(57)【要約】【課題】  本発明は、特に電気発生装置を駆動させるためのエンジンとして使用可能である、新規なロータリタイプの燃焼器を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る燃焼器は、固定された構造体と、  上記固体構造体に支持された環状円形の筒状ロータとを備え、  上記ロータは、非接触型支持手段により軸に関して回動自在に支持され、  上記ロータ内に、燃焼ガス放出用の横方向流出開口部を備える燃焼チャンバが形成される。  上記のロータは、周回した狭い溝部を備え、  制御された固定の燃料及び燃焼剤注入手段及び対応する発火手段が、上記溝部を通ってチャンバへと延びる。  制御手段は、予め設定された手順に従って、上記注入手段及び上記発火手段を作動させるように設計され、それにより上記チャンバを伝播するデトネーション波を発生させ、上記横方向流出開口部を介して放出される燃焼ガスによる推進力により、上記ロータを、制御された速度で回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された構造体（２；１０２）と、
上記固定された構造体（２；１０２）に支持された少なくとも１つの環状円形をした筒状ロータ（３；３’、３”）とを備え、
上記の環状円形をした筒状ロータ（３；３’、３”）は、非接触型の支持手段（５−８；５’、５”、６’、６”）により、軸（４）に関して回動自在に支持され、
上記ロータ内に、少なくとも１つの燃焼チャンバ（２０；２０’、２０”）が形成され、該燃焼チャンバ（２０；２０’、２０”）は、燃焼ガスの放出のための横方向に向いた流出開口部（２１、２２；２３、２４）を少なくとも１つ備え、
上記少なくとも１つの環状円形をした筒状ロータ（３；３’、３”）は、周回した狭い溝部（３０；３０’、３０”）を備え、
制御された固定の燃料及び燃焼剤注入手段（３１；３１’、３１”）、及びそれに対応する制御された固定の発火手段（３２；３２’、３２”）が、上記の周回した溝部を貫通して上記の少なくとも１つのチャンバ（２０；２０’、２０”）へと延び、
さらに、制御手段（ＥＣＵ；３５）を備え、
上記制御手段は、予め設定された手順に従って、上記注入手段（３１；３１’、３１”）及び上記発火手段（３２；３２’、３２”）を作動させるように設計され、それにより上記少なくとも１つのチャンバ（２０；２０’、２０”）を伝播するデトネーション波を発生させ、さらに上記の横方向に向いた流出開口部（２１、２２；２３、２４）から放出される燃焼ガスによる推進力により、上記少なくとも１つのロータ（３；３’、３”）を、制御された速度で回転させることを特徴とする回転式燃焼器（１）。
【請求項２】
周回した単一の燃焼チャンバ（２０）が少なくとも１つのロータ（３）内に形成され、上記燃焼チャンバ（２０）は先端（２０ａ）及び末端（２０ｂ）とを有し、該先端（２０ａ）及び末端（２０ｂ）は互いに近接し、さらに分離構造体（１４）により分離され、
上記横方向に向いた流出開口部（２２）は、上記チャンバ（２０）の末端（２０ｂ）に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転式燃焼器。
【請求項３】
分離され近接する複数の燃焼チャンバ（２０）が、上記の少なくとも１つのロータ内に形成され、上記燃焼チャンバ（２０）のそれぞれに、それに対応する横方向に向いた流出開口部（２４）を設けることを特徴とする請求項１記載の回転式燃焼器。
【請求項４】
上記の少なくとも１つの燃焼チャンバ（２０；２０’、２０”）が、上記チャンバー（２０）の端部（２０ａ、２０ｂ）間の中途の位置に、さらに別の横方向に向いた流出開口部（２１；２３）を少なくとも１つ備え、
上記の少なくとも１つのさらに別の流出開口部（２１；２３）が、末端の流出開口部（２２；２４）の最小断面より小さい最小断面を有することを特徴とする請求項２又は３記載の回転式燃焼器。
【請求項５】
対向する同軸上の一対のロータ（３’、３”）を備え、
上記ロータ（３’、３”）は、オペレーションのために同じ方向若しくは反対方向に回転し、さらにそれらに対応する制御された注入手段（３１’、３１”）及びそれらに対応する制御された発火装置（３２’、３２”）に関連することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転式燃焼器。
【請求項６】
上記ロータ（３’、３”）に関連する注入手段（３１’、３１”）及び発火手段（３２’、３２”）が、オペレーションのために固定された単一の支持構造体（１０２）の両サイドに保持され、
