(57)【要約】回転機に用いるためのロータ（Ａ）と、該ロータが組み込まれる回転機（１０１０）が開示される。ロータは、一対の平行な側面及び該平行な側面と相互に接して複数の曲部との間に形成される曲周面を含む。曲周面は、第１主要弧（Ａ１）及び第１半径（Ｒ１）を定義する主要部（ＪＫ）と、第１副次弧（Ａ２）及び第２半径（Ｒ２）を定義する副次部（ＬＭ）を含み、主要弧と副次弧が１本の接線を延長したところにある類似の干渉する曲部（ｅ’Ｌ，Ｋｅ’）の対を含み、所定の半径（Ｒ、ｒ）の第２主要弧及び第２副次弧が形成される。ロータが同一平面上に載置され、非接触で、他のロータとの同一方向へ回転すると、ロータの曲周面は、所定間隔で他のロータの曲周面から分離される。
2004532951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機に用いられるロータであって、
一対の平行な側面と、
夫々が一対の曲部によって隣接されると共に、更に近接し相互に接し、前記一対の平行な側面の間に形成され複数の曲部に形成される曲周面と、
を含むロータ。
【請求項２】
前記曲周面が、
所定の回転の中心において、所定の角度で隣接する第１主要弧を定義し、第１半径を有する主要部と、
所定の回転の中心において、所定の角度で隣接する第１副次弧を定義し、第１半径より短い第２半径を有する副次部と、
前記主要弧と前記副次弧と対称軸に沿って配され、主要弧と副次弧の間で接線方向に延長する曲部に干渉する類似の対と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記一対の干渉する曲部の夫々が所定の半径の第２主要弧及び第２副次弧から形成されることを特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記曲周面が同一平面上に載置され、非接触であり、他のロータと同一方向に回転するように成形されることを特徴とし、前記ロータは、回転の最初において相互に平行な方向であり、同一の角速度で回転し、前記ロータの前記曲周面は、所定の間隔で他のロータの曲周面から分離されることを特徴とする請求項３に記載のロータ。
【請求項５】
前記ロータの夫々が幾何学的な中心を有し、ロータ間の距離はＲ１＋Ｒ２であり、Ｒ１は前記第１主要弧の半径であり、Ｒ２は前記第２副次弧の半径であることを特徴とする請求項４に記載のロータ。
【請求項６】
前記改良型回転機がハウジングと、一対の非円筒型ロータと、一対のロータ軸と、ギア装置と、ドライバーと、一対のガス取り入れ口と、一対のガス排出口と、シャッタ装置とからなり、
前記ハウジングは、全体的に細長い空洞部が内部に形成され、一対の結合していない隔壁により、穴が隣接する穴から分離され、前記穴は隣接し、部分的に重なる一対の円筒型の穴となるように形成され、
前記一対の非円筒型ロータは、一対の隣接する穴に配され、前記一対の平行な側面の間に形成される曲周面を含み、前記周面は複数の曲部から形成され、前記周面の夫々は、一対の前記曲部と隣接し、近接し、更に相互に接し、各前記ロータは他の前記ロータと同期化し、非接触であり、同一方向に回転する前記穴の１つに配されることを特徴とし、
前記一対のロータ軸は、前記一対のロータと連携し、各前記ロータ軸が穴の１つを貫通して延長し、前記穴の中での回転を供給するために各ロータに対し横切って載置され、
前記ギア装置及びドライバーは、前記ロータ軸と、ギア装置及びドライバーと連携し、前記ロータ軸の同一方向の同期する回転を供給するために協働し、
前記少なくとも一対のガス取り入れ口は、作動ガスの選択的な取り入れを可能とするために、前記ハウジング内に形成され、前記細長い空洞部と通じ、
前記少なくとも一対のガス排出口は、前記ロータに連携して双方向に作動ガスを導入することが前記一対のロータの回転及びドライバーにも同様の回転が生じることを特徴とし、作動ガスの選択的な排出を可能とするために、前記ハウジング内に形成され、前記細長い空洞部と通じ、
前記シャッタ装置は、ガスが流出しないようにするため、少なくとも１つの所定のガス排出口を正常に閉鎖するために搭載される、
ことを含む改良型回転機。
【請求項７】
前記シャッタ装置が、ガスの流出を防ぐために少なくとも１つのガス排出口に連携して載置されることを特徴とする請求項６に記載の改良された回転機。
【請求項８】
少なくとも１つの前記排出ガス口と前記細長い空洞部をガスが流通することを防止するように、通常は前記排出ガス口を閉止するため、前記シャッター装置が少なくとも１つの排出ガス口との関連するように載置され、
流動中のガスの選択的に排出することを許可するように、前記シャッター装置が少なくとも１つの排出ガス口を覆わないように選択的に操作可能であることを特徴とする請求項７記載の改良型回転機。
【請求項９】
前記シャッター装置が、回転を行うために、夫々の１つの前記ロータシャフト上に各々載置される一対のシャッター要素を含むことを特徴とする請求項６記載の改良型回転機。
【請求項１０】
流動中のガスが大気であり、且つ、前記ハウジングが、大気から少なくとも一対の吸気口へ空気を誘導するための大気流入口が形成されており、
更に、前記回転機が、前記吸気口へ供給される空気の圧力を上げるために、前記大気流入口に関連する位置にて設けられる過給装置を含むことを特徴とする請求項１０記載の改良型回転機。
【請求項１１】
前記過給装置が、夫々の１つの前記ロータシャフトによって駆動される操作性を有する一対の過給要素をふくむことを特徴とする請求項１０記載の回転機。
【請求項１２】
各前記過給要素が、回転を行うために、１つの前記ロータシャフト上に載置されることを特徴とする請求項１１記載の改良型回転機。
【請求項１３】
各前記穴部が幾何学的な中央を有し、且つ、各前記ロータシャフトが、前記穴部の中央に位置される回転軸に沿って回転するために偏心して載置され、前記空洞部が、前記回転軸に対して横断する一対の平行な壁表面によって覆われており、
前記ガス口の１番目が前記幾何学的な中央からの第１半径に於いて配置され、前記ガス口の２番目が幾何学的な第２半径に於いて配置され、
前記第２半径が、前記第１半径の長さよりも長い長さを有し、
流動中のガスがここから流れることを可能にするように、前記１番目のガス口を周期的に覆わないために、各前記ロータが、１つの前記穴部内部で回転するように操作することを特徴とする請求項６記載の改良型回転機。
【請求項１４】
前記一対のロータが、前記回転軸に対して等しい角度方向に取り付けられていることを特徴とする請求項１３記載の改良型回転機。
【請求項１５】
各前記ロータが、前記空洞部の前記一対の平行な壁表面に動的で、非接触で、シーリングされる位置に於いて配置される一対の平らで平行な表面を有し、
前記空洞部の内部と前記第２ガス口をガスが流通可能となるように、各前記ロータは、該空洞部の内部と該第２ガス口との周期的な流通可能な関連がもたらされるように形成される流通経路を形成していることを特徴とする請求項１４記載の改良型回転機。
【請求項１６】
前記第１及び第２ロータの前記周囲表面が、常に互いに動的で、非接触で、シーリングされる位置であるために、前記一対のロータが所定の一対の夫々に隣接する第１及び第２穴部内に、回転を行うために、配置されている第１及び第２ロータを含んでいることを特徴とする請求項１２記載の改良型回転機。
【請求項１７】
前記曲周表面が、
所定の回転の中央に於ける所定角度の範囲を定めると共に、第１半径を有する第１主要円弧を定義する主要部と、
所定の回転の中央に於ける所定角度の範囲を定めるとともに、前記第１半径よりも短い第２半径を有する第１補助円弧を定義する補助部を有し、
前記主要円弧及び補助円弧が、対称軸に沿って配置されており、
主要円弧及び補助円弧間に接線方向に延設される一対の類似し、干渉する屈曲部を含むことを特徴とする請求項１６記載の改良型回転機。
【請求項１８】
各前記一対の干渉する屈曲部が、所定の半径の第２主要円弧及び第２補助円弧に形成されることを特徴とする請求項１７記載の改良型回転機。
【請求項１９】
Ｒ１は前記第１主要円弧の半径であり、Ｒ２は前記第１補助円弧の半径であり、各前記ロータが幾何学的な中央を有し、且つ、これらの間の距離がＲ１＋Ｒ２と等しいことを特徴とする請求項１８記載の改良型回転機。
【請求項２０】
前記回転機が内燃機関であって、
前記ロータが、前記回転の間中、周期的に燃焼チャンバを形成するように前記隔壁と所定の前記側壁の部分と協働するように操作可能であり、
前記ハウジングと前記ロータが実質的に断熱材料から形成され、
それによって、前記エンジンの運転の間中、前記燃焼チャンバ内で持続的に温度を上昇させることを可能とすることを特徴とする請求項１３記載の改良型回転機。
【請求項２１】
一度前記エンジンの運転の間に達した前記上昇した温度が、空気圧縮率が１：１４以下であったとしても、前記燃焼チャンバ内での空気燃料混合ガスの燃焼を引き起こすのに十分であることを特徴とする請求項２０記載の改良型回転機。
【請求項２２】
前記実質的に断熱材料がセラミック材料であることを特徴とする請求項２０記載の改良された回転機。
【請求項２３】
前記第１のガス口が作動ガス取り入れ口であり、
前記第２のガス口が作動ガス排出口であり、
前記ロータ対が第１及び第２過程を有する作動サイクルを通じて回転するように動作可能であり、
前記作動サイクルの前記第１過程の間中、前記第１及び第２のロータが第１姿勢になるように回転するように動作可能であり、そこで前記ロータは、前記中空空間の第１側面から最初に空間を空けて、該空間は第１作動空間と定義され、
前記空間内に空気を受け入れる前記第１穴内の前記作動ガス取り入れ口を開けるように動作可能であり、
前記第１及び第２ロータが、前記第１作動空間の体積を減少させ、その内部にある作動ガスを圧縮させるように第２姿勢になるように回転するように動作可能であり、
前記第１及び第２ロータが、前記第１作動空間内の作動ガスを膨張させるように、第３姿勢になるように回転するように動作可能であり、
前記第２ロータが、前記第１作動空間から作動ガスを排気させるように、前記流れの一部を前記空間内部及び前記第２穴内の排出口との伝達部分にもたらすように動作可能であり、
前記作動サイクルの前記第２過程の間、前記第１及び第２ロータが第４姿勢になるように回転するように動作可能であり、そこで前記ロータは前記中空空間の第２側面から最初に空間を開け、該空間は第２作動空間と定義され、
前記第２ロータが前記第２穴内の作動ガス取り入れ口を開け、前記第２作動空間内に空気を受け入れるように動作可能であり、
前記第１及び第２ロータが、前記第２作動空間の体積を減じ、内部の作動ガスを圧縮するように第５姿勢になるように回転するように動作可能であり、
前記第１及び第２ロータが、前記第２作動空間内の作動ガスを膨張させるように第６姿勢になるように回転するように動作可能であり、
前記第１ロータが、前記第２作動空間から作動ガスを排気させるように、前記流れの一部を前記中空空間内部及び前記第１穴内の排出口との伝達部分にもたらすように動作可能であることを特徴とする請求項１５記載の改良型回転機。
【請求項２４】
作動サイクルの前記第１過程の間、前記第１及び第２ロータが前記第３姿勢になるように回転するとき、前記第１ロータが前記第１穴内の前記取り入れ口を開けるように動作可能であり、前記第１穴内の前記取入れ口、前記第１作動空間、前記第２ロータの前記流れの一部及び前記第２穴内の排出口の間に通過する流れを受け入れ、
作動サイクルの前記第２過程の間、前記第１及び第２ロータが前記第６姿勢になるように回転し、
前記第２ロータが前記第２穴内の前記取入れ口を開けるように動作可能であり、
前記第２穴内の取り入れ口、前記第２作動空間、前記第１ロータの前記流れの一部及び前記第１穴内の排出口の間に通過する流れを受け入れることを特徴とする請求項２３記載の改良された回転機。
【請求項２５】
前記回転機は内燃機関であり、前記第１及び第２作動空間は第１及び第２燃焼チャンバであり、前記作動ガス取り入れ口は空気取り入れ口であり、前記作動ガス排出口は燃焼ガス排出口であり、
前記回転機はまた少なくとも空気燃料混合ガスを提供し、また空気燃料混合ガスの燃焼を可能にし、これによって前記作動サイクルの第１過程の間の前記第２ロータ及び前記作動サイクルの前記第２過程の間の前記第１ロータに回転力を提供するために第１及び第２燃焼チャンバ内に噴射する燃料のための燃料噴射機を含むことを特徴とする請求項２４記載の改良型回転機。
