(57)【要約】本発明の一実施例によれば、エンジンシステムは、ハウジングと、アウタジロータと、インナジロータと、歯先入口ポートと、フェース入口ポートと、歯先出口ポートとを含む。ハウジングは、第１の側壁、第２の側壁、第１の端壁及び第２の端壁を有する。アウタジロータは、ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成する。インナジロータは、第１の側壁に形成され、アウタジロータ室に流体が入るのを可能とする。フェース入口ポートは、第１の端壁に形成され、アウタジロータ室に流体が入るのを可能とする。歯先出口ポートは、第２の側壁に形成され、アウタジロータ室から流体が出るのを可能とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、前記ハウジングの温度を調整するように動作可能な温度調節器とを含む、エンジンシステム。
【請求項２】
前記温度調節器は、流体を受け入れるように動作可能な少なくとも１つの流路を含む、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記ハウジングと前記アウタジロータ又は前記インナジロータとの間のシールとを更に含み、
前記温度調節器は、前記シールから離れる方向に前記ハウジングを熱膨張させるように動作可能である、請求項２に記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
前記アウタジロータ及び前記インナジロータは、互いに対して回転し、
前記アウタジロータは、磨耗可能な歯先を含み、
前記インナジロータは、回転中に前記磨耗可能な歯先を磨耗させる、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記アウタジロータ室内の圧縮比若しくは膨脹比を調整可能に動作する可動のスライダを含む、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項６】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
前記ハウジングは、第１の側壁を含み、
歯先出口ポートが、前記第１の側壁に形成され、前記アウタジロータ室から流体が流出するのを可能とし、
前記歯先出口ポートは、上部と底部を含み、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記上部との間に生成され、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記底部との間に生成され、
前記上部及び前記底部が略対称である、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項７】
前記対称な上部及び底部は、前記上部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力と、前記底部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力を釣り合わせるように動作可能である、請求項６に記載のエンジンシステム。
【請求項８】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記ハウジングと前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシールとを更に含み、当該エンジンシステムに対する熱基準面は、前記ハウジングと前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシールと略同一の面内にある、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項９】
前記熱基準面と略同一面内に少なくとも１つのベアリングを更に含む、請求項８に記載のエンジンシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのベアリングは、前記熱基準面を生成する、請求項９に記載のエンジンシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのベアリングは、軸方向の移動に抵抗することにより前記熱基準面を生成する、請求項１０に記載のエンジンシステム。
【請求項１２】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の部位と前記ハウジングの部位との間の相互作用がジャーナルベアリングを生成し、該ジャーナルベアリングが、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方と前記ハウジングとの間のギャップを含む、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項１３】
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方は、少なくとも１つのスロットにより分離された外周部を含み、
前記外周部の重量は、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方が回転するときに遠心力により前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の内周縁を開かせ、これにより、前記ギャップ間の空間が増加する、請求項１２に記載のエンジンシステム。
【請求項１４】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
動力は、前記インナジロータを介して当該エンジンシステムに導入される、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項１５】
前記動力は、回転可能なシャフトを介して導入され、
前記インナジロータは、前記回転可能なシャフトに剛結される、請求項１４に記載のエンジンシステム。
【請求項１６】
動力が、前記アウタジロータを介して当該エンジンシステムに導入される、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項１７】
前記動力は、プーリーシステムを介して導入され、
前記アウタジロータは、前記プーリーシステムに剛結される、請求項１６に記載のエンジンシステム。
【請求項１８】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記インナジロータ内に設けられるモータとを更に含む、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項１９】
固定シャフトと、
前記固定シャフト内に配置され、前記モータに接続され、前記モータに動力を供給するように動作可能なモータ供給線とを更に含む、請求項１８に記載のエンジンシステム。
【請求項２０】
前記モータは、電気モータである、請求項１８に記載のエンジンシステム。
【請求項２１】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の少なくとも一部が、低摩擦材料を含む、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項２２】
前記低摩擦材料は、ポリマー、グラファイト及び含油焼結青銅のうちの１つを含む、請求項２１に記載のエンジンシステム。
【請求項２３】
前記低摩擦材料は、VESCONITEを含む、請求項２１に記載のエンジンシステム。
【請求項２４】
前記ハウジングの壁内に配置され、前記ハウジングと前記アウタジロータとの間のシールを調整可能に生成するように動作可能な調整可能なシール構造を更に含む、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項２５】
前記アウタジロータは、少なくとも１つの強化バンドを含み、
前記調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能であり、
シールが、前記ハウジングと前記強化バンドの間に生成される、請求項２４に記載のエンジンシステム。
【請求項２６】
前記ハウジングの調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能なギャップを有する少なくとも１つの溝を含み、
前記少なくとも１つの溝は、前記ギャップの第１の側に配置される第１シートと、前記ギャップの第２の側に配置される第２シートとを含み、
前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方は、前記ギャップを減らすために前記第１シート及び第２シートの他方に向けて作動されることができ、
前記前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方の作動は、前記強化バンドに向けて前記第１シート及び第２シートを押圧する、請求項２５に記載のエンジンシステム。
【請求項２７】
前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方は、前記ギャップを減らすために前記第１シート及び第２シートの他方に向けて作動させる流体を受け入れる配管を含む、請求項２６に記載のエンジンシステム。
【請求項２８】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータとを含み、前記アウタジロータは、前記アウタジロータと共に回転する少なくとも１つのジロータ室フェース入口を含み、前記少なくとも１つのジロータ室フェース入口は、前記アウタジロータ室内への流体の吸入中に開き、前記ジロータ室からの流体の排出中に閉じる、エンジンシステム。
【請求項２９】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
前記少なくとも１つのジロータ室フェース入口は、前記アウタジロータ室内への流体の吸入中に前記アウタジロータ室及び前記ハウジングのフェース入口ポートと連通し、
前記少なくとも１つのジロータ室フェース入口は、前記ジロータ室からの流体の排出中に前記ハウジングにより一方の側が遮断され前記インナジロータにより他方の側が遮断される、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項３０】
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、前記ハウジングの温度を調整するように動作可能な温度調節器を更に含む、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項３１】
前記温度調節器は、流体を受け入れるように動作可能な少なくとも１つの流路を含む、請求項３０に記載のエンジンシステム。
【請求項３２】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記ハウジングと前記アウタジロータ又は前記インナジロータとの間のシールとを更に含み、
前記温度調節器は、前記シールから離れる方向に前記ハウジングを熱膨張させるように動作可能である、請求項３０に記載のエンジンシステム。
【請求項３３】
前記アウタジロータ及び前記インナジロータは、互いに対して回転し、
前記アウタジロータは、磨耗可能な歯先を含み、
