(57)【要約】  本発明の一実施形態によれば、ジェロータ装置は、第一のジェロータと、第二のジェロータと、第一のジェロータの回転を第二のジェロータの回転と同期させる同期システムとを有する。同期システムは、第一のジェロータに連結されたカム板を有する。カム板は、複数のカムと、第二のジェロータに連結された位置合わせ板とを有する。位置合わせ板は、少なくとも１つの位置合わせ部材を有する。複数のカム及び少なくとも１つの位置合わせ部材は、相互作用して、第一のジェロータの回転を第二のジェロータの回転に同期させる。
2007524031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のジェロータと、
第二のジェロータと、
前記第一のジェロータの回転と前記第二のジェロータの回転とを同期させるように構成された同期システムと、を有し、
前記同期システムは、
前記第一のジェロータに連結されたカム板と、
前記第二のジェロータに連結された位置合わせ板と、を有し、
前記カム板は、複数のカムを有し、
前記位置合わせ板は、少なくとも１つの位置合わせ部材を有し、
前記複数のカムと前記少なくとも１つの位置合わせ部材とは、相互作用して、前記第一のジェロータの回転と前記第二のジェロータの回転とを同期させる、ジェロータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記第一のジェロータは、外側ジェロータであり、
前記第二のジェロータは、少なくとも部分的に前記第一のジェロータ内に配置された内側ジェロータである、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記第二のジェロータは、外側ジェロータであり、
前記第一のジェロータは、少なくとも部分的に前記第二のジェロータ内に配置された内側ジェロータである、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
圧縮機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項５】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
膨張機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項６】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記第一のジェロータは、第一の軸まわりに回転するように構成され、
前記第二のジェロータは、前記第一の軸からオフセットされた第二の軸まわりに回転するように構成され、
前記同期システムは、同期システム・ハウジング内に収容され、
前記同期システム・ハウジングは、前記第一の軸まわりにも、前記第二の軸まわりにも回転しないように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項７】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記同期システムを収容するように構成された同期システム・ハウジングを更に有し、
前記同期システム・ハウジングは、該同期システム・ハウジング内の潤滑剤が該同期システム・ハウジングから流出するのを制限するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項８】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ板は、前記複数のカムと相互作用するように構成された複数の位置決め用杭を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記カム板が有する前記カムの数と、前記位置合わせ板が有する前記位置合わせ部材の数とが異なる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記複数のカムの各々の形状が「犬の骨」状である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記複数のカムの各々は、前記位置合わせ板が回転するときに前記少なくとも１つの位置合わせ部材が辿る経路の形状に対応した形状を持つ面を少なくとも一面有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１２】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記第一のジェロータと前記第二のジェロータとの間に設けられた、１以上の流路と、
前記第一のジェロータが固定されたシャフトと、
前記同期システムが前記１以上の流路から隔離されるように、前記第二のジェロータと前記シャフトとの間をシーリングする栓と、を更に有することを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のジェロータ装置であって、
前記栓は、前記同期システムに関連する潤滑剤が前記１以上の流路に入るのを制限するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
前記第一のジェロータと前記第二のジェロータとの間に設けられた、１以上の流路と、
前記第二のジェロータの一端に連結されたダム部と、を更に有し、
前記ダム部は、前記同期システムに関連する潤滑剤が前記１以上の流路に入るのを制限するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５】
請求項１記載のジェロータ装置であって、
第一の軸を持つ第一のシャフトと、
前記第一のシャフトに固定され、前記第一の軸からオフセットされた第二の軸を持つ、第二のシャフトと、を更に有し、
前記第一のジェロータは、前記第一のシャフトに回転可能に連結され、
前記第二のジェロータは、前記第二のシャフトに回転可能に連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６】
請求項１５記載のジェロータ装置であって、
前記第一のジェロータと前記第二のジェロータとの間に設けられた、１以上の流路と、
前記位置合わせ板を前記第一のジェロータへ連結させる、中空状のシャフトと、
前記第二のジェロータが前記第二の軸まわりに回転したときに、前記同期システムが前記１以上の流路から隔離されるように、前記第二のジェロータと前記中空状のシャフトとの間をシーリングする栓と、を更に有することを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７】
外側ジェロータと、
内側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記内側ジェロータ内に配置された同期システム・ハウジングと、
前記同期システム・ハウジング内に配置された同期システムと、を有し、
前記外側ジェロータは、
外側ジェロータ・チャンバを形成し、
第一の軸まわりに回転するように構成され、
前記内側ジェロータは、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ・チャンバ内に配置され、
前記第一の軸からオフセットされた第二の軸まわりに回転するように構成され、
前記同期システム・ハウジングは、前記第一の軸まわりにも、前記第二の軸まわりにも回転しないように構成され、
前記同期システムは、前記外側ジェロータの回転を前記内側ジェロータの回転と同期させるように構成される、ジェロータ装置。
【請求項１８】
請求項１７記載のジェロータ装置であって、
前記同期システムは、
前記外側ジェロータに連結されたカム板と、
前記内側ジェロータに連結された位置合わせ板と、を有し、
前記カム板は、複数のカムを有し、
前記位置合わせ板は、少なくとも１つの位置合わせ部材を有し、
前記複数のカム及び前記少なくとも１つの位置合わせ部材は、相互作用して、前記外側ジェロータの回転を前記内側ジェロータの回転と同期させる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９】
請求項１７記載のジェロータ装置であって、
前記同期システム・ハウジングは、該同期システム・ハウジング内の潤滑剤が該同期システム・ハウジングから流出するのを制限するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２０】
第一の軸まわりに回転するように構成された外側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ内に配置され、前記第一の軸からオフセットされた第二の軸まわりに回転するように構成された、内側ジェロータと、を有し、
前記内側ジェロータは、
潤滑剤流路と、
前記内側ジェロータの外面に形成された潤滑剤流路口と、を有し、
前記潤滑剤流路は、前記内側ジェロータが前記外側ジェロータに対して回転している間、流体潤滑剤を前記潤滑剤流路口を通じて流し、前記内側ジェロータの前記外面と前記外側ジェロータの内面との間を潤滑するように構成される、ジェロータ装置。
【請求項２１】
請求項２０記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは、前記シャフトに回転可能に連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２２】
請求項２０記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは、複数の先端を有し、
前記潤滑剤流路口は、前記複数の先端のうちの１つに設けられる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２３】
請求項２２記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの複数の先端は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４】
請求項２３記載のジェロータ装置であって、
前記低摩擦材料は、ポリマー、黒鉛、又は、焼結含油青銅を含む、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２５】
請求項２３記載のジェロータ装置であって、
前記低摩擦材料は、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥを含む、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２６】
請求項２３記載のジェロータ装置であって、
前記潤滑剤は水を含む、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２７】
請求項２３記載のジェロータ装置であって、
前記潤滑剤は、水を含み、
前記低摩擦材料は、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥを含む、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２８】
請求項２０記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは、低摩擦材料から作られた複数の先端を有し、
前記潤滑剤流路口は、前記複数の先端のうちの１つに設けられ、
前記外側ジェロータは、前記内側ジェロータに隣接する内面を有し、
前記外側ジェロータの少なくとも一部分は、低摩擦材料から作られ、
前記外側ジェロータの少なくとも一部分は、前記内面を含む、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２９】
請求項２２記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの複数の先端は、前記内側ジェロータが前記外側ジェロータに対して回転している間、前記外側ジェロータの前記内面に隣接した経路を辿り、
前記外側ジェロータは、
第一の摩擦係数を持つ第一の材料から作られた外側部分と、
第二の摩擦係数を持つ第二の材料から作られた内側部分と、を有し、
前記外側ジェロータの前記内側部分は、前記外側ジェロータの前記内面の少なくとも一部を形成する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３０】
請求項２２記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３１】
請求項２２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータは、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３２】
第一の正面と、
前記第一の正面に対向する第二の正面と、
少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバを形成する外側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ・チャンバ内に配置される内側ジェロータと、
前記第一の正面に形成され、流体を前記外側ジェロータ・チャンバに入れる、流体取込ポートと、
前記第二の正面に形成され、流体を前記外側ジェロータ・チャンバから出す、流体排出ポートと、を有する、ジェロータ装置。
【請求項３３】
請求項３２記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータに形成された潤滑剤流路を更に有し、
前記潤滑剤流路は、潤滑剤を流して、前記内側ジェロータと前記外側ジェロータとの間を潤滑するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３４】
請求項３２記載のジェロータ装置であって、
前記流体取込ポート及び前記流体排出ポートの向きは、前記流体取込ポートから前記外側ジェロータ・チャンバに入って、前記流体排出ポートから前記外側ジェロータ・チャンバを出る流体が同じ方向に流れるように決定される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３５】
請求項３２記載のジェロータ装置であって、
前記ハウジングは、流体排出板を有し、
前記流体排出ポートは、前記流体排出板に形成され、
前記流体排出板に１以上の逆止め弁が形成され、
前記１以上の逆止め弁の各々は、当該逆止め弁が開状態のとき、前記外側ジェロータ・チャンバから流体を出す、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３６】
請求項３２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータの前記第一の部分の横断面は、スポークハブ状である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３７】
請求項３２記載のジェロータ装置であって、
前記取込ポートの面積は、前記排出ポートの面積より大きい、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項３８】
第一の部分と第二の部分とを有する真空チャンバと、
前記真空チャンバの前記第一の部分と前記第二の部分との間に配置されたジェロータと、を有し、
前記ジェロータは、
前記真空チャンバの前記第一の部分とのインターフェースとなる第一の正面と、
前記第一の正面に対向し、前記真空チャンバの前記第二の部分とのインターフェースとなる第二の正面と、
少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバを形成する外側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ・チャンバ内に配置された内側ジェロータと、
前記第一の正面に形成され、流体を前記外側ジェロータ・チャンバに入れる、流体取込ポートと、
前記第二の正面に形成され、流体を前記外側ジェロータ・チャンバから出す、流体排出ポートと、を有する、ジェロータ装置。
【請求項３９】
請求項３８記載のジェロータ装置であって、
前記真空チャンバの前記第一の部分から、前記流体取込ポートを通じて、第一の圧力で、前記外側ジェロータ・チャンバへ入る流体と、
前記外側ジェロータ・チャンバから、前記流体排出ポートを通じて、前記第一の圧力と異なる第二の圧力で、前記真空チャンバの前記第二の部分へ出る流体と、を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４０】
ジェロータ装置であって、
第一の正面と、
前記第一の正面と対向する第二の正面と、
少なくとも部分的に第一の外側ジェロータ・チャンバを形成する第一の外側ジェロータと、
前記第一の外側ジェロータに固定され、少なくとも部分的に第二の外側ジェロータ・チャンバを形成する第二の外側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記第一の外側ジェロータ内に配置された第一の内側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記第二の外側ジェロータ内に配置された第二の内側ジェロータと、
前記第一の正面近くに設けられ、流体を前記第一の外側ジェロータ・チャンバに入れる、第一の流体取込ポートと、
前記第一の正面近くに設けられ、流体を前記第一の外側ジェロータ・チャンバから出す、第一の流体排出ポートと、
前記第二の正面近くに設けられ、流体を前記第二の外側ジェロータ・チャンバに入れる、第二の流体取込ポートと、
前記第二の正面近くに設けられ、流体を前記第二の外側ジェロータ・チャンバから出す、第二の流体排出ポートと、を有するジェロータ装置。
【請求項４１】
請求項４０記載のジェロータ装置であって、
前記第一の流体取込ポート及び前記第一の流体排出ポートは、前記第一の正面に形成され、
前記第二の流体取込ポート及び前記第二の流体排出ポートは、前記第二の正面に形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４２】
請求項４０記載のジェロータ装置であって、
前記第一の内側ジェロータに形成された第一の潤滑剤流路と、
前記第二の内側ジェロータに形成された第二の潤滑剤流路と、を更に有し、
前記第一の潤滑剤流路は、潤滑剤を流して、前記第一の内側ジェロータと前記第一の外側ジェロータとの間を潤滑するように構成され、
前記第二の潤滑剤流路は、潤滑剤を流して、前記第二の内側ジェロータと前記第二の外側ジェロータとの間を潤滑するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４３】
請求項４０記載のジェロータ装置であって、
前記第一の内側ジェロータ及び前記第一の外側ジェロータは、第一の圧縮機を有し、
前記第二の内側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータは、第二の圧縮機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４４】
請求項４３記載のジェロータ装置であって、
相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータを回転させるように構成された電気モータを更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４５】
請求項４４記載のジェロータ装置であって、
前記電気モータは、磁石モータ、切替型リラクタンス・モータ、又は、インダクタンス・モータである、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４６】
請求項４０記載のジェロータ装置であって、
前記第一の内側ジェロータ及び前記第一の外側ジェロータは、第一の膨張機を有し、
前記第二の内側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータは、第二の膨張機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４７】
請求項４６記載のジェロータ装置であって、
相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータの回転から動力が供給されるように構成された発電機を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４８】
請求項４７記載のジェロータ装置であって、
前記発電機は、磁石発電機、切替型リラクタンス発電機、又は、インダクタンス発電機である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項４９】
請求項４０記載のジェロータ装置であって、
前記第一の内側ジェロータ及び前記第一の外側ジェロータは、膨張機を有し、
前記第二の内側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータは、圧縮機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項５０】
請求項４９記載のジェロータ装置であって、
前記第二の内側ジェロータは、前記第二の外側ジェロータに隣接する外面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接する内面を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの前記外面と前記外側圧縮機ジェロータの前記内面の少なくとも一方の少なくとも一部分は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項５１】
請求項４０記載のジェロータ装置であって、
相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータを回転させるように構成された電気モータと、
相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータに、連結された、回転可能なシャフトと、を更に有し、
前記シャフトは、１以上のギアによって、相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータが回転すると、前記シャフトも回転するように、連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項５２】
請求項４０記載のジェロータ装置であって、
相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータの回転から動力が供給されるように構成された発電機と、
相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータに、連結された、回転可能なシャフトと、を更に有し、
前記シャフトは、１以上のギアによって、相互に固定された前記第一の外側ジェロータ及び前記第二の外側ジェロータが回転すると、前記シャフトも回転するように、連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項５３】
内側膨張機ジェロータと外側膨張機ジェロータとを有する膨張機と、
内側圧縮機ジェロータと外側圧縮機ジェロータとを有する圧縮機と、を有し、
前記内側圧縮機ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータに隣接する外面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接する内面を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの前記外面と前記外側圧縮機ジェロータの前記内面の少なくとも一方の少なくとも一部分は、低摩擦材料から作られる、エンジン・システム。
【請求項５４】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記低摩擦材料は、ポリマー、黒鉛、又は、焼結含油青銅を含む、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項５５】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記低摩擦材料は、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥを含む、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項５６】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータに形成された潤滑剤流路を更に有し、
前記潤滑剤流路は、潤滑剤を流して、前記内側圧縮機ジェロータと前記外側圧縮機ジェロータとの間を潤滑する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項５７】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記内側膨張機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに固定され、
前記外側膨張機ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータに固定される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項５８】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータは、複数の先端を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの前記複数の先端は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項５９】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接する内面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータの少なくとも一部分は、低摩擦材料から作られ、
前記外側圧縮機ジェロータの少なくとも一部分は、前記内面を含む、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６０】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記外側ジェロータは、
外側ジェロータ・チャンバと、
外周面と、を有し、
前記外周面は、前記外側ジェロータ・チャンバに連結された第一の開口を有し、
前記外側ジェロータが第一の位置にあるとき、ある体積の流体が前記第一の開口を通じて前記外側ジェロータ・チャンバに入り、
前記外側ジェロータが第二の位置にあるとき、前記ある体積の流体の少なくとも一部が前記第一の開口を通じて前記外側ジェロータ・チャンバから出る、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６１】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータの少なくとも一部分は、低摩擦材料から作られ、
前記外側圧縮機ジェロータの少なくとも一部分は、低摩擦材料から作られ、
前記内側圧縮機ジェロータの少なくとも一部分は、前記外面を含む、
前記外側圧縮機ジェロータの少なくとも一部分は、前記内面を含む、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６２】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
前記内側膨張機ジェロータ及び前記内側圧縮機ジェロータは、回転可能なシャフトに固定され、
前記ジェロータは、ハウジングを更に有し、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータは、互いに固定されると共に、前記ハウジングに回転可能に連結される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６３】
請求項６２記載のエンジン・システムであって、
前記内側膨張機ジェロータ及び前記内側圧縮機ジェロータの回転は、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータの回転と同期が取られ、
前記内側膨張機ジェロータ及び前記内側圧縮機ジェロータの回転は、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータの回転と共に、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮ジェロータから前記シャフトへトルクを伝達させる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６４】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
回転可能なシャフトを更に有し、
前記シャフトは、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータが回転すると前記シャフトも回転するように、連結装置によって、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータに連結される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６５】
請求項６４記載のエンジン・システムであって、
前記連結装置は、１以上のギアを有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６６】
請求項６４記載のエンジン・システムであって、
前記連結装置は、ベルト又はチェーンである、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６７】
請求項６４記載のエンジン・システムであって、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータは、第一の軸まわりに回転し、
前記シャフトは、前記第一の軸に垂直な第二の軸まわりに回転する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６８】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
（ａ）前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータと、（ｂ）前記内側膨張機ジェロータ及び前記内側圧縮機ジェロータとの少なくとも一方を回転させるように構成された電気モータを更に有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項６９】
請求項６８記載のエンジン・システムであって、
前記電気モータは、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータに連結され、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータを回転させるように構成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７０】
請求項６９記載のエンジン・システムであって、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータに連結されたシャフトを更に有し、
前記電気モータは前記シャフトを回転させるように構成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７１】
請求項６８記載のエンジン・システムであって、
前記電気モータは、永久磁石モータ、切替型リラクタンス・モータ、又は、インダクタンス・モータである、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７２】
請求項６８記載のエンジン・システムであって、
前記電気モータは、前記外側圧縮機ジェロータの外周面まわりに連結された１以上の磁気要素を有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７３】
請求項５３記載のエンジン・システムであって、
（ａ）前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータと、（ｂ）前記内側膨張機ジェロータ及び前記内側圧縮機ジェロータとの少なくとも一方の回転によって動力が供給されるように構成された発電機を更に有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７４】
請求項７３記載のエンジン・システムであって、
前記発電機は、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータに連結され、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータの回転によって動力が供給されるように構成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７５】
請求項７３記載のエンジン・システムであって、
前記発電機は、永久磁石発電機、切替型リラクタンス発電機、又は、インダクタンス発電機である、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７６】
請求項７３記載のエンジン・システムであって、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータに連結されたシャフトを更に有し、
前記シャフトは、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータが回転すると前記シャフトも回転するように、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータに連結され、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータの回転により生成されたパワーの一部は前記発電機に供給され、他の一部は前記シャフトを回転させるのに用いられるように構成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７７】
ハウジングと、
内側膨張機ジェロータと円形の外側膨張機ジェロータとを有する膨張機と、
内側圧縮機ジェロータと円形の外側圧縮機ジェロータとを有する圧縮機と、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記圧縮機ジェロータに固定されると共に、前記ハウジングに回転可能に連結された、外側ジェロータ支持体と、を有し、
前記外側ジェロータ支持体の直径は、前記外側膨張機ジェロータの直径及び前記外側圧縮機ジェロータの直径よりも小さい、エンジン・システム。
【請求項７８】
請求項７７記載のエンジン・システムであって、
前記外側ジェロータ支持体は、１以上のベアリングによって、前記ハウジングへ回転可能に連結され、
前記１以上のベアリングの直径は、前記外側膨張機ジェロータの直径及び前記外側圧縮機ジェロータの直径よりも小さい、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項７９】
請求項７７記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータに隣接する外面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接する内面を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの前記外面と前記外側圧縮機ジェロータの前記内面との少なくとも一方の少なくとも一部は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項８０】
ハウジングと、
膨張機と、
圧縮機と、
ジェロータと、を有し、
前記膨張機は、
少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバを形成する外側膨張機ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側膨張機ジェロータ・チャンバ内に配置された内側膨張機ジェロータと、を有し、
前記圧縮機は、
少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバを形成する外側圧縮機ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側圧縮機ジェロータ・チャンバ内に配置された内側圧縮機ジェロータと、を有し、
前記ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータ・チャンバを出る圧縮気体の形でエネルギを生成するように構成される、システム。
【請求項８１】
請求項８０記載のシステムであって、
前記外側圧縮機ジェロータ・チャンバの容積は、前記外側膨張機ジェロータ・チャンバの容積よりも大きい、ことを特徴とするシステム。
【請求項８２】
請求項８０記載のシステムであって、
前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータに固定されると共に、前記ハウジングに回転可能に連結された、外側ジェロータ支持体を更に有し、
前記外側ジェロータ支持体の直径は、前記外側膨張機ジェロータの直径及び前記外側圧縮機ジェロータの直径より小さい、ことを特徴とするシステム。
【請求項８３】
請求項８０記載のシステムであって、
前記外側ジェロータ支持体は、１以上のベアリングによって、前記ハウジングに回転可能に連結され、
前記１以上のベアリングの直径は、前記外側膨張機ジェロータの直径及び前記外側圧縮機ジェロータの直径よりも小さい、ことを特徴とするシステム。
【請求項８４】
請求項８０記載のシステムであって、
前記内側圧縮機ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータに隣接した外面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接した内面を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの前記外面及び前記外側圧縮機ジェロータの前記内面の少なくとも一方の少なくとも一部は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするシステム。
【請求項８５】
ハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されると共に、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバを形成する、回転可能な外側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ・チャンバ内に配置された、回転可能な内側ジェロータと、
前記ハウジングと前記外側ジェロータとの間に形成されたシーリングと、を有し、
前記シーリングは、前記外側ジェロータ・チャンバと該外側膨張機ジェロータ・チャンバ外の領域との間での流体の出入りを制限するように構成される、ジェロータ装置。
【請求項８６】
請求項８５記載のジェロータ装置であって、
前記シーリングは、
前記ハウジングのシーリング部に形成された１以上のシーリング軌道と、
前記外側ジェロータに連結されると共に、少なくとも部分的に前記１以上のシーリング軌道内に配置された、１以上のシーリング突起部と、を有することを特徴とするジェロータ装置。
【請求項８７】
請求項８６記載のジェロータ装置であって、
前記ハウジングの前記シーリング部は、柔らかい材料から作られ、
前記１以上のシーリング突起部は、硬い材料から作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項８８】
請求項８５記載のジェロータ装置であって、
