(57)【要約】  回動式熱力学装置（１００）は、第１の流体流れセクション（１１１）及び第２の流体流れセクション（１１５）を有する。第１の流体流れセクション（１１１）は、第１のチャンバ（１３４ａ）を介して第１のポート（１１４ａ）及び第２のポート（１１４ｂ）間で流体が通行するように構成される。第２の流体流れセクション（１１５）は、第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）を介して第３のポート（１１６ａ）及び第４のポート（１１６ｂ）間で流体が通行するように構成される。第２のポート（１１４ｂ）は、第１の熱交換器（３０２ａ）を介して第３のポート（１１６ａ）と流体連通する。
2021508800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体流れセクションを有する回動式熱力学装置であって、
第１の回転軸線を規定し且つ第１の回転軸線を中心にして回転可能である、第１の軸部と、
第２の回転軸線を規定する第１の心棒であって、第１の軸部が第１の心棒を通って延びる、第１の心棒と、
第１の軸部に設けられる第１のピストン部材であって、第１の心棒から第１の軸部の遠位端に向けて延びる、第１のピストン部材と、
第１の心棒に支持される第１のロータであって、第１のロータは、第１のチャンバと、第１のチャンバを横切って延びる第１のピストン部材と、を備える、第１のロータと、
第１のチャンバに隣接した第１のケーシング壁であって、第１のポート及び第２のポートは、ハウジング壁に設けられ、各々が第１のチャンバと流体連通する、第１のケーシング壁と、
を含み、
それによって、
第１のロータ及び第１の心棒は、第１の回転軸線を中心にして第１の軸部と共に回転可能であり、
第１のロータは、第２の回転軸線を中心にして心棒の周りを回動可能であり、第１のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第１のロータが第１のピストン部材に対して回動するのを可能にし、
従って、第１の流体流れセクションは、第１のチャンバを介して第１のポート及び第２のポート間で流体が通行するように構成され、
装置は、更に第２の流体流れセクションを含み、第２の流体流れセクションは、
第２のチャンバと、
第２のチャンバに隣接した第２のハウジング壁と、
第２のハウジング壁に設けられ、各々が第２のチャンバと流体連通する、第３のポート及び第４のポートと、を含み、
従って、第２の流体流れセクションは、第２のチャンバを介して第３のポート及び第４のポート間で流体が通行するように構成され、
第２のポートは、第１の熱交換器を介して第３のポートと流体連通する、回動式熱力学装置。
【請求項２】
第２の回転軸線が、第１の回転軸線に対して実質上垂直である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
装置であって、
第１のロータが、第２のチャンバを含み、
第１のピストン部材が、第１の心棒の一方側から第１の軸部に沿って延び、
第２のピストン部材が、第１の心棒の他方側から第１の軸部に沿って第２のチャンバを横切って延びて、
第１のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第１のロータが第２のピストン部材に対して回動するのを可能にする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
第４のポートが、第２の熱交換器を介して第１のポートと流体連通する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第１のロータの第１のチャンバの容積が、第１のロータの第２のチャンバの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
第１の軸部、第１の心棒及び第１のピストン部材が、互いに対して固定される、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
装置であって、
第２のチャンバを含む第２のロータと、
第１の回転軸線を中心にして回転可能な第２の軸部であって、第２の軸部が第１の軸部に結合され、従って、第１の軸部及び第２の軸部が、第１の回転軸線を中心にして一緒に回転可能である、第２の軸部と、
第３の回転軸線を規定する第２の心棒であって、第２の軸部が第２の心棒を通って延びる、第２の心棒と、
第２の軸部に設けられる第２のピストン部材であって、第２の心棒から第２の軸部の遠位端に向けて延びる、第２のピストン部材と、を更に含み、
第２のロータが、第２の心棒に支持され、
第２のピストン部材が、第２のチャンバを横切って延び、
それによって、
第２のロータ及び第２の心棒が、第１の回転軸線を中心にして第２の軸部と共に回転可能であり、
第２のロータが、第３の回転軸線を中心にして第２の心棒の周りを回動可能であり、
第２のロータが第２の回転軸線を中心にして回転するときに、第２のロータが第２のピストン部材に対して回動するのを可能にする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項８】
第３の回転軸線が、第１の回転軸線に対して実質上垂直である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
第１のロータが、
第１のロータの第２のチャンバであって、第１のピストン部材が、第１の心棒の一方側から第１の軸部に沿って延びる、第１のロータの第２のチャンバと、
第２のピストン部材であって、第１の心棒の他方側から第１の軸部に沿って第１のロータの第２のチャンバを横切って延びて、第１のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第１のロータが第２のピストン部材に対して回動するのを可能にする、第２のピストン部材と、を含み、
第２のロータが、
第２のロータの第１のチャンバであって、第２のピストン部材が第２の心棒の一方側から第２の軸部に沿って延びる、第２のロータの第１のチャンバと、
第２のロータの第１のピストン部材であって、第２の心棒の他方側から第２の軸部に沿って第２のロータの第１のチャンバを横切って延びて、第２のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第２のロータが第２のロータの第１のピストン部材に対して回動するのを可能にする、第２のロータの第１のピストン部材と、を含み、
第１のロータの第２のチャンバが、第５のポート及び第６のポートと流体連通し、
それによって、第１の流体流れセクションの一部を形成し、第１のロータの第２のチャンバを介して第５のポート及び第６のポート間で流体が通行するように構成され、
第２のロータの第１のチャンバが、第７のポート及び第８のポートと流体連通し、
それによって、第２の流体流れセクションの一部を形成し、第２のロータの第２のチャンバを介して第７のポート及び第８のポート間で流体が通行するように構成され、
第６のポートが、第１の熱交換器を介して第７のポートと流体連通する、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
第８のポートが、第２の熱交換器を介して第５のポートと流体連通する、請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
第４のポートが、第２の熱交換器を介して第１のポートと流体連通する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
第１のロータの第１のチャンバ及び第２のチャンバが、実質上同じ容積を有し、
第２のロータの第１のチャンバ及び第２のチャンバが、実質上同じ容積を有し、
第１のロータチャンバの容積が、第２のロータチャンバの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
第１の軸部が、第１のロータ及び第２のロータが互いに同じ速度だけで回転するように動作可能であるように、第２の軸部に直接結合される、請求項７から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
第２の軸部、第２の心棒及び第２のピストン部材が、互いに対して固定される、請求項７から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
第１の熱交換器が、第１の熱交換器を通過する流体から熱エネルギーを除去するように、ヒートシンクとして動作可能である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
第２の熱交換器が、第２の熱交換器を通過する流体に熱エネルギーを加えるように、熱源として動作可能である、請求項４又は１０に従属するときの請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１の熱交換器が、
第１の流体流れセクションと第２の流体流れセクションとの間の流体流れを可能にするように動作可能なチャンバと、
熱エネルギーが流体から極低温媒体に移動されるように、極低温媒体をチャンバに注入するように構成されるインジェクタと、を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
第１の熱交換器が、第１の熱交換器を通過する流体に熱エネルギーを加えるように、熱源として動作可能である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
第２の熱交換器が、第２の熱交換器を通過する流体から熱エネルギーを除去するように、ヒートシンクとして動作可能である、請求項４又は１０に従属するときの請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
第１の熱交換器が、連続燃焼のように動作可能な燃焼チャンバを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
そのチャンバが又は各チャンバが、開口を有し、
そのそれぞれのピストン部材が又は各それぞれのピストン部材が、そのそれぞれのピストン部材の又は各それぞれのピストン部材のそれぞれの心棒から、そのそれぞれのピストン部材の又は各それぞれのピストン部材の対応するチャンバを横切って対応する開口に向けて延びる、請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
装置が、ロータを心棒の周りに回動させるように動作可能な回動作動器を更に含み、
回動作動器が、
ロータに設けられた第１の案内機能部と、
ハウジングに設けられた第２の案内機能部と、を含み、
第１の案内機能部が、ロータを心棒の周りに回動させるように第２の案内機能部と協働するように動作可能である、請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
装置が、ロータを心棒の周りに回動させるように動作可能な回動作動器を更に含み、
回動作動器が、
ロータに設けられた第１の案内機能部と、
ハウジングの第２の案内機能部と、を含み、
第１の案内機能部が、形状において第２の案内機能部と相補的であり、
第１又は第２の案内機能部の一方が、第１又は第２の案内部材機能部の他方が従うように制約される経路を画定し、
第１又は第２の案内機能部の他方が、経路に係合するように動作可能であり経路に沿って動くときに回転する回転可能部材を含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
第２の案内機能部が、ハウジングと結合される軸受の少なくとも一部を保持するように構成された転回リングを含む、請求項２２又は２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
第１の案内機能部が、転回リングと結合されるように構成されたスタイラスを含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
熱源が、第１の熱交換器内のダクトを通過する物質を含み、装置が、物質を冷却する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
流体が、空気を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
装置が、第１の回転軸線を中心にしてロータを駆動するように構成された第１の軸部に結合されたモータを含む、請求項２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
モータが、モータが第１の回転軸線を中心にして第１の方向にロータを駆動するように構成されるときに第１の熱交換器が物質から流体に熱を移動させるための熱源として作用するように動作可能であるように、可逆的であり、
モータが第１の回転軸線を中心にして第１の方向と反対の第２の方向にロータを駆動するように構成されるとき、第１の熱交換器が、流体から物質に熱を移動させるためのヒートシンクとして作用するように動作可能である、請求項２８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回動式熱力学装置（ｒｏｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ  ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）に関する。
【０００２】
特に、本開示は、熱ポンプ及び／又は熱機関として動作可能な熱力学装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
作動流体を圧縮及び膨張させる従来の熱ポンプ及び熱機関は、多くの場合、作動流体を加圧するためのポンプと、流体を膨張させるためのタービンと、を含む。この理由は、最も効率的な従来の熱力学エキスパンダが、回転形式（例えば、タービン）である傾向があり、単一ステージの膨張比３：１に典型的に制限されるからである。
【０００４】
システムの性能を最適化する目的で、タービンの運転速度は、ポンプの運転速度よりも通常高い。それ故に、ポンプ及びタービンは、異なった形式である傾向があり、また、それらの異なった速度での運転を可能にするように互いに独立して回転する。
【０００５】
追加的に、従来のポンプ及びタービン構成は、それらの効率を最大化する目的で、整合する運転速度を必要とする。ほとんどのシステムの本質そのものは、比較的狭い動作範囲のために最適化される傾向があることを意味し、この範囲の外での運転は、高い非能率性や構成要素の容認できない摩耗をもたらすことがある。
【０００６】
これが意味することは、従来の熱ポンプや従来の熱機関に関して、大きな温度差が、十分に高い運転速度を達成するように必要とされる、ということであり、これは、そういった装置が、より低い温度差だけが利用可能な環境において動作できない、ということを意味する。これは、そういった従来の装置の有効性を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それ故に、広範囲の運転速度及び／又は温度差に亘って動作し得る、制限がより少なく、損失がより少なく、効率がより高い、熱ポンプやモータが非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によれば、提供されるのは、添付の特許請求の範囲に記載されるような装置及び方法である。本発明の他の特徴は、従属請求項及び後に続く説明から明らかになるであろう。
【０００９】
従って、設けられることがあるのは、回動式熱力学装置（１００）である。
回動式熱力学装置（１００）は、第１の流体流れセクション（１１１）を有し、
第１の流体流れセクション（１１１）は、
第１の回転軸線（１３０）を規定し且つ第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転可能である、第１の軸部（１１８）と、
第２の回転軸線（１３２）を規定する第１の心棒（１２０）であって、第１の軸部（１１８）が第１の心棒（１２０）を通って延びる、第１の心棒（１２０）と、
第１の軸部（１１８）に設けられる第１のピストン部材（１２２ａ）であって、第１の心棒（１２０）から第１の軸部（１１８）の遠位端に向けて延びる、第１のピストン部材（１２２ａ）と、
第１の心棒（１２０）に支持される第１のロータ（１１９）であって、第１のロータ（１１９）は、第１のチャンバ（１３４ａ）と、第１のチャンバ（１３４ａ）を横切って延びる第１のピストン部材（１２２ａ）と、を備える、第１のロータ（１１９）と、
第１のチャンバ（１３４ａ）に隣接した第１のケーシング壁であって、第１のポート（１１４ａ）及び第２のポート（１１４ｂ）は、ハウジング壁に設けられ、各々は、第１のチャンバ（１３４ａ）と流体連通する、第１のケーシングの壁と、
を含み、
それによって、第１のロータ（１１９）及び第１の心棒（１２０）は、第１の回転軸線（１３０）を中心にして第１の軸部（１１８）と共に回転可能であり、第１のロータ（１１９）は、第２の回転軸線（１３２）を中心にして心棒（１２０）の周りを回動可能であり、第１のロータ（１１９）が第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転するときに、第１のロータ（１１９）が第１のピストン部材（１２２ａ）に対して回動するのを可能にし、従って、第１の流体流れセクション（１１１）は、第１のチャンバ（１３４ａ）を介して第１のポート（１１４ａ）及び第２のポート（１１４ｂ）間で流体が通行するように構成され、
装置は、更に第２の流体流れセクション（１１５）を含み、
第２の流体流れセクション（１１５）は、
第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）と、
第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）に隣接した第２のハウジング壁と、
第２のハウジング壁に設けられ、各々が第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）と流体連通する、第３のポート（１１６ａ）及び第４のポート（１１６ｂ）と、
を含み、
従って、第２の流体流れセクション（１１５）は、第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）を介して第３のポート（１１６ａ）及び第４のポート（１１６ｂ）間で流体が通行するように構成され、第２のポート（１１４ｂ）は、第１の熱交換器（３０２ａ）を介して第３のポート（１１６ａ）と流体連通する。
【００１０】
第２の回転軸線（１３２）は、第１の回転軸線（１３０）に対して実質上垂直であることがある。
【００１１】
第１のロータ（１１９）は、第２のチャンバ（１３４ｂ）を含むことがある。第１のピストン部材（１２２ａ）は、第１の心棒（１２０）の一方側から第１の軸部（１１８）に沿って延びることがある。第２のピストン部材（１２２ｂ）は、第１の心棒（１２０）の他方側から第１の軸部（１１８）に沿って第２のチャンバ（１３４ｂ）を横切って延びて、第１のロータ（１１９）が第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転するときに、第１のロータ（１１９）が第２のピストン部材（１２２ｂ）に対して回動するのを可能にする。
【００１２】
第４のポート（１１６ｂ）は、第２の熱交換器（３０６ａ）を介して第１のポート（１１４ａ）と流体連通することがある。
【００１３】
第１のロータの第１のチャンバ（１３４ａ）の容積は、第１のロータの第２のチャンバ（１３４ｂ）の容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【００１４】
第１の軸部（１１８）、第１の心棒（１２０）及び第１のピストン部材（１２２ａ、１２２ｂ）は、互いに対して固定されることがある。
【００１５】
装置（２００）が更に含むことがあるのは：第２のチャンバ（２３４ｂ）を含む第２のロータ（２１９）と、第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転可能な第２の軸部（２１８）と、であり、第２の軸部（２１８）は、第１の軸部（１１８）に結合され、従って、第１の軸部（１１８）及び第２の軸部（２１８）は、第１の回転軸線（１３０）を中心にして一緒に回転可能である。同じく設けられることがあるのは、第３の回転軸線（２３２）を規定する第２の心棒（２２０）であって、第２の軸部（２１８）が第２の心棒（２２０）を通って延びる、第２の心棒（２２０）と、第２の軸部（２１８）に設けられる第２のピストン部材（２２２ｂ）であって、第２の心棒（２２０）から第２の軸部（２１８）の遠位端に向けて延びる、第２のピストン部材（２２２ｂ）と、第２の心棒（２２０）に支持される第２のロータ（２１９）と、第２のチャンバ（２３４ｂ）を横切って延びる第２のピストン部材（２２２ｂ）と、であり、それによって、第２のロータ（２１９）及び第２の心棒（２２０）は、第１の回転軸線（１３０）を中心にして第２の軸部（２１８）と共に回転可能であり、第２のロータ（２１９）は、第３の回転軸線（２３２）を中心にして第２の心棒（２２０）の周りを回動可能であり、第２のロータ（２１９）が第２の回転軸線（１３０）を中心にして回転するときに、第２のロータ（２１９）が第２のピストン部材（２２２）に対して回動するのを可能にする。
【００１６】
第３の回転軸線（２３２）は、第１の回転軸線（１３０）に対して実質上垂直であることがある。
【００１７】
第１のロータ（１１９）が含むことがあるのは：第１のロータの第２のチャンバ（１３４ｂ）と、第１の心棒（１２０）の一方側から第１の軸部（１１８）に沿って延びる、第１のピストン部材（１２２ａ）と、であり、第２のピストン部材（１２２ｂ）は、第１の心棒（１２０）の他方側から第１の軸部（１１８）に沿って第１のロータの第２のチャンバ（１３４ｂ）を横切って延びて、第１のロータ（１１９）が第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転するときに、第１のロータ（１１９）が第２のピストン部材（１２２ｂ）に対して回動するのを可能にする。第２のロータ（２１９）が含むことがあるのは：第２のロータの第１のチャンバ（２３４ａ）であり、第２のピストン部材（２２２ｂ）は、第２の心棒（２２０）の一方側から第２の軸部（２１８）に沿って延び、第２のロータの第１のピストン部材（２２２ａ）は、第２の心棒（２２０）の他方側から第２の軸部（２１８）に沿って第２のロータの第１のチャンバ（２３４ａ）を横切って延びて、第２のロータ（２１９）が第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転するときに、第２のロータ（２１９）が第２のロータの第１のピストン部材（２２２ａ）に対して回動するのを可能にする。第１のロータの第２のチャンバ（１３４ｂ）が流体連通することがあるのは：第５のポート（１１４ｃ）及び第６のポート（１１４ｄ）であり、それによって、第１の流体流れセクション（１１１）の一部を形成し、第１のロータの第２のチャンバ（１３４ｂ）を介して第５のポート（１１４ｃ）及び第６のポート（１１４ｄ）間で流体が通行するように構成され、第２のロータの第１のチャンバ（２３４ａ）は、第７のポート（１１６ｃ）及び第８のポート（１１６ｄ）と流体連通し、それによって、第２の流体流れセクション（１１５）の一部を形成し、第２のロータの第２のチャンバ（２３４ｂ）を介して第７のポート（１１６ｃ）及び第８のポート（１１６ｄ）間で流体が通行するように構成され、第６のポート（１１４ｄ）は、第１の熱交換器（３０２ａ）を介して第７のポート（１１６ｃ）と流体連通する。