前記インナジロータは、回転中に前記磨耗可能な歯先を磨耗させる、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項３４】
前記ハウジングは、前記アウタジロータ室内の圧縮比若しくは膨脹比を調整可能に動作する可動のスライダを含む、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項３５】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
前記ハウジングは、第１の側壁を含み、
歯先出口ポートが、前記第１の側壁に形成され、前記アウタジロータ室から流体が流出するのを可能とし、
前記歯先出口ポートは、上部と底部を含み、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記上部との間に生成され、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記底部との間に生成され、
前記上部及び前記底部が略対称である、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項３６】
前記対称な上部及び底部は、前記上部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力と、前記底部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力を釣り合わせるように動作可能である、請求項３５に記載のエンジンシステム。
【請求項３７】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記ハウジングと前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシールとを更に含み、当該エンジンシステムに対する熱基準面は、前記ハウジングと前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシールと略同一の面内にある、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項３８】
前記熱基準面と略同一面内に少なくとも１つのベアリングを更に含む、請求項３７に記載のエンジンシステム。
【請求項３９】
前記少なくとも１つのベアリングは、前記熱基準面を生成する、請求項３８に記載のエンジンシステム。
【請求項４０】
前記少なくとも１つのベアリングは、軸方向の移動に抵抗することにより前記熱基準面を生成する、請求項３９に記載のエンジンシステム。
【請求項４１】
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の部位と前記ハウジングの部位との間の相互作用がジャーナルベアリングを生成し、該ジャーナルベアリングが、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方と前記ハウジングとの間のギャップを含む、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項４２】
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方は、少なくとも１つのスロットにより分離された外周部を含み、
前記外周部の重量は、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方が回転するときに遠心力により前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の内周縁を開かせ、これにより、前記ギャップ間の空間が増加する、請求項４１に記載のエンジンシステム。
【請求項４３】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
動力は、前記インナジロータを介して当該エンジンシステムに導入される、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項４４】
前記動力は、回転可能なシャフトを介して導入され、
前記インナジロータは、前記回転可能なシャフトに剛結される、請求項４３に記載のエンジンシステム。
【請求項４５】
動力が、前記アウタジロータを介して当該エンジンシステムに導入される、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項４６】
前記動力は、プーリーシステムを介して導入され、
前記アウタジロータは、前記プーリーシステムに剛結される、請求項４５に記載のエンジンシステム。
【請求項４７】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記インナジロータ内に設けられるモータとを更に含む、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項４８】
固定シャフトと、
前記固定シャフト内に配置され、前記モータに接続され、前記モータに動力を供給するように動作可能なモータ供給線とを更に含む、請求項４７に記載のエンジンシステム。
【請求項４９】
前記モータは、電気モータである、請求項４７に記載のエンジンシステム。
【請求項５０】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含み、
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の少なくとも一部が、低摩擦材料を含む、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項５１】
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータを更に含む、請求項５０に記載のエンジンシステム。
【請求項５２】
前記低摩擦材料は、ポリマー、グラファイト及び含油焼結青銅のうちの１つを含む、請求項５０に記載のエンジンシステム。
【請求項５３】
前記低摩擦材料は、VESCONITEを含む、請求項５０に記載のエンジンシステム。
【請求項５４】
前記ハウジングの壁内に配置され、前記ハウジングと前記アウタジロータとの間のシールを調整可能に生成するように動作可能な調整可能なシール構造を更に含む、請求項２８に記載のエンジンシステム。
【請求項５５】
前記アウタジロータは、少なくとも１つの強化バンドを含み、
前記調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能であり、
シールが、前記ハウジングと前記強化バンドの間に生成される、請求項５４に記載のエンジンシステム。
【請求項５６】
前記ハウジングの調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能なギャップを有する少なくとも１つの溝を含み、
前記少なくとも１つの溝は、前記ギャップの第１の側に配置される第１シートと、前記ギャップの第２の側に配置される第２シートとを含み、
前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方は、前記ギャップを減らすために前記第１シート及び第２シートの他方に向けて作動されることができ、
前記前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方の作動は、前記強化バンドに向けて前記第１シート及び第２シートを押圧する、請求項５５に記載のエンジンシステム。
【請求項５７】
前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方は、前記ギャップを減らすために前記第１シート及び第２シートの他方に向けて作動させる流体を受け入れる配管を含む、請求項５６に記載のエンジンシステム。
【請求項５８】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成し、磨耗可能な歯先を含むアウタジロータと、
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータとを含み、
前記アウタジロータ及びインタジロータが互いに対して回転し、前記インナジロータが回転中に前記磨耗可能な歯先を磨耗させる、エンジンシステム。
【請求項５９】
前記ハウジングは、前記アウタジロータ室内の圧縮比若しくは膨脹比を調整可能に動作する可動のスライダを含む、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項６０】
前記ハウジングは、第１の側壁を含み、
歯先出口ポートが、前記第１の側壁に形成され、前記アウタジロータ室に流体が流出するのを可能とし、
前記歯先出口ポートは、上部と底部を含み、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記上部との間に生成され、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記底部との間に生成され、
前記上部及び前記底部が略対称である、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項６１】
前記対称な上部及び底部は、前記上部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力と、前記底部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力を釣り合わせるように動作可能である、請求項６０に記載のエンジンシステム。
【請求項６２】
前記ハウジングと前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシールを更に含み、当該エンジンシステムに対する熱基準面は、前記ハウジングと前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシールと略同一の面内にある、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項６３】
前記熱基準面と略同一面内に少なくとも１つのベアリングを更に含む、請求項６２に記載のエンジンシステム。
【請求項６４】
前記少なくとも１つのベアリングは、前記熱基準面を生成する、請求項６３に記載のエンジンシステム。
【請求項６５】
前記少なくとも１つのベアリングは、軸方向の移動に抵抗することにより前記熱基準面を生成する、請求項６４に記載のエンジンシステム。
【請求項６６】
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の部位と前記ハウジングの部位との間の相互作用がジャーナルベアリングを生成し、該ジャーナルベアリングが、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方と前記ハウジングとの間のギャップを含む、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項６７】
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方は、少なくとも１つのスロットにより分離された外周部を含み、
