軸方向外側に伸びていて前記第１及び第２スリーブ部締結用クラッチにより第１及び第２回転方向との間で前記第１及び端面壁部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替えられる第１及び第２スリーブ部とを有する第１及び第２ロータリピストンと、前記クラッチ係合部と前記第１及び第２ボス部との間で前記第１及び第２ボス部それぞれを前記第２回転方向と前記第１回転方向との間で前記クラッチ係合部に対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第１及び第２ボス部締結用クラッチと、を備えることを要旨とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】  請求項２に記載された発明によれば、請求項１記載の構成に加えて、前記超臨界流体生成部兼燃焼器が、前記ロータリポンプと前記ロータリコンプレッサとに同心的に配置された燃焼器ケーシングと、前記燃焼器ケーシング内に形成された燃焼室と、前記燃焼室に沿って配置されていて前記高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を受熱して前記高圧作動媒体を加熱することにより前記超臨界流体を生成する超臨界流体生成部とを備えることを要旨とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】  請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加えて、前記ロータリ膨張機が、前記高温高圧燃焼ガスを膨張させて一次動力を発生させる第１回転機械部と、前記超臨界流体を膨張させて二次動力を発生させる第２回転機械部とを備え、さらに前記第２回転機械部から排出された低温低圧膨張ガスを冷却して前記ロータリポンプに供給する冷却器とを備えることを要旨とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】  請求項５に記載された発明によれば、機械装置が、請求項１ないし３のいずれかに記載のロータリ燃焼機関を含むことを要旨とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】  請求項１記載の構成では、ロータリ燃焼機関が、超臨界流体生成部兼燃焼器を備えていて、圧縮空気と燃料との混合気を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを生成するとともに高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を利用して高圧作動媒体から超臨界流体を生成する。燃料として天然ガスを使用した場合、燃焼室において高温高圧燃焼ガスは１２００℃〜１５００℃に達し、超臨界流体生成部はこの高温ガスの熱エネルギーの一部を利用する。作動媒体が水の場合は、６００℃〜８００℃で３５０ｂａｒ前後の超臨界水が生成し、超臨界水がロータリ膨張機で爆発的に膨張する。このとき発生する爆発圧力はロータリピストンの回転方向において１０平方ｃｍ当り１０００Ｋｇ前後に達する。このため、高性能のハイブリッドロータリ燃焼機関の実用化が可能となる。超臨界水の生成における高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの利用配分は適切に設定することができる。なお、作動媒体は、水のほかに、炭酸ガス、水と炭酸ガスの混合流体、水とアセトン（混合率：５０％：５０％）の混合流体やその他の作動流体を用いても良い。ロータリ膨張機では、ハウジングの一部や出力軸の一部をクラッチ手段の一部として構成したため、独立した別個の構成部品を使うことなく、部品点数を大幅に削減したシンプルな構造のロータリ燃焼機関を低コストで生産することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】  請求項２記載の構成では、超臨界流体生成部兼燃焼器が、燃焼器ケーシングに形成された燃焼室に沿って配置されている超臨界流体生成部を備えているため、高温高圧燃焼ガスの熱エネルギーの一部を効率的に受熱して前記高圧作動媒体から前記超臨界流体を生成することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】  請求項４に記載された発明によれば、ロータリ膨張機が、高温高圧燃焼ガスを膨張させて一次動力を発生させる第１回転機械部と、超臨界流体を膨張させて二次動力を発生させる第２回転機械部とを備えていて、１つのロータリ膨張機で一次動力と二次動力とを同時に出力軸に発生させることが可能となる。その結果、シンプルな構造で小型高性能のハイブリッドロータリ燃焼機関の実用化が可能となる。また、ロータリ膨張機は、さらに、前記第２回転機械部から排出された低温低圧膨張ガスを冷却して前記ロータリポンプに供給する冷却器とを備えるため、作動媒体を繰り返し利用することができ、ランニングコストを著しく下げることも可能となる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】  請求項５に記載された発明によれば、機械装置が、請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリ燃焼機関を含むことにより、小型高性能の機械装置の実用化が可能となる。例えば、この機械装置を発電装置に応用した場合は、極めてエネルギー効率の高い発電が可能となる。また、この機械装置を乗用車、トラック・バス等の車両、機関車や船舶に応用した場合は、構造が簡単で、生産コストも安く、また、燃費効率の高い機械装置を提供することが可能となる。