(57)【要約】  閉じ込められた回転する羽根に対する高温ガスの圧力により、回転エネルギーが発生するような、開放サイクル内燃機関。
2010502892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放サイクル内燃機関であって、
空気圧縮機と、
バーナーと、
前記バーナーに燃料を供給する計測手段と、
前記バーナー内で圧縮空気と燃料を混合する混合手段と、
前記バーナー内で圧縮空気と燃料の混合体を点火させる点火手段と、
結果として得られる燃焼ガスから動力を抽出する動力抽出手段と、
を備え、
前記動力抽出手段は、
ローターのケーシングと、
前記ローターのケーシングの空洞部分に連通する吸入口と、
前記ローターのケーシングの空洞部分に連通する排出口と、
実質的に円筒形の形状の第１のローターであって、前記第１のローターと長手方向に位置合わせされた羽根の突起部を少なくとも１つ有するとともに、前記第１のローターと長手方向に位置合わせされた、羽根に適合する空洞部分を少なくとも１つ選択的に有するような第１のローターと、
実質的に円筒形の形状の第２のローターであって、前記第２のローターと長手方向に位置合わせされた、羽根に適合する空洞部分を少なくとも１つ有するとともに、前記第２のローターと長手方向に位置合わせされた、羽根の突起部を少なくとも１つ選択的に有するような第２のローターと、
前記第１のローターの中心に設けられたシャフト手段と、
前記第２のローターの中心に設けられたシャフト手段と、
前記第１のローターの前記シャフト手段に取り付けられたベアリング手段であって、前記第１のローターの前記シャフト手段と、前記ローターのケーシングとの間を前記第１のローターが回転するよう連結するようなベアリング手段と、
前記第２のローターの前記シャフト手段に取り付けられたベアリング手段であって、前記第２のローターの前記シャフト手段と、前記ローターのケーシングとの間を前記第２のローターが回転するよう連結するようなベアリング手段と、
前記ベアリング手段に用いられる潤滑油が前記ベアリング手段から流出するのを防止するための封止手段と、
前記第１のローターの前記シャフト手段に固定的に取り付けられたギア手段と、
前記第２のローターの前記シャフト手段に固定的に取り付けられたギア手段と、
を有し、
前記第１のローターの前記シャフト手段に設けられたギア手段、および前記第２のローターの前記シャフト手段に設けられたギア手段により、前記ローターのケーシングの内部で前記第１のローターおよび前記第２のローターが反対方向に回転し、この際に、反対方向に回転する２つの前記ギア手段が前記各ローターを接近した状態で回転させるようなサイクル期間において、前記ローターの前記羽根の突起部および前記羽根に適合する空洞部分が近接することを特徴とする開放サイクル内燃機関。
【請求項２】
前記動力抽出手段の前記第１のローターおよび前記第２のローターは、長さが同一であり、前記ローターのケーシングの内部で横方向および長手方向において位置合わせされていることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項３】
前記第１のローターの外表面における円筒形形状の部分、および前記第２のローターの外表面における円筒形形状の部分は、前記ローターのケーシングの内部において前記２つのベアリング手段を間隔を空けて配置することにより近接するよう支持され、このことにより、前記第１のローターの外表面における円筒形形状の部分と、前記第２のローターの外表面における円筒形形状の部分とが接近するようなサイクルの期間において、前記第１のローターの外表面における円筒形形状の部分と、前記第２のローターの外表面における円筒形形状の部分との間における高温の圧縮ガスの漏出が最小限とされることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項４】
前記第１のローターの前記羽根の突起部の外表面の部分と、前記第２のローターの前記羽根に適合する空洞部分の外表面の部分とが接近するようなサイクルの期間において、前記第１のローターの前記羽根の突起部の外表面の部分と、前記第２のローターの前記羽根に適合する空洞部分の外表面の部分とが近接するようになっており、このことにより、前記第１のローターの前記羽根の突起部の外表面の部分と、前記第２のローターの前記羽根に適合する空洞部分の外表面の部分との間における高温の圧縮ガスの漏出が最小限とされることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項５】