【請求項２６】
選択的に空気燃料混合ガスに点火するために前記第１及び第２燃焼チャンバと関連する点火装置を含むことを特徴とする請求項２５記載の改良型回転機。
【請求項２７】
前記回転機は加圧された作動ガスの外部動力源を関連させることが可能なモータであり、前記回転軸は前記穴のそれぞれの図心を通過し、且つ前記各ロータは前記回転軸の周囲を回転するために偏心して取り付けられ、
前記中空空間は、一対の前記回転軸を横切って平行壁面によって区切られており、
前記複数のガス口は、少なくとも、前記１番目のガス口が図心を中心とする第１半径に配置され、前記２番目のガス口が前記図心を中心とする第２半径に配置され、前記第２半径が、前記第１半径の長さよりも長い長さを有することを特徴とする、各前記穴に設けられた一対のガス口を含み、
作動ガスが流れることを可能にするように、前記２番目のガス口を周期的に開けるために、各前記ロータが、１つの前記穴部内部で回転するように操作することを特徴とする請求項１３記載の改良型回転機。
【請求項２８】
各前記ロータが、前記中空空間の前記一対の平行な壁表面に動的で、非接触で、密閉される位置に於いて配置される一対の平らで平行な表面を有し、
前記中空空間の内部と前記第１ガス口をガスが伝達可能となるように、各前記ロータは、該中空空間の内部と該第１ガス口との周期的な伝達可能に通じるように流れの一部を形成することを特徴とする請求項２７記載の改良型回転機。
【請求項２９】
前記第１及び第２ロータの前記周面が、常に互いに動的で、非接触で、密閉される位置であるために、前記一対のロータが所定の一対の夫々に隣接する第１及び第２穴内に、回転を行うために夫々配置されている第１及び第２ロータを含むことを特徴とする請求項２８記載の改良型回転機。
【請求項３０】
前記第１ガス口は加圧された作動ガス取り入れ口であり、且つ前記第２ガス口は作動ガス排出口であることを特徴とする請求項２９記載の改良型回転機。
【請求項３１】
前記回転機は作動ガスの外部動力源を関連させることが可能な圧縮機であり、前記回転軸は前記穴の夫々の図心を通過し、且つ各前記ロータは前記回転軸の周囲を回転するために偏心して取り付けられ、
前記中空空間は、一対の前記回転軸を横切って平行壁面によって区切られており、
前記複数のガス口は、少なくとも、前記１番目のガス口が前記図心を中心とする第１半径に配置され、前記２番目のガス口が前記図心を中心とする第２半径に配置され、前記第２半径が、前記第１半径の長さよりも長い長さを有することを特徴とする、各前記穴に設けられた一対のガス口を含み、
作動ガスが流れることを可能にするように、前記２番目のガス口を周期的に開けるために、各前記ロータが、前記穴部の内部の１つで回転するように操作することを特徴とする請求項１３記載の改良型回転機。
【請求項３２】
各前期ロータが、前記中空空間の前記一対の平行な壁表面に動的で、非接触で、密閉されている位置に於いて配置される一対の平らで平行な表面を有し、
前記中空空間の内部と該第１ガス口との周期的な伝達可能な関係がもたらされるように流れの一部を形成していることを特徴とする請求項３１記載の改良型回転機。
【請求項３３】
第１及び第２ロータの前記周面が、常に、お互い動的で、非接触で、密閉される位置であるために、前記一対のロータが所定の夫々に隣接する第１及び第２穴内に、回転を行うために、配置されている第１及び第２ロータを含んでいることを特徴とする請求項３２記載の改良型回転機。
【請求項３４】
前記第２ガス口は、作動ガス取入口であり、且つ前記第１ガス口は、加圧された作動ガス排出口である請求項３３記載の改良型回転機。
【請求項３５】
作動中空空間を中に有する本体と、
作動流体を前記作動中空空間に取入れる前記本体に備わった作動流体取入口と、
作動流体を前記作動中空空間から排出させる前記本体に備わった作動流体排気口と
作動流体の存在下で駆動が可能となる回転装置で、中で少なくとも圧縮比１：３０を達成する圧縮装置を有する回転装置。
【請求項３６】
少なくとも圧縮比１：３０を達成した運転が可能である請求項６に記載の改良した回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（参照する関連出願）
本出願は、２００１年６月２５日出願、発明の名称「改良型回転機」ＵＳＳＮ０９／８８７,０６０の一部継続出願であり、本文中に参照として組み込まれている。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は回転機、例えばロータリ・エンジン、ロータリ・モータ及び圧縮機に関する。
【０００３】
（発明の背景技術）
ロータリ・エンジンの出現は、ピストン・エンジンに取って代わり、ピストンの往復運動によるエネルギの損失を減少すること、可動部品の数を減らすこと、摩擦損失の減少を意図したものであった。
このようにして、１分間当りの回転数、エンジンの効率性を増すことが試みられた。
【０００４】
ロータリ・エンジンは、密閉したエンジン部内での回転のために配される一対のロータを含むことができる。ロータは、出力シャフト又は駆動装置に接続される。混合燃料はエンジンの中空空間に供給され、燃焼する。
空気燃料混合ガスの点火によりエンジンの中空空間の圧力が増加して、ロータの駆動力となり駆動装置が回転する。
【０００５】
回転ポンプ及びロータが上記エンジンといくつかの点で類似することが知られている。この技術分野の状態は、下記の特許文献を参照することにより、得られる。
米国特許第３,０７８,８０７号、「Dual-Action Displacement Pump」
フランス特許第９２０４７５７号、公開番号第２,６９０,２０１号
米国特許第３,７２６,６１７号、「Pump or Motor Employing a Couple of Rotors in the Shape of Cylinders with an Approximately Cyclic Section」
米国特許第５,１５２,６８３号、「Double Rotary Piston Positive Displacement Pump with Variable Offset Transmission Means」
【０００６】
上記特許は、概して内燃機関として用いるための構造を提供しない。
【０００７】
内燃機関の分野では、高実用温度を維持することが望ましく、既知のカルノーの法則により、エンジン効率性を最大にする。
【０００８】
ロータリー内燃機関の分野では、以下の特許文献が知られている。
ピットカン（Pitkane）による、米国特許第２,８４５,９０９号「Rotary Piston Engine」
メンドラー（Mendler）による、米国特許第４,６６６,３８３号「Rotary Machine」
【０００９】
ピットカンは、エンジン・ケーシング内で平行回転するように配される、一対のカム形状のロータを有するロータリ・ピストン・エンジンを開示する。
ピットカンの発明では、ロータの形状により高速では機能することができず、ピットカンのエンジンにおいては望ましくない温度の上昇を防ぐ方法、更にエンジンを冷却することが求められる。この結果、既知のカルノーの法則に基づくと、非効率なエンジンとなる。
【００１０】
メンドラーは、エンジン・ケーシング内で平行回転するように配される、一対のカム形状のロータを有するロータリ・ピストン・エンジンを開示する。
各ロータは、引用される特許文献に記載される「major and minor cylindrical surfaces..., each centered on the axis A of the rotor, and diametrically opposed, ... joined by cylindrical transition surfaces...」（８段落、１から６行目）。更に、複数のシールが提供され、ロータからロータ、ロータからボア・ウォール・シール（７段落、６２から６４行目）が提供される。
シールが存在するために、メンドラーにより開示されるエンジンは、摩擦損失のために、高回転速度を維持することができないだけではなく、エンジンの中空空間に潤滑油が必要なため、高温で作動することもできないと評価される。
【００１１】
（発明の詳細な説明）
用語「非接触シール」は、作動流体が特定期間中、複数の表面の間で制限される動的な場面で物質ではないバリヤーを示すために用いられる。その場面において、特定の時間、複数の面の間で区切られており、その特定の間、少なくとも１つの表面が他の部分に連携して動いており、所定範囲の隙間を介して間隔を置いている。
隙間の範囲及びその間の速度は特定期間中、作動流体の著しい漏れを防ぐために組み合わせられる。
このことは、作動流体の漏れを防ぐと考えられる、通過する表面と接触してシールする、追加のシール部品に単独又は部分的に使用する動的なシールと対照的である。
【００１２】
（発明の要約）
本発明は、その内容が本文中に参照として組み込まれている米国特許第６,２５０,２７８号及び同時係属出願、発明の名称「改良型回転機」ＵＳＳＮ０９／８８７,０６０号に記載されている以上に、回転機の作動の更なる改良を実施するために提供しようとするものである。
【００１３】
特に本発明は非円筒型のロータ構成、及び圧縮比の上昇を促進し、これに伴い燃料効率を高めるようなロータを一対採用する回転機を提供しようとするものである。
【００１４】
更なる利点は、以下の記述から明確となる。本発明の好適な実施形態として、回転機に用いるためのロータが提供される。ロータは、一対の平行な側面を有し、該側面の間に形成される曲周面は、複数の曲部を形成し、一対の平行な側面は夫々該曲部と隣接し、連続し、相互に正接する。
【００１５】
更に本発明の好適な実施形態において、曲周面は、所定の回転位置に対しての所定の角度で隣接する第１主要弧を定義し、第１半径を有する主要部と、所定の回転の中心において、所定の角度で隣接する第１副次弧を定義し、第１半径より短い第２半径を有する副次部とを含み、主要弧と副次弧は、対称軸として配され、１本の接線を延長したところにある類似の干渉する曲部の対を含む。
【００１６】
更に本発明の好適な実施形態として、一対の干渉する曲部の夫々が所定の半径の第２主要弧及び第２副次弧から形成される。
【００１７】
更に本発明の好適な実施形態として、曲周面が同一平面上に載置され、非接触であり、別に作られたロータと同一方向に回転するように成形される。
【００１８】
ロータは回転の最初において相互に平行な方向であり、同一の角速度で回転し、ロータの曲周面は、所定の間隔で他のロータの曲周面から離れる。
【００１９】
更に本発明の好適な実施形態として、各ロータは図心を有し、その間の距離はＲ１＋Ｒ２であり、Ｒ１は第１主要弧の半径であり、Ｒ２は第２副次弧の半径である。
【００２０】
本発明の他の実施形態において改良型回転機が提供され、該回転機はハウジングと、一対の非円筒型ロータと、一対のロータ軸と、ギア装置と、ドライバと、一対のガス取り入れ口と、一対のガス排出口と、シャッタ装置とからなり、ハウジングは一般的に細長い中空空間が内部に形成され、該中空空間は、結合している部分的に重なる一対の円筒型の穴から形成され、該穴は隣接し、一対の結合していない隔壁により分離される。
【００２１】
一対の非円筒型ロータは、一対の隣接する穴に配され、一対の平行な側面の間に形成される曲周面を含み、周面は複数の曲部から形成され、該周面の夫々は、一対の曲部と隣接し、連続して、更に相互に正接し、各ロータは他のロータを同期化し、非接触であり、他のロータの対と同一方向に回転する穴の１つに配される。
【００２２】
一対のロータ軸は夫々ロータ対と連携し、各ロータ軸が穴の１つを貫通して延長し、穴の中で回転させるために各ロータに対し横切って載置される。
ギア装置及び駆動装置は連携しロータ軸を同一方向に同期させる回転を行うために協働する。
【００２３】
１又はそれ以上の対のガス取り入れ口は、作動ガスの選択的な取り入れを可能とするために、ハウジング内に形成され、細長い中空空間を伝達する。
１又はそれ以上の対のガス排出口は、作動ガスを導入することが、ロータ同士を相互作用の状態にし、一対のロータの回転を生じ、作動ガスの選択的な排出を可能とするために、ハウジング内に形成される細長い中空空間と通じる。
【００２４】
シャッタ装置が、ガスの流出を防ぐために少なくとも１つのガス排出口に連携して載置される。
好ましくは、回転機は少なくとも１：３０の圧縮比を達成するように駆動可能である。