前記シーリングは、更に、ラビリンス・シーリングを有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項８９】
請求項８６記載のジェロータ装置であって、
前記ハウジングの前記シーリング部は、耐摩耗性を有する材料から作られ、
前記１以上のシーリング軌道は、前記１以上のシーリング突起部が前記ハウジング内の前記シーリング部を削ることによって形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９０】
請求項８６記載のジェロータ装置であって、
前記ハウジングの前記シーリング部は、バネ式である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９１】
請求項８６記載のジェロータ装置であって、
前記ハウジングの前記シーリング部は、１以上のバネによって、前記１以上のシーリング突起部に対して付勢される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９２】
ハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されると共に、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバを形成する、回転可能な外側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ・チャンバ内に配置された、回転可能な内側ジェロータと、を有し、
前記内側ジェロータは、前記外側ジェロータに隣接した外面を有し、
前記外側ジェロータは、前記内側ジェロータに隣接した内面を有し、
前記内側ジェロータの前記外面と前記外側ジェロータの前記内面との少なくとも一方の少なくとも一部は、低摩擦材料から形成され、
前記外側ジェロータ及び前記内側ジェロータは、協働して、前記外側ジェロータ・チャンバを通じて液体を汲み上げるように構成される、ジェロータ装置。
【請求項９３】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記低摩擦材料は、ポリマー、黒鉛、又は、焼結含油青銅を含む、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９４】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記低摩擦材料は、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥを含む、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９５】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ及び前記内側ジェロータは、協働して、前記外側ジェロータ・チャンバを通じて、潤滑性が比較的低い液体を汲み上げるように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９６】
請求項９５記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ及び前記内側ジェロータは、協働して、前記外側ジェロータ・チャンバを通じて水を汲み上げるように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９７】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
潤滑性が比較的低く、前記外側ジェロータ・チャンバへ流される、液体を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９８】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ・チャンバへ流される、液体と気体の混合体を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項９９】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータは、シャフトに固定され、
前記第一のシャフトは、前記ハウジングの第一の部分に回転可能に連結され、
前記内側ジェロータは、前記ハウジングの第二の部分に回転可能に連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１００】
請求項９９記載のジェロータ装置であって、
前記内側圧縮機ジェロータの少なくとも一部は、低摩擦材料から作られ、
前記少なくとも一部は、前記外面の少なくとも一部が含まれる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０１】
請求項１００記載のジェロータ装置であって、
前記内側圧縮機ジェロータは、複数の先端を有し、
前記複数の先端は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０２】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記外側圧縮機ジェロータの少なくとも一部は、低摩擦材料から作られ、
前記少なくとも一部は、前記内面の少なくとも一部が含まれる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０３】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
弁板を更に有し、
前記弁板は、
液体を前記外側ジェロータ・チャンバへ入れるように機能する取込開口部と、
液体を前記外側ジェロータ・チャンバから出すように機能する排出開口部と、を有し、
前記取込開口部及び前記排出開口部は、同じ面積である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０４】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
弁板を更に有し、
前記弁板は、
流体を前記外側ジェロータ・チャンバへ入れるように機能する取込開口部と、
流体を前記外側ジェロータ・チャンバから出すように機能する排出開口部と、を有し、
前記排出開口部の面積は、前記取込開口部の面積よりも小さい、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０５】
請求項１０４記載のジェロータ装置であって、
前記弁板は、更に、前記排出開口部の近くに、１以上の逆止め弁を有し、
前記１以上の逆止め弁の状態は、前記外側ジェロータ・チャンバを通って流れる流体の種類によって制御される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０６】
請求項１０４記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ・チャンバを液体が流れている間、前記１以上の逆止め弁はすべてが開かれ、
前記外側ジェロータ・チャンバを気体が流れている間、前記１以上の逆止め弁はその一部が開かれ、
前記外側ジェロータ・チャンバを気体と液体の混合体が流れている間、前記１以上の逆止め弁はその一部が開かれる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０７】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ・チャンバを通じて、液体と、気体及び気体と液体の混合体の少なくとも一方とを別々に汲み上げるように構成された、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０８】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
ウォーターポンプ、気体ポンプ、及び、気体と液体の混合体用のポンプとして用いられるように構成された、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１０９】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータを回転させるように構成された電気モータと、
ポンプと、を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１０】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータの回転によって動力が供給されるように構成された発電機と、
膨張機と、を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１１】
請求項９２記載のジェロータ装置であって、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されると共に、少なくとも部分的に追加外側ジェロータ・チャンバを形成する、回転可能な追加外側ジェロータと、
少なくとも部分的に前記追加外側ジェロータ・チャンバ内に配置された、回転可能な追加内側ジェロータと、を更に有し、
前記追加外側ジェロータ及び前記追加内側ジェロータは、協働して、前記追加外側ジェロータ・チャンバを通じて液体を流すように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１２】
請求項１１１記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータを回転させるように構成された電気モータを更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１３】
請求項１１１記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータの回転によって動力が供給されるように構成された発電機を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１４】
請求項１１１記載のジェロータ装置であって、
第一の軸を持つ第一のシャフトと、
前記第一の軸からオフセットされた第二の軸を持つ第二のシャフトと、を更に有し、
前記外側ジェロータは、前記第一のシャフトに回転可能に連結され、
前記内側ジェロータは、前記第二のシャフトに回転可能に連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１５】
請求項１１１記載のジェロータ装置であって、
前記ハウジングに連結された第一のシャフトと、
前記ハウジングに連結された第二のシャフトと、を有し、
前記内側ジェロータは、前記第一のシャフトに回転可能に連結され、
前記追加内側ジェロータは、前記第二のシャフトに回転可能に連結され、
前記外側ジェロータ及び前記追加外側ジェロータは、前記外側ジェロータの外面と前記追加外側ジェロータの内面とが前記ハウジングの内面に隣接したままとなるように、前記ハウジング内で回転する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１６】
請求項１１１記載のジェロータ装置であって、
前記ハウジングに連結された第一のシャフトと、
前記ハウジングに連結された第二のシャフトと、
前記ハウジング内に取り付けられた１以上のベアリングと、を有し、
前記内側ジェロータは、前記第一のシャフトに回転可能に連結され、
前記追加内側ジェロータは、前記第二のシャフトに回転可能に連結され、
前記外側ジェロータ及び前記追加外側ジェロータは、前記１以上のベアリング上で回転する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１７】
請求項１１１記載のジェロータ装置であって、
回転可能なシャフトを更に有し、
前記シャフトは、前記外側ジェロータ及び前記追加外側ジェロータが回転すると前記シャフトも回転するように、１以上のギアによって、前記外側ジェロータ及び前記追加外側ジェロータに連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１８】
請求項１１１記載のジェロータ装置であって、
可撓性を有するカップリングによって、前記外側ジェロータ及び前記追加外側ジェロータに連結されたシャフトを更に有し、
前記シャフトは、前記外側ジェロータ及び前記追加外側ジェロータが回転すると、前記カップリングを通じて前記シャフトも回転するように、前記カップリングによって前記外側ジェロータ及び前記追加外側ジェロータに連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１１９】
請求項１１８記載のジェロータ装置であって、
前記カップリングは、ベルト又はチェーンである、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１２０】
ハウジングと、
膨張機と、
圧縮機と、を有し、
前記膨張機は、
外側膨張機ジェロータ・チャンバを形成すると共に、少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置された、外側膨張機ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側膨張機ジェロータ内に配置された内側膨張機ジェロータと、を有し、
前記圧縮機は、
外側圧縮機ジェロータ・チャンバを形成すると共に、少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、前記外側膨張機ジェロータに固定された、外側圧縮機ジェロータと、
少なくとも部分的に前記外側圧縮機ジェロータ内に配置されると共に、前記外側膨張機ジェロータに固定された、内側圧縮機ジェロータと、を有し、
前記外側圧縮機ジェロータ及び前記外側膨張機ジェロータは、１以上のベアリングによって、前記ハウジングに回転可能に連結され、
前記内側圧縮機ジェロータ及び前記内側膨張機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータの近くに配置された１以上のベアリングによって、前記ハウジングに回転可能に連結される、エンジン・システム。
【請求項１２１】
請求項１２０記載のエンジン・システムであって、
連結装置によって、前記外側圧縮機ジェロータ及び前記外側膨張機ジェロータに連結されたシャフトを更に有し、
前記シャフトは、前記外側圧縮機ジェロータ及び前記外側膨張機ジェロータが回転すると、前記連結装置を通じて前記シャフトも回転するように、前記連結装置によって前記外側圧縮機ジェロータ及び前記外側膨張機ジェロータに連結される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１２２】
請求項１２１記載のエンジン・システムであって、
前記連結装置は、１以上のギアを有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１２３】
請求項１２０記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータに隣接する外面を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの少なくとも一部は、低摩擦材料から作られ、
前記少なくとも一部には、前記外面の少なくとも一部が含まれる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１２４】
請求項１２３記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータは、複数の先端を有し、
前記複数の先端は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１２５】
請求項１２０記載のエンジン・システムであって、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接する内面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータの少なくとも一部は、低摩擦材料から作られ、
前記少なくとも一部には、前記内面の少なくとも一部が含まれる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１２６】
請求項１２０記載のエンジン・システムであって、
膨張機弁板を更に有し、
前記膨張機弁板は、
流体を前記外側膨張機ジェロータ・チャンバに入れるように構成された取込開口部と、
流体を前記外側膨張機ジェロータ・チャンバから出すように構成された排出開口部と、を有し、
前記排出開口部の面積は、前記取込開口部の面積よりも大きい、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１２７】
請求項１２０記載のエンジン・システムであって、
圧縮機弁板を更に有し、
前記圧縮機弁板は、
流体を前記外側圧縮機ジェロータ・チャンバに入れるように構成された取込開口部と、
流体を前記外側圧縮機ジェロータ・チャンバから出すように構成された排出開口部と、を有し、
前記排出開口部の面積は、前記取込開口部の面積よりも小さい、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１２８】
回転可能な外側ジェロータと、
前記外側ジェロータに関連する位置合わせガイドと、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ内に配置された、回転可能な内側ジェロータと、
前記１以上のソケット内に取り付けられ、前記位置合わせガイドに沿って移動して前記外側ジェロータの回転を前記内側ジェロータの回転と同期させる、１以上の位置合わせ部材と、を有するジェロータ装置。
【請求項１２９】
請求項１２８記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材の各々は、前記１以上のソケットのうちの１つと前記位置合わせ軌道との間に配置される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３０】
請求項１２９記載のジェロータ装置であって、
前記１以上の位置合わせ部材は、前記１以上のソケットにソケット取付された、１以上の球状転動体を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３１】
請求項１２８記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせガイドは、前記外側ジェロータに形成され、
前記１以上のソケットは、前記内側ジェロータに固定された内側ジェロータ位置合わせ部品に形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３２】
請求項１２８記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせガイドは、前記外側ジェロータに形成され、
前記１以上のソケットは、前記内側ジェロータに形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３３】
回転可能な外側ジェロータと、
前記外側ジェロータに関連する１以上のソケットと、
少なくとも部分的に前記外側ジェロータ内に配置された、回転可能な内側ジェロータと、
前記内側ジェロータと関連する位置合わせガイドと、
前記１以上のソケット内に取り付けられると共に、前記位置合わせガイドに沿って移動して前記外側ジェロータの回転を前記内側ジェロータの回転と同期させる、１以上の位置合わせ部材と、を有するジェロータ装置。
【請求項１３４】
請求項１３３記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材の各々は、前記１以上のソケットのうちの１つと前記位置合わせ軌道との間に配置される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３５】
請求項１３３記載のジェロータ装置であって、
前記１以上の位置合わせ部材は、前記１以上のソケットにソケット取付された、１以上の球状転動体を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３６】
請求項１３３記載のジェロータ装置であって、
前記１以上のソケットは、前記外側ジェロータに形成され、
前記位置合わせガイドは、前記内側ジェロータに固定された内側ジェロータ位置合わせ部品に形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３７】
請求項１３３記載のジェロータ装置であって、
前記１以上のソケットは、前記外側ジェロータに形成され、
前記１以上のソケットは、前記内側ジェロータに形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１３８】
ハウジングと、
外側ジェロータと、
内側ジェロータと、
排出管と、を有し、
前記ハウジングの側壁には複数の開口部が形成され、
前記外側ジェロータは、前記ハウジング内に配置されると共に、前記ハウジングに対して回転可能に構成され、
前記外側ジェロータは、取込ポートと、内部チャンバとを有し、
前記内側ジェロータは、前記内部チャンバ内に配置されると共に、前記ハウジングの一端に回転可能に連結され、
前記排出管は、前記ハウジングの前記一端に固定され、
前記内側ジェロータは、複数の先端を有し、
前記複数の先端の各々は、前記排出管と連通した流路を有する、ジェロータ装置。
【請求項１３９】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
圧縮機又は膨張機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４０】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記排出管は、前記内側ジェロータ及び前記外側ジェロータが回転している間、前記複数の先端の各々の前記流路を遮断するように構成された突起部を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４１】
請求項１４０記載のジェロータ装置であって、
前記突起部は半円形である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４２】
請求項１４０記載のジェロータ装置であって、
前記突起部は準環状である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４３】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは先端を２つ有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４４】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは４つの先端を有し、前記外側ジェロータは３つの先端を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４５】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面は内トロコイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４６】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータは、前記内側ジェロータの２倍の速度で回転するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４７】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面はハイポサイクロイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４８】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記複数の流路の各々に１つずつ設けられた複数の逆止め弁を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１４９】
請求項１３８記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの前記外側ジェロータに対する回転を制御するように構成された同期システムを更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５０】
請求項１４９記載のジェロータ装置であって、
前記同期システムはギア群である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５１】
請求項１４９記載のジェロータ装置であって、
前記同期システムは、位置合わせガイドに揃えられた位置合わせ部材を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５２】
請求項１５０記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材は、位置決め用杭を有し、
前記位置合わせガイドは、軌道を有し、
前記位置決め用杭は、前記軌道に沿って動くように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５３】
請求項１５１記載のジェロータ装置であって、
前記軌道はハート形である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５４】
請求項１５０記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材は、３つの位置決め用杭を有し、
前記位置合わせガイドは、軌道を有し、
前記位置決め用杭は、前記軌道に沿って動くように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５５】
請求項１５０記載のジェロータ装置であって、
前記軌道は、ハイポサイクロイド形状であり、
前記内側ジェロータの前記外面は、前記軌道の形状にオフセットを加えたものとして定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５６】
請求項１５０記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材は、前記内側ジェロータに対して回転しない、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５７】
ハウジングと、
外側ジェロータと、
内側ジェロータと、
排出管と、を有し、
前記ハウジングの側壁には複数の開口部が形成され、
前記外側ジェロータは、前記ハウジング内に配置されると共に、前記ハウジングに対して回転可能に構成され、
前記外側ジェロータは、取込ポートと、内部チャンバとを有し、
前記内側ジェロータは、前記内部チャンバ内に配置されると共に、前記ハウジングの一端に回転可能に連結され、
前記排出管は、前記ハウジングの前記一端に固定され、
前記内側ジェロータは、一対の先端を有し、
前記一対の先端の各々は、前記排出管と連通した流路を有し、
前記排出管は、前記内側ジェロータ及び前記外側ジェロータが所定の位置にあるとき、前記一対の先端の各々の前記流路を遮断するように構成された突起部を有する、ジェロータ装置。
【請求項１５８】
請求項１５７記載のジェロータ装置であって、
圧縮機又は膨張機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１５９】
請求項１５９記載のジェロータ装置であって、
前記突起部は半円形である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６０】
請求項１５７記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面は内トロコイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６１】
請求項１５７記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータは、前記内側ジェロータの２倍の速度で回転するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６２】
請求項１５７記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの前記外側ジェロータに対する回転を制御するように構成された同期システムを更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６３】
ハウジングと、
外側ジェロータと、
内側ジェロータと、
排出管と、
複数の逆止め弁と、を有し、
前記ハウジングの側壁には複数の開口部が形成され、
前記外側ジェロータは、前記ハウジング内に配置されると共に、前記ハウジングに対して回転可能に構成され、
前記外側ジェロータは、取込ポートと、内部チャンバとを有し、
前記内側ジェロータは、前記内部チャンバ内に配置されると共に、前記ハウジングの一端に回転可能に連結され、
前記排出管は、前記ハウジングの前記一端に固定され、
前記内側ジェロータは、複数の先端を有し、
前記複数の先端の各々は、前記排出管と連通した流路を有し、
前記複数の逆止め弁の各々は、前記複数の流路の各々にそれぞれ設けられる、ジェロータ装置。
【請求項１６４】
請求項１６３記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面は内トロコイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６５】
請求項１６３記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータは、前記内側ジェロータの２倍の速度で回転するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６６】
請求項１６３記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは先端を２つ有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６７】
請求項１６３記載のジェロータ装置であって、
本装置作動中の前記内側ジェロータ及び前記外側ジェロータの摩耗を最小限に抑えるように機能する潤滑剤を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６８】
請求項１６３記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータ及び前記外側ジェロータは、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥから作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１６９】
ハウジングと、
外側ジェロータと、
内側ジェロータと、
排出管と、
複数の逆止め弁と、
同期システムと、を有し、
前記ハウジングの側壁には複数の開口部が形成され、
前記外側ジェロータは、前記ハウジング内に配置されると共に、前記ハウジングに対して回転可能に構成され、
前記外側ジェロータは、取込ポートと、内部チャンバとを有し、
前記内側ジェロータは、前記内部チャンバ内に配置されると共に、前記ハウジングの一端に回転可能に連結され、
前記排出管は、前記ハウジングの前記一端に固定され、
前記内側ジェロータは、複数の先端を有し、
前記複数の先端の各々は、前記排出管と連通した流路を有し、
前記複数の逆止め弁の各々は、前記複数の流路の各々にそれぞれ設けられ、
前記同期システムは、前記内側ジェロータの前記外側ジェロータに対する回転を制御するように構成され、
前記同期システムは、位置合わせガイドに揃えられた位置合わせ部材を有する、ジェロータ装置。
【請求項１７０】
請求項１６９記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材は、位置決め用杭を有し、
前記位置合わせガイドは、軌道を有し、
前記位置決め用杭は、前記軌道に沿って動くように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７１】
請求項１６９記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材は、ローラーベアリングを有し、
前記位置合わせガイドは、直線状の軌道を有し、
前記ローラーベアリングは、前記軌道に沿って転がるように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７２】
請求項１６９記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材及び前記位置合わせガイドは、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥから作られる、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７３】
請求項１６９記載のジェロータ装置であって、
潤滑剤を更に有し、
前記位置合わせ部材及び前記位置合わせガイドは、金属から作られ、
前記潤滑剤は、本装置作動中の前記内側ジェロータ及び前記外側ジェロータの摩耗を最小限に抑えるように機能する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７４】
請求項１６９記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面は内トロコイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７５】
請求項１６９記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータは、前記内側ジェロータの２倍の速度で回転するように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７６】
請求項１６９記載のジェロータ装置であって、
本装置作動中の前記内側ジェロータ及び前記外側ジェロータの摩耗を最小限に抑えるように機能する潤滑剤を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７７】
ハウジングと、
外側ジェロータと、
内側ジェロータと、を有し、
前記ハウジングには、吸気ポートが形成され、
前記ハウジングの第一の端壁には排気ポートが形成され、
前記外側ジェロータは、ハウジング内に回転可能に連結され、
前記外側ジェロータは、取込ポートと、内部チャンバと、前記外側ジェロータのフェースプレートに形成された排出ポートとを有し、
前記内側ジェロータは、前記内部チャンバ内に配置されると共に、前記ハウジングの一端に回転可能に連結され、
前記外側ジェロータが回転しているとき、前記外側ジェロータの前記排出ポートは、断続的に、前記ハウジングの前記排気ポートと揃う、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７８】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
圧縮機又は膨張機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１７９】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは先端を２つ有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８０】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
前記吸気ポートは、前記ハウジングの側壁に形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８１】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
前記吸気ポートは、前記ハウジングの第二の端壁に形成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８２】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面は内トロコイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８３】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータのうち、前記排出ポート近くの壁に形成された切欠きを更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８４】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
前記排気ポートの長さは、本装置の作動中の圧縮比を制御する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８５】
請求項１７７記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの前記外側ジェロータに対する回転を制御するように構成された同期システムを更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８６】
請求項１８５記載のジェロータ装置であって、
前記同期システムはギア群である、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８７】
請求項１８５記載のジェロータ装置であって、
前記同期システムは、位置合わせ部材と、位置合わせガイドとを有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８８】
請求項１８７記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材は、位置決め用杭を有し、
前記位置合わせガイドは、軌道を有し、
前記位置決め用杭は、前記軌道に沿って動くように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１８９】
静止した外側ジェロータと、
前記外側ジェロータに回転可能に連結された第一のシャフトと、
前記第一のシャフトに連結されたディスクと、
前記ディスクに連結された第二のシャフトと、
内側ジェロータと、を有し、
前記外側ジェロータは、少なくとも１つの取込ポートと、前記外側ジェロータの側壁に形成された少なくとも１つの排出ポートと、内部チャンバとを有し、
前記第二のシャフトは、前記第一のシャフトの回転軸からオフセットされており、
前記内側ジェロータは、前記内部チャンバ内に配置されると共に、本装置作動中に前記内側ジェロータが前記内部チャンバ内で回転及び軌道周回するように、前記第二のシャフトに回転可能に連結される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９０】
請求項１８９記載のジェロータ装置であって、
圧縮機又は膨張機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９１】
請求項１８９記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの前記外側ジェロータに対する回転を制御するように構成された同期システムを更に有し、
前記同期システムは、位置合わせガイドに揃えられた位置合わせ部材を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９２】
請求項１８９記載のジェロータ装置であって、
前記位置合わせ部材は、前記外側ジェロータに連結された位置決め用杭を有し、
前記位置合わせガイドは、前記内側ジェロータに形成された、直線状の軌道を有し、