前記羽根の突起部の最も外側の表面の部分と、前記ローターのケーシングの円筒形の輪郭の内表面の部分とが接近するようなサイクルの期間において、前記羽根の突起部の最も外側の表面の部分と、前記ローターのケーシングの円筒形の輪郭の内表面の部分とが近接するようになっており、このことにより、前記羽根の突起部の最も外側の表面の部分と、前記ローターのケーシングの円筒形の輪郭の内表面の部分との間における高温の圧縮ガスの漏出が最小限とされることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項６】
前記羽根の突起部の側面および前記羽根に適合する空洞部分の側面を含むような前記ローターの側面と、前記ローターのケーシングの側部の内面とが近接し、このことにより、前記羽根の突起部の側面および前記羽根に適合する空洞部分の側面を含むような前記ローターの側面と、前記ローターのケーシングの側部の内面との間における高温の圧縮ガスの漏出が最小限とされることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項７】
前記第１のローター、前記第２のローター、前記シャフト手段、前記ローターのケーシングおよび前記羽根のうちいくつかのものまたは全てのものは中空であり、冷却のための流体を流すことができるようになっていることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項８】
前記羽根は前記ローターと一体的になっており、または前記ローターとは別のものでありこのローターに固定的に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項９】
前記羽根に適合する空洞部分は前記ローターと一体的になっており、または前記ローターとは別のものでありこのローターに固定的に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項１０】
前記各ローターの前記各シャフト手段は前記ローターと一体的になっており、または前記ローターとは別のものでありこのローターに固定的に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項１１】
反対方向の回転の動きを各ローターに与えるような前記ギア手段は、前記ローターの一方の側面のみ、または両方の側面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項１２】
圧縮機の抽気がベアリング手段の前記封止手段と前記内燃機関のケーシングとの間に供給され、前記圧縮機の抽気よりも圧力が小さい高温の燃焼ガスが、前記ローターの前記シャフト手段と前記内燃機関の前記ケーシングとの間の空間から漏出しないようになっていることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【請求項１３】
請求項１に記載の内燃機関の動力抽出手段を備えた機構であって、前記各シャフト手段のうち１または両方のシャフト手段を介して反対方向に駆動されたときに、空気圧縮機、または請求項１に記載の内燃機械に用いられる空気圧縮機として使用できるような機構。
【請求項１４】
前記各ローターの前記各シャフト手段のうち１または両方のシャフト手段により回転エネルギーが得られることを特徴とする請求項１記載の開放サイクル内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年９月５日に出願された、米国仮出願第６０／８４１，９１８号に基づくものである。
【０００２】
本発明は、ブレイトン（Ｂｒａｙｔｏｎ）の、または開放サイクルタイプの改良された内燃機関に関する。開放サイクルの機関は、空気の圧縮、および圧縮空気と混合したときの燃料の燃焼が連続的に行われるような内燃機関として規定される。
【０００３】