【００２５】
更に本発明の好適な実施形態として、シャッタ装置は、ガスの流出を防ぐために、１又はそれ以上のガス排出口に関連して載置される。
【００２６】
更に本発明の好適な実施形態として、ガス排出口と細長い中空空間を、ガスの伝達を妨げるように、通常はガス排出口を閉止するため、シャッタ装置が１又はそれ以上のガス排出口と連携するように載置され、作動ガスを選択的に排出することが可能となるように、シャッタ装置が１又はそれ以上のガス排出口を開けるように選択的に作動可能である。
【００２７】
更に本発明の好適な実施形態として、シャッタ装置が、回転を行うために、１又はそれ以上のロータ軸上に各々載置される一対のシャッタ要素を含む。
【００２８】
更に本発明の好適な実施形態として、作動ガスが大気であり、且つ、ハウジングに、大気から少なくとも１又はそれ以上の吸気口へ空気を誘導するための大気流入口が形成されており、更に回転機が、吸気口へ供給される空気の圧力を上げるために、大気流入口に通じる位置にて設けられるスーパーチャージャを含む。
【００２９】
更に本発明の好適な実施形態として、スーパーチャージャが、ロータ軸を別々に駆動できる、一対のスーパーチャージャ装置を含む。
【００３０】
更に本発明の好適な実施形態として、スーパーチャージャ装置が、ロータ軸と回転を行うために、該ロータ軸の内の１本の上に載置される。
加えて、本発明の好適な実施形態として、各穴が図心を有し、且つ各ロータシャフトが、穴の中心に位置される回転軸として回転するために偏心して載置され、中空空間が、回転軸に対して直交する一対の平行な壁表面によって区切られており、１番目のガス口が図心を中心とする第１半径に配置され、２番目のガス口が図心を中心とする第２半径に配置され、第２半径が、第１半径の長さよりも短い長さを有し、作動ガスが流れることを可能にするように、１番目のガス口を周期的に開けるために、各ロータが穴の１つの中で回転させるように駆動する可能性がある。
【００３１】
本発明の好適な実施形態として、一対のロータが、回転軸に対して等しい角度で取り付けられている。
更に、本発明の好適な実施形態として、各ロータが中空空間の一対の平行な壁表面に動的で、非接触で、密閉される位置に於いて配置される一対の平らで平行な表面を有し、中空空間の内部と第２ガス口をガスが伝達可能となるように、各ロータは、該中空空間の内部と該第２ガス口との周期的な伝達可能に流れの一部を形成している。
【００３２】
更に、本発明の好適な実施形態として、第１及び第２ロータの周面が、常に互いに動的で、非接触で、密閉される位置であるために、一対のロータが所定の一対の夫々に隣接する第１及び第２穴内に、回転を行うために、配置されている第１及び第２ロータを含む。
【００３３】
更に、本発明の好適な実施形態として、回転機が内燃機関であって、
ロータが回転中、周期的に燃焼チャンバを形成するように隔壁と所定の側壁の部分と協働するように駆動可能である。
ハウジングとロータが実質的に断熱材料から形成され、それによりエンジンが作動中、燃焼チャンバ内で持続的に温度を上昇させることを可能とする。
【００３４】
更に、本発明の好適な実施形態として、一度エンジンの作動中に温度が十分に上昇すると、空気圧縮率が１：１４以下であったとしても、燃焼チャンバ内での空気燃料混合ガスの燃焼を引き起こすのに十分である。
【００３５】
更に、本発明の好適な実施形態として、実質的に断熱材料がセラミック材料である。
更に、本発明の好適な実施形態として、第１のガス口が作動ガス取り入れ口であり、第２のガス口が作動ガス排出口であり、ロータ対が第１及び第２過程を有する作動サイクルを通じて回転するように動作可能であり、作動サイクルの第１過程の間中、第１及び第２ロータが第１姿勢になるように回転するように動作可能であり、ロータは、中空空間の第１側面から最初に空間を空けて、該空間は第１作動空間と定義され、空間内に空気を受け入れる第１穴内の作動ガス取り入れ口を開けるように動作可能であり、第１及び第２ロータが第１作動空間の体積を減少させ、その内部にある作動ガスを圧縮させるように第２姿勢になるように回転するように動作可能であり、第１及び第２ロータが、第１作動空間内の作動ガスを膨張させるように、第３姿勢になるように回転するように動作可能であり、第２ロータが、第１作動空間から作動ガスを排気させるように、流れの一部を空間内部及び第２穴内の排出口との伝達部分にもたらすように動作可能であり、作動サイクルの第２過程の間、第１及び第２ロータが第４姿勢になるように回転するように動作可能であり、そこでロータは中空空間の第２側面から最初に空間を開け、該空間は第２作動空間と定義され、第２ロータが第２穴内の作動ガス取り入れ口を開け、第２作動空間内に空気を受け入れるように動作可能であり、第１及び第２ロータが、第２作動空間の体積を減じ、内部の作動ガスを圧縮するように第５姿勢になるように回転するように動作可能であり、第１及び第２ロータが、第２作動空間内の作動ガスを膨張させるように第６姿勢になるように回転するように動作可能であり、第１ロータが、第２作動空間から作動ガスを排気させるように、流れの一部を中空空間内部及び第１穴内の排出口との伝達部分にもたらすように動作可能である。
【００３６】
更に、本発明の好適な実施形態として、作動サイクルの第１過程の間、第１及び第２ロータが第３姿勢になるように回転するとき、第１ロータが第１穴内の取り入れ口を開けるように動作可能であり、第１穴内の取り入れ口、第１作動空間、第２ロータの流れの一部及び第２穴内の排出口の間に通過する流れを受け入れる。
【００３７】
作動サイクルの第２過程の間、第１及び第２ロータが第６姿勢になるように回転し、第２ロータが第２穴内の取り入れ口を開けるように動作可能であり、第２穴内の取り入れ口、第２作動空間、第１ロータの流れの一部及び第１穴内の排出口の間に通過する流れを受け入れる。
【００３８】
更に、本発明の好適な実施形態として、回転機は内燃機関であり、第１及び第２作動空間は第１及び第２燃焼チャンバであり、作動ガス取り入れ口は空気取り入れ口であり、作動ガス排出口は燃焼ガス排出口であり、回転機はまた少なくとも空気燃料混合ガスを提供し、空気燃料混合ガスの燃焼を可能にし、これによって作動サイクルの第１過程の間の第２ロータ及び作動サイクルの第２過程の間の第１ロータに回転力を提供するために第１及び第２燃焼チャンバ内に燃料を噴射するための燃料噴射機を含む。
【００３９】
更に、本発明の好適な実施形態として、選択的に空気燃料混合ガスに点火するために第１及び第２燃焼チャンバと関連する点火装置が提供される。
【００４０】
本発明の更に別の好適な実施形態として、回転機は加圧された作動ガスの外部動力源を関連させることが可能なモータであり、回転軸は穴のそれぞれの図心を通過し、且つ各ロータは回転軸の周囲を回転するために偏心して取り付けられ、中空空間は一対の回転軸を直行する平行壁面によって区切られており、複数のガス口は、少なくとも、１番目のガス口が図心を中心とする第１半径に配置され、２番目のガス口が図心を中心とする第２半径に配置され、第２半径が第１半径の長さよりも長い長さを有する、各穴に設けられた一対のガス口を含み、作動ガスが流れることを可能にするように、２番目のガス口を周期的に開けるために、各ロータが穴の１つで回転するように操作する。
【００４１】
更に、本発明の好適な実施形態として、各ロータが中空空間の一対の平行な壁表面に動的で、非接触で、密閉される位置に於いて配置される一対の平らで平行な表面を有し、中空空間の内部と第１ガス口をガスが伝達可能となるように、各ロータは中空空間の内部と第１ガス口との周期的に伝達可能となるように流れの一部を形成する。
【００４２】
更に第１及び第２ロータの周面が、常に互いに動的で、非接触で、密閉される位置であるために、一対のロータが所定の一対の隣接する第１及び第２穴内の夫々に、回転を行うために、夫々配置されている第１及び第２ロータを含む。
【００４３】
更に第１ガス口は加圧された作動ガス取り入れ口であり、且つ第２ガス口は作動ガス排出口である。
本発明の更に別の実施形態において、回転機は、作動ガスの外部動力源を関連させることが可能な圧縮機であり、回転軸は穴の夫々の図心を通過し、且つ各ロータは回転軸の周囲を回転するために偏心して取り付けられ、中空空間は、一対の回転軸を横切って平行壁面によって区切られており、複数のガス口は、少なくとも１番目のガス口が図心を中心とする第１半径に配置され、２番目のガス口が図心を中心とする第２半径に配置され、第２半径が第１半径の長さよりも長い長さを有することを特徴とする、各穴に設けられた一対のガス口を含み、作動ガスが流れることを可能にするように、２番目のガス口を周期的に開けるために、各ロータが穴の１つで回転するように駆動する。
【００４４】
更に各ロータが、中空空間の一対の平行な壁表面に動的で、非接触で、密閉されている位置に於いて配置される一対の平らで平行な表面を有し、中空空間の内部と第１ガス口と周期的に伝達可能な関係がもたらされるように流れの一部を形成している。
【００４５】
更に第１及び第２ロータの周面が、常に互いに動的で、非接触で、密閉される位置であるために、一対のロータが所定の、夫々隣接する第１及び第２穴内に回転を行うために配置されている第１及び第２ロータを含む。
【００４６】
更に第２ガス口は、作動ガス取り入れ口であり、且つ第１ガス口は、加圧された作動ガス排出口である。
本発明の更なる実施形態として、作動流体からのエネルギを供給するための回転機が提供される。
該作動流体は、作動中空空間を中に有する本体と、作動流体を作動中空空間に取り入れる本体に備わった作動流体取り入れ口と、作動流体を作動中空空間から排出させる本体に備わった作動流体排気口と、作動流体の存在下で駆動が可能となる回転装置で、中で少なくとも圧縮比１：３０を達成する圧縮機を有する回転装置とを含む。
【００４７】
本発明は図面に関連する詳細な説明により、より十分に理解され、評価される。
図１には、符号１０で示されるとともに、本発明に従って構成されると共に稼動される改良型回転機が示されている。本発明の実施形態によると、回転機１０は、図１０Ａ〜１３、図１８Ａ〜１８Ｃ、及び図２１Ａ〜２３Ｂと関連して示され詳述される内燃機関として形成されており、図１４Ａ〜１５と関連してモータとして形成され、図１７Ａ〜１７Ｄ及び図２０に関連して圧縮機として形成されている。
【００４８】
目的を明確化するために、図１に関して詳述されると共に、他の図面で示され詳述される任意の実施形態で提供される回転機の全ての部分及び構成要素は、図１で実施される参照番号に対応しているが、本発明に特有の実施形態に従って作成されたプレフィックス付の参照番号を伴い形成されている。これらの部分及び構成要素は、発明を理解するために必要である場合を除いて、以下に再び詳述されることはない。同様に、ダッシュ（’）、ダブルダッシュ（’’）表記は、代替的な実施形態を指示するために附される。
【００４９】
図１に於いて、回転機１０は、大気から確実に密閉された本体１２を有し、第１端部１４と第２端部１６を有している。第１端部１４は、ギア・アセンブリ２０を収納するためのギア・ハウジング１８を有している（図２も参照）。このギア・アセンブリ２０の機能は、図８〜１２Ｃに関連して詳述される図１中符号Ａ及びＢとして示される複数のロータの動作を同期させるものである。本体１２の第２端部１６は好ましくはマニフォールドと分配ユニット２６を有する。
【００５０】
本体１２は本実施例において、符号Ｒ１及びＲ２として表される２つのロータユニットに分割される。図１に示す如く、ロータユニットＲ１及びＲ２は第１及び第２ロータ・ハウジング（図１に示さない）を有し、これらはそれぞれベアリングプレート３４及び３６によって仕切られるギア・ハウジング１８、マニフォールド及び分配ユニット２６の間に配設される。
【００５１】
図１に示す如く、各ロータは符号３８'で示される一対の内側隔壁によって仕切られる。上側の隔壁３８'は、空気吸気口８６を備え、下側の隔壁においては、排出口８８が備えられる。符号３８で示される外側隔壁は該吸気口と排出口に対応する位置にある開口部を有する。そのことは、空気マニフォールド２７を通じて空気の取り入れを促進させ、また出口３１を通じての排出ガスの排出を促進させる。
【００５２】