前記位置決め用杭は、前記軌道に沿って動くように構成される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９３】
請求項１８９記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータの前記排出ポートの各々に関連付けられた逆止め弁を更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９４】
請求項１８９記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面は内トロコイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９５】
請求項１８９記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの外周面はハイポサイクロイドによって定義される、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９６】
請求項１８９記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータの端壁に形成され、前記排出ポートと連通した排気ポートを更に有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項１９７】
圧縮機部分と、
膨張機部分と、
回転可能な中空シャフトと、
前記中空シャフトに連結されたディスクと、を有し、
前記圧縮機部分は、
内側圧縮機ジェロータと、
外側圧縮機ジェロータと、を有し、
前記膨張機部分は、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記外側圧縮機ジェロータに固定された、セラミックス製の外側膨張機ジェロータと、
前記内側圧縮機ジェロータに固定されると共に、前記外側膨張機ジェロータ内に配置された、セラミックス製の内側膨張機ジェロータと、を有し、
前記中空シャフトは、前記内側膨張機ジェロータに連結されると共に、主流路を備え、
前記ディスクは、複数の従流路を備え、
前記複数の従流路は、システム作動中に前記主流路及び前記従流路を通って吸い込まれた空気が、遠心力によって、前記外側膨張機ジェロータへ向けて流されるように、前記中空シャフトの前記主流路と連通される、エンジン・システム。
【請求項１９８】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
前記外側膨張機ジェロータは、該外側膨張機ジェロータを縦に走る複数の冷却流路を有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項１９９】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
前記外側膨張機ジェロータの上部は断片化される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２００】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
管を更に有し、
前記内側膨張機ジェロータは、該内側膨張機ジェロータを縦に走る複数の冷却流路を有し、
前記管は、前記圧縮機部分からの抽気を前記内側膨張機ジェロータの前記冷却流路へ流すように構成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０１】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
前記内側膨張機ジェロータは、前記中空シャフトと断続的に連結される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０２】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
前記膨張機部分は、更に、孔開けされたハウジングを有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０３】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
前記膨張機部分は、更に、前記外側膨張機ジェロータと前記外側圧縮機ジェロータとの間に固定されたヒートシンクを有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０４】
請求項２０３記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクに連結された複数のフィンを更に有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０５】
請求項２０３記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクはヒート・パイプである、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０６】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
回転可能なシャフトを更に有し、
前記シャフトは、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータが回転すると、前記シャフトも回転するように、連結装置によって、前記外側圧縮機ジェロータ及び前記外側膨張機ジェロータに連結される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０７】
請求項２０６記載のエンジン・システムであって、
前記連結装置は、１以上のギアを有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０８】
請求項１９７記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータに隣接する外面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接する内面を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの少なくとも一部は、低摩擦材料から作られ、
前記少なくとも一部には、前記外面の少なくとも一部が含まれる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２０９】
請求項２０８記載のエンジン・システムであって、
前記低摩擦材料は、ポリマー、黒鉛、焼結含油青銅、又は、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥを含む、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１０】
圧縮機部分と、
膨張機部分と、を有し、
前記圧縮機部分は、
内側圧縮機ジェロータと、
外側圧縮機ジェロータと、を有し、
前記膨張機部分は、
孔開けされたハウジングと、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記外側圧縮機ジェロータに固定されたヒートシンクと、
セラミックス製の外側膨張機ジェロータと、
前記内側圧縮機ジェロータに固定されると共に、前記外側膨張機ジェロータ内に配置された、セラミックス製の内側膨張機ジェロータと、を有し、
前記外側膨張機ジェロータの上部は、断片化されていると共に、前記ヒートシンクに固定されている、エンジン・システム。
【請求項２１１】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクに連結された複数のフィンを更に有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１２】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクはヒート・パイプである、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１３】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクに連結された中空円柱を更に有し、
前記中空円柱は、相変化材料を含んでいる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１４】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
回転可能な中空状のシャフトと、
前記中空シャフトに連結されたディスクと、を更に有し、
前記中空シャフトは、前記内側膨張機ジェロータに連結されると共に、主流路を備え、
前記ディスクは、複数の従流路を備え、
前記複数の従流路は、システム作動中に前記主流路及び前記従流路を通って吸い込まれた空気が、遠心力によって、前記外側膨張機ジェロータへ向けて流されるように、前記中空シャフトの前記主流路と連通される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１５】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
前記内側膨張機ジェロータは、該内側膨張機ジェロータを縦に走る複数の冷却流路を有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１６】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
管を更に有し、
前記内側膨張機ジェロータは、該内側膨張機ジェロータを縦に走る複数の冷却流路を有し、
前記管は、前記圧縮機部分からの抽気を前記内側膨張機ジェロータの前記冷却流路へ流すように構成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１７】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
前記内側膨張機ジェロータは、前記中空シャフトと断続的に連結される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１８】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
回転可能なシャフトを更に有し、
前記シャフトは、前記外側膨張機ジェロータ及び前記外側圧縮機ジェロータが回転すると、前記シャフトも回転するように、連結装置によって、前記外側圧縮機ジェロータ及び前記外側膨張機ジェロータに連結される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２１９】
請求項２１８記載のエンジン・システムであって、
前記連結装置は、１以上のギアを有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２０】
請求項２１０記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータは、前記外側圧縮機ジェロータに隣接する外面を有し、
前記外側圧縮機ジェロータは、前記内側圧縮機ジェロータに隣接する内面を有し、
前記内側圧縮機ジェロータの少なくとも一部は、低摩擦材料から作られ、
前記少なくとも一部には、前記外面の少なくとも一部が含まれる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２１】
請求項２２０記載のエンジン・システムであって、
前記低摩擦材料は、ポリマー、黒鉛、焼結含油青銅、又は、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥを含む、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２２】
圧縮機部分と、
膨張機部分と、を有し、
前記圧縮機部分は、
内側圧縮機ジェロータと、
外側圧縮機ジェロータと、を有し、
前記膨張機部分は、
孔開けされたハウジングと、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記外側圧縮機ジェロータに固定されたバネカップと、
前記バネカップの外側に連結されたヒートシンクと、
セラミックス製の外側膨張機ジェロータと、
前記内側圧縮機ジェロータに固定されると共に、前記外側膨張機ジェロータ内に配置された、セラミックス製の内側膨張機ジェロータと、を有し、
前記バネカップは、複数の縦方向の指を有し、
前記複数の縦方向の指の各々の一端には半径方向の延びる突起が設けられ、
前記外側膨張機ジェロータの上部は、前記バネカップの前記半径方向突起と係合するように構成された円周溝を有する、エンジン・システム。
【請求項２２３】
請求項２２２記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクに連結された複数のフィンを更に有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２４】
請求項２２２記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクはヒート・パイプである、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２５】
請求項２２２記載のエンジン・システムであって、
前記ヒートシンクに連結された中空円柱を更に有し、
前記中空円柱は、相変化材料を含んでいる、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２６】
請求項２２２記載のエンジン・システムであって、
前記内側膨張機ジェロータは、該内側膨張機ジェロータを縦に走る複数の冷却流路を有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２７】
請求項２２２記載のエンジン・システムであって、
管を更に有し、
前記内側膨張機ジェロータは、該内側膨張機ジェロータを縦に走る複数の冷却流路を有し、
前記管は、前記圧縮機部分からの抽気を前記内側膨張機ジェロータの前記冷却流路へ流すように構成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２８】
請求項２２２記載のエンジン・システムであって、
前記内側圧縮機ジェロータには複数の縦方向の切欠きが形成される、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２２９】
請求項２２８記載のエンジン・システムであって、
前記縦方向切欠きはくさび形である、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２３０】
請求項２２８記載のエンジン・システムであって、
前記圧縮機部分は、更に、吸気ポートと排気ポートとの間に配置された延長部分を含む弁板を有する、ことを特徴とするエンジン・システム。
【請求項２３１】
上面吸排気ジェロータであって、
前記ジェロータの壁の周囲に間隔を空けて円周上に配置された複数の開口部と、
前記壁を支持する手段と、を有することを特徴とする上面吸排気ジェロータ。
【請求項２３２】
請求項２３１記載の上面吸排気ジェロータであって、
前記壁を支持する手段は、前記壁に連結された１以上の環状の支持リングを有する、ことを特徴とする上面吸排気ジェロータ。
【請求項２３３】
請求項２３２記載の上面吸排気ジェロータであって、
切欠きが設けられたシーリングを更に有する、ことを特徴とする上面吸排気ジェロータ。
【請求項２３４】
請求項２３１記載の上面吸排気ジェロータであって、
前記壁を支持する手段は、前記壁の部分間を連結させる靱帯を有する、ことを特徴とする上面吸排気ジェロータ。
【請求項２３５】
正面吸排気ジェロータ装置であって、
上部弁板と下部弁板とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記ハウジングに対して回転可能に構成された外側ジェロータと、
前記外側ジェロータ内に配置されると共に、前記ハウジングの一端に連結された剛体シャフトに回転可能に連結された内側ジェロータと、を有し、
前記外側ジェロータの上端及び下端には複数の溝が形成される、ことを特徴とする正面吸排気ジェロータ装置。
【請求項２３６】
請求項２３５記載の正面吸排気ジェロータ装置であって、
圧縮機又は膨張機を有する、ことを特徴とする正面吸排気ジェロータ装置。
【請求項２３７】
請求項２３５記載の正面吸排気ジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータは、前記外側ジェロータに隣接する上部外面を有し、
前記外側ジェロータは、前記内側ジェロータに隣接する上部内面を有し、
前記内側ジェロータの前記上部外面は、低摩擦材料から作られる、ことを特徴とする正面吸排気ジェロータ装置。
【請求項２３８】
請求項２３７記載の正面吸排気ジェロータ装置であって、
前記低摩擦材料は、ポリマー、黒鉛、焼結含油青銅、又は、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥを含む、ことを特徴とする正面吸排気ジェロータ装置。
【請求項２３９】
請求項２３７記載の正面吸排気ジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータの下部外面と前記外側ジェロータの下部内面との間には隙間が設けられる、ことを特徴とする正面吸排気ジェロータ装置。
【請求項２４０】
複数の外側ジェロータ先端を備えた外側ジェロータと、
前記外側ジェロータ内に配置され、複数の内側ジェロータ先端を備えた内側ジェロータと、を有し、
前記外側ジェロータ先端の各々の一部分は、前記内側ジェロータの熱膨張が許容されるように、取り除かれる、ジェロータ装置。
【請求項２４１】
請求項２４０記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ先端の数及び前記内側ジェロータ先端の数を２倍にした、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４２】
請求項２４０記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ先端の数及び前記内側ジェロータ先端の数を１より大きい正の整数倍にした、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４３】
請求項２４０記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータ先端は、複数の円柱を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４４】
請求項２４０記載のジェロータ装置であって、
前記内側ジェロータ先端は、複数の半円柱を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４５】
請求項２４０記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ先端は、複数の円柱を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４６】
下部弁板を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記ハウジングに対して回転可能に構成された外側ジェロータと、
前記外側ジェロータ内に配置されると共に、前記ハウジングの一端に連結された剛体シャフトに回転可能に連結された内側ジェロータと、
前記内側ジェロータの前記外側ジェロータに対する回転を制御するように構成された同期システムと、を有し、
前記外側ジェロータの下端には複数の溝が形成される、ジェロータ装置。
【請求項２４７】
請求項２４６記載のジェロータ装置であって、
圧縮機又は膨張機を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４８】
請求項２４６記載のジェロータ装置であって、
前記外側ジェロータ先端は、複数の円柱を有する、ことを特徴とするジェロータ装置。
【請求項２４９】
ブレイトン・サイクル・エンジンのパワーを上げる方法であって、
圧縮機、熱交換機、燃焼室、及び、膨張機を直列に並べる工程と、
液体水を前記燃焼室へ供給する工程と、
前記液体水を蒸発させるための追加燃料を前記燃焼室へ供給する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２５０】
請求項２４９記載の方法であって、
前記圧縮機と前記膨張機とを剛体シャフトで連結させる工程を更に有する、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機（コンプレッサ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）又は膨張機（エキスパンダ；ｅｘｐａｎｄｅｒ）として機能するジェロータ（ｇｅｒｏｔｏｒ）装置に関する。本発明に係るジェロータ装置は、概して、ブレイトン（Ｂｒａｙｔｏｎ）・サイクル・エンジンに適用することができ、より具体的には、準等温（ｑｕａｓｉ−ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ）ブレイトン・サイクル・エンジンに適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車や軌道などの移動体用途においては、一般的に、以下の特徴を有する熱機関を用いることが望ましい：
・熱交換器の必要性が低減するような内部燃焼；
・効率を向上させる完全膨張；
・等温での圧縮及び膨張；
・高い出力密度；
・高効率のための高温での膨張；
・部分負荷状態とするためにエンジンを効率良く「絞る」能力；
・高いターンダウン比（すなわち、幅広いレンジの速度及びトルクで作動する能力）；
・低公害；
・自動車産業界が慣れ親しんでいる標準的な部品を使用していること；
・多種燃料対応；及び、
・回生ブレーキ。
【０００３】
現在、複数種類の熱機関が存在する。例えば、オットー・サイクル・エンジン、ディーゼル・サイクル・エンジン、ランキン・サイクル・エンジン、スターリング・サイクル・エンジン、エリクソン・サイクル・エンジン、カルノー・サイクル・エンジン、ブレイトン・サイクル・エンジン、などである。これらの熱機関は、それぞれが独自の特徴及びサイクルを持っている。以下、各エンジンについて簡単に説明する。
【０００４】
オットー・サイクル・エンジンは、安価で、低圧縮で、かなり低効率な、内燃機関である。このエンジンは、自動車の動力源として幅広く使われている。
【０００５】
ディーゼル・サイクル・エンジンは、程々に高価で、高圧縮で、高効率な、内燃機関であり、軌道や電車の動力源として幅広く用いられている。
【０００６】
ランキン・サイクル・エンジンは、通常、発電所において用いられる外燃機関である。最も一般的な作動流体は水である。
【０００７】
エリクソン・サイクル・エンジンは、定圧熱伝達を伴う等温圧縮及び膨張を用いる。外燃機関サイクルとして実現することも、内燃機関サイクルとして実現することも可能である。現実的には、完全なエリクソン・サイクルは実現が難しい。なぜなら、大規模な産業設備において、等温膨張及び圧縮は容易には実現されないからである。
【０００８】
カルノー・サイクル・エンジンは、等温圧縮及び膨張と、断熱圧縮及び膨張とを用いる。カルノー・サイクルは、外燃機関として実現することも、内燃機関として実現することも可能である。カルノー・サイクルは、低出力密度、機械的な複雑さ、及び、実現困難な定温圧縮機及び膨張機、を特徴とする。
【０００９】
スターリング・サイクル・エンジンは、定容量熱伝達を伴う等温圧縮及び膨張を用いる。スターリング・サイクル・エンジンは、ほとんどの場合、外燃機関として実現される。スターリング・サイクル・エンジンは、カルノー・サイクル・エンジンよりは高い出力密度を有するが、熱交換を実施することが難しいと共に、定温圧縮及び膨張の実現が困難である。
【００１０】
スターリング・サイクル、エリクソン・サイクル、及び、カルノー・サイクルは、略理論効率が得られる。なぜなら、熱は、等温膨張の間には均等に高い温度Ｔｈｏｔで伝達されると共に、等温圧縮の間には均等に低い温度Ｔｃｏｌｄで拒絶されるからである。これら３つのサイクルの最大効率ηｍａｘは、
【００１１】
【数１】
2007524031.tif 000003
となる。この効率は、エンジンが「可逆的」であるときのみ達成できる。可逆的とは、エンジンに摩擦がなく、温度も圧力も変化しないことを意味している。現実には、実際のエンジンは、摩擦や温度／圧力変化による「不可逆性」又は損失を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ブレイトン・サイクル・エンジンは、通常はタービンを備えるように実施され、一般的には航空機や発電所の動力源として用いられる、内燃機関である。ブレイトン・サイクルは、非常に高い出力密度を特徴とし、通常は熱交換機を使用しない。また、ブレイトン・サイクル・エンジンの効率は、他のサイクルよりの効率よりも低い。但し、ブレイトン・サイクルに蓄熱機が加えられると、サイクル効率は向上する。伝統的に、ブレイトン・サイクルは、軸流多段圧縮機及び膨張機を用いるものとして実現される。これらの機器は、通常、航空機が略一定の速度で飛行している状態に適しており、一般的には、幅広く変化する速度にわたって作動しなければならないほとんどの交通用途（例えば、自動車、バス、軌道、電車など）には適していない。
【００１３】
オットー・サイクル、ディーゼル・サイクル、ブレイトン・サイクル、及びランキン・サイクルはいずれも、等温圧縮及び膨張ステップを用いないため、最大効率より低い効率しか得られない。さらに、オットー・サイクル・エンジン及びディーゼル・サイクル・エンジンは、高圧気体を完全に膨張させず、単に廃ガスを大気中に絞り出すだけなので、効率が悪化する。
【００１４】
ブレイトン・サイクル・エンジンのサイズ及び複雑さ並びにコストを低減することは、重要である。また、ブレイトン・サイクル・エンジン及び／又はそれらの部品の効率を向上させることも、重要である。ブレイトン・サイクル・エンジンの製造業者は、ブレイトン・サイクル・エンジンを、より良く且つより経済的に製造する方法を絶えず捜索している。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、ジェロータ装置は、第一のジェロータと、第二のジェロータと、第一のジェロータの回転を第二のジェロータの回転に同期させるように作動可能な同期システムとを有する。この同期システムは、第一のジェロータに連結されたカム板を有する。このカム板は、複数のカムと、第二のジェロータに連結された位置合わせ板とを有する。この位置合わせ板は、少なくとも１つの位置合わせ部材を有する。これら複数のカム及び少なくとも１つの位置合わせ部材は、相互に作用して、第一のジェロータの回転を第二のジェロータの回転に同期させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の複数の実施形態は、複数の技術的利点を提供する。実施形態の中には、これら利点の全てを含むものもあれば、一部のみ含むものもあれば、いずれも含まないものもある。技術的利点の１つは、気体流路が簡素化され、ベアリングへの負荷が軽減され、消費エネルギが低減された、よりコンパクトで、軽量なブレイトン・サイクル・エンジンである。従来のブレイトン・サイクル・エンジンよりも部品点数が削減される実施形態もある。別の利点は、本発明が、よりシンプルな、隙間からの漏出を規制する方法を導入する点である。さらに別の利点は、潤滑油流路が高圧気体から完全に分離されているため、高圧気体から潤滑油へ熱が伝導しないようにすることができる点である。さらに別の利点は、たった１つの部品（例えば剛性シャフト）で、内側ジェロータと外側ジェロータとを正確に位置合わせすることができる点である。さらに別の利点は、本願明細書に開示した駆動機構は、バックラッシュが小さく、摩耗が少ないという点である。
【００１７】
他の技術的利点は、以下の図面、説明、及び請求項から当業者には容易に明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明並びにその特徴及び利点は、添付図面と共に以下の説明を参照することによって、より完全に明らかにされる。
【実施例】
【００１９】
図１〜１０４は、本発明の教えるところに含まれるジェロータ装置の実施形態の例を示している。以下の詳細な説明は、概して、ジェロータ装置を、ジェロータ圧縮機において用いられるものとして、記載しているが、以下に登場するジェロータ装置の中には、ジェロータ膨張機又は他の適切なジェロータ装置と等価に機能するものもある。また、本発明は、後述するジェロータ装置があらゆる適切な用途で利用可能であることをもくろんでいるが、後述するジェロータ装置は、特に、準等温ブレイトン・サイクル・エンジン（例えば、２００２年１月８日に発行された米国特許６，３３６，３１７（「‘３１７特許」）に記載されたもの）に適している。ここに参考文献として組み込まれる‘３１７の特許は、ジェロータ圧縮機及び／又はジェロータ膨張機の一般的な作動について記載している。よって、後述するジェロータ装置の中にはその作動について詳述していないものもある。
【００２０】
本発明の複数の実施形態は、複数の技術的利点を提供する。実施形態の中には、これら利点の全てを含むものもあれば、一部のみ含むものもあれば、いずれも含まないものもある。技術的利点の１つは、気体流路が簡素化され、ベアリングへの負荷が軽減され、消費エネルギが低減された、よりコンパクトで、軽量なブレイトン・サイクル・エンジンである。従来のブレイトン・サイクル・エンジンよりも部品点数が削減される実施形態もある。別の利点は、本発明が、よりシンプルな、隙間からの漏出を規制する方法を導入する点である。さらに別の利点は、潤滑油流路が高圧気体から完全に分離されているため、高圧気体から潤滑油へ熱が伝導しないようにすることができる点である。さらに別の利点は、たった１つの部品（例えば剛性シャフト）で、内側ジェロータと外側ジェロータとを正確に位置合わせすることができる点である。さらに別の利点は、本願明細書に開示した駆動機構は、バックラッシュが小さく、摩耗が少ないという点である。これらの技術的利点は、以下に説明する複数の実施形態のすべてによって促進される場合もあれば、一部によって促進される場合もあれば、いずれの実施形態によっても促進されない場合もある。また、実施形態によっては、本願明細書に記載されている技術を、ここに参考文献として組み込まれる米国特許出願シリアルナンバー１０／３５９，４８７に記載された技術と共に用いることができる。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る、同期システム１８ａを内蔵したジェロータ装置１０ａの横断面の一例を示している。ジェロータ装置１０ａは、ハウジング１２ａと、ハウジング１２ａ内に配置された外側ジェロータ１４ａと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ａ内に配置された内側ジェロータ１６ａと、少なくとも部分的に同期システム・ハウジング２０ａ内に収容された同期システム１８ａと、を有する。より具体的には、外側ジェロータ１４ａは、少なくとも部分的に、外側ジェロータ・チャンバ３０ａを形成し、内側ジェロータ１６ａは、少なくとも部分的に、外側ジェロータ・チャンバ３０ａ内に配置される。ジェロータ装置１０ａは、実施形態又は意図された用途に応じて、圧縮機として設計されることも、膨張機として設計されることも可能である。
【００２２】
ハウジング１２ａは、１つ以上の流体取込口４２ａと、１つ以上の流体排出口４４ａとを備えた弁板４０ａを有する。流体取込口４２ａは、概して、流体（例えば、気体、液体、又は、液体と気体の混合体）を外側ジェロータ・チャンバ３０ａ内へ入れる。同様に、流体排出口４４ａは、概して、外側ジェロータ・チャンバ３０ａ中の流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ａから排出させる。流体取込口４２ａ及び流体排出口４４ａの形状及びサイズは、適切なものである限り、任意でよい。装置１０ａが圧縮性流体（例えば、気体、又は、液体と気体の混合体）を流すのに用いられる場合、１つ以上の流体取込口４２ａの総面積を、１つ以上の流体排出口４４ａの総面積と異なるものとする。装置１０ａが圧縮機である場合、流体取込口４２ａの総面積を流体排出口４４ａの総面積よりも大きくする。逆に、装置１０ａが膨張機である場合、流体取込口４２ａの総面積を流体排出口４４ａの総面積よりも小さくする。
【００２３】
図１に示すように、外側ジェロータ１４ａは、第一の軸を持つ第一のシャフト５０ａに固定される。シャフト５０ａは、例えば１つ以上のリング状ベアリング５２ａによって、ハウジング１２ａの中空円筒形部分に回転可能に連結される。よって、第一のシャフト５０ａ及び外側ジェロータ１４ａは、ハウジング１２ａ及び内側ジェロータ１６ａに対して、一体となって、第一の軸まわりに回転することができる。第一のシャフト５０ａを、ジェロータ装置１０ａを駆動して作動させるドライブシャフトとしてもよい。内側ジェロータ１６ａは、第一の軸からオフセットされた（すなわち、中心がずれている）第二の軸を持つ第二のシャフト５４ａに回転可能に連結される。第二のシャフト５４ａは、例えば１つ以上のリング状ベアリング５６ａによって、ハウジング１２ａに固定されてもよく、或いは、ハウジング１２ａと一体化されてもよい。よって、内側ジェロータ１６ａは、ハウジング１２ａ及び外側ジェロータ１４ａに対して、一体となって、第二の軸まわりに回転することができる。
【００２４】
本実施形態において、同期システム１８ａは、１つ以上のカム２４ａを有するカム板２２ａを有する。１つ以上のカム２４ａは、１つ以上の位置合わせ部材２８ａを有する位置合わせ板２６ａと相互作用する。カム板２２ａは、内側ジェロータ１６ａに固定され、位置合わせ板２６ａは、第一のシャフト５０ａを通じて、外側ジェロータ１４ａに固定される。別の実施形態として、カム板２２ａが、外側ジェロータ１４ａに連結され、位置合わせ板２６ａが内側ジェロータ１６ａに連結されてもよい。カム板２２ａ及び位置合わせ板２６ａは、協働して、外側ジェロータ１４ａと内側ジェロータ１６ａの相対的な動きを同期させる。ジェロータ装置１０ａが作動中、位置合わせ部材２８ａは、カム２４ａ表面に乗る。これにより、外側ジェロータ１４ａ及び内側ジェロータ１６ａの相対的な動きが同期する。位置合わせ部材２８ａは、カム２４ａと相互作用する位置決め用杭（ｐｅｇ）又は他の任意の適切な部材を有する。同期システム１８ａは、カム２４ａと位置合わせ部材２８ａとの間の摩擦を低減させる潤滑剤６０ａを有する。同期システム１８ａについては、後に図２及び３を参照して詳述する。
【００２５】
上述のように、同期システム１８ａは、部分的に又は大部分、同期システム・ハウジング２０ａ内に収容される。本実施形態において、同期システム・ハウジング２０ａは、第一のシャフト５０ａ及び第二のシャフト５４ａに連結される。第一のシャフト５０ａ及び第二のシャフト５４ａが互いにオフセットされているため、同期システム・ハウジング２０ａは、ハウジング１２ａに対して回転できない。同期システム・ハウジング２０ａは、外側ジェロータ・チャンバ３０ａのうち、ジェロータ装置１０ａ作動中に流体が通る部分に潤滑剤６０ａが流入するのを制限する。この部分は、図１には、流路３２ａとして示されている。よって、同期システム・ハウジング２０ａにより、潤滑剤６０ａが流路３２ａを流れる流体と混ざること（及び、流路３２ａを流れる流体が潤滑剤６０ａと混ざること）が防止される。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係るカム板２２ａのカム２４ａの形状を決定する方法の一例を示している。図２に示すように、剛体棒７０が外側ジェロータ１４に取り付けられる。内側ジェロータ１６及び外側ジェロータ１４が回転するにつれて、棒７０上の点７２は、内側ジェロータ１６上の経路７４をたどる（又は、線を描く）。この経路７４の形状を図３に破線で示す。図３は、カム２４ａ及び位置合わせ部材（ここでは位置決め用杭）２８ａを通るようにして切った、同期システム１８ａの横断面図である。カム板２２ａ上のカム２４ａの数は、位置合わせ板２６ａ上の位置合わせ部材２８ａの数と異なってもよい。例えば、カム板２２ａが７つのカム２４ａを有し、位置合わせ板２６ａが６つの位置合わせ部材２８ａを有する、ものとしてもよい。カム２４ａの形状は、上記のように決定された経路７４と一致する。本実施形態において、カム２４ａの各々の形状は、「犬の骨」状である。カム２４ａの各々は、外側ジェロータ１４ａ及び内側ジェロータ１６ａが相対的に回転しているときに、外側ジェロータ１４ａと内側ジェロータ１６ａとが揃えられたまま維持されるように、経路７４の一部分に沿って位置合わせ部材２８ａを案内する第一の面８０ａ及び第二の面８２ａを含む。この「犬の骨」形状では、途中の部分の全幅が、一端における全幅よりも短い。
【００２７】
図３に示した実施形態において、外側ジェロータ１４ａ及び内側ジェロータ１６ａが回転している間はいつでも、少なくとも２つの位置合わせ部材２８ａが、複数のカム２４ａのいずれか１つの第一の面８０ａ又は第二の面８２ａと接触している。カム板２２ａが剛体のまま保たれれば、１つの位置合わせ部材２８ａが位置合わせ板２６ａが時計回りに回転するのを防止し、別の位置合わせ部材２８ａが位置合わせ板２６ａが反時計回りに回転するのを防止する。カム板２２ａがその中心まわりに回転すると、カム２４ａ及び位置合わせ部材２８ａは、協働して、外側ジェロータ１４ａ及び内側ジェロータ１６ａの動きを同期させる。
【００２８】
図４は、本発明の別の実施形態に係る、同期システム１８ｂを内蔵したジェロータ装置１０ｂの横断面の一例を示している。図１に示したジェロータ装置１０ａと同様に、ジェロータ装置１０ｂは、ハウジング１２ｂと、ハウジング１２ｂ内に配置された外側ジェロータ１４ｂと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｂ内に配置された内側ジェロータ１６ｂと、カム板２２ｂ及び位置合わせ板２６ｂを有する同期システム１８ｂと、を有する。外側ジェロータ１４ｂは、少なくとも部分的に、外側ジェロータ・チャンバ３０ｂを形成し、内側ジェロータ１６ｂは、少なくとも部分的に、外側ジェロータ・チャンバ３０ｂ内に配置される。外側ジェロータ１４ｂは、ハウジング１２ｂに回転可能に連結された第一のシャフト５０ｂに固定され、内側ジェロータ１６ｂは、ハウジング１２ｂに固定された又は一体化された第二のシャフト５４ｂに回転可能に連結される。ジェロータ装置１０ｂは、実施形態又は意図された用途に応じて、圧縮機として設計されてもよく、或いは、膨張機として設計されてもよい。
【００２９】
ただし、ジェロータ装置１０ａと異なり、ジェロータ装置１０ｂの同期システム１８ｂは、ダム（ｄａｍ）９０ｂ及びプラグ（ｐｌｕｇ）９２ｂによって、部分的に又は全体が囲まれる。ダム９０ｂは、内側ジェロータ１６ｂに固定された又は一体化された円筒形部材を有する。プラグ９２ｂも、円筒形部材を有する。プラグ９２ｂは、プラグ９２ｂが内側ジェロータ１６ｂとシャフト５０ｂとの間のシーリングとなるように、例えば１つ以上のベアリングによって、ダム９０ｂ及びシャフト５０ｂに連結される。図４に示した実施形態においては、プラグ９２ｂが、比較的小さい第一のベアリング９４ｂによってシャフト５０ｂに連結されると共に、比較的大きい第二のベアリング９６ｂによってダム９０ｂに連結される。ダム９０ｂ及びプラグ９２ｂは、潤滑剤６０ｂが外側ジェロータ・チャンバ３０ｂの流路３２ｂに流入するのを防止する。よって、ダム９０ｂ及びプラグ９２ｂにより、潤滑剤６０ｂが流路３２ｂを流れる流体と混ざること（及び、流路３２ｂを流れる流体が潤滑剤６０ｂと混ざること）が防止される。
【００３０】