【００１８】
第８のポート（１１６ｄ）は、第２の熱交換器（３０６ａ）を介して第５のポート（１１４ｃ）と流体連通することがある。
【００１９】
第４のポート（１１６ｂ）は、第２の熱交換器（３０６ａ）を介して第１のポート（１１４ａ）と流体連通することがある。
【００２０】
第１のロータ（１１９）の第１のチャンバ（１３４ａ）及び第２のチャンバ（１３４ｂ）は、実質上同じ容積を有し、第２のロータ（２１９）の第１のチャンバ（２３４ａ）及び第２のチャンバ（２３４ｂ）は、実質上同じ容積を有し、第１のロータチャンバ（１３４ａ、１３４ｂ）の容積は、第２のロータチャンバ（２３４ａ、２３４ｂ）の容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい。
【００２１】
第１の軸部（１１８）は、第１のロータ（１１９）及び第２のロータ（２１９）が互いに同じ速度だけで回転するように動作可能であるように、第２の軸部（２１８）に直接結合されることがある。
【００２２】
第２の軸部（２１８）、第２の心棒（２２０）及び第２のピストン部材（２２２ａ、２２２ｂ）は、互いに対して固定されることがある。
【００２３】
第１の熱交換器（３０２ａ）は、第１の熱交換器を通過する流体から熱エネルギーを除去するように、ヒートシンクとして動作可能であることがある。
【００２４】
第２の熱交換器（３０６ａ）は、第２の熱交換器を通過する流体に熱エネルギーを加えるように、熱源として動作可能であることがある。
【００２５】
第１の熱交換器（３０２ａ）は、第１の流体流れセクション（１１２）と第２の流体流れセクション（１１５）との間の流体流れを可能にするように動作可能なチャンバ（８１０）と、熱エネルギーが流体から極低温媒体に移動されるように、極低温媒体をチャンバ（８１０）に注入するように構成されるインジェクタ（８１２）と、を含む。
【００２６】
第１の熱交換器（３０２ａ）は、第１の熱交換器を通過する流体に熱エネルギーを加えるように、熱源として動作可能であることがある。
【００２７】
第２の熱交換器（３０６ａ）は、第２の熱交換器を通過する流体から熱エネルギーを除去するように、ヒートシンクとして動作可能であることがある。
【００２８】
第１の熱交換器（３０２ａ）は：連続燃焼のための動作可能な燃焼チャンバを含むことがある。
【００２９】
そのチャンバ（１３４ａ、１３４ｂ、２３４ａ、２３４ｂ）は又は各チャンバ（１３４ａ、１３４ｂ、２３４ａ、２３４ｂ）は、開口（３６）を有することがあり、そのそれぞれのピストン部材（１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ）は又は各それぞれのピストン部材（１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ）は、そのそれぞれのピストン部材（１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ）の又は各それぞれのピストン部材（１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ）のそれぞれの心棒（２０）からそのそれぞれのピストン部材（１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ）の又は各それぞれのピストン部材（１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ）の対応するチャンバを横切って対応する開口（３６）に向けて延びる。
【００３０】
装置が更に含むことがあるのは：ロータ（１１９、２１９）を心棒（１２０、２２０）の周りに回動させるように動作可能な回動作動器であり、回動作動器が含むのは：ロータ（１１９、２１９）に設けられた第１の案内機能部（５２）と、ハウジング（１１２）に設けられた第２の案内機能部（５０）と、であり、第１の案内機能部（５２）は、ロータ（１１９、２１９）を心棒（１２０、２２０）の周りに回動させるように第２の案内機能部（５０）と協働するように動作可能である。
【００３１】
第１の案内機能部（５２）及び第２の案内機能部（５０）の少なくとも一方は、第１の案内機能部（５２）及び第２の案内機能部（５０）の他方に磁気的に結合するように動作可能な電磁石を含むことがある。
【００３２】
装置が更に含むことがあるのは、ロータ（１１９、２１９）を心棒（１２０、２２０）の周りに回動させるように動作可能な回動作動器であり、回動作動器が含むのは：ロータ（１１９、２１９）に設けられた第１の案内機能部（５２）と、ハウジング（１１２）の第２の案内機能部（５０）と、であり、第１の案内機能部（５２）は、形状において第２の案内機能部（５０）と相補的であり、第１又は第２の案内機能部の一方は、第１又は第２の案内機能部（５２）の他方が従うように制約される経路（５０）を画定し、第１又は第２の案内機能部（５２）の他方は、経路（５０）に係合するように動作可能であり、経路（５０）に沿って動くときに回転する回転可能部材（８２０）を含む。
【００３３】
熱源は、第１の熱交換器３０２ａ内のダクト（３０３）を通過する物質を更に含むことがあり、装置（１０００）は、物質に冷却を提供する。
【００３４】
装置を通過する流体は、空気を含むことがある。
【００３５】
幾つかの例では、装置は、第１の回転軸線（１３０）を中心にしてロータ（１１９）を駆動するように構成された第１の軸部１１８に結合されたモータ（３０８）を含む。
【００３６】
モータ（３０８）は、可逆的であることがあり、従って、モータが第１の回転軸線（１３０）を中心にして第１の方向にロータ（１１９）を駆動するように構成されるとき、第１の熱交換器（３０２ａ）は、物質から流体に熱を移動させるための熱源として作用するように動作可能であり、モータが第１の回転軸線（１３０）を中心にして、第１の方向と反対の第２の方向にロータ（１１９）を駆動するように構成されるとき、第１の熱交換器（３０２ａ）は、流体から物質に熱を移動させるためのヒートシンクとして作用するように動作可能である。
【００３７】
第２の案内機能部（５５０）は、ハウジングと結合される軸受（５２９）の少なくとも一部を保持するように構成された転回リング（５２７）を含むことがある。
【００３８】
第１の案内機能部（５５２）は、転回リング（５２７）内に受容されるように構成されたスタイラスを含むことがある。
【００３９】
１つの実施形態では、設けられるのは、回動式熱力学装置（１００）である。回動式熱力学装置（１００）は、第１の流体流れセクション（１１１）を有し、
第１の流体流れセクション（１１１）は、
第１の回転軸線（１３０）を規定し且つ第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転可能である、第１の軸部（１１８）と、
第２の回転軸線（１３２）を規定する第１の心棒（１２０）であって、第１の軸部（１１８）が第１の心棒（１２０）を通って延びる、第１の心棒（１２０）と、
第１の軸部（１１８）に設けられる第１のピストン部材（１２２ａ）であって、第１の心棒（１２０）から第１の軸部（１１８）の遠位端に向けて延びる、第１のピストン部材（１２２ａ）と、
第１の心棒（１２０）に支持される第１のロータ（１１９）であって、第１のロータ（１１９）が、第１のチャンバ（１３４ａ）と、第１のチャンバ（１３４ａ）を横切って延びる第１のピストン部材（１２２ａ）と、を含む、第１のロータ（１１９）と、
第１のチャンバ（１３４ａ）に隣接した第１のケーシング壁であって、第１のポート（１１４ａ）及び第２のポート（１１４ｂ）がハウジング壁に設けられ、各々が第１のチャンバ（１３４ａ）と流体連通する、第１のケーシング壁と、
を含み、
それによって、第１のロータ（１１９）及び第１の心棒（１２０）は、第１の回転軸線（１３０）を中心にして第１の軸部（１１８）と共に回転可能であり、第１のロータ（１１９）は、第２の回転軸線（１３２）を中心にして心棒（１２０）の周りを回動可能であり、第１のロータ（１１９）が第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転するときに、第１のロータ（１１９）が第１のピストン部材（１２２ａ）に対して回動するのを可能にし、従って、第１の流体流れセクション（１１１）は、第１のチャンバ（１３４ａ）を介して第１のポート（１１４ａ）及び第２のポート（１１４ｂ）間で流体が通行するように構成され、
装置は、更に第２の流体流れセクション（１１５）を含み、
第２の流体流れセクション（１１５）は、
第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）と、
第１の心棒（１２０）の他方側から第１の軸部（１１８）に沿って延びる第２のピストン部材（１２２ｂ）であって、第２のチャンバ（１３４ｂ）を横切って延びて、第１のロータ（１１９）が第１の回転軸線（１３０）を中心にして回転するときに、第１のロータ（１１９）が第２のピストン部材（１２２ｂ）に対して回動するのを可能にする、第２のピストン部材（１２２ｂ）と、
第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）に隣接した第２のハウジング壁と、
第２のハウジング壁に設けられ、各々が第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）と流体連通する、第３のポート（１１６ａ）及び第４のポート（１１６ｂ）と、
を含み、
従って、第２の流体流れセクション（１１５）は、第２のチャンバ（１３４ｂ、２３４ｂ）を介して第３のポート（１１６ａ）及び第４のポート（１１６ｂ）間で流体が通行するように構成され、
第１の流体流れセクション（１１１）及び第２の流体流れセクション（１１５）は、第１のロータ（１１９）の２つの側部であり、第１の流体流れセクション（１１１）及び第２の流体流れセクション（１１５）の一方は、圧縮機として動作可能であり、第１の流体流れセクション（１１１）及び第２の流体流れセクション（１１５）の他方は、エキスパンダとして動作可能であり、第２のポート（１１４ｂ）は、第１の熱交換器（３０２ａ）を介して第３のポート（１１６ａ）と流体連通する。
【００４０】
それ故に、提供されることがあるのは、流体を移送及び膨張させるように動作可能な装置であり、装置は、回転の出力を提供する目的で、熱をシステム（例えば、冷蔵庫）から除去するための熱ポンプとして構成されることがあり、又は、仕事を作動流体から取り出すための熱機関として構成されることがある。
【００４１】
本装置の移送セクション（例えば、ポンプ）及び膨張セクション（例えば、タービン）は、略同じ速度でそれらの最適効率を持続でき、また、共通の装置内に収容されるおかげで、単一の組の機械的制約を受ける。それ故に、本開示の構成は、実質上、熱力学的に理想的であり得る。
【００４２】
装置は、単一の共通ロータの壁によって画定される、リンクされた移送チャンバ及び膨張チャンバを有するコア要素を含むことがある。ロータは、回転可能なピストンに対して回動可能である。それ故に、この構成は、関連技術の例よりも低い回転速度で動作可能であり効果的である移送システムを提供する。システムは、関連技術の例と同等の速度まで及びそれを含む速度で動作可能でもある。
【００４３】
コア要素は、本開示のロータが、例えば、ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１６／０５２４２９（国際公開第２０１７／０８９７４０号として公開）で説明されたように、同時に「回転（ｒｏｔａｔｅ）」及び「回動（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）」するように動作可能であるため、「ロティキュレータ」として説明されることがある。それ故に、設けられる熱機関又は熱ポンプは、「回動式装置」を含む。
【００４４】
回動動作（Ｒｏｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）と回動式（ｒｏｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ）の概念は、それ故に、単一のボディ（例えば、ロータ）が同時に回動しながら回転する装置を説明しており、回転に連動して及び並進して、容積「仕事」を実行するように使用される場合がある３次元空間運動を説明する。
【００４５】
それ故に、装置は、単一の順序の機械的な制約／損失内での複数の容積チャンバの完全な管理及び完全な制御を提供する。機械的損失に対する容積チャンバのこの高い比率を考えると、装置の効率は、従来の装置と比較すると上位である。
【００４６】
斯くして、本開示は、装置の作動容積の確実な移送及び完全な排出の両方が可能な装置を説明しており、そういったものは、「理想的な」エキスパンダ／圧縮機／ポンプの特徴であり、従来の装置を多オーダで超えた高い膨張／圧縮比を提供する。
【００４７】
装置は、作動流体の膨張、ならびに、同じ作動流体の圧縮及び／又は移送、といった作用を同時実行するように動作可能な単一装置の非常に望ましい特性を提供する。
【００４８】
斯くして、本開示による熱機関は、関連技術の例よりも低品質の熱を利用して、より低い熱差で動作することができる。
【００４９】
第１の流体流れセクション及び第２の流体流れセクション（例えば、膨張セクション及び移送セクション）がリンクされているため、本開示による熱ポンプは、流体の膨張が移送／ポンプ／圧縮セクションを駆動するように利用される故に、関連技術の例よりも本質的に効率的であり、それによって、必要とするモータからの外部入力が少なくなる。
【００５０】
それ故に、本開示による装置は、広範囲の条件に亘って効率的に動作することができ、それにより、装置が、関連技術の例が動作するのに十分なエネルギーを提供しないであろう入力条件で出力を生成する、のを可能にする。
【００５１】
本開示の例は、これから添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本開示によるロータ組立体及びハウジングを含む、装置の例の部分分解図である。
【図２】図１に示されたもの対して異なったハウジング及び出入口を備えた、本開示による装置の斜視的な外観図である。
【図３】図１の装置の斜視的な半「透明」な組立図である。
【図４】より詳細な図１のロータ組立体を示す図である。
【図５】図４のロータ組立体のロータを示す図である。
【図６】図４のロータ組立体の端面図である。
【図７】図５のロータの端面図である。
【図８】ロータ組立体の心棒の斜視図である。
【図９】ロータ組立体の軸の斜視図である。
【図１０】図８の心棒及び図９の軸の組立体を示す図である。
【図１１】点線で示された隠された詳細を備えた、図１に示されたハウジングの平面図である。
【図１２】図１１に示されたハウジングの内部を示す図である。
【図１３】図２のロータハウジングの内部を示す図である。
【図１４】ロータの代替の例を示す図である。
【図１５】冷却装置に適した本開示による閉ループ熱ポンプの第１の例を示す図である。
【図１６】冷却装置に適した本開示による閉ループ熱ポンプの第２の例を示す図である。
【図１７】図１５の熱ポンプの一部を形成することができる特異なロータ容積を提供する代替の手段を示す図である。
【図１８】図１６の本開示の更なる例の熱機関の一部を形成することができる特異なロータ容積を提供する代替の手段を示す図である。
【図１９】それに限定されないが、エネルギーハーベスティング装置に適した本開示による閉ループ熱機関の第１の例を示す図である。
【図２０】それに限定されないが、エネルギーハーベスティング装置に適した本開示による閉ループ熱機関の第２の例を示す図である。
【図２１】それに限定されないが、動力発生装置に適した本開示による開ループ熱機関の第１の例を示す図である。
【図２２】それに限定されないが、動力発生装置に適した本開示による開ループ熱機関の第２の例を示す図である。
【図２３】それに限定されないが、動力発生装置に適した本開示による開ループ熱機関の第３の例を示す図である。
【図２４】それに限定されないが、動力発生装置に適した本開示による開ループ熱機関の第４の例を示す図である。
【図２５】冷却装置に適した本開示による開ループ熱ポンプの例を示す図である。
【図２６】代替のロータ組立体の分解例を示す図である。
【図２７Ａ】図２６のロータ組立体の側面図である。
【図２７Ｂ】図２６のロータ組立体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本開示の装置及び動作の方法は、以下で説明される。
【００５４】
特に、本開示は、熱ポンプ及び／又は熱機関として動作可能な回動式熱力学装置を含む装置に関する。
【００５５】
即ち、装置は、熱ポンプ及び／又は熱機関として動作可能な流体作動装置の一部としての使用に適している。装置のコア要素は、説明されており、同じく、装置が採用され得る用途の非限定的な例も説明されている。
【００５６】
用語「流体」は、流体の通常の意味を有することが意図されており、例えば、液体、気体、蒸気、或いは、液体、気体及び／又は蒸気の組合せ、又は流体として挙動する材料である。
【００５７】
図１は、本開示による装置のコア１０部分の部分分解図を示す。コア１０の機能部は、図１−図１４、図１７、図１８に示され、図１５、図１６、図１９−図２４は、どのようにコア１０が、本開示の熱ポンプ及び／又は熱機関を製造する目的で、どのように他の機能部と組合せされるかを例示する。コアは、ハウジング１２及びロータ組立体１４を含む。図２は、ロータ組立体１４の周りで閉じられるときのハウジング１２の代替例を示す。
【００５８】
図１に示された例では、ハウジング１２は、ロータ組立体１４の周りで閉じる２つの部分１２ａ、１２ｂに分割される。しかしながら、代替的な例では、ハウジングは、２つより多い部品から製造される、及び／又は、図１に示されたものとは異なって分離されることがある。
【００５９】
ロータ組立体１４は、ロータ１６、軸１８、心棒２０及びピストン部材２２を含む。ハウジング１２は、空洞２６を画定する壁２４を有し、ロータ１６は、空洞２６内で回転可能及び回動可能である。
【００６０】
軸１８は、第１の回転軸線３０を規定し、その周りを回転可能である。心棒２０は、軸１８の周りに延びる。心棒は、軸１８に対して或る角度で延びる。追加的に、心棒は、第２の回転軸線３２を規定する。言い換えると、心棒２０は、第２の回転軸線３２を規定し、軸１８は、心棒２０に対して或る角度で心棒２０を通って延びる。ピストン部材２２は、軸１８に設けられる。
【００６１】
示された例では、装置は、２つのピストン部材２２、即ち、第１及び第２のピストン部材２２を具備する。ロータ１６は、ロータ１６の両側で一方が他方に正反対に向かい合う２つのチャンバ３４ａ、３４ｂも画定する。
【００６２】
装置が流体圧縮装置の一部である例では、各チャンバ３４は、圧縮チャンバとして設けられることがある。同様に、装置が流体移送装置である例では、各チャンバ３４は、移送チャンバとして設けられることがある。装置が流体膨張装置である例では、各チャンバ３４は、膨張チャンバ又は計量チャンバとして設けられることがある。
【００６３】
ピストン部材２２は、実際上、ロータ組立体１４を完全に通って延びる一部品であることがあるが、この構成は、各チャンバ３４がピストン部材２２を具備することを実質的に意味する。即ち、ピストン部材２２は、１つの部品だけを含むことがあるが、その一つの部品は、ロータ組立体１４のどちら側にも１つである２つのピストン部材セクション２２を形成することがある。
【００６４】
言い換えると、第１のピストン部材２２は、心棒２０の一方側から軸１８に沿ってハウジング１２の一方側に向けて延び、第２のピストン部材２２は、心棒２０の他方側から軸１８に沿ってハウジング１２の他方側に向けて延びる。ロータ１６は、ロータ組立体１４の一方側に第１の開口３６を有する第１のチャンバ３４ａと、ロータ組立体１４の他方側に第２の開口３６を有する第２のチャンバ３４ｂと、を含む。ロータ１６は、心棒２０に支持され、ロータ１６は、心棒２０と相対的に第２の回転軸線３２を中心にして回動可能である。ピストン部材２２は、心棒２０からチャンバ３４ａ、３４ｂを横切って開口３６に向けて延びる。小さい隙間は、ピストン部材２２の縁部と、チャンバ３４を画定するロータ１６の壁と、の間に保持される。隙間は、ピストン部材２２の縁部と、チャンバ３４を画定するロータ１６の壁と、の間にシールを提供するように十分に小さいことがある。代替的又は追加的に、シール部材は、ピストン部材２２と、チャンバ３４を画定するロータ１６の壁と、の間に設けられることがある。
【００６５】
チャンバ３４は、ピストン部材２２に対し及びピストン部材から進行する側壁（即ち、チャンバ３４の端壁）によって画定され、側壁は、ピストン部材２２の側面を過ぎて進行する境界壁によって接合される。即ち、チャンバ３４は、ロータ１６に設けられた側壁／端壁及び境界壁によって画定される。
【００６６】
それ故に、ロータ１６は、軸１８と共に第１の回転軸線３０を中心にして回転可能であり、第２の回転軸線３２を中心にして心棒２０の周りを回動可能である。この構成により、ロータ１６が第１の回転軸線３０を中心として回転するとき、第１のチャンバ３４ａの一方側から第１のチャンバ３４ａの反対側に進行（即ち、横断）するように第１のピストン部材２２は動作可能であることになる。言い換えると、ロータ１６は、第１の回転軸線３０を中心にして軸１８と共に回転可能であり、且つ、ロータ１６は、第２の回転軸線３２を中心にして心棒２０の周りを回動可能であるため、動作中、ロータ１６が第１の回転軸線３０を中心にして回転するとき、ロータ１６及び第１のピストン部材２２間には、相対的な回動（即ち、揺動）運動が存在する。即ち、装置は、ロータ１６が第１の回転軸線３０を中心にして回転するとき、第１のピストン部材２２に対するロータ１６の制御された回動運動を可能にするように構成される。
【００６７】
この構成により同様に、ロータ１６が第１の回転軸線３０を中心として回転するとき、第２のチャンバ３４ｂの一方側から第２のチャンバ３４ｂの反対側に進行（即ち、横断）するように、第２のピストン部材２２は動作可能であることになる。言い換えると、ロータ１６は、第１の回転軸線３０を中心にして軸１８と共に回転可能であり、且つ、ロータ１６は、第２の回転軸線３２を中心にして心棒２０の周りを回動可能であるため、動作中、ロータ１６が第１の回転軸線３０を中心にして回転するとき、ロータ１６及び両ピストン部材２２間には、相対的な回動（即ち、揺動）運動が存在する。即ち、装置は、ロータ１６が第１の回転軸線３０を中心にして回転するとき、両ピストン部材２２に対するロータ１６の制御された回動運動を可能にするように構成される。
【００６８】
相対回動運動は、下で説明されるように、回動作動器によって引き起こされる。
【００６９】
ピストン部材２２に対して回動（即ち、揺動）し得るようなロータ１６の実装が意味することは、チャンバ３４ａ、３４ｂ内にサブチャンバ３４ａ１、３４ａ２、３４ｂ１、３４ｂ２を形成するように、そのチャンバ３４ａ、３４ｂの又は各チャンバ３４ａ、３４ｂの２つの半体の間に可動分割を、ピストン部材２２が提供することである。動作では、各サブチャンバ３４ａ１、３４ａ２、３４ｂ１及び３４ｂ２の容積は、ロータ１６及びピストン部材２２の相対配向に応じて変化する。