前記外周部の重量は、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方が回転するときに遠心力により前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の内周縁を開かせ、これにより、前記ギャップ間の空間が増加する、請求項６６に記載のエンジンシステム。
【請求項６８】
動力が、前記インナジロータを介して当該エンジンシステムに導入される、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項６９】
前記動力は、回転可能なシャフトを介して導入され、
前記インナジロータは、前記回転可能なシャフトに剛結される、請求項６８に記載のエンジンシステム。
【請求項７０】
動力が、前記アウタジロータを介して当該エンジンシステムに導入される、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項７１】
前記動力は、プーリーシステムを介して導入され、
前記アウタジロータは、前記プーリーシステムに剛結される、請求項７０に記載のエンジンシステム。
【請求項７２】
動力が、前記インナジロータ内に設けられるモータを介して当該エンジンシステムに導入される、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項７３】
固定シャフトと、
前記固定シャフト内に配置され、前記モータに接続され、前記モータに動力を供給するように動作可能なモータ供給線とを更に含む、請求項７２に記載のエンジンシステム。
【請求項７４】
前記モータは、電気モータである、請求項７２に記載のエンジンシステム。
【請求項７５】
前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方の少なくとも一部が、低摩擦材料を含む、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項７６】
前記低摩擦材料は、ポリマー、グラファイト及び含油焼結青銅のうちの１つを含む、請求項７５に記載のエンジンシステム。
【請求項７７】
前記低摩擦材料は、VESCONITEを含む、請求項７５に記載のエンジンシステム。
【請求項７８】
前記ハウジングの壁内に配置され、前記ハウジングと前記アウタジロータとの間のシールを調整可能に生成するように動作可能な調整可能なシール構造を更に含む、請求項５８に記載のエンジンシステム。
【請求項７９】
前記アウタジロータは、少なくとも１つの強化バンドを含み、
前記調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能であり、
シールが、前記ハウジングと前記強化バンドの間に生成される、請求項７８に記載のエンジンシステム。
【請求項８０】
前記ハウジングの調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能なギャップを有する少なくとも１つの溝を含み、
前記少なくとも１つの溝は、前記ギャップの第１の側に配置される第１シートと、前記ギャップの第２の側に配置される第２シートとを含み、
前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方は、前記ギャップを減らすために前記第１シート及び第２シートの他方に向けて作動されることができ、
前記前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方の作動は、前記強化バンドに向けて前記第１シート及び第２シートを押圧する、請求項７９に記載のエンジンシステム。
【請求項８１】
前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方は、前記ギャップを減らすために前記第１シート及び第２シートの他方に向けて作動させる流体を受け入れる配管を含む、請求項８０に記載のエンジンシステム。
【請求項８２】
壁を有するハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置されるアウタジロータと、
前記壁内に配置され、前記ハウジングと前記アウタジロータとの間のシールを調整可能に生成するように動作可能な調整可能なシール構造とを含む、エンジンシステム。
【請求項８３】
前記アウタジロータは、少なくとも１つの強化バンドを含み、
前記調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能であり、
シールが、前記ハウジングと前記強化バンドの間に生成される、請求項８２に記載のエンジンシステム。
【請求項８４】
前記ハウジングの調整可能なシール構造は、前記強化バンドを受け入れるように動作可能なギャップを有する少なくとも１つの溝を含み、
前記少なくとも１つの溝は、前記ギャップの第１の側に配置される第１シートと、前記ギャップの第２の側に配置される第２シートとを含み、
前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方は、前記ギャップを減らすために前記第１シート及び第２シートの他方に向けて作動されることができ、
前記前記第１シート及び第２シートの少なくとも一方の作動は、前記強化バンドに向けて前記第１シート及び第２シートを押圧する、請求項８３に記載のエンジンシステム。
【請求項８５】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータと、
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記インナジロータ内に設けられるモータとを含む、エンジンシステム。
【請求項８６】
固定シャフトと、
前記固定シャフト内に配置され、前記モータに接続され、前記モータに動力を供給するように動作可能なモータ供給線とを更に含む、請求項８５に記載のエンジンシステム。
【請求項８７】
前記モータは、電気モータである、請求項８５に記載のエンジンシステム。
【請求項８８】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータと、
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータとを含み、
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の部位と前記ハウジングの部位との間の相互作用がジャーナルベアリングを生成し、該ジャーナルベアリングが、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方と前記ハウジングとの間のギャップを含む、エンジンシステム。
【請求項８９】
前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方は、少なくとも１つのスロットにより分離された外周部を含み、
前記外周部の重量は、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方が回転するときに遠心力により前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の内周縁を開かせ、これにより、前記ギャップ間の空間が増加する、請求項８８に記載のエンジンシステム。
【請求項９０】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータと、
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記ハウジングと前記アウタジロータ若しくは前記インナジロータの一方との間のシールとを含み、
当該エンジンシステムに対する熱基準面は、前記ハウジングと前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシールと略同一の面内にある、エンジンシステム。
【請求項９１】
前記熱基準面と略同一面内に少なくとも１つのベアリングを更に含む、請求項９０に記載のエンジンシステム。
【請求項９２】
前記少なくとも１つのベアリングは、前記熱基準面を生成する、請求項９１に記載のエンジンシステム。
【請求項９３】
前記少なくとも１つのベアリングは、軸方向の移動に抵抗することにより前記熱基準面を生成する、請求項９２に記載のエンジンシステム。
【請求項９４】
第１の側壁、第２の側壁、第１の端壁及び第２の端壁を有するハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータと、
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータと、
前記第１の壁に形成され、前記アウタジロータ室に流体が入るのを可能とする歯先入口ポートと、
前記第２の壁に形成され、前記アウタジロータ室から流体が出るのを可能とする歯先出口ポートとを含み、
前記歯先出口ポートは、上部と底部を含み、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記上部との間に生成され、
シールが、前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方と前記底部との間に生成され、
前記上部及び前記底部が略対称である、エンジンシステム。
【請求項９５】
前記対称な上部及び底部は、前記上部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力と、前記底部と前記インナジロータ若しくは前記アウタジロータの一方との間のシール間の流体漏れにより生ずる圧力を釣り合わせるように動作可能である、請求項９４に記載のエンジンシステム。
【請求項９６】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータと、
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータとを含み、前記ハウジングは、前記ハウジングは、前記アウタジロータ室内の圧縮比若しくは膨脹比を調整可能に動作する可動のスライダを含む、エンジンシステム。
【請求項９７】
ハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成するアウタジロータと、
前記アウタジロータ室内に少なくとも部分的に配置されるインナジロータとを含み、前記ハウジングは、前記ハウジングは、前記アウタジロータ室内の圧縮比若しくは膨脹比を調整可能に動作する可動のスライダを含み、前記インナジロータ及び前記アウタジロータの一方の少なくとも一部は、低摩擦材料を含む、エンジンシステム。
【請求項９８】
前記低摩擦材料は、ポリマー、グラファイト及び含油焼結青銅のうちの１つを含む、請求項９７に記載のエンジンシステム。
【請求項９９】
前記低摩擦材料は、VESCONITEを含む、請求項９７に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサ若しくはエクスパンダとして機能するジロータ装置に関する。ジロータ装置は、一般的に、ブレイトンサイクルエンジン、より詳細には、擬等温ブレイトンサイクルエンジンに適用されることができる。
【背景技術】
【０００２】