軸動力を発生させるようなジェットタービンの機関は、従来技術の開放サイクルの機関として最もよく示されている。このタイプの機関は、ターボシャフト機関と呼ばれ、一般的に、ヘリコプターおよびより大きな固定翼を有する飛行機を動かすのに使用される。なぜならば、それらのものは効率的、軽量、クリーンな燃焼を行うものであり、また、混焼能力を有するとともに、往復動を行う部分がなくスムーズに回転するからである。
【背景技術】
【０００４】
前述の特性にもかかわらず、ターボシャフト機関は、船、自動車およびトラックのような一般の乗り物に動力を与えるためには概して活用されていない。なぜならば、主に、ターボシャフト機関は製造するのに高価であり、同じ馬力の往復式の機関の１０倍もの費用がかかってしまうからである。さらに、ターボシャフト機関は、回転速度を非常に素早く変化させることができない。なぜならば、回転部材は非常に大きな力により駆動されているからである。残念ながら、高温のガスの高い速度は、摩擦および乱流により大きなエネルギーロスを引き起こしてしまい、有害摩擦のロスが概して速度の二乗に増大する。
【０００５】
前述した、音速に近いガスの速度が求められる。なぜならば、ガスは非常に高い速度で最初の列のタービン翼に影響を与え、翼に対して大きな運動エネルギーの力を与えるからである。次の列の翼は、飛行機の翼を超えて流れるような空気により発生する揚力と比較することができる反作用力を使うような力を発生させる。これらの列の翼も、高温ガスの高い速度を必要とする。衝突力および反作用力の両方は、高温ガスの速度の増加により、大きく増加する。このため、タービン機関は、有害な音の衝撃波を形成させるような速度よりも小さい範囲で、できるだけ高いガス速度を使用するよう設計されている。上述したように、高いガスの速度により引き起こされる乱流および有害抗力によって発生するような実質的なエネルギーのロスが存在する。
【０００６】
また、タービンタイプの動力部においては、高いガス速度により発生する非常に大きな乱気流および翼から翼への高温ガスの進路誘導により、動力部の構成要素への熱の実質的な伝達が生じてしまう。このような動力部の構成要素は、適切な強度を有するようにするために、外来の高温材料から形成されることを必要とする。
【０００７】
これに対して、本発明における改良された開放サイクル内燃機関は、タービン動力部を使用しない。代わりに、本発明は、閉じこめられた回転する羽根に対する高温ガスの圧力を使用して動力を発生させ、このことによりタービンで必要とされるような非常に高いガス速度は必要としない。本発明の動力部において高温ガスの速度を小さくすることにより、ターボシャフト機関と比較して、有害抗力を大幅に減少することができ、その結果、動作をより経済的なものとすることができる。高温ガスの速度を減少させ、翼から翼への進路誘導を必要としないことにより、乱流が減少し、このことにより、高温ガスから動力部の金属部分への熱の伝達が減少し、外来の高温材料の必要性を大きく減少することができる。
【０００８】
高温ガスの速度の減少は、本発明によって、ターボシャフト機関におけるタービンを用いる代わりに、動力の抽出を行うための、特徴のある効率的な反対方向に回転するローターシステムを用いることにより可能となる。この２つのローターのシステムにより、サイクルにおける動力生成期間の間に、高温の燃焼ガスの好ましい閉じこめが実質的になされる。これに対し、タービンタイプの動力部の翼を通る際にはガスの流れが比較的自由となり、ガスは翼から翼に進路誘導されるので乱流および抵抗により有用なエネルギーが失われてしまう。本発明において、回転エネルギーは、タービンにおいて用いられる運動力および反作用力ではなくて、閉じこめられた回転する羽根の表面に対する高温ガスの圧力により主に発生する。このことにより、非常に高いガス速度の必要性がなくなり、その結果、大きなエネルギーのロスや熱の伝達がなくなる。
【０００９】
本発明は、多くの異なる燃料により生成される高温かつ高圧の燃料ガスを使用し、反対方向に回転する２つのローターに設けられた羽根の突起部の表面に圧力をかける。ここで、２つのローターは、ほぼ閉じられたケーシング内で回転する。圧力が与えられる表面とは反対側の羽根の表面は、排出口を介して外気と連通しており、結果として生じる圧力の差によりローターを回転させる力が発生する。
【００１０】