図５は、本発明の別の実施形態に係る、同期システム１８ｃを内蔵したジェロータ装置１０ｃの横断面の一例を示している。図１に示したジェロータ装置１０ａと同様に、ジェロータ装置１０ｃは、ハウジング１２ｃと、ハウジング１２ｃ内に配置された外側ジェロータ１４ｃと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｃ内に配置された内側ジェロータ１６ｃと、複数の位置合わせ部材２８ｃと相互作用する複数のカム２４ｃを有する同期システム１８ｃと、を有する。外側ジェロータ１４ｃは、少なくとも部分的に、外側ジェロータ・チャンバ３０ｃを形成し、内側ジェロータ１６ｃは、少なくとも部分的に、外側ジェロータ・チャンバ３０ｃ内に配置される。外側ジェロータ１４ｃ及び内側ジェロータ１６ｃは、ハウジング１２ｃに固定された単一のシャフト１００ｃにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４ｃは、シャフト１００ｃのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｃに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６ｃは、シャフト１００ｃのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｃに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４ｃは、第一の軸まわりに回転し、内側ジェロータ１６ｃは、第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。ジェロータ装置１０ｃは、実施形態又は意図された用途に応じて、圧縮機として設計されてもよく、或いは、膨張機として設計されてもよい。
【００３１】
同期システム１８ｃは、ダム９０ｃによって、部分的に囲まれる。ダム９０ｃは、内側ジェロータ１６ｃの第一端１１０ｃ近くに、内側ジェロータ１６ｃに固定された又は一体化された円筒形部材を有する。本実施形態において、ダム９０ｃは、同期システム１８ｃを、外側ジェロータ・チャンバ３０ｃのうちジェロータ装置１０ｃ作動中に流体が流れる部分（図５に流路３２ｃとして示す）から完全にシーリングしない。潤滑剤６０ｃを用いて、同期システム１８ｃを潤滑するようにしてもよい。本実施形態において、潤滑剤６０ｃは、グリースであってもよく、或いは、潤滑剤に類似したものであってもよい。ダム９０ｃにより、潤滑剤６０ｃは、流路３２ｃに流入しないように保たれるため、潤滑剤６０ｃが流路３２ｃを流れる流体と混ざること（及び、流路３２ｃを流れる流体が潤滑剤６０ｃと混ざること）が防止される（又は、混ざる量が低減される）。
【００３２】
図６は、本発明の別の実施形態に係る、同期システム１８ｄを内蔵したジェロータ装置１０ｄの横断面の一例を示している。ジェロータ装置１０ｄは、図５に示したジェロータ装置１０ｃと同じように、ハウジング１２ｄと、外側ジェロータ１４ｄと、内側ジェロータ１６ｄと、同期システム１８ｄと、を有する。同期システム１８ｄは、円筒形部材１２０ｄによって外側ジェロータ１４ｄに固定された位置合わせ板２６ｄを有する。ジェロータ装置１０ｄは、更に、内側ジェロータ１６ｄに連結された又は一体化されたダム９０ｄと、ダム９０ｄと協働して同期システム１８ｄ全体を囲むプラグ９２ｄとを有する。プラグ９２ｄは、円筒形部材を有する。プラグ９２ｄは、プラグ９２ｄが内側ジェロータ１６ｄとシャフト１００ｄとの間のシーリングとなるように、例えば１つ以上のベアリングによって、ダム９０ｄ及びシャフト１００ｄに連結される。図６に示した実施形態においては、プラグ９２ｄが、比較的小さい第一のベアリング９４ｄによって円筒形部材１２０ｄ（ひいては、外側ジェロータ１４ｄ）に連結されると共に、比較的大きい第二のベアリング９６ｄによってダム９０ｄに連結される。ダム９０ｄ及びプラグ９２ｄは、潤滑剤６０ｄが外側ジェロータ・チャンバ３０ｄの流路３２ｄに流入するのを防止する。よって、ダム９０ｄ及びプラグ９２ｄにより、潤滑剤６０ｄが流路３２ｄを流れる流体と混ざること（及び、流路３２ｄを流れる流体が潤滑剤６０ｄと混ざること）が防止される。
【００３３】
図７は、本発明の別の実施形態に係る、自律的に同期を取るジェロータ装置１０ｅの横断面の一例を示している。図１に示したジェロータ装置１０ａと同様に、ジェロータ装置１０ｅは、ハウジング１２ｅと、ハウジング１２ｅ内に配置された外側ジェロータ１４ｅと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｅによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０ｅと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｅ内に配置された内側ジェロータ１６ｅと、を有する。外側ジェロータ１４ｅ及び内側ジェロータ１６ｅは、ハウジング１２ｅに固定された単一のシャフト１００ｅにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４ｅは、シャフト１００ｅのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｅに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６ｅは、シャフト１００ｅのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｅに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４ｅは、第一の軸まわりに回転し、内側ジェロータ１６ｅは、第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。ジェロータ装置１０ｅは、実施形態又は意図された用途に応じて、圧縮機として設計されてもよく、或いは、膨張機として設計されてもよい。
【００３４】
外側ジェロータ１４ｅは、外側ジェロータ１４ｅの内側の周囲に延在し、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｅを形成する内周面１３０ｅを有する。内側ジェロータ１６ｅは、内側ジェロータ１６ｅの外側の周囲に延在する外周面１３２ｅを有する。内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅが相対的に回転すると、内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅの少なくとも一部分は、外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅの少なくとも一部分と接触し、これによって、内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅの回転が同期する。よって、図７に示すように、内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅ及び外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅにより、他の実施形態に関連して本明細書において説明した別体の同期機構１８によって提供される同期機能と同じ機能が提供される。
【００３５】
内側ジェロータ１６ｅと外側ジェロータ１４ｅとの間の摩擦及び摩耗を低減するために、（ａ）内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅ及び／又は（ｂ）外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅ、の少なくとも一部分は、１以上の比較的摩擦係数が低い材料１３４ｅから形成される。この部分を低摩擦領域１４０ｅと呼ぶ。この低摩擦材料１３４ｅは、例えば、ポリマー（フェノール樹脂、ナイロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン、アセチル、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、超高分子量ポリエチレン）、黒鉛、又は、焼結含油青銅、である。例えば内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅと外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅとの間の潤滑剤として水が供給される場合、低摩擦材料１３４ｅとしてＶＥＳＣＯＮＩＴＥが用いられる。
【００３６】
低摩擦領域１４０ｅは、内側ジェロータ１６ｅ及び／又は外側ジェロータ１４ｅの一部（又は全部）、或いは、内側ジェロータ１６ｅ及び／又は外側ジェロータ１４ｅに連結された又は一体化された低摩擦埋込片（インプラント）を含む。実施形態に応じて、低摩擦領域１４０ｅは、外側ジェロータ１４ｅの内側の周囲及び／又は内側ジェロータ１６ｅの外側の周囲に延在してもよく、或いは、外側ジェロータ１４ｅの内側の周囲及び／又は内側ジェロータ１６ｅの外側の周囲の一部分（例えば、図８Ｂに関連して後述するように内側ジェロータ１６ｅ及び／又は外側ジェロータ１４ｅの先端近く）のみに配置されてもよい。図７に示すように、低摩擦領域１４０ｅは、内側ジェロータ１６ｅ及び／又は外側ジェロータ１４ｅの低摩擦領域１４０ｅだけが互いに接触するように、内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅ及び／又は外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅからわずかに突き出ている。よって、図７において矢印１４４ｅによって示されるように、内側ジェロータ１６ｅの残りの高摩擦領域１４２ｅと外側ジェロータ１４ｅの残りの高摩擦領域１４２ｅとの間には狭い隙間が存在することになる。高摩擦領域１４２ｅは、対応する低摩擦領域１３４ｅよりも高い摩擦係数を有する。
【００３７】
内側ジェロータ１６ｅ及び／又は外側ジェロータ１４ｅの低摩擦領域１４０ｅが摩擦及び摩耗を十分に低減するために、ジェロータ装置１０ｅを乾式とする或いは潤滑剤なしで動かすこともできる。ただし、内側ジェロータ１６ｅと外側ジェロータ１４ｅの間の摩擦及び摩耗をより一層低減するために、潤滑剤６０ｅが供給されてもよい。図７に示すように、シャフト１００ｅは、シャフト潤滑剤流路１５２ｅを有し、内側ジェロータ１６ｅは、内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅに設けられた１以上の潤滑剤流路開口部１５６ｅを一端とする１以上の内側ジェロータ潤滑剤流路１５４ｅを有する。潤滑剤流路１５２ｅ及び１５４ｅは、潤滑剤６０ｅが内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅと外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅとの間を潤滑するように、潤滑剤６０ｅを潤滑剤流路開口部１５６ｅへ導く経路となる。
【００３８】
潤滑剤６０ｅ及び本明細書で触れる他の任意の潤滑剤は、複数の面の間を潤滑するのに適した１以上の物質（例えば、油、黒鉛、グリース、水、又は、他の任意の適切な潤滑剤）を含む。
【００３９】
図８Ａ〜８Ｄは、本発明の様々な実施形態に係る外側ジェロータ１４ｅ及び内側ジェロータ１６ｅを図７に示すラインＡで切った断面Ａ及びラインＢで切った断面Ｂを示している。図８Ａの断面Ａに示した実施形態において、内側ジェロータ１６ｅは、内側ジェロータ１６ｅの各先端１６０ｅに、低摩擦領域１４０ｅを備えている。潤滑剤流路１５４ｅは、潤滑剤６０ｅが内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅと外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅとの間を潤滑するように、潤滑剤６０ｅを潤滑剤流路開口部１５６ｅへ導く経路となる。外側ジェロータ１４ｅは、外側ジェロータ１４ｅの内側の周囲に延在し、外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅを形成する、低摩擦領域１４０ｅを有する。上述のように、内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅが相対的に回転すると、内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅの少なくとも一部分は、外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅと接触し、これによって、内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅの回転が同期する。
【００４０】
図８Ａの断面Ｂは、内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅを低摩擦領域１４０ｅを含まない部分で切った横断面図である。図７に関連して既に述べたように、内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅと外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅの間には狭い隙間１４４ｅが維持される。よって、内側ジェロータ１６ｅと外側ジェロータ１４ｅの高摩擦領域１４２ｅ間の接触（及び、これに伴う摩擦及び摩耗）は、大幅に低減されるか、或いは、取り除かれる。
【００４１】
図８Ｂの断面Ａに示した実施形態において、内側ジェロータ１６ｅは、内側ジェロータ１６ｅの各先端１６０ｅに低摩擦領域１４０ｅを有する。潤滑剤流路１５４ｅは、潤滑剤６０ｅが内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅと外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅとの間を潤滑するように、潤滑剤６０ｅを潤滑剤流路開口部１５６ｅへ導く経路となる。外側ジェロータ１４ｅは、外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅの各先端１６２ｅ近くに低摩擦領域１４０ｅを有する。内側ジェロータ１６ｅと外側ジェロータ１４ｅの間の摩擦及び摩耗の大部分は、内側ジェロータ１６ｅの先端１６０ｅ及び外側ジェロータ１４ｅの先端１６２ｅにおいて発生するため、低摩擦領域１４０ｅを先端１６０ｅ及び１６２ｅ近くの領域に限定することにより、低摩擦材料１３４ｅが比較的高価である場合にはコスト低減が実現されると共に、低摩擦領域１４０ｅが高摩擦領域１４２ｅよりも耐久性がない場合には構造上の完全性が向上する。図８Ｂの断面Ｂは、図８Ａの断面Ｂと類似又は同一であり、断面Ｂにおける内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅ横断面はすべて高摩擦領域１４２ｅである。
【００４２】
図８Ｃの断面Ａに示した実施形態において、断面Ａにおける内側ジェロータ１６ｅの横断面は、すべて、低摩擦材料１３４ｅから形成された低摩擦領域１４０ｅである。ここでも、潤滑剤流路１５４ｅは、潤滑剤６０ｅが内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅと外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅとの間を潤滑するように、潤滑剤６０ｅを潤滑剤流路開口部１５６ｅへ導く経路となる。外側ジェロータ１４ｅは、高摩擦材料から形成された高摩擦領域１４０ｅである。内側ジェロータ１６ｅの横断面をすべて低摩擦材料１３４ｅで形成することは、特定の横断面において低摩擦領域１４０ｅと高摩擦領域１４２ｅとを双方含む場合よりも、製造上有利である。図８Ｃの断面Ｂは、図８Ａの断面Ｂに類似又は同一であり、内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅ双方の断面Ｂにおける横断面は、すべて高摩擦領域１４２ｅである。
【００４３】
図８Ｄの断面Ａに示した実施形態において、内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅ双方の断面Ａにおける横断面は、すべて、１以上の低摩擦材料１３４ｅから形成された低摩擦領域１４０ｅである。ここでも、潤滑剤流路１５４ｅは、潤滑剤６０ｅが内側ジェロータ１６ｅの外周面１３２ｅと外側ジェロータ１４ｅの内周面１３０ｅとの間を潤滑するように、潤滑剤６０ｅを潤滑剤流路開口部１５６ｅへ導く経路となる。図８Ｄの断面Ｂは、図８Ａの断面Ｂに類似又は同一であり、内側ジェロータ１６ｅ及び外側ジェロータ１４ｅ双方の断面Ｂにおける横断面は、すべて、高摩擦領域１４２ｅである。
【００４４】
図９は、本発明の一実施形態に係るシステム１９０ｆの横断面を示している。システム１９０ｆは、チャンバ２００ｆ内に位置するジェロータ装置１０ｆを有する。チャンバ２００ｆのうち、ジェロータ装置１０ｆの一方の側の部分は、ジェロータ装置１０ｆの反対側の部分より高い圧力を受けるように、配置される。ジェロータ装置１０ｆは、概して、チャンバ２００ｆの第一のチャンバ部分２０２ｆと第二のチャンバ部分２０４ｆとの間に置かれ、気体又は他の流体が、第一のチャンバ部分２０２ｆから、ジェロータ装置１０ｆの第一の面２０６ｆ、ジェロータ装置１０ｆによって形成された１以上の流路３２ｆ、及び、ジェロータ装置１０ｆの第二の面２０８ｆを通って、第二のチャンバ部分２０４ｆ内へ流れるようにする。
【００４５】
実施形態又は意図された用途に応じて、ジェロータ装置１０ｆは、圧縮機として設計されてもよく、或いは、膨張機として設計されてもよい。例えば気体や気体――液体混合体である圧縮性流体１９２ｆは、第一のチャンバ部分２０２ｆ、ジェロータ装置１０ｆ、及び、第二のチャンバ部分２０４ｆを通ることによって、システム１９０ｆ内を通過する。ジェロータ装置１０ｆが圧縮機であるとき、圧縮性流体１９２ｆは、第一のチャンバ部分２０２ｆを第一の圧力で通過し、ジェロータ装置１０ｆ中で圧縮され、第二のチャンバ部分２０４ｆを第一の圧力より高い第二の圧力で通過する。逆に、ジェロータ装置１０ｆが膨張機であるとき、圧縮性流体１９２ｆは、第一のチャンバ部分２０２ｆを第一の圧力で通過し、ジェロータ装置１０ｆ中で膨張され、第二のチャンバ部分２０４ｆを第一の圧力より低い第二の圧力で通過する。チャンバ２００ｆは、真空槽であってもよい。また、システム１９０ｆは、エアコンの一部分であってもよい。さらに、システム１９０ｆは、作動流体が水であるエアコンの一部であってもよい。
【００４６】
図７に示したジェロータ装置１０ｅと同様に、ジェロータ装置１０ｆは、ハウジング１２ｆと、ハウジング１２ｆ内に配置された外側ジェロータ１４ｆと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｅによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０ｆと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｆ内に配置された内側ジェロータ１６ｆと、を有する。外側ジェロータ１４ｆ及び内側ジェロータ１６ｆは、ハウジング１２ｆに固定された単一のシャフト１００ｆにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４ｆは、シャフト１００ｆのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｆに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６ｆは、シャフト１００ｆのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｆに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４ｆは、第一の軸まわりに回転し、内側ジェロータ１６ｆは、第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。
【００４７】
ハウジング１２ｆは、流体排出板４０ｆと、流体取込板４１ｆとを有する。流体取込板４１ｆは、流体が通過することができる、少なくとも１つの取込口２１４ｆ（後述する図１１参照）を有する。また、外側ジェロータ１４ｆも、外側ジェロータ１４ｆが回転しているときに、流体が通過することができる、少なくとも１つの取込口２１６ｆ（後述する図１１参照）を有する。取込口２１４ｆ及び２１６ｆは、矢印２２０ｆによって示されているように流体（例えば、気体や水など）が第一のチャンバ部分２０２ｆからジェロータ装置１０ｆの流路３２ｆに流入するようにした流体取込ポート２１８ｆを有する。流体排出板４０ｆは、矢印２２６ｆによって示されているように流体がジェロータ装置１０ｆの流路３２ｆから第二のチャンバ部分２０４ｆへ排出されるようにした少なくとも１つの排出口２２４ｆ及び／又は逆止め弁２３０ｆ（後述する図１０参照）を有する。
【００４８】
本実施形態において、ジェロータ装置１０ｆは、図７に示した既述のジェロータ装置１０ｅに類似した、自律的に同期を取るジェロータ装置１０ｆである。例えば、（ａ）内側ジェロータ１６ｆの外周面１３２ｆ及び／又は（ｂ）外側ジェロータ１４ｆの内周面１３０ｆ、の少なくとも一部分は、低摩擦材料１３４ｅから形成された１以上の低摩擦領域１４０ｆを含む。これにより、内側ジェロータ１６ｆと外側ジェロータ１４ｆとの間の摩擦及び摩耗が低減されるため、内側ジェロータ１６ｆの外周面１３２ｆ及び外側ジェロータ１４ｆの内周面１３０ｆによって内側ジェロータ１６ｆの回転と外側ジェロータ１４ｆの回転とを同期させることができる。低摩擦領域１４０ｆは、内側ジェロータ１６ｆ及び／又は外側ジェロータ１４ｆの低摩擦領域１４０ｆだけが互いに接触し、内側ジェロータ１６ｆの残りの高摩擦領域１４２ｆと外側ジェロータ１４ｆの残りの高摩擦領域１４２ｆとの間に狭い隙間が存在するように、内側ジェロータ１６ｆの外周面１３２ｆ及び／又は外側ジェロータ１４ｆの内周面１３０ｆからわずかに突き出ている。ジェロータ装置１０ｆが、例えば、図１〜６に示すような同期システム１８ｆを有するものとしてもよい。また、図９に示すように、潤滑剤６０ｆは、潤滑剤流路１５２ｆ及び１５４ｆを通って、内側ジェロータ１６ｆの外周面１３２ｆと外側ジェロータ１４ｆの内周面１３０ｆとの間を潤滑する。
【００４９】
図１０は、本発明の２つの実施形態に係る出口弁板４０ｆを図９のラインＣに沿って切った横断面の一例を示している。一方の実施形態Ｃｌにおいて、出口弁板４０ｆは、流体を第二のチャンバ部分２０４ｆへ続く流路３２ｆへ排出する排出口２２４ｆを有する。ジェロータ装置１０ｆが圧縮機であるとき、排出口２２４ｆの面積は、取込弁板４１ｆ（後述する図１１参照）に形成された１以上の取込口２１４ｆの総面積より小さい。
【００５０】
他方の実施形態Ｃ２において、出口弁板４０ｆは、排出口２２４ｆと、１以上の逆止め弁２３０ｆとを有する。これにより、流体は、第二のチャンバ部分２０４ｆへ続く流路３２ｆに排出される。１以上の逆止め弁２３０ｆを設けることによって、例えば気体や液体（例えば水）や気体−液体混合体など様々なタイプの流体１９２ｆをジェロータ装置１０ｆを通過させることができる。排出口２２４ｆの面積は、取込弁板４１ｆ（後述する図１１参照）に形成された１以上の取込口２１４ｆの総面積より小さい。排出口２２４ｆと逆止め弁２３０ｆの面積の和は、取込弁板４１ｆに形成された１以上の取込口２１４ｆの総面積にほぼ等しい。１以上の逆止め弁２３０ｆの開き方によって、ジェロータ装置１０ｆから目的に合った流体１９２ｆを排出することができる。例えば、低圧縮比が必要な用途の場合にはすべての逆止め弁２３０ｆを開き、高圧縮比が必要な場合には逆止め弁２３０ｆを１つも開かず、中間的な圧縮比が必要な場合には一部の逆止め弁２３０ｆのみを開くようにすることができる。逆止め弁２３０ｆは、ゆっくり開閉させることができる。これは、例えば水を作動流体とするエアコンなどの低圧で作動する用途において、特に有用である。低圧においては、逆止め弁２３０ｆの質量を素早く動かすのに十分な力が得られない。逆止め弁２３０ｆは、圧縮機装置１０ｆを液体からの損傷から保護する点で特に有益である。例えば、圧縮機内に比較的大量の液体が存在する場合、排出口２２４ｆからの排出が困難となる可能性がある。この場合、逆止め弁２３０ｆがパッと開いて圧縮可能でない液体を放出することが可能となるように圧力を上げることによって、圧縮機装置１０ｆを損傷から保護することができる。
【００５１】
図１１は、本発明の一実施形態に係る取込弁板４１ｆ及び外側ジェロータ１４ｅを図９に示したラインＤ及びＥに沿って切った横断面の一例を示している。取込弁板４１ｆは、流体を第一のチャンバ部分２０２ｆから流路３２ｆへ流入させる１以上の取込口２１４ｆを有する。ジェロータ装置１０ｆが圧縮機であるとき、１つの取込口２１４ｆの面積は、出口弁板４０ｆ（既述の図１０参照）に形成された１以上の排出口２２４ｆの総面積より大きい。既述のように、横断面Ｅにおいて、外側ジェロータ１４ｆは、外側ジェロータ１４ｆが回転しているとき、流体を通過させる少なくとも１つの取込口２１４ｆ（後述する図１１参照）を有する。本実施形態において、外側ジェロータ１４ｆの横断面Ｅにおける形状は、複数の取込口２１４ｆを形成するスポークハブ状である。別の方法として、外側ジェロータ１４ｆのうち第一のチャンバ部分２０２ｆとのインターフェースとなる部分に１以上の取込口２１４ｆを設けて、流体が第一のチャンバ部分２０２ｆから流路３２ｆに流入することができるようにすることも可能である。
【００５２】
図１２は、本発明の一実施形態に係るデュアルジェロータ装置２５０ｇの横断面の一例を示している。デュアルジェロータ装置２５０ｇは、ハウジング１２ｇと、統合された一対のジェロータ装置とを有する。この統合された一対のジェロータ装置は、装置２５０ｇの第一の面２５２ｇ近くの第一のジェロータ装置１０ｇと、装置２５０ｇにおいて第一の面２５２ｇに略対向する第二の面２５４ｇ近くの第二のジェロータ装置１０ｇ’とを有する。第一のジェロータ装置１０ｇ及び第二のジェロータ装置１０ｇ’は、実施形態や用途に応じて、双方が圧縮機であってもよく、或いは、双方が膨張機であってもよく、或いは、一方が膨張機／他方が圧縮機であってもよい。ジェロータ装置１０ｇ及び１０ｇ’の各々は、特に記載のない限り、例えば図７に示したジェロータ装置１０ｅのような既に説明したものと部分的に又は大部分類似している。
【００５３】
図７に示したジェロータ装置１０ｅと同様に、ジェロータ装置１０ｇは、ハウジング１２ｇ内に配置された外側ジェロータ１４ｇと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｇによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０ｇと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｇ内に配置された内側ジェロータ１６ｇとを有する。外側ジェロータ１４ｇ及び内側ジェロータ１６ｇは、ハウジング１２ｇに固定された単一のシャフト１００ｇにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４ｇは、シャフト１００ｇのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｇに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６ｇは、シャフト１００ｇのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｇに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４ｇは、第一の軸まわりに回転し、内側ジェロータ１６ｇは、第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。
【００５４】
同様に、ジェロータ装置１０ｇ’は、ハウジング１２ｇ内に配置された外側ジェロータ１４ｇ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｇ’によって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０ｇ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｇ’内に配置された内側ジェロータ１６ｇ’とを有する。外側ジェロータ１４ｇ’及び内側ジェロータ１６ｇ’は、ハウジング１２ｇに固定されたシャフト１００ｇにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４ｇ’は、シャフト１００ｇの第一の部分１０２ｇに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６ｇ’は、シャフト１００ｇのうち第三の軸を持つ第三の部分１０５ｇに回転可能に連結される。内側ジェロータ１６ｇ’は、第三の軸まわりに回転する。第三の軸は、第二の軸と同軸である。
【００５５】
ハウジング１２ｇは、装置２５０ｇの第一の面２５２ｇ近くの第一の弁板４０ｇと、装置２５０ｇの第二の面２５４ｇ近くの第二の弁板４０ｇ’とを有する。第一の弁板４０ｇは、その作動により、第一のジェロータ装置１０ｇを通る流体の流れを制御する。第二の弁板４０ｇ’は、その作動により、第二のジェロータ装置１０ｇ’を通る流体の流れを制御する。第一の弁板４０ｇは、流体をジェロータ装置１０ｇの流路３２ｇに入れる、少なくとも１つの流体取込口４２ｇと、流体をジェロータ装置１０ｇの流路３２ｇから排出する、少なくとも１つの流体排出口４４ｇとを有する。同様に、第二の弁板４０ｇ’は、流体をジェロータ装置１０ｇ’の流路３２ｇ’に入れる、少なくとも１つの流体取込口４２ｇ’と、流体をジェロータ装置１０ｇ’の流路３２ｇ’から排出する、少なくとも１つの流体排出口４４ｇ’とを有する。装置２５０ｇの第一の面２５２ｇ及び第二の面２５４ｇの各々に流体取込口４２ｇ及び４２ｇ’及び流体排出口４４ｇ及び４４ｇ’を設けることにより、デュアルジェロータ装置２５０ｇへ流体が出入りする面積が２倍になるため、流体がより効率良く流れるようにすることができる、及び／又は、ジェロータ装置１０を１つしか備えていない装置と比較してポート損失（ｐｏｒｔｉｎｇ  ｌｏｓｓ）を低減又は最小化することができる。
【００５６】
図１２に示した実施形態において、ジェロータ装置１０ｇ及び１０ｇ’の各々は、既述の図７に示したジェロータ装置１０ｅに類似した、自律的に同期を取るジェロータ装置である。別の実施態様として、ジェロータ装置１０ｇは、例えば図１〜６に示したような同期システム１８ｇを有するものとしてもよい。また、図１２に示すように、潤滑剤６０ｇは、図７を参照して既に説明したように、適切な潤滑剤流路を通って、内側ジェロータ１６ｇと外側ジェロータ１４ｇとの間を潤滑する。
【００５７】
図１２に示すように、内蔵モータ２６０ｇは、固定された又は一体化された外側ジェロータ１４ｇ及び１４ｇ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６ｇ及び１６ｇ’を駆動することによって、デュアルジェロータ装置２５０ｇを駆動する。例えば、モータ２６０ｇは、外側ジェロータ１４ｇ及び１４ｇ’に連結された又は一体化された１以上の磁気要素２６２ｇを駆動する。モータ２６０ｇは、任意の適切な種類のモータでよく、例えば、永久磁石モータ、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）、インダクタンス・モータ、などである。別の実施形態として、デュアルジェロータ装置２５０ｇが、モータの代わりに、外側ジェロータ１４ｇ及び１４ｇ’の回転によって電力が供給される発電機２６４ｇを有するようにしてもよい。
【００５８】
図１３は、本発明の別の実施形態に係るモータ２６０ｈ（又は、発電機２６４ｈ）を備えたデュアルジェロータ装置２５０ｈの横断面の一例を示している。図１２に示したデュアルジェロータ装置２５０ｇと同様に、デュアルジェロータ装置２５０ｈは、ハウジング１２ｈと、統合された一対のジェロータ装置とを有する。この統合された一対のジェロータ装置は、装置２５０ｈの第一の面２５２ｈ近くの第一のジェロータ装置１０ｈと、装置２５０ｈにおいて第一の面２５２ｈに略対向する第二の面２５４ｈ近くの第二のジェロータ装置１０ｈ’とを有する。第一のジェロータ装置１０ｈ及び第二のジェロータ装置１０ｈ’は、実施形態や用途に応じて、双方が圧縮機であってもよく、或いは、双方が膨張機であってもよく、或いは、一方が膨張機／他方が圧縮機であってもよい。ジェロータ装置１０ｈ及び１０ｈ’は、図１２に示した既述のジェロータ装置１０ｇ及び１０ｇ’と部分的に又は大部分類似している。
【００５９】
ただし、図１２に示したデュアルジェロータ装置２５０ｇと異なり、デュアルジェロータ装置２５０ｈは、相互に固定された外側ジェロータ１４ｈ及び１４ｈ’に連結された回転可能なシャフト２７０ｈを有し、シャフト２７０ｈは、外側ジェロータ１４ｈ及び１４ｈ’が回転するとシャフト２７０ｈも回転し、シャフト２７０ｈが回転すると外側ジェロータ１４ｈ及び１４ｈ’も回転するように、連結システム２７２ｈによって、外側ジェロータ１４ｈ及び１４ｈ’に連結される。図１３に示した実施形態において、連結システム２７２ｈは、第二のギア２７６ｈと相互作用する第一のギア２７４ｈを有する。第一のギア２７４ｈは、外側ジェロータ１４ｈ及び１４ｈ’に固定された円筒形部材２７８ｈに固定される。第二のギア２７６ｈは、シャフト２７０ｈに固定される。別の実施態様として、連結システム２７２ｈが、例えばチェーンやベルトなどの可撓性を有する連結装置を有するようにしてもよい。
【００６０】
よって、デュアルジェロータ装置２５０ｈがモータ２６０ｈを有し、ジェロータ装置１０ｈ及び１０ｈ’が圧縮機である実施形態においては、モータ２６０ｈは、圧縮機に電力を供給せず、シャフト２７０ｈを動かす。この電力は、例えば補助装置を動かすなどの他の目的にも使用することができる。例えば、デュアルジェロータ装置２５０ｈが水を作動流体とするエアコンにおいて用いられる場合、シャフト２７０ｈは、１以上のポンプを動かすために用いられてもよい。
【００６１】
図１４は、本発明の一実施形態に係る側面吸排気エンジン・システム３００ｊの横断面の一例を示している。側面吸排気エンジン・システム３００ｊは、ハウジング１２ｊと、圧縮機ジェロータ装置１０ｊと、膨張機ジェロータ装置１０ｊ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｊは、ハウジング１２ｊ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｊと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｊによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｊと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｊ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｊとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置は１０ｊ、ハウジング１２ｊ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｊ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｊ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｊ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｊ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｊ’とを有する。
【００６２】
外側圧縮機ジェロータ１４ｊは、外側膨張機ジェロータ１４ｊ’に固定されるか、或いは、一体化される。同様に、内側圧縮機ジェロータ１６ｊは、内側膨張機ジェロータ１６ｊ’に固定されるか、或いは、一体化される。外側圧縮機ジェロータ１４ｊ及び外側膨張機ジェロータ１４ｊ’並びに内側圧縮機ジェロータ１６ｊ及び内側膨張機ジェロータ１６ｊ’は、ハウジング１２ｊに固定された単一のシャフト１００ｊに回転可能に連結される。図１４に示した実施形態において、外側圧縮機ジェロータ１４ｊ及び外側膨張機ジェロータ１４ｊ’は、シャフト１００ｊのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｊに回転可能に連結され、内側圧縮機ジェロータ１６ｊ及び内側膨張機ジェロータ１６ｊ’は、シャフト１００ｊのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｊに回転可能に連結される。外側圧縮機ジェロータ１４ｊ及び外側膨張機ジェロータ１４ｊ’は第一の軸まわりに回転し、内側圧縮機ジェロータ１６ｊ及び内側膨張機ジェロータ１６ｊ’は第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。
【００６３】
圧縮機ジェロータ装置１０ｊ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｊ’は、例えば図７〜１３に示したような様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取る。図１４の示した実施形態において、圧縮機ジェロータ装置１０ｊは、圧縮機ジェロータ装置１０ｊ及び膨張機ジェロータ装置１０ｊ’双方のための同期機能を実行する。より具体的には、（ａ）内側圧縮機ジェロータ１６ｊの外周面１３２ｊ及び／又は（ｂ）外側圧縮機ジェロータ１４ｊの内周面１３０ｊ、の少なくとも一部が、低摩擦材料１３４ｊから形成された１以上の低摩擦領域１４０ｊを有する。これにより、内側圧縮機ジェロータ１６ｊと外側圧縮機ジェロータ１４ｊとの間の摩擦及び摩耗が低減されるため、外側圧縮機ジェロータ１４ｊの内周面１３０ｊ及び内側圧縮機ジェロータ１６ｊの外面１３２ｊによって内側圧縮機ジェロータ１６ｊの回転と外側圧縮機ジェロータ１４ｊの回転とを同期させることができる。内側膨張機ジェロータ１６ｊ’は内側圧縮機ジェロータ１６ｊに、外側膨張機ジェロータ１４ｊ’は外側圧縮機ジェロータ１４ｊにそれぞれ固定されているため、これにより、内側膨張機ジェロータ１６ｊ’の回転と外側膨張機ジェロータ１４ｊ’の回転も同期する。
【００６４】
内側圧縮機ジェロータ１６ｊ及び／又は外側圧縮機ジェロータ１４ｊの低摩擦領域１４０ｊは、内側圧縮機ジェロータ１６ｊ及び／又は外側圧縮機ジェロータ１４ｊの低摩擦領域１４０ｊだけが互いに接触し、内側圧縮機ジェロータ１６ｊの残りの高摩擦領域１４２ｊと外側圧縮機ジェロータ１４ｊの残りの高摩擦領域１４２ｊとの間に狭い隙間１４４ｊが存在するように、内側圧縮機ジェロータ１６ｊの外周面１３２ｊ及び／又は外側圧縮機ジェロータ１４ｊの内周面１３０ｊからわずかに突き出ている。この隙間１４４ｊは、内側膨張機ジェロータ１６ｊ’と外側膨張機ジェロータ１４ｊ’とが互いに接触しない（わずかに接触したり、状況によって接触したりもしない）ようにして、内側膨張機ジェロータ１６ｊ’と外側膨張機ジェロータ１４ｊ’との間の摩擦及び摩耗が低減又は除去されるように、内側膨張機ジェロータ１６ｊ’と外側膨張機ジェロータ１４ｊ’（高摩擦領域１４２ｊだけを有するものとしてもよい）との間にも同様に設けられる。また、図１４に示すように、潤滑剤６０ｊは、潤滑剤流路１５２ｊ及び１５４ｊを通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｊの外周面１３２ｊと外側圧縮機ジェロータ１４ｊの内周面１３０ｊとの間を潤滑する。
【００６５】
別の実施形態として、より確実に同期させるために又はより一層の機械的支持を設けるために、内側膨張機ジェロータ１６ｊ’及び外側膨張機ジェロータ１４ｊ’にも低摩擦領域１４０ｊを設けてもよい。一般論として、低摩擦領域１４０ｊは、内側圧縮機ジェロータ１６ｊ、外側圧縮機ジェロータ１４ｊ、内側膨張機ジェロータ１６ｊ’、及び／又は、張機外側ジェロータ１４ｊ’の各々について、全く設けられなくてもよく、或いは、一部だけに設けられてもよく、或いは、全体に設けられてもよい。また、圧縮機ジェロータ装置１０ｊ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｊ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８ｊを有するものとしてもよい。
【００６６】