自動車やトラックのような、移動体用途では、次の特性を有する熱エンジンを用いることが一般的に望ましい。熱交換器の必要性を低減する内燃式、効率の改善のための完全な膨脹、等温圧縮及び膨脹、高出力密度、高効率のための高温膨脹、部分的な負荷条件に対してエンジンを効率的に“絞る（スロットル）”能力、高いターンダウン比（即ち、広い幅の速度及びトルクで動作する能力）、低い汚染、自動車産業でよく知られた標準的な部品を使用すること、多種燃料能力、及び、回生ブレーキ。
【０００３】
現在、幾つかの種類の熱エンジンが存在し、それぞれは、独自の特性及びサイクルを有する。これらの熱エンジンは、オットサイクルエンジン、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、及び、ブレイトンサイクルエンジンを含む。これらのエンジンの概説は以下に付与される。
【０００４】
オットサイクルエンジンは、安価な、内燃式の低圧縮エンジンであり、非常に低い効率を備える。このエンジンは、自動車に動力を供給するために広く用いられている。
【０００５】
ディーゼルサイクルエンジンは、ほどほどに高価な、内燃式の高圧縮エンジンであり、高い効率を備え、トラック及び電車を供給するために広く用いられている。
【０００６】
ランキンサイクルエンジンは、発電所で一般的に用いられる外燃式エンジンである。水が、最も一般的な作動流体である。
【０００７】
エリクソンサイクルエンジンは、等圧熱伝達による等温圧縮及び膨脹を用いる。それは、外燃若しくは内燃サイクルとして実現されることができる。実際には、完全なエリクソンサイクルは、等温圧縮及び膨脹が大きな工業装置において容易に得られないので、達成が困難である。
【０００８】
カルノーサイクルエンジンは、等温圧縮及び膨脹、断熱圧縮及び膨脹を用いる。カルノーサイクルは、外燃若しくは内燃サイクルとして実現されることができる。それは、低出力密度、機械的な複雑性、及び、定温圧縮及び膨脹の達成の困難性を特徴とする。
【０００９】
スターリンサイクルエンジンは、等積熱伝達による等温圧縮及び膨脹を用いる。それは、略常に、外燃サイクルとして実現される。それは、カルノーサイクルよりも高い出力密度を有するが、熱交換を実行するのが困難であり、定温圧縮及び膨脹を達成するのが困難である。
【００１０】
スターリン、エリクソン及びカルノーサイクルは、熱が、等温膨脹中に均一な高温Ｔhotで伝達され、等温圧縮中に均一な高温Ｔcoldで断たれるので、特性が許す程度に効率的である。これらの３つのサイクルの最大効率ηmaxは、次の通りである。
ηmax＝１−Ｔcold／Ｔhot
この効率は、エンジンが“可逆性”である場合だけ得られ、これは、エンジンが摩擦無しであり、温度若しくは圧力の勾配がないことを意味する。実際には、実際のエンジンは、摩擦及び温度／圧力勾配に関連して“不可逆性”である。
【００１１】
ブレイトンサイクルエンジンは、タービンで一般的に実現される内燃機関であり、一般的に、航空機及び発電所に動力を供給するために利用される。ブレイトンサイクルは、非常に高い出力密度を特徴とし、通常的には、熱交換器を用いず、他のサイクルに比べて低い効率を有する。しかし、再生器がブレイトンサイクルに付加されるとき、サイクル効率が増加する。従来では、ブレイトンサイクルは、軸流式の多段コンプレッサ及びエクスパンダを用いて実現される。これらの装置は、一般的に、航空機が非常に一定の速度で動作する航空産業に適している。即ち、それらは、一般的に、自動車、バス、トラック及び電車のような、広い範囲で変化する速度で動作しなければならないたいていの輸送用途に適していない。
【００１２】
オットサイクル、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全て、等温圧縮及び膨脹ステップを用いないので、最大よりも低い効率を有する。更に、オット及びディーゼルサイクルエンジンは、高圧ガスを完全に膨脹させず、単に大気中の排ガスを絞るだけであるので、効率を損なう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ブレイトンサイクルエンジンのコストだけでなくサイズ及び複雑性を低減することは重要である。更に、ブレイトンサイクルエンジン及び／又はその構成要素の効率を改善することは重要である。ブレイトンサイクルエンジンの製造者は、ブレイトンサイクルエンジンを製造するより良好でより経済的な方法を常に追求している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例によれば、エンジンシステムは、ハウジングと、アウタジロータと、インナジロータと、歯先入口ポートと、フェース入口ポートと、歯先出口ポートとを含む。ハウジングは、第１の側壁、第２の側壁、第１の端壁及び第２の端壁を有する。アウタジロータは、ハウジング内に少なくとも部分的に配置され、アウタジロータ室を少なくとも部分的に画成する。インナジロータは、第１の側壁に形成され、アウタジロータ室に流体が入るのを可能とする。フェース入口ポートは、第１の端壁に形成され、アウタジロータ室に流体が入るのを可能とする。歯先出口ポートは、第２の側壁に形成され、アウタジロータ室から流体が出るのを可能とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のある実施例は、多くの技術的な効果を提供することができる。例えば、一実施例の技術的な効果は、アウタ室への流体の吸入を増大する能力を含むことができる。他の実施例の他の技術的な効果は、エンジンシステム内のデッドボリューム（使用できない容積）を低減する能力を含むことができる。他の実施例の更なる他の効果は、フェース入口ポートを通った流体の選択的な通路を可能とする能力を含むことができる。他の実施例の更なる他の効果は、アウタジロータの歯先を磨耗させる能力を含むことができる。他の実施例の更なる他の効果は、アウタジロータ室内の膨脹若しくは圧縮比を調整する能力を含むことができる。他の実施例の更なる他の効果は、漏れにより発展される圧力を釣り合わすためにポート内に対称性を生成する能力を含むことができる。他の実施例の更なる他の効果は、インナ若しくはアウタジロータの一方とハウジングの間のシールと略同一面内に熱基準面を移動させる能力を含むことができる。他の実施例の更なる他の効果は、インナ若しくはアウタジロータの一方とハウジングの間にジャーナルベアリングを生成する能力を含むことができる。他の実施例の更なる他の効果は、インナ若しくはアウタジロータの一方に内蔵されるモータを利用する能力を含むことができる。
【００１６】
特定の効果が上で列挙されているが、多種の実施例は、列挙された効果の全て、幾つかを含むことができ、いずれも含まない場合もある。更に、他の技術的な効果は、添付図面及び説明を精査した後に当業者に容易に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施例及びその効果のより完全な理解のため、これより、添付の図面と連携して、次の説明に対して参照がなされる。
【００１８】
本発明の実施例が以下で説明されるが、本発明は、現在知られているか存在するかに関らず、任意の数の技術を用いて実現されてもよいことは理解されるべきである。本発明は、ここで説明され図示される実施例及び実現を含めて、以下で説明される技術、図面、実施例に決して限定されることはないことは理解されるべきである。更に、図面は、必ずしも実寸どおりでない。
【００１９】
以下の図１乃至図２２は、本発明の教示の範囲内のエンジンシステムの実施例を図示する。詳細な説明は、ジロータコンプレッサの内容で用いられたこれらのエンジンシステムを記載するが、あるエンジンシステムは、ジロータエクスパンダ及び／又はジロータエクスパンダ及びコンプレッサの組み合わせと同等に機能することができる。更に、本発明は、以下で説明するエンジンシステムが任意の適切なアプリケーションで利用できることを意図するが、以下で説明するエンジンシステムは、ジロータコンプレッサ及び／又はジロータエクスパンダの一般的な動作を説明するここでの参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２００２年１月８日に付与された米国特許第６、３３６、３１７号Ｂ１（“３１７特許”）に記載されるものののような、特に擬等温ブレイトンサイクルエンジンに対して好適である。従って、以下で説明されるエンジンシステムの幾つかの動作は、詳説されない。更に、幾つかの実施例では、ここで説明される技術は、共にここでの参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／３５９、４８７号及び１０／３５９、４８８号に記載される技術と強調して利用されることができる。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例によるエンジンシステム１００Ａの側面視の断面図である。図１のエンジンシステム１００Ａのジオメトリは、エクスパンダ若しくはコンプレッサとして用いられることができる。しかし、図示の目的で、図１のエンジンシステム１００Ａは、コンプレッサとして説明される。
【００２１】
図１の実施例のエンジンシステム１００Ａは、ハウジング１０６Ａと、アウタジロータ１０８Ａと、インナジロータ１１０Ａとを含む。ハウジング１０６Ａは、歯先入口ポート１３６Ａ及び歯先出口ポート１３８Ａを含む。歯先入口ポート１３６Ａは、矢印１３７Ａの方向でエンジンシステム１００Ａ内に流体（例えば、気体、液体、若しくは液体と気体の混合物）が入るのを可能とする。歯先出口ポート１３８Ａは、矢印１３９Ａの方向でエンジンシステム１００Ａから流体が出るのを可能とする。
【００２２】
ハウジング１０６Ａは、更に、エンジンシステム１００Ａの外周まわりの流体の流れを防止するように動作可能な第１バリア１５０Ａ及び第２バリア１５２Ａを含む。第１及び第２バリア１５０Ａ、１５２Ａは、外周流体入口領域１５４Ａ及び外周流体出口領域１５６Ａを少なくとも部分的に画成する。第１及び第２バリア１５０Ａ、１５２Ａの形状、構成及びサイズは、外周流体入口領域１５４Ａ及び外周流体出口領域１５６Ａの所望の形状、構成、サイズを達成し、エンジンシステム１００Ａを通る流体の所望の圧縮比若しくは所望の圧縮比の範囲を達成するように、選択されてよい。
【００２３】
アウタジロータ１０８Ａは、流体のアウタジロータ室１４４Ａに対する出入りを可能とする一以上の開口１１２Ａを含む。この実施例のインナジロータ１１０Ａは、反時計方向に回転する。他の実施例では、インナジロータ１１０Ａは、時計方向に回転してよい。本実施例のエンジンシステム１００Ａは、吸入セクション１７２Ａ、圧縮セクション１７４Ａ、排出セクション１７６Ａ、及びシーリングセクション１７８Ａを有するように見ることができる。
【００２４】
インナジロータ１１０Ａ及びアウタジロータ１０８Ａの一般的な形状及び構成は、図１の実施例に示されているが、インナジロータ１１０Ａ及びアウタジロータ１０８Ａに対する多様な他の形状及び構成が他の実施例で用いられてよい。
【００２５】
エンジンシステム１００Ａがエクスパンダとして用いられる場合、歯先入口ポート１３６Ａは、歯先出口ポートとなり、歯先出口ポート１３８Ａは歯先入口ポートとなることができる。
【００２６】