タービン動力部では高温ガスの進路誘導の変化の回数が非常に多いのに対し、本発明の動力部において、高温ガスは向きをスムーズにかつごくまれに変える。このように、ガスの移動が簡易となっているので、抵抗および乱流が小さくなり、ターボシャフト機関よりも効率性を大幅に増加させることができる。
【００１１】
前述のように、ターボシャフト機関は非常に高価である。このため、ターボシャフト機関は、その用途が軍事用および商業用の飛行機や、戦車や戦艦等の軍事用の搬送装置、および大きな発電所のような、製造および修理のコストが大きな問題とならないものに限定される。ターボシャフト機関に必要とされる外来の材料の高いコストに加えて、ターボシャフト機関の高い回転速度により、製造時の誤差に耐えることができないような特別なベアリングおよび潤滑油の注入システムが必要となり、追加のコストが発生する。
【００１２】
これに対して、本発明の動力部は、比較的低い回転速度となっているので、特別なベアリングや潤滑油の注入システムの必要性を低減させることができる。しかも、回転速度が小さくなるので回転の慣性が小さくなり、このため、ターボシャフト機関と比較して、効率的な速度の変更をより容易にかつ迅速に行うことができるようになる。ターボシャフト機関においては、本発明のような速度の変更は、エンジンに供給される燃料の量を減らすことにより行われる。回転速度を大幅にかつ迅速に変更することが必要とされる場合は、吸入空気の追加の絞りが効果的である。
【００１３】
本発明は、外来の金属をほとんど必要としないような、構造がシンプルなものである。このような特徴により、タービン機関よりも製造の費用を大幅に下げることができ、また、動く部分が少ないことにより、往復式の機関よりも製造の費用を大幅に下げることができる。設計上、本来備わっているような今までにない良好な効率性に加えて、製造コストを下げることができることにより、自動車（とりわけ、ハイブリッドタイプの自動車）、船、電車、飛行機、発電機および他の使用用途に、シンプルな、コストの低い、高い効率性のある、クリーンな燃焼を行う、複数の燃料の機関のサービスによって、広い範囲で使用することができるようになる。
【発明の開示】
【００１４】
本発明の第１の目的は、従来技術の開放サイクル機関よりも燃料効率が増加し、排出物が減少し、動作コストが低減したような開放サイクル内燃機関を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、従来技術の開放サイクル機関よりも製造の際の複雑さが減少し、容易に製造することができ、製造コストが低減したような開放サイクル内燃機関を提供することにある。
【００１６】
本発明の更に他の目的は、動力部の構成要素への熱の伝達が従来技術の開放サイクル機関よりも小さく、外来の熱抵抗金属の必要性が減少し、付随する製造の複雑さおよびコストが低減したような開放サイクル内燃機関を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、広い範囲の異なる燃料において、クリーンに、効率的に、かつ安全に運転を行うことができるよう広く使用することができる開放サイクル内燃機関を提供することにある。
【００１８】
これらの、および他の目的は、高温の燃焼ガスの圧力から動力を抽出するような本発明により達成される。高温ガスの圧力は、ほぼ閉じられたケーシングの内部で反対方向に回転するローターに一体的に設けられた、またはローターに固く取り付けられた羽根の表面に与えられる。動力を得るための、閉じこめられた回転する羽根の使用により、タービン動力部を用いた場合と比較して、動力部の金属部分に対する高温ガスの速度を実質的に低減することができる。このような速度の減少により、抵抗、および速度の二乗の生成物を低減し、効率性を実質的に増加させる。また、ガス速度が小さくなることにより、熱伝達の平衡における低いフィルム係数によって示される、動力部の金属部分に対する熱の伝達を低減することができる。このような平衡は、高温ガスの速度が小さくなることにより隣接する部分への熱の伝達量が実質的に減少するということを示す。熱の伝達量が小さくなることにより、外来の熱抵抗金属およびそれに伴う製造コストの必要性を低減またはなくすことができる。
【００１９】