シャッタ要素は内側及び外側の隔壁３８及び３８'の各対の中に配設される。下側のシャッタ要素は符号８５ａ’で示され、上側のシャッタ要素は符号８５ａ”で示される。図１に概略的に示されるように、シャッタ要素の目的は、各チャンバにおいて、清浄な空気の入口と排出ガスの出口を機能的に分離することにある。そして、チャンバ内に吸気する清浄な空気が排出口から出ないようにし、排出ガスがチャンバ内に吸気する清浄な空気と混ざらないようにする。
【００５３】
以下に示す全ての回転機においてシャッタ要素８５を有するように特に示され、説明されているわけではないが、上記目的に対して、全ての実施形態においてシャッタ要素又はそれに類似するものが用いられることが好ましい。
【００５４】
図８に関連して以下に示され、後述されるように、作動チャンバ内部が完全に密閉されるような非接触シールによって、作動チャンバ内の圧力がかなり高くとも、シャッタ要素８５は該高圧にさらされることはない。
【００５５】
図１に示すように、各ロータ・ハウジング３０及び３２は第１及び第２作動中空空間を定義する。該作動空間は隔壁３８によって互いに分離される。隔壁３８はこれら作動中空空間の分離を促すものである。
【００５６】
マニフォールド及び分配ユニット２６は、作動流体取り入れ口を有する。作動流体取り入れ口は、符号２９で図示される複数の吸気コンジットを介して接続している。吸気コンジットは、作動流体、典型的には外気を作動中空空間へ供給するためのものである。更にマニフォールド及び分配ユニット２６は、作動流体排出口３１を備える。作動流体排出口３１は、符号３３で図示される複数の排出コンジットを介して作動中空空間から排出ガスを排出するためのものである。
【００５７】
回転機１０が内燃機関として構成されるならば、排出ガスは空気燃料混合ガスの燃焼に起因する排出ガスである。回転機１０がモータ又は圧縮機として構成されるならば、作動流体排出口３１は回転機から作動流体を出すことのみに寄与するものとなる。
【００５８】
図２乃至５、図８乃至１２Ｃに示す如く、各ロータユニット３７（図１）は、それぞれ符号Ａ及びＢで示される第１及び第２ロータを有する。これらは、各ハウジング中空空間３０ａ及び３２ａ内で形成される対応する一対の穴（それぞれ符号７４及び７６で示される（図１０Ａ及び図１２Ａ乃至１２Ｃ））内で回転する。図１２Ａ乃至１２Ｃの以下の説明から分かるように、２つのロータＡ及びＢは、同一の角度位置で設置され、更にこれらの回転は同期し、角度位置を維持するように設置される。
【００５９】
簡便に説明するために、ロータの角度位置は図１２Ａ乃至１２Ｃの矢印ａａ及びｂｂでそれぞれ示される。以下に詳述される作動サイクルにおけるロータの前進は、図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃに示され、元の位置に対する連続的な矢印の転位が表されている。ロータＡ及びＢは似通った寸法で描かれ、穴７４及び７６は回転しているロータを収納可能なように等しい直径を有している。
【００６０】
図８に示され、後述されるように、ロータＡ及びＢと穴７４及び７６はこれら要素間の最近接点間で「非接触シール」となるように設計される。これら非接触シールは、従来の、物理的なガスケット、フィン或いは他の要素といったようなシールを形成する表面と接触するといったものとは異なる。むしろ該非接触シールは、少なくとも１つが動作している一対の要素間に形成される必然的に最小の隙間である。尚、動作速度は、顕著な漏れが生じないほどの時間期間で生じ、シールが要求される期間は非常に短い。このことは、以下で詳述される。
【００６１】
図１に示すように、回転機長手方向軸６０を横切るハウジング中空空間３０ａ及び３２ａは、全体的に細長い中空空間が結合したものである。図示の如く、符号７４及び７６（図１０Ａ及び図１２Ａ乃至１２Ｂ）でそれぞれ示される第１及び第２円筒穴によって、ハウジング中空空間３０ａ及び３２ａは形成されている。図１０Ａ及び１２Ａで示す如く、穴７４及び７６は、図中それぞれ上側及び下側に示される結合していない隔壁７８及び８０によって相互に分離される。
【００６２】
「上側」及び「下側」の用語は、紙面上の説明対象の位置を単に示すものである。従って回転機操作時の上下を定義するものではない。
【００６３】
図１及び図２に特に示す如く、上述の同期した動きを促すために、ロータは、それぞれロータシャフト４２及び４４に取り付けられる。ロータシャフト４２及び４４はそれぞれ、ギア・アセンブリ２０に接続する第１端部４２ａ及び４４ａとベアリングプレート３６（図１）内の第１の一対のベアリング介して支持される第２端部４２ｂ及び４４ｂの間を延びている。ベアリングプレート３６は、マニフォールド、分配ユニット２６及び第２ハウジング３２の間に配設される。ロータシャフト４２及び４４は長手方向軸４２'及び４４'（図２）を定義する。これら軸は回転機１０の長手方向軸６０に平行である。ロータシャフト４２及び４４の第１端部４２ａ及び４４ａにはそれぞれスパーギア４５が取り付けられる。スパーギア４５は、ロータシャフト４２と４４の回転を定める。このようにする目的は以下の説明で明らかにされる。
【００６４】
第２の一対のベアリング４６がシャフト４２及び４４にそれぞれ備えられる（図１）。そして、ベアリング４６は隔壁３８の開口部の内部に略位置している（図１）。符号７１で示される主要ブッシュがシャフト４２及び４４にそれぞれ設けられ、設置された２つのロータ間のスペーサとしての役割を果たす。
【００６５】
符号５８で示される出力軸或いは駆動は、回転機１０の長手方向軸６０に沿って延びている。そして、主要ベアリング６４に形成される開口部を挿通している。主要ベアリング６４は、図示した配置では、ギア・ハウジング１８の外側延長部分を構成している。駆動５８の第１の自由端６６（図９にも示される）は、所望の従来からある装置に接続される。第２端６８はギア・ハウジング１８内にあり、回転部材７０と一体形成される。回転部材７０は、内側に向いた環状ギア７２を有する。
【００６６】
図１、２及び９に示す如く、スパーギア４５と内側に向いた環状ギア７２は互いに連続的に噛合うように配設される。従って、図９中矢印４７及び４９で示す如く、ロータシャフト４２及び４４、それらに取り付けられるスパーギア４５は同方向に回転する。スパーギア４５の回転は、環状ギア７２、回転部材７０及び駆動５８を駆動させるように同期する。
【００６７】
上記ギアの配置の更なる利点は、上述の如く、ロータの各対のロータＡ及びＢ両方の同一の角度位置の維持を可能とすることである。
【００６８】
スパーギア４５及び環状ギア７２の直径は、例えば１：４−１：６といった所望のギア比を得るように定められ、これにより、駆動５８の回転速度を所望するように減速できる。
【００６９】
上述のベアリングの機能は、最小の摩擦で、シャフト及びギア構造体の部品を回転させることができることである。また、ロータやシャフトが回転機本体に対して長手方向或いは半径方向に動かないようにすることである。ベアリングは上記要求にしたがって適宜定められる。ブッシュは、ロータ、ベアリング及びスパーギアの正確で変化しない隙間をもたらす。ギア構造体２０及びそれに接続するベアリングは潤滑を要するので、従来技術として既知の適切なシール手段（図示せず）が施される。該シール手段により、ロータ・ハウジング内部に潤滑液が侵入することを防ぎ、また回転機本体の他の部分から潤滑液が漏れることを防ぐ。
【００７０】
図１６を参照すると、回転機１０は伝達機構２０（図１及び２）に代わって、歯付の駆動ベルト１２０が使用されてもよい。駆動ベルトは適切なギアと回転し、ロータシャフト４２及び４４とロータＡ及びＢの所望の同期状態を作り出す。そして、これら部品の角度位置を維持させる。
【００７１】
好ましくは、本実施形態において、駆動ベルト１２０は第３ギア部材２４５の周りに配設されるとよい。第３ギア部材２４５は回転機筐体外部にあり、第３シャフト１４２と駆動可能に接続している。第３シャフト１４２は、シャフト４２及び４４と平行である。第３シャフトは出力部材或いは駆動としての役割を果たす。適切な駆動ベルトの例として、ドイツ  アーヘン  D-52068、アイゼンバーンウェグ50(Eisenbahnweg 50, D-52068 Aachen, Germany)にあるゲイツ  ジーエムビーエイチ(Gates GmbH)製の片側同期ポリウレタンベルトが挙げられる。
【００７２】
本発明の回転機の必要不可欠な特徴は、可動部間、即ち、ロータ、本体及びロータ間の非常に狭い隙間である。それによって、図８に示され、説明されるような「非接触シール」を構成している。従って、回転機の部品の精確な加工及び経時的に安定した該部品の設置が必要不可欠に要求されることとなる。
【００７３】
したがって、図３Ａに示すが如く、一つの「ロータ列」内のロータ及びシャフトはきつく組み立てられる。好ましくは、シャフト４２及び４４それぞれの各端に配設されるロッキングナット５１によってきつく締め付けられ、固定されるのがよい。ロッキングナット５１の端面はロータ列と接触し、回転機１０の他の部分はベアリング４６（好ましくは、ラジアル荷重、アキシアル荷重の両方に耐えられるものがよい）及びスパーギア４５を介して配設される。
【００７４】
ロータシャフト４２及び４４はそれぞれ鋼鉄からなる。該シャフト４２及び４４は、主要部５３、一対の端部５５及び一対のロック部５７を有する。ロック部５７は主要部５３と端部５５の間にある。主要部５３及び端部５５は円形断面形状を有する。主要部５３は端部５５よりも相対的に大きな径であり、端部５５の直径は主要部５３の直径よりも減ぜられている。ロック部５７は矩形肩部５９で定義されるように、主要部５３に隣接し、その断面は円形ではなく、好ましくは正方形状をしている。そして、図３に示されるロックディスク６１と噛合い、固定される。
【００７５】
主要部５３はロータがその上に設置されるように設計される。ロータはシャフト４２及び４４と一体形成されていないが、各ロータに形成された開口部６３（図４Ａ及び４Ｂ）の内径は、主要部５３の外径と略一致し、実際上これら部材間での相対的運動は生じない。２つの、好ましくは正方形断面のロック部５７が形成される必要があり、以下の説明から分かるように、互いに角度的に調整されている。
【００７６】
図３Ｂに示すように、ロックディスク６１は鋼鉄からなり、開口部６５を有する。該開口部６５は好ましくは正方形であり、正方形断面のロック部５７と嵌め合わされるようにされている。図示の如く、ロックディスク６１は凹部６７を有する（図３のみに示す）。凹部６７は、中央の開口部６５の周囲に形成される。凹部６７はめくら状であり、ロックディスク６１を貫通するものではない。凹部６７の配置は任意であるが、力学的バランスの観点から、対称的な配置とされる。
【００７７】
細長い位置決めピン６９は好ましくは鋼鉄からなる。主要ブッシュ７１に精確に長手方向に形成された開口部を貫通し、ピン６９の終端はめくら状の凹部６７内に位置する。好ましくは、位置決めピン６９は、位置決めピンが凹部６７の全長さを占めないように形成される。
【００７８】
図４Ａ及びＢには、本発明の好ましい実施形態にしたがって作られたロータが示されている。開口部６３に加えて、ロータは複数の狭い貫通穴７３を有する。貫通穴７３の配置はロックディスク６１に形成されるめくら状の凹部６７の配置と一致する。以下に詳述するように、ロータは好ましくは、低い熱膨張係数を有し、高い断熱性を有するセラミック材料からなるとよい。
【００７９】
発明の好ましい実施形態によれば、冷却穴７３ａ（図５に示す）が形成されてもよい。冷却穴７３ａ内を空気が通過し、運転時の過熱及び更にはロータの限界膨張を防ぐことができる。同様に、図２４の実施形態で示されるハウジング１０３０、ディクテータプレート１０３８及び伝導板１０３９にも冷却穴１０７３ａが設けられてもよい。
【００８０】
各ロータ列は、シャフト、主要ブッシュ７１、一対のロータ、ブッシュ７１及びロータを貫通する穴に挿通される位置決めピン６９からなる。ディスク６１は位置決めピン６９の端部に対して正しい方向で設置されたときのみ設置可能となるので、ロックディスク６１の正方形状の開口部６７の間の噛合いによってシャフトに対して固定される。一旦組み立てられると、各ロータ列のこれらの構成要素間で相対的回転は生じない。回転機の運転中のロータの回転はシャフト及びドライバ５８の運動に追従するものとなる（図１から図２）。
【００８１】
各ロータ列の構成部品の軸方向位置を維持させるために、ロックナット５１が適切に締められる。ブッシュ７５及びベアリング４６を介して、上記ロータ列の構成要素は軸方向に圧縮される。ベアリング４６の内輪が軸に固定され、外輪が回転するほうが好ましい。