図２は、図１のアウタジロータ１０８Ａの斜視図である。アウタジロータ１０８Ａは、ベースシート１６４Ａ、及び、複数の支持リング若しくは強化バンド１６６Ａと共に、図１で上述したように、複数の開口１１２Ａを含む。アウタジロータ１０８Ａは、ベースシート１６４Ａから片持ち態様で延在する複数のジロータ部１０９Ａを含む。支持リング若しくは強化バンド１６６Ａは、アウタジロータ１０８Ａのアウタジロータ部１０９Ａに対する支持を供給するために複数のアウタジロータ部まわりを巻回する。図示の例のように、アウタジロータ１０８Ａが回転し始めると、遠心力は、ベースシート１６４Ａの片持ち支持から外向きにアウタジロータ部１０９Ａを飛ばす傾向となることができる。従って、支持リング若しくは強化バンド１６６Ａは、かかる飛びを防止するためにアウタジロータ部１０９Ａに対する構造的な支持を提供する。
【００２７】
支持リング若しくは強化バンド１６６Ａは、アウタジロータ１０８Ａで利用される材料と類似する若しくは異なる、複数の材料から製造されてもよい。支持リング若しくは強化バンド１６６Ａで利用されてよい材料の例は、炭素繊維、他の高強度高剛性材料、若しくは他の適切な材料を含む。
【００２８】
図３は、本発明の一実施例によるアウタジロータ１０８Ａ及びハウジング１０６Ａに対するシーリングシステム１０４Ａを示す図である。図３は、アウタジロータ部１０９Ａを支持する複数の支持リング若しくは強化バンド１６６Ａを備えるアウタジロータ１０８Ａの側面切断視を示す。
【００２９】
アウタジロータ１０８Ａとシール的に作用しあうハウジング１０６Ａの部位は、バリア１５０Ａ若しくは１５２Ａである。簡潔の目的のために、バリア１５２Ａのみが示されている。バリア１５２Ａは、複数の溝１５３Ａを含む。複数の溝１５３Ａのそれぞれは、第１シート１５４Ａ及び第２シート１５５Ａを含む。第２シート１５５Ａは、内部に配置される配管１５６Ａを含む。第１シート１５４Ａ、第２シート１５５Ａ及び配管１５６Ａの動作の詳細は、図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃを参照して後述される。支持リング若しくは強化バンド１６６Ａは、溝１５３Ａ内に配置され溝１５３Ａ内で回転するように動作可能である。特定の実施例では、強化バンド１６６Ａは、第１シート１５４Ａ及び第２シート１５５Ａを磨耗させる。他の実施例では、強化バンド１６６Ａは、第１シート１５４Ａ及び第２シート１５５Ａを磨耗させない。
【００３０】
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、本発明の一実施例による、シーリングシステム１０４Ａ内の第１シート１５４Ａ、第２シート１５５Ａ及び配管１５６Ａの動作を示す。動作中、アウタジロータ１０８Ａ（関連するアウタジロータ部１０９を含む）の温度は、多様な理由（例えば、圧縮からの熱に起因して）増加する場合があり、これにより、アウタジロータ１０８Ａを熱基準面１９０Ａから左方向に膨脹させる。従って、特定の実施例におけるシーリングシステム１０４は、アウタジロータ１０８Ａの膨脹を補償する調整可能なシールとして設計されてもよい。
【００３１】
第１シート１５４Ａ及び第２シート１５５Ａのそれぞれは、部品が磨耗する際に緊密なクリアランスを可能とする、磨耗可能な材料から製造されてもよい。特定の実施例の第１シート１５４Ａは、磨耗可能な材料の固体ストリップを単に含んでよい。特定の実施例の第２シート１５５Ａは、配管１５６Ａが内部に配置された磨耗可能な材料を含んでよい。配管１５６Ａは、圧力が負荷された際に膨脹するように設計されてもよい。多様な異なる構成が、中央の配管１５６が膨脹するのを可能とする際に利用されてよいが、作動油若しくは他の適切な流体のような、流体のアプリケーションに限定されない。膨脹時、第２シート１５５Ａは、溝１５３Ａ内のギャップを低減する。配管１５６Ａは、第２シート１５５Ａ内のみに示されているが、他の実施例では、配管は、第１シート１５４Ａ上に同様にあってもよい。他の実施例では、第１シート１５４Ａ及び第２シート１５５Ａの一方若しくは双方は、溝１５３Ａ内のギャップを低減し、支持リング若しくは強化バンド１６６Ａのシーリングを可能とするために、機械的に動作されてよい。
【００３２】
図４Ａは、低温状態、即ち膨脹前のアウタジロータ１０８Ａを示す。溝１５３Ａ内のギャップは、開いている。図４Ｂは、加熱された状態、即ち熱基準面１９０Ａから左方向に膨脹した状態のアウタジロータ１０８Ａを示す。アウタジロータ１０８Ａが左方向に膨脹すると、支持リング若しくは強化バンド１６６Ａは、第１シート１５４Ａに押圧されることができる。溝１５３Ａ内のギャップは、依然として開いている。図４Ｃは、配管１５６Ａへの圧力の印加を示し、これにより、溝１５３Ａ内のギャップが低減され、第２シート１５５Ａが支持リング若しくは強化バンド１６６Ａに当接させられ、シールが生成される。この動作中、バリア１５２Ａは、アウタジロータ１０８Ａに比べて非悪的に小さい態様でのみ、更に膨脹することができる。上で簡易的に参照されるように、シールが生成された後、溝１５３Ａを通る支持リング若しくは強化バンド１６６Ａの回転は、第１シート１５４Ａ及び第２シート１５５Ａを磨耗させることができる。従って、特定の実施例では、第１シート１５４Ａ及び第２シート１５５Ａは、必要な際に交換されてもよい。
【００３３】
図５は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｂの側面視の断面図である。エンジンシステム１００Ｂの一の特定の構成が図５に示されているが、エンジンシステム１００Ｂは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を利用してもよいことは、明白に理解されるべきである。図５のエンジンシステム１００Ｂは、実施例若しくは意図した用途に応じて、コンプレッサ、エクスパンダ若しくはその双方として設計されてもよい。説明の目的上、エンジンシステム１００Ｂはコンプレッサとして説明される。
【００３４】
図５の実施例におけるエンジンシステム１００Ｂは、ハウジング１０６Ｂ、アウタジロータ１０８Ｂ、インナジロータ１１０Ｂ、シャフト１９２Ｂ及び同期機構１１８Ｂを含む。アウタジロータ１０８Ｂは、少なくとも部分的にハウジング１０６Ｂ内に配置され、インナジロータ１０８Ｂは、少なくとも部分的にアウタジロータ１０８Ｂ内に配置される。より詳細には、アウタジロータ１０８Ｂは、少なくとも部分的にアウタジロータ室１４４Ｂを画成し、インナジロータ１１０Ｂは、少なくとも部分的にアウタジロータ室１４４Ｂ内に配置される。
【００３５】
ハウジングは、歯先入口ポート１３６Ｂ、フェース入口ポート１３４Ｂ、及び歯先出口ポート１３８Ｂを含んでよい。歯先入口ポート１３６Ｂ及びフェース入口ポート１３４Ｂは、実質的に、気体、液体若しくは液体と気体の混合物のような流体がアウタジロータ室１４４Ｂ内に入るのを可能とする。同様に、歯先出口ポート１３８Ｂは、アウタジロータ室１４４Ｂ内の流体がアウタジロータ室１４４Ｂから出るのを可能とする。２つの入口ポート、即ち歯先入口ポート１３６Ｂ及びフェース入口ポート１３４Ｂの組み合わせは、アウタジロータ室１４４Ｂ内への追加の流体の導入を可能とすることができる。図６Ａ及び６Ｂは、フェース入口ポート１３４Ｂで補足される歯先入口ポート１３６Ｂの更なる詳細を示す。
【００３６】
歯先入口ポート１３６Ｂ、フェース入口ポート１３４Ｂ、及び歯先出口ポート１３８Ｂは、任意の適切な形状及びサイズを有してよい。特定の用途若しくはエンジンシステム１００Ｂに依存して、歯先入口ポート１３６Ｂ及びフェース入口ポート１３４Ｂの全体面積は、歯先出口ポート１３８Ｂの全体面積と異なってもよい。
【００３７】
図５に示すように、インナジロータ１１０Ｂは、シャフト１９２Ｂに剛結されてよく、シャフト１９２Ｂは、リング状のベアリングのような一以上のベアリング２０２Ｂ、２０８Ｂによりハウジング１０６Ｂの中空の円筒形部位に回転可能に結合される。従って、シャフト１９２Ｂ及びインナジロータは、第１軸まわりに回転することができる。ある実施例では、シャフト１９２Ｂは、インナジロータ１１０Ｂを駆動するように動作可能なドライブシャフトであってよい。
【００３８】
アウタジロータ１１０Ｂは、リング状のベアリングのような一以上のベアリング２０４Ｂ、２０６Ｂによりハウジング１０６Ｂの内部に回転可能に結合される。アウタジロータ１１０Ｂは、第１軸と異なる第２軸まわりに回転することができる。
【００３９】
同期機構１１８Ｂは、多様な異なる構成をとることができる。同期機構１１８Ｂに対する一の構成の詳細は、図６Ｆを参照して後述する。
【００４０】
動作時、図５のエンジンシステム１００Ｂが回転し始め高温になるとき、エンジンシステム１００Ｂの構成要素は、変化及び／又は膨脹し始め、とりわけ、エンジンシステム１００Ｂ内のシール（例えば、ハウジング１０６Ｂとアウタジロータ１０８Ｂの間）の障害を引き起こす。従って、図５のエンジンシステム１００Ｂは、ハウジング１０６Ｂ内に温度を調整する流路１０７Ｂを組み込んでよい。とりわけ温度調整は、エンジンシステム１００Ｂ内の不均一な温度分布に起因したひずみを防止する補助をする。
【００４１】
特定の実施例では、流路１０７Ｂは、膨脹が遠心力及び熱的な理由の双方で生ずると予測されるポイントに配置されてもよい。流路１０７Ｂは、温度調整のための任意の適切な種類の流体を受け入れてよい。かかる流路は、一以上の流体入口１９１Ｂ及び一以上の流体出口１９２Ｂを有してよい。また、ある実施例では、電気加熱ストリップが、流路１０７Ｂの位置で利用されてもよい。
【００４２】
特定の実施例では、流路１０７Ｂ若しくは電気加熱ストリップは、エンジンシステム１００Ｂを始動する前にハウジング１０６Ｂが加熱されることを可能とする。結果として得られる熱膨張は、ハウジング１０６Ｂをポート（例えば、歯先入口ポート１３６Ｂ及び歯先出口ポート１３８Ｂ）から離れる方向に持ち上げ、これにより、始動中のシール表面の摩耗を防止する。エンジンシステム１００Ｂが安定状態で動作し、構成要素部品が完全に加熱に起因して膨脹すると、ハウジング１０６Ｂの温度は、例えば流路１０７Ｂを介して、低減されることができ、これにより、ギャップが閉じられ、磨耗可能なシールが機能することが可能とされる。例えば、構成要素（例えばアウタジロータ１０８Ｂ）は、磨耗可能なシート上に着座することが可能とされてもよい。
【００４３】
エンジンシステム１００Ｂで利用される磨耗可能なシール（例えば、ハウジング１０６Ｂとアウタジロータ１０８Ｂの間）は、テフロン（登録商標）ポリマーや二硫化モリブテンのような多様な材料から構成されてもよい。また、表面は、粗い金属により作成されてもよい。かかる実施例では、粗い金属は、サンドペーパーのような機能をし、他の表面を被覆する磨耗可能な材料を磨耗させる。構成要素部品間のゴーリング（かじり）を防止するために、アルミニウムやスチールのような、異種金属が用いられてもよい。高温エクスパンダを用いる実施例では、一の表面は、高多孔のシリコンカーバイド及び他の高密なシリコンカーバイドであってよい。多孔シリコンカーバイドは、Starfire  Systems社により販売されているもののような、水素、炭素、シリコンを含むポリマーから生成されてもよい。
【００４４】
図６Ａは、図５のライン６Ａ−６Ａに沿った断面図である。図６Ａは、ハウジング１０６Ｂ、シャフト１９２Ｂ、アウタジロータ１０８Ｂ、及びハウジング１０６Ｂを通るフェース入口ポート１３４Ｂを示す。
【００４５】