上記ロータ（３’、３”）の、それらに対応する周回した狭い溝部（３０’、３０”）であって、対向する溝部（３０’、３０”）を貫通するように延びることを特徴とする請求項５記載の回転式燃焼器。
【請求項７】
上記ロータ（３）が、略８字型の断面を有し、
上記ロータ（３）内に、より小さな断面を有する中間部分（１０３）により相互接続された第１及び第２環状最外部分（３’、３”）を形成し、
上記環状最外部分（３’、３”）のそれぞれにおいて、少なくとも１つの燃焼チャンバ（２０’、２０”）が形成され、上記燃焼チャンバ（２０’、２０”）に少なくとも１つの対応する横方向に向いた流出開口部を設け、
上記最外部分（３’、３”）の燃焼チャンバ（２０’、２０”）は、対応する制御された注入手段（３１’、３１”）及び対応する制御された発火手段（３２’、３２”）に関連し、上記注入手段（３１’、３１”）及び発火手段（３２’、３２”）は、単一の支持構造体（１０２）の両サイドに保持され、単一の支持構造体（１０２）は、オペレーションのために固定され、さらにロータ（３）の上記中間部分（１０３）の中に拡がり、
上記注入手段（３１’、３１”）及びそれに対応する発火手段（３２’、３２”）は、上記ロータ（３）の最外部分（３’、３”）の、対応する狭い溝部（３０’、３０”）であって、対向するように周回した溝部（３０’、３０”）を貫通するように延びることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転式燃焼器。
【請求項８】
上記固定された構造体（２；１０２）は、中央にある回転支持体（４）を備え、さらに上記少なくとも１つのロータ（３；３’、３”）は、上記固定された構造体（２；１０２）の回転支持体（４）の軸に関して回動自在に固定された中央ハブ（１３）を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の回転式燃焼器。
【請求項９】
上記の少なくとも１つの燃焼チャンバ（２０；２０’、２０”）は、上記燃焼チャンバ（２０；２０’、２０”）の平均的な横方向幅長のおよそ４０倍以上の長さを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の回転式燃焼器。
【請求項１０】
上記の非接触型支持手段は、磁気的支持手段であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の回転式燃焼器。
【請求項１１】
上記磁気的支持手段が、複数の永久磁石（５−８；５’、５”、６’、６”）を備えることを特徴とする請求項１０記載の回転式燃焼器。
【請求項１２】
固定子と、請求項１〜１１のいずれかに記載された回転式燃焼器に接続されたロータとを備えることを特徴とする発電装置。
【請求項１３】
請求項１０若しくは１１に記載された回転式燃焼器を含み、
上記支持手段の磁石（５−８；５’、５”、６’、６”）を少なくとも部分的に、発電装置の電磁誘導部分として使用することを特徴とする請求項１２記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なロータリタイプの燃焼器に関する。これは、特に熱電力ステーションにおける発電装置等の電気発生装置を駆動させるためのエンジンとして使用可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明に係る燃焼器は、基本的に、
固定された構造体と、
上記固定された構造体に支持された少なくとも１つの環状円形の筒状ロータとを備え、
上記環状円形の筒状ロータは、非接触型の支持手段により、軸に関して回動自在に支持され、
この筒状ロータ内に、少なくとも１つの燃焼チャンバを備え、該燃焼チャンバは、燃焼ガスの排出のための、少なくとも１つの横方向に向いた流出開口部を有し、
上記の少なくとも１つのロータは、周回した狭い溝部を有し、制御された固定の燃料及び燃焼剤注入手段と、これに対応する制御された固定の発火手段が、上記の周回した狭い溝部を貫通して上記の少なくとも１つのチャンバへと延び、
さらに、上記燃焼器は、制御手段を備え、
上記制御手段は、予め決定された手順に従って、上記注入手段及び発火手段を作動させるように設計され、それにより上記の少なくとも１つのチャンバを伝播するデトネーション波を発生させ、さらに横方向に向いた流出開口部から放出される燃焼ガスによる推進力により、ロータを、制御された速度で回転させることを特徴とする。
【０００３】