【００８２】
望ましい圧縮力以下の力がロックディスク６１、ロータ及びブッシュ７１に加わり、最小限のせん断力が位置決めピンに加わることを確実にするために、シャフトの主要部５３の長さ、即ち肩部５９間の距離が、ロータ及びブッシュ７１を組み合わせた長さ以下にされることが好ましい。このようにすると、肩部５９を介してシャフトに加わる軸方向圧縮力をなくすことができる。
【００８３】
再度、図４Ａ及びＢを参照する。ロータはシャフト軸回りに回転するので、力学的に釣り合うように形成される。ロータは符号Ｒ１で示される主要部と符号Ｒ２で示される副次部からなる。
【００８４】
ロータの回転時に発生する力学的不釣合い状態を避けるために、主要部Ｒ１の一部が、中空空間（符号７７で示される）が形成されることにより取り除かれ、副次部Ｒ２に符号７９で示される重しが付加されている。重し７９の配置等は、回転機の適用場面でのロータの精確な大きさや密度によるものであるので、ここでは詳述しない。
【００８５】
中空空間７７は、例えば、２つの分割部材Ｐ１及びＰ２でロータを作る際に形成される。分割部材Ｐ１及びＰ２は互いの境界面に沿って接着される。該接着には適切なセメント剤が用いられる。例えば、セラミック接着剤BONCREAM（登録商標）のホテック・インク（Hottec Inc.）製、米国ノーウィッチＣＴ０６３６０ターミナルウェイ１（Terminal Way, Norwich, CT06360 USA）のようなものである。
【００８６】
更には、図１に示すように、２つのロータＡ及びＢが各軸４２及び４４に配設されることが好ましい。これにより、エンジンが１回３６０°回転すると４ストローク・アクションをし、ノイズの少ないエンジン運転を得ることができ、振動が減少し、ロータ組立物全体のバランスが最大化し、結果としてシステムの疲労が減少する。
【００８７】
以下に示すように、ロータは低い熱膨張係数及び非常に高い断熱性を有するセラミック材料から形成されることが好ましい。
更に、重し７９は適切な重金属からなることが好ましいが、これらは低い熱膨張係数を有するものから選択される。さらに、内燃機関としての回転機の作動について説明する。ロータの副次部Ｒ２とロータの重しはロータのより温度の低い側に位置する。そしてこれらは最小の熱量を受ける。ロータの外縁から離れた重しは、ロータを形成するセラミック材料の良好な断熱性を伴って、重しの熱膨張による損傷の可能性を低減させる。
【００８８】
図５に示すロータは図４Ａ及びＢに示されるロータと略同様であるが、所定の面に形成される開口部を有する軸方向穴０９２及び１或いはそれ以上の半径方向穴０９４を有する点で異なる。半径方向穴０９４は軸方向穴を横切り、軸方向穴と連通している。軸方向穴０９２及び半径方向穴０９４は本発明に係るガスの通過を促すものである。これは、図１２Ａから図１８及び図２０に関連して説明される実施例にて示され、説明される。
【００８９】
上述の如く本願発明のロータは、全体的に曲形状であるが円形ではない。正しい形状及び寸法は本願発明の適用に応じて変更可能であるが、ロータの構造は精密に作られ、またロータ相互間及び使用されるチャンバの円筒形状内壁に正確に作用するように形作られる。それらが高速回転するとき、使用流体に望ましい圧力を与え、燃焼チャンバの瞬間的形成に寄与する。
【００９０】
一般に図６Ａから図７に示すように、ロータは異なる大きさの曲率半径Ｒ及びｒを有する２つのセグメントから形成される。該２つのセグメントは等しい曲線で接続される。該曲線において、各セグメントは隣接するセグメントの接線となる。更に図示の如く、同形状のロータはそれぞれ平行軸ＰＡ及びＰＢ周りに同方向で回転する。常に対応する角位置にある。以下に説明されるロータの構造から、ロータ外周がロータの位置にかかわらず常に接触するようにロータが形成されることが明らかとなる。
【００９１】
ロータの該構造は図６Ａ乃至７に関連して以下で説明される。しかしながら、回転機の主要な可動及び固定部品の寸法は、ロータの寸法の決定の後においてのみ決定されることが理解される。一度これらの寸法が決まると、ロータそれぞれの外周間及びロータと使用されるチャンバの側壁との間の要求される隙間を考慮に入れて調整がなされる。実際には、これらの調整は、各ロータに対して、−δ／２だけ施され、ハウジングの内部寸法に対して＋δ／２だけ施される。
【００９２】
一般に各ロータは、一対の平行な側面と一対の平行な側面の間に形成されると共に複数の局部が形成された曲外周面を有する。各ロータは該一対の局部付近で接すると共に隣接し、互いに接線方向へ向かう。
【００９３】
より詳しくは、上記構造の幾何学的形状やロータ間の相互関係は図６Ａで示される。
主要セグメントＳ１及び副次セグメントＳ２を対称的に２分する軸に沿うロータの高さはＤに等しい。
Ｄ＝Ｒ１＋Ｒ２
ここで、Ｒ１は主要セグメントＳ１の曲率半径であり、Ｒ２は副次セグメントＳ２の曲率半径である。
【００９４】
主要セグメントＳ１の弧Ａ１及び副次セグメントＳ２の弧Ａ２は軸Ｐにおいて中心角αを有する。そして、点Ｊ，Ｋ，Ｌ及びＭが定義される。
点Ｊの位置は、角度αの大きさによって変化する。点Ｊは曲率半径ｒ及びＲの原点を定めるために用いられる（図７）。曲率半径ｒ及びＲは、主要及び副次セグメントの弧の間で接続される曲線を決定する点をプロットするために用いられる。
ロータの形状は以下のように決定される。
１．垂直の２分線ＶＶを線ＰＡＰＢへ延長し、各軸ＰＡとＰＢへの距離がＤ／２に等しくなるようにする。
２．図６Ｂに示すように、ＰＡＰＢとＰＡＪの間の角度が２分され、線ＰＡＣが得られる。
３．点Ｊから線ＰＡＣに向かって垂線が引かれ、ＶＶとの交点がＤ'とされる。
４．Ｄ'を通り、ＰＡＰＢに平行な線ＥＥが引かれる。
５．図７に示すように、ＥＥとＪＬの間及びＥＥとＫＭの間の各交点が原点Ｏ１及びＯ２を定義するために用いられる。ここで、Ｏ１Ｋ＝Ｏ２Ｊ＝ｒ、Ｏ１Ｍ＝Ｏ２Ｌ＝Ｒとなることは明らかである。尚、ｒはセグメントＫｅ'及びＪｅ”の曲率半径であり、ＲはセグメントＬｅ'及びＭｅ”の曲率半径である。
【００９５】
角度αによってある特定の機械設計における圧縮比が決定される。一般的に言えば、この角度αが４°変化すると圧縮比が３乃至４変化する。更にこの変更は膨張位相の期間の長さも変化させる。
【００９６】
圧縮比を変化させる他の要素は主要軸及び副次軸の比Ｒ／ｒである。Ｒ／ｒが減少すると圧縮比は増加し、Ｒ／ｒが増加すると圧縮比はそれに応じて減少する。
【００９７】
（ロータの有利な効果）
本発明のロータを、主としてここで記載される回転機に採用すると、最大１：３０までの或いはそれ以上の圧縮比が得られることが発明者によって確かめられている。このことは、本出願人の米国特許第６，２５０，２７８号の円筒ロータの更なる改良であることを示している。
【００９８】
更に、本発明のロータが非円筒形状であるにもかかわらず、円筒形状に非常に近似し、以下の規則に従うように作られる。
ａ．ここで述べられる非接触シールをもたらす空間或いは隙間は変化しない。
ｂ．ロータの形状という観点から、円筒形状ではないものの、全体的に丸みを帯び、２０，０００ｒｐｍといった高速で回転可能である。
ｃ．上述の図４Ａ乃至５に関連して説明された様々な補完手段を採用し、力学的バランスが保たれている。
【００９９】
（内燃機関としての回転機の一般的説明）
図１２Ａ乃至Ｃ、図１８Ａ乃至図１９及び図２１Ａ乃至２７において上述の如く示されるように、本発明の回転機の好ましい実施形態は、その内燃機関構造にある。必要不可欠な運転、即ち、空気の周期的圧縮や該圧縮された空気を所定の燃焼チャンバＣ１（図１１Ａ）や燃焼チャンバＣ２（図１２Ｂ）にもたらし、それぞれの作動チャンバ３０ａ及び３２ａに流入させる。燃料噴射によって燃焼チャンバ内で爆発を生じせしめ、それによりロータを回転させることが出願人の特許出願USSN09/099,521（発明の名称「回転機」）に記載されている。ここで、この出願が参照として組込まれる。
【０１００】
より詳しくは、選択された液体燃料、典型的には炭化水素が、好ましくは適切な燃料噴射機によって、作動空間内の１若しくはそれ以上の適切な場所において、燃焼チャンバＣ１及びＣ２に供給される。本発明の様々な実施形態が図１２Ａ乃至Ｃ、図１８Ａ乃至図１９及び図２１Ａ乃至２７に関連して示され、後述されるが、燃料噴射箇所は、とりわけ燃料の種類、即ち、ディーゼル燃料或いはガソリン燃料といったようなものや圧縮比に応じて定められる。
【０１０１】
ガソリン燃料が使用されるならば、低い圧縮比、例えば１：１０程度でよく、符号４０ａで示されるような、実質的圧縮が生じる手前の比較的より上流側で燃料を噴射させることが好ましい。
【０１０２】
図１０Ａ及び図１０Ｂで示すが如く、燃料と空気の混合ガスが先のロータの高温部に接触し、燃焼チャンバ内で燃焼が生ずるのを防ぐために、ロータのすぐ上流側にガス幕を生じせしめてもよい。これにより燃焼性ガスとロータとの接触を遅らせることができる。典型的には、このガス幕は高圧ガス、好ましくはノズル４１を介して供給される空気を燃焼チャンバに導入することによって生じせしめられるものであってもよい。
【０１０３】
ディーゼル燃料が用いられるならば、符号４０ｂ及び符号４０ｃで示されるような１若しくはそれ以上のより下流側箇所で燃料噴射が行われるのが好ましい。このとき、燃料は既に圧縮された空気体積内に噴射される。
【０１０４】
非常に短いストローク長に起因して、急速な点火が要求されるならば、燃料点火装置は安定して高速であり、非常に高圧の燃料噴射をするものとなる。そのような燃料点火装置の一つのタイプは、オーストラリアのバルカッタ（Balcatta）にあるオーバイタル  エンジン  カンパニー  リミテッド（オーストラリア）製（Orbital Engin Company Limited）であり、それは、１９８７年２月に発刊されたポピュラーサイエンス（Popular Science）の７４乃至７６頁記載の「CAN THE TWO-STROKE MAKE IT THIS TIME?」の記事に記載されているものと似ている。
【０１０５】
ロータとハウジング、実質的には断熱されたチャンバ内での同一部分での繰り返しの燃焼は、チャンバ内のエンジンの運転の間温度を上昇させることとなる。温度はそこで使われる燃料の着火温度以上になる。それゆえ、エンジンの部品、即ち、ロータＡ及びＢ、ハウジング３０及び３２、ベアリングプレート３４及び３６（図１）及び仕切り板３８（図１）は耐熱性のある材料から作られる。
【０１０６】
実施例として、ロータやハウジングは直接焼結されたシリコンカーバイドのようなセラミックから形成されてもよい。その最大使用温度は１６５０℃であり、化合したシリコン窒化物は最大使用温度１６５０℃である。
【０１０７】
燃料と空気の混合ガスが熱を供給するために点火し、それに伴ってロータが動く（即ち回転する）が、温度を下げることがそれに伴い要求される。詳述すれば、燃料とともに冷却空気を供給したり、同様にエンジンから排気ガスを排出したり、エンジン内に冷却空気を導入したりすることで、温度上昇は温度平衡点まで緩和されることとなる。しかしながら温度平衡点は本発明のエンジンと関連して用いられる燃料の燃焼温度よりも高いものとなる。
【０１０８】
当業者によく知られた例として、ディーゼル燃料は通常、点火温度に達するために空気の圧縮比が少なくとも１：１６であることを要求する。しかしながら本発明においては、圧縮比が１：１６以下であったとしても、エンジンの始動後、表面の温度は上述の如く、上昇し、スパークや空気の圧縮比の増加をすることなしに連続的な燃焼サイクルの間点火を維持するのに十分なものとなる。
【０１０９】
本発明の特徴は、内燃機関として用いられるとき、高温での機械運転を可能とするために以下の条件を満たすものである。
１．ロータ（Ａ及びＢ）とハウジング３０及び３２、ベアリングプレート３４及び３６（図１）及び仕切り板３８（図１）は低い熱膨張性と良好な断熱性を有する材料から作られる。
２．ロータはいかなる停止表面に接触しない或いはお互いに接触しない。３．ロータ・ハウジング内の部品は潤滑を要さない。
【０１１０】
上記条件に従う機械構成はロータ及びロータ・ハウジングが安定したセラミック材料から作られることによって容易とされる。特に限定的な例ではないが、シリコン窒化物やシリコンカーバイドのような上述のものである。もちろんロータ及びハウジングは使用目的に対して適切な機械強度を有するように形成される。