図１４及び１５に示すように、流体は、圧縮機ジェロータ装置１０ｊ及び膨張機ジェロータ装置１０ｊ’の（正面ではなく）側面３０６ｊ及び３０８ｊを通って流れる。よって、第一の流体取込口３１０ｊ及び第二の流体取込口３１２ｊは、ハウジング１２ｊの第一の側面３１４ｊに形成され、第一の流体排出口３１６ｊ及び第二の流体排出口３１８ｊは、ハウジング１２ｊの第二の側面３２０ｊに形成される。
外側圧縮機ジェロータ１４ｊの外側の周囲には、１以上の圧縮機ジェロータ開口部３２４ｊが形成され、外側膨張機ジェロータ１４ｊ’の外側の周囲には、１以上の膨張機ジェロータ開口３２６ｊが形成される。第一の流体取込口３１０ｊは、圧縮機ジェロータ開口３２４ｊを通じて、流体を外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｊ内へ導き、第一の流体排出口３１６ｊは、圧縮機ジェロータ開口３２４ｊを通じて、外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｊから流体を引き出す。同様に、第二の流体取込口３１２ｊは、膨張機ジェロータ開口３２４ｊ’を通じて、流体を外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｊ’内へ導き、第二の流体排出口３１８ｊは、膨張機ジェロータ開口３２６ｊを通じて、外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｊ’から流体を引き出す。
【００６７】
図１５は、本発明の一実施形態に係るエンジン・システム３００ｊを、図１４に示したラインＦ及びＧに沿って切った横断面の一例を示している。図１５に示すように、断面Ｆにおいて、圧縮機ジェロータ開口３２４ｊは、外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｊの各先端１６２ｊにおいて、外側圧縮機ジェロータ１４ｊの周囲に形成される。低摩擦領域１４０ｊは、内側圧縮機ジェロータ１６ｊの各先端１６０ｊにおいて、外側圧縮機ジェロータ１４ｊの内周面１３０ｊを形成する外側圧縮機ジェロータ１４ｊの内側の周囲に形成される。潤滑剤流路１５４ｊは、潤滑剤６０ｊが内側圧縮機ジェロータ１６ｊと外側圧縮機ジェロータ１４ｊとの間を潤滑するように、各先端１６０ｊにおいて潤滑剤６０ｊを潤滑剤流路開口部１５６ｊへ導く。図１５に示すように、断面Ｇにおいて、外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｊ’の各先端１６２ｊにおける外側膨張機ジェロータ１４ｊ’の周囲には、膨張機ジェロータ開口３２６ｊ’が形成される。
【００６８】
図１６は、本発明の一実施形態に係る正面吸排気エンジン・システム３００ｋの横断面の一例を示している。エンジン・システム３００ｋは、ハウジング１２ｋと、圧縮機ジェロータ装置１０ｋと、膨張機ジェロータ装置１０ｋ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｋは、ハウジング１２ｋ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｋと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｋによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｋと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｋ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｋとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｋ’は、ハウジング１２ｋ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｋ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｋ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｋ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｋ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｋ’とを有する。
【００６９】
外側圧縮機ジェロータ１４ｋは、外側膨張機ジェロータ１４ｋ’に固定されるか、又は、一体化される。同様に、内側圧縮機ジェロータ１６ｋは、内側膨張機ジェロータ１６ｋ’に固定されるか、又は、一体化される。内側圧縮機ジェロータ１６ｋ及び内側膨張機ジェロータ１６ｋ’は、シャフト１００ｋに固定される。シャフト１００ｋは、１以上のベアリングによって、ハウジング１２ｋの円筒形部分３３０ｋの内部に、回転可能に連結される。外側圧縮機ジェロータ１４ｋ及び外側膨張機ジェロータ１４ｋ’は、１以上のベアリングによって、ハウジング１２ｋの内側の周囲に回転可能に連結される。
【００７０】
図１４〜１５に示した側面吸排気エンジン・システム３００ｊと異なり、図１６に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｋでは、システム３００ｋの第一の正面２５２ｋ及び第二の正面２５４ｋを通じて、吸排気を行う。ハウジング１２ｋは、システム３００ｋの第一の正面２５２ｋ近くに圧縮機弁板４０ｋを有し、システム３００ｋの第二の正面２５４ｋ近くに膨張機弁板４０ｋ’を有する。圧縮機弁板４０ｋは、圧縮機ジェロータ装置１０ｋを通る流体の流れを制御するように機能し、膨張機弁板４０ｋ’は、膨張機ジェロータ装置１０ｋ’を通る流体の流れを制御するように機能する。圧縮機弁板４０ｋは、流体が圧縮機ジェロータ装置１０ｋの流路３２ｋに入るようにする、少なくとも１つの圧縮機流体取込口４２ｋと、流体が圧縮機ジェロータ装置１０ｋの流路３２ｋから排出されるようにする、少なくとも１つの圧縮機流体排出口４４ｋとを有する。同様に、膨張機弁板４０ｋ’は、流体が膨張機ジェロータ装置１０ｋ’の流路３２ｋ’に入るようにする、少なくとも１つの膨張機流体取込口４２ｋ’と、流体が膨張機ジェロータ装置１０ｋ’の流路３２ｋ’から排出されるようにする、少なくとも１つの膨張機流体排出口４４ｋ’とを有する。
【００７１】
図１６に示したエンジン・システム３００ｋの圧縮機ジェロータ装置１０ｋ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｋ’は、例えば図７〜１３に示したような様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取る。これに代えて又は加えて、圧縮機ジェロータ装置１０ｋ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｋ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８を有するものとしてもよい。エンジン・システム３００ｊに関連して既に説明したように、エンジン・システム３００ｋの圧縮機ジェロータ装置１０ｋは、圧縮機ジェロータ装置１０ｋ及び膨張機ジェロータ装置１０ｋ’双方のための同期機能を実行するように機能する１以上の低摩擦領域１４０ｋを有する。また、図１６に示すように、潤滑剤６０ｋは、潤滑剤流路１５４ｋを通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｋと外側圧縮機ジェロータ１４ｋとの間を潤滑する。
【００７２】
図１７Ａ〜１７Ｄは、本発明の様々な実施形態に係るエンジン・システム３００ｋを図１６に示したラインＨ及びＩに沿ってそれぞれ切った横断面の一例を示している。図１７Ａに示すように、断面Ｈにおいて、低摩擦領域１４０ｋは、内側圧縮機ジェロータ１６ｋの各先端１６０ｋにおいて、外側圧縮機ジェロータ１４ｋの内周面１３０ｋを形成する外側圧縮機ジェロータ１４ｋの内側の周囲に形成される。内側圧縮機ジェロータ１６ｋの残りの部分及び外側圧縮機ジェロータ１４ｋの残りの部分はいずれも高摩擦領域１４２ｋである。潤滑剤流路１５４ｋは、潤滑剤６０ｋが内側圧縮機ジェロータ１６ｋと外側圧縮機ジェロータ１４ｋとの間を潤滑するように、内側圧縮機ジェロータ１６ｋの各先端１６０ｋにおいて、潤滑剤６０ｋを潤滑剤流路開口部１５６ｋへ導く経路となる。図１７Ａに示すように、断面Ｉにおいて、内側膨張機ジェロータ１６ｋ’及び外側膨張機ジェロータ１４ｋ’は、すべて高摩擦領域１４２ｋである。
【００７３】
図１７Ｂに示すように、断面Ｈにおいて、低摩擦領域１４０ｋは、内側圧縮機ジェロータ１６ｋの各先端１６０ｋに形成される。潤滑剤流路１５４ｋは、潤滑剤６０ｋが内側圧縮機ジェロータ１６ｋと外側圧縮機ジェロータ１４ｋとの間を潤滑するように、内側圧縮機ジェロータ１６ｋの各先端１６０ｋにおいて、潤滑剤６０ｋを潤滑剤流路開口部１５６ｋへ導く経路となる。外側圧縮機ジェロータ１４ｋは、外側圧縮機ジェロータ１４ｋの内周面１３０ｋの各先端１６２ｋ近くに低摩擦領域１４０ｋを有する。内側圧縮機ジェロータ１６ｋと外側圧縮機ジェロータ１４ｋの間の摩擦及び摩耗の大部分は内側圧縮機ジェロータ１６ｋの先端１６０ｋ及び外側圧縮機ジェロータ１４ｋの先端１６２ｋにおいて発生するため、低摩擦領域１４０ｅをこれら先端１６０ｋ及び１６２ｋ近くの領域に限定することにより、低摩擦材料１３４ｋが比較的高価である場合にはコスト低減が実現されると共に、低摩擦領域１４０ｋが高摩擦領域１４２ｋよりも耐久性がない場合には構造上の完全性が向上する。図１７Ｂに示すように、断面Ｉにおいて、内側膨張機ジェロータ１６ｋ’及び外側膨張機ジェロータ１４ｋ’は、すべて高摩擦領域１４２ｋである。
【００７４】
図１７Ｃに示すように、断面Ｈにおいて、内側圧縮機ジェロータ１６ｋの横断面は、すべて低摩擦領域１４０ｋであり、外側圧縮機ジェロータ１４ｋの横断面は、すべて高摩擦領域１４２ｋである。図１７Ｃに示すように、断面Ｉにおいて、内側膨張機ジェロータ１６ｋ’及び外側膨張機ジェロータ１４ｋ’は、すべて高摩擦領域１４２ｋである。
【００７５】
図１７Ｄに示すように、断面Ｈにおいて、内側圧縮機ジェロータ１６ｋ及び外側圧縮機ジェロータ１４ｋの横断面は、すべて低摩擦領域１４０ｋである。図１７Ｄに示すように、断面Ｉにおいて、内側膨張機ジェロータ１６ｋ’及び外側膨張機ジェロータ１４ｋ’は、すべて高摩擦領域１４２ｋである。
【００７６】
図１８は、本発明の別の実施形態に係る正面吸排気エンジン・システム３００ｍの横断面の一例を示している。図１６に示したエンジン・システム３００ｋと同様に、エンジン・システム３００ｍは、ハウジング１２ｍと、圧縮機ジェロータ装置１０ｍと、膨張機ジェロータ装置１０ｍ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｍは、ハウジング１２ｍ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｍと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｍによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｍと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｍ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｍとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｍ’は、ハウジング１２ｍ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｍ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｍ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｍ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｍ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｍ’とを有する。
【００７７】
本実施形態において、内側圧縮機ジェロータ１６ｍは、内側膨張機ジェロータ１６ｍ’に固定されるか、又は、一体化される。より具体的には、内側圧縮機ジェロータ１６ｍ及び内側膨張機ジェロータ１６ｍ’は、１以上のベアリングによってハウジング１２ｍの円筒形部分３３０ｍの内側に回転可能に連結されたシャフト１００ｍ、に固定される。また、外側圧縮機ジェロータ１４ｍは、外側膨張機ジェロータ１４ｍ’に固定されるか、又は、一体化される。より具体的には、外側圧縮機ジェロータ１４ｍ及び外側膨張機ジェロータ１４ｍ’は、外側圧縮機ジェロータ１４ｍ及び外側膨張機ジェロータ１４ｍ’の外径Ｄ２より小さい外径Ｄｌを有する円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｍに固定されるか、又は、一体化される。Ｄ１は、例えば、Ｄ２の１／２未満であり、Ｄ２の１／３未満であってもよい。外側ジェロータ支持部材３３４ｍは、１以上のリング状ベアリング３４０ｍによってハウジング１２ｍの１以上の出張部分３３６ｍに回転可能に連結される。図１８に示すように、リング状ベアリング３４０ｍは、外側ジェロータ１４ｍ及び１４ｍ’の外径Ｄ２より小さい外径Ｄ３を有する。Ｄ３は、例えば、Ｄ２の１／２未満である。外側ジェロータ１４ｍ及び１４ｍ’より小さい直径を持つベアリング３４０ｍを用いることによって、システム３００ｍの動作中にベアリング３４０ｍによって失われるエネルギ量が低減するため、ベアリング３４０ｍによって生成される熱量が低減する。ベアリング３４０ｍの直径が小さくなるほど、ベアリング３４０ｍによって失われるエネルギ及び生成される熱量も低減する。
【００７８】
図１６に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｋと同様に、図１８に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｍは、システム３００ｍの第一の正面２５２ｍと第二の正面２５４ｍとを通じて、吸排気を行う。ハウジング１２ｍは、システム３００ｍの第一の正面２５２ｍ近くに、圧縮機ジェロータ装置１０ｍを通る流体の流れを制御する圧縮機弁板４０ｍを有すると共に、システム３００ｍの第二の正面２５４ｍ近くに、膨張機ジェロータ装置１０ｍ’を通る流体の流れを制御する膨張機弁板４０ｍ’を有する。圧縮機弁板４０ｍは、流体を圧縮機ジェロータ装置１０ｍの流路３２ｍに流入させる、少なくとも１つの圧縮機流体取込口４２ｍと、流体を圧縮機ジェロータ装置１０ｍの流路３２ｍから排出する、少なくとも１つの圧縮機流体排出口４４ｍと、を有する。同様に、膨張機弁板４０ｍ’は、流体を膨張機ジェロータ装置１０ｍ’の流路３２ｍ’に流入させる、少なくとも１つの膨張機流体取込口４２ｍ’と、流体を膨張機ジェロータ装置１０ｍ’の流路３２ｍ’から排出する、少なくとも１つの膨張機流体排出口４４ｍ’と、を有する。
【００７９】
図１８に示したエンジン・システム３００ｍの圧縮機ジェロータ装置１０ｍ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｍ’は、図７〜１３に示したような様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取る。これに代えて又は加えて、圧縮機ジェロータ装置１０ｍ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｍ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８を有するものとしてもよい。エンジン・システム３００ｊに関連して既に説明したように、エンジン・システム３００ｍの圧縮機ジェロータ装置１０ｍは、圧縮機ジェロータ装置１０ｍ及び膨張機ジェロータ装置１０ｍ’双方のための同期機能を実行するように機能する１以上の低摩擦領域１４０ｍを有する。また、図１６に示すように、潤滑剤６０ｍは、潤滑剤流路を通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｍと外側圧縮機ジェロータ１４ｍとの間を潤滑する。
【００８０】
作動中、システム３００ｍによって生成されたトルクは、外側ジェロータ１４ｍ及び１４ｍ’から内側ジェロータ１６ｍ及び１６ｍ’へ伝達され、更に、回転する出力シャフト１００ｍへ伝達される。この軸動力は、任意の適切な１以上の装置を動かすのに用いることができる。本明細書に図示及び記載した他の様々なエンジン・システム３００と同様に、エンジン・システム３００ｍと同じ機械的構成は、シャフト１００ｍへ動力が入力される逆ブレイトン・サイクル熱ポンプにおいても用いることができる。
【００８１】
図１９は、本発明の別の実施形態に係る正面吸排気エンジン・システム３００ｎの横断面の一例を示している。図１８に示したエンジン・システム３００ｍと同様に、エンジン・システム３００ｎは、ハウジング１２ｎと、圧縮機ジェロータ装置１０ｎと、膨張機ジェロータ装置１０ｎ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｎは、ハウジング１２ｎ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｎと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｎによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｎと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｎ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｎとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｎ’は、ハウジング１２ｎ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｎ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｎ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｎ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｎ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｎ’とを有する。
【００８２】
図１８に示したエンジン・システム３００ｍと同様に、内側圧縮機ジェロータ１６ｎ及び内側膨張機ジェロータ１６ｎ’は、１以上のベアリングによってハウジング１２ｎに回転可能に連結されたシャフト１００ｎに固定される。また、外側圧縮機ジェロータ１４ｎ及び外側膨張機ジェロータ１４ｎ’は、１以上のリング状ベアリング３４０ｎによってハウジング１２ｎに回転可能に連結された円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｎに固定されるか、又は、一体化される。
【００８３】
図１８に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｍと同様に、図１９に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｎは、システム３００ｎの第一の正面２５２ｎに設けられた少なくとも１つの圧縮機流体取込口４２ｎ及び少なくとも１つの圧縮機流体排出口４４ｎと、システム３００ｎの第二の正面２５４ｎに設けられた少なくとも１つの膨張機流体取込口４２ｎ’及び少なくとも１つの膨張機流体排出口４４ｎ’とを通じて吸排気を行う。図１９に示したエンジン・システム３００ｎの圧縮機ジェロータ装置１０ｎ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｎ’は、図７〜１８に示したような様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取る。これに代えて又は加えて、圧縮機ジェロータ装置１０ｎ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｎ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８を有するものとしてもよい。また、図１９に示すように、潤滑剤６０ｎは、潤滑剤流路を通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｎと外側圧縮機ジェロータ１４ｎとの間を潤滑する。
【００８４】
図１８に示したエンジン・システム３００ｍと異なり、エンジン・システム３００ｎは、（シャフト１００ｍ又はその他のものへ）軸動力を出力しない。代わりに、エンジン・システム３００ｎの圧縮機ジェロータ装置１００ｎは、システム３００ｎによって生成された動力が、矢印３４４ｎで示すように、外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｎを出て圧縮機流体排出口４４ｎを通る圧縮流体（例えば、圧縮空気など）として出力されるように、大きめに作られる。よって、本実施形態は、例えば燃料により駆動される圧縮機やジェットエンジンなどの圧縮空気又は他の気体が所望の生成物である用途において、有用である。エンジン・システム３００ｎと同様の機械的構成は、シャフト１００ｎへ動力が入力される逆ブレイトン・サイクル熱ポンプにおいても用いることができる。
【００８５】
図２０〜２２は、本発明の別の三実施形態に係る正面吸排気エンジン・システム３００ｏ、３００ｐ、及び３００ｑの横断面の一例を示している。エンジン・システム３００ｏ／３００ｐ／３００ｑは、図１８に示したエンジン・システム３００ｍと類似しているが、但し、後に詳述するように、内部シャフト１００ではなく、外部シャフト２７０へ動力が伝達される点が異なる。
【００８６】
図１８に示したエンジン・システム３００と同様に、図２０〜２２に示したエンジン・システム３００ｏ／３００ｐ／３００ｑの各々は、ハウジング１２ｏ／１２ｐ／１２ｑと、圧縮機ジェロータ装置１０ｏ／１０ｐ／１０ｑと、膨張機ジェロータ装置１０ｏ’／１０ｐ’／１０ｑ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｏ／１０ｐ／１０ｑは、ハウジング１２ｏ／１２ｐ／１２ｑ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｏ／１４ｐ／１４ｑと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｏ／１４ｐ／１４ｑによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｏ／３０ｐ／３０ｑと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｏ／３０ｐ／３０ｑ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｏ／１６ｐ／１６ｑと、を有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｏ’／１０ｐ’／１０ｑ’は、ハウジング１２ｏ／１２ｐ／１２ｑ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｏ’／１４ｐ’／１４ｑ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｏ’／１４ｐ’／１４ｑ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｏ’／３０ｐ’／３０ｑ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｏ’／３０ｐ’／３０ｑ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｏ’／１６ｐ’／１６ｑ’とを有する。
【００８７】
内側圧縮機ジェロータ１６ｏ／１６ｐ／１６ｑ及び内側膨張機ジェロータ１６ｏ’／１６ｐ’／１６ｑ’は、１以上のベアリングによってハウジング１２ｏ／１２ｐ／１２ｑに回転可能に連結されたシャフト１００ｏ／１００ｐ／１００ｑに固定される。また、外側圧縮機ジェロータ１４ｏ／１４ｐ／１４ｑ及び外側膨張機ジェロータ１４ｏ’／１４ｐ’／１４ｑ’は、１以上のリング状ベアリング３４０ｏ／３４０ｐ／３４０ｑによってハウジング１２ｏ／１２ｐ／１２ｑに回転可能に連結された円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｏ／３３４ｐ／３３４ｑに固定されるか、又は、一体化される。
【００８８】
上述のように、図１８に示したエンジン・システム３００ｍとは異なり、図２０〜２２に示したエンジン・システム３００ｏ／３００ｐ／３００ｑは、動力を、内部シャフト１００ｏ／１００ｐ／１００ｑではなく、外部駆動シャフト２７０ｏ／２７０ｐ／２７０ｑへ出力する。概して、各エンジン・システム３００ｏ／３００ｐ／３００ｑは、相互に固定された外側ジェロータ１４ｏ／１４ｐ／１４ｑ及び１４ｏ’／１４ｐ’／１４ｑ’に連結された回転可能なシャフト２７０ｏ／２７０ｐ／２７０ｑを有し、シャフト２７０ｏ／２７０ｐ／２７０ｑは、後述するように、外側ジェロータ１４ｏ／１４ｐ／１４ｑ及び１４ｏ’／１４ｐ’／１４ｑ’が回転するとシャフト２７０ｏ／２７０ｐ／２７０ｑも回転し、シャフト２７０ｏ／２７０ｐ／２７０ｑが回転すると外側ジェロータ１４ｏ／１４ｐ／１４ｑ及び１４ｏ’／１４ｐ’／１４ｑ’も回転するように、連結システム２７２ｏ／２７２ｐ／２７２ｑによって、外側ジェロータ１４ｏ／１４ｐ／１４ｑ及び１４ｏ’／１４ｐ’／１４ｑ’に連結される。
【００８９】
図２０の示した３つのうち１つ目の実施形態において、連結システム２７２ｏは、第二のギア２７６ｏと相互作用する第一のギア２７４ｏを有する。第一のギア２７４ｏは、外側ジェロータ１４ｏ及び１４ｏ’に固定された円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｏに固定される。第二のギア２７６ｏは、回転可能な駆動シャフト２７０ｏに固定される。
【００９０】
よって、エンジン・システム３００ｏによって生成される動力は、外側ジェロータ１４ｏ及び１４ｏ’に取り付けられた第一のギア２７４ｏから引き出され、駆動シャフト２７０ｏへ伝達される。本実施形態の効果の１つは、内側ジェロータ１６ｏ又は１６ｏ’を巻き込むことなく、外側ジェロータ１４ｏ及び１４ｏ’から駆動シャフト２７０ｏへ直接トルクが伝達されるため、外側圧縮機ジェロータ１４ｏ及び／又は内側ジェロータ１６ｏの低摩擦領域１４０ｏ（例えば、内側圧縮機ジェロータ１６ｏの各先端１６０ｏで、外側圧縮機ジェロータ１４ｏの内周面の近くの低摩擦領域１４０ｏ）における摩擦及び摩耗が低減される、という点である。回転速度が一定のとき、内側圧縮機ジェロータ１６ｏの先端１６０ｏであって、外側圧縮機ジェロータ１４ｏの内周面近くの低摩擦領域１４０ｏを通じては、トルクはほとんど伝達されない。なぜなら、内側ジェロータ１６ｏ又は１６ｏ’に作用している正味トルクはほとんどないからである。内側ジェロータ１６ｏ又は１６ｏ’に作用し、内側ジェロータ１６ｏ及び１６ｏ’を時計回りに回転させようとする圧力は、内側ジェロータ１６ｏ及び１６ｏ’を反時計回りに回転させようと作用する圧力によって相殺される。要するに、内側ジェロータ１６ｏ及び１６ｏ’は、遊動輪として機能する。
【００９１】
図２０では、便宜上、潤滑剤流路を省略している。実際には、他の実施形態に関連して本明細書において説明したように、低摩擦領域１４０ｏに潤滑剤が供給される。また、本明細書に図示及び記載した他の様々なエンジン・システム３００と同様に、エンジン・システム３００ｏと同じ機械的構成は、シャフト２７０ｏへ動力が入力される逆ブレイトン・サイクル熱ポンプにおいても用いることができる。
【００９２】
次に、図２１の示した３つのうちの２つ目の実施形態において、連結システム２７２ｐは、第二のカプラ３６２ｐと相互作用する第一のカプラ３６０ｐを有する。第一のカプラ３６０ｐは、外側ジェロータ１４ｐ及び１４ｐ’に固定された円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｐに固定される。第二のカプラ３６２ｐは、回転可能な駆動シャフト２７０ｐに固定される。外側ジェロータ支持部材３３４ｐが回転すると駆動シャフト２７０ｐが回転し、駆動シャフト２７０ｐが回転すると外側ジェロータ支持部材３３４ｐが回転するように、第一のカプラ３６０ｐと第二のカプラ３６２ｐは、例えばチェーンや又はベルトのような可撓性を有する連結装置３６４ｐによって連結される。
【００９３】
よって、エンジン・システム３００ｐによって生成される動力は、外側ジェロータ１４ｐ及び１４ｐ’に取り付けられた第一のギア２７４ｐから引き出され、駆動シャフト２７０ｐへ伝達される。上述のように、このような実施形態の効果の１つは、内側ジェロータ１６ｐ又は１６ｐ’を巻き込むことなく、外側ジェロータ１４ｐ及び１４ｐ’から駆動シャフト２７０ｐへ直接トルクが伝達されるため、外側圧縮機ジェロータ１４ｐ及び／又は内側ジェロータ１６ｐの低摩擦領域１４０ｐにおける摩擦及び摩耗が低減される、という点である。また、回転速度が一定のとき、先端１６０ｐにおける低摩擦領域１４０ｐを通じては、トルクはほとんど伝達されない。なぜなら、内側ジェロータ１６ｐ及び１６ｐ’は、原則として、遊動輪として働くからである。
【００９４】
図２１でも、便宜上、潤滑剤流路を省略している。実際には、他の実施形態に関連して本明細書において説明したように、低摩擦領域１４０ｐに潤滑剤が供給される。また、本明細書に図示及び記載した他の様々なエンジン・システム３００と同様に、エンジン・システム３００ｐと同じ機械的構成は、シャフト２７０ｐへ動力が入力される逆ブレイトン・サイクル熱ポンプにおいても用いることができる。
【００９５】
次に、図２２の示した３つのうちの３つ目の実施形態において、連結システム２７２ｑは、第二のカプラ２７６ｑと相互作用する第一のカプラ２７４ｑを有する。第一のカプラ２７４ｑは、外側ジェロータ１４ｑ及び１４ｑ’に固定された円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｑに固定された傘歯車である。第二のカプラ２７６ｑは、シャフト１００ｑに垂直で、回転可能な、駆動シャフト２７０ｑに固定された傘歯車である。よって、エンジン・システム３００ｑによって生成される動力は、外側ジェロータ１４ｑ及び１４ｑ’に取り付けられた第一の傘歯車２７４ｑから引き出され、駆動シャフト２７０ｑへ伝達される。上述のように、このような実施形態の効果の１つは、内側ジェロータ１６ｑ又は１６ｑ’を巻き込むことなく、外側ジェロータ１４ｑ及び１４ｑ’から駆動シャフト２７０ｑへ直接トルクが伝達されるため、外側圧縮機ジェロータ１４ｑ及び／又は内側ジェロータ１６ｑの低摩擦領域１４０ｑにおける摩擦及び摩耗が低減される、という点である。また、回転速度が一定のとき、先端１６０ｑにおける低摩擦領域１４０ｑを通じては、トルクはほとんど伝達されない。なぜなら、内側ジェロータ１６ｑ及び１６ｑ’は、原則として、遊動輪として働くからである。
【００９６】
図２２でも、便宜上、潤滑剤流路を省略している。実際には、他の実施形態に関連して本明細書において説明したように、低摩擦領域１４０ｑに潤滑剤が供給される。また、本明細書に図示及び記載した他の様々なエンジン・システム３００と同様に、エンジン・システム３００ｑと同じ機械的構成は、シャフト２７０ｐへ動力が入力される逆ブレイトン・サイクル熱ポンプにおいても用いることができる。
【００９７】
図２３は、本発明の別の実施形態に係るエンジン・システム３００ｒの横断面の一例を示している。エンジン・システム３００ｒは、図２２に示したエンジン・システム３００ｑと類似しているが、但し、後に詳述するように、エンジン・システム３００ｒがエンジンと一体化されたモータ２６０ｒ又は発電機２６４ｒを有する点が異なる。
【００９８】
図２２に示したエンジン・システム３００ｑと同様に、エンジン・システム３００ｒは、ハウジング１２ｒと、圧縮機ジェロータ装置１０ｒと、膨張機ジェロータ装置１０ｒ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｒは、ハウジング１２ｒ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｒと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｒによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｒと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｒ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｒとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｒ’は、ハウジング１２ｒ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｒ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｒ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｒ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｒ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｒ’とを有する。内側圧縮機ジェロータ１６ｒ及び内側膨張機ジェロータ１６ｒ’は、１以上のベアリングによってハウジング１２ｒに回転可能に連結されたシャフト１００ｒに固定される。また、外側圧縮機ジェロータ１４ｒ及び外側膨張機ジェロータ１４ｒ’は、１以上のリング状ベアリング３４０ｒによってハウジング１２ｒに回転可能に連結された円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｒに固定されるか、又は、一体化される。
【００９９】
また、図２２に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｑと同様に、図２３に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｒは、システム３００ｒの第一の正面２５２ｒ及び第二の正面２５４ｎを通じて、吸排気を行う。また、図２３に示したエンジン・システム３００ｒの圧縮機ジェロータ装置１０ｒ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｒ’は、図７〜２２に示したような様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取る。これに代えて又は加えて、圧縮機ジェロータ装置１０ｒ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｒ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８を有するものとしてもよい。また、便宜上、図２３には図示していないが、エンジン・システム３００ｑは、潤滑剤流路を通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｒと外側圧縮機ジェロータ１４ｒの間を潤滑する潤滑剤を有する。さらに、図２２に示したエンジン・システム３００ｑと同様に、図２３に示したエンジン・システム３００ｒは、動力を外部の回転可能な駆動シャフト２７０ｒへ出力する。シャフト２７０ｒは、シャフト１００ｒに垂直で、第二のギア２７６ｒと相互作用する第一のギア２７４ｒを含む連結システム２７２ｒによって外側ジェロータ１４ｒ及び１４ｒ’に連結される。
【０１００】
上記のように、エンジン・システム３００ｒは、エンジンと一体化されたモータ２６０ｒ又は発電機２６４ｒを有する。図２３に示すように、モータ２６０ｒ又は発電機２６４ｒは、ハウジング１２ｒに連結されてもよく、又は、一体化されてもよい。モータ２６０ｒを有する場合、モータ２６０ｒは、相互に固定された又は一体化された外側ジェロータ１４ｒ及び１４ｒ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６ｒ及び１６ｒ’を駆動することによって、エンジン・システム３００ｒを駆動させる。例えば、モータ２６０ｒは、外側ジェロータ１４ｒの外周面３７０ｒ（外側ジェロータ１４ｒ’の外周面でもよい）に連結された又は一体化された１以上の磁気要素２６２ｒを駆動する。モータ２６０ｒによって生成された動力の一部は、駆動シャフト２７０ｒへ伝達されてもよい。モータ２６０ｒは、用途に応じて、スタータとして用いられてもよく、或いは、例えばハイブリッド車の用途において、補助トルクを提供するのに用いられてもよい。
【０１０１】
発電機２６４ｒを有する場合、発電機２６４ｒは、外側ジェロータ１４ｒ及び１４ｒ’の回転から電力の供給を受ける。よって、外側ジェロータ１４ｒ及び１４ｒ’の回転は、発電機２６４ｒと駆動シャフト２７０ｒの双方に動力を出力する。この出力された動力は、任意の適切な目的のために利用される。モータ２６０ｒ／発電機２６４ｒは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１０２】
図２４は、本発明の別の実施形態に係るエンジン・システム３００ｓの横断面の一例を示している。エンジン・システム３００ｓは、図２３に示したエンジン・システム３００ｒと類似しているが、但し、後に詳述するように、エンジン・システム３００ｓが外部駆動シャフト２７０を有しておらず、エンジンから出力される動力はすべて発電機２６４ｓへ伝達される（エンジン・システム３００ｓがモータ２６０ｓを有する場合、モータ２６０ｓによって生成されたすべての動力はエンジン・システム３００ｓによって使われる）点が異なる。
【０１０３】
図２３に示したエンジン・システム３００ｒと同様に、エンジン・システム３００ｓは、ハウジング１２ｓと、圧縮機ジェロータ装置１０ｓと、膨張機ジェロータ装置１０ｓ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｓは、ハウジング１２ｓ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｓと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｓによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｓと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｓ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｓとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｓ’は、ハウジング１２ｓ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｓ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｓ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｓ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｓ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｓ’とを有する。内側圧縮機ジェロータ１６ｓ及び内側膨張機ジェロータ１６ｓ’は、１以上のベアリングによってハウジング１２ｓに回転可能に連結されたシャフト１００ｓに固定される。また、外側圧縮機ジェロータ１４ｓ及び外側膨張機ジェロータ１４ｓ’は、１以上のリング状ベアリング３４０ｓによってハウジング１２ｓに回転可能に連結された円筒形外側ジェロータ支持部材３３４ｓに固定されるか、又は、一体化される。また、図２３に示した正面吸排気エンジン・システム３００ｒと同様に、図２４に示したエンジン・システム３００ｓは、自律的に同期を取る、正面吸排気エンジン・システムであり、内側圧縮機ジェロータ１６ｒと外側圧縮機ジェロータ１４ｒの間を潤滑する潤滑剤（図示せず）を用いる。