確実にデトネーション波が、実際に上記少なくとも１つのチャンバ内で発生するように、上記チャンバは、このチャンバの平均的な横方向幅長のおよそ４０倍以上の長さを有することが好ましい。
【０００４】
上記の非接触支持手段は、磁石式の支持手段であることが好ましい。
【０００５】
本発明は、また、ロータ及び固定子を備える発電装置であって、ロータが上記のタイプの回転式燃焼器により回転する発電装置に関する。
【０００６】
本発明の別の特徴及び利点は、次の詳細な説明により明確になるであろう。この詳細な説明は、この発明の趣旨を制限することなく、添付の図面に関して、具体例だけにより与えられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１及び２において、参照番号１は、本発明に係る回転式燃焼器の全体を示している。
この回転式燃焼器１は固定された構造体を備える。この固定された構造体を、図２に概略的に例示しており、参照番号２により示している。
【０００８】
図１〜３の具体例により例示された実施の形態において、回転式燃焼器１は環状円形の筒状ロータ３を備える。この環状円形筒状ロータ３は、非接触型の支持手段により軸４に関して回動自在に支持されている。具体例により例示された実施の形態では、これらの支持手段は、ロータ３に取り付けられた環状の永久磁石５及び６を備える。この永久磁石５及び６は、軸４に平行な方向に磁化されており、さらに下部に同じ磁極、例えばＳ極を有する。これらに対応する磁石７及び８であって、固定された構造体２に取り付けられている磁石７及び８は、ロータ３に固定された環状磁石５及び６に対向する。また、上記磁石７及び８は、軸４に関して平行に磁化されており、上部にＳ極を有する。これは、磁石５及び６の、磁石７若しくは８に対向する極と同じである。
【０００９】
上記の磁気支持装置は、単純で概略的であり、説明するためだけに記載されている。固定された構造体２に対してロータ３を支持するため、既知の方法により製造された非接触型支持システム、特に磁気システムを使用してもよい。可能性として考えられる別の実施の形態の具体例を図３に示す。この図３では、ロータ３に固定された磁石５及び６が、固定された構造体２の上記磁石７及び８と、上記固定された構造体２に同じく固定されているが、上記の磁石７及び８に対向するサイドに配置された別の磁石９及び１０との間に挿入されている。磁石５、６及び９、１０の対向する極は同じであり、例えば全て「Ｎ」である。
【００１０】
特に磁気タイプの非接触型支持システムの別の実施の形態の具体例が、先願に係る欧州特許出願０４０１７９４５．９に記載されている。これは、２００４年７月２９日に、本出願の発明の名称と同じ名称で出願されており、「フライング装置」に関する。
【００１１】
図１及び２に示した実施の形態に関して、ロータ３を複数のスポーク１２に接続している。このスポーク１２は、中心１３において相互接続されており、軸４に関して回動自在に取り付けられている。
【００１２】
図１及び２に示した実施の形態では、筒状ロータ３は、その中に曲面状燃焼チャンバ２０を形成する。この曲面状燃焼チャンバ２０は、ロータの略全周に沿って延在する。特に図１に関して説明する。上記燃焼チャンバ２０は、先端２０ａ及び末端２０ｂを備える。これらは、互いに近接しており、成形された分離構造体１４により分離されている。
【００１３】
この燃焼チャンバ２０は、中途にある横方向に向いた流出開口部２１及び末端にある横方向に向いた流出開口部２２を備える。これらの横方向に向いた流出開口部は、燃焼ガスを排出するためのものである。これらの開口部は、対応するノズル２３及び２４に接続されている。これらのノズルは、既知の方法により適切に成形され、回転軸４に関して同じ方向に向いている。
【００１４】
中途に位置する流出開口部２１及びそれに対応するノズル２３は、末端に位置する流出開口部２２及びそれに対応するノズル２４の最小断面より小さな最小断面を有する。この流出開口部及びこれに対応するノズルの断面積は、オペレーションにおいて上記開口部から燃焼ガスが放出される結果起こる反応推進力のバランスが実質的にとれるように決定される。
【００１５】
固定された構造体２に対向する、ロータ３の一部に、周回した狭い溝部３０を有する。燃料及び燃焼剤のための、制御された注入装置３１、及びそれに対応する制御された発火装置３２が、上記溝部３０を貫通するように延びる。
【００１６】
注入装置３１及び点火装置３２の両方は固定されている。即ち、これらは構造体２に取り付けられている。