【０１１１】
セラミック材料の使用は、可動部材が接触しないこと、穴が完全な円筒形状であることやロータＡ及びＢが平行に設置され且つ軸４２'及び４４'に対して直角に設置されることによって容易とされる。図４Ａ及び４Ｂに関連して上述された如く、各ロータは偏心せず、またロータとシャフトを組み合わせたものも偏心していない。図１乃至図２に関連して示され、説明されたように、一つのロータ列において、同一シャフトに１若しくはそれ以上の追加ロータが設置されてもよい。更に、本体部分（１２）、即ちギア・ハウジング（１８）、ロータ・ハウジング３０及び３２、様々なシール部材、その間に配されるベアリングプレートは精度よく形成される。ロータを貫通するシャフトを介する穴は隣接するロータ表面に対して垂直である。
【０１１２】
更に、図２に関連して詳述したように、ロータ及びシャフトはきつく嵌合するように設置される。これは互いの相対的回転を防いでいる。
【０１１３】
様々な機械部品間の隙間は加工精度によって低くされる。これは機械性能を向上させる。
【０１１４】
ロータ、ロータ・ハウジング３０及び３２、ベアリングプレート３４及び３６及び仕切り板３８のような構成部品に用いられるセラミック材料の使用は、持続的な高い操作温度を可能とし、エンジン内外の高い温度差をもたらす。このことは、よく知られたカルノーの法則によって、熱効率を最大化させる。燃焼チャンバ内の潤滑の不使用は、潤滑液の燃焼に起因する排気ガスの減少をもたらすものとなる。
【０１１５】
燃焼中空空間が体積に対し低い表面積率を有するレシプロ・エンジンとは対照的に、燃焼中空空間が体積に対し高い表面積率を有する本発明において、もしロータもしくはロータ・ハウジングのどちらか一方が、例えば金属のような熱伝導材料によって作られるならば、極めて大きな熱エネルギの発生とその急速な消失が起こり、そして本発明は内燃機関としては機能することができないと当業者によって理解されている。
【０１１６】
回転機の性能を最大化するために摩擦損失を最小限まで減らすことは本発明の重要な特徴である。従って、図８の膨張図に見られるように、ロータA及びBがある位置で接触しているよう、そしてロータがロータ・ハウジングの内部表面に接触しているように見えるが、ロータA及びBの各外周は、ハウジングの任意の部分と、もしくはお互いに決して接触することはない。ロータの外周間及びロータの外周と固定表面間のギャップの空間距離は０．０３〜０．０８ｍｍの範囲内であることが望ましい。従って、回転機の操作中は、ロータ周辺においては高い周面スピードが予測される。そしてこのことは、最近接点においてのロータ間もしくはロータと固定表面間に漏洩を生じる時間を与えない。上記のように、これらのギャップは非接触シールとして機能する。一例として、ロータの幅（R1+R2、図６A〜７参照）が１６０ｍｍであって、回転速度が、限定的な例ではないが、１６０００ｒｐｍであるとき、周面スピードは１３４ｍ／ｓとなる。
【０１１７】
一対の各ロータA及びBもしくはロータは、図１及び図２に明らかに見られるように、回転軸４２’及び４４’の周囲を偏心して回転するように取り付けられている。
簡潔に図１０Aを参照すると、ロータA及びBのないハウジング３２が正面図で見られる。ハウジング３０及び３２は実質的には同じであるが、回転機の各側の望まれる空気の取り入れ及び対応する交互の排気ガスの排出を可能とするために、回転機１０内に逆に配置される方が望ましい。この交互の配置は、対応する交互のパワー・サイクルを提供する。このパワー・サイクルは回転機のバランスの取れた動作を可能にする。
【０１１８】
簡潔にするため、ハウジング３２のみが明細書中に詳細に述べられており、ハウジング３０は実質的にはハウジング３２と同一の構造を有する。
図１０Ａを参照すると、以下に述べるように、穴７４及び７６は、形成された空気吸気口である各側壁８２、８４及び排出口８８を有する。この側壁には、吸気口８６ａ及び８６ｂが形成される。吸気口８６ａ及び８６ｂは、穴７４及び７６の外部に設置される。穴７４及び７６のロータＡ及びＢの偏心回転のために回転機のパワー・サイクル間に周期的に開く。図１２Ａ〜１３に図示され以下に述べられる、排出口８８は、ロータＡ及びＢによって常に覆うように設置されている。そして排出口は、ロータＡ及びＢの回転している間に、ロータ間に形成される排出コンジットを通じて、周期的に排出ガスの一括掃気を可能にする。各軸４２’及び４４’と比較して各吸気口８６ａ及び８６ｂの位置は、Ｒ１と表示された半径によって示されるのに対し、より内部に配置された各排出口８８の位置は、Ｒ２と表示された半径によって示される。
【０１１９】
図２４Ａ〜２７に詳細に述べられているように、圧力を維持するようシャッタ要素８５（図１，１Ｂ、２４Ａ〜２７）が提供されている。本発明の実施形態に再び図示され、述べられることはない。
【０１２０】
作動流体が「満たされている段階」の間は、大気圧よりも高い圧力がハウジング３０及び３２内で形成される。これは、短時間で取り込まれることを必要とされている空気の大きな体積のためである。従って、空気の取り入れは、外部圧力源の方法によって支援されることが望ましい。これは、例えばエンジン１０１０（図２４及び２６）に図示され、明細書中以下に示されている圧力のような、例えばスーパーチャージャ又はその他同様のもののことを指す。
【０１２１】
図１３を簡潔に参照すると、本発明の実施形態において、各ロータは、排出穴９２を備える。排出穴９２は、ロータの平行かつ平面的な面を横切って形成される。また複数の概して半径方向に位置あわせされた排出吸気口９４が排出穴に接続する。図１２Ｂで示され、以下により詳述するように、ロータが回転している間、穴９２は周期的に排出口８８ａ及び８８bとの位置決めを行い、これによって回転機内部からの排出ガスの一括掃気を可能にする。
【０１２２】
図１１Ａ〜１２Ｃを簡潔に参照すると、内燃機関として構成されるとき、回転機１０のロータ及び中空空間は、第１燃焼チャンバＣ１（図１２Ｂ）及びその後第２燃焼チャンバＣ２（図１１Ａ）において交互に燃焼を起こすために形成される。第1燃焼チャンバＣ１は、図１２Ｂに示され、ロータ・ハウジングのロータ及び上方部ＩＩの間で瞬間的に形成される。第２燃焼チャンバＣ２は、図１２Ａに示され、ロータ・ハウジングのロータ及び下方部Ｉの間で瞬間的に形成される。
【０１２３】
用語「上方」及び「下方」は図面に用いられている装置の方向と対応するものであってそれ以上の意味を持たない。
また上方及び下方電極対は、図１２A〜１２Cにおいてそれぞれ１０８と１１０として参照される。上方電極の対１０８は、上方燃焼チャンバC１（図１２B）において空気燃料混合ガスの点火のために必要であり、また下方電極の対１１０は、下方燃焼チャンバC２（図１１A）において空気燃料混合ガスの点火のために必要である。電極の対の操作はエンジン操作の最初の段階の間にのみ必要とされる。この段階の後、回転機の、中空空間の及びロータの表面部分の高い温度によって点火が生ずる。これは繰り返し燃焼にさらされるが、代わりに必要に応じて電極の対はエンジンを通じて操作可能である。
【０１２４】
内燃機関としての回転機１０の完全な作動サイクルについて記載するが、発生する燃焼力について、この操作は図１１Ａ及び１１Ｂと関連して述べられる。
【０１２５】
図１１Ａに示されているのは、燃焼チャンバＣ２である。これは空気の体積の圧縮完了直後であり、燃焼チャンバへの燃料噴射時であってディーゼル・タイプの液体燃料を使用する場合の燃焼チャンバを示している。燃料は、燃料取り入れ位置４０ｂと４０ｃのどちらかもしくは両方から噴射される。噴射後すぐに、結果として生じる、燃焼チャンバ内に閉じ込められた空気燃料混合ガスの点火が起こる。
【０１２６】
ガソリン・タイプの液体燃料を使用する場合には、噴射はさらに上流の位置４０ａ（図１０Ａ）を介して圧縮開始時により近づく。これは本発明の図面には示されていない。
【０１２７】
このとき、点火の結果として生じる燃焼ガスの膨張は始まったばかりである。燃焼チャンバは、ロータＡの比較的短い部分ａ、ロータＢの比較的長い部分ｂ及び、結合していない壁７８の一部により区切られる。燃焼チャンバＣ２においての燃焼の持続期間中、ロータＢは先導ロータとして定義されるのに対し、ロータＡは追跡ロータとして定義される。燃焼ガスの膨張が継続している間、先導ロータＢの正味の回転力が付勢される。ロータＢは図１１Ａに図示された方向に時計回りの回転する。またこれは、追跡ロータＡにもギア・アセンブリ２０（図１〜２）を介して、同じ方向に回転する。
【０１２８】
図１１Ｂに示されるように、ロータＡ及びＢが回転し続けるにつれ、燃焼ガスは膨張し、燃焼チャンバＣ２もまたこれに応じてサイズが大きくなる。
このことは、実質的に先導ロータＢが図１２Ａに見られる位置を通過し、応じて図１１Ｂにまた示されている追跡ロータＡが隔壁７８の頂点７８’と図面上で接触しているように見える動的で非接触で密閉された位置を越えるまで継続する。これによってチャンバへの空気の取り入れ及び掃気を可能となる。この点に到達するまで、及び燃焼ガスの膨張の持続期間中に、先導ロータＢは時計回りの回転を経験する。
【０１２９】
上記の例はロータＢが先導ロータであり、ロータＡが追跡ロータであるパワー・サイクルの過程と関連する。燃焼チャンバＣ１が用いられるパワー・サイクルの過程においては、ロータＡが先導ロータであり、ロータＢが追跡ロータである。
【０１３０】
内燃機関としての回転機１０のパワー・サイクルの記述
明らかにするために、図において下方部Ｉとして表される第１側面及び上方部ＩＩとして表される第２側面に関して、図１２Ａ〜１３に次の操作姿勢が述べられる。
2004532951.tif 000003
【０１３１】
用いられる用語「上方」「下方」「上方にむかう」及び「下方に向う」は、図面において部分もしくは位置を示す方向性にすぎず、これらの部分もしくは位置は、必ずしも回転機の使用時においての方向性を示すものではない。
【０１３２】
まず図１２Ｂを参照すると、動的で非接触シールであるように、ロータＡ及びＢは概して各穴７４及び７６の上方側面１００及び１０２に接触したように示されている。「上方に向う」位置で表されている。これらの位置において、ロータＡ及びＢは穴７４及び７６の各下方側面１０４及び１０６から最大限に距離を開けられる。ここでロータＡは下方取り入れ口８６ａを開けるのに対しロータＢはほぼ完全に上方取り入れ口８６ｂを覆う。また、ロータＡ及びＢは上方非結合隔壁７８と共に、空気の体積が圧縮され、示されるように燃焼チャンバＣ１となる、囲まれた空間を定義する。
【０１３３】
ガソリン・タイプ液体燃料が使用される場合には、空気の体積は実際には、燃料噴射位置４０ａを介した燃料噴射のために、圧縮された空気燃料混合ガスの体積である。
この段階で、空気は下方取り入れ口８６ａを介して作動チャンバに供給される。
ディーゼル・タイプ液体燃料が使用される場合には、上方燃料噴射器４０ｂ及び４０ｃのどちらかもしくは両方を介して、燃焼チャンバＣ１へと供給される。
【０１３４】
本実施形態において、図１２Ｃに示される位置に向かって、時計回りの方向にロータＡ及びＢの回転を引き起こし、また図１１Ａ及び１１Ｂとともに詳細に上述された上方電極の対１０８の操作によって、燃焼チャンバＣ１内の空気燃料混合ガスが点火される。
【０１３５】
この段階で、上方空気取り入れ口８６ｂは追跡ロータＢによって開かれ、これにより空気の取り入れが可能となる。作動チャンバからの排出ガスの掃気のためだけでなく、下方燃焼チャンバＣ２（図１１Ｂ）において次のパワー・サイクル間で、空気の構成要素として用いられる。
【０１３６】
図１３を参照すると、図１２Ｃに示されるように、高い圧力の下での燃焼ガスは、より長さの短い直径排気穴９４を介してロータＡの排出穴９２へと入る。これらは排気口８８ａを通じて排出穴９２が位置合わせされるとすぐに、排出される。
【０１３７】
図１２Ｃを参照すると、ロータＡは、下方吸気口８６ａを完全に覆う位置まで回転し、排出穴９２は図１３Ｃに見られるように上方排気口８８ａに位置合わせされて示されている。ガソリン・タイプ液体燃料が用いられる場合には、付近の圧縮されつつある空気を混合するために、下方燃料噴射位置４０ａを介して噴射される。
【０１３８】