【００７０】
ハウジング１２がロータ組立体１４の周りで閉じられるとき、ロータ１６は、小さい隙間が壁２４の大部分に亘ってチャンバ開口３４間に維持されるように、ハウジング壁２４に相対的に配置される。隙間は、ロータ１６及びハウジング壁２４間にシールを提供するのに十分に小さいことがある。
【００７１】
代替的又は追加的に、シール部材は、ハウジング壁２４及びロータ１６間の隙間に設けられることがある。
【００７２】
ポートは、チャンバ３４ａ、３４ｂとの及びそれからの流体の連通のように設けられる。各チャンバ３４に関して、ハウジング１２は、流体をチャンバ３４内に送達するための入口ポート４０と、流体をチャンバ３４から排出するための排出／出口ポート４２と、を含むことがある。ポート４０、４２は、ハウジングを通って延びて、ハウジング１２の壁２４に開いている。
【００７３】
入口及び出口／排出ポート４０、４２は、図１及び図２において異なった配向で示されている。図１では、各ポートによって規定された流れ方向は、第１の回転軸線３０に対して或る角度である。図２では、各ポートによって規定された流れの方向は、第１の回転軸線３０に平行である。ポート４０、４２は、同じ流れ面積を有することがある。他の例では、ポート４０、４２は、異なった流れ面積を有することがある。
【００７４】
同じく設けられるのは、軸１８の端部を支持するための軸受構成体４４である。これは、用途に適した任意の従来の種類のものであることがある。
【００７５】
ポート４０、４２は、ハウジング１２にサイズ決め及び位置決めされることがあり、従って、動作中、それぞれのチャンバ開口３６がポート４０、４２を過ぎて動いたとき、第１の相対位置では、開口３６は、ポート４０、４２と整列され、従って、チャンバ開口は、完全に開かれ、第２の相対位置では、開口３６は、整列から外れ、従って、開口３６は、ハウジング１２の壁２４によって完全に閉じられ、中間の相対位置では、開口３６は、ポート４０、４２と部分的に整列され、従って、開口３６は、ハウジングの壁２４によって部分的に制限される。
【００７６】
代替的に、ポート４０、４２は、ハウジング１２上にサイズ決め及び位置決めされることがあり、従って、動作中、ポート４０、４２及びそれぞれのロータ開口３６の相対位置の第１の範囲（又は、セット）では、ポート４０、４２及びロータ開口３６は、整列から外れ、従って、開口３６は、ハウジング１２の壁２４によって完全に閉じられて、サブチャンバ３４ａ１、３４ａ２とそれらのそれぞれのポート４０、４２との間の流体流れを阻止し、また、サブチャンバ３４ｂ１、３４ｂ２とそれらのそれぞれのポート４０、４２との間の流体流れを阻止する。ポート４０、４２及びそれぞれのロータチャンバ開口３６の相対位置の第２の範囲（又は、セット）では、開口３６は、ポート４０、４２と少なくとも部分的に整列され、従って、開口３６は、少なくとも部分的に開かれ、チャンバ３４ａ、３４ｂのサブチャンバとそれらのそれぞれのポート４０、４２との間で流体が流れるのを可能にする。それ故に、サブチャンバは、（サブチャンバへの流体の流入を可能にするように）少なくとも入口ポートと流体連通しているときに容積を増加させるように動作可能であり、サブチャンバは、（サブチャンバからの流体の流出を可能にするように）少なくとも出口ポートと流体連通しているときに容積を減少させるように動作可能である。
【００７７】
ポートの配置及びサイズ決めは、最良の可能な動作効率を促進させるように、用途（即ち、流体ポンプ装置、流体移送装置、流体膨張装置の一部として使用されるかどうか）に応じて変化することがある。本明細書で説明され、図に示されたポートの場所は、媒体（例えば、流体）の入口及び出口の原理を単に表示する。
【００７８】
本開示の幾つかの装置例（図示せず）では、入口ポート及び出口ポートは、ポート４０、４２を通る流体／媒体の流れを制御するように動作可能な機械式弁又は電気機械式弁を具備されることがある。
【００７９】
装置は、回動作動器を含むことがある。回動作動器の非限定な例は、図３に例示されており、図１、図２に示されたものに対応する。
【００８０】
しかしながら、回動作動器は、ロータの回動運動を制御するように構成された任意の適切な形態の案内手段を含むことがある。例えば、回動作動器は、ロータの回動運動を制御するように構成された電磁気構成体を含むことがある。即ち、回動作動器は、ロータ１１９、２１９に設けられた第１の案内機能部５２と、ハウジング１１２に設けられた第２の案内機能部５０と、を含むことがあり、第１の案内機能部５２は、ロータを心棒の周りに回動させるように第２の案内機能部５０と協働するように動作可能である。第１の案内機能部５２及び第２の案内機能部５０の少なくとも一方は、第１の案内機能部５２及び第２の案内機能部５０の他方に磁気的に結合するように動作可能な電磁石を含む。
【００８１】
提供されるどんな形態でも、回動作動器は、ロータ１６を心棒２０の周りに回動させるように動作可能である（即ち、構成される）。即ち、装置は、心棒２０によって規定される第２の回転軸線３２を中心にしてロータ１６を回動させるように動作可能な（即ち、構成された）回動作動器を更に含むことがある。回動作動器は、装置の必要な性能に相応した任意の角度でロータ１６を回動させるように構成されることがある。例えば、回動作動器は、実質上約６０度の角度に亘ってロータ１６を回動させるように動作可能であることがある。
【００８２】
回動作動器は、例に示されたように、ロータ１６の第１の案内機能部を含むことがあり、ハウジング１２の第２の案内機能部を有することがある。それ故に、回動作動器は、ロータ１６が第１の回転軸線３０を中心にして回転するときに、ピストン部材２２に対するロータ１６の制御された相対回動運動を引き起こすように構成されるロータ１６及びハウジング１２間の機械式リンクとして設けられることがある。即ち、その運動は、ロータ１６の回動運動を引き起こす回動作動器の案内機能部に対して作用するロータ１６の相対運動である。
【００８３】
第１の案内機能部は、形状において第２の案内機能部と相補的である。第１又は第２の案内機能部の一方は、ロータが第１の回転軸線３０を中心に回転するときに、第１又は第２の案内部材機能部の他方が従うように制約される経路を画定する。おそらく溝として設けられた経路は、ロータ１６が心棒２０及び軸線３２の周りを回動するように促すように構成されたルートを有する。このルートは、ロータ１６の回転及び回動間の機械的利点を定めるように作用もする。
【００８４】
図１の例に、そして、図４により明確に、示されたように、スタイラス５２は、ロータ１６に設けられ、図１、図３に示されたように、案内溝５０は、ハウジング１２に設けられる。即ち、案内経路５０は、ハウジングに設けられることがあり、他方の案内機能部、スタイラス５２は、ロータ１６に設けられることがある。
【００８５】
図１、図３に示された例に類似しているロータ組立体１４は、図４から図７に示される。理解され得るように、設けられるのは、ロータ１６のスタイラス５２であり、ハウジング１２の案内溝５０と係合するためのものである。
【００８６】
ロータ１６は、実質上、球形であることがある。示されたように、ロータ１６は、少なくとも部分的に実質上、球形であることがある。便宜のため、図４は、軸１８、心棒２０、及びピストン部材２２が嵌合されたロータ組立体１４全体を示す。対照的に、図５は、ロータ１６それだけを示し、また、空洞６０は、ロータ１４を通って延びて、心棒２０を受容するように構成される。図６は、図６の第１の回転軸線３０に沿って見ている図を示し、図７は、ロータ１４のチャンバ３４を画定する開口３６を見下ろしている図６に示されたものと同じ図である。
【００８７】
図８は、心棒１８及びピストン部材２２を受容するための通路６２を有する心棒２０の斜視図を示す。心棒２０は、実質上シリンダ状である。図９は、軸１８及びピストン部材２２の構成例を示す。軸１８及びピストン部材２２は、図１０に示されたように、一体的に形成されることがあり、或いは、幾つかの部品から製造されることがある。ピストン部材２２は、断面において実質上正方形又は矩形である。図に示されたように、軸１８は、ハウジング１２の軸受構成体４４に着座し、それ故に、第１の回転軸線３０を中心にして軸１８の回転を可能にする目的で、ピストン部材２２から延びるシリンダ状軸受領域を含むことがある。
【００８８】
図１０は、心棒２０と組み立てされた軸１８及びピストン部材２２を示す。それらは、上で説明されたように組立体として形成されることがあり、或いは、おそらく鋳造や鍛造によって、１つのものとして一体的に形成されることがある。
【００８９】
心棒２０は、軸１８及びピストン部材２２の実質上中心に設けられることがある。即ち、心棒２０は、軸１８の２つの端部間の実質上中間に設けられることがある。組み立てされるとき、軸１８、心棒２０及びピストン部材２２は、互いに対して固定されることがある。心棒２０は、軸及びピストン部材２２に対して実質上垂直であることがあり、それ故に、第２の回転軸線３２は、第１の回転軸線３０に対して実質上垂直であることがある。
【００９０】
ピストン部材２２は、ハウジング１２の壁２４の近位で終端するようにサイズ決めされ、小さい隙間は、ピストン部材２２の端部とハウジング壁２４との間に維持される。隙間は、ピストン部材２２及びハウジング壁２４間にシールを提供するのに十分に小さいことがある。代替的又は追加的に、シール部材は、ハウジング壁２４及びピストン部材２２間の隙間に設けられることがある。
【００９１】
案内溝５０の更なる例は、図１の例に対応する図１１、図１２に断面で示される。この例では、案内溝５０は、実質上円形である（即ち、変曲が無い）。
【００９２】
ロータ１４は、軸１８及び心棒２０の組立体の周りに一緒に組み立てられる１つ又は複数の部品で提供されることがある。代替的に、ロータ１６は、一部品として一体形成されるか又は一要素を形成するように幾つかの部品から製作される、のいずれにしても、一部品として提供されることがあり、その場合に、心棒２０は、空洞６０の中に摺動され、次いで、軸１８及びピストン部材２２は、心棒２０に形成された通路６２の中に摺動され、次いで、一緒に固定されることがある。小さい隙間は、心棒２０とロータ１６の空洞６０のボアとの間に維持されることがある。隙間は、心棒２０と空洞６０のロータ１６ボアとの間にシールを提供するのに十分に小さいことがある。代替的又は追加的に、シール部材は、心棒２０と空洞６０のロータ１６ボアとの間の隙間に設けられることがある。
【００９３】
図１３に明確に示されたように、案内機能部がハウジング１２上の経路として設けられる例では、案内経路５０は、ハウジングの第１の円周の周り（即ち、上、近く、及び／又は、いずれかの側）の経路を描く。この例では、第１の円周の平面は、第１の回転軸線３０を中心にして回転するときに、第２の回転軸線３２によって描かれた平面に重なるか又はそれと整列される。
【００９４】
図１３は、第１の回転軸線３０が上に座する水平面に沿って割られた半ハウジングを示す。案内経路５０は、経路を、第２の回転軸線３２の平面の第１の側から離して、次いで、第２の回転軸線３２の平面の第２の側に向けて、方向付けるための（ハウジング１２の一方側の）少なくとも第１の変曲点７０と、経路５０を、第２の回転軸線３２の平面の第２の側から離して、次いで、第２の回転軸線３２の平面の第１の側に戻し向けて、方向付けるための（ハウジングの反対側の）第２の変曲点７２と、を含む。それ故に、経路５０は、第２の回転軸線３２の平面と整列されず、寧ろ、第２の回転軸線３２の平面の左右に往復する。即ち、経路５０は、第２の回転軸線３２の平面上に座さないが、第２の回転軸線３２の平面のいずれかの側の間の正弦曲線ルートを画定する。経路５０は、第２の回転軸線３２からオフセットすることがある。それ故に、第１の回転軸線３０を中心にしてロータ１６が回ると、経路５０及びスタイラス５２の相互作用は、ロータ１６を、心棒２０、したがって、第２の回転軸線３２の周りの前後に、傾斜（即ち、揺動又は回動）させる。
【００９５】
そういった例では、案内経路が、第２の回転軸線３２の平面の一方側の変曲７０、７２から、第２の回転軸線３２の平面の他方側の変曲７０、７２まで、延びる距離は、第２の回転軸線３２を中心にしたロータ１６の回動角度と、第１の回転軸線３０を中心にした軸１８の角度回転と、の間の関係を規定する。変曲７０、７２の数は、第１の回転軸線３０を中心にしたロータ１６の１回転あたりの第２の回転軸線３２を中心にしたロータ１６の回動の数（例えば、圧縮サイクル、膨張サイクル、移送サイクル等々）の比を規定する。
【００９６】
即ち、案内経路５０の傾向は、第１の回転軸線３０の回転に対する第２の回転軸線３２を中心にしたロータ１６の傾斜面、振幅及び周波数を規定し、それによって、任意の点での軸からのラジアル報酬（ｒａｄｉａｌ  ｒｅｗａｒｄ）（又はその逆）に対するチャンバ３４の角度変位の比を規定する。
【００９７】
言い換えると、経路５０の姿勢は、ロータの回転速度と、ロータチャンバ３４ａ、３４ｂの容積の変化率と、の間の機械的な比／関係を直接示す。即ち、経路５０の軌道は、ロータ１６の回転速度と、ロータ１６の回動の速度と、の間の機械的な比／関係を直接示す。それ故に、ロータ組立体１４の回転速度に対するチャンバ容積の排出量の変化率及び程度は、案内経路の軌道変化（即ち、変曲）の重度によって設定される。
【００９８】
溝のプロファイルは、種々の排出量対圧縮特性を生成するように、調整される場合があり、その理由は、ガソリン、ディーゼル（及び他の燃料）、ポンプ、及び膨張のための燃焼機関が、ロータ組立体の動作寿命中に異なった特性及び／又は調整を必要とし得るからである。言い換えると、経路５０の軌道は、変化され得る。
【００９９】
斯くして、案内経路５０は、装置の任意の所与の用途のように事前設定され得る「プログラム可能クランク経路」を提供する。即ち、ルートは、用途の必要性を満足するように最適化されることがある。言い換えると、案内経路は、異なった用途に適するようにプログラムされることがある。
【０１００】
代替的に、案内経路５０を画定する機能部は、経路５０の調整を可能にするように移動可能であることがあり、装置が動作している間にクランク経路の動的調整を提供することがある。これは、装置の性能及び／又は効率の制御を支援するように、第２の回転軸線を中心としたロータの回動動作の速度及び範囲の調整を可能にすることがある。即ち、調整可能クランク経路は、ロータの回転速度と、ロータチャンバ３４ａ、３４ｂの容積の排出量の変化率又は程度と、の間の機械的比／関係の変化を可能にするであろう。それ故に、経路５０は、チャネル要素又は同種のものとして設けられることがあり、ロータ１２及びロータハウジング１６に取り付けられ、ロータ１２及びロータハウジング１６に対して、部分的又は全体的に、移動及び／又は調整される場合がある。
【０１０１】
斯くして、経路５０及び変曲７０、７２は、ピストン２２に対するロータ１６の移送の変化率を規定し、ロータ１６の回転及び回動間の機械報酬（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｒｅｗａｒｄ）に対する甚大な影響を可能にする。
【０１０２】
図１４は、図４から図７に示されたものに類似している、ロータ１６の別の非限定の例を示す。軸受ランド７３は、軸受組立体（例えば、ローラ軸受構成体）を受容する、又は、ロータ１６を心棒２０に支持するための軸受表面を提供するように示される。同じく示されているのは、「切り抜き」機能部７４であって、ロータの非重要な領域に空洞として設けられており、構造を軽く（即ち、重量節約機能部を提供）し、製造中にロータ１６を把持／クランプ／支持するためのランドを提供する。スタイラス５２に隣接した追加のランド７５は、製造中にロータ１６を把持／クランプ／支持するように設けられることもある。この例では、スタイラス５２は、軸線３２に垂直な軸線を中心として回転可能なローラ軸受として設けられる。軸受は、案内経路５０と係合してそれに沿って走り、軌道に沿って移動するときに回転し、それによって、案内部材及び軌道の機能部間の摩擦を最小化する。
【０１０３】
図１５、図１６及び図１９から図２４は、どのように図１から図１４、図１７、図１８のロータ装置が熱ポンプ又は熱機関として動作するようになされたかを例示する。図１から図１４、図１７、図１８を参照して説明された機能部のどれもが、図１５、図１６及び図１９から図２４の構成に含まれることがある。共通の用語は、共通の特徴を識別するために使用される、とは言っても、例の機能部間を区別する目的で、代替の参照番号は、必要に応じて使用される。
【０１０４】
例１−単一ユニット、閉ループ、熱ポンプ
図１５は、閉ループ熱ポンプ、例えば、冷蔵ユニットとして構成された本開示による装置１００を例示する。
【０１０５】
図１から図１４を参照して説明されたように、装置１００は、第１の軸部１１８（軸１８に類似している）を含み、第１の軸部１１８は、第１の回転軸線１３０（回転軸線３０に類似している）を規定して、第１の回転軸線１３０を中心として回転可能である。第１の心棒１２０（心棒２０と類似している）は、第２の回転軸線１３２（回転軸線３２と類似している）を規定し、第１の軸部１１８は、第１の心棒１２０を通って延びる。第２の回転軸線１３２は、第１の回転軸線１３０に実質上垂直である。第１のピストン部材１２２ａ（第１のピストン部材２２と類似している）は、第１の軸部１１８に設けられ、第１のピストン部材１２２ａは、第１の心棒１２０から第１の軸部１１８の遠位端に向けて延びる。第１のロータ１１９（図１から図１４、図１７、図１８のロータ１６に類似している）は、第１の心棒１２０に支持される。ハウジング１１２（ハウジング１２に類似している）は、ロータ１１９組立体の周りに設けられる。
【０１０６】
第１のロータ１１９は、第１のチャンバ１３４ａ（第１のチャンバ３４ａに類似している）を含み、第１のピストン部材１２２ａは、第１のチャンバ１３４ａを横切って延びる。ハウジング１１２の壁は、第１のチャンバ１３４ａに隣接して設けられる。
【０１０７】
ハウジング１１２の壁に、そして、第１のチャンバ１３４ａに隣接して、設けられるのは、第１のポート１１４ａ及び第２のポート１１４ｂ（即ち、ポート４０、４２に類似している）である。ポート１１４ａ、１１４ｂは、第１のチャンバ１３４ａと流体連通しており、流れ入口／出口として動作可能である。
【０１０８】
第１のチャンバ１３４ａは、各々がピストン１２２ａの互いに背向する両側のサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２（サブチャンバ３４ａ１、３４ａ２に類似している）に分割される。それ故に、どの時点でも、ポート１１４ａ、１１４ｂは、サブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２の一方と流体連通していることがあり、両方ではない。
【０１０９】
第１のロータ１１９は、第２のチャンバ１３４ｂ（第２のチャンバ３４ｂに類似している）を含む。ハウジング１１２の壁は、第２のチャンバ１３４ｂに隣接して設けられる。ハウジング１１２は、第３のポート１１６ａ及び第４のポート１１６ｂを含み、第２のチャンバ１３４ｂと流体連通している。ポート１１６ａ、１１６ｂは、第１のチャンバ１３４ｂと流体連通しており、流れ入口／出口として動作可能である。
【０１１０】
第２のチャンバ１３４ｂは、各々がピストン１２２ｂの互いに背向する両側のサブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２（サブチャンバ３４ｂ１、３４ｂ２に類似している）に分割される。それ故に、どの時点でも、ポート１１６ａ、１１６ｂは、サブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２の一方と流体連通していることがあり、両方ではない。
【０１１１】
第１のピストン部材１２２ａは、第１の心棒１２０の一方側から第１の軸部１１８に沿って延び、第２のピストン部材１２２ｂ（第２のピストン部材２２に類似している）は、第１の心棒１２０の他方側から第１の軸部１１８に沿って第２のチャンバ１３４ｂを横切って延びる。斯くして、図１から図１４の例に関して説明されるように、構成体は、第１のロータ１１９が第１の回転軸線１３０の周りを回転するときに、第１のロータ１１９及び第２のピストン部材１２２ｂ間の相対回動運動を可能にするように構成される。
【０１１２】
第１の軸部１１８、第１の心棒１２０及び第１のピストン部材１２２ａ、１２２ｂは、互いに対して固定されることがある。
【０１１３】
斯くして、第１のロータ１１９及び第１の心棒１２０は、第１の軸部１１８と共に、第１の回転軸線１３０を中心にして回転可能であり、第１のロータ１１９は、第２の回転軸線１３２を中心にして心棒１２０の周りを回動可能であり、第１のロータ１１９が第１の回転軸線１３０の周りを回転するときに、第１のロータ１１９及び第１のピストン部材１２２ａ間の相対回動運動を可能にする。
【０１１４】
第２のポート１１４ｂは、第１の熱交換器３０２ａを含む第１のダクト／導管３００ａを介して、第３のポート１１６ａと流体連通する。第１の熱交換器３０２ａは、第１の熱交換器３０２ａを通過する作動流体から熱エネルギーを除去するように動作可能である。即ち、第１の熱交換器３０２ａは、作動流体のためのヒートシンク（即ち、システムを通って流れる媒体のためのヒートシンク）である。ダクト３００ａの第１のセクション３００ａ１は、第２のポート１１４ｂを第１の熱交換器３０２ａに接続し、ダクト３００ａの第２のセクション３００ａ２は、第１の熱交換器３０２ａを第３のポート１１６ａに接続する。即ち、ダクト／導管３００ａ内の流体は、第１の熱交換器３０２を通過することがある。
【０１１５】
それ故に、第１のチャンバ１３４ａ、熱交換器３０２ａ、及び第２のチャンバ１３４ｂは、流れの連続として配置される。
【０１１６】
第４のポート１１６ｂは、第２の熱交換器３０６ａを含む第２のダクト（又は導管）３０４ａを介して、第１のポート１１４ａと流体連通する。第２の熱交換器３０６ａは、第２の熱交換器３０６ａを通過する作動流体から熱エネルギーを加えるように動作可能である。即ち、第２の熱交換器３０６ａは、作動流体のための熱源（即ち、システムを通って流れる媒体のための熱源）である。
【０１１７】
第１の熱交換器３０２ａは、任意の適切なヒートシンクとして設けられる（例えば、加熱されるべき容積、河川、周囲空気等々と熱連通する）ことがある。第２の熱交換器３０６ａは、任意の適切な熱源（例えば、冷却されるべき容積、食料品店の内部空気等々）を含むか又はそれと熱連通することがある。
【０１１８】
ダクト３０４ａの第１のセクション３０４ａ１は、第４のポート１１６ｂを第２の熱交換器３０６ａに接続し、ダクト３０４ａの第２のセクション３０４ａ２は、第２の熱交換器３０６ａを第１のポート１１４ａに接続する。
【０１１９】
モータ３０８は、第１の回転軸線１３０を中心にしてロータ１１９を駆動するように、第１の軸部１１８に結合される。
【０１２０】
本例では、第１のチャンバ１３４ａ及びピストン１２２ａは、それ故に、第１の流体流れセクション１１１を提供し、それは、この例では圧縮機又は容積型ポンプとして動作可能である。それ故に、第１の流体流れセクション１１１は、第１のチャンバ１３４ａを介して第１のポート１１４ａ及び第２のポート１１４ｂ間で流体が通行するように構成される。