本発明の動力部の構成要素に対する追加的な冷却は、ガスが排出口から解放されて外気に入るようなサイクルの一部分の期間における、高温ガスの膨張およびそれに伴う冷却により行われる。膨張するガスと連通するような羽根およびローターの一部分は、膨張するガスにより冷却される。これに対して、ターボシャフト機関のタービン部分は、高速の高温ガスに常に曝されているため、膨張するガスによっても、タービンの構成要素をほとんど冷却することができない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一の実施形態の開放サイクル内燃機関の断面図である。
【図１Ａ】本発明の一の実施形態の開放サイクル内燃機関の断面図である。
【図２】反対方向に回転する２つのローターを有するような、本発明の他の実施形態の断面図を示す。
【図３】ローターと一体的な羽根に適合する空洞部分を有するような２つのローターが設けられた、本発明の他の実施形態の側面図を示す。
【００２１】
図１および図１Ａは、本発明の一の実施形態の開放サイクル内燃機関の断面図を示す。ギア駆動の遠心式空気圧縮機１は、圧縮空気ダクト２を介してプレナム４に圧縮空気を提供する。このことにより、バーナー・ライナー（ｂｕｒｎｅｒ  ｌｉｎｅｒ）９に圧縮空気が送られる。ここで、バーナー・ライナー９において、圧縮空気が燃料と混合されて点火され、燃焼が引き起こされるようになっている。遠心式空気圧縮機は高効率であるため、このような実施形態で使用される。しかしながら、本発明における、燃焼ガスから動力を引き出すようなメカニズムの実施形態を含む、他のタイプの空気圧縮機を使用してもよい。圧縮空気および燃料が点火した後、結果として生じる高温の燃焼ガスにより、２つの互いに反対方向に回転するローター１３における、ローターと一体的な中空の羽根１９に圧力が与えられる。各ローター１３には、ローターと一体的な羽根に適合する空洞部分１６が設けられている。また、２つのローター１３は、ローターケーシング３の内部で、同じ速度で反対方向に回転する。
【００２２】
また、圧縮機１は、ローターシャフトダクト３４によって、冷たい抽気（ブリード空気、ｂｌｅｅｄ  ａｉｒ）を、中空のローターシャフト２１に与え、ローターおよび羽根を冷却する。ローターのギア２８は、両方のローターが同じ速度で反対方向に回転するのを確実なものとする。この際に、中空の羽根１９の先端および隣接する表面が、羽根に適合する空洞部分１６の表面の輪郭に、十分な精度で適合することとなる。羽根に適合する空洞部分１６の表面の近くに中空の羽根１９の表面があることによって、中空の羽根の表面が、羽根に適合する空洞部分の表面に適合するようなサイクルの一部の間に、これらの表面の間における、燃焼ガスの実質的な漏出を防止することができる。サイクルの残りの期間の間、２つのローター１３の外径の表面が近いことによって、燃焼ガスは２つのローター１３の間から漏出することが実質的になくなる。また、ローター１３の側部と、ローターケーシング３の側部の内面との間の漏れも、これらの表面が近いことによって実質的になくなる。中空の羽根１９の先端と、ローターケーシング３の内部の輪郭９との間における高温ガスの漏出は、これらの表面が近いことによって実質的になくなる。入り組んだ形状（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ）または他のタイプの封止部材が、高温ガスの漏出が発生する箇所において近接した領域を増やすようにしてもよい。ローターシャフト２１に接続された駆動ギア２９により、動力が発生する。
【００２３】
図２は、反対方向に回転する２つのローター１３、１１を有するような、本発明の他の実施形態の断面図を示す。２つの中空でないローター羽根１２がローター１３に固定的に取り付けられている。羽根に適合するローター１１は、羽根に適合する空洞部分１６を有し、ローター１３に対して２対１の割合でかみ合っている。そして、ローター１３は、このローター１３の２倍の速度で、羽根に適合するローター１１を駆動する。高温の燃焼ガスが、羽根に適合するローター１１と、羽根に適合するローターのケーシングの輪郭２２との間から漏出することは実質的にない。なぜならば、これらの２つのものが許容範囲内で近接しているからである。また、入り組んだ形状または他のタイプの封止部材が、高温ガスの漏出が発生する箇所において近接した領域を増やすようにしてもよい。この実施形態では羽根に適合する空洞部分が１つ設けられているが、他の実施形態においては、羽根に適合する空洞部分が２つ以上設けられた、羽根に適合するローターを設けてもよい。このようなローターは、２対１以外の割合の速度で駆動され、このことにより、羽根に適合する空洞部分が、ローターの１または複数の羽根に適合するようにすることができる。この実施の形態では、ローターの羽根１２は、冷却のための中空となっているわけではなく、代わりに、この羽根１２は、ローター１３の材料の伝導により冷却される。液体や気体からなる冷却流体を、側部ケーシングの冷却ダクト１５を介してローターの空洞部分１０に供給することによって、ローターの材料は順に冷却される。羽根に適合するローター１１は、冷却のために中空となっていてもよい。