図６Ｂは、図５のライン６Ｂ−６Ｂに沿った断面図である。図６Ｂは、ハウジング１０６Ｂ、シャフト１９２Ｂ、アウタジロータ１０８Ｂ、及び、アウタジロータ１０８Ｂ内に配置される複数のジロータ室フェース入口ポート１９５Ｂを示す。本実施例のジロータ室フェース入口ポート１９５Ｂは、涙粒状の形状で示されている。他の実施例では、ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｂは、他の形状を有してよい。ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｂの形状及び配置は、ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｂがエンジンシステム１００Ｂのサイクルの吸入部分中に開き、エンジンシステム１００Ｂのサイクルの排出部分中に遮蔽されるように、選択されてもよい。かかる構成は、入口ポート１９５Ｂがフェース入口ポート１３４Ｂの近傍であるときに、入口ポート１９５Ｂが選択的に開いて、流体の通路を許容するだけであるので、デットボリュームを低減する。ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｂの形状、構造及び位置は、利用されるインナジロータ１１０Ｂ及びアウタジロータ１０８Ｂに基づいて変化されてもよい。
【００４６】
図６Ｃは、図５のライン６Ｃ−６Ｃに沿った断面図である。図６Ｃは、ハウジング１０６Ｂ、シャフト１９２Ｂ、インナジロータ１１０Ｂ、及びアウタジロータ１０８Ｂを示す。図６Ｃは、また、吸入セクション１７２Ｂ、圧縮セクション１７４Ｂ、排出セクション１７６Ｂ及びシーリングセクション１７８Ｂに大方対応するエンジンシステム１００Ｂの部分を示す。
【００４７】
図６Ｄは、図５のライン６Ｄ−６Ｄに沿った断面図である。図６Ｃは、ハウジング１０６Ｂ、シャフト１９２Ｂ、インナジロータ１１０Ｂ、及びアウタジロータ１０８Ｂを示す。図６Ｄでは、アウタジロータ１０８Ｂは、如何なるポートによっても中断されていない。従って、アウタジロータ１０８Ｂは、例えば図２を参照して説明したような支持リング若しくは強化バンド無しで遠心力に抗することができる。
【００４８】
図６Ｅ及び図６Ｆは、それぞれ図５のライン６Ｅ−６Ｅ及びライン６Ｆ−６Ｆに沿った断面図である。図６Ｅ及び図６Ｆは、ハウジング１０６Ｂ、シャフト１９２Ｂ及びアウタジロータ１０８Ｂを示す。図６Ｆは、また、インナジロータ１１０Ｂ及び同期機構１１８Ｂの更なる詳細を示す。図６Ｆの同期機構は、インナジロータ１１０Ｂ及びアウタジロータ１０８Ｂの間のトロコイダルギア構成である。他の実施例の同期機構は、インボリュート歯車、ペグ＆トラックシステム若しくは他の適切な同期システムを含んでよい。
【００４９】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｂ’の上面視の断面図である。図７Ａ及び図７Ｂのエンジンシステム１００Ｂ’の断面は、図６Ｃ及び図６Ｄのエンジンシステム１００Ｂの断面に類似し、ハウジング１０６Ｂ’、シャフト１９２Ｂ’、インナジロータ１１０Ｂ’、及びアウタジロータ１０８Ｂ’を示す。しかし、エンジンシステム１００Ｂ’のアウタジロータ１０８Ｂ’は、内部に配置された磨耗可能な歯先１８６Ｂ’を有する。磨耗可能な歯先１８６Ｂ’は、インナジロータ１１０Ｂ’よりも軟質な材料から形成されてもよい。従って、インナジロータ１１０Ｂ’がアウタジロータ１０８Ｂ’に対して回転する際、インナジロータ１１０Ｂ’は磨耗可能な歯先１８６Ｂ’を磨耗させ、これにより、インナジロータ１１０Ｂ’が保護される。磨耗可能な歯先１８６Ｂ’は、エンジンシステム１００Ｂ’の整備中に交換されてもよい。
【００５０】
図８は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｂ”の上面視の断面図である。図８のエンジンシステム１００Ｂ”の断面は、図６Ｃのエンジンシステム１００Ｂの断面に類似し、ハウジング１０６Ｂ”、シャフト１９２Ｂ”、インナジロータ１１０Ｂ”、アウタジロータ１０８Ｂ”、及び、吸入セクション１７２Ｂ”、圧縮セクション１７４Ｂ”、排出セクション１７６Ｂ”及びシーリングセクション１７８Ｂ”に大方対応するエンジンシステム１００Ｂ”の部分を示す。しかし、エンジンシステム１００Ｂ”のハウジング１０６Ｂ”は、また、スライダ１８８Ｂ”を含む。スライダ１８８Ｂ”は、ハウジング１０６Ｂ”の一部であり、圧縮比を決める。スライダ１８８Ｂ”は、周方向正逆にスライドすることにより圧縮比を変化させることができる。任意の多様な異なる構成が、ハウジング１０６Ｂ”の残り部分に対するスライダ１８８Ｂ”の摺動を可能とするために利用されてもよい。
【００５１】
図９は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｃの側面視の断面図である。図９のエンジンシステム１００Ｃは、図５のエンジンシステム１００Ｂと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｃ、アウタジロータ１０８Ｃ、インナジロータ１１０Ｃ、アウタジロータ室１４４Ｃ、シャフト１９２Ｃ、同期機構１１８Ｃ、歯先入口ポート１３６Ｃ、フェース入口ポート１３４Ｃ、歯先出口ポート１３８Ｃ、及びベアリング２０２Ｃ、２０４Ｃ、２０６Ｃ、２０８Ｃを含む。エンジンシステム１００Ｂと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｃは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。また、図９のエンジンシステム１００Ｃは、実施例若しくは意図した用途に応じて、コンプレッサ、エクスパンダ若しくはその双方として設計されてもよい。説明の目的上、エンジンシステム１００Ｃはコンプレッサとして説明される。図９の実施例におけるエンジンシステム１００Ｃは、ここで説明されるエンジンシステム１００Ｂの実施例に対して、歯先入口ポート１３６Ｃ及び歯先出口ポート１３８Ｃの構成が異なる。
【００５２】
動作時、歯先入口ポート１３６Ｃ及び歯先出口ポート１３８Ｃの双方にてハウジング１０６Ｃとアウタジロータ１０８Ｃの間のギャップ２３０Ｃにはある流体（例えば、気体若しくは気体と液体の混合物）の漏れが存在しうる。流体がギャップ２３０Ｃ間に漏れると、圧力の乱れが発展してアウタジロータ１０８Ｃに作用しうり、アウタジロータ１０８Ｃをギャップ２３０Ｃから離れる方向に移動させる。かかる移動は、とりわけ、ベアリング（例えばベアリング２０４Ｃ及び２０６Ｃ）上に望ましくない軸方向の荷重を生成する。従って、図９のエンジンシステム１００Ｃは、歯先入口ポート１３６Ｃ及び歯先出口ポート１３８Ｃの上部２３７Ｃ及び底部２３５Ｃにおける対称性を利用し、各ギャップ２３０Ｃ内に、互いに釣り合う同様の力を生成することを可能とし、これにより、ベアリング上の望ましくない軸方向の荷重を含む、潜在的な負の作用が低減される。即ち、ギャップ２３０Ｃにより生成される同様の力は、互いに作用しあい、歯先入口ポート１３６Ｃ及び歯先出口ポート１３８Ｃで略ゼロの正味の力を生成する。図９の実施例では、対称性は、ハウジング１０６Ｃの底部２３５Ｃ及びハウジング１０６Ｃの上部２３７Ｃを、歯先入口ポート１３６Ｃ及び歯先出口ポート１３８Ｃにて径方向内側に折り返すことにより生成される。
【００５３】
図１０は、図９のライン１０−１０に沿った断面図である。歯先入口ポート１３６Ｃ及び歯先出口ポート１３８Ｃの上部２３７Ｃ及び底部２３５Ｃは実質的に同様であるので、図９のライン１０−１０のいずれに沿った断面も略同様であることになる。図１０は、ハウジング１０６Ｃ、アウタジロータ１０８Ｃ、インナジロータ１１０Ｃ及びシャフト１９２Ｃを示す。図１０は、また、エンジンシステム１００Ｃのそれぞれの部分が、どのようにして、吸入セクション１７２Ｃ、圧縮セクション１７４Ｃ、排出セクション１７６Ｃ、及びシーリングセクション１７８Ｃとして見ることができるかを示す。
【００５４】
図１１は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｄの側面視の断面図である。図１１のエンジンシステム１００Ｄは、図５のエンジンシステム１００Ｂと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｄ、アウタジロータ１０８Ｄ、アウタジロータ室１４４Ｄ、インナジロータ１１０Ｄ、シャフト１９２Ｄ、同期機構１１８Ｄ、歯先入口ポート１３６Ｄ、フェース入口ポート１３４Ｄ、歯先出口ポート１３８Ｄ、及びベアリング２０２Ｄ、２０４Ｄ、２０６Ｄ、２０８Ｄを含む。また、エンジンシステム１００Ｂと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｄは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。また、図１１のエンジンシステム１００Ｄは、実施例若しくは意図した用途に応じて、コンプレッサ、エクスパンダ若しくはその双方として設計されてもよい。説明の目的上、図１１のエンジンシステム１００Ｄはコンプレッサとして説明される。図１１のエンジンシステム１００Ｄの実施例は、ここで説明されるエンジンシステム１００Ｂの実施例に対して、例えばベアリング２０４Ｄのような種々の構成要素の配置が異なる。
【００５５】
上述の図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃを簡単に参照するに、システムの構成要素は、熱基準面から膨脹する（例えば熱的な理由による）ことができる。かかる膨脹時、ハウジング１０６Ｄ及びアウタジロータ１０８Ｄの間のシール若しくは他の構成要素間のシールの乱れを防止することが望ましい。従って、図１１のエンジンシステム１００Ｄは、エンジンシステム１００Ｄの熱基準面１９０Ｄを、ハウジング１０６Ｄとアウタジロータ１０８Ｄの間のシールと略同一面内に移動させる。他の実施例では、熱基準面１９０Ｄは、他の構成要素間のシール（例えばハウジング１０６Ｄとインナジロータ１１０Ｄの間のシール）と略同一の面内にあってよい。かかる構成によれば、熱膨張は、熱基準面１９０Ｄ及びシールから離れる方向に生じ、これにより、ハウジング１０６Ｄ及びアウタジロータ１０８Ｄの間のシール若しくは他の構成要素間のシールの乱れが最小化される。かかる構成では、熱基準面は、また、歯先入口ポート１３６Ｄ及び歯先出口ポート１３８Ｄの略同一面内であると見ることもできる。
【００５６】
特定の実施例では、熱基準面１９０Ｄは、軸方向の移動を抗する構成でエンジンシステム１００Ｄ内に下方にベアリング２０４Ｄを移動させることによって、ハウジング１０６Ｄとアウタジロータ１０８Ｄの間のシールと同一面内に実質的に移動されることができる。より詳細には、ベアリング２０４Ｄは、エンジンシステム１００Ｄ内に下方に延在するハウジング１０６Ｄの部分２１０Ｄから径方向外側に配置される。他のベアリング構成を含め、他の構成が、熱基準面をハウジング１０６Ｄ及びアウタジロータ１０８Ｄの間のシール若しくは他の構成要素間のシールと略同一の面に移動させるために、追加的に利用されてもよい。
【００５７】