【０１２１】
また、第２のチャンバ１３４ｂ及びピストン１２２ｂは、それ故に、第２の流体流れセクション１１５を提供し、第２の流体流れセクション１１５は、この例では、計量セクション又は拡張セクションとして動作可能である。それ故に、第２の流体流れセクション１１５は、第２のチャンバ１３４を介して第３のポート１１６ａ及び第４のポート１１６ｂ間で流体が通行するように構成される。
【０１２２】
第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０１２３】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積と同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０１２４】
例えば、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の多くても半分であることがある。
【０１２５】
代替的に、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の少なくとも２倍であることがある。
【０１２６】
それ故に、本例では、これは、（例えば、図１７に示されたように）単一の装置の範囲内で膨張比を提供する。
【０１２７】
これは、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａを、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂとは異なった幅として、提供することによって、達成されることがあり、第１のピストン１２２ａは、結果として、第２のピストン１２２ｂとは異なった幅を有する。それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２を中心にして同じ程度に、回動、それ故に、進行するであろうが、チャンバ１３４ａ、１３４ｂの容積及びピストン１２２ａ、１２２ｂの工程容積は、異なるであろう。
【０１２８】
ロータ組立体１１６だけを示す図１７に示されたように、異なった容積は、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂよりも幅広として、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａを提供することによって、得られることがあり、第１のピストン１２２ａは、結果として、第２のピストン１２２ｂよりも幅広である。それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２の周りを同じ程度に、回動、それ故に、進行するが、チャンバ１３４ａの容積は、チャンバ１３４ｂの容積よりも大きく、それ故に、ピストン１２２ａの工程容積は、ピストン１２２ｂよりも大きいであろう。
【０１２９】
動作（後で説明されるように）では、作動流体は、システムに導入されて、システムの周りを循環する。
【０１３０】
流体は、冷媒流体又は他の媒体、例えば、それに限定されないが、エタノール、Ｒ２２や超飽和ＣＯ２であることがある。
【０１３１】
システムが本質的に閉鎖されているとすれば、作動流体は、各サイクル後に費消されないか又は動作不能にされることがある。即ち、システムの動作の大部分に関して、同じ固定した量の作動流体は、残って、システムの周りを絶えず循環するであろう。代替的な例では、作動流体は、装置の動作中（例えば、各サイクル中、又は、所定数のサイクル後）に部分的に又は全体的に交換されることがある。
【０１３２】
第１の流体流れセクション１１１（この例では、移送／圧縮機／ポンプセクション）及び第２の流体流れセクション１１５（この例では、計量／膨張セクション）は、同じロータの２つの側部であるため、ロータ１１９の回転は、モータと、第２のチャンバ１３４ｂ内（即ち、サブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２内）の流体の計量／膨張と、の両方によって駆動される。斯くして、本開示の装置の構成は、ロータ１１９を部分的に駆動するために、膨張段階からエネルギーの幾らかを回収する。
【０１３３】
装置１００の動作は、次に説明される。
【０１３４】
ステージ１
図１５に示されたような例では、作動流体は、ポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ１に進入する。
【０１３５】
作動流体は、次いで、サブチャンバ１３４ａ内の、モータ３０８によって駆動されるピストン１２２ａの作用によって、ポンプ送り（例えば、圧縮）され、第２のポート１１４ｂを介して流出する。
【０１３６】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ１の中に引き込まれると同時に、作動流体は、第２のポート１１４ｂを通ってサブチャンバ１３４ａ２から排出される。
【０１３７】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ１から排出されると同時に、作動流体は、第１のポート１１４ｂを通ってサブチャンバ１３４ａ２の中に引き込まれる。
【０１３８】
ステージ２
図１５に示されたような例では、ロータ１１９の第１のチャンバ１３４ａから排出された後で、作動流体は、ダクト３００ａ１に沿って進行して、ヒートシンクとして構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。それ故に、熱は、作動流体が第１の熱交換器３０２ａを通過したときに、作動流体から抽出される。
【０１３９】
作動流体の性質に応じて、第１の熱交換器３０２ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０１４０】
ステージ３
図１５に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ２に沿って進行して、第３のポート１１６ａを介してロータのサブチャンバ１３４ｂ１に進入し、サブチャンバ１３４ｂ１で、作動流体の圧力が抑制され、作動流体は、第４のポート１１６ｂを介してダクト３０４ａに計量供給される。
【０１４１】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ１に進入すると同時に、作動流体は、第４のポート１１６ｂを介してサブチャンバ１３４ｂ２から排出される。
【０１４２】
ロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、第４のポート１１６ｂを介してサブチャンバ１３４ｂ１から排出され、より多くの作動流体は、第３のポート１１６ａを介してサブチャンバ１３４ｂ２に進入し、そこで膨張する。
【０１４３】
全部の例では、ロータサブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、ロータの第２の回転軸線を中心にしてロータの回動を（少なくとも部分的に）引き起こし、また、ロータの第１の回転軸線を中心にして、ロータの回転を引き起こす。この力は、モータ３０８によって提供される力に加えられる。
【０１４４】
ステージ４
図１５に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のチャンバ１３４ｂからダクト３０４ａ１に沿って進行して、この例では熱源として構成される第２の熱交換器３０６ａに進入する。
【０１４５】
作動流体の性質に応じて、第２の熱交換器３０６ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０１４６】
それ故に、作動流体は、熱源から熱を吸収し、次いで、第２の熱交換器３０６ａから出て行き、ダクト３０４ａ２に沿って進行し、その後に、サイクルを再開するように第１のチャンバ１３４ａに進入する。
【０１４７】
例２−２重ユニット、閉ループ、熱ポンプ
図１６は、閉ループ熱ポンプ、例えば、冷凍ユニットの別の例を例示する。この例は、図１５の例と共通する又は同等である多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０１４８】
それ故に、装置２００は、第１の流体流れセクション１１１を含み、第１の流体流れセクション１１１は図１５の例に類似して、圧縮機又は容積型ポンプとして動作可能であることがある。第１の流体流れセクション１１１は、第１のポート１１４ａ及び第２のポート１１４ｂを有し、それらは流れ入口／出口として動作可能である。
【０１４９】
それは、第２の流体流れセクション１１５も含み、第２の流体流れセクション１１５は図１５の例に類似して、計量セクション又は膨張セクションとして動作可能であることがある。第２の流体流れセクション１１５は、第３のポート１１６ａ及び第４のポート１１６ｂを有し、それらは流れ入口／出口として動作可能である。
【０１５０】
装置２００は、第１の軸部１１８を含み、第１の軸部１１８は第１の回転軸線１３０を規定して、第１の回転軸線１３０を中心にして回転可能である。第１の心棒１２０は、第２の回転軸線１３２を規定し、第１の軸部１１８は、第１の心棒１２０を通って延びる。第２の回転軸線１３２は、第１の回転軸線１３０に実質上垂直である。第１のピストン部材１２２ａは、第１の軸部１１８に設けられ、第１のピストン部材１２２ａは、第１の心棒１２０から第１の軸部１１８の遠位端に向けて延びる。第１のロータ１１９は、第１の心棒１２０に支持される。第１のロータ１１９は、第１のチャンバ１３４ａを含み、第１のピストン部材１２２ａは、第１のチャンバ１３４ａを横切って延びる。第１の移送出口１１３ａ及び第１の移送入口１１４ａは、第１のチャンバ１３４ａと流体連通する。
【０１５１】
第１の軸部１１８、第１の心棒１２０及び第１のピストン部材１２２ａ、１２２ｂは、互いに対して固定されることがある。
【０１５２】
また、第１のロータ１１９は、第２のチャンバ１３４ｂを含む。第１のピストン部材１２２ａは、第１の心棒１２０の一方側から第１の軸部１１８に沿って第１のチャンバ１３４ａを通って延びて、サブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２を画定し、第２のピストン部材１２２ｂは、第１の心棒１２０の他方側から第１の軸部１１８に沿って第２のチャンバ１３４ｂを横切って延びて、サブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２を画定する。それ故に、構成体は、第１のロータ１１９が第１の回転軸線１３０を中心にして回転するときに、第１のロータ１１９及び第２のピストン部材１２２ｂ間の相対回動運動を可能にするように構成される。
【０１５３】
斯くして、図１から図１４の例に関して説明されるように、第１のロータ１１９及び第１の心棒１２０は、第１の軸部１１８と共に、第１の回転軸線１３０を中心にして回転可能であり、第１のロータ１１９は、第２の回転軸線１３２を中心にして心棒１２０の周りを回動可能であり、第１のロータ１１９が第１の回転軸線１３０の周りを回転するときに、第１のロータ１１９と第１のピストン部材１２２ａ及び第２のピストン部材１２２ｂとの間の相対回動運動を可能にする。
【０１５４】
装置２００は、更に、第１の回転軸線１３０を中心にして回転可能であって第１の軸部１１８に結合される第２の軸部２１８を含み、従って、第１の軸部１１８及び第２の軸部２１８は、第１の回転軸線１３０を中心にして共に回転可能である。
【０１５５】
第２の心棒２２０は、第３の回転軸線２３２を規定し、第２の軸部２１８は、第２の心棒２２０を通って延びる。第３の回転軸線２３２は、第１の回転軸線１３０に実質上垂直であり、第１のロータの第２の回転軸線１３２に平行であり、それ故に、図１６に示されたようにページの外／内に延びるであろう。
【０１５６】
第２のロータ２１９は、第２の心棒２２０に支持される。第１の軸部１１８は、第１のロータ１１９及び第２のロータが互いに同じ速度だけで回転するように動作可能であるように、第２の軸部２１８に直接結合される。第２のハウジング２１２（ハウジング１２に類似している）は、第２のロータ２１９の周りに設けられる。
【０１５７】
第１のロータ１１９と同様に、第２のロータ２１９は、第１のチャンバ２３４ａ及び第２のチャンバ２３４ｂを含む。第２のピストン部材２２２ｂは、第２の軸部２１８に設けられ、第２のピストン部材２２２ｂは、第２の心棒２２０から第２のチャンバ２３４ｂを横切って第２の軸部２１８の遠位端に向けて延びて、サブチャンバ２３４ｂ１、２３４ｂ２を画定する。
【０１５８】
第２のピストン部材２２２ｂは、第２の心棒２２０の一方側から第２の軸部２１８に沿って延びる。第２のロータの第１のピストン部材２２２ａは、第２の心棒２２０の他方側から、第２の軸部２１８に沿って、第１のチャンバ２３４ａを横切って延びて、サブチャンバ２３４ａ１、２３４ａ２を画定する。斯くして、図１から図１４の例に関して説明されるように、構成体は、第２のロータ２１９が第１の回転軸線１３０を中心にして回転するときに、第２のロータ２１９と第１及び第２のピストン部材２２２ａ、２２２ｂとの間の相対回動運動を可能にするように構成される。
【０１５９】
第２の軸部２１８、第２の心棒２２０及び第２のピストン部材２２２ａ、２２２ｂは、互いに対して固定されることがある。
【０１６０】
この例では、第３のポート１１６ａ及び第４のポート１１６ｂは、第２のチャンバ２３４ｂと流体連通しており、第３のポート１１６ａ及び第４のポート１１６ｂは、第２のロータのハウジング２１２の壁に設けられる。
【０１６１】
それ故に、第２のロータ２１９及び第２の心棒２２０は、第２の軸部２１８と共に、第１の回転軸線１３０を中心にして回転可能であり、第２のロータ２１９は、第３の回転軸線２３２を中心にして第２の心棒２２０の周りを回動可能であり、第２のロータ２１９が第１の回転軸線１３０を中心にして回転するときに、第２のロータ２１９と第１及び第２のピストン部材２２２ａ、２２２ｂとの間の相対回動運動を可能にする。
【０１６２】
第１のロータ１１９の第２のポート１１４ｂは、第１の熱交換器３０２ａを含む第１のダクト／導管３００ａを介して、第２のロータ２１９の第３のポート１１６ａと流体連通する。図１５の例と共通して、第１の熱交換器３０２ａは、第１の熱交換器３０２ａを通過する作動流体から熱エネルギーを除去するように動作可能である（即ち、ヒートシンクである）。ダクト３００ａの第１のセクション３００ａ１は、第２のポート１１４ｂを第１の熱交換器３０２ａに接続し、ダクト３００ａの第２のセクション３００ａ２は、第１の熱交換器３０２ａを第３のポート１１６ａに接続する。
【０１６３】
第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂは、第１のハウジング１１２の壁に設けられた第５のポート１１４ｃ及び第６のポート１１４ｄと流体連通し、従って、構成体は、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂを介して第５のポート１１４ｃ及び第６のポート１１４ｄ間で流体が通行するように構成される。
【０１６４】
第２のロータの第１のチャンバ２３４ａは、第２のハウジング２１２の壁に設けられた第７のポート１１６ｃ及び第８のポート１１６ｄと流体連通し、従って、構成体は、第２のロータの第１のチャンバ２３４ａを介して第７のポート１１６ｃ及び第８のポート１１６ｄ間で流体が通行するように構成される。
【０１６５】
第１のロータ１１９の第６のポート１１４ｄは、第１の熱交換器３０２ａを含む（即ち、第１の熱交換器３０２ａを通って延びる）第２のダクト／導管３００ｂを介して、第２のロータ２１９の第７のポート１１６ｃと流体連通する。ダクト３００ｂの第１のセクション３００ｂ１は、第６のポート１１４ｄを第１の熱交換器３０２ａに接続し、ダクト３００ｂの第２のセクション３００ｂ２は、第１の熱交換器３０２ａを第７のポート１１６ｃに接続する。
【０１６６】
第２のロータ２１９の第４のポート１１６ｂは、第２の熱交換器３０６ａを含む第２のダクト／導管３０４ａを介して、第１のロータ１１９の第１のポート１１４ａと流体連通する。図１５の例と共通して、第２の熱交換器３０６ａは、第２の熱交換器３０６ａを通過する作動流体に熱エネルギーを加えるように動作可能である（即ち、熱源である）。ダクト３０４ａの第１のセクション３０４ａ１は、第４のポート１１６ｂを第２の熱交換器３０６ａに接続し、ダクト３００ａの第２のセクション３０４ａ２は、第２の熱交換器３０６ａを第１のポート１１４ａに接続する。
【０１６７】
第２のロータ２１９の第８のポート１１６ｄは、第２の熱交換器３０６ａを含む（即ち、第２の熱交換器３０６ａを通って延びる）第２のダクト／導管３０４ｂを介して第１のロータの第５のポート１１４ｃと流体連通する。ダクト３０４ｂの第１のセクション３０４ｂ１は、第８のポート１１６ｄを第２の熱交換器３０６ａに接続し、ダクト３０４ｂの第２のセクション３０４ｂ２は、第２の熱交換器３０６ａを第５のポート１１４ｃに接続する。
【０１６８】
それ故に、この例では、流体的に互いに分離され得る２つの流体流れ回路（例えば、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａ及び第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂ間、及び、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂ及び第２のロータの第１のチャンバ２３４ａ間）が存在する。作動流体は、図１５の例に対して説明されたものと同じであることがある。
【０１６９】
本例では、第１のロータ１１９組立体（即ち、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ及び第１のロータピストン１２２ａ、１２２ｂ）及び第１のハウジング１１２は、それ故に、この例では、圧縮機又は容積型ポンプとして動作可能である第１の流体流れセクション１１１を提供する。それ故に、第１の流体流れセクション１１１は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａを介して第１のポート１１４ａ及び第２のポート１１４ｂ間で流体が通行するように、また、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂを介して第５のポート１１４ｃ及び第６のポート１１４ｄ間で流体が通行するように、構成される。
【０１７０】
また、ロータ２１９組立体（即ち、第２のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂ及び第１のロータピストン２２２ａ、２２２ｂ）及び第２のハウジング２１２は、それ故に、第２の流体流れセクション１１５を提供し、第２の流体流れセクション１１５は、この例では、計量セクション又は拡張セクションとして動作可能である。それ故に、第２の流体流れセクション１１５は、第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂを介して第３のポート１１６ａ及び第４のポート１１６ｂ間で流体が通行するように、また、第２のロータの第１のチャンバ２３４ａを介して第７のポート１１６ｃ及び第８のポート１１６ｄ間で流体が通行するように、構成される。
【０１７１】
図１６に示されたように、第１のロータ１１９の第１のチャンバ１３４ａ及び第２のチャンバ１３４ｂ（即ち、第１の流体流れセクション１１１）は、互いに実質上同じ容積を有する。第２のロータ２１９の第１のチャンバ２３４ａ及び第２のチャンバ２３４ｂ（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、互いに実質上同じ容積を有する。しかしながら、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ（第１の流体流れセクション１１１）の体積容量は、第２のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂ（第２の流体流れセクション１１５）の容積と実質上同じ、より少ない、又は、より大きい、ことがある。
【０１７２】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂの容積は、ロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂの第１の流体流れセクション１１１の容積と同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０１７３】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積の多くて半分であることがある。
【０１７４】
代替的に、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積の少なくとも２倍であることがある。
【０１７５】
ロータ１１９、２１９、ピストン１２２、２２２及び軸１１８、２１８だけを示す図１８に示されたように、容積における差異は、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂを、第２のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂよりも幅広として、提供することによって、達成されることがあり、第１のロータピストン１２２ａ、１２２ｂは、結果として、第２のロータピストン２２２ａ、２２２ｂよりも幅広である。それ故に、ピストン１２２、２２２は、同じ角度だけ回動することがあるが、第１のチャンバ１３４ａ、１３４ｂの容積は、第２のチャンバ２３４ａ、２３４ｂよりも大きく、第１のロータピストン１２２ａ、１２２ｂの工程容積は、第２のロータピストン２２２ａ、２２２ｂの工程容積よりも大きいであろう。
【０１７６】
第１の流体流れセクション１１１（第１のロータ１１９）の軸１１８と、第１の流体流れセクション１１５（第２のロータ２１９）の軸２１８と、が共に回転するように結合されるため、第１のロータ１１９の回転は、モータ３０８と、第２のロータ２１９のサブチャンバ２３４ａ１、２３４ａ２、２３４ｂ１、２３４ｂ２内の流体の膨張と、の両方によって駆動される。
【０１７７】
他の例では、第１のロータ軸１１８及び第２のロータ軸２１８は、１つのものとして一体的に形成され、両ロータ１１９、２１９を通って延びる。
【０１７８】
装置２００の動作は、次に説明される。
【０１７９】
ステージ１
図１６に示されたような例では、作動流体は、それぞれ第１のポート１１４ａ及び第５のポート１１４ｃを介してサブチャンバ１３４ａ１、１３４ｂ１に進入する。
【０１８０】
作動流体は、次いで、サブチャンバ１３４ａ、１３４ｂ内の、モータ３０８によって駆動されるそれぞれのピストン１２２ａ、１２２ｂの作用によって、ポンプ送り（例えば、圧縮）され、それぞれ第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを介して流出する。
【０１８１】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ１、１３４ｂ１の中に引き込まれると同時に、作動流体は、それぞれ第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを通ってサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２から排出される。