【００２４】
図３は、ローターと一体的な羽根に適合する空洞部分１６を有するような２つのローター１３が設けられた、本発明の他の実施形態の側面図を示す。図２に示すように、ローターの羽根１２は、冷却のための中空となっているわけではなく、代わりに、この羽根１２は、ローター１３の材料への伝導、および羽根における圧力が低い側部の箇所での高温ガスの膨張によって冷却される。ローター１３は中空となっており、内燃機関のケーシングの側部に設けられた冷却ダクト１５を通って供給される冷却流体が、ローターの空洞部分１０に送られる。
【００２５】
この実施形態では、燃焼のための圧縮ガスがターボチャージャー３７により供給される。ターボチャージャー３７は、排出ダクト１４から送られる高温の剰余ガスにより駆動される。この実施形態では、ターボチャージャーは、遠心圧縮機に設けられた、径方向に流入するタイプのものである。しかしながら、他のタイプのターボチャージャーまたは圧縮機を用いてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１および図１Ａは、本発明の好ましい実施形態の開放サイクル内燃機関の断面図を示す。図１に示す断面図は、ローター１３、燃焼チャンバーライナー９およびプレナム４の中央箇所を通るラインに沿って切られたものである。図１Ａに示すローターシャフトプラグ２３は、この図１では示されていない。図１Ａに示す断面図は、中空のローターシャフトの中心を通った縦のラインに沿って切られたものである。
【００２７】
〔動作〕
複数のローターシャフト２１のうちの一つに設けられた駆動ギア２９により駆動される遠心圧縮機１は、圧縮空気を、圧縮空気ダクト２を介してプレナム４に送る。プレナム４は、圧縮空気をバーナーの覆い（ｓｈｒｏｕｄ）８に送る。このバーナーの覆い８は、圧縮空気を旋回翼７およびバーナー・ライナー９に導く。燃料計測ノズル６によって燃焼領域に燃料が導入される。この燃料は、燃料計測ポンプにより供給される。燃料計測ポンプは従来の設計のものであり、ここでは図示しない。旋回翼は乱気流を発生させ、このことにより、液体、固体粒子または気体からなる燃料に対して圧縮空気が均一的に混合する。
【００２８】
燃料と空気の混合体は、点火装置５によりバーナー・ライナーの内部で点火し、空気計測穴３０を介してバーナー・ライナーに入る圧縮空気と更に混合する。結果として得られる、膨張した高温の燃焼ガスにより、ローター１３に一体的に設けられた中空の羽根１９に圧力が与えられる。各ローター１３は、負荷を受けているにもかかわらず、バーナー・ライナーの内部の十分な量の燃焼圧力が解放されてバーナー・ライナーの内部の圧力がバーナー・ライナーの外部の圧縮空気の圧力よりも常にわずかに低くなるのに十分な速い速度で、反対方向に回転するようになっている。このことにより、燃焼ガスは測定穴３０を介して逆流することはない。
【００２９】
この実施形態では径が同じであるような２つのローター１３は、ローターシャフト２１に固定的に接続された一対のローターギア２８によって、正確に１対１の割合で反対方向に回転する。各ローターは、図１におけるローターの外周の周りで矢印に示す方向に回転する。なお、図１に示す矢印は、燃焼ガスの流れを示している。高温の圧縮ガスは、羽根１９と羽根に適合する空洞部分１６との間から漏出することはない。なぜならば、羽根１９の表面と、羽根に適合する空洞部分１６の表面とが近接するような回転の一部分の間において、羽根１９の表面が、羽根に適合する空洞部分１６の表面に近くなるからである。図示するもの以外の羽根および羽根に適合する空洞部分の形状でも、羽根に適合する空洞部分に羽根が入り込むような回転の一部分の間において羽根の表面および羽根に適合する空洞部分の表面が非常に近接したものとなる場合には、有用となる。２つのローター１３の外径の表面が近いことによって、サイクルの間における他の全ての期間で、ガスが２つのローター１３の間から漏出することが実質的になくなる。