【００１７】
燃焼チャンバ２０に注入された燃料及び燃焼剤は、デトネーションシステムに対して既知の割合の、例えば水素、酸素若しくはより一般的に液体状若しくは気体状の炭化水素及び空気であってもよい。
【００１８】
回転式燃焼器は、図１においてＥＣＵにより示される電子制御装置と連結している。燃焼反応がチャンバ２０内において始まり、さらに燃焼反応が音速でこのチャンバ内を伝播し、それにより真のデトネーション波が発生するように、既知のインターフェース装置（不図示）により、予め決定された方法にしたがって、注入装置３１及び発火装置３２を制御するように、この制御装置は設計されている。ノズル２３及び２４を通って排気ガスを放出することにより、ロータ３は、反応により図１に示す矢印Ｆの方向に回転する。
【００１９】
ロータの回転速度をＥＣＵにより制御することができる。また、既知のタイプのセンサ３５（図１）により検出されるロータの実効回転速度にしたがって、閉ループシステムにより制御する。
【００２０】
確実にチャンバ２０内での燃焼反応が、単純なデフラグレーションによるよりもデトネーションにより起こるようにするため、上記チャンバ２０の長さを、このチャンバの平均的な横方向幅長のおよそ４０倍以上とする。この平均横方向幅長の４０〜１００倍の範囲にあることが好ましい。
【００２１】
このシステムを、パルスのデトネーションモードで操作することが好ましい。
【００２２】
上記の実施の形態の多くの変形例を生み出すことができる。
【００２３】
例えば、図７は、近接する複数の燃焼チャンバ２０がロータ３内に形成され、成形された構造体１４により分離され、これらのチャンバのそれぞれに、それらに対応する横方向に向いた流出開口部が設けられた実施の形態を示している。ここで、これらの横方向に向いた流出開口部は、それらに対応するノズル２４を備える。図７の回転式燃焼器は、複数の注入装置３１及びそれに対応する発火装置３２と関連している。これらの注入装置及び対応する発火装置は、ロータの周回した狭い溝部３０を通って燃焼チャンバ２０へと延びる。
【００２４】
この制御装置に接続されたセンサ３５により検出されるロータの実効回転速度にしたがって、予め決定された手順により、単一の電気制御装置ＥＣＵを用いて、注入装置３１及び発火装置３２のそれぞれのペアを制御する。
【００２５】
図１及び２に例示した実施の形態に関して上述した事項を、図７に示した回転式燃焼器１の個々の燃焼チャンバ２０に適用することができる。
【００２６】
図４は、本発明に係る回転式燃焼器１の別の実施の形態の部分断面図を示している。
【００２７】
この図面において、上記の部分と実質的に同様若しくは同一の部分若しくは部材は、同じ参照番号により与えられる。
【００２８】
図４に示した変形例において、回転式燃焼器１は、同軸上にある一対のロータ３’及び３”を備える。これらは、前述のロータ３と同様である。このロータ３”は、実質的に、ロータ３’を水平対称平面に関して反射した鏡像関係にある。図４における様々なロータに対応する個々の部分若しくは部材は、前に使用した番号と同一である。但し、上部のロータ３’に対しては１つのアポストリフィーを付け加えており、下部のロータ３”に対しては２つのアポストロフィーを付け加えている。
【００２９】
特にロータ３’及び３”は、それに対応する制御された注入装置３１’、３１”及びそれに対応する制御された発火装置３２’、３２”に関連する。これらの注入装置及び発火装置は、これらのロータ間に拡がる単一の固定された支持構造体１０２の両サイドに支持されている。具体例により例示される実施の形態では、この固定された支持構造体１０２は永久磁石７及び８を備え、この永久磁石７及び８は、２つのロータの、対応する磁石５’、６’及び５”、６”とそれぞれ相互作用し、それらのロータを磁気的に支持する。
【００３０】
図４の一般的な構造体に係る燃焼器は、オペレーションのために、ロータ３’及び３”が、同じ方向に若しくは反対方向に回転するように作製されている。
【００３１】
その他の点では、前述のバーションに関してすでに述べた事項を、図４に示した回転式燃焼器に適用できる。
【００３２】
図５は、さらに別の実施の形態を示している。この図面において、前述の部材と同一若しくは略同様な部分若しくは部材には、以前使用したのと同じ参照番号を付している。
【００３３】