【０１８２】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ１、１３４ｂ１から排出されると同時に、作動流体は、それぞれ第１のポート１１４ａ及び第４のポート１１４ｃを通ってサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２の中に引き込まれる。
【０１８３】
ステージ２
図１６に示されたような例では、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂから排出された後で、作動流体は、それぞれダクト３００ａ１、３００ｂ１に沿って進行して、ヒートシンクとして構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。それ故に、熱は、作動流体が第１の熱交換器３０２ａを通過したときに、作動流体から抽出される。
【０１８４】
作動流体の性質に応じて、第１の熱交換器３０２ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０１８５】
ステージ３
図１６に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ２、３００ｂ２に沿って進行して、それぞれ第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６ｃを介して第２のロータのサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１に進入し、そこで作動流体の圧力が抑制され、作動流体は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを介してそれぞれダクト３０４ａ１、３０４ｂ１に計量供給される。
【０１８６】
作動流体がサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１に進入すると同時に、作動流体は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを介してサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２から排出される。
【０１８７】
第２のロータ２１９が回転し続けるとき、作動流体は、第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを介してサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１から排出され、より多くの作動流体は、第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６ｃを介してサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２に進入する。
【０１８８】
全部の例では、ロータサブチャンバ２３４ａ１、２３４ａ２、２３４ｂ１、２３４ｂ２内の作動流体の逐次送達及び挙動は、力を誘発し、それによって、第２のロータ２１９の、第２のロータ２１９の第２の回転軸線２３２を中心として回動を（少なくとも部分的に）引き起こし、また、ロータの第１の回転軸線を中心としてロータの回転を引き起こす。この力は、モータ３０８によって提供される力に加えられる。
【０１８９】
ステージ４
図１６に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂからダクト３０４ａ１、３０４ｂ１に沿って進行して、この例では熱源として構成される第２の熱交換器３０６ａに進入する。
【０１９０】
作動流体の性質に応じて、第２の熱交換器３０６ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０１９１】
それ故に、作動流体は、熱源から熱を吸収し、次いで、第２の熱交換器３０６ａから出て行き、ダクト３０４ａ２、３０４ｂ２に沿って進行し、その後に、サイクルを再開するように第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂに進入する。
【０１９２】
例３−単一ユニット、閉ループ、熱機関
図１９は、本開示による閉ループ熱機関（例えば、エネルギーハーベスト発電機）装置４００の例を例示しており、図１５の例と共通して潜在的に物理的同一又は同等な多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０１９３】
図１９の例は、モータ３０８の代わりに、パワーオフテイク４０８が第１の軸１１８に結合されてそれによって駆動可能であるという点で、図１５の例と異なる。パワーオフテイク４０８は、別の装置、例えば、発電機を駆動するためのギアボックスの連結部として設けられることがある。
【０１９４】
また、第１の熱交換器３０２ａは、（例１のヒートシンクではなく）熱源として構成され、第２の熱交換器３０６ａは、（例１の熱源ではなく）ヒートシンクとして構成される。その他の点では、図１５、図１９の例は、構造的に同じである。
【０１９５】
即ち、実際には、図１５の熱ポンプとして構成された機器のヒートシンク及び熱源を互いに取り替えて、図１５の例のモータ３０８を発電機４０８と取り替えた場合、その結果は、図１９の熱機関になるであろう。
【０１９６】
即ち、実際には、熱力学的に可逆な熱源及びヒートシンクが提供され、発電機４０８としても機能できるモータ３０８が提供される場合、同じ構成は、熱力学的に可逆であり、熱ポンプ１００として共に機能し、或いは、その逆で熱機関４００として機能し、用途では、そういったものが利点として理解されることがあった。
【０１９７】
これの結果は、動作において、図１９のシステムを通る流体の流れの方向、それ故に、熱力学的プロセスは、図１５のシステムと比較して、逆であるということである。
【０１９８】
それ故に、図１５の例において移送／圧縮チャンバとして動作可能であるサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２（即ち、第１の流体流れセクション１１１）は、図１９の例において膨張チャンバとして動作可能である。即ち、この例では、第１のチャンバ１３４ａ及びピストン１２２ａ（即ち、第１の流体流れセクション１１１）は、流体膨張セクションとして動作可能である。
【０１９９】
また、図１５の例では計量／膨張チャンバとして動作可能であるサブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、図１９の例では移送／圧縮／ポンプ送りチャンバとして動作可能である。即ち、本例では、第２のチャンバ１３４ｂ及びピストン１２２ｂ（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、流体容積型ポンプ又は圧縮機として動作可能であることがある。
【０２００】
それ故に、膨張セクション（即ち、第１の流体流れセクション１１１）及び移送セクション（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、同じロータの２つの側部であるため、ロータ１１９の回転は、第１のチャンバ１３４ａ内（即ち、サブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２内）の作動流体の膨張によって駆動される。
【０２０１】
装置４００の動作は、次に説明される。
【０２０２】
ステージ１
図１９に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ１に沿って進行して、第２のポート１１４ｂを介してロータのサブチャンバ１３４ａ２に進入し、そこで膨張する。
【０２０３】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ２に進入して膨張すると同時に、作動流体は、第１のポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ１から排出される。
【０２０４】
ロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、第１のポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ２から排出され、より多くの作動流体は、第２のポート１１４ｂを介してサブチャンバ１３４ａ１に進入し、そこで膨張する。
【０２０５】
全部の例では、ロータサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、それの第２の回転軸線１３２を中心にして、ロータの回動を引き起こし、また、それの第１の回転軸線１３０を中心にして、ロータの回転を引き起こす。この回転力は、軸１１８を介して発電機４０８を駆動する。
【０２０６】
ステージ２
図１９に示されたような例では、ロータ１１９の第１のチャンバ１３４ａから排出された後で、作動流体は、ダクト３０４ａ２に沿って進行して、ヒートシンクとして構成される第２の熱交換器３０６ａに進入する。それ故に、熱は、作動流体が第２の熱交換器３０６ａを通過したときに、作動流体から抽出される。
【０２０７】
作動流体の性質に応じて、第２の熱交換器３０６ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０２０８】
ステージ３
図１９に示されたような例では、作動流体は、第４のポート１１６ｂを介してサブチャンバ１３４ｂ２に進入する。
【０２０９】
作動流体は、次いで、第１のチャンバ１３４ａ内の作動流体の膨張によって駆動されるピストン１２２ｂの作用によって移送／ポンプ送りされ、第３のポート１１６ａを介して流出する。
【０２１０】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ２の中に引き込まれると同時に、作動流体は、第３のポート１１６ａを通ってサブチャンバ１３４ｂ１から排出される。
【０２１１】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ２から排出されると同時に、作動流体は、第４のポート１１６ｂを通ってサブチャンバ１３４ｂ１の中に引き込まれる。
【０２１２】
ステージ４
図１９に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のチャンバ１３４ｂからダクト３００ａ２に沿って進行して、熱源として構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。
【０２１３】
それ故に、作動流体は、熱源から熱を吸収し、次いで、第１の熱交換器３０２ａから出て行き、ダクト３００ａ１に沿って進行し、その後に、サイクルを再開するように第１のチャンバ１３４ａに進入する。
【０２１４】
作動流体の性質に応じて、第１の熱交換器３０２ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０２１５】
例４−２重ユニット、閉ループ、熱機関
図２０は、本開示による閉ループ熱機関（例えば、モータユニット）装置５００の第２の例を例示しており、図１６の例と共通する又は同等である多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０２１６】
図２０の例は、モータ３０８の代わりに、パワーオフテイク４０８が第１の軸１１８に結合されてそれによって駆動可能であるという点で、図１６の例と異なる。パワーオフテイク４０８は、別の装置、例えば、発電機を駆動するためのギアボックスの連結部として設けられることがある。
【０２１７】
また、第１の熱交換器３０２ａは、（例２のヒートシンクではなく）熱源として構成され、第２の熱交換器３０６ａは、（例２の熱源ではなく）ヒートシンクとして構成される。その他の点では、図１６、図２０の例は、構造的に同じである。
【０２１８】
即ち、実際には、図１６の熱ポンプとして構成された機器のヒートシンク及び熱源を互いに取り替えて、図１６の例のモータ３０８を発電機４０８と取り替えた場合、その結果は、図２０の熱機関になるであろう。
【０２１９】
これの結果は、動作において、図２０のシステムを通る流体の流れの方向、それ故に、熱力学的プロセスは、図１６のシステムと比較して、逆であるということである。
【０２２０】
それ故に、図１６の例において移送／圧縮チャンバとして動作可能である第１のロータのサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２（即ち、第１の流体流れセクション１１１）は、図２０の例において膨張チャンバとして動作可能である。即ち、この例では、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａ及びピストン１２２ａ、ならびに、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂ及び第２のピストン１２２ｂ（即ち、第１の流体流れセクション１１１）は、流体膨張セクションとして動作可能である。
【０２２１】
また、図１６の例では膨張／計量チャンバとして動作可能であるサブチャンバ２３４ａ１、２３４ａ２、２３４ｂ１、２３４ｂ２（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、図２０の例では移送／圧縮／ポンプ送りチャンバとして動作可能である。即ち、本例では、第２のロータの第１のチャンバ２３４ａ及びピストン２２２ａ、ならびに、第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂ及び第２のピストン２２２ｂ（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、流体容積型ポンプ又は圧縮機として動作可能であることがある。
【０２２２】
第１の流体流れセクション１１１（第１のロータ１１９）の軸１１８と、第２の流体流れセクション１１５（第２のロータ２１９）の軸２１８と、が結合されるため、それらは共に回転する。
【０２２３】
それ故に、膨張セクション（即ち、第１の流体流れセクション１１１）の軸１１８と、移送セクション（即ち、第２の流体流れセクション１１５）の軸２１８と、が共に回転するように結合されるため、第２のロータ２１９の回転は、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ内（即ち、サブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内）の作動流体の膨張によって駆動される。
【０２２４】
図１６に示された例２に類似して、第１のロータ１１９の第１のチャンバ１３４ａ及び第２のチャンバ１３４ｂ（即ち、第１の流体流れセクション１１１）は、互いに実質上同じ容積を有する。第２のロータ２１９の第１のチャンバ２３４ａ及び第２のチャンバ２３４ｂ（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、互いに実質上同じ容積を有する。しかしながら、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ（第１の流体流れセクション１１１）の容積は、第２のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂ（第２の流体流れセクション１１５）の容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０２２５】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂの容積は、ロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂの第１の流体流れセクション１１１の容積と同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０２２６】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積の多くて半分であることがある。
【０２２７】
代替的に、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積の少なくとも２倍であることがある。
【０２２８】
ロータ１１９、２１９、ピストン１２２、２２２及び軸１１８、２１８だけを示す図１８に示されたように、容積における差異は、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂを、第２のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂよりも幅広として、提供することによって、達成されることがあり、第１のロータピストン１２２ａ、１２２ｂは、結果として、第２のロータピストン２２２ａ、２２２ｂよりも幅広である。それ故に、ピストン１２２、２２２は、同じ角度だけ回動することがあるが、第１のチャンバ１３４ａ、１３４ｂの容積は、第２のチャンバ２３４ａ、２３４ｂの容積よりも大きく、第１のロータピストン１２２ａ、１２２ｂの工程容積は、第２のロータピストン２２２ａ、２２２ｂの工程容積よりも大きいであろう。
【０２２９】
装置５００の動作は、次に説明される。
【０２３０】
ステージ１
図２０に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ１、３００ｂ１に沿って進行して、それぞれ第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを介して第１のロータ１１９のそれぞれサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２に進入し、そこで膨張する。
【０２３１】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２に進入して膨張すると同時に、作動流体は、それぞれ第１のポート１１４ａ及び第５のポート１１４ｃを介して第１のロータサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２から排出される。
【０２３２】
第１のロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、それぞれ第１のポート１１４ａ及び第５のポート１１４ｃを介してサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２から排出され、より多くの作動流体は、第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを介してサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２に進入し、そこで膨張する。
【０２３３】
全部の例では、ロータサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、それの第２の回転軸線１３２を中心にして、第１のロータの回動を引き起こし、また、それの第１の回転軸線１３０を中心にして、第１のロータ１１９の回転を引き起こす。この回転力は、軸１１８を介して発電機４０８を駆動する。
【０２３４】
ステージ２
図２０に示されたような例では、第１のロータ１１９の第１のチャンバ１３４ａ、１３４ｂから排出された後で、作動流体は、それぞれダクト３０４ａ２、３０４ｂ２に沿って進行して、ヒートシンクとして構成される第２の熱交換器３０６ａに進入する。それ故に、熱は、作動流体が第２の熱交換器３０６ａを通過したときに、作動流体から抽出される。
【０２３５】
作動流体の性質に応じて、第２の熱交換器３０６ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０２３６】
ステージ３
図２０に示されたような例では、作動流体は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを介して第２のロータのサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２に進入する。
【０２３７】
作動流体は、次いで、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ内の作動流体の膨張によって駆動される第２のロータピストン２２２ａ、２２２ｂの作用によって容積型ポンプ送りされ、それぞれ第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６を介して流出する。
【０２３８】
作動流体が第２のロータサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２の中に引き込まれると同時に、作動流体は、それぞれ第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６ｃを通って第２のロータサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１から排出される。
【０２３９】
作動流体が第２のロータサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２から排出されると同時に、作動流体は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを通って第２のロータサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１の中に引き込まれる。
【０２４０】
ステージ４
図２０に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂ、２３４ａからダクト３００ａ２、３００ｂ２に沿って進行して、熱源として構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。
【０２４１】
それ故に、作動流体は、熱源から熱を吸収し、次いで、第１の熱交換器３０２ａから出て行き、ダクト３００ａ１、３００ｂ１に沿って進行し、その後に、サイクルを再開するように第１のロータの第１のチャンバ１３４ａ、１３４ｂに進入する。
【０２４２】
作動流体の性質に応じて、第１の熱交換器３０２ａにおいて、作動流体の相変化が存在することがある。
【０２４３】
例５−単一ユニット、開ループ、熱機関
図２１は、本開示による開ループモータユニット（例えば、熱機関）装置６００の第１の例を例示しており、図１９の例と共通する又は同等である多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０２４４】
図２１の例は、次の点において図１９の例と異なる。
【０２４５】
システムは、開ループであり、第１のポート１１４ａ及び第４のポート１１６ｂ間の接続は無い。即ち、第２のダクト３０４ａ及び第２の熱交換器３０６ａは、存在せず、それ故に、第１のポート１１４ａ及び第４のポート１１６ｂは、互いに分離される。
【０２４６】