上方吸気口８６ｂを開けるためにロータＡと同じ角変位を通じて回転したロータＢは、上方隔壁７８の頂点７８’から離れ始める。これが起こるとすぐに「掃気」ガス流路が、矢印１０５で示されるように、各穴７６及び７４の上方側面１０２及び１０４、排出吸気口９４、穴９２及び上方排出排気口に沿って上方空気吸気口８６ｂへとつながる様に設けられる。この流路の提供は、高温の排気ガスの中空空間からの掃気を引き起こし、その後これらのガスは排出排気口３１（図１）を通じて大気に解放される。解放する代わりに、残留熱エネルギ及び排気ガスの圧力を有用にリサイクルしてもよい。
【０１３９】
次に、ディーゼル・タイプ液体燃料を用いる場合には、下方燃料噴射位置４０ｂと４０ｃのどちらかもしくは両方を介して下方燃焼チャンバＣ２（図１１Ａ）に供給される。
【０１４０】
燃焼チャンバ内の空気燃料混合ガスは、下方電極の対１１０の操作によって点火される。この点火は図１１Ｂ及び１２Ａに示される位置に向かって、またこれらに関連して記載されたように、時計回りにロータＡ及びＢの回転を引き起こす。
【０１４１】
この段階で、図１２Ａ及び１２Ｂに示されるように、下方空気取り入れ口８６ａは追跡ロータＡによって開かれた状態となる。これによって図１２Ｂに見られるような排気ガスの掃気のため、及び下方燃焼チャンバＣ２において次のパワー・サイクル間で空気の構成要素として用いられる空気の取り入れを可能にする。
【０１４２】
図１８Ａ〜１８Ｃを参照すると、３つの異なる操作位置において、概して５１０として参照され、かつ本発明の代わりの実施形態に従って構成された内燃機関（ＩＣＥ）が見られる。図１８Ａ〜１８Ｃに示される実施形態は、図１２Ａ〜１２Ｃで示され、述べられている内燃機関を改良したものである。これらの変更点について主として記載する。同様に、図１２Ａ〜１２Ｃにおいて対応構成要素を有する内燃機関５１０の構成要素は本明細書中には特に再び記載されず、またプレフィクス「５」で同様参照番号が適用され表示される。
【０１４３】
外部空気取り入れ口５８６及び排気口５８８の位置決めは、上述された構成とともに図１２Ａ〜１２Ｃで示される。ロータの主要穴５９２及び吸気口５９４が作動チャンバへの空気の取り入れに役立つよう配置され、排出ガスが燃焼チャンバから排出口５８８へ直接排出される。直接排出されることによって確実に排出ガスが排出される。
【０１４４】
空気取り入れ口５８６に加え、提供された選択的な圧縮空気取り入れ口５８６’があることは特に注目に値する。
図１９を参照すると、空気取り入れ口５８６がある。この空気取り入れ口は、図１８Ａでは閉じて、また図１８ＣではロータＡの吸気穴５９４へと開かれる。また、この空気取り入れ口５８６は、一対の分割壁５８７及び５８９の中に設置される。これらの壁５８７及び５８９は、空気取り入れ口５８６の開口部を、第１、第２、第３区画、５６１、５６３，５６５に分ける。本発明の実施形態に従って、真ん中の区画５６３は、燃料噴射器５４０を備える。この燃料噴射器は、追加的な圧縮空気取り入れ口５８６’に配置されたもう１つの燃料噴射器５４０’及び燃料噴射機５４０”に加えられたか、もしくはこの代わりである。
【０１４５】
矢印５１５によって示される方向にロータが回転するとき、外部動力源（図示せず）からの圧縮された空気は、空気取り入れ口５８６及び吸気穴５９４を介して作動チャンバへ入り始める。このとき、主要穴５９２が第１区画５６１へと動く。作動チャンバへと入る空気はきれいな空気である。この空気は、圧縮開始に先立ち、全ての燃焼したガスの作動チャンバを一括掃気するために役立つ。次に、主要穴５９２が第２すなわち真ん中の区画５６３に位置するとき、燃料噴射器５４０は、外部空気取り入れ口にむかって燃料を噴射するために作動する。これにより、圧縮及び点火に先立ち、スパーク電極５０８によって、空気は作動チャンバへ入り燃料の混合を引き起こす。
【０１４６】
記載されるような燃料の噴射のすぐ後であり、かつ圧縮開始のために作動チャンバが密閉される前に、回転によって、主要穴５９２は空気の取り入れのために第３区画５６５に向い、ロータはさらに回転する。このことによりロータが回転するとき、主要穴５９２及び吸気穴５９４内の残りの燃料の一括掃気を行い、また形成された燃焼チャンバの外には全く燃料が残らない。
【０１４７】
（モータとしての回転機１０の記述）
図１４Ａ〜１５を参照すると、上述されるように、回転機１０は代わりにモータとして用いられる。この場合、回転機１０は加圧された作動ガスの外部動力源によって駆動される。
【０１４８】
このように外部の作動ガスを用いるために、回転機１０の操作は逆になる。図１〜１３の実施形態において排出口として用いられる排出口８８ａ及び８８ｂが本発明の実施形態においての作動ガス取り入れ口２８８ａ及び２８８ｂになり、また図１〜１３の実施形態の取り入れ口８６ａ及び８６ｂが本発明の実施形態の排出口２８６ａ及び２８６ｂとなる。同様に、図１５に図示されるように、圧縮された作動ガスはロータの主要穴２９２を介して供給され、吸気穴２９４を介して作動中空空間へと供給される。所望の操作を提供するために、取り入れ口２８８ａ及び２８８ｂはそれぞれの軸４２’及び４４’からの第１半径において常にロータＡ及びＢによって覆われるよう形成される。
排出口２８６ａ及び２８６ｂは第１半径よりも長い長さを有するそれぞれの軸４２’及び４４’からの第２半径において周期的に、ロータＡ及びＢの回転中に覆われたり開いたりできるよう形成される。
【０１４９】
操作において、高圧作動ガスが取り入れ口２８８ａ及び２８８ｂに供給されるとき、例えば、図１４Ｂに図示された位置において、先導ロータＡの収集穴２９２が取り入れ口２８８ａに位置する。ロータは適用される圧力の効力によって回転する。また回転力は、収集穴２９２が取り入れ口２８８ａに位置する間生ずる。本発明のこの実施形態の作動サイクルの残りは、図１４Ａ〜１４Ｅの一連の残りにおいて明らかに図示されているが、本明細書中において詳細は述べられていない。
【０１５０】
（モータとしての回転機１０の記述）
図１７Ａ〜１７Ｆを参照すると、上述されるように、回転機１０は代わりに圧縮機として用いられる。圧縮機の操作サイクルは概して、回転機１０が内燃機関である図１２Ａ〜１２Ｃと共に示され記載されるようになる。本発明の実施形態において、排出口８８ａ及び８８bは、図１０Ａ及び図１２Ａ〜１２Ｃに図示された排出口よりも短い長さとなる。これは、圧縮された空気が短い所定時間に排出され、これによって所望の圧力とタイミングでの必要な圧縮された空気の爆発を提供されるからである。
【０１５１】
本発明の実施形態に従って、概して出願人の同時係属出願ＵＳＳＮ０９／０９９，５２１において記載されているように、圧縮機は機械システムに組み込まれる。代わりに、圧縮機は、単独の機械として用いられ、圧力の下でのガスの蓄積を可能にするために適切な出口での弁調節を備えることができる。このことは、先行技術として知られている。
【０１５２】
簡潔に、本発明のこの実施形態のパワー・サイクルは一連の図１７Ａ〜１７Ｆに示され、以下の表に概略が記載されている。
2004532951.tif 000004
【０１５３】
図２０を参照すると、７１０として参照され、かつ本発明の代わりの実施形態に従って構成された圧縮機がある。本発明の実施形態の圧縮機と図１７Ａ〜１７Ｆに示され図示された圧縮機との唯一の違いは、一対の取り入れ及び排出口７８６ａ及び７８８ａがロータＡが配置される同じ部ＩＩに配置され、残りの一対の取り入れ及び排出口７８６ｂ、７８８ｂはロータＢが配置される反対の部Ｉに配置されることであることが図から理解される。また、１８Ａ及び１８Ｂにおいて図示されかつ記載されている内燃機関５１０の取り入れ口５８６’は、この機械システムで使用される場合、排気口７８８ａ及び７８８ｂと連通する。このことによって、圧縮機７１０から直接内燃機関５１０の作動チャンバへと圧縮された空気を提供することを容易にする。
【０１５４】
図１７Ａ〜１７Ｆにおける対応要素を有する圧縮機７１０の要素は、プリフィクス７に同様の参照番号が適用されている場合、本明細書中に特に再び記載されることはなく、また表示されないことに注意する。
【０１５５】
（ディーゼル・エンジンとしての回転機１０の記述）
図２１Ａ〜２２Ｂを参照すると、４１０として参照され、かつ本発明の代わりの実施形態に従って構成されたディーゼル・エンジンが示される。図２１Ａ〜２２Ｂに示される実施形態は、図１２Ａ〜１２Ｃで示されかつ記載されているエンジンを改良したものである。また変更点について主として記載する。同様に、図１２Ａ〜１２Ｃにおいて対応構成要素を有するエンジン４１０の構成要素は本明細書中には特に再び記載されず、またプレフィクス「５」の同様参照番号が適用されたところで表示される。
【０１５６】
第一に、ディーゼル・エンジンそれ自体は、ディーゼル・エンジンの操作に必要とされる空気燃料混合ガスをつくるために用いられる空気が、燃料がない状態でエンジン内で圧縮されると知られている。これは、空気が燃料とともに圧縮されるガソリン・エンジンとは対照的である。
【０１５７】
ディーゼル・エンジンの場合、燃料の導入前に空気を前もって圧縮する。これは、空気のさらなる圧縮を可能にするからである。このことで、圧縮された空気の温度は著しく増加する。次に、燃料の、高温の圧縮された空気を含む空間への噴射は、空気と接触した燃料の蒸発と点火をもたらし、これによってエンジンを駆動するガスを生産する。
【０１５８】
本発明の回転機は、明細書中に述べられた、主に達成される高い圧縮比を有するので自身をディーゼル・エンジンとしても構成され得る。さらに、ピストン・エンジンにおいて知られているように、空気の圧縮、燃料の噴射、及び空気燃料混合ガスの点火は、すべて同じ場所で実行されている。すなわち、各円筒内でそれぞれの姿勢に併せて実行される。
【０１５９】
しかし本発明のロータリ・エンジンにおいて、空気が圧縮されるエンジンの部分は燃料が噴射され、かつ燃焼が起こるこれらの部分とは異なる場所に配置されている。また述べられているように、本発明の回転メカニズムは独特の孤立的な特性を有するセラミック材料で構成されている。とりわけ、この特性はエンジン内において１つの場所から他の場所への熱伝導を防ぐ。このことは代わりに空気収集の部分及び圧縮空間において、比較的冷えた箇所をつくる。この特性の使用は以下に述べられる。
【０１６０】
図示すように、エンジン４１０は上部と下部（全て上部を符号Ｉ、下部を符号ＩＩと示す）が独立しており、上部と下部は交互に動作する。エンジン４１０はロータＡ及びＢを有しており、それぞれ軸４２２'、４４４'を軸として本明細書で記載したように回転する。本発明におけるその他の実施形態としてロータＡ及びＢは時計回りに回転する。しかし、必要に応じて、エンジンはロータの回転を反時計回りに変えることができる。
【０１６１】
エンジン４１０には、内部に作動流体吸気口４８６ａと４８６ｂが形成されており、この吸気口を通って空気が作動チャンバ４７４，４７６に流れ込む。吸気口４８６ａ及び４８６ｂは次の手段と連携している。該手段とは例えば本明細書に記載のシャッタ要素８５（図１）であり、空気を吸気口４８７に入れるが、逆流はさせない。ロータが図２１Ａに示した状態のとき、ロータＢは、吸気口４８６ｂから空気を遮断し、ロータＡは上側の結合していない隔壁４７８を封鎖して、圧縮チャンバ４７６から吸気口４８６ｂを通った空気が逃げるのを防ぐ。
【０１６２】
ロータが回転し続けると、図２１Ｂの４７６'に示すように、圧縮チャンバ４７６は縮小して内部の空気をより小さな空間に押し込める。圧縮前のチャンバ４７６と圧縮後のチャンバ４７６'の各容積の関係は、図２１Ａと図２１Ｂに示した各エリアすなわち、４７６ａと４７６'ａを参照すると分かる。
【０１６３】
圧縮前と圧縮後のチャンバの容積比は、およそ３０：１か、それよりも大きい。そして、この比率に対応した空気の圧縮が圧縮チャンバで起こる。この圧縮により、空間４７６'内の空気温度はかなり増大する。
【０１６４】
図２１Ｂに示す姿勢で、空気を最大限に圧縮すると、燃料が、燃料噴射位置４４０を通って、熱せられた圧縮状態の空気中に噴射される。噴射された燃料粒子は暖かい空気と接触すると蒸発し、燃焼する。
【０１６５】
図２１Ｃに示すように燃焼後のガスが膨張すると、更にロータが回転する。燃焼後のガスはロータを回転させた後、排気口４８８ａを通って外部へ抜ける。