図１２は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｅの上部の側面視の断面図である。図１２のエンジンシステム１００Ｅの上部は、図１１のエンジンシステム１００Ｄと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｅ、アウタジロータ１０８Ｅ、インナジロータ１１０Ｅ、シャフト１９２Ｅ、歯先入口ポート１３６Ｅ、フェース入口ポート１３４Ｅ、歯先出口ポート１３８Ｅ、及びベアリング２０２Ｅを含む。また、エンジンシステム１００Ｄと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｅは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。また、図１２のエンジンシステム１００Ｅは、実施例若しくは意図した用途に応じて、コンプレッサ、エクスパンダ若しくはその双方として設計されてもよい。図１２のエンジンシステム１００Ｅの実施例は、ここで説明されるエンジンシステム１００Ｄの実施例に対して、エンジンシステム１００Ｅがジャーナルベアリング２１２Ｅを採用する点が異なる。
【００５８】
ジャーナルベアリングは、特定の構成においてはボールベアリングよりも安価であり、ボールベアリングよりも高い荷重を受け持つことができるので、一般的に望ましい。しかし、従来のジャーナルベアリングは、一般的に、あまりに大きいギャップを有するので、シール表面の正確なアライメントが可能とならず、従って、ジロータ装置には適していない。従って、図１２のエンジンシステム１００Ｅにおけるジャーナルベアリング２１２Ｅの配置は、緊密なギャップを可能とするように利用されてもよい。ジャーナルベアリング２１２Ｅの更なる詳細は、図１３を参照して説明される。
【００５９】
図１３は、図１２のライン１３−１３に沿った断面図である。ジャーナルベアリング２１２Ｅは、固定のハウジング１０６Ｅと回転するアウタジロータ１０８Ｅとの間の相互作用により生成される。かかる相互作用では、ジャーナルベアリング２１２Ｅに適した多様な流体（例えば油膜）が、ハウジング１０６Ｅとアウタジロータ１０８Ｅとの間のギャップ２１４Ｅに配置されてもよい。また、アウタジロータ１０８Ｅは、アウタジロータ１０８Ｅまわりに周方向に配置される複数の部位２１８Ｅを含んでよい。スロット２１６Ｅは、各部位部位２１８Ｅの間に配置されてもよい。アウタジロータ１０８Ｅの低い回転速度では、ギャップ２１４Ｅは、あったとしてもほとんど小さいセンタリング力により小さくなることができる。アウタジロータ１０８Ｅが速度を速め始めると、部位１１８Ｅの重量は、アウタジロータ１０８Ｅの内周縁２８０Ｅを伸ばし、これにより、ギャップ２１４Ｅが大きくなる。同時に、流体力学上のセンタリング力が発展される。高速では、センタリング力は相当に大きく、従って、アウタジロータ１０８Ｅに対する必要なセンタリング精度を提供することができる。ジャーナルベアリング２１２Ｅ内のギャップ２１４Ｅは、外周縁の（ジャーナルベアリング２１２Ｅの外部から見たときに螺旋パターンを有してもよい）スロット２１６Ｅがジャーナルベアリング２１２Ｅを柔軟にさせるので、容易に膨脹することができる。
【００６０】
図１４は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｆの側面視の断面図である。図１４のエンジンシステム１００Ｆは、図５のエンジンシステム１００Ｂと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｆ、アウタジロータ１０８Ｆ、インナジロータ１１０Ｆ、アウタジロータ室１４４Ｆ、シャフト１９２Ｆ、同期機構１１８Ｆ、歯先入口ポート１３６Ｆ、フェース入口ポート１３４Ｆ、歯先出口ポート１３８Ｆ、及びベアリング２０２Ｆ、２０４Ｆ、２０６Ｆ、２０８Ｆを含む。エンジンシステム１００Ｂと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｆは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。また、図１４のエンジンシステム１００Ｆは、実施例若しくは意図した用途に応じて、コンプレッサ、エクスパンダ若しくはその双方として設計されてもよい。
【００６１】
図１４のエンジンシステム１００Ｆの実施例は、ここで説明されるエンジンシステム１００Ｂの実施例に対して、エンジンシステム１００Ｆのシャフト１９２Ｆがハウジング１０６Ｆに対して剛であるか若しくは固定である点が異なる。従って、エンジンシステム１００Ｆは、アウタジロータ１０８Ｆに動力を供給するプーリーシステム２２０Ｆを介して動力が供給される。プーリーシステム２２０Ｆが示されているが、エンジンシステム１００Ｆは、チェーン駆動、ギア駆動若しくは他の実施例における他の適切な動力供給システムにより動力が供給されてもよい。プーリーシステム２２０Ｆ若しくは他の適切な動力供給システムを収容するため、図１４のエンジンシステム１００Ｆは、動力ポート２２４Ｆを含む。
【００６２】
図１５Ａは、図１４のライン１５Ａ−１５Ａに沿った断面図である。図１５Ａは、ハウジング１０６Ｆ、シャフト１９２Ｆ、アウタジロータ１０８Ｆ、及びハウジング１０６Ｆを通る歯先入口ポート１３６Ｆを示す。
【００６３】
図１５Ｂは、図１４のライン１５Ｂ−１５Ｂに沿った断面図である。図１５Ｂは、ハウジング１０６Ｆ、シャフト１９２Ｆ、アウタジロータ１０８Ｆ、及び、アウタジロータ１０８Ｆ内に配置される複数のジロータ室フェース入口ポート１９５Ｆを示す。ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｆは、涙粒形状で示されている。しかし、ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｆは、他の形状を有してよい。図６Ｂを参照して上述したのと同様に、図１５Ｂのジロータ室フェース入口ポート１９５Ｆの形状及び配置は、ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｆがサイクルの吸入部分中に開き、サイクルの排出部分中に遮蔽されるように、選択されてもよい。かかる構成は、入口ポートがフェース入口ポート１３４Ｆの近傍であるときにだけ、入口ポート１９５Ｂが開いて、流体の通路を許容するので、デットボリュームを低減する。ジロータ室フェース入口ポート１９５Ｆの形状、構造及び位置は、利用されるインナジロータ１１０Ｆ及びアウタジロータ１０８Ｆに基づいて変化されてもよい。
【００６４】
図１５Ｃは、図１４のライン１５Ｃ−１５Ｃに沿った断面図である。図１５Ｃは、ハウジング１０６Ｆ、シャフト１９２Ｆ、インナジロータ１１０Ｆ及びアウタジロータ１０８Ｆを示す。図１５Ｃは、また、吸入セクション１７２Ｆ、圧縮セクション１７４Ｆ、排出セクション１７６Ｆ及びシーリングセクション１７８Ｆに大方対応するエンジンシステム１００Ｆの部分を示す。
【００６５】
図１５Ｄは、図１４のライン１５Ｄ−１５Ｄに沿った断面図である。図１５Ｄは、ハウジング１０６Ｆ、シャフト１９２Ｆ、インナジロータ１１０Ｆ及びアウタジロータ１０８Ｆを示す。図１５Ｄでは、アウタジロータ１０８Ｆは、ポートによって中断されていない。従って、アウタジロータ１０８Ｆは、例えば図２を参照して説明したような支持リング若しくは強化バンド無しで遠心力に抗することができる。
【００６６】
図１５Ｅ及び図１５Ｆは、それぞれ図１４のライン１５Ｅ−１５Ｅ及びライン１５Ｆ−１５Ｆに沿った断面図である。図１５Ｅ及び図１５Ｆは、ハウジング１０６Ｆ、シャフト１９２Ｆ及びアウタジロータ１０８Ｆを示す。図１５Ｆは、また、インナジロータ１１０Ｆ及び同期機構１１８Ｆの更なる詳細を示す。図１５Ｆの同期機構１１８Ｆは、インナジロータ１１０Ｆ及びアウタジロータ１０８Ｆの間のトロコイダルギア構成である。他の実施例の同期機構１１８Ｆは、インボリュート歯車、ペグ＆カムシステム若しくは他の適切な同期システムを含んでよい。
【００６７】
図１５Ｇは、図１４のライン１５Ｇ−１５Ｇに沿った断面図である。図１５Ｇは、ハウジング１０６Ｆ、シャフト１９２Ｆ、アウタジロータ、プーリーシステム２２０Ｆ及び動力ポート２２４Ｆを示す。
【００６８】
図１６は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｇの側面視の断面図である。図１６のエンジンシステム１００Ｇは、図１５のエンジンシステム１００Ｆと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｇ、アウタジロータ１０８Ｇ、アウタジロータ室１４４Ｇ、インナジロータ１１０Ｇ、固定式シャフト１９２Ｇ、歯先入口ポート１３６Ｇ、フェース入口ポート１３４Ｇ、歯先出口ポート１３８Ｇ、プーリーシステム２２０Ｇ、動力ポート２２４Ｇ及びベアリング２０２Ｇ、２０４Ｇ、２０６Ｇ、２０８Ｇを含む。また、エンジンシステム１００Ｆと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｇは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。また、図１６のエンジンシステム１００Ｇは、実施例若しくは意図した用途に応じて、コンプレッサ、エクスパンダ若しくはその双方として設計されてもよい。説明の目的上、エンジンシステム１００Ｇはコンプレッサとして示される。
【００６９】
図１６のエンジンシステム１００Ｇの実施例は、ここで説明されるエンジンシステム１００Ｆの実施例に対して、アウタジロータ１０８Ｇが、低摩擦材料１８７Ｇのストリップを用いてインナジロータ１１０Ｇを直接駆動する点が異なる。この直接駆動の更なる詳細は、図１７を参照して以下に付与される。
【００７０】
図１７は、図１６のライン１７−１７に沿った断面図である。図１７は、ハウジング１０６Ｇ、シャフト１９２Ｇ、アウタジロータ１０８Ｇ、インナジロータ１１０Ｇ及び低摩擦材料１８７Ｇを示す。インナジロータ１１０Ｇ及びアウタジロータ１０８Ｇは相対的に回転するので、インナジロータ１１０Ｇの外面２６２Ｇの少なくとも複数の部分は、アウタジロータ１０８Ｇの内面２６０Ｇの少なくとも複数の部分に接触し、これにより、インナジロータ１１０Ｇ及びアウタジロータ１０８Ｇの回転が同期される。従って、図１７に示すように、インナジロータ１１０の外面２６２Ｇ及びアウタジロータ１０８Ｇの内面２６０Ｇは、他の実施例に関連してここで議論された別の同期機構１１８により提供される同期機能を提供することができる。
【００７１】
インナジロータ１１０Ｇとアウタジロータ１０８Ｇの間の摩擦及び磨耗を低減するために、アウタジロータ１０８Ｇの内面２６０Ｇ及び／又はインナジロータ１１０の外面２６２Ｇの少なくとも一部は、一以上の比較的低摩擦の材料１８７Ｇから形成される。かかる低摩擦材料１８７Ｇは、例えばポリマー（フェノール樹脂、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、アセチル、ポリアミド、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）、グラファイト、若しくは含油焼結青銅を含んでよい。水がインナジロータの外面２６２Ｇ及びアウタジロータ１０８Ｇの内面２６０Ｇの間の潤滑剤として提供されるような、ある実施例では、低摩擦材料１８７Ｇは、Vescaniteを含んでよい。
【００７２】
低摩擦材料１８７Ｇに対する領域は、インナジロータ１１０Ｇ及び／又はアウタジロータ１０８Ｇの部分（若しくは全て）、若しくは、インナジロータ１１０Ｇ及び／又はアウタジロータ１０８Ｇに一体化され若しくは結合された低摩擦移植片（インプラント）を含んでよい。特定の実施例に依存して、低摩擦材料１８７Ｇのかかる領域は、アウタジロータ１０８Ｇの内周まわり及び／又はインナジロータ１１０Ｇの外周まわりに延在してよく、若しくは、アウタジロータ１０８Ｇ及び／又はインナジロータ１１０Ｇの歯先付近といったような、アウタジロータ１０８Ｇの内周まわり及び／又はインナジロータ１１０Ｇの外周まわりの特定の位置にのみ配置されてもよい。図１７に示すように、低摩擦材料１８７Ｇは、アウタジロータ１０８の内面２６０Ｇの歯先上に配置されてもよい。