【０１０４】
上記のように、エンジン・システム３００ｓは、ハウジング１２ｓに連結された又は一体化された内蔵モータ２６０ｓ又は発電機２６４ｓを有する。モータ２６０ｓを有する場合、モータ２６０ｓは、相互に固定された又は一体化された外側ジェロータ１４ｓ及び１４ｓ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６ｓ及び１６ｓ’を駆動することによって、エンジン・システム３００ｓを駆動させる。例えば、モータ２６０ｓは、外側ジェロータ１４ｓの外周面３７０ｓ（外側ジェロータ１４ｓ’の外周面でもよい）に連結された又は一体化された１以上の磁気要素２６２ｓを駆動する。例えば、始動中、モータ２６０ｓによって生成された動力のすべてが、エンジン・システム３００ｓによって用いられてもよい。エンジンが掛かった後は、エンジン・システム３００ｓからエネルギを取り出す術はない。ここでも、電気モータが用いられる場合には、この圧縮機／膨張機システムを逆ブレイトン・サイクル熱ポンプとして考えるのが最良である。発電機２６４ｓを有する場合、外側ジェロータ１４ｓ及び１４ｓ’の回転によって生成されたエンジンパワー出力のすべてが、発電機２６４ｓによって発電に用いられる。モータ２６０ｓ／発電機２６４ｓは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１０５】
図２５は、本発明の別の実施形態に係るエンジン・システム３００ｔの横断面の一例を示している。エンジン・システム３００ｔは、図１４〜１５に示した側面吸排気エンジン・システム３００ｊに類似している。ただし、エンジン・システム３００ｔは、後に詳述するように、エンジンと一体化されたモータ２６０ｔ又は発電機２６４ｔを有する点が異なる。
【０１０６】
エンジン・システム３００ｊと同様に、エンジン・システム３００ｔは、ハウジング１２ｔと、圧縮機ジェロータ装置１０ｔと、膨張機ジェロータ装置１０ｔ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｔは、ハウジング１２ｔ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｔと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｔによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｔと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｔ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｔとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｔ’は、ハウジング１２ｔ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｔ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｔ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｔ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｔ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｔ’とを有する。
【０１０７】
外側圧縮機ジェロータ１４ｔは、外側膨張機ジェロータ１４ｔ’に固定されるか、又は、一体化される。同様に、内側圧縮機ジェロータ１６ｔは、内側膨張機ジェロータ１６ｔ’に固定されるか、又は、一体化される。外側圧縮機ジェロータ１４ｔ及び外側膨張機ジェロータ１４ｔ’と内側圧縮機ジェロータ１６ｔ及び内側膨張機ジェロータ１６ｔ’とは、ハウジング１２ｔに固定された単一のシャフト１００ｔに回転可能に連結される。図２５に示した実施形態において、外側圧縮機ジェロータ１４ｔ及び外側膨張機ジェロータ１４ｔ’は、シャフト１００ｔのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｔに回転可能に連結され、内側圧縮機ジェロータ１６ｔ及び内側膨張機ジェロータ１６ｔ’は、シャフト１００ｔのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｔに回転可能に連結される。外側圧縮機ジェロータ１４ｔ及び外側膨張機ジェロータ１４ｔ’は第一の軸まわりに回転し、内側圧縮機ジェロータ１６ｔ及び内側膨張機ジェロータ１６ｔ’は第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。また、駆動シャフト２７０ｔは、第一の円筒形突出部３８０ｔによって、外側ジェロータ１４ｔ及び１４ｔ’に固定されると共に、１以上のベアリング５２ｔによってハウジング１２ｔに回転可能に連結される。
【０１０８】
圧縮機ジェロータ装置１０ｔ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｔ’は、図７〜２４に示したような様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取る。これに代えて又は加えて、圧縮機ジェロータ装置１０ｔ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｔ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８を有するものとしてもよい。図２５に示した実施形態において、圧縮機ジェロータ装置１０ｔは、図１４〜２４に関連して既に説明したように、圧縮機ジェロータ装置１０ｔ及び膨張機ジェロータ装置１０ｔ’双方のための同期機能を実行する。また、潤滑剤６０ｔは、潤滑剤流路１５２ｔを通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｔと外側圧縮機ジェロータ１４ｔとの間を潤滑する。
【０１０９】
図２５に示したエンジン・システム３００ｔは、図１４〜１５に示したエンジン・システム３００ｊに関連して既に説明したような側面吸排気システムであり、流体は、圧縮機ジェロータ装置１０ｔ及び膨張機ジェロータ装置１０ｔ’の（正面ではなく）側面３０６ｔ及び３０８ｔを通って、流れる。よって、圧縮機ジェロータ装置１０ｔにおいて、流体は、ハウジング１２ｔの第一の側面３１４ｔに形成された第一の流体取込口３１０ｔから、外側圧縮機ジェロータ１４ｔの外周面に形成された圧縮機ジェロータ開口部３２４ｔを通って外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｔに入り、外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｔを通過して、圧縮機ジェロータ開口部３２４ｔを通ってハウジング１２ｔの第二の側面３２０ｔに形成された第一の流体排出口３１６ｔ内へ入る。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｔ’において、流体は、ハウジング１２ｔの第一の側面３１４ｔに形成された第二の流体取込口３１２ｔから、外側膨張機ジェロータ１４ｔ’の外周面に形成された膨張機ジェロータ開口部３２６ｔを通って外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｔ’に入り、外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｔ’を通過して、膨張機ジェロータ開口部３２６ｔを通ってハウジング１２ｔの第二の側面３２０ｔに形成された第二の流体排出口３１８ｔ内へ入る。
【０１１０】
上述の通り、エンジン・システム３００ｔは、エンジンと一体化されたモータ２６０ｔ又は発電機２６４ｔを有する。図２５に示すように、モータ２６０ｔ又は発電機２６４ｔは、ハウジング１２ｔに連結されてもよく、或いは、一体化されてもよい。モータ２６０ｔを有する場合、モータ２６０ｔは、相互に固定された又は一体化された外側ジェロータ１４ｔ及び１４ｔ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６ｔ及び１６ｔ’を駆動することによって、エンジン・システム３００ｔを駆動させる。例えば、モータ２６０ｔは、第二の円筒形突出部３８２ｔによって外側ジェロータ１４ｔ及び１４ｔ’に固定された又は一体化された１以上の磁気要素２６２ｔを駆動する。磁気要素２６２ｔは、例えば、ディスク外周に沿って円形に並べられた棒磁石群である。モータ２６０ｔによって生成された動力の一部は、駆動シャフト２７０ｔへ伝達されてもよい。モータ２６０ｔは、用途に応じて、スタータとして用いられてもよく、或いは、例えばハイブリッド車の用途において、補助トルクを提供するのに用いられてもよい。
【０１１１】
発電機２６４ｔを有する場合、発電機２６４ｔは、外側ジェロータ１４ｔ及び１４ｔ’の回転から電力の供給を受ける。よって、外側ジェロータ１４ｔ及び１４ｔ’の回転は、発電機２６４ｔと駆動シャフト２７０ｔの双方に動力を出力する。この出力された動力は、任意の適切な目的のために利用される。モータ２６０ｔ／発電機２６４ｔは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１１２】
図２６は、本発明の別の実施形態に係る圧縮機−膨張機システム３００ｕの横断面の一例を示している。圧縮機−膨張機システム３００ｕは、図２５に示したエンジン・システム３００ｔに類似している。ただし、圧縮機−膨張機システム３００ｕは、後に詳述するように、外部駆動シャフト２７０を有しておらず、出力された動力はすべて発電機２６４ｕへ伝達される（圧縮機−膨張機システム３００ｕが電気モータ２６０ｕを有する場合、モータ２６０ｕによって生成された動力のすべては、圧縮機−膨張機システム３００ｕによって使用される）点が異なる。
【０１１３】
エンジン・システム３００ｔと同様に、圧縮機−膨張機システム３００ｕは、ハウジング１２ｕと、圧縮機ジェロータ装置１０ｕと、膨張機ジェロータ装置１０ｕ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０ｕは、ハウジング１２ｕ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４ｕと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４ｕによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｕと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０ｕ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６ｕとを有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０ｕ’は、ハウジング１２ｕ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４ｕ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４ｕ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｕ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０ｕ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６ｕ’とを有する。
【０１１４】
外側圧縮機ジェロータ１４ｕ及び外側膨張機ジェロータ１４ｕ’は、シャフト１００ｕのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｕに回転可能に連結され、内側圧縮機ジェロータ１６ｕ及び内側膨張機ジェロータ１６ｕ’は、シャフト１００ｕのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｕに回転可能に連結される。外側圧縮機ジェロータ１４ｕ及び外側膨張機ジェロータ１４ｕ’は第一の軸まわりに回転し、内側圧縮機ジェロータ１６ｕ及び内側膨張機ジェロータ１６ｕ’は第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。圧縮機ジェロータ装置１０ｕ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｕ’は、図７〜２５に示したような様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取り、潤滑剤６０ｕは、潤滑剤流路を通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｕと外側圧縮機ジェロータ１４ｕとの間を潤滑する。これに代えて又は加えて、圧縮機ジェロータ装置１０ｕ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｕ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８を有するものとしてもよい。図２６に示した圧縮機−膨張機システム３００ｕは、図２５に示したエンジン・システム３００ｔに関連して既に説明したような側面吸排気システムであり、流体は、圧縮機ジェロータ装置１０ｕ及び膨張機ジェロータ装置１０ｕ’の（正面ではなく）側面３０６ｕ及び３０８ｕを通って、流れる。
【０１１５】
上述の通り、圧縮機−膨張機システム３００ｕは、エンジンと一体化されたモータ２６０ｕ又は発電機２６４ｕを有する。図２６に示すように、モータ２６０ｕ又は発電機２６４ｕは、ハウジング１２ｕに連結されてもよく、或いは、一体化されてもよい。圧縮機−膨張機システム３００ｕに電気が供給されると、モータ２６０ｕ／発電機２６４ｕは、相互に固定された又は一体化された外側ジェロータ１４ｕ及び１４ｕ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６ｕ及び１６ｕ’を駆動するモータ２６０ｕとして機能する。例えば、モータ２６０ｕは、円筒形突出部３８２ｕによって外側ジェロータ１４ｕ及び１４ｕ’に固定された又は一体化された１以上の磁気要素２６２ｕを駆動する。この場合、圧縮機−膨張機システム３００ｕは、例えばエアコンなどにおいて用いられるような逆ブレイトン・サイクル冷却装置として機能する。
【０１１６】
外側ジェロータ１４ｕ及び１４ｕ’を回転させるために圧縮機−膨張機システム３００ｕに燃料が供給される場合、モータ２６０ｕ／発電機２６４ｕは、電気を生成する発電機２６４ｕとして機能する。モータ２６０ｕ／発電機２６４ｕは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１１７】
図２７は、本発明の一実施形態に係る、流体（例えば気体）漏れを低減させるためのシーリング・システム４００ｖを備えたジェロータ装置１０ｖの横断面の一例を示している。ジェロータ装置１０ｖは、図７に示したジェロータ装置１０ｅに類似している。ただし、ジェロータ装置１０ｖは、後に詳述するように、外側ジェロータ・チャンバ３０ｖから流体（例えば気体）が漏れるのを低減させるシーリング・システム４００ｖを有する点が異なる。
【０１１８】
図７に示したジェロータ装置１０ｅと同様に、ジェロータ装置１０ｖは、ハウジング１２ｖと、ハウジング１２ｖ内に配置された外側ジェロータ１４ｖと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｖによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０ｖと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｖ内に配置された内側ジェロータ１６ｖと、を有する。外側ジェロータ１４ｖ及び内側ジェロータ１６ｖは、ハウジング１２ｖに固定された単一のシャフト１００ｖにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４ｖは、シャフト１００ｖのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｖに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６ｖは、シャフト１００ｖのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｖに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４ｖは、第一の軸まわりに回転し、内側ジェロータ１６ｖは、第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。
【０１１９】
ハウジング１２ｖは、少なくとも１つの流体取込口４２ｖと少なくとも１つの流体排出口４４ｖとを有する弁板４０ｖを有する。流体取込口４２ｖは、概して、例えば気体や液体や液体と気体の混合体などの流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｖに入れる。同様に、流体排出口４４ｖは、概して、外側ジェロータ・チャンバ３０ｖ内の流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｖの外に出す。ジェロータ装置１０ｖは、例えば図７〜２６に示した様々なジェロータ装置に関連した既に説明したような１以上の低摩擦領域１４０ｖによって自律的に同期が取られる。これに代えて又は加えて、圧縮機ジェロータ装置１０ｖ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０ｖ’は、例えば図１〜６に示したような同期システム１８を有するものとしてもよい。また、潤滑剤６０ｖは、潤滑剤流路を通って、内側圧縮機ジェロータ１６ｖと外側圧縮機ジェロータ１４ｖとの間を潤滑する。
【０１２０】
上述のように、ジェロータ装置１０ｖは、外側ジェロータ・チャンバ３０ｖを通って流れる流体の漏出を低減させるためのシーリング・システム４００ｖを有する。例えば、シーリング・シーリング・システム４００ｖは、回転しているジェロータ１４ｖ及び１６ｖとハウジング１２ｖとの間からの気体の漏出を低減させる。図２７のシーリング・システム４００ｖの拡大図に示すように、シーリング・システム４００ｖは、柔らかい材料４０２ｖ（例えば、ポリマーなど）と、この柔らかい材料４０２ｖにシーリング軌道４０６ｖを形成する１以上のシーリング突起４０４ｖと、を有する。シーリングは、シーリング突起４０４ｖと、シーリング軌道４０６ｖとの間で実現される。シーリング突起４０４ｖは、例えば金属などの比較的硬い材料によって作られる。図２７に示した実施形態において、シーリング突起４０４ｖは、柔らかい材料４０２ｖに食い込む、複数の硬い「刃」を有する。これら刃は、例えば円形であり、外側ジェロータ１４ｖに連結されてもよく、或いは、外側ジェロータ１４ｖの周囲から突出していてもよい。ジェロータ１４ｖ及び１６ｖが熱膨張や遠心力によって変形するのに合わせて、刃４０４ｖは、柔らかい材料４０２ｖに食い込みながらシーリング軌道４０６ｖを形成するため、状況に応じた適切な咬み合いが実現される。柔らかい材料４０２ｖを切断しやすくなるように、刃４０４ｖの表面を（例えばサンドブラスト（ｓａｎｄｂｌａｓｔｉｎｇ）などによって）粗くしてもよい。
【０１２１】
図２８は、図２７に示したシーリング・システム４００ｖに類似したシーリング・システム４００ｗの三実施形態の横断面の一例を示している。より具体的には、図２８は、外側ジェロータ１４ｗ（又は、内側ジェロータ１６ｗ）とハウジング１２ｗとの間に研磨（ａｂｒａｄｅｄ）シーリングを形成する３つの実施形態を示している。図２８の実施形態（ａ）に示すように、外側ジェロータ１４ｗの表面４２０ｗは、サンドブラスト又は他の適当手法によって、粗くしてある。柔らかい材料４０２ｗのコーティング層又はコーティング面は、ハウジング１２ｗの表面４２４ｗ上に形成される。柔らかい材料４０２ｗは、例えばテフロン（登録商標）などの耐摩耗性材料である。粗面４２０ｗと耐摩耗性材料４０２ｗとが互いに接触すると、粗面４２０ｗが耐摩耗性材料４０２ｗの一部を除去するため、非常にぴったりとしたクリアランスが形成され、漏出を非常に低く抑えることができる。実施形態（ａ）の図は上記のようにしてシーリングされた平らな面を示しているが、上記のような材料及び手法は、湾曲面にも用いることができる。
【０１２２】
図２８の実施形態（ｂ）は、実施形態（ａ）に類似したシーリング・システム４００ｗを示している。ただし、外側ジェロータ１４ｗの表面４２０ｗを粗くする代わりにドリルなどで複数の窪み又は穴４２８ｗを開けた点が異なる。表面４２０ｗに開けられる穴は、ハニカム状又は他の適切なパターンで開けられた円形でない穴であってもよい。この窪み又は穴４２８ｗは、面４２０ｗと耐摩耗性材料４０２ｗとが互いに接触したときに生成される細塵を収容すると共に、研磨（ａｂｒａｄａｂｌｅ）プロセスに役立つ切端を追加することを目的とする。図２８の実施形態（ｃ）は、実施形態（ａ）及び（ｂ）の組み合せであるシーリング・システム４００ｗを示している。外側ジェロータ１４ｗの表面４２０ｗは、粗くされていると共に、窪み又は穴４２８ｗを有する。
【０１２３】
図２９は、本発明の一実施形態に係るシーリング・システム４００ｘを形成する方法を示している。本方法は、一方が静止し、他方が固定中心まわりに回転するジェロータ装置の２つの平らな面の間にラビリンス・シーリングを形成するのに用いられる。例えば、後述するように、本方法は、固定中心まわりに回転する外側ジェロータ１４ｘ（又は、内側ジェロータ１６ｘ）の面４２０ｘと、動かないハウジング１２ｘの面４２４ｘとの間にラビリンス・シーリングを形成するのに用いられる。
図２９の図（ａ）は、ハウジング１２ｘのうちリング状シーリング部４３０ｘを含むリング状部分の上面図である。図２９の図（ｂ）は、ハウジング１２ｘのリング状部分と外側ジェロータ１４ｘの一部とを示す部分側面図である。リング状シーリング部４３０ｘは、外側ジェロータ１４ｘのリング状シーリング部４３２ｘと適合する。外側ジェロータ１４ｘのシーリング部４３２ｘは、例えば金属などの比較的硬い材料から作られ、外側ジェロータ１４ｘの面４２０ｘから突き出た１以上のシーリング突起又はカッター４３４ｘを有する。ハウジング１２ｘのシーリング部４３０ｘは、１以上のバネ４３８ｘによって負荷が掛けられたバネであるリング状シーリング部４３６ｘを有する。バネ４３８ｘは、関連するジェロータ装置の組立中及び／又は作動中に、シーリング部材４３６ｘがシーリング部分４３２ｘのシーリング・カッター４３４ｘに対してバネ付勢されるように、シーリング部材４３６ｘを上方へ押圧する。シーリング部材４３６ｘは、柔らかい材料又は例えばテフロン（登録商標）のような耐摩耗性を有する材料４０２ｘから作られる。
【０１２４】
外側ジェロータ１４ｘが静止しているハウジング１２ｘに対して相対的に回転し始めると、シーリング・カッター４３４ｘは、耐摩耗性を有するバネ荷重シーリング部材４３６ｘを削って、１以上のリング状のシーリング軌道又は溝４４０ｘを形成するため、外側ジェロータ１４ｘの周囲及びハウジング１２ｘのまわりに図（ｃ）に示すようなラビリンス・シーリングを形成することができる。図２９は、バネ４３８ｘを用いて負荷が掛けられた、耐摩耗性を有するシーリング部４３２ｘを示しているが、例えば気体や液体の圧力を利用するものなど他の適切な荷重機構を用いることも可能である。
【０１２５】
図３０は、本発明の一実施形態に係る液体処理ジェロータ装置１０ｙの横断面の一例を示している。液体処理ジェロータ装置１０ｙは、液体、液体／気体混合体、及び／又は気体を処理する。ジェロータ装置は、実施形態又は用途に応じて、ポンプ、圧縮機、又は膨張機として機能する。
【０１２６】
ジェロータ装置１０ｙは、ハウジング１２ｙと、ハウジング１２ｙ内に配置された外側ジェロータ１４ｙと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｙによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０ｙと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｙ内に配置された内側ジェロータ１６ｙと、を有する。外側ジェロータ１４ｙは、１以上のリング状ベアリング５２ｙによってハウジング１２ｙに回転可能に連結された第一のシャフト５００ｙに固定され、内側ジェロータ１６ｖは、１以上のリング状ベアリング５６ｙによってハウジング１２ｙに固定された又はハウジング１２ｙと一体化された第二のシャフト５４ｙに回転可能に連結された第二のシャフト５４ｙに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４ｙは、第一の軸まわりに回転し、内側ジェロータ１６ｙは、第一の軸からオフセットされた第二の軸まわりに回転する。ジェロータ装置１０ｙがポンプとして機能するとき、動力は第一のシャフト５０ｙを通じてジェロータ装置１０ｙに伝達される。ジェロータ装置１０ｙが膨張機として機能するとき、動力は第一のシャフト５０ｙから出力される。
【０１２７】
ハウジング１２ｙは、少なくとも１つの流体取込口４２ｙと少なくとも１つの流体排出口４４ｙとを有する弁板４０ｙを有する。流体取込口４２ｙは、概して、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙに入れる。同様に、流体排出口４４ｙ（及び、存在すれば、逆止め弁２３０ｙ）は、概して、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙの外に出す。流体取込口４２ｙ及び流体排出口４４ｙは、任意の適切な形状及びサイズでよい。装置１０ｙが例えばウォーターポンプなどの液体ポンプとして用いられるときには、流体取込口４２ｙの総面積を流体排出口４４ｙの総面積とほぼ等しくし、装置１０ｙが膨張機として機能するときには、流体取込口４２ｙの総面積を流体排出口４４ｙの総面積より小さくし、装置１０ｙが圧縮機として機能するときには、流体取込口４２ｙの総面積を流体排出口４４ｙの総面積より大きくする。弁板４０ｙが、図３２の実施形態（ｂ）に関連して後述するような、概して流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙから排出させる、１以上の逆止め弁２３０ｙを有してもよい。
【０１２８】
ジェロータ装置１０ｙは、例えば図７〜２７に示した様々なジェロータ装置に関連して既に説明したように、自律的に同期を取る。より具体的には、外側ジェロータ１４ｙ及び／又は内側ジェロータ１６ｙは、外側ジェロータ１４ｙと内側ジェロータ１６ｙとの間の摩擦を低減し、よって外側ジェロータ１４ｙと内側ジェロータ１６ｙとの相対的な回転を同期させる、１以上の低摩擦領域１４０ｙを有する。既述のように、低摩擦領域１４０ｙは、内側ジェロータ１６ｙ及び／又は外側ジェロータ１４ｙの低摩擦領域１４０ｙだけが互いに接触するように、内側ジェロータ１６ｙの外周面１３２ｙ及び／又は外側ジェロータ１４ｙの内周面１３０ｙからわずかに突き出ている。よって、内側ジェロータ１６ｙの残りの高摩擦領域１４２ｙと外側ジェロータ１４ｙの残りの高摩擦領域１４２ｙとの間には狭い隙間１４４ｙが存在する。また、内側ジェロータ１６ｙと外側ジェロータ１４ｙの間を潤滑するために、様々な潤滑剤流路に図示しない潤滑剤が流される。
【０１２９】
既述のように、低摩擦領域１４０ｙは、例えば、ポリマー（フェノール樹脂、ナイロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン、アセチル、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、超高分子量ポリエチレン）、黒鉛、又は、焼結含油青銅、である。外側ジェロータ・チャンバ３０ｙ内を流れる流体が水である場合（例えば、ジェロータ装置は、ウォーターポンプとして機能する場合）、低摩擦領域１４０ｙは、ＶＥＳＣＯＮＩＴＥから形成されてもよい。
【０１３０】
図３１Ａ〜３１Ｄは、本発明の様々な実施形態に係る液体処理ジェロータ装置１０ｙを図３０のラインＪ及びＫに沿って切った横断面の一例を示している。図３１Ａに示すように、断面Ｊにおいて、低摩擦領域１４０ｙは、内側ジェロータ１６ｙの各先端１６０ｙであって、外側ジェロータ１４ｙの内周面１３０ｙを形成している外側ジェロータ１４ｙの内側の周囲に形成される。内側ジェロータ１６ｙの残りの部分及び外側ジェロータ１４ｙの残りの部分はいずれも高摩擦領域１４２ｙを含む。図３１Ａに示すように、断面Ｋにおいて、内側ジェロータ１６ｙ及び外側ジェロータ１４ｙのすべてが高摩擦領域１４２ｙであってもよい。ただし、図３０に関連して既に説明したように、内側ジェロータ１６ｙの高摩擦領域１４２ｙと外側ジェロータ１４ｙの高摩擦領域１４２ｙとの間には、狭い隙間１４４ｙが維持される。
【０１３１】
図３１Ｂに示すように、断面Ｊにおいて、低摩擦領域１４０ｙは、内側ジェロータ１６ｙの各先端１６０ｙに形成される。外側ジェロータ１４ｙは、外側ジェロータ１４ｙの内周面１３０ｙの各先端１６２ｙ近くに低摩擦領域１４０ｙを有する。内側圧縮機ジェロータ１６ｙと外側圧縮機ジェロータ１４ｙの間の摩擦及び摩耗の大部分は内側圧縮機ジェロータ１６ｙの先端１６０ｙ及び外側圧縮機ジェロータ１４ｙの先端１６２ｙにおいて発生するため、低摩擦領域１４０ｙをこれら先端１６０ｙ及び１６２ｙ近くの領域に限定することにより、低摩擦材料１３４ｙが比較的高価である場合にはコスト低減が実現されると共に、低摩擦領域１４０ｙが高摩擦領域１４２ｙよりも耐久性がない場合には構造上の完全性が向上する。図３１Ｂに示すように、断面Ｉにおいて、内側ジェロータ１６ｙ及び外側ジェロータ１４ｙの全部は、高摩擦領域１４２ｙである。ここでも、上述のように、内側ジェロータ１６ｙの高摩擦領域１４２ｙと外側ジェロータ１４ｙの高摩擦領域１４２ｙとの間には、狭い隙間１４４ｙが維持される。
【０１３２】
図３１Ｃに示すように、断面Ｊにおいて、内側ジェロータ１６ｙの横断面はすべて低摩擦領域１４０ｙであり、外側ジェロータ１４ｙの横断面はすべて高摩擦領域１４２ｋである。図３１Ｃに示すように、断面Ｋにおいて、内側ジェロータ１６ｋ及び外側ジェロータ１４は、すべて高摩擦領域１４２ｙである。
【０１３３】
図３１Ｄに示すように、断面Ｊにおいて、内側ジェロータ１６ｙ及び外側ジェロータ１４ｙの横断面は、すべて低摩擦領域１４０ｋである。図３１Ｄに示すように、断面Ｋにおいて、内側ジェロータ１６ｙ及び外側ジェロータ１４ｙは、すべて高摩擦領域１４２ｋである。
【０１３４】
図３２は、本発明の２つの異なる実施形態に係る、図３０に示した液体処理ジェロータ装置１０ｙの弁板４０ｙの横断面の例を示している。実施形態（ａ）において、排出弁板４０ｙは、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙに入れる流体取込口４２ｙと、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙから出す流体排出口４４ｙと、を有する。液体などの非圧縮性流体に適しているこの実施形態において、流体取込口４２ｙの面積は、流体排出口４４ｙの面積とほぼ同一である。
【０１３５】
実施形態（ｂ）において、排出弁板４０ｙは、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙに入れる流体取込口４２ｙと、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙから出す流体排出口４４ｙと、同じく流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｙから出す１以上の逆止め弁２３０ｙと、を有する。本実施形態において、流体取込口４２ｙの面積は、流体排出口４４ｙの面積と逆止め弁２３０ｙの面積の和とほぼ同一である。この実施形態は、液体と気体の混合体を加圧するポンプに適している。液体と気体の混合体が外側ジェロータ・チャンバ３０ｙ内で圧縮されるとき、この液体と気体の混合体を排出するのに適した逆止め弁が開かれる。例えば、外側ジェロータ・チャンバ３０ｙ内を流れて、そして出ていく流体が液体のみの場合、すべての逆止め弁２３０ｙを開く。外側ジェロータ・チャンバ３０ｙ内を流れて、そして出ていく流体に気体が含まれている場合、一部の逆止め弁２３０ｙを開く。逆止め弁２３０ｙは、ゆっくり開閉することができる。これは、例えば水を作動流体とするエアコンなどの比較的低圧で作動する用途において、特に有用である。低圧においては、逆止め弁２３０ｆの質量を素早く動かすのに十分な力が得られない。
【０１３６】
図３３は、本発明の別の実施形態に係る液体処理ジェロータ装置１０ｚの横断面の一例を示している。ジェロータ装置１０ｚは、図３０〜３２に示したジェロータ装置１０ｙに類似している。但し、後に詳述するように、ジェロータ装置１０ｚは、モータ２６０ｚ又は発電機２６４ｚを内蔵している点で異なる。液体処理ジェロータ装置１０ｚは、液体、液体と気体の混合体、及び／又は、気体を処理する。ジェロータ装置１０ｚは、実施形態又は用途に応じて、ポンプ、圧縮機、又は、膨張機として機能する。
【０１３７】
ジェロータ装置１０ｚは、ハウジング１２ｚと、ハウジング１２ｚ内に配置された外側ジェロータ１４ｚと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４ｚによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０ｚと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０ｚ内に配置された内側ジェロータ１６ｚとを有する。外側ジェロータ１４ｚ及び内側ジェロータ１６ｚは、ハウジング１２ｚに固定された単一のシャフト１００ｚにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４ｚは、シャフト１００ｚのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２ｚに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６ｚは、シャフト１００ｚのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４ｚに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４ｚは、第一の軸まわりに回転し、内側ジェロータ１６ｚは、第二の軸まわりに回転する。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。
【０１３８】
ハウジング１２ｚは、少なくとも１つの流体取込口４２ｚと少なくとも１つの流体排出口４４ｚとを有する弁板４０ｚを有する。図３０に示した弁板４０ｙのように、流体取込口４２ｚは、概して、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｚに入れ、流体排出口４４ｚ及び／又は逆止め弁２３０ｚは、概して、流体を外側ジェロータ・チャンバ３０ｚの外に出す。
【０１３９】
ジェロータ装置１０ｚは、図３０〜３２に示した様々なジェロータ装置１０ｙと同じように、自律的に同期を取る。より具体的には、外側ジェロータ１４ｚ及び／又は内側ジェロータ１６ｚは、外側ジェロータ１４ｚと内側ジェロータ１６ｚとの間の摩擦を低減し、よって外側ジェロータ１４ｚと内側ジェロータ１６ｚとの相対的な回転を同期させる、１以上の低摩擦領域１４０ｚを有する。また、内側ジェロータ１６ｚと外側ジェロータ１４ｚの間を潤滑するために、様々な潤滑剤流路に図示しない潤滑剤が流される。
【０１４０】
上述のように、ジェロータ装置１０ｚは、モータ２６０ｚ又は発電機２６４ｚを内蔵している。図３３に示すように、モータ２６０ｚ又は発電機２６４ｚは、ハウジング１２ｚに連結されてもよく、或いは、一体化されてもよい。モータ２６０ｚを有する場合、モータ２６０ｚは、外側ジェロータ１４ｚを駆動し、ひいては内側ジェロータ１６ｚを駆動することによって、ジェロータ装置１０ｚを駆動する。例えば、モータ２６０ｚは、外側ジェロータ１４ｚに固定された又は一体化された１以上の磁気要素２６２ｚを駆動する。発電機２６４ｚを有する場合、外側ジェロータ１４ｚの回転により、発電機２６４ｚに動力が供給され、電気が生成される。モータ２６０ｚ又は発電機２６４ｚは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１４１】
図３４は、本発明の別の実施形態に係る、モータ２６０Ａ又は発電機２６４Ａを内蔵したデュアルジェロータ装置２５０Ａの横断面の一例を示している。デュアルジェロータ装置２５０Ａは、図３３に示したジェロータ装置２５０ｚと類似している。但し、デュアルジェロータ装置２５０Ａは、後述するように、単一のジェロータ装置ではなく、一対の正面吸排気ジェロータ装置を有する。
【０１４２】
図３４に示すように、デュアルジェロータ装置２５０Ａは、ハウジング１２Ａと、統合された一対のジェロータ装置とを有する。この統合された一対のジェロータ装置は、装置２５０Ａの第一の面２５２Ａ近くの第一のジェロータ装置１０Ａと、装置２５０Ａにおいて第一の面２５２Ａに略対向する第二の面２５４Ａ近くの第二のジェロータ装置１０Ａ’とを有する。第一のジェロータ装置１０Ａ及び第二のジェロータ装置１０Ａ’は、実施形態や用途に応じて、双方が圧縮機であってもよく、或いは、双方が膨張機であってもよく、或いは、一方が膨張機／他方が圧縮機であってもよい。
【０１４３】
ジェロータ装置１０Ａ及び１０Ａ’の各々は、図３３に示し、説明したジェロータ装置１０ｚに大部分かなり類似している。ジェロータ装置１０Ａは、ハウジング１２Ａ内に配置された外側ジェロータ１４Ａと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ａによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ａと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ａ内に配置された内側ジェロータ１６Ａとを有する。同様に、ジェロータ装置１０Ａ’は、ハウジング１２Ａ内に配置された外側ジェロータ１４Ａ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ａ’によって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ａ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ａ’内に配置された内側ジェロータ１６Ａ’とを有する。
【０１４４】
外側ジェロータ１４Ａ’は、ジェロータ装置１０Ａの外側ジェロータ１４Ａに固定されるか、又は、一体化される。外側ジェロータ１４Ａ及び１４Ａ’並びに内側ジェロータ１６Ａ及び１６Ａ’は、ハウジング１２Ａに固定された単一のシャフト１００Ａにそれぞれ回転可能に連結される。より具体的には、外側ジェロータ１４Ａ及び１４Ａ’は、シャフト１００Ａのうち第一の軸を持つ第一の部分１０２Ａに回転可能に連結され、内側ジェロータ１６Ａ及び１６Ａ’は、シャフト１００Ａのうち第二の軸を持つ第二の部分１０４Ａに回転可能に連結される。第二の軸は、第一の軸からオフセットされている。ハウジング１２Ａは、例えば図１２〜１３を参照して説明したのと同様に、装置２５０Ａの第一の面２５２Ａ近くの第一の弁板４０Ａと、装置２５０Ａの第二の面２５４Ａ近くの第二の弁板４０Ａ’とを有する。第一の弁板４０Ａは、その作動により、第一のジェロータ装置１０Ａを通る流体の流れを制御する。第二の弁板４０Ａ’は、その作動により、第二のジェロータ装置１０Ａ’を通る流体の流れを制御する。また、ジェロータ装置１０Ａ及び１０Ａ’の各々は、既述の図３３に示したジェロータ装置１０ｚに類似した、自律的に同期を取るジェロータ装置である。
【０１４５】