図５に示した回転式燃焼器１のロータ３は、略８字型の断面を有する。このロータにおいて、２つの環状最外部分３’、３”を形成する。これらは、相対的に小さい断面積を有する中央部分１０３により相互に接続されている。環状最外部分３’、３”のそれぞれは、図４の回転式燃焼器の各ロータと実質的に対応する。しかし、これらの環状最外部分は中央部分１０３で相互接続され、互いが回転しないように固定されている。
【００３４】
図５において、ロータ３の２つの最外部分３’、３”の部材及び部分は、以前に使用されたものと同じ参照番号により特定される。ロータの上部に対しては、１つのアポストロフィーを付しており、下部に対しては２つのアポストロフィーを付している。
【００３５】
図５のロータ３の環状部分３’、３”のそれぞれにおいて、少なくとも１つの燃焼チャンバを形成する。このチャンバに、少なくとも１つの対応する横方向に向いた流出開口部を設ける。この流出開口部は、それに対応するノズルを有する。これらの燃焼チャンバ２０’及び２０”は、それぞれ、対応する制御された注入装置３１’、３１”及び対応する発火装置３２’、３２”と関連する。これらの注入装置及び発火装置は、単一の支持構造体１０２の両サイドに保持されている。この構造体１０２は、ロータ３の中央部分１０３内に拡がっている。注入装置及びそれに対応する発火装置は、対応する周回した狭い溝部３０’、３０”を貫通するように延びる。これらの溝部３０’、３０”は、ロータの２つの最外部分３’、３”に対向する。
【００３６】
図５に概略的に示した実施の形態では、ロータ３の全体が、固定された支持構造体１０２に接触することなく、磁石６’、６”により支持される。この磁石６’、６”は、ロータに固定されこれらに対応する環状磁石７と相互作用する。この環状磁石７は、上記固定された構造体１０２に保持されている。
【００３７】
図６は、図５に関して上述された回転式燃焼器の別の実施の形態を示している。図６における、対応する部分及び部材は、図５で使用された参照番号と同一である。
【００３８】
図６に示した変形例では、ロータ３は略８字型の断面を有し、中央部分１０３により相互接続された２つの環状最外部分３’、３”を有する。
【００３９】
図６に示された変形例と、図５に示した変形例との実質的な相違点は、固定された構造体２に対してロータを支持するために使用される磁石の位置が異なることである。図６に示された変形例において、ロータ３に環状の永久磁石５及び６を取り付けており、この永久磁石５及び６を下部３”に接続し、そして固定された構造体２が有するそれらに対応する磁石７及び８と対向するように、この永久磁石５及び６を配置している。
【００４０】
その他の点では、図６に示した回転式燃焼器は基本的に図５に示したものと同様である。
【００４１】
本発明にしたがって作製された回転式燃焼器を、特に発電装置のオペレーションのためのミクロエンジンとして使用することができる。これらの応用例において、このロータ、若しくは上記タイプの燃焼器のロータのそれぞれを、例示されていない方法により、上記の発電装置のロータと接続する。
【００４２】
本発明に係る回転式燃焼器のロータを支持するために使用される回転する磁石の少なくともいくつかを発電装置の電磁誘導部分として付加的に使用してもよい。
【００４３】
本発明の原則が保持されているならば、発明の趣旨を制限することなく、また、添付の特許請求の範囲に規定された発明の技術的範囲を離れない範囲で、具体例だけにより記載され例示されたものから、構成の実施の形態及び詳細を幅広く変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明に係る第１回転式燃焼器を上から見た平面図である。
【図２】図２は、図１のII-IIラインの断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る回転式燃焼器の別の実施の形態であって、ロータを磁気的に支持する手段を有する別の実施形態を示した部分断面図である。
【図４】図４は、２つの分離した同軸ロータを備える、本発明に係る回転式燃焼器の別の実施の形態の部分断面図である。
【図５】図５は、略８字型の断面を有する単一の環状ロータを備える、回転式燃焼器の別の実施の形態の断面図である。
【図６】図６は、図５に示した回転式燃焼器の別の実施の形態である。
【図７】図７は、本発明に係る回転式燃焼器の別の実施の形態であって、それに対応する制御システムを備えるものを示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005188513.tif 000008
【図７】
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