第４のポート１１６ｂは、空気源と流体連通する、例えば、大気に開放されることがある。それ故に、この例では、作動流体は、空気を含むことがある。
【０２４７】
第１の熱交換器３０２ａは、任意の適切な熱源（例えば、太陽熱、燃焼排出ガスや別のプロセスからの燃焼ガス、或いは、蒸気）を含むか又はそれと熱的に連通することがある。代替的に、第１の熱交換器３０２ａは、連続燃焼のために動作可能な燃焼チャンバ６０２を含むことがある。例えば、燃焼チャンバは、熱を発生させるように燃料が供給されるバーナを含むことがある。燃焼プロセスは、連続燃焼プロセスであることがある。それ故に、図１９の例３に類似して、第１の熱交換器３０２ａは、第１の熱交換器３０２ａを通過する流体に熱エネルギーを加えるように構成された熱源である。
【０２４８】
第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０２４９】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積と同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０２５０】
例えば、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の多くても半分であることがある。
【０２５１】
代替的に、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の少なくとも２倍であることがある。
【０２５２】
それ故に、本例では、これは、（例えば、図１７に示されたように）単一の装置の範囲内で膨張比を提供する。
【０２５３】
これは、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａを、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂとは異なった幅として、提供することによって、達成されることがあり、第１のピストン１２２ａは、結果として、第２のピストン１２２ｂとは異なった幅を有する。それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２を中心にして同じ程度に、回動し、それ故に、進行するが、チャンバ１３４ａ、１３４ｂの容積及びピストン１２２ａ、１２２ｂの工程容積は、異なるであろう。
【０２５４】
ロータ組立体１１６だけを示す図１７に示されたように、異なった容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａを、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂよりも幅広として、提供することによって、達成されることがあり、第１のピストン１２２ａは、結果として、第２のピストン１２２ｂよりも幅広である。それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２を中心にして同じ程度に、回動し、それ故に、進行するが、チャンバ１３４ａの容積は、チャンバ１３４ｂの容積よりも大きく、それ故に、ピストン１２２ａの工程容積は、ピストン１２２ｂよりも大きいであろう。
【０２５５】
装置６００の動作は、次に説明される。
【０２５６】
ステージ１
図２１に示されたような例では、作動流体（例えば、空気）は、第４のポート１１６ｂを介してサブチャンバ１３４ｂ２に進入する。
【０２５７】
作動流体は、次いで、第１のチャンバ１３４ａ（下のステージ３で説明される）内の、作動流体の膨張によって駆動されるピストン１２２ｂの作用によって、移送／圧縮／計量供給され、第３のポート１１６ａを介して流出する。
【０２５８】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ２の中に引き込まれると同時に、作動流体は、第３のポート１１６ａを通ってサブチャンバ１３４ｂ１から排出される。
【０２５９】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ２から排出されると同時に、作動流体は、第４のポート１１６ｂを通ってサブチャンバ１３４ｂ１の中に引き込まれる。
【０２６０】
ステージ２
図２１に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のチャンバ１３４ｂからダクト３００ａ２に沿って進行し、熱源として構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。
【０２６１】
作動流体は、燃焼器６０３内で燃料と混合されることがあり、部分的に燃焼されて部分的に加熱されて、圧力を増加させ、その後に、この例では第１の流体流れセクション１１１である膨張セクションの第２のポート１１４ｂに移動される。
【０２６２】
それ故に、作動流体は、熱源から熱を吸収し、次いで、第１の熱交換器３０２ａを出て行き、第１のチャンバ１３４ａに進入する前にダクト３００ａ１に沿って進行する。
【０２６３】
ステージ３
図２１に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ１に沿って進行して、第２のポート１１４ｂを介してロータのサブチャンバ１３４ａ２に進入し、そこで膨張する。
【０２６４】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ２に進入して膨張すると同時に、作動流体は、第１のポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ１から排出される。
【０２６５】
ロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、第１のポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ２から排出され、より多くの作動流体は、第２のポート１１４ｂを介してサブチャンバ１３４ａ１に進入し、そこで膨張する。
【０２６６】
それ故に、排出ガスは、第１のチャンバ１３４ａのサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２内で逐次膨張（それ故に、ガスは、圧力が減少、容積が増加）し、従って、仕事は、第１のピストン１２２ａに対してガスによって行われ、チャンバ１３４ａを横切るように第１のピストン１２２ａを付勢し（膨張チャンバとして動作）、第２のチャンバ１３４ｂを横切るように第２のピストン１２２ｂを駆動し、空気の更なる部分を引き込んで圧縮してプロセスを再度開始させる。
【０２６７】
それ故に、ロータサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、ロータの第２の回転軸線１３２を中心に、ロータの回動を引き起こし、また、ロータの第１の回転軸線１３０を中心にして、ロータの回転を引き起こす。この回転力は、軸１１８を介して発電機４０８を駆動する。
【０２６８】
例６−２重ユニット、開ループ、熱機関
図２２は、本開示による開ループモータユニット（熱機関）装置７００の第２の例を例示しており、図２０の例と共通する又は同等である多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０２６９】
図２２の例は、次の点において図２０の例と異なる。
【０２７０】
システムは、開ループであり、接続は、第２のロータ流れ入口（この例では、第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄである）と、第１のロータ流れ出口（この例では、第１のポート１１４ｃ及び第５のポート１１４ｃである）と、のそれぞれの間において無い。即ち、例４（図２０）の第２のダクト３０４ａ及び第２の熱交換器３０６ａは、図２２の例に存在せず、それ故に、第４のポート１１６ｂ及び第１のポート１１４ａは、互いに分離され、第８のポート１１６ｄ及び第５のポート１１４ｃは、互いに分離される。
【０２７１】
第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄは、空気源と流体連通する、例えば、大気に開放されることがある。それ故に、この例では、作動流体は、空気を含むことがある。
【０２７２】
図２０の例におけるように、第１の熱交換器３０２ａは、任意の適切な熱源（例えば、太陽熱、燃焼排出ガスや別のプロセスからの燃焼ガス、或いは、蒸気）を含むか又はその任意の適切な熱源と熱連通することがある。代替的に、図２１の例５に類似して、第１の熱交換器３０２ａは、連続燃焼のために動作可能な燃焼チャンバ６０２を含むことがある。例えば、燃焼チャンバは、熱を発生させるように燃料が供給されるバーナを含むことがある。燃焼プロセスは、連続燃焼プロセスであることがある。それ故に、図２０の例と同様に、第１の熱交換器３０２ａは、第１の熱交換器３０２ａを通過する流体に熱エネルギーを加えるために動作可能である。
【０２７３】
燃焼チャンバ６０２ａ、６０２ｂは、各流体回路のために設けられることがある。チャンバ６０２ａ、６０２ｂは、流体的に互いに分離されることがある。それ故に、第１の燃焼チャンバ６０２ａは、ダクト３００ａと流体連通して設けられることがあり、第２の燃焼チャンバ６０２ｂは、ダクト３００ｂと流体連通して設けられることがある。燃焼チャンバ６０２ａ、６０２ｂは、単一燃焼チャンバユニット６０２内に設けられることがある。
【０２７４】
装置７００の動作は、次に説明される。
【０２７５】
ステージ１
図２２に示されたような例では、作動流体（例えば、空気）は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを介して第２のロータのサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２に進入する。
【０２７６】
作動流体は、次いで、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａ、１３４ｂ（下のステージ３で説明される）内の、作動流体の膨張によって駆動される第２のロータピストン２２２ａ、２２２ｂの作用によって、移送／圧縮／計量供給され、それぞれ第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６ｃを介して流出する。
【０２７７】
作動流体がサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２の中に引き込まれると同時に、作動流体は、それぞれ第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６ｃを通ってサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１から排出される。
【０２７８】
作動流体がサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ｂ１から排出されると同時に、作動流体は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを通ってサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１の中に引き込まれる。
【０２７９】
ステージ２
図２１に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂ、２３４ａからダクト３００ａ２、３００ｂ２に沿って進行し、熱源として構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。
【０２８０】
作動流体は、燃焼器６０３内で燃料と混合されることがあり、部分的に燃焼されて部分的に加熱されて、圧力を増加させ、その後に、第１のロータ１１９（即ち、第１の流体流れセクション１１１、即ち、「膨張」セクション）の第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄに移動される。
【０２８１】
それ故に、作動流体は、熱源から熱を吸収し、次いで、第１の熱交換器３０２ａを出て行き、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂに進入する前にダクト３００ａ１、３００ｂ１に沿って進行する。
【０２８２】
ステージ３
図２２に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ１、３００ｂ１に沿って進行して、第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを介して第１のロータ１１９のサブチャンバ１３４ａ２、１３４ａ２に進入し、そこで膨張する。
【０２８３】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２に進入して膨張すると同時に、作動流体は、それぞれ第１のポート１１４ａ及び第５のポート１１４ｃを介してサブチャンバ１３４ａ１、１３４ｂ１から排出される。
【０２８４】
第１のロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、第１のポート１１４ａ及び第５のポート１１４ｃを介してサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２から排出され、より多くの作動流体は、第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを介してサブチャンバ１３４ａ１、１３４ｂ１に進入し、そこで膨張する。
【０２８５】
それ故に、排出ガスは、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂのサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内で逐次膨張（それ故に、ガスは、圧力が減少、容積が増加）し、従って、仕事は、第１のロータピストン１２２ａ、１２２ｂに対してガスによって行われ、チャンバ１３４ａを横切るように第１のピストン１２２ａを促し（膨張チャンバとして動作）、チャンバ１３４ｂを横切るように第２のピストン１２２ｂを付勢し（膨張チャンバとして動作）、それらのそれぞれのチャンバ１３４ａ、１３４ｂを横切るように第１及び第２のピストン１２２ａ、１２２ｂを駆動し、空気の更なる部分を引き込んでプロセスを再度開始させる。
【０２８６】
それ故に、第１のロータサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、第１のロータ１１９の第２の回転軸線１３２を中心にして、第１のロータ１１９の回動を引き起こし、また、第１のロータの第１の回転軸線１３０を中心にして、第１のロータの回転を引き起こす。この回転力は、軸１１８を介して発電機４０８を駆動する。
【０２８７】
それ故に、膨張セクション（即ち、第１の流体流れセクション１１１）の軸１１８と、移送セクション（即ち、第２の流体流れセクション１１５）の軸２１８と、が共に回転するように結合されるため、第２のロータ２１９の回転は、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ内（即ち、サブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内）の作動流体の膨張によって駆動される。
【０２８８】
例７−単一ユニット、開ループ、熱機関
図２３は、本開示による開ループ熱機関（モータユニット）装置８００の第３の例を例示しており、図２１の例と共通する又は同等である多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０２８９】
図２３の例は、次の点において図２１の例と異なる。
【０２９０】
第４のポート１１６ｂは、高温ガスの源、例えば、燃焼ガス又は排出ガスの源と流体連通するように構成される。それ故に、この例では、作動流体は、高温ガス、例えば、燃焼ガス又は排出ガスの源を含むことがある。
【０２９１】
第１の熱交換器３０２ａは、移送セクション（この例では第２の流体流れセクション１１５）と、膨張セクション（この例では第１の流体流れセクション１１１）と、の間の流体流れを可能にするように動作可能なチャンバ８１０を含み、インジェクタ８１２は、極低温媒体をチャンバ８１０に注入するように構成され、従って、熱エネルギーは、流体から極低温媒体に移動されて極低温媒体の圧力を増加させる。それ故に、第１の熱交換器３０２ａは、極低温媒体の圧力の増加と引き換えに、第１の熱交換器３０２ａを通過する作動流体から熱エネルギーを除去するように動作可能であり、斯くして、ヒートシンクとして構成される。
【０２９２】
極低温流体は、圧縮された液体又は状態で保存された通常の大気条件のガスであることがあり、ガス、例えば、液体窒素や液体空気に戻るそれの相変化中に、熱入力を必要とする。本開示では、用語「極低温流体」は、熱の導入によって、おそらく積極的に膨張するであろう、低い温度の液体又はガス状態で保存される任意の媒体を意味することが意図される。
【０２９３】
第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０２９４】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積と同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０２９５】
例えば、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の多くても半分であることがある。
【０２９６】
代替的に、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の少なくとも２倍であることがある。
【０２９７】
それ故に、本例では、これは、（例えば、図１７に示されたように）単一の装置の範囲内で膨張比を提供する。
【０２９８】
これは、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａを、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂとは異なった幅として、提供することによって、達成されることがあり、第１のピストン１２２ａは、結果として、第２のピストン１２２ｂとは異なった幅を有する。それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２を中心に同じ程度に、回動し、それ故に、進行するが、チャンバ１３４ａ、１３４ｂの容積及びピストン１２２ａ、１２２ｂの工程容積は、異なるであろう。
【０２９９】
ロータ組立体１１６だけを示す図１７に示されたように、異なった容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａを、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂよりも幅広として、提供することによって、達成されることがあり、第１のピストン１２２ａは、結果として、第２のピストン１２２ｂよりも幅広である。それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２を中心にして同じ程度に、回動し、それ故に、進行するが、チャンバ１３４ａの容積は、チャンバ１３４ｂの容積よりも大きく、それ故に、ピストン１２２ａの工程容積は、ピストン１２２ｂよりも大きいであろう。
【０３００】
装置８００の動作は、次に説明される。
【０３０１】
ステージ１
図２３に示されたような例では、作動流体は、第４のポート１１６ｂを介してサブチャンバ１３４ｂ２に進入する。
【０３０２】
作動流体は、次いで、第１のチャンバ１３４ａ（下で説明される）内の、作動流体の膨張によって駆動されるピストン１２２ｂの作用によって、移送／計量供給され、第３のポート１１６ａを介して流出する。
【０３０３】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ２の中に引き込まれると同時に、作動流体は、第３のポート１１６ａを通ってサブチャンバ１３４ｂ１から排出される。
【０３０４】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ２から排出されると同時に、作動流体は、第４のポート１１６ｂを通ってサブチャンバ１３４ｂ１の中に引き込まれる。
【０３０５】
ステージ２
図２３に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のチャンバ１３４ｂからダクト３００ａ２に沿って進行し、ヒートシンクとして構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。
【０３０６】
高温ガスは、チャンバ８１０内で極低温媒体と混合されることがあり、従って、熱は、極低温媒体に移動され、極低温媒体の圧力を増加させて、その後に、膨張セクション（この例では、第１の流体流れセクション１１１）の第２のポート１１４ｂに移動される。
【０３０７】
それ故に、極低温媒体は、作動流体と混合されて熱をそれから吸収し、次いで、第１の熱交換器３０２ａを出て行き、第１のチャンバ１３４ａに進入する前にダクト３００ａ１に沿って進行する。
【０３０８】
ステージ３
図２３に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ１に沿って進行して、第２のポート１１４ｂを介してロータのサブチャンバ１３４ａ２に進入し、そこで膨張する。
【０３０９】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ２に進入して膨張すると同時に、作動流体は、第１のポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ１から排出される。
【０３１０】
ロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、第１のポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ２から排出され、より多くの作動流体は、第２のポート１１４ｂを介してサブチャンバ１３４ａ１に進入し、そこで膨張する。
【０３１１】
それ故に、排出ガス及び寒剤の混合物は、第１のチャンバ１３４ａのサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２内で逐次膨張（それ故に、ガスは、圧力が減少、容積が増加）し、従って、仕事は、第１のピストン１２２ａに対してガスによって行われ、チャンバ１３４ａを横切るように第１のピストン１２２ａを付勢し（膨張チャンバとして動作）、これにより、チャンバ１３４ａを横切るように第２のピストン１２２ｂを駆動し、作動流体の更なる部分を引き込んで圧縮／移送させてプロセスを再度開始させる。
【０３１２】
それ故に、ロータサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、ロータの第２の回転軸線１３２を中心にして、ロータの回動を引き起こし、また、ロータの第１の回転軸線１３０を中心にして、ロータの回転を引き起こす。この回転力は、軸１１８を介して発電機４０８を駆動する。