上述のように、ジェロータ装置１０Ａは、モータ２６０Ａ又は発電機２６４Ａを内蔵している。モータ２６０Ａ又は発電機２６４Ａは、ハウジング１２Ａに連結されてもされなくてもよく、或いは、一体化されてもされなくてもよい。モータ２６０Ａを有する場合、モータ２６０Ａは、外側ジェロータ１４Ａ及び１４Ａ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６Ａ及び１６Ａ’を駆動することによって、ジェロータ装置１０Ａを駆動する。例えば、モータ２６０Ａは、外側ジェロータ１４Ａ及び１４Ａ’に固定された又は一体化された１以上の磁気要素２６２Ａを駆動する。発電機２６４Ａを有する場合、外側ジェロータ１４Ａ及び１４Ａ’の回転により、発電機２６４Ａに動力が供給され、電気が生成される。モータ２６０Ａ又は発電機２６４Ａは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１４６】
図３５Ａは、本発明の別の実施形態に係る、モータ２６０Ｂ又は発電機２６４Ｂを内蔵したデュアルジェロータ装置２５０Ｂの横断面の一例を示している。デュアルジェロータ装置２５０Ｂは、図３４に示したジェロータ装置２５０Ａに類似している。ただし、後に詳述するように、デュアルジェロータ装置２５０Ｂの外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’は、シャフト１００に回転可能に連結されるのではなく、ハウジング１２Ｂの内面に回転可能に連結される点が異なる。
【０１４７】
図３５Ａに示すように、デュアルジェロータ装置２５０Ｂは、ハウジング１２Ｂと、統合された一対のジェロータ装置とを有する。この統合された一対のジェロータ装置は、装置２５０Ｂの第一の面２５２Ｂ近くの第一のジェロータ装置１０Ｂと、装置２５０Ｂにおいて第一の面２５２Ｂに略対向する第二の面２５４Ｂ近くの第二のジェロータ装置１０Ｂ’とを有する。第一のジェロータ装置１０Ｂ及び第二のジェロータ装置１０Ｂ’は、実施形態や用途に応じて、双方が圧縮機であってもよく、或いは、双方が膨張機であってもよく、或いは、一方が膨張機／他方が圧縮機であってもよい。
【０１４８】
ジェロータ装置１０Ｂ及び１０Ｂ’の各々は、図３３に示し、説明したジェロータ装置１０ｚに大部分類似している。ジェロータ装置１０Ｂは、ハウジング１２Ｂ内に配置された外側ジェロータ１４Ｂと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ｂによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ｂと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ｂ内に配置された内側ジェロータ１６Ｂとを有する。同様に、ジェロータ装置１０Ｂ’は、ハウジング１２Ｂ内に配置された外側ジェロータ１４Ｂ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ｂ’によって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ｂ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ｂ’内に配置された内側ジェロータ１６Ｂ’とを有する。
【０１４９】
内側ジェロータ１６Ｂ及び１６Ｂ’は、内側ジェロータ１６Ｂ及び１６Ｂ’が第一の軸まわりに回転するように、第一の軸を共有する一対のシャフト部１０２Ｂ及び１０４Ｂに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４Ｂ’は、ジェロータ装置１０Ｂの外側ジェロータ１４Ｂに固定されるか、又は、一体化される。外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’は、ハウジング１２Ｂの内周面４５０Ｂに回転可能に連結され、第一の軸からオフセットされた第二の軸まわりに回転する。より具体的には、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’の外周面４５２Ｂは、ハウジング１２Ｂ内に回転すると共に、ハウジング１２Ｂの内周面４５０Ｂと少なくとも部分的に接触する。よって、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’の外周面４５２Ｂとハウジング１２Ｂの内周面４５０Ｂとの間の摩擦及び摩耗を低減するために、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’の外周面４５２Ｂの少なくとも一部分を低摩擦領域１４０Ｂとする。また、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’は、図３３に示したジェロータ装置１０ｚと同じように、自律的に、内側ジェロータ１６Ｂ及び１６Ｂ’との同期が取られる。よって、図３５Ａに示したように、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’全体が低摩擦材料１３４Ｂから作られてもよい。
【０１５０】
ハウジング１２Ｂは、例えば図１２〜１３を参照して説明したのと同様に、装置２５０Ｂの第一の面２５２Ｂ近くの第一の弁板４０Ｂと、装置２５０Ｂの第二の面２５４Ｂ近くの第二の弁板４０Ｂ’とを有する。第一の弁板４０Ｂは、その作動により、第一のジェロータ装置１０Ｂを通る流体の流れを制御する。第二の弁板４０Ｂ’は、その作動により、第二のジェロータ装置１０Ｂ’を通る流体の流れを制御する。
【０１５１】
上述のように、ジェロータ装置１０Ｂは、モータ２６０Ｂ又は発電機２６４Ｂを内蔵している。モータ２６０Ｂ又は発電機２６４Ｂは、ハウジング１２Ｂに連結されてもされなくてもよく、或いは、一体化されてもされなくてもよい。モータ２６０Ｂを有する場合、モータ２６０Ｂは、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６Ｂ及び１６Ｂ’を駆動することによって、ジェロータ装置１０Ｂを駆動する。例えば、モータ２６０Ｂは、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’に固定された又は一体化された１以上の磁気要素２６２Ｂを駆動する。本実施形態において、１以上の磁気要素２６２Ｂは、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’に連結されるか、又は、一体化される。磁気要素２６２Ｂの表面と内側ジェロータ１６Ｂ及び１６Ｂ’との間の摩擦及び摩耗を低減するために、磁気要素２６２Ｂは、低摩擦材料１３４Ｂから作られる。
【０１５２】
発電機２６４Ｂを有する場合、外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’の回転により、発電機２６４Ｂに動力が供給され、電気が生成される。モータ２６０Ｂ又は発電機２６４Ｂは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１５３】
図３５Ｂは、本発明の別の実施形態に係る、モータ２６０Ｃ又は発電機２６４Ｃを内蔵したデュアルジェロータ装置２５０Ｃの横断面の一例を示している。デュアルジェロータ装置２５０Ｃは、図３５Ａに示したジェロータ装置２５０Ｃに類似している。ただし、後に詳述するように、デュアルジェロータ装置２５０Ｃの外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’は、外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’の低摩擦領域１４０とハウジング１２Ｃの内面との間の直接的な接触ではなく、ベアリングによってハウジング１２Ｃの内面に回転可能に連結されている点が異なる。
【０１５４】
図３５Ｂに示すように、デュアルジェロータ装置２５０Ｃは、ハウジング１２Ｃと、統合された一対のジェロータ装置とを有する。この統合された一対のジェロータ装置は、装置２５０Ｃの第一の面２５２Ｃ近くの第一のジェロータ装置１０Ｃと、装置２５０Ｃにおいて第一の面２５２Ｃに略対向する第二の面２５４Ｃ近くの第二のジェロータ装置１０Ｃ’とを有する。第一のジェロータ装置１０Ｃ及び第二のジェロータ装置１０Ｃ’は、実施形態や用途に応じて、双方が圧縮機であってもよく、或いは、双方が膨張機であってもよく、或いは、一方が膨張機／他方が圧縮機であってもよい。
【０１５５】
ジェロータ装置１０Ｃ及び１０Ｃ’は、図３５Ａに示したジェロータ装置１０Ｂ及び１０Ｂ’に大部分類似している。ジェロータ装置１０Ｃは、ハウジング１２Ｃ内に配置された外側ジェロータ１４Ｃと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ｃによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ｃと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ｃ内に配置された内側ジェロータ１６Ｃとを有する。同様に、ジェロータ装置１０Ｃ’は、ハウジング１２Ｃ内に配置された外側ジェロータ１４Ｃ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ｃ’によって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ｃ’と、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ｃ’内に配置された内側ジェロータ１６Ｃ’とを有する。
【０１５６】
内側ジェロータ１６Ｃ及び１６Ｃ’は、内側ジェロータ１６Ｃ及び１６Ｃ’が第一の軸まわりに回転するように、第一の軸を共有する一対のシャフト部１０２Ｃ及び１０４Ｃに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４Ｃ’は、ジェロータ装置１０Ｃの外側ジェロータ１４Ｃに固定されるか、又は、一体化される。外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’は、１以上のリング状ベアリング５２Ｃによってハウジング１２Ｃに回転可能に連結され、第一の軸からオフセットされた第二の軸まわりに回転する。
【０１５７】
外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’は、図３３に示したジェロータ装置１０ｚと同じように、自律的に、内側ジェロータ１６Ｃ及び１６Ｃ’との同期が取られるようにしてもよい。よって、図３５Ａを簡略化するために図示を省略するが、同期を取りやすくするために、外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’及び／又は内側ジェロータ１６Ｃ及び１６Ｃ’が低摩擦領域１４０Ｃを含むようにしてもよい。
【０１５８】
上述のように、ジェロータ装置１０Ｃは、モータ２６０Ｃ又は発電機２６４Ｃを内蔵している。モータ２６０Ｃ又は発電機２６４Ｃは、ハウジング１２Ｃに連結されてもされなくてもよく、或いは、一体化されてもされなくてもよい。モータ２６０Ｃを有する場合、モータ２６０Ｃは、外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’を駆動し、ひいては内側ジェロータ１６Ｃ及び１６Ｃ’を駆動することによって、ジェロータ装置１０Ｃを駆動する。例えば、モータ２６０Ｃは、外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’に固定された又は一体化された１以上の磁気要素２６２Ｃを駆動する。本実施形態において、１以上の磁気要素２６２Ｃは、外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’に連結されるか、又は、一体化される。発電機２６４Ｃを有する場合、外側ジェロータ１４Ｃ及び１４Ｃ’の回転により、発電機２６４Ｃに動力が供給され、電気が生成される。モータ２６０Ｃ又は発電機２６４Ｃは、任意の適切な種類のモータ又は発電機でよく、例えば、永久磁石モータ／発電機、切替型リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）／発電機、インダクタンス・モータ／発電機、などである。
【０１５９】
図３６〜３７は、本発明の別の実施形態に係るデュアルジェロータ装置２５０Ｄ及び２５０Ｅの横断面の一例を示している。デュアルジェロータ装置２５０Ｄ／２５０Ｅは、図３５Ａに示したデュアルジェロータ装置２５０Ｂに類似している。但し、デュアルジェロータ装置２５０Ｄ／２５０Ｅは、後に詳述するように、モータではなく、連結装置２７２Ｄ／２７２Ｅによってデュアルジェロータ装置２５０Ｄ／２５０Ｅの外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅ及び１４Ｄ’／１４Ｅ’に連結された、回転可能なシャフト２７０Ｄ／２７０Ｅから動力の供給を受ける点で異なる。
【０１６０】
図３６〜３７に示すように、デュアルジェロータ装置２５０Ｄ／２５０Ｅは、ハウジング１２Ｄ／１２Ｅと、統合された一対のジェロータ装置とを有する。この統合された一対のジェロータ装置は、第一のジェロータ装置１０Ｄ／１０Ｅと、第二のジェロータ装置１０Ｄ’／１０Ｅ’と、を有する。第一のジェロータ装置１０Ｄ／１０Ｅ及び第二のジェロータ装置１０Ｄ’／１０Ｅ’は、実施形態や用途に応じて、双方が圧縮機であってもよく、或いは、双方が膨張機であってもよく、或いは、一方が膨張機／他方が圧縮機であってもよい。
【０１６１】
ジェロータ装置１０Ｄ／１０Ｅ及び１０Ｄ’／１０Ｅ’は、図３５Ａに示したジェロータ装置１０Ｂ及び１０Ｂ’に大部分類似している。ジェロータ装置１０Ｄ／１０Ｅは、外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅと、内側ジェロータ１６Ｄ／１６Ｅと、を有し、ジェロータ装置１０Ｄ’／１０Ｅ’は、外側ジェロータ１４Ｄ’／１４Ｅ’と、内側ジェロータ１６Ｄ’／１６Ｅ’とを有する。内側ジェロータ１６Ｄ／１６Ｅ及び１６Ｄ’／１６Ｅ’は、第一の軸を共有する一対のシャフト部１０２Ｄ／１０２Ｅ及び１０４Ｄ／１０４Ｅに回転可能に連結される。外側ジェロータ１４Ｄ’／１４Ｅ’は、ジェロータ装置１０Ｄ／１０Ｅの外側ジェロータ１４Ｄに固定されるか、又は、一体化される。図３５Ａに示した外側ジェロータ１４Ｂ及び１４Ｂ’のように、図３６〜３７に示した外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅ及び１４Ｄ’／１４Ｅ’は、ハウジング１２Ｄ／１２Ｅの内周面４５０Ｄ／４５０Ｅに回転可能に連結される。よって、外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅ及び１４Ｄ’／１４Ｅ’の外周面４５２Ｄ／４５２Ｅとハウジング１２Ｄ／１２Ｅの内周面４５０Ｄ／４５０Ｅとの間の摩擦及び摩耗を低減するために、外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅ及び１４Ｄ’／１４Ｅ’の少なくとも一部分を低摩擦領域１４０Ｄ／１４０Ｅとする。また、外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅ及び１４Ｄ’／１４Ｅ’は、図３３に示したジェロータ装置１０ｚと同じように、自律的に、内側ジェロータ１６Ｄ／１６Ｅ及び１６Ｄ’／１６Ｅ’との同期が取られる。よって、図３６〜３７に示したように、外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅ及び１４Ｄ’／１４Ｅ’全体が低摩擦材料１３４Ｄ／１３４Ｅから作られてもよい。
【０１６２】
デュアルジェロータ装置２５０Ｄ／２５０Ｅは、例えば図２０〜２１を参照して既述したもののように、デュアルジェロータ装置２５０Ｄ／２５０Ｅの外側ジェロータ１４Ｄ／１４Ｅ及び１４Ｄ’／１４Ｅ’に連結された、回転可能なシャフト２７０Ｄ／２７０Ｅによって動力が供給される。図３６に示すように、回転可能なシャフト２７０Ｄは、外側ジェロータ１４Ｄ及び１４Ｄ’が回転するとシャフト２７０Ｄが回転し、シャフト２７０Ｄが回転すると外側ジェロータ１４Ｄ及び１４Ｄ’が回転するように、連結システム２７２Ｄによって外側ジェロータ１４Ｄ及び１４Ｄ’に固定されるか、又は、一体化される。連結システム２７２Ｄは、外側ジェロータ１４Ｄ及び１４Ｄ’に固定された第一のギア２７４Ｄを有する。第一のギア２７４Ｄは、回転可能な駆動シャフト２７０Ｄに固定された第二のギア２７６Ｄと相互作用する。図３７に示すように、連結システム２７２Ｅは、外側ジェロータ１４Ｅ及び１４Ｅ’固定された第一のカプラ３６０Ｅを有する。第一のカプラ３６０Ｅは、回転可能な駆動シャフト２７０Ｅに固定された第二のカプラ３６２Ｅと相互作用する。第一のカプラ３６０Ｅと第二のカプラ３６２Ｅとは、外側ジェロータ１４Ｅ及び１４Ｅ’が回転すると、駆動シャフト２７０Ｅが回転し、駆動シャフト２７０Ｅが回転すると、外側ジェロータ１４Ｅ及び１４Ｅ’が回転するように、例えばチェーンやベルトなどのような可撓性を有する連結装置３６４Ｅによって連結される。
【０１６３】
図３８は、本発明の一実施形態に係る正面吸排気エンジン・システム３００Ｆの横断面の一例を示している。エンジン・システム３００Ｆは、ハウジング１２Ｆと、圧縮機ジェロータ装置１０Ｆと、膨張機ジェロータ装置１０Ｆ’とを有する。圧縮機ジェロータ装置１０Ｆは、ハウジング１２Ｆ内に配置された外側圧縮機ジェロータ１４Ｆと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ１４Ｆによって形成された外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０Ｆと、少なくとも部分的に外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ内に配置された内側圧縮機ジェロータ１６Ｆと、を有する。同様に、膨張機ジェロータ装置１０Ｆは、ハウジング１２Ｆ内に配置された外側膨張機ジェロータ１４Ｆ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ１４Ｆ’によって形成された外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ’と、少なくとも部分的に外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ’内に配置された内側膨張機ジェロータ１６Ｆ’とを有する。
【０１６４】
外側圧縮機ジェロータ１４Ｆは、外側膨張機ジェロータ１４Ｆ’に固定されるか、又は、一体化される。同様に、内側圧縮機ジェロータ１６Ｆは、内側膨張機ジェロータ１６Ｆ’に固定されるか、又は、一体化される。内側圧縮機ジェロータ１６Ｆ及び内側膨張機ジェロータ１６Ｆ’は、円筒形部材２７８Ｆに固定される。円筒形部材２７８Ｆは、１以上のリング状ベアリング５２Ｆによって、ハウジング１２Ｆに固定されたシャフト５０Ｆへ、回転可能に連結される。外側圧縮機ジェロータ１４Ｆ及び外側膨張機ジェロータ１４Ｆ’は、円筒形部材２７９Ｆに固定される。円筒形部材２７９Ｆは、１以上のリング状ベアリング５６Ｆによって、ハウジング１２Ｆの円筒形部分３３０Ｆへ、回転可能に連結される。
【０１６５】
エンジン・システム３００Ｆは、システム３００Ｆの第一の正面２５２Ｆ及び第二の正面２５４Ｆを通じて、吸排気する。
【０１６６】
ハウジング１２Ｆは、システム３００Ｆの第一の正面２５２Ｆ近くに圧縮機弁部分４０Ｆを有すると共に、システム３００Ｆの第二の正面２５４Ｆ近くに膨張機弁板４０Ｆ’を有する。圧縮機弁部分４０Ｆは、圧縮機ジェロータ装置１０Ｆを通る流体の流れを制御し、膨張機弁板４０Ｆ’は、膨張機ジェロータ装置１０Ｆ’を通る流体の流れを制御する。
【０１６７】
圧縮機弁部分４０Ｆは、流体を外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０Ｆに入れる、少なくとも１つの圧縮機流体取込口４２Ｆと、流体を外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０Ｆから出す、少なくとも１つの圧縮機流体排出口４４Ｆと、を有する。ハウジング１２Ｆは、圧縮機排出案内部４６０Ｆ及び４６２Ｆを有する。圧縮機排出案内部４６０Ｆ及び４６２Ｆは、矢印４７０Ｆで示すように、流体（例えば、圧縮気体）を外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０Ｆから排出させる流路４６４Ｆ及び４６６Ｆを形成する。膨張機弁部分４０Ｆ’は、流体を外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ’に入れる、少なくとも１つの膨張機流体取込口４２Ｆ’と、流体を外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ’から出す、少なくとも１つの膨張機流体排出口４４Ｆ’と、を有する。
【０１６８】
図３８に示したエンジン・システム３００Ｆの圧縮機ジェロータ装置１０Ｆ及び／又は膨張機ジェロータ装置１０Ｆ’は、本明細書において既に説明したように、自律的に同期を取る。エンジン・システム３００Ｆの圧縮機ジェロータ装置１０Ｆは、例えば図１４〜２６に記載したような、圧縮機ジェロータ装置１０Ｆと膨張機ジェロータ装置１０Ｆ’の双方に対して同期機能を実行する、１以上の低摩擦領域１４０Ｆを有する。他の実施態様として、エンジン・システム３００Ｆは、例えば図１〜６に示したような同期システム１８Ｆを有するものとしてもよい。また、便宜上図示はしていないが、潤滑剤流路を通じて、外側圧縮機ジェロータ１４Ｆと内側圧縮機ジェロータ１６Ｆとの間が潤滑剤により潤滑される。
【０１６９】
エンジン・システム３００Ｆは、図２０〜２１を参照して既に説明したように、外側ジェロータ１４Ｆ及び１４Ｆ’に連結された、回転可能なシャフト２７０Ｆに動力を供給する。図３８に示すように、回転可能シャフト２７０Ｆは、外側ジェロータ１４Ｆ及び１４Ｆ’が回転するとシャフト２７０Ｆが回転し、シャフト２７０Ｆが回転すると外側ジェロータ１４Ｆ及び１４Ｆ’が回転するように、連結システム２７２Ｆによって、外側ジェロータ１４Ｆ及び１４Ｆ’に連結される。連結システム２７２Ｆは、円筒形部材２７９Ｆに固定された第一のギア２７４Ｆを有する。第一のギア２７４Ｆは、回転可能な駆動シャフト２７０Ｆに固定された第二のギア２７６Ｆと相互作用する。駆動シャフト２７０Ｆは、１以上のリング状ベアリング４７４Ｆによって、ハウジング１２Ｆに回転可能に連結される。あるいは、連結システム２７２Ｆは、例えばベルトやチェーンなどの可撓性を有する連結装置を有するものとしてもよい。
【０１７０】
本実施形態において、ベアリング５２Ｆ、５６Ｆ、及び４７４Ｆなどのエンジン・システム３００Ｆに含まれるベアリングのすべては、圧縮機ジェロータ装置１０Ｆの近くに配置されるか、又は、膨張機ジェロータ装置１０Ｆ’から離される。このような配置は有益的である。なぜなら、圧縮機ジェロータ装置１０Ｆは、通常、膨張機ジェロータ装置１０Ｆ’よりも温度が低いため、ベアリング５２Ｆ、５６Ｆ、及び４７４Ｆを熱による影響から保護することができるからである。
【０１７１】
図３９は、本発明の一実施形態に係るエンジン・システム３００Ｆを、図３８のラインＳ、Ｔ、及びＵに沿って切った各断面Ｓ、Ｔ、及びＵの一例を示している。
【０１７２】
図Ｓは、膨張機弁板４０Ｆ’の横断面図である。膨張機弁板４０Ｆ’は、流体を外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ’に入れる膨張機流体取込口４２Ｆ’と、流体を外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ’から出す膨張機流体排出口４４Ｆ’とを有する。
【０１７３】
図Ｔは、膨張機ジェロータ装置１０Ｆ’の横断面図であり、外側膨張機ジェロータ１４Ｆ’と、内側膨張機ジェロータ１６Ｆ’と、外側膨張機ジェロータ・チャンバ３０Ｆ’とを示している。
【０１７４】
図Ｕは、ハウジング１２Ｆをその一部分４８０Ｆで切った横断面図であり、シャフト５０Ｆと、内側ジェロータ１６Ｆ及び１６Ｆ’に固定された円筒形部材２７８Ｆとを示している。
【０１７５】
図４０は、本発明の一実施形態に係るエンジン・システム３００Ｆを、図３８に示したラインＶ、Ｗ、及びＸに沿って切った各断面Ｖ、Ｗ、及びＸの一例を示している。
【０１７６】
図Ｖは、圧縮機ジェロータ装置１０Ｆの横断面図であり、外側圧縮機ジェロータ１４Ｆと、内側圧縮機ジェロータ１６Ｆと、外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０Ｆとを示している。内側圧縮機ジェロータ１６Ｆは、各先端１６０Ｆに、低摩擦領域１４０Ｆを有し、外側圧縮機ジェロータ１４Ｆは、外側圧縮機ジェロータ・チャンバ３０Ｆの近くに低摩擦領域１４０Ｆを有する。
【０１７７】
図Ｗは、ハウジング１２Ｆの外側案内部４６０Ｆで切った横断面図であり、圧縮機流体取込口４２Ｆと、圧縮機流体排出口４４Ｆとを示している。図Ｗに示すように、圧縮機流体取込口４２Ｆの断面積は、圧縮機流体排出口４４Ｆの断面積より大きい。
【０１７８】
図Ｘは、ハウジング１２Ｆの外側案内部４６０Ｆ及びこの外側案内部４６０Ｆによって形成された流路４６４Ｆで切った横断面図である。図Ｘは、圧縮機流体取込口４２Ｆ、圧縮機流体排出口４４Ｆ、及び、流路４６４Ｆを示している。上述のように、圧縮機流体排出口４４Ｆ及び流路４６４Ｆは、圧縮機装置１０Ｆから圧縮流体（例えば、高圧気体）を排出させる。
【０１７９】
図４１は、本発明の一実施形態に係るエンジン・システム３００Ｆを、図３８に示したラインＹ及びＺに沿って切った各横断面の一例Ｙ及びＺを示している。
【０１８０】
図Ｙは、外側ジェロータ１４Ｆ及び１４Ｆ’を円筒形部材２７９Ｆ（図３８も参照のこと）に連結するスポークハブ部材４９０Ｆの横断面図である。既述のように、円筒形部材２７９Ｆは、ハウジング１２Ｆのうち、流路４６６Ｆを形成する案内部分４６２Ｆのまわりを回転する。スポークハブ部材４９０Ｆのスポークハブ状横断面により、流体は、圧縮機流体取込口４２Ｆを通って、圧縮機装置１０Ｆに入る。
【０１８１】
図Ｚは、ハウジング１２Ｆの横断面図であり、圧縮機流体取込口４２Ｆ、円筒形部材２７９Ｆ、ハウジング１２Ｆの案内部分４６２Ｆ、流路４６６Ｆ、連結システム２７２Ｆの第一のギア２７４Ｆ及び第二のギア２７６Ｆ、及び、回転可能な駆動シャフト２７０Ｆ、を示している。
【０１８２】
図４２は、本発明の一実施形態に係る、同期システム１８Ｇを備えたジェロータ装置１０Ｇの横断面の一例を示している。ジェロータ装置１０Ｇは、外側ジェロータ１４Ｇと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ｇによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ｇと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ｇ内に配置された内側ジェロータ１６Ｇと、を有する。内側ジェロータ１６Ｇは、内側ジェロータ１６Ｇが第一の軸まわりに回転するように、ハウジング１２Ｇに回転可能に連結された第一のシャフト５０Ｇに固定される。外側ジェロータ１４Ｇは、内側ジェロータ１６Ｇが第一の軸からオフセットされた第二の軸（ここでは紙面に垂直な方向）まわりに回転するように、ハウジング１２Ｇに回転可能に連結された第二のシャフト５４Ｇに固定される。
【０１８３】
同期システム１８Ｇは、内側ジェロータ１６Ｇ及び外側ジェロータ１４Ｇに連結、又は、一体化される。同期システム１８Ｇは、外側ジェロータ１４Ｇに形成された位置合わせガイド又は軌道５００Ｇと、内側ジェロータ１６Ｇに固定された又は一体化された同期ディスク５０３Ｇに形成された１以上のソケット５０２Ｇと、有する。ソケット５０２Ｇは、内側ジェロータ１６Ｇの外周面より外側に配置される。ソケット５０２Ｇ内には、ソケット５０２Ｇが位置合わせ軌道５００Ｇに沿って移動するように、１つ以上の球状転動体５０４Ｇがソケット取付される。これにより、内側ジェロータ１６Ｇと外側ジェロータ１４Ｇと、の相対的な回転が同期する。転動体５０４Ｇが十分に潤滑されていれば、転動体５０４Ｇは、ソケット５０２Ｇ及び位置合わせ軌道５００Ｇ内で、摺動せずに回転するため、摩擦及び摩耗が低減される。転動体５０４Ｇは、位置合わせ軌道５００Ｇに沿って移動するとき、常に加速及び減速されているため、転動体５０４Ｇを合理的に可能な限り軽量化することによって、摺動を低減させ、回転を促進させることができる。転動体５０４Ｇは、例えば、セラミック球体、又は、中空の金属球体、などである。
【０１８４】
他の実施態様として、同期システム１８Ｇは、転動体５０４Ｇの代わりに、内側ジェロータ１６Ｇに固定された他の種類の位置合わせ部材（例えば、ノブ（ｋｎｏｂ）、ローラー、又は、位置決め用杭、など）を有するものとしてもよい。このような位置合わせ部材は、転動体５０４Ｇと同様に、外側ジェロータ１４Ｇに形成された位置合わせ軌道５００Ｇ内を移動して、内側ジェロータ１６Ｇと外側ジェロータ１４Ｇとの相対的な回転を同期させる。また、他の実施形態として、ソケット５０２Ｇは、外側ジェロータ１４Ｇに形成され、位置合わせ軌道５００Ｇは、内側ジェロータ１６Ｇに固定又は一体化された同期ディスク５０３Ｇに形成されてもよい。
【０１８５】
図４３は、ジェロータ装置１０Ｇを、図４２に示したラインＡＡで切った横断面図である。より具体的には、図４３は、外側ジェロータ１４Ｇと、内側ジェロータ１６Ｇと、外側ジェロータ・チャンバ３０Ｇと、外側ジェロータ１４Ｇに形成された位置合わせ軌道５００Ｇと、ソケット５０２Ｇ（図４２参照）内に取り付けられ、位置合わせ軌道５００Ｇに沿って移動する複数の転動体５０４Ｇと、を示している。
【０１８６】
位置合わせ軌道５００Ｇの形状は、ここに参考文献として組み込まれる、上述の米国特許出願シリアルナンバー：１０／３５９，４８７の図８８〜９１中の任意の１以上の形状と同じように形成されてもよい。位置合わせ軌道５００Ｇは、外側ジェロータ・チャンバ３０Ｇによって形成された先端１６２Ｇの数に対応した複数の先端５０６Ｇを有する。したがって、本実施形態において、位置合わせ軌道５００Ｇは、外側ジェロータ・チャンバ３０Ｇの６つの先端１６２Ｇに対応した６つの先端５０６Ｇを有する。同期システム１８Ｇは、内側ジェロータ１６Ｇによって形成された先端１６０Ｇの数に対応した複数の転動体５０４Ｇを有する。したがって、本実施形態において、同期システム１８Ｇは、内側ジェロータ１６Ｇの５つの先端１６０Ｇに対応した５つの転動体５０４Ｇを有する。
【０１８７】
図４４は、本発明の一実施形態に係る、同期システム１８Ｈを備えたジェロータ装置１０Ｈの横断面の一例を示している。ジェロータ装置１０Ｈは、外側ジェロータ１４Ｈと、少なくとも部分的に外側ジェロータ１４Ｈによって形成された外側ジェロータ・チャンバ３０Ｈと、少なくとも部分的に外側ジェロータ・チャンバ３０Ｈ内に配置された内側ジェロータ１６Ｈと、を有する。内側ジェロータ１６Ｈは、内側ジェロータ１６Ｈが第一の軸まわりに回転するように、ハウジング１２Ｈに回転可能に連結された第一のシャフト５０Ｈに固定される。外側ジェロータ１４Ｈは、内側ジェロータ１６Ｈが第一の軸からオフセットされた第二の軸（ここでは紙面に垂直な方向）まわりに回転するように、ハウジング１２Ｈに回転可能に連結された第二のシャフト５４Ｈに固定される。
【０１８８】
同期システム１８Ｈは、内側ジェロータ１６Ｈ及び外側ジェロータ１４Ｈに連結されるか、又は、一体化される。同期システム１８Ｈは、外側ジェロータ１４Ｈに形成された外側ジェロータ位置合わせガイド又は軌道５００Ｈと、内側ジェロータ１６Ｈ自体の中に形成された１以上のソケット５０２Ｈと、を有する。
【０１８９】
ソケット５０２Ｈ内には、ソケット５０２Ｈが位置合わせ軌道５００Ｈに沿って移動するように、１つ以上の転動体５０４Ｈがソケット取付される。これにより、内側ジェロータ１６Ｈと外側ジェロータ１４Ｈと、の相対的な回転が同期する。転動体５０４Ｈが十分に潤滑されていれば、転動体５０４Ｈは、ソケット５０２Ｈ及び位置合わせ軌道５００Ｈ内で、摺動せずに回転するため、摩擦及び摩耗が低減される。転動体５０４Ｈは、位置合わせ軌道５００Ｈに沿って移動するとき、常に加速及び減速されているため、転動体５０４Ｈを合理的に可能な限り軽量化することによって、摺動を低減させ、回転を促進させることができる。転動体５０４Ｈは、例えば、セラミック球体、又は、中空の金属球体、などである。
【０１９０】
他の実施態様として、同期システム１８Ｈは、転動体５０４Ｈの代わりに、内側ジェロータ１６Ｈに固定された他の種類の位置合わせ部材（例えば、ノブ（ｋｎｏｂ）、ローラー、又は、位置決め用杭、など）を有するものとしてもよい。このような位置合わせ部材は、転動体５０４Ｈと同様に、外側ジェロータ１４Ｈに形成された位置合わせ軌道５００Ｈ内を移動して、内側ジェロータ１６Ｈと外側ジェロータ１４Ｈとの相対的な回転を同期させる。また、他の実施形態として、ソケット５０２Ｈは外側ジェロータ１４Ｈに形成され、位置合わせ軌道５００Ｈは内側ジェロータ１６Ｈに形成されてもよい。
【０１９１】
図４５は、ジェロータ装置１０Ｈを、図４４に示したラインＢＢで切った横断面図である。より具体的には、図４５は、外側ジェロータ１４Ｈと、内側ジェロータ１６Ｈと、外側ジェロータ・チャンバ３０Ｈと、外側ジェロータ１４Ｈに形成された位置合わせ軌道５００Ｈと、ソケット５０２Ｈ（図４４参照）内に取り付けられ、位置合わせ軌道５００Ｈに沿って移動する複数の転動体５０４Ｈと、を示している。
【０１９２】
位置合わせ軌道５００Ｈの形状は、ここに参考文献として組み込まれる、上述の米国特許出願シリアルナンバー：１０／３５９，４８７の図８８〜９１中の任意の１以上の形状と同じように形成されてもよい。位置合わせ軌道５００Ｈは、外側ジェロータ・チャンバ３０Ｈによって形成された先端１６２Ｈの数に対応した複数の先端５０６Ｈを有する。したがって、本実施形態において、位置合わせ軌道５００Ｈは、外側ジェロータ・チャンバ３０Ｈの６つの先端１６２Ｈに対応した６つの先端５０６Ｈを有する。同期システム１８Ｈは、内側ジェロータ１６Ｈによって形成された先端１６０Ｈの数に対応した複数の転動体５０４Ｈを有する。したがって、本実施形態において、同期システム１８Ｈは、内側ジェロータ１６Ｈの５つの先端１６０Ｈに対応した５つの転動体５０４Ｈを有する。
【０１９３】
上述の内側ジェロータ及び外側ジェロータは、概して、ハイポサイクロイド又はエピサイクロイドに基づいている。これら幾何学的形状は、大きな円の内側又は外側に小さい円を転がすことによって、決定される。ここで、大きい円の直径は、小さい円の直径の整数倍である。
【０１９４】
【数２】
2007524031.tif 000004
ハイポサイクロイド及びエピサイクロイドでは、小さい方の円の外径上に基準点が置かれる。
【０１９５】
【数３】
2007524031.tif 000005
この基準点は、小さい円が大きい方の円の内側を回転するとき、ハイポサイクロイド形状を描き、小さい円が大きい方の円の外側を回転するとき、エピサイクロイド形状を描く。
【０１９６】
【数４】
2007524031.tif 000006
ハイポサイクロイド及びエピサイクロイドは、それぞれ、一般的な内トロコイド及び外トロコイドの特殊ケースである。一般的なケースでは、基準点は、任意の半径距離に置かれる。流体を処理する場合、基準点は、より小さい円：
【０１９７】
【数５】
2007524031.tif 000007
内の半径距離に置かれる。
【０１９８】
内トロコイド及び外トロコイド（並びに、特殊ケースであるハイポサイクロイド及びエピサイクロイド）は、比較的とがった、機械的にはもろい、複数の先端を有する。これら複数の先端を補強するために、下記の例に示すようなオフセットが追加される。
【０１９９】
【数６】
2007524031.tif 000008
定義済みのジオメトリ（例えば、ハイポサイクロイド、エピサイクロイド、内トロコイド、外トロコイド、など）を持つ内側ジェロータにとって、外部共役（ｏｕｔｅｒ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）は外側ジェロータのジオメトリである。概念上、外部共役は、トレイ１盛りの砂に嵌め込まれた内側ジェロータを想像することによって求められる。内側ジェロータと砂のトレイの各々は、それぞれの中心まわりに回転する。相対的な回転速度は、内歯及び外歯の相対的な数によって決定される。外部共役は、押しのけられずに残った砂の形状である。外部共役は、名前が付けられた定義済みの形状（例えば、ハイポサイクロイド、エピサイクロイド、内トロコイド、外トロコイド、など）である場合もあれば、名前のない場合もある。
【０２００】
定義済みのジオメトリ（例えば、ハイポサイクロイド、エピサイクロイド、内トロコイド、外トロコイド、など）を持つ外側ジェロータにとって、内部共役（ｉｎｎｅｒ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）は内側ジェロータのジオメトリである。概念上、内部共役は、トレイ１盛りの砂に嵌め込まれた外側ジェロータを想像することによって求められる。外側ジェロータと砂のトレイの各々は、それぞれの中心まわりに回転する。相対的な回転速度は、内歯及び外歯の相対的な数によって決定される。内部共役は、押しのけられずに残った砂の形状である。内部共役は、名前が付けられた定義済みの形状（例えば、ハイポサイクロイド、エピサイクロイド、内トロコイド、外トロコイド、など）である場合もあれば、名前のない場合もある。
【０２０１】
下記の表は、内側ジェロータ及び外部ジェロータのジオメトリの組み合わせを示している。
【０２０２】
【表１】
2007524031.tif 000009
ここに参考文献として組み込まれる下記の文献は、ハイポサイクロイド、エピサイクロイド、内トロコイド、外トロコイド、及び、オフセット有り／無しの共役、のジオメトリを定義する方法について詳述している：
Ｊａｒｏｓｌａｗ  Ｓｔｒｙｃｚｅｋ，「Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｙｃｌｏｉｄａｌ  Ｇｅａｒｉｎｇ」，Ａｒｃｈｉｗｕｍ  Ｂｕｄｏｗｙ  Ｍａｓｚｙｎ（Ａｒｃｈｉｖｅ  ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ），Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１，２９〜７２頁、１９９６年；
Ｊ．Ｂ．Ｓｈｕｎｇ及びＧ．Ｒ．Ｐｅｎｎｏｃｋ，「Ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｆｏｒ  Ｔｒｏｃｈｏｉｄａｌ−Ｔｙｐｅ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｅｎｖｅｌｏｐｅｓ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｔｈｅｏｒｙ」，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．１，２５〜４２頁、１９９４年。
【０２０３】
図４６〜４９は、上記表の組み合わせＥに基づいた、本発明の一実施形態に係るジェロータ装置８１０ａと、内トロコイド・内側ジェロータ８１６ａと、共役・外側ジェロータ８１４ａと、を示している。ジェロータ装置８１０ａはいずれも圧縮機又は膨張機として機能し得るが、図示した実施形態では圧縮機であるものとしている。組み合わせＥに係るジェロータの利点は、他の多くの代替例と比較して、非常に大きい容積を有する点である。図４６〜４９に図示した例において、外側ジェロータ８１４ａは、ハウジング８１２ａ内に配置される。外側ジェロータ８１４ａは、例えばシャフト８０１と適切なベアリング８０２とを用いるなどの任意の適切な手法を用いて、ハウジング８１２ａに対して回転可能とされる。図４７に最も良く図示されているように、外側ジェロータ８１４ａは、先端（「ローブ（ｌｏｂｅ）」とも呼ばれる）を１つ有する。しかしながら、外側ジェロータ８１４ａの先端の数は、任意の適切な数でよい。外側ジェロータ８１４ａは、外側ジェロータ８１４ａの内周面によって形成された内部チャンバ８３０ａへ至る取込ポート８２０ａを有する。
【０２０４】
図４８に最も良く図示されているように、ハウジング８１２ａは、任意の適切なサイズ、形状、及び方向を持った、複数の開口部８４２ａを有する。図示した実施形態において、開口部８４２ａは、垂直な溝である。後に詳述するように、開口部８４２ａにより、気体又は蒸気が外側ジェロータ８１４ａの内部チャンバ８３０ａに入る。
【０２０５】