【００７３】
特定の実施例では、アウタジロータ１０８Ｇ及び／又はインナジロータ１１０Ｇ上の低摩擦材料１８７Ｇは、ジロータ装置が乾燥状態若しくは潤滑剤無しで稼動できるように、十分に摩擦及び磨耗を低減できる。しかし、ある実施例では、潤滑剤が、アウタジロータ１０８Ｇ及びインナジロータ１１０Ｇの間の磨耗及び摩擦を更に低減するために設けられてよい。潤滑剤は、油、グラファイト、グリース、水若しくは他の適切な潤滑剤のような、複数の表面間に潤滑を供給するための任意の一以上の適切な物質を含んでよい。
【００７４】
図１８は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｈの側面視の断面図である。図１８のエンジンシステム１００Ｈは、図１６のエンジンシステム１００Ｇと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｈ、アウタジロータ１０８Ｈ、インナジロータ１１０Ｈ、アウタジロータ室１４４Ｈ、固定式シャフト１９２Ｈ、歯先入口ポート１３６Ｈ、フェース入口ポート１３４Ｇ、歯先出口ポート１３８Ｈ、低摩擦材料１８７Ｈを備えた直接駆動、プーリーシステム２２０Ｈ、動力ポート２２４Ｈ及びベアリング２０２Ｈ、２０４Ｈ、２０６Ｈ、２０８Ｈを含む。また、エンジンシステム１００Ｇと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｈは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。また、図１８のエンジンシステム１００Ｈは、実施例若しくは意図した用途に応じて、コンプレッサ、エクスパンダ若しくはその双方として設計されてもよい。説明の目的上、エンジンシステム１００Ｈはコンプレッサとして示される。図１８のエンジンシステム１００Ｈの実施例は、ここで説明されるエンジンシステム１００Ｇの実施例に対して、底部フェース入口ポート２３４Ｈを含む点が異なる。
【００７５】
歯先入口ポート１３６Ｈに対して反対側の端部にある底部フェース入口ポート２３４Ｈを利用するとき、エンジンシステム１００Ｈは、吸入中に両端から充填されることが可能となり、従って、とりわけ流体が移動する速度に起因して、より速い回転速度が可能となる。この構成は、流体が、例えばエンジンシステム１００Ｈの底部２８０Ｈまで到達するために、エンジンシステムの全長に亘って移動しなければならない他の構成とは対照的である。
【００７６】
図１９は、図１８のライン１９−１９に沿った断面図である。図１９は、ハウジング１０６Ｈ、シャフト１９２Ｈ、インナジロータ１１０Ｈ、アウタジロータ１０８Ｈ、及び、ハウジング１０６Ｂを通る底部フェース入口ポート２３４Ｈを示す。図示されていないが、エンジンシステム１００Ｈは、サイクルの吸入部分における流体の選択的な経路のために図６Ｂの涙粒構成に類似する構成を利用してもよい。かかる実施例では、涙粒吸入は、底部フェース入口ポート２３４Ｈの近傍に配置されるだろう。
【００７７】
図２０は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｉの側面視の断面図である。図２０のエンジンシステム１００Ｉは、図１６のエンジンシステム１００Ｇと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｉ、アウタジロータ１０８Ｉ、インナジロータ１１０Ｉ、アウタジロータ室１４４Ｉ、固定式シャフト１９２Ｉ、低摩擦材料１８７Ｉを備えた直接駆動、歯先出口ポート１３８Ｉ、プーリーシステム２２０Ｉ、動力ポート２２４Ｉ及びベアリング２０２Ｉ、２０４Ｉ、２０６Ｉ、２０８Ｉを含む。また、エンジンシステム１００Ｇと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｉは、他の実施例を参照してここで説明される多様な構成からの構成要素を含め、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。図２０のエンジンシステム１００Ｉの実施例は、ここで説明されるエンジンシステム１００Ｇの実施例に対して、エンジンシステム１００Ｉの実施例が、底部フェース入口ポート２３４Ｉ及び底部歯先入口ポート２３６Ｉを含む点が異なる。流体は歯先出口ポート１３８Ｉから出るので、流体は、エンジンシステム１００Ｉを室１４４Ｉを通って上に直線的に横切らなければならない。
【００７８】
図２１Ａ及び図２１Ｂは、それぞれ図２０のライン２１Ａ−２１Ａ及びライン２１Ｂ−２１Ｂに沿った断面図である。図２１Ａ及び図２１Ｂは、ハウジング１０６Ｉ、シャフト１９２Ｉ、インナジロータ１１０Ｉ及びアウタジロータ１０８Ｉを示す。
【００７９】
図２２は、本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｊの側面視の断面図である。図２２のエンジンシステム１００Ｊは、図２０のエンジンシステム１００Ｉと同様の特徴を含んでよく、ハウジング１０６Ｊ、アウタジロータ室１４４Ｊ、アウタジロータ１０８Ｊ、インナジロータ１１０Ｊ、固定式シャフト１９２Ｊ、同期機構１１８Ｊ、歯先出口ポート１３８Ｊ、プーリーシステム２２０Ｊ、動力ポート２２４Ｊ、底部フェース入口ポート２３４Ｊ、底部歯先入口ポート２３６Ｊ及びベアリング２０２Ｊ、２０４Ｊ、２０６Ｊ、２０８Ｊを含む。また、エンジンシステム１００Ｉと同様、多様な実施例のエンジンシステム１００Ｊは、より多い、より少ない若しくは異なる構成要素の部品を含んでよい。エンジンシステム１００Ｊは、更に、電線２５２Ｊを介して電力を受ける電気モータ２５０Ｊを含む。電気モータ２５０Ｊは、特にインナロータ１１０Ｊに動力を供給してよい。電気モータは、誘導モータ、永久磁石式モータ若しくはスイッチリラクタンスモータのような、多様な適切な種類であってよい。この実施例では、プーリーシステム２２０Ｊは、ポンプや他の装置のような、補機に動力を供給するために利用されてもよい。
【００８０】
インナジロータ及びアウタジロータの特定の設計、形状及び構成が、多様な実施例を用いて上述されたが、明白に理解すべきこととして、インナジロータ及びアウタジロータに対する多様な他の設計、形状及び構成が、添付の請求項により定義される本発明の範囲から逸脱することなく利用されることができる。
【００８１】
更に、本発明は、幾つかの実施例を用いて説明されているが、無数の変更、バリエーション、変形、変換及び修正は、当業者に示唆されうり、本発明は、かかる変更、バリエーション、変形、変換及び修正が添付の請求項の範囲内となるように、これらを内包することを意図する。
【００８２】
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２００４年１０月２２日に出願されたタイトルが“QUASI-ISOTHERMAL  BRAYTON  CYCLE  ENGINE”である米国予備特許出願番号第６０／６２１、２２１号の利益を主張する。米国予備特許出願番号第６０／６２１、２２１号は、ここでその全体が本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図２】図１のアウタジロータの斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるアウタジロータ及びハウジングに対するシーリングシステムを示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施例による、図３のシーリングシステムにおける第１シート、第２シート及び配管の動作を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施例による、図３のシーリングシステムにおける第１シート、第２シート及び配管の動作を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施例による、図３のシーリングシステムにおける第１シート、第２シート及び配管の動作を示す図である。
【図５】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図６Ａ】図５のライン６Ａ−６Ａに沿った断面図である。
【図６Ｂ】図５のライン６Ｂ−６Ｂに沿った断面図である。
【図６Ｃ】図５のライン６Ｃ−６Ｃに沿った断面図である。
【図６Ｄ】図５のライン６Ｄ−６Ｄに沿った断面図である。
【図６Ｅ】図５のライン６Ｅ−６Ｅに沿った断面図である。
【図６Ｆ】図５のライン６Ｆ−６Ｆに沿った断面図である。
【図７Ａ】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの上面視の断面図である。
【図７Ｂ】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの上面視の断面図である。
【図８】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの上面視の断面図である。
【図９】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図１０】図９のライン１０−１０に沿った断面図である。
【図１１】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図１２】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの上部の側面視の断面図である。
【図１３】図１２のライン１３−１３に沿った断面図である。
【図１４】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図１５Ａ】図１４のライン１５Ａ−１５Ａに沿った断面図である。
【図１５Ｂ】図１４のライン１５Ｂ−１５Ｂに沿った断面図である。
【図１５Ｃ】図１４のライン１５Ｃ−１５Ｃに沿った断面図である。
【図１５Ｄ】図１４のライン１５Ｄ−１５Ｄに沿った断面図である。
【図１５Ｅ】図１４のライン１５Ｅ−１５Ｅに沿った断面図である。
【図１５Ｆ】図１４のライン１５Ｆ−１５Ｆに沿った断面図である。
【図１５Ｇ】図１４のライン１５Ｇ−１５Ｇに沿った断面図である。
【図１６】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図１７】図１６のライン１７−１７に沿った断面図である。
【図１８】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図１９】図１８のライン１９−１９に沿った断面図である。
【図２０】本発明のその他の実施例によるエンジンシステムの側面視の断面図である。
【図２１Ａ】図２０のライン２１Ａ−２１Ａに沿った断面図である。
【図２１Ｂ】図２０のライン２１Ｂ−２１Ｂに沿った断面図である。
【図２２】本発明のその他の実施例によるエンジンシステム１００Ｊの側面視の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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