【０３１３】
例８−２重ユニット、開ループ、熱機関
図２４は、本開示による開ループ熱機関モータユニット装置９００の第４の例を例示しており、図２２の例と共通する又は同等である多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０３１４】
図２４の例は、第２のロータ流れ入口（この例では、第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄである）が高温ガス、例えば、燃焼ガス又は排出ガス、の源と流体連通するように構成されるという点で、図２２の例と異なる。
【０３１５】
それ故に、この例では、作動流体は、高温ガス、例えば、燃焼ガス又は排出ガス、の源を含むことがある。
【０３１６】
例２、例４、例６に類似して、第１のロータ１１９の第１のチャンバ１３４ａ及び第２のチャンバ１３４ｂ（即ち、第１の流体流れセクション１１１）は、互いに実質上同じ容積（即ち、同じ容量）を有する。第２のロータ２１９の第１のチャンバ２３４ａ及び第２のチャンバ２３４ｂ（即ち、第２の流体流れセクション１１５）は、互いに実質上同じ容積（即ち、同じ容量）を有する。しかしながら、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ（第１の流体流れセクション１１１）の容積（即ち、容量）は、第２のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂ（第２の流体流れセクション１１５）の容積（即ち、容量）と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０３１７】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５のロータチャンバ２３４ａ、２３４ｂの容積（即ち、容量）は、ロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂの第１の流体流れセクション１１１の容積（即ち、容量）と同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０３１８】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積の多くて半分であることがある。
【０３１９】
代替的に、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積の少なくとも２倍であることがある。
【０３２０】
また、図２３の例に類似して、第１の熱交換器３０２ａは、移送セクション（この例では第２のロータ２１９、即ち、第２の流体流れセクション１１５）と、膨張セクション（この例では第１のロータ１１９、即ち、第１の流体流れセクション１１１）と、の間の流体流れを可能にするように動作可能なチャンバ８１０を含み、インジェクタ８１２は、極低温媒体をチャンバ８１０に注入するように構成され、従って、熱エネルギーは、流体から極低温媒体に移動されて極低温媒体の圧力を増加させる。それ故に、第１の熱交換器３０２ａは、極低温媒体の圧力の増加と引き換えに、第１の熱交換器３０２ａを通過する作動流体から熱エネルギーを除去するように動作可能であり、斯くして、ヒートシンクとして構成される。
【０３２１】
混合チャンバ８１０ａ、８１０ｂ及びインジェクタ８１２は、各流体回路のために設けられることがある。チャンバ８１０ａ、８１０ｂは、流体的に互いに分離されることがある。それ故に、第１の極低温チャンバ８１０ａは、ダクト３００ａと流体連通して設けられることがあり、第２の極低温チャンバ８１０ｂは、ダクト３００ｂと流体連通して設けられることがある。混合チャンバ８１０ａ、８１０ｂは、単一混合チャンバユニット８１０内に設けられることがある。
【０３２２】
装置９００の動作は、次に説明される。
【０３２３】
ステージ１
図２３に示されたような例では、作動流体は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを介して第２のロータのサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２に進入する。
【０３２４】
作動流体は、次いで、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａ、１３４ｂ（下のステージ３で説明される）内の、作動流体の膨張によって駆動される第２のロータピストン２２２ａ、２２２ｂの作用によって、移送／圧縮／計量供給され、それぞれ第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６ｃを介して流出する。
【０３２５】
作動流体がサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ａ２の中に引き込まれると同時に、作動流体は、それぞれ第３のポート１１６ａ及び第７のポート１１６ｃを通ってサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１から排出される。
【０３２６】
作動流体がサブチャンバ２３４ｂ２、２３４ｂ１から排出されると同時に、作動流体は、それぞれ第４のポート１１６ｂ及び第８のポート１１６ｄを通ってサブチャンバ２３４ｂ１、２３４ａ１の中に引き込まれる。
【０３２７】
ステージ２
図２４に示されたような例では、作動流体は、次いで、第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂ、２３４ａからダクト３００ａ２、３００ｂ２に沿って進行し、ヒートシンクとして構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。
【０３２８】
高温ガスは、混合チャンバ８１０内で極低温媒体と混合されることがあり、従って、熱は、極低温媒体に移動され、極低温媒体の圧力を増加させて、その後に、第１のロータ１１９（即ち、第１の流体流れセクション１１１、即ち、「膨張」セクション）の第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄに移動される。
【０３２９】
それ故に、極低温媒体は、作動流体と混合されて熱をそれから吸収し、次いで、第１の熱交換器３０２ａを出て行き、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂに進入する前にダクト３００ａ１、３００ｂ１に沿って進行する。
【０３３０】
ステージ３
図２４に示されたような例では、作動流体は、ダクト３００ａ１、３００ｂ１に沿って進行して、第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを介して第１のロータ１１９のサブチャンバ１３４ａ２、１３４ａ２に進入し、そこで膨張する。
【０３３１】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２に進入して膨張すると同時に、作動流体は、それぞれ第１のポート１１４ａ及び第５のポート１１４ｃを介してサブチャンバ１３４ａ１、１３４ｂ１から排出される。
【０３３２】
第１のロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、第１のポート１１４ａ及び第５のポート１１４ｃを介してサブチャンバ１３４ａ２、１３４ｂ２から排出され、より多くの作動流体は、第２のポート１１４ｂ及び第６のポート１１４ｄを介してサブチャンバ１３４ａ１、１３４ｂ１に進入し、そこで膨張する。
【０３３３】
それ故に、排出ガスは、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂのサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内で逐次膨張（それ故に、ガスは、圧力が減少、容積が増加）し、従って、仕事は、第１のロータピストン１２２ａ、１２２ｂに対してガスによって行われ、チャンバ１３４ａを横切るように第１のピストン１２２ａを付勢し（膨張チャンバとして動作）、チャンバ１３４ｂを横切るように第２のピストン１２２ｂを付勢し（膨張チャンバとして動作）、それらのそれぞれのチャンバ１３４ａ、１３４ｂを横切るように第１及び第２のピストン１２２ａ、１２２ｂを駆動し、空気の更なる部分を引き込んでプロセスを再度開始させる。
【０３３４】
それ故に、第１のロータサブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、第１のロータ１１９の第２の回転軸線１３２を中心にして、第１のロータ１１９の回動を引き起こし、また、第１のロータの第１の回転軸線１３０を中心にして、第１のロータの回転を引き起こす。この回転力は、軸１１８を介して発電機４０８を駆動する。
【０３３５】
それ故に、膨張セクション（即ち、第１の流体流れセクション１１１）の軸１１８と、移送セクション（即ち、第２の流体流れセクション１１５）の軸２１８と、が共に回転するように結合されるため、第２のロータ２１９の回転は、第１のロータチャンバ１３４ａ、１３４ｂ内（即ち、サブチャンバ１３４ａ１、１３４ａ２、１３４ｂ１、１３４ｂ２内）の作動流体の膨張によって駆動される。
【０３３６】
２重ユニットの変形例
代替の２重ユニットの例（例えば、例２（図１６）、例４（図２０）、例６（図２２）、例８（図２４）の変形例）では、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａは、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積よりも実質上小さいか又は実質上大きい容積を有することがある。追加的又は代替的に、第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂは、第２のロータの第１のチャンバ２３４ａの容積よりも実質上小さいか又は実質上大きい容積を有することがある。
【０３３７】
例えば、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａは、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積の多くても半分又は少なくとも２倍の体積容量を有することがある。追加的又は代替的に、第２のロータの第２のチャンバ２３４ｂは、第２のロータの第１のチャンバ２３４ａの容積の多くても半分又は少なくとも２倍の容積を有することがある。
【０３３８】
そういった例は、多段装置、又は、共通のシステムを通じて異なった膨張比を備えた２つの作動流体回路を提供する。
【０３３９】
ダクト３００ａ、３００ｂ及びダクト３０４ａ、３０４ｂは、個別の回路として例示された。しかしながら、ダクト３００ａ及びダクト３００ｂは、熱交換器３０２を通過する共通の流れ経路を画定するように、少なくとも部分的に組合せされることがある。同様に、ダクト３０４ａ及びダクト３０４ｂは、熱交換器３０６を通過する共通の流れ経路を画定するように、少なくとも部分的に組合せされることがある。代替的に、ダクト３００ａ、３００ｂは、互いに異なった又は同じ熱容量を有する完全に別個の熱交換器ユニット３０２（複数）を通過することがある。同様に、代替的に、ダクト３０４ａ、３０４ｂは、互いに異なった又は同じ熱容量を有する完全に別個の熱交換器ユニット３０６（複数）を通過することがある。
【０３４０】
前述の例では、駆動軸１１８、２１８は、剛性的に／直接的にリンクされていると説明されており、したがって、それらは、無損失動作をそれらの間に提供するように、互いに同じ回転速度で動作する。しかしながら、代替例では、第１の軸１１８及び第２の軸２１８は、機械的手段（例えば、ギアボックスによる）又は仮想的手段（例えば、電子制御システムによる）によって結合されることがあり、したがって、それらは、互いに対して異なった速度で回転することがある。
【０３４１】
本開示の装置の中核は、１回転あたり最大１００％の内部容積減少を提供する真の容積型ユニットである。動作可能であるのは、容積型ユニットは、ピストン１２２をその容積型ユニットのチャンバを横切って、同時に「押す」及び「引く」ように動作可能であり、その結果、例えば、同じチャンバ内では、ピストンの一方側に完全な真空を生成でき、その一方で、他方に圧縮及び／又は移送を同時に引き起こすことができる。
【０３４２】
移送セクション及び膨張セクションの結合（即ち、図１５、図１９、図２１、図２３に示されたのと同じロータの一部であろうと、図１６、図２０、図２２、図２４に示されたようなリンクされたロータであろうと、第１の流体流れセクション１１１及び第２の流体流れセクション１１５間の直接駆動）が意味することは、機械損失が関連技術の例に比べて最小化されることであり、ならびに、他方側を駆動するのに役立つように各セクションのプロセスから回復するのを可能にすることである。
【０３４３】
それ故に、関連技術の例の場合よりも、著しく高い膨張比又は圧縮比が達成可能である。例えば、１０：１を超える単一段階の膨張又は圧縮が達成可能であり、それは、関連技術の例の場合よりも著しく大きい。
【０３４４】
単一のピストンの対向面での連続（及び同時）な膨張及び移送／圧縮の両方を使用する容積型のものは、関連技術の装置よりも本質的に効率的である装置を提供する。
【０３４５】
これが同じく意味することは、装置が、従来の構成（例えば、軸流タービンを含むもの）の場合に可能でない様々な負荷及び様々な速度の下で、効率的な動作を実行できることである。これは、以前では達成可能でなかった入力レベルでのエネルギーの取り込みを可能にする。
【０３４６】
本発明の装置は、異なった容量又は動力要件に適合するように任意のサイズにスケーリングすることができ、それのデュアル出力駆動軸は、同じく多数の駆動装置を共通ライン軸に実装することを容易にし、それによって、容量、円滑さ、動力出力を増加させ、冗長性やより多くのパワーオンデマンドを提供する。それ故に、本開示の熱機関装置は、車両に保持される場合があり、追加の駆動又は発電を提供して、重量の不利益がほとんど無い状態でより大きな機関の出力を補足する。
【０３４７】
装置は、低負荷で迅速かつ容易な始動を提供する極めて低い慣性を本質的に有する。
【０３４８】
図１５、図１９の熱ポンプ（例１、例３）及び図１６、図２０の熱機関（例２、例４）に関して、これらの構成は、本質的に熱力学的に可逆であるので、特に有利である。それ故に、それらの装置は、いずれかの方向の異なった段階で（例えば、異なった段階の）作動流体と共に動作することがある。従って、本発明による装置は、関連技術の装置よりも幅広い用途により適用可能である。
【０３４９】
斯くして、提供されるのは、冷蔵や発電目的のための機械的に単純で拡張性のある装置である。追加的に、本開示によるそういった熱ポンプや熱機関は、いずれの動作モードでも非常に効率的であることがある。
【０３５０】
図１６、図２１から図２４の熱機関（例２、例４から例８）に関して、本開示の装置は、低速で動作できる高い熱力学的効率を備えた技術的解決策を提供する。低速での動作は、有利であり、その理由は、必要な周波数に近い速度での、又は、必要な周波数での、発電を可能にし、それによって、依存性を、ならびに伝動装置及び信号反転による損失を、低減するからである。
【０３５１】
ロータ１４及びハウジング１２は、それらの間に小さい隙間を有するように構成することができ、斯くして、オイルレスの真空動作を可能にし、及び／又は、ロータ１６及びハウジング１２間の接触シール手段の必要性を不要にし、それによって、摩擦損失を最小化する。
【０３５２】
そういったものから利益を得るであろう用途では、軸１８、１１８、２１８は、装置駆動用の伝動機構及び／又は発電機に結合されるべきロータハウジングの両側面から延出することがある。
【０３５３】
例９−単一ユニット、開ループ、空気循環
図２５は、本開示による開ループ空気循環装置１０００の例を例示しており、図２１の例と共通又は同等な多くの機能部を含み、それ故に、同じ参照番号で参照される。
【０３５４】
システムは、開ループであり、第１のポート１１４ａ及び第４のポート１１６ｂ間には、接続が無い。即ち、第２のダクト３０４ａ及び第２の熱交換器３０６ａは、存在せず、それ故に、第１のポート１１４ａ及び第４のポート１１６ｂは、互いに分離される。
【０３５５】
モータ３０８は、第１の回転軸線１３０を中心にしてロータ１１９を駆動するように、第１の軸部１１８に結合される。
【０３５６】
本例では、第１のチャンバ１３４ａ及びピストン１２２ａは、それ故に第１の流体流れセクション１１１を提供し、この例では、圧縮機又は容積型ポンプとして動作可能である。それ故に、第１の流体流れセクション１１１は、第１のチャンバ１３４ａを介して第１のポート１１４ａ及び第２のポート１１４ｂ間で流体が通行するように構成される。
【０３５７】
また、第２のチャンバ１３４ｂ及びピストン１２２ｂは、それ故に第２の流体流れセクション１１５を提供し、この例では、計量セクション又は膨張セクションとして動作可能である。それ故に、第２の流体流れセクション１１５は、第２のチャンバ１３４を介して第３のポート１１６ａ及び第４のポート１１６ｂ間で流体が通行するように構成される。
【０３５８】
第１のポート１１４ａは、周囲の空気源と流体連通する、例えば、大気に開放されることがある。それ故に、この例では、作動流体は、空気を含むことがある。しかしながら、他の例では、流体は、任意の適切な流体であることがある。
【０３５９】
第１の熱交換器３０２ａは、任意の適切な熱源又は冷却されるべき物質と熱連通することがある。１つの例では、物質、例えば、冷却されるべき第２の流体は、第１の熱交換器３０２ａのダクト３０３を通過し、従って、物質は、熱を作動流体に移動させることができ、物質は、第１の熱交換器３０２を通過するときに冷却される。物質は、空気、ガス又は液体などの流体など、流れて冷却されることができる任意の媒体であることがある。幾つかの例では、物質は、個人の気候条件を冷却するための、例えば、建物内の温度制御を提供するための、媒体である。他の例では、物質は、電子システムを冷却又は加熱するように使用されることがある。
【０３６０】
それ故に、第１の熱交換器３０２ａは、第１の熱交換器３０２ａを通過する作動流体に熱エネルギーを加えるように構成された熱源である。
【０３６１】
第１のチャンバ１３４ａの容積は、第２のチャンバ１３４ｂの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。
【０３６２】
即ち、本例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積と同じ、より小さい、又は、より大きい、ことがある。この例では、第２の流体流れセクション１１５の容積は、第１の流体流れセクション１１１の容積よりも大きいことが好ましい。
【０３６３】
例えば、第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の多くても半分であることがある。
【０３６４】
他の例では、第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の多くても２０％であることがある。
【０３６５】
代替的に、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の少なくとも２倍であることがある。
【０３６６】
代替的に、第１のロータの第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のロータの第１のチャンバ１３４ａの容積の少なくとも３倍であることがある。
【０３６７】
それ故に、本例では、これは、（例えば、図１７に示されたように）単一の装置の範囲内で膨張比を提供する。
【０３６８】
これは、第１のチャンバ１３４ａを、第２のチャンバ１３４ｂとは異なった幅として、提供することによって、達成されることがあり、第１のピストン１２２ａは、結果として、第２のピストン１２２ｂとは異なった幅を有する。それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２を中心にして同じ程度に、回動し、それ故に、進行するであろうが、チャンバ１３４ａ、１３４ｂの容積及びピストン１２２ａ、１２２ｂの工程容積は、異なるであろう。
【０３６９】
異なった容積は、第２のチャンバ１３４ｂを、第１のチャンバ１３４ａよりも幅広として、提供することによって、達成されることがあり、第２のピストン１２２ｂは、結果として、第１のピストン１２２ａよりも幅広である。
【０３７０】
それ故に、ピストンは、第２の回転軸線１３２を中心にして同じ程度に、回動、それ故に、進行するであろうが、第２のチャンバ１３４ｂの容積は、第１のチャンバ１３４ａの容積よりも大きいであろうし、それ故に、ピストン１２２ｂの工程容積は、ピストン１２２ａよりも大きいであろう。
【０３７１】
第１の流体流れセクション１１１（この例では、移送／圧縮機／ポンプセクション）及び第２の流体流れセクション１１５（この例では、計量／膨張セクション）は、同じロータの２つの側部であるため、ロータ１１９の回転は、モータと、第２のチャンバ１３４ｂ内（即ち、サブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２内）の流体の計量／膨張と、の両方によって駆動される。
【０３７２】
装置１０００の動作は、直ぐに説明されるであろう。
【０３７３】
ステージ１
図２５に示された例では、作動流体（例えば、空気）は、第１のポート１１４ａを介してサブチャンバ１３４ａ１に進入する。
【０３７４】
作動流体は、次いで、モータ３０８と、第２のチャンバ１３４ｂ（下のステージ３で説明される）内の作動流体の膨張と、によって駆動されるピストン１２２ａの作用によって、移送／圧縮／計量供給され、第２のポート１１４ｂを介して流出する。
【０３７５】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ１の中に引き込まれると同時に、作動流体は、第２のポート１１４ｂを通ってサブチャンバ１３４ａ２から排出される。
【０３７６】
作動流体がサブチャンバ１３４ａ２から排出されると同時に、作動流体は、第１のポート１１４ａを通ってサブチャンバ１３４ａ１の中に引き込まれる。
【０３７７】
ステージ２
図２５に示されたような例では、作動流体は、次いで、第１のチャンバ１３４ａからダクト３００ａ１に沿って進行し、熱源として構成される第１の熱交換器３０２ａに進入する。それ故に、熱は、作動流体に、作動流体が第１の熱交換器３０２ａを通過するときに加えられる。
【０３７８】
空気、ガス又は液体などの物質は、別個の入口を介して熱交換器３０２ａを通り抜けされることもあり、熱を作動流体に移動させるように作用する。言い換えると、物質は、第１の温度で熱交換器３０２ａに進入して、第２の温度で熱交換器から出て行き、第２の温度は、第１の温度より低い。物質からの熱は、作動流体に移動される。それ故に、作動流体は、熱を熱源（例えば、物質）から吸収し、次いで、第１の熱交換器３０２ａから出て行き、第２のチャンバ１３４ｂに進入する前にダクト３００ａ２に沿って進行する。
【０３７９】
ステージ３
図２５に示された例では、作動流体は、ダクト３００ａ２を介して第１の熱交換器３０２ａから流出する。作動流体の圧力は、ダクト３００ａ２内の比較的低い圧力に、例えば、大気圧よりも低く、保持される。