内側ジェロータ８１６ａは、内部チャンバ８３０ａ内に配置され、任意の適切な方法でハウジング８１２ａの第一端８１５ａに回転可能に連結される。図示した実施形態において、内側ジェロータ８１６ａは、ベアリング８０３を用いて、排出管８１７ａに回転可能に連結される。図４７に最も良く図示されているように、内側ジェロータ８１６ａは、２つの先端（すなわち「ローブ」）８１９ａを有する。しかしながら、内側ジェロータ８１６ａの先端の数は、任意の適切な数でよい。また、内側ジェロータ８１６ａの構成も、任意の適切なものでよい。図示した実施形態において、内側ジェロータ８１６ａの外周面は、内トロコイドによって定義される。また、内側ジェロータ８１６ａは、一対の流路８２１ａを有する。これら一対の流路８２１ａの各々は、内側ジェロータ８１６ａが回転している間、いろいろな時に、排出管８１７ａと連通する。流路８２１ａのサイズ及び形状は、適切なものである限り、任意でよい。
【０２０６】
主として図４７を参照すると、一実施形態の作動中、内側ジェロータ８１６ａ及び外側ジェロータ８１４ａは時計回りに回転しているが、外側ジェロータ８１４ａの方がより速く回転している（本実施形態では二倍の速度で）。内側ジェロータ８１６ａ上の白い点は、回転している間の内側ジェロータ８１６ａの向きを示すための、単なる参照のための点に過ぎず、それ以外には何らの機能も持っていない。気体又は蒸気は、外側ジェロータ８１４ａに設けられた取込ポート８２０ａを通って入る。特定の回転位置（位置３及び７）において、取り込まれた体積が最大となる。回転は継続されるため、取り込まれた体積は圧縮される。最終的に、圧縮された気体は、内側ジェロータ８１６ａ上の流路８２１ａの１つを下って、排出管８１７ａに入り、排出される。内部チャンバ８３０ａの一部が大きくなり、より多くの空気を集めている間、内側ジェロータ８１６ａ上の流路８２１ａのうちの１つが遮断されるため、当該一部に気体は入らない。内部チャンバ８３０ａの一部が縮小し、気体が圧縮されているとき、内側ジェロータ８１６ａ上の流路８２１ａのうちの１つは開放されているため、気体は外に出ることができる。
【０２０７】
図４６に最も良く図示されているように、排出管８１７ａは、上方へ延びて内側ジェロータ８１６ａ内に入ることによって、内側ジェロータ８１６ａが回転している間の特定のタイミングで、流路８２１ａのうちの１つを遮断する、突起部分８２３ａを有する。突起部分８２３ａの構成は、適切なものである限り、任意でよい。図示した実施形態は、突起部分８２３ａが半円形の場合である。
【０２０８】
ジェロータ装置８１０ａは、更に、内側ジェロータ８１６ａの動きと外側ジェロータ８１４ａの動きとを同期させる同期システム８１８ａを有する。図示した実施形態においては、図４８及び４９に最も良く図示されているように、同期システム８１８ａが、位置合わせ部材８２８ａと、位置合わせガイド８２６ａとを有する。位置合わせ部材８２８ａは、適切な位置合わせ部材である限り、任意のものでよく、例えば位置決め用杭（ｐｅｇ）であってもよい。位置合わせガイド８２６ａは、適切な位置合わせガイドである限り、任意のものでよく、例えば適切な形状をした軌道であってもよい。例えば、図４８及び４９に示したように、上記軌道は、ハート形であってもよい。あるいは、上記軌道は、既述の図２で概説した方法に従って構成された形状であってもよい。例えば他の実施形態として既に説明したものなど、他の適切な同期システムも本発明の範囲内である。例えば、ギア群を用いることもできる。図４９は、本発明の一実施形態に係る同期システム８１８ａの作動中の様子を示している。外側ジェロータ８１４ａ上の黒い点は、回転している間の外側ジェロータ８１４ａの向きを示すための、単なる参照のための点に過ぎず、それ以外には何らの機能も持っていない。
【０２０９】
図５０及び５１は、圧縮機としてのみ機能し得る、本願発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｂを示している。ジェロータ装置８１０ｂは、ジェロータ装置８１０ａと大部分類似している。ただし、ジェロータ装置８１０ｂの内側ジェロータ８１６ｂは、内側ジェロータ８１６ｂの流路８２１ｂを通じての気体の排出を調整するための逆止め弁８０５を流路８２１ｂの各々について備えている。逆止め弁８０５は、適切な逆止め弁である限り、任意のものでよい。また、逆止め弁８０５は、任意の適切な方法で流路８２１ｂに連結される。逆止め弁８０５が存在するため、排出管８１７ｂには突起部分がない。
【０２１０】
図５２は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｃを示している。ジェロータ装置８１０ｃは、ジェロータ装置８１０ｂと大部分類似している。ただし、同期システムを採用せずに、内側ジェロータ８１６ｃ及び外側ジェロータ８１４ｃを互いに接触させている。例えば蒸気圧縮エアコンなどで行われているように、気体中に潤滑剤を含める（符号８０６）ことによって、摩耗を最小限に抑えることができる。あるいは、内側ジェロータ８１６ｃと外側ジェロータ８１４ｃとの接点を、例えば既述のような低摩擦材料から作られるものとしてもよい。一実施形態として、水が潤滑剤として使われる場合、適切な低摩擦材料は例えばＶＥＳＣＯＮＩＴＥである。
【０２１１】
図５３〜５５は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｄを示している。ジェロータ装置８１０ｄは、ジェロータ装置８１０ｂと大部分類似している。ただし、ジェロータ装置８１０ｄでは、その同期システム８１８ｄのために、外側ジェロータ８１４ｄに固定された位置決め用杭８２８ｄが採用されている。図５４に図示した断面Ｍは、位置決め用杭８２８ｄが、内側ジェロータ８１６ｄ内に配置された直線軌道８２６ｄに乗っている様子を示している。位置決め用杭８２８ｄ及び直線軌道８２６ｄは、双方とも、任意の適切な金属から作られる。あるいは、位置決め用杭８２８ｄ及び直線軌道８２６ｄは、既述のような低摩擦材料から作られてもよい。一実施形態として、水が潤滑剤として用いられる場合、適切な低摩擦材料は例えばＶＥＳＣＯＮＩＴＥである。また、同期システム８１８ｄは、任意の適切な潤滑剤（例えば、潤滑油や、グリースなど）と共に用いることができる。さらに、位置決め用杭８２８ｄは、直線軌道８２６ｄ内を転動するローラーベアリングから構成されてもよい。図５５は、本発明の一実施形態に係る同期システム８１８ｄの作動中の様子を示している。図示された黒い点は、回転している間の外側ジェロータ８１４ｄ及び内側ジェロータ８１６ｄの向きを示すための、単なる参照のための点に過ぎない。
【０２１２】
図５６〜５９は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｅを示している。ジェロータ装置８１０ｅは、双方とも圧縮機又は膨張機として機能し得るが、ここでは圧縮機であるものとする。ジェロータ装置８１０ｅは、ジェロータ装置８１０ｄのものに類似した同期システム８１８ｅを有する。ただし、内側ジェロータ装置の動きと外側ジェロータの動きとは、他の適切な方法で同期が取られる。本実施形態において、ジェロータ装置８１０ｅでは、中央の排出管ではなく、外側ジェロータ８１４ｅの面板８０８に形成された排出口８０７を通じて、気体が排出される。断面Ｎ（図５７）は、ハウジング８１２ｅに形成された排気ポート８０９から排出される気体が排出口８０７を通る前に通過する、外側ジェロータ８１４ｅに設けられた切欠き８４４を示している。切欠き８４４、排出口８０７、及び排気ポート８０９は、適切なものである限り、任意のサイズ及び形状でよい。断面Ｏ（図５８）は、排出口８０７の断面図であり、断面Ｐ（図５９）は、排気ポート８０９の断面である。排気ポート８０９の位置及び長さにより、ジェロータ装置８１０ｅの圧縮比が決まる。一般的には、排気ポート８０９が長いほど圧縮比が小さい装置となり、排気ポート８０９が短いほど圧縮比が大きい装置となる。本実施形態においては、内側ジェロータ８１６ｅ及び外側ジェロータ８１４ｅの双方が、ハウジング８１２ｅに固定されたシャフト８４３を通じて、ハウジング８１２ｅに回転可能に連結されている。
【０２１３】
図６０〜６１は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｆを示している。ジェロータ装置８１０ｆは、ジェロータ装置８１０ｅと大部分類似している。ただし、吸気は、側壁ではなく、ハウジング８１２ｆの端壁８４６に形成された取込ポート８４５から取り込まれる。他の実施態様として、空気は、ハウジング８１２ｆの端壁８４６及び側壁の双方から、空気が取り込まれてもよい。断面ＩＩ（図６１）は、空気が取込ポート８４８を通じて外側ジェロータ８１４ｆに入るようにする切欠き８４７を示している。図ＪＪは、空気流が通過する取込ポート８４８を示している。図ＫＫは、ハウジング８１２ｆに設けられた取込ポート８４５を示している。切欠き８４７及び取込ポート８４８及び８４５のサイズ及び形状は、適切なものである限り、任意でよい。
【０２１４】
図６２〜６３は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｇを示している。ジェロータ装置８１０ｇは、ジェロータ装置８１０ｆと大部分類似している。ただし、排出は、切欠きではなく、穴８４９を通じて行われる。図５６及び６２の排出方法を組み合わせて、穴及び切欠きの双方から気体が排出するようにすることも可能である。断面ＬＬ（図６３）は、切欠きがないことを示しており、断面ＭＭは、気体が出ていく穴８４９を示している。断面ＮＮは、図５９の排気ポート８０９と同様に機能する、ハウジング８１２ｇに設けられた排気ポート８５０を示している。
【０２１５】
図６４〜６８は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｈを示している。本実施形態において、外側ジェロータ８１４ｈは静止しており、別体のハウジングが存在しない。外側ジェロータ８１４ｈは、外側ジェロータ８１４ｈの内周面によって形成された内部チャンバ８３０ｈへ至る少なくとも１つの取込ポート８２０ｈを有する。第一のシャフト８５１は、外側ジェロータ８１４ｈに回転可能に連結される。ディスク８５２は、第一のシャフト８５１に連結される。第二のシャフト８５３は、ディスク８５２に連結される。第二のシャフト８５３は、第一のシャフト８５１の回転軸からオフセットされている。このような構成により、内部チャンバ８３０ｈ内での内側ジェロータ８１６ｈの自転及び軌道周回が促進される。なぜなら、内側ジェロータ８１６ｈは、第二のシャフト８５３に回転可能に連結されているからである。図６５に最も良く図示されているように、内側ジェロータ８１６ｈ上の白い点は、回転している間の内側ジェロータ８１６ａの向きを示すための、単なる参照のための点に過ぎない。また、同じく図６５には、内側ジェロータ８１６ｈの回転中心も図示されている。
【０２１６】
本実施形態の作動中、気体は、外側ジェロータ８１４ｈ上の側面ポート８２０ｈを通って入り、外側ジェロータ８１４ｈに形成された排出ポート８５４から出る。排出ポート８５４は任意の適切な場所に形成することができる。図示した実施形態は、排出ポート８５４が、取込ポート８２０ｈを排出ポート８５４から分離している先端と反対側に設けられた場合である。内側ジェロータ８１６ｈの動きと外側ジェロータ８１４ｈの動きとは、例えば図６８に示した同期システム８１８ｈを用いるなどの任意の適切な方法を用いて、同期が取られる。
【０２１７】
図６６及び６７は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｈを示している。ジェロータ装置８１０ｈは、外側ジェロータ８１４ｈの排出ポート８５４を通じた気体の排出を調整するための逆止め弁８５５を排出ポート８５４に備えている。また、図６７の断面Ｒは、外側ジェロータ８１４ｈの端壁８５７が、更なる気体排出のために端壁８５７に形成された開口８５８を有することを示している。開口８５８には、開口８５８を通じた気体の排出を調整するための逆止め弁８５６が備えられる。逆止め弁８５５及び８５６は、任意の適切な逆止め弁でよく、任意の適切な方法で排出ポート８５４及び開口８５８に連結される。
【０２１８】
図６９は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｉを示している。ジェロータ装置８１０ｉは、ジェロータ装置８１０ａ（上記図４６〜４７参照）と大部分類似している。ただし、ジェロータ装置８１０ｉの内側ジェロータ８１６ｉが４つの先端８１９ｉを有し、外側ジェロータ８１４ｉが３つの先端を有する点で異なる。内側ジェロータ８１６ｉは、内部チャンバ８３０ｉ内に配置される。内側ジェロータ８１６ｉは、排出管８１７ｉに回転可能に連結される。図示した実施形態において、内側ジェロータ８１６ｉの外周面は、ハイポサイクロイドによって定義される。内側ジェロータ８１６ｉは、複数の流路８２１ｉを有する。流路８２１ｉの各々は、内側ジェロータ８１６ｉの回転中、さまざまなタイミングで、排出管８１７ｉと連通する。流路８２１ｉのサイズ及び形状は、適切なものである限り、任意でよい。排出管８１７ｉは、上方へ延びて内側ジェロータ８１６ｉ内に入り、内側ジェロータ８１６ｉの回転中、特定のタイミングで、４つの流路８２１ｉのうち３つを塞ぐ、突起部分８２３ｉを有する。本実施形態に係る突起部分は準環状であるが、本発明では他の構成も採用可能である。
【０２１９】
図７０は、例えば内側ジェロータ８１６ｉなどの内側ジェロータ上に軌道を描く方法を示している。棒８６０が、外側ジェロータ（この場合、外側ジェロータ８１４ｉ）に固定される。内側ジェロータと外側ジェロータとが相対的に回転すると、棒８６０上の点８６１が内側ジェロータ８１６ｉ上に軌道８６２（図７１）の輪郭を描く。図７２は、軌道８６２に沿って摺動する、外側ジェロータ８１４ｉ上に配置された位置決め用杭８６３を示している。図５３に示した側面図は、位置決め用杭８６３及び軌道８６２の配置の一例を示している。本発明は、他の適切な同期システムも採用することができる。
【０２２０】
図７３は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｊを示している。ジェロータ装置８１０ｊは、ジェロータ装置８１０ｉと大部分類似している。ただし、ジェロータ装置８１０ｊの内側ジェロータ８１６ｊが、内側ジェロータ８１６ｊの有する複数の流路８２１ｊの各々に流路８２１ｊを通じた気体の排出を調整する逆止め弁８６５を備えている点で異なる。逆止め弁８６５は、適切な逆止め弁であれば、任意のものでよい。逆止め弁８６５は、任意の適切な方法で流路８２１ｊに連結される。逆止め弁８６５が存在するため、排出管（はっきりとは図示していない）に突起部分はない。
【０２２１】
図７４及び７５は、本発明の別の実施形態に係るジェロータ装置８１０ｋを示している。ジェロータ装置８１０ｋは、ジェロータ装置８１０ｈ（図６４及び６５参照）と大部分類似している。ただし、内側ジェロータ８１６ｋが４つの先端８１９ｋを有し、外側ジェロータ８１４ｋが３つの先端を有する点で異なる。図７５は、気体をジェロータ装置８１０ｋから出すための更なる手段となる、任意の適切な数の逆止め弁８６７を備えた弁板８６６の考え得る一例を示している。
【０２２２】
図７６は、ジェロータ装置８１０ｋの複数の位置決め用杭８６８及び軌道８６９を示している。便宜上、外側ジェロータ８１４ｋの取込ポート及び排出ポートは、はっきりと図示していない。図示した実施形態において、軌道８６９の形状は、ハイポサイクロイドである。内側ジェロータ８１６ｋの外形は、ハイポサイクロイドにオフセットを加えることによって生成される。
【０２２３】
図７７〜８０は、本発明の一実施形態に係る正面吸排気エンジン・システム９００ａを示している。エンジン・システム９００ａは、適切なギア群９０２（図７９の断面ＤＤ参照）を通じて、外側ジェロータ９１４ａ及び９１４ａ’から回転可能な外部シャフト９０１へ動力が伝達されるという点で、図２０に図示したエンジン・システム３００ｏと類似している。ただし、エンジン・システム９００ａは、図７９及び８０を参照して後述するような熱管理システム及び部品を用いる点で、異なる。
【０２２４】
図７８を参照すると、断面ＡＡは、圧縮機弁板９０３を示している。取込ポート９０４が右にあり、より小さい排出ポート９０５が左下にある。取込ポート９０４と排出ポート９０５の間に小さな穴９０６を設け、そこから部分圧縮空気中の微量な部分９０８を放出することによって、膨張機部９０７ａが冷却される。断面ＢＢは、内側圧縮機ジェロータ９１６ａの先端に配置され、外側圧縮機ジェロータ９１４ａの内側縁部に沿った、低摩擦補強材９０９を示している。補強材９０９により、内側圧縮機ジェロータ９１６ａと外側圧縮機ジェロータ９１４ａとが直接接触するようになるため、これらの回転の同期が取られる。断面ＣＣは、内側圧縮機ジェロータ９１６ａ及び外側圧縮機ジェロータ９１４ａのうち、物理的に接触していない下部を示している。ギア群や位置決め用杭／カムなどのような他の適切な同期システムが用いられてもよい。圧縮機部分９１１ａに関する更なる詳細は、既述の図１６〜２２を参照のこと。
【０２２５】
図７９を参照すると、断面ＥＥは、外側圧縮機ジェロータ９１４ａと外側膨張機ジェロータ９１４ａ’との間に連結されたヒートシンク９１８ａの横断面を示している。ヒートシンク９１８ａは、外装上に放熱促進のための複数のフィン９１９を有してもよい。ヒートシンク９１８ａは、任意の適切な材料から作られる。例えば、熱がフィン９１９へ伝達しやすいように厚みを持たせた金属の塊からも作られてもよい。あるいは、ヒートシンク９１８ａは、フィン９１９へ大容量の熱を伝達することができる、適切なヒート・パイプであってもよい。また、断面ＥＥには、孔開けされた、膨張機部分９０７ａのハウジング９１２ａ’を示している。
【０２２６】
断面ＦＦは、外側膨張機ジェロータ９１４ａ’のうち、ヒートシンク９１８ａへ連結される上部９２１を示している。高温の外側膨張機ジェロータ９１４ａ’とヒートシンク９１８ａとの間で熱伝達が行われる横断面積を最小化するために、上部９２１は、ヒートシンク９１８ａと連続的には接続されておらず、断片化されて、断続的にヒートシンク９１８ａと連結されている。断面ＦＦの中央には、回転ディスク９２２が存在する。回転ディスク９２２には、複数の従流路９２３が形成されている。従流路９２３は、遠心力を利用して、膨張機部分９０７ａの中心シャフト９２５の主流路９２４を通じて冷気を吸い込む。回転ディスク９２２は、エンジン・システム９００ａの作動中、外側膨張機ジェロータ９１４ａ’へ向けて空気を流す。断面ＧＧ（図８０）は、外側膨張機ジェロータ９１４ａ’の小さい穴９２８に揃えられた小さい穴９２７を備えた膨張機シーリング板９２６を示している。
【０２２７】
断面ＨＨは、外側膨張機ジェロータ９１４ａ’と、内側膨張機ジェロータ９１６ａ’とを示している。図示した実施形態において、外側膨張機ジェロータ９１４ａ’及び内側膨張機ジェロータ９１６ａ’の双方はセラミックから作られる。ただし、本発明では、他の適切な材料を用いることもできる。内側膨張機ジェロータ９１６ａ’から中心シャフト９２５への熱伝達を最小化するために、例えばキー溝を用いるなどして、内側膨張機ジェロータ９１６ａ’は不連続に中央シャフト９２５へ連結される。外側膨張機ジェロータ９１４ａ’の小さい穴９２８に加えて、内側膨張機ジェロータ９１６ａ’にも冷気が流れる小さい穴９２９を設けて、内側膨張機ジェロータ９１６ａ’及び外側膨張機ジェロータ９１４ａ’の温度調節を可能にする。上述の通り、冷気は、圧縮機部分９１１から、ビアホール（ｖｉａ  ｈｏｌｅ）９０６を通じて、抜ける。ジェロータ及びヒートシンク９１８ａを通過すると、冷気は温かくなる。これは、大気中に排出されてもよく、或いは、十分に温かければ、圧縮空気を燃焼室手前で予熱するのに用いられてもよい。図７７を参照すると、中空中央シャフト９２５を流れる冷気は、冷たく保たれている。また、フィン又は熱パイプが、下方のベアリングを冷たく保っている。
【０２２８】
エンジン・システム９００ａを停止させる際には、燃焼室温度を下げると同時に、膨張機部分９０７ａの内側ジェロータ及び外側ジェロータに冷気を流す。温度が下がるにつれてエンジン効率が下がるため、エンジンへの負荷をなくすか低減する必要がある。膨張機部分９０７ａの内側ジェロータ及び外側ジェロータが十分に冷却されると、エンジンは停止する。
【０２２９】
図８１〜８６は、本発明の別の実施形態に係る正面吸排気エンジン・システム９００ｂを示している。エンジン・システム９００ｂは、上部に圧縮機セクション９１１ｂを、下部に膨張機部分９０７ｂを、それぞれ有する。断面Ａ（図８２）は、取込空気圧と排出空気圧との間の中間的な圧力で微量の空気を穴９０６ｂから放出する弁板９０３ｂを示している。この抽気は、後に詳述するように、膨張機部分９０７ｂの部品を冷却するのに用いられる。断面Ｂは、内側圧縮機ジェロータ９１６ｂと外側圧縮機ジェロータ９１４ｂとの相互作用を示している。断面Ｃは、圧縮機部分９１１ｂのシーリング板９３０を示している。
【０２３０】
断面Ｄ（図８３）は、エンジン・システム９００ｂ用の同期システム９１７ｂを示している。ただし、本発明では、他の適切な同期システムを用いることも可能である。また、断面Ｄは、圧縮機部分９１１ｂのハウジング９１２ｂも示している。
【０２３１】
図８４を参照すると、断面Ｆは、膨張機部分９０７ｂの外側ハウジング９１２ｂ’を示している。外側ハウジング９１２ｂ’には、ハウジング９１２ｂ’内に大気が入り込むように、適切に穴が開けられている。これにより、膨張機部９０７ｂのあらゆる金属製部品が冷却される。これら金属製部品のうちの１つは、ヒートシンク９１８ｂである。ヒートシンク９１８ｂには、冷却促進のためのフィン９１９ｂが備えられてもよい。あるいは、ヒートシンク９１８ｂは、中空状であって、例えばワックスや金属などの、エンジン・システム９００ｂが作動中は固体である、適切な相変化材料（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を有するものとしてもよい。エンジン・システム９００ｂを停止させると、相変化材料は溶解して、膨張機部分９０７ｂから他の部品（特に、例えばベアリングなどの温度に敏感な部品）へ伝達していくはずの熱エネルギを吸収する。あるいは、中空部分に、低温で放熱し、高温で吸熱するという可逆的な化学反応を示す化学物質を含ませるものとしてもよい。エンジン・システム９００ｂを停止させる前にクールダウン・モードで運転することによって、この中空状部分は必要でなくなる。セラミック製の部品は、温度に敏感な部品に損傷を与えるほどに熱くはならない。また、停止前に、これら温度に敏感な部品に液体水をスプレーするようにしてもよい。断面Ｇは、ヒートシンク９１８ｂの内部に連結された適切な金属から形成されたバネカップ（ｓｐｒｉｎｇ  ｃｕｐ）９３２を示している。バネカップ９３２内には、外側膨張機ジェロータ９１４ｂ’のセラミック製端板９３３が配置される。端板９３３には、複数の冷却孔９３４が形成されている。
【０２３２】
次に図８５を参照すると、断面Ｈは、セラミック製の内側膨張機ジェロータ９１６ｂ’と、セラミック製の外側膨張機ジェロータ９１４ｂ’とを示している。図示した、断片化された金属製の外側リングは、バネカップ９３２の下部である。このリングは、外側膨張機ジェロータ９１４ｂ’の熱膨張に対応するために、断片化されている。断面Ｉは、膨張機部分９０７ｂの弁板９３５を示している。
【０２３３】
図８６は、バネカップ９３２の斜視図を示している。バネカップ９３２の縦方向の指９３６の先端には、半径方向への突出部９３７がある。この突出部９３７により、バネカップ９３２は、外側膨張機ジェロータ９１４ｂ’の溝９３８と係止する。全体図は図８１を参照。この構成により、直接的なメタルボンド／セラミックボンドなしで、外側膨張機ジェロータ９１４ｂ’を正確に配置することができる。また、この構成により、セラミックと金属の異なる熱膨張率が吸収される。
【０２３４】
セラミックを高温で使用しつつ、金属製部品に損傷を与えないようにするために、中間的な圧力の気体を圧縮機部分９１ｌｂから引き出し、内側膨張機ジェロータ９１６ｂ’の穴９４０及び外側膨張機ジェロータ９１４ｂ’の穴９４１へ流す（図８５参照）。また、中心シャフト９４２が熱くなり過ぎるのを防止するために、シーリング板９３０（図８２の断面Ｃ）から漏れる圧縮機気体を、エンジンの中心を下方へ流して、内側膨張機ジェロータ８１６ｂ’の内部を冷やし、底面近くのポート９４３から排出する。必要であれば、一番下のベアリングは、ハウジングのうち、冷却された温度を維持するためにフィン又は他のヒートシンク機構を備えている部分へ、取り付けられる。
【０２３５】
図８７（ａ）は、排気ポートを通って排出される気体が通る面積を大きくしてより効果的な吸排気を実現する、複数の切欠き９５０を備えた内側ジェロータ９１６ｃを示している。図８７は、ハイポサイクロイド状に配置された切欠きを示しているが、例えば、エピサイクロイド、内トロコイド、外トロコイド、及び共役などの他の適切なジオメトリも同じように用いることができる。同じような切欠きが、外側ジェロータにも用いられる。２つのエピサイクロイドから構成された１組のジェロータが用いる場合、同じ利点を得るために、切欠き９５０は外側ジェロータに設けられる。切欠き９５０により、効率に悪影響を与え得る死空間が生じる。切欠きにおいて捕らえられた高圧気体は、すべて、吸気ポートへ送られ、非生産的に排出される。この気体を圧縮するのに必要なエネルギは、無駄になる。吸気ポートの形状は、この効率の問題が解決されるように調整される。例えば、切欠き９５０の形を、底部が浅く、上部が深い、くさび形とすることができる。
【０２３６】
図８７（ｂ）は、従来の弁板９５１を示している。弁板９５１の吸気部分９５２は、シーリング部分９５３と隣接している。切欠き９５０内に含まれる高圧気体はすべて吸気部分９５２へと流される。図８７（ｃ）は、より小さい吸入ポート９５２’を有するように修正された弁板９５１’を示している。シーリング部分９５３’と吸気部分９５２’との間には、膨張部分９５４が存在する。切欠き９５０において捕らえられた高圧気体はすべて膨張部分９５４において膨張し、ジェロータにトルクを付与して、この捕らえられた高圧気体に費やされたエネルギの多くを取り返す。
【０２３７】
図８８〜９０は、本発明の様々な実施形態に係る上面吸排気ジェロータ９６０ａ、９６０ｂを示している。図８８（ａ）は、外側ジェロータ９６３の周囲に巻かれ、外側ジェロータ９６３の壁を支持する、支持リング又は補強バンド９６２を示している。補強バンド９６２は、グラファイト繊維などの高強度・高剛性な材料、又は、他の適切な材料から構成される。図８８（ｂ）は、外側ジェロータ９６５の先端と先端の間を連結する補強靭帯９６４を示している。図８９（ａ）は、シーリング９６６ａが補強バンド９６２を収容する切欠き９６７を必要とすることを示している。対照的に、図８９（ｂ）は、靭帯９６４用のシーリング９６６ｂは切欠きを必要としないことを示している。軸方向の熱膨張による干渉が生じないという観点からは、切欠きのないシーリング９６６ｂの方が好ましい。ただし、図８９（ｂ）に図示した実施形態を用いると、死空間が増える。
【０２３８】
図９０（ａ）は、上面吸排気ジェロータ９７０ａ用の従来のシーリング・システムを示している。先端９７１ａにおいて捕らえられた高圧気体はすべて、この高圧気体に費やされたエネルギを取り返すことなく、吸気領域９７２ａへ送られる。図９０（ｂ）は、改良された、上面吸排気ジェロータ９７０ｂ用のシーリング・システムを示している。この改良されたシーリング・システムは、先端９７１ｂにおいて捕らえられた高圧気体に再膨張してジェロータにトルクを付与し、この捕らえられた高圧気体に費やされたエネルギの多くを取り返す機会を提供する追加的な膨張部分９７３ｂが設けられている。
【０２３９】
図９１〜９４は、本発明の一実施形態に係る、上部弁板８４０ｍと下部弁板８４１ｍとを対向する端部に配置した、正面吸排気ジェロータ装置８１０ｍを示している。吸排気面積が増えることにより、より長い圧縮機が実現される（高圧気体がより小さいポートを通じて取り込まれる場合には膨張機）。
【０２４０】
図９２を参照すると、断面Ａが上部弁板８４０ｍを示している。断面Ｂは、ハウジング８１２ｍ内に配置されたた外側ジェロータ８１４ｍを示している。外側ジェロータ８１４ｍは、上部弁板８４０ｍと、内側ジェロータ８１６ｍと外側ジェロータ８１４ｍの間の空間と、の間を気体が通れるようにする、複数の溝８７０ｍを有する。これらの溝８７０ｍにより死空間が増えるため、上部弁板８４０ｍは、死空間に捕らえられたすべての高圧気体から仕事を抽出するための膨張部分８７１を有する。
【０２４１】
図９３を参照すると、断面Ｃは、例えば既述のＶＥＳＣＯＮＩＴＥなどの低摩擦で、低摩耗の材料を通じて、内側ジェロータ８１６ｍと外側ジェロータ８１４ｍとを直接接触させる同期システム８１８ｍを示している。他の適切な同期システムを用いることもできる。断面Ｄは、内側ジェロータ８１６ｍと外側ジェロータ８１４ｍの相互作用を示している。小さな隙間が存在するため、これらジェロータは接触しない。
【０２４２】
図９４を参照すると、断面Ｅは、下部弁板８４１ｍと、内側ジェロータ８１６ｍと外側ジェロータ８１４ｍの間の空間と、の間を気体が通れるようにする、外側ジェロータ８１４ｍに設けられた複数の溝８７３を有する。断面Ｆは、下部弁板８４１ｍを示している。
【０２４３】
図９５は、内側ジェロータ８１６ｎと外側ジェロータ８１４ｎとから構成された同期システム８１８ｎを示している。同期システム８１８ｎは、内側ジェロータ８１６ｎ及び外側ジェロータ８１４ｎの各中心からの熱膨張を収容するように設計されている。図９５（ａ）は、内側ジェロータ８１６ｎの上端に、隙間８８０が生じることを示している。また、内側ジェロータ８１６ｎの下端では干渉が生じる。しかしながら、内側ジェロータ８１６ｎの左端では、内側ジェロータ８１６ｎ及び外側ジェロータ８１４ｎの各中心からの膨張量は略同じである。この左端は、最も正確な同期を得るために好ましい接触端である。図９５（ａ）に破線８８３で示すように外側ジェロータ８１４ｎから材料を切り取ると、下端の干渉が防止される。図９５（ｂ）は、各先端の一部分８８４が熱膨張を許容するために取り除かれた、外側ジェロータ８１４ｎの最終形状を示している。
【０２４４】
図９６（ａ）は、接触面積を増やして負荷をより広い面積に分散させるために、位相をずらした先端群を同期システム８１８ｏの外側ジェロータ８１４ｏに加えることを示している。図示した実施形態においては先端の数を２倍にしているが、先端の数は、１より大きい任意の適切な正の整数倍とすることができる。図９６（ｂ）は、位相をずらした先端群が加えられた内側ジェロータ８１６ｏを示している。図９６（ｃ）は、嵌合された内側ジェロータ８１６ｏ及び外側ジェロータ８１４ｏを示している。
【０２４５】
図９７（ａ）は、内側同期ジェロータ８１６ｐの複数の先端８８５が、複数の完全な円柱から構成されている様子を示している。一部の円柱のみが、実際に、外側ジェロータ８１４ｐと接触している。風損を減らすために、図９７（ｂ）に示すように、円柱を切って、半円柱８８６や円柱の他の一部分を残すものとしてもよい。円柱は、図９７（ｃ）に示すように内側ジェロータ８１６ｐの外周に取り付けられてもよく、或いは、図９７（ｄ）に示すように内側ジェロータ８１６ｐの外縁に取り付けられてもよい。
【０２４６】
図９８（ａ）は、より多くの位相をずらした先端群８８７，８８８が外側ジェロータ及び内側ジェロータの双方それぞれに加えられた様子を示している。図９８（ｂ）は、位相をずらした先端群の数が非常に多くすると、外側ジェロータのハイポサイクロイド部分は関係なくなり、雄形半円先端と雌形半円先端とを通じて厳密に同期が取られることを示している。図９８（ｂ）は、内側ジェロータ上に雄形の先端８８９が、外側ジェロータ上に雌形の先端８９０がそれぞれ設けられた様子を示している。図９９は、この逆が可能であることを示すもので、外側ジェロータ上に雄形の先端が、内側ジェロータ上に雌形の先端がそれぞれ設けられた様子を示している。
【０２４７】
図１００〜１０３は、本発明の別の実施形態に係る正面吸排気ジェロータ装置８１０ｒを示している。ジェロータ装置８１０ｒは、ジェロータ装置８１０ｍと大部分類似している。ただし、ジェロータ装置８１０ｒは、上部に同期システム８１８ｒを有するため、底面においてのみ吸排気を行う点で異なる。圧縮機として図示しているが、ジェロータ装置８１０ｒは、膨張機としても機能し得る。断面Ａ（図１０１）は、同期システム８１８ｒは、図９９に図示したものと類似していることを示している。しかしながら、本発明では、他の適切な同期システムを用いることもできる。断面Ｂは、シーリング板８９２を示している。
【０２４８】
図１０２を参照すると、断面Ｃは、内側ジェロータ８１６ｒと外側ジェロータ８１４ｒの相互作用を示している。図１０３の断面Ｄは、下部弁板８４１ｒと、内側ジェロータ８１６ｒと外側ジェロータ８１４ｒの間の空間と、の間を気体が通れるようにする、外側ジェロータ８１４ｒに設けられた複数の溝８７３を有する。断面Ｅは、図９４の下部弁板８４１ｍに類似した下部弁板８４１ｒを示している。
【０２４９】
図１０４は、本発明の一実施形態に係るブレイトン・サイクル・エンジンにおいて出力を上げる方法を示している。図１０４（ａ）は、出力を上げたいときに、液体水９９０ａが燃焼室９９１ａに加えられることを示している。燃焼室９９１ａにおいては、液体水を蒸発させて水蒸気とするために、燃料が新たに追加される。次いで、この新たに追加された体積の高圧気体は、膨張機９９２ａへ送られ、追加的な出力を生み出す。圧縮機９９３ａ及び膨張機９９２ａが共通のシャフト９９４ａを通じて固定されていない場合、この追加された出力により、膨張機９９２ａの回転が速められる。他方、圧縮機９９３ａ及び膨張機９９２ａが共通のシャフト９９４ａを通じて固定されている場合、膨張機９９２ａの取込ポートは上記追加された体積を受け入れるために開放される。この場合、当該気体は膨張機９９２ａを出るときに完全に膨張しないため、効率が低下する。
【０２５０】
図１０４（ｂ）は、出力を上げるための別の実施形態を示している。図１０４（ｂ）に図示した実施形態において、液体水９９０ｂは、高い熱容量を有する従たる熱交換器９９５ｂに加えられる。液体水が熱交換器９９５ｂに加えられると、熱交換器９９５ｂの熱容量が液体水を蒸発させるエネルギを供給し、液体ではなく水蒸気が燃焼室９９１ｂに入る。最終的には、熱交換器９９５ｂの熱容量は使い果たされることになるが、しかしながら、その時までに、追加分の負荷を受け入れるために燃焼室９９１ｂへの燃料供給速度が増やされる。
【０２５１】
下記は、ブレイトン・サイクル・エンジンに対して実施し得る制御案である。
【０２５２】
１．圧縮比を一定に保ち、燃焼室温度を可変とする。ただし、これはそれほど効率的ではない。部分負荷において、熱は材料が許容する最大温度で伝達される。熱機関を効率的にするためには、加えられる熱の温度をできるだけ高くすることが必要である。
【０２５３】
２．圧縮比を一定に保ち、燃焼室温度を最大に保つ。この場合、エンジンは、一定のトルクで作動する。出力パワーは、エンジン速度を調整することによって変化する。負荷のトルク要件を上げると、エンジン速度は遅くなり、負荷のトルク要件を下げると、エンジン速度は速くなる。
【０２５４】
３．圧縮比及び燃焼室温度を可変とする。各圧縮比において、膨張機から排出される気体の過剰膨張及び不足膨張を防止する最適な燃焼室温度が存在する。
【０２５５】
４．圧縮比及び燃焼室温度を一定に保ち、圧縮機への吸気を絞る。オットー・サイクル・エンジンで行われているように、圧縮機の取込口に絞り弁を加えることによって、気流が制限される。これは、パワー出力の調整に用いられる。ただし、スロットル全域における圧力降下に関連する不可逆性により、あまり効率的でない。
【０２５６】
圧縮比を変化させる上記の制御案には、圧縮機の排出ポート及び膨張機への取込ポートにその面積を変えるための機構が必要となる。そのような機構については既に説明している。また、米国特許出願シリアルナンバー１０／３５９，４８７にも記載されている。装置が死空間を有すると共に、圧縮比が変更される場合、圧縮機及び膨張機双方の吸排気ポート双方が最適パフォーマンスのために変更されるべきである。
【０２５７】
本発明の実施形態及びそれらの利点について詳述したが、当業者は、本発明の意図及び範囲を逸脱することなく、様々な変更、追加、及び省略をすることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０２５８】
【図１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８Ａ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８Ｂ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８Ｃ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８Ｄ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１７Ａ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１７Ｂ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１７Ｃ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１７Ｄ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図２９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３１Ａ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３１Ｂ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３１Ｃ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３１Ｄ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３５Ａ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３５Ｂ】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図３９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図４９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図５９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図６９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図７９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図８９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９０】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９５】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９６】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９７】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９８】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図９９】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１００】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１０１】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１０２】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１０３】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１０４】本発明に係る準等温ブレイトン・サイクル・エンジン用のジェロータ装置及び部品並びの関連する技術の様々な実施形態を説明するための図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【国際調査報告】
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