【００３０】
羽根１９の先端と内燃機関のケーシングの輪郭３５とが近接しているので、羽根１９の先端と内燃機関のケーシングの輪郭３５との間から高温の圧縮ガスが漏出することは実質的になくなる。また、ローター３１の側部と内燃機関のケーシング３の内側部とが近接しているので、ローター３１の側部と内燃機関のケーシング３の内側部との間から高温の圧縮ガスが漏出することは実質的になくなる。ローター３１の側面および内燃機関のケーシング３の側部は、この実施形態では製造を容易なものとするため平坦なものとされている。しかしながら、軽量化のために、ローターおよび内燃機関のケーシングの側部にそれぞれ凸部および凹部が、または凹部および凸部が形成されていてもよい。このことにより、高温ガスの圧力に耐えられるよう内燃機関のケーシングの側部の強度を大きくすることができ、また、内燃機関のケーシングの側部の軽量化を図ることができる。入り組んだ形状または他のタイプの封止部材が、燃焼ガスの漏出の追加的な封止を行うよう、一部または全部の近接した領域において使用されるようになっていてもよい。
【００３１】
ローターシャフト２１はローターシャフトベアリング２６により支持されている。ローターシャフトベアリング２６は、この実施形態ではボールベアリングであるが、ベアリングは平坦なタイプまたはローラータイプのものであってもよい。オイルポンプによってオイル供給チューブ２４を介して潤滑油がベアリングに供給される。オイルポンプは従来のタイプのものであり、ここでは図示しない。オイルはベアリングの回転部分に流れ、または吹き付けられ、ベアリング封止部材２７によりベアリングハウジング３６内に入れられることとなる。圧縮機の抽気からの圧力が、封止空洞口３６を介して、ベアリング封止部材２７と内燃機関のケーシング３との間の空洞部分に与えられる。このことにより、高温ガスが、封止部材に漏出されることが防止される。余分なオイルはオイル戻しチューブ２５によりオイル冷却器および汚水だめに戻される。オイル冷却器および汚水だめは従来のタイプのものであり、ここでは図示しない。
【００３２】
ローター１３、ローターシャフト２１、ローターの羽根１９およびローターに適合する空洞部分１６は、圧縮機の抽気により冷却される。この抽気は、抽気吸入口３４を介して中空のローターシャフト２１に導入される。同様の冷却を行うために、水による冷却のような、他の供給手段および他の流体が用いられてもよい。中空のローターシャフトには、その中央部分にローターシャフトプラグ２３が設けられており、ローターシャフトプラグの空気入口側におけるローターシャフトの複数のダクト穴１８を空気が通るようにする。ローター、羽根、および羽根に適合する空洞部分の内壁を冷却するためである。空気は、ローター、羽根、および羽根に適合する空洞部分から熱を吸収し、ローターシャフトプラグ２３の空気出口側におけるローターシャフトの複数のダクト穴１８を通って空気が排出される。
【００３３】
圧縮機の抽気は、抽気排出チューブ３３から抽気吸入口３４に配管を介して導かれる。抽気排出チューブ３３は、図示しない空気ダクト配管によってプレナム４に連通している。ローターの羽根１９は、ローターの羽根の排気穴１７を有しており、この排気穴１７により、羽根の先端および内燃機関のケーシングの輪郭３５の冷却が補助される。冷却に必要なものは、高温ガスが接触するような領域に設けられる断熱セラミックまたは他の高温コーティングを用いることによって、減らすことができる。
【００３４】
回転エネルギーは、１または両方の駆動ギア２９を用いるような機関により得られる。代わりに、１または複数の駆動ギア２９が省略された場合には、このような回転エネルギーが、１または両方の関連のローターギア２８によって、圧縮機を駆動するのに用いられるエネルギーとして得られるようになっていてもよい。
【図１】
2010502892.tif 000003
【図１Ａ】
2010502892.tif 000004
【図２】
2010502892.tif 000005
【図３】
2010502892.tif 000006
【国際調査報告】
2010502892.tif 000007