【０３８０】
作動流体は、ダクト３００ａ２に沿って進行し、第３のポート１１６ａを介してロータのサブチャンバ１３４ｂ１に進入して、作動流体は、膨張する。
【０３８１】
作動流体がサブチャンバ１３４ｂ１に進入して膨張すると同時に、作動流体は、第４のポート１１６ｂを介してサブチャンバ１３４ｂ２から排出される。
【０３８２】
ロータ１１９が回転し続けるとき、作動流体は、第４のポート１１６ｂを介してサブチャンバ１３４ｂ２から排出され、より多くの作動流体は、第３のポート１１６ａを介してサブチャンバ１３４ｂ１に進入し、そこで膨張する。
【０３８３】
それ故に、排出ガスは、第２のチャンバ１３４ｂのサブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２内で逐次膨張する（それ故に、流体は、圧力が低下し、体積が増加する）。１つの例では、この膨張は、ダクト３００ａ内に維持されている負圧を招き、それはそれで、チャンバ１３４ａを横切るように第１のピストン１２２ａを駆動するのに寄与し、空気の更なる部分を導入して、プロセスを再度開始させる。サブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２内の排出ガスの膨張は、第２のピストン１２２ｂ上で流体によって行われる仕事を招くことがあり、チャンバ１３４ｂ（膨張チャンバとして動作する）を横切るように第１のピストン１２２ｂを付勢し、これは、第１のチャンバ１３４ａを横切るように第１のピストン１２２ａを駆動し、空気の更なる部分を吸引して圧縮し、プロセスを再び開始させる。
【０３８４】
それ故に、ロータサブチャンバ１３４ｂ１、１３４ｂ２内の作動流体の逐次膨張は、力を誘発し、それによって、第２の回転軸線１３２を中心にして、ロータの回動を引き起こし、また、ロータの第１の回転軸線１３０を中心にして、ロータの回転を引き起こす。この回転力は、モータ３０８によって提供される力に加えられる。
【０３８５】
それ故に、図２５に示されたシステムは、空気源コールドポンプとして働くように動作可能である。
【０３８６】
使用時に、図２５のシステムは、可逆的であり、従って、モータ３０８の方向が逆にされる場合、正の圧力差は、第２の流体流れセクション１１５及び第１の流体流れセクション１１１間に生成される。この例では、熱交換器３０２は、ダクト３０３内の物質を加熱するように、熱交換器３０２を通過する流体から熱を抽出する。この例では、システムは、空気源熱ポンプである。言い換えると、モータ３０８は、可逆的であることがある。モータ３０８が、第１の回転軸線１３０を中心にして第１の方向にロータ１１９を駆動するように構成されるとき、第１の熱交換器３０２ａは、物質から流体に熱を移動させるように、熱源として作用するように動作可能である。
【０３８７】
システムが可逆的であるので、モータが、第１の回転軸線１３０を中心にして第１の方向とは反対の第２の方向にロータ１１９を駆動するように構成されるとき、第１の熱交換器３０２ａは、流体から物質に熱を移動させるように、熱源として作用するように動作可能である。この例では、システムは、空気源熱ポンプとして働くように動作可能である。
【０３８８】
図２６は、本開示による装置の一部を形成するコア５１０の代替例の部分分解図を示す。コア５１０は、ハウジング５１２及びロータ組立体５１４を含む。図２７Ａ及び２７Ｂは、ロータ組立体５１４の周りで閉じられているときのハウジング５１２の側面図及び断面例を示す。
【０３８９】
図２６に示された例では、ハウジング５１２は、ロータ組立体１４の周りで閉じる３つの部分５１２ａ、５１２ｂ及び５１２ｃに分割される。しかしながら、代替の例では、ハウジングは、３つ以上の部品から製造され、及び／又は、図２６に示されたものとは異なって分割される、ことがある。この例では、ハウジング５１２は、第１のハウジング端部５１２ａ及び第２のハウジング端部５１２ｂを含み、これらは、使用時にスペーサリング５１２ｃに結合されることがある。幾つかの例では、第１のハウジング端部５１２ａ及び第２のハウジング端部５１２ｂは、スペーサリング５１２ｃにクランプされることがある。この例では、軸受５２９の外輪は、スペーサリング５１２ｃに結合される。１つの例では、軸受の外輪は、スペーサリング５１２ｃ又はハウジング５１２の内面に形成される。
【０３９０】
ピストン部材５２２及び心棒５２０は、図８から図１０に示されたピストン部材２２及び心棒２０と実質上同一である。この例では、１つ又は複数の軸受５２１は、ロータ５１６に対して心棒５２０が回転するのを可能にするように、ロータ５１６に設けられることがある。軸受ピン５２３は、１つ又は複数の軸受５２１に配置されることがあり、心棒５２０をロータ５１６に対して軸方向に固定し、その一方で、軸線５３２を中心にして回転運動を可能にする。幾つかの例では、キャップ５２５は、軸受ピン５２３及び軸受５２１の上に配置されることがある。
【０３９１】
この例では、設けられることがあるのは、ロータ５１６の外側の周りに位置する軌道転回リング５２７Ａ、５２７Ｂである。示された例では、軌道転回リングは、軸受５２９の内輪と結合するように構成された第１のリング５２７Ａ及び第２のリング５２７Ｂを含む。幾つかの例では、第１のリング５２７Ａ及び第２のリング５２７Ｂは、軸受５２９の少なくとも一部をそれらの間にクランプするように、一緒にクランプされるように構成される。１つの例では、第１の案内機能部（５５２）は、転回リング（５２７）内に受容されるか又はこれと結合されるように構成されたスタイラスを含むことがある。
【０３９２】
この例では、第２の案内機能部５５０は、軌道転回リング５２７Ａ、５２７Ｂと、内輪、外輪及び転動要素から構成されることがある軸受５２９と、を含む。
【０３９３】
使用時に、第１の案内機能部５５２は、第２の案内機能部５５０と機械式に結合されることがある。幾つかの例では、第１の案内機能部５５２は、ロータ５１６を軌道転回リング５２７Ａ、５２７Ｂに結合するように、軌道転回リング５２７内に受容されるように構成されたスタイラスを含む。軸受５２９は、軸線５３０を中心にして軸５２２に対してロータ５１６を回動させるための案内経路を形成する。
【０３９４】
図２７Ａ及び図２７Ｂに示されたように、第１の案内機能部５５２及び第２の案内機能部５５０の結合から生じる案内経路は、ハウジング５１２の第１の円周の周り（即ち、上、近く、及び／又は、いずれかの側）の経路を描くことがある。
【０３９５】
第１の案内機能部５５２及び第２の案内機能部５５０から形成された軸受軌道の提供は、装置における摩擦及び騒音、振動及び不快な音の発生を低減する。
【０３９６】
軸受５２９は、任意の形態、即ち、転動するボール又は他の無摩擦要素、或いは、単純な軸受タイプであることがある。示された例は、アンギュラコンタクトの背中合わせのボール軸受ペアである。
【０３９７】
幾つかの例では、アンギュラコンタクト軸受の背中合わせのペアは、より高い速度許容差、より高い負荷許容差、より大きな転動要素を提供し、軌道負荷は、単一の点ではなくより広いエリアの上に分布される。加えて、軸受の両側が永続的に接触したままであるので、遊びがほとんど無い又は無い。そのため、装置内部のデッドスペースが減少されている。更に、軸受は、ロータ５１６をハウジング５１２内の中心に保持するように、使用される場合があり、したがって、熱膨張は、中心点から離れる各方向で等しい。
【０３９８】
案内経路の傾向は、第１の回転軸線５３０の回転に対する第２の回転軸線５３２を中心にしたロータ５１６の傾斜面、振幅及び周波数を規定し、それによって、任意の点での軸からのラジアル報酬（又はその逆）に対するチャンバ５３４の角度変位の比を規定する。
【０３９９】
言い換えると、経路の姿勢は、ロータの回転速度と、ロータチャンバ５３４ａ、５３４ｂの容積の変化率と、の間の機械的な比／関係を直接描く。即ち、経路５５０の軌道は、ロータ５１６の回転速度と、ロータ５１６の回動の速度と、の間の機械的な比／関係を直接描く。
【０４００】
この例では、第１の案内機能部５５２及び第２の案内機能部５５０の結合から生じる案内経路は、鉛直に対して３０度の角度にあり、他の例では、この角度は、異なることがある。
【０４０１】
注意が向けられるのは、本出願に関連して本明細書と同時に又は以前に出願されている、および本明細書で公衆の閲覧に供されている、全ての書類や文書であり、全てのそういった書類や文書の内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【０４０２】
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示されている全ての機能部、及び／又は、そのように開示された任意の方法やプロセスの全てのステップは、任意の組合せで組み合わすことができるが、そういった機能部及び／又はステップの少なくとも幾つかが相互に排他的である組合せを除く。
【０４０３】
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示されている各機能部は、別途明記されない限り、同一、同等又は類似の目的に役立つ代替の機能部によって置き換えることができる。斯くして、別途明記されない限り、開示される各機能部は、包括的な一連の同等又は類似の機能部の単なる１つの例である。
【０４０４】
本発明は、前述の実施形態の詳細に制限されない。本発明は、本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示された機能部のうちの任意の新規な１つ又は任意の新規な組合せに、或いは、そのように開示された任意の方法やプロセスのステップのうちの任意の新規な１つ又は任意の新規な組合せに、及ぶ。
【図１】
2021508800.tif 000003
【図２】
2021508800.tif 000004
【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１５】
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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２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月24日(2019.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体流れセクションを有する回動式熱力学装置であって、
第１の回転軸線を規定し且つ第１の回転軸線を中心にして回転可能である、第１の軸部と、
第２の回転軸線を規定する第１の心棒であって、第１の軸部が第１の心棒を通って延びる、第１の心棒と、
第１の軸部に設けられる第１のピストン部材であって、第１の心棒から第１の軸部の遠位端に向けて延びる、第１のピストン部材と、
第１の心棒に支持される第１のロータであって、第１のロータは、第１のチャンバと、第１のチャンバを横切って延びる第１のピストン部材と、を備える、第１のロータと、
第１のチャンバに隣接した第１のケーシング壁であって、第１のポート及び第２のポートは、ハウジング壁に設けられ、各々が第１のチャンバと流体連通する、第１のケーシング壁と、
を含み、
それによって、
第１のロータ及び第１の心棒は、第１の回転軸線を中心にして第１の軸部と共に回転可能であり、
第１のロータは、第２の回転軸線を中心にして心棒の周りを回動可能であり、第１のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第１のロータが第１のピストン部材に対して回動するのを可能にし、
従って、第１の流体流れセクションは、第１のチャンバを介して第１のポート及び第２のポート間で流体が通行するように構成され、
装置は、更に第２の流体流れセクションを含み、第２の流体流れセクションは、
第２のチャンバと、
第２のチャンバに隣接した第２のハウジング壁と、
第２のハウジング壁に設けられ、各々が第２のチャンバと流体連通する、第３のポート及び第４のポートと、を含み、
従って、第２の流体流れセクションは、第２のチャンバを介して第３のポート及び第４のポート間で流体が通行するように構成され、
第２のポートは、第１の熱交換器を介して第３のポートと流体連通する、回動式熱力学装置。
【請求項２】
第２の回転軸線が、第１の回転軸線に対して実質上垂直である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
装置であって、
第１のロータが、第２のチャンバを含み、
第１のピストン部材が、第１の心棒の一方側から第１の軸部に沿って延び、
第２のピストン部材が、第１の心棒の他方側から第１の軸部に沿って第２のチャンバを横切って延びて、
第１のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第１のロータが第２のピストン部材に対して回動するのを可能にする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
第４のポートが、第２の熱交換器を介して第１のポートと流体連通する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第１のロータの第１のチャンバの容積が、第１のロータの第２のチャンバの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
第１の軸部、第１の心棒及び第１のピストン部材が、互いに対して固定される、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
装置であって、
第２のチャンバを含む第２のロータと、
第１の回転軸線を中心にして回転可能な第２の軸部であって、第２の軸部が第１の軸部に結合され、従って、第１の軸部及び第２の軸部が、第１の回転軸線を中心にして一緒に回転可能である、第２の軸部と、
第３の回転軸線を規定する第２の心棒であって、第２の軸部が第２の心棒を通って延びる、第２の心棒と、
第２の軸部に設けられる第２のピストン部材であって、第２の心棒から第２の軸部の遠位端に向けて延びる、第２のピストン部材と、を更に含み、
第２のロータが、第２の心棒に支持され、
第２のピストン部材が、第２のチャンバを横切って延び、
それによって、
第２のロータ及び第２の心棒が、第１の回転軸線を中心にして第２の軸部と共に回転可能であり、
第２のロータが、第３の回転軸線を中心にして第２の心棒の周りを回動可能であり、
第２のロータが第２の回転軸線を中心にして回転するときに、第２のロータが第２のピストン部材に対して回動するのを可能にする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項８】
第３の回転軸線が、第１の回転軸線に対して実質上垂直である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
第１のロータが、
第１のロータの第２のチャンバであって、第１のピストン部材が、第１の心棒の一方側から第１の軸部に沿って延びる、第１のロータの第２のチャンバと、
第２のピストン部材であって、第１の心棒の他方側から第１の軸部に沿って第１のロータの第２のチャンバを横切って延びて、第１のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第１のロータが第２のピストン部材に対して回動するのを可能にする、第２のピストン部材と、を含み、
第２のロータが、
第２のロータの第１のチャンバであって、第２のピストン部材が第２の心棒の一方側から第２の軸部に沿って延びる、第２のロータの第１のチャンバと、
第２のロータの第１のピストン部材であって、第２の心棒の他方側から第２の軸部に沿って第２のロータの第１のチャンバを横切って延びて、第２のロータが第１の回転軸線を中心にして回転するときに、第２のロータが第２のロータの第１のピストン部材に対して回動するのを可能にする、第２のロータの第１のピストン部材と、を含み、
第１のロータの第２のチャンバが、第５のポート及び第６のポートと流体連通し、
それによって、第１の流体流れセクションの一部を形成し、第１のロータの第２のチャンバを介して第５のポート及び第６のポート間で流体が通行するように構成され、
第２のロータの第１のチャンバが、第７のポート及び第８のポートと流体連通し、
それによって、第２の流体流れセクションの一部を形成し、第２のロータの第２のチャンバを介して第７のポート及び第８のポート間で流体が通行するように構成され、
第６のポートが、第１の熱交換器を介して第７のポートと流体連通する、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
第８のポートが、第２の熱交換器を介して第５のポートと流体連通する、請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
第４のポートが、第２の熱交換器を介して第１のポートと流体連通する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
第１のロータの第１のチャンバ及び第２のチャンバが、実質上同じ容積を有し、
第２のロータの第１のチャンバ及び第２のチャンバが、実質上同じ容積を有し、
第１のロータチャンバの容積が、第２のロータチャンバの容積と実質上同じ、より小さい、又は、より大きい、請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
第１の軸部が、第１のロータ及び第２のロータが互いに同じ速度だけで回転するように動作可能であるように、第２の軸部に直接結合される、請求項７から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
第２の軸部、第２の心棒及び第２のピストン部材が、互いに対して固定される、請求項７から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
第１の熱交換器が、第１の熱交換器を通過する流体から熱エネルギーを除去するように、ヒートシンクとして動作可能である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
第２の熱交換器が、第２の熱交換器を通過する流体に熱エネルギーを加えるように、熱源として動作可能である、請求項４又は１０に従属するときの請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１の熱交換器が、
第１の流体流れセクションと第２の流体流れセクションとの間の流体流れを可能にするように動作可能なチャンバと、
熱エネルギーが流体から極低温媒体に移動されるように、極低温媒体をチャンバに注入するように構成されるインジェクタと、を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
第１の熱交換器が、第１の熱交換器を通過する流体に熱エネルギーを加えるように、熱源として動作可能である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
第２の熱交換器が、第２の熱交換器を通過する流体から熱エネルギーを除去するように、ヒートシンクとして動作可能である、請求項４又は１０に従属するときの請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
第１の熱交換器が、連続燃焼のように動作可能な燃焼チャンバを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
そのチャンバが又は各チャンバが、開口を有し、
そのそれぞれのピストン部材が又は各それぞれのピストン部材が、そのそれぞれのピストン部材の又は各それぞれのピストン部材のそれぞれの心棒から、そのそれぞれのピストン部材の又は各それぞれのピストン部材の対応するチャンバを横切って対応する開口に向けて延びる、請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
装置が、ロータを心棒の周りに回動させるように動作可能な回動作動器を更に含み、
回動作動器が、
ロータに設けられた第１の案内機能部と、
ハウジングに設けられた第２の案内機能部と、を含み、
第１の案内機能部が、ロータを心棒の周りに回動させるように第２の案内機能部と協働するように動作可能である、請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
装置が、ロータを心棒の周りに回動させるように動作可能な回動作動器を更に含み、
回動作動器が、
ロータに設けられた第１の案内機能部と、
ハウジングの第２の案内機能部と、を含み、
第１の案内機能部が、形状において第２の案内機能部と相補的であり、
第１又は第２の案内機能部の一方が、第１又は第２の案内部材機能部の他方が従うように制約される経路を画定し、
第１又は第２の案内機能部の他方が、経路に係合するように動作可能であり経路に沿って動くときに回転する回転可能部材を含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
第２の案内機能部が、ハウジングと結合される軸受の少なくとも一部を保持するように構成された転回リングを含む、請求項２２又は２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
第１の案内機能部が、転回リングと結合されるように構成されたスタイラスを含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
熱源が、第１の熱交換器内のダクトを通過する物質を含み、装置が、物質を冷却する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
流体が、空気を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
装置が、第１の回転軸線を中心にしてロータを駆動するように構成された第１の軸部に結合されたモータを含む、請求項２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
モータが、モータが第１の回転軸線を中心にして第１の方向にロータを駆動するように構成されるときに第１の熱交換器が物質から流体に熱を移動させるための熱源として作用するように動作可能であるように、可逆的であり、
モータが第１の回転軸線を中心にして第１の方向と反対の第２の方向にロータを駆動するように構成されるとき、第１の熱交換器が、流体から物質に熱を移動させるためのヒートシンクとして作用するように動作可能である、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
第１の流体流れセクション及び第２の流体流れセクションが、第１のロータの２つの側面であり、
第１の流体流れセクション及び第２の流体流れセクションの一方が、圧縮機として動作可能であり、
第１の流体流れセクション及び第２の流体流れセクションの他方が、エキスパンダとして動作可能である、請求項１から２９のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
2021508800.tif 000031
2021508800.tif 000032