図示すように、４７６'（図２１Ｂ）に示した状態になるまで空気を圧縮している間は、排気口４８８ａはロータＡによって遮断されている。しかし、ロータＡが回転すると燃焼の影響で図２１Ｃに示すように、排気口４８８ａが開き、燃焼後のガスがこの排気口から外部へ抜ける。好ましくは、図示、記載するように排気口４８８ａと４８８ｂにもシャッタ要素を揃える。更に好ましくは、図１と関連させて、チャンバを１つのドライブシャフトを分かち合って並列動作させることにより、ガスが排気口を通ってエンジンに入らないような機械の排気システムを提供する。
【０１６６】
エンジンが上下で動作すると、概して、図のＩ及びＩＩに示すように、１回ごとの動作で十分なエネルギを供給している間は、ロータはピストン・エンジンのものに比べて良く角運動をするのが分かる。従ってロータが使用しなかったエネルギが余る。この余ったエネルギは、ターボ或いは他の外付けのエネルギ復旧装置用に活用するのが好ましい。
【０１６７】
排ガスの温度が高いままであることには、留意すべきである。これは特に、エンジンのハウジング４３０が、前記したように、かなりの高温に耐える断熱性のセラミック製品で作られていない場合は、特にあてはまる。エンジン構成部品の断熱性と特有の性質により、冷却は必要だとしても少しで良い。余分な熱エネルギ全てを利用するのは不可能であるから、この余剰エネルギもターボ或いは他の外付けエネルギ復旧装置用に活用するのが好ましい。
【０１６８】
図２１Ｄに示すように、ロータＢが回転し続けると、排気口４８８ａが完全に開き、減圧されたガスが実質的に全て排気口４８８ａを通って排気される。従って、空間４７６”のガス圧は実質的にはゼロとなるが、空間４７６”に残留しているものを取り除かねばならない。ロータが回転し続けると、ロータＢは結合していない隔壁４７８から離れ、図２１Ｄに示すように、吸気口４８６ｂから排気口４８８ａへの結合していない上部隔壁４７８を経由した通路を空ける。
【０１６９】
そこで、掃気法として知られているのだが、ガスの燃えカスは、清浄な空気を矢印で示す方向に吸気口４８８ｂから通路に通し、この空気と一緒に排気口４８８ａから排出させることによって取り除かれる。その他の掃気法は、本発明のほかの実施例として本明細書中で記載されている。
【０１７０】
清浄な空気は、ロータの回転による減圧に伴って吸気口４８６ｂからエンジン４１０に自然に入るが、一度掃気に用いた空気が、ロータＡにより開放されたままとなっている排気口４８８ａから出て行くのを防ぐ手段を更に採用する方が望ましい。この問題の対策として、シャッタ要素（図示せず）を用意して作動させる方法があるが、図２４〜２８Ｄと関連させながら以下で詳しく記載する。
【０１７１】
更に図２２Ａ〜２２Ｂを参照すると、図２１Ａ〜２１Ｄにあるエンジン４１０の部分図があり、図２１Ａ〜２１Ｄの参照番号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３及びＦ４は、エンジン４１０に燃料を噴射するための燃料噴射口を指している。
【０１７２】
燃料噴射口の位置がいかに重要かをよく理解するためには、これから記載する要素に着目することが重要である。これらの要素は全て、ディーゼル・エンジンとしてのエンジン４１０を作動させる役割を分担する。これらの要素は、本発明におけるエンジン４１０の特徴である次の（i）〜（iii）を包含する。
（i）往復ピストン・エンジンでは燃料の圧縮と燃焼が同じ場所で行われているのとは対照的に、空気を圧縮させる場所と、空気燃料混合ガスを燃焼させ、膨張させる場所がはっきりと分かれている。
（ii）ロータの高速回転は、一方では高速燃焼を必要とし、他方では早期点火の悪影響緩和を必要とする。
（iii）燃焼を別の場所で行い、同時にロータとハウジングの材質を熱伝導性の低いものとすることにより、圧縮位置は常に比較的冷えている。しかし、同じ理由で、燃焼チャンバは常に高温であり、従って、かなり高安定な点火ができる。これはディーゼル往復ピストン・エンジンと全く対照的である。
【０１７３】
当業者は、理想的な状態を十分に理解している。その理想的な状態では、圧縮の前に燃料を噴射することにより、圧縮過程時に空気と燃料を最大限に混合させ、結果的に燃料の液滴が蒸発する時間を増やし、圧縮時に燃焼する燃料の量を最大にする。
【０１７４】
従って、本発明のディーゼル・エンジンの具体的設計において、その動作を決定する前に要因、すなわち圧縮比、燃料噴射位置、回転速度を考慮することが重要である。
【０１７５】
これらの要因について、２つの選択肢が本発明で考慮される。すなわち、圧縮比を減らすことにより、過剰圧縮で温度が上昇して早期点火してしまうのを防ぐ選択、あるいは、可能な限り下方で燃料を噴射し、温度上昇にも関わらず、空気との混合を満足させる選択である。噴射のタイミングも重要な要因である。明らかに上述の通り、燃焼過程を非常に短くするとともに、早期点火が原因となる圧縮チャンバでの燃焼を防ぐ高速回転は、一方では圧縮比を減らす必要性を緩和し、一方では比較的下方で燃料を噴射する必要性を緩和する。
【０１７６】
図２２Ａで示した４つの位置の選択肢について、位置Ｆ４は横方向に噴射位置があることを示し、図２２Ｂで判る通り、どちらか一方の側あるいは両側（Ｆ４'及びＦ４”）から燃料を噴射することを示す。図１０Ａ及び１０Ｂに関連して上述した通り、空気燃料混合ガスを送り込んで先導ロータの非常に高温な表面部分と接触させたせいで理想よりも早く燃焼チャンバで燃焼が起こる可能性を防ぐために、ガス幕を直ちにロータの上流側にする。一般的に、このガス幕は、圧縮されたガス、好ましくはノズル４４１ａ及び４４１ｂを経由した空気の燃焼チャンバの流れに燃料を導入することにより生じる。
【０１７７】
１つの選択肢として、エンジンを比較的低い圧縮比、例えば１：１４或いはそれよりも低い圧縮比となるように製造し、早期点火を回避する。点火を助けるために、図中４０８の位置にグロープラグ或いは永久スパークプラグといったホットポイントを用意する。
【０１７８】
図２３Ａ〜２３Ｂを参照すると、図２１Ａ〜Ｄに関連して上述及び図示したエンジン４１０と似たディーゼル・エンジンが図示されている。しかし、図２３Ａ〜２３Ｂのディーゼル・エンジンにはエンジン４１０に、圧縮空気をエンジンに噴射する装置が付加されている。この装置はロータのサイクルに於けるある過程で、エンジンからの排気ガスを排除する助けとして、以下に述べるような形で利用される。以下に述べる方法は、本明細書で議論したディーゼル・エンジンの利用に限定されない。むしろ、この方法は、エンジンの清掃を改良する一般的な方法、及び明細書中で述べた望ましくないガスの混合を防ぐ一般的な方法として用いられるものである。
【０１７９】
図２３Ａ〜２３Ｂに示すように、エンジン３１０はロータＢ及びＡを有し、それぞれのロータには、吸入穴３９２と複数の排出穴３９４が、実質的には図１５Ａと１５Ｂに関連して上記したように、主要部分が備わっている。吸入口３９２は、サイクルのどんな過程においても、ロータの動作を妨害しない位置にある。エンジン３１０には、圧縮空気吸入ダクトと吸気口３５４の圧縮空気吸入ダクトも備わっており、これらを適当な供給源（図示せず）からの圧縮空気が通過する。
【０１８０】
図２３ＡにロータＢ及びＡを図示し、サイクルのうち、空間３７６”内の排気ガスが排気口３８８を通って排出し始めるように、ロータＡが排気口３８８ａを開け始めようとする過程を示している。これとまさに同時に、ロータＢのメインの吸入穴３９２が、ダクト３５６の吸気穴３５４と位置合わせし始める。ロータＢは更に回転し、ダクト３５６、吸気口３５４、メインの吸入穴３９２そして排気口３９４から空間３７６”を経由する空気の流れを増加させ、圧縮空気がエンジン内部に入る流れを生じ、それによって排気口３８８ａを通るエンジンからの排出ガスの流れを増加させる。
【０１８１】
そしてロータＢ及びＡが回転し続け、空間３７６”のガス圧を図２３Ｂに示すように大きく減じさせる方向に向くと、空間３７６”にあるメインの吸入穴３９２は、最大の大きさとなり、空間３７６”からのガス粒子の排出量が最大となる。これは、この姿勢であると吸気口３５４から排出口３８８ａへの空気の通路が最短となることによる。ロータは吸気口３５４を完全に塞ぐ姿勢になるまで、更に回転し続け、吸気口３５４から排気口３８８ａへの空気の流れを減じる。清掃サイクルは１回の全ロータサイクルの間に２回繰り返される。全ロータサイクルでは、上述した通り、第１過程ロータＢのメインの吸入口３９２がロータＢと近接した吸気口３５４と位置合わせに入ったときとなり、第２過程がロータＡの吸入口３９２がロータＡと近接した吸気口３５４と位置合わせに入ったときとなる。
【０１８２】
図２４を参照すると、改良型回転機があり、概略図１０１０を参照すると、更に好ましい本発明の実施形態である組み立てられ操作可能な回転機がある。回転機１０１０は好ましくは、内燃機関（ＩＣＥ）として製造されるが、以下に示し記載するように、本発明の別の実施形態として、代わりにモータ或いは圧縮機として製造されてもよい。
【０１８３】
回転機１０１０の構成要素及び部品の多くは、図１の機械１０と関連して上述したものと似ており、そのような構成要素及び部品を図2４〜２８Ｄに、図１で適用したものと対応する参照番号を附って示した。しかし、図１の参照番号の前にプレフィックス”１０”を追加している。従って、回転機１０１０の構成要素及び部品は、本実施例の理解に必要なものを除いて詳細に記載されていない。
【０１８４】
更に、明確にするために、回転機１０１０の全ての部品と構成要素は、図２４で適用した参照番号と対応させた参照番号で示した。回転機１０１０は、図２４に関連して記載したものであり、且つ図２５Ａ〜２８Ｄの全てについて示し記載した実施形態全てにおいて調達される。
【０１８５】
図２４を再度参照すると、回転機１０１０は本体１０１２を有する。本体１０１２は実質的に大気から密閉されており、第１の端部１０１４と第２の端部１０１６を有する。第１の端部１０１４にはギア装置１０２０（図２７にも示される）を収納するギア・ハウジング１０１８がある。ギア装置の役割は、図２８Ａ〜２８Ｄと関連して以下に記載する操作の間、図２４でＡ及びＢと示した複数のロータの動きを同期させることである。図２６の平面図より分かるように、本体１０１２の第２の端部１０１６は空気取り入れ及びスーパーチャージするユニットを動作させる。
【０１８６】
回転機１０１０の動きの無い様々な部分は、好ましくは以下に記載するように載置する。つまり、１０１２ａのように複数のタイロッドを使用することにより載置するのである。これらのタイロッドは、図２５Ａ〜２６及び２８Ａ〜２８Ｄに示すように、機械の静止部分の端に備えた１０１２ｂに示したような適当な開口部から伸ばす。
【０１８７】
本実施例では、本体１０１２を、概略Ｒ１とＲ２のように２つのロータユニットに分割する。ロータユニットＲ１及びＲ２はそれぞれ、図２５Ａの平面図のようにロータ・ハウジング１０３０を有しており、普通は、ギア・ハウジング１０１８と取り入れ及びスーパーチャージするユニット１０２６の間に配置しており、ギア・ハウジング１０１８と取り入れ及びスーパーチャージするユニット１０２６からは、それぞれベアリングプレート１０３４及び１０３６から隔てられている。
【０１８８】
図の通り、ハウジング１０３０の間にあるものは伝導板１０３９で仕切られている一対のデフクタプレート１０３８'と１０３８”である。図２４のデフレクター・プレートはそれぞれ「上側の」デフレクター・プレート１０３８'と「下側の」デフレクター・プレート１０３８”と理解のため示しているが、使用の際、回転機１０１０の方向や位置を特定するものではない。１枚のデフレクター・プレート１０３８を図２５Ｂに示した。伝導板１０３９も図２５Ｃに示した。また、図２７に示したシャッタ１０８５も、図２５に示した。図２８Ａ〜２８Ｄでは詳細を省いた。
【０１８９】
図２６参照の通り、空気取り入れ及びスーパーチャージするユニット１０２６には、一対の作動空気取り入れ口１０２７があり、ハウジング１０３０に備わっている作動チャンバに大気を供給する。大気の作動チャンバへの供給を更に詳しく記載すると、次のようになる。つまり、図２４及び２８Ａ〜２８Ｄと関連して、複数の吸入経路を経由し、図２４の矢印１０２９によって例示したような経路に沿って流れる。作動サイクルの過程を表す図２４には、空気がただ１つの作動チャンバにのみ流れ込むことを示した。
【０１９０】
各ドライブシャフト１０４２及び１０４４の空気取り込み口１０２７付近に載置したものは、羽根車１０２７'である。羽根車１０２７'は、ドライブシャフト１０４２と１０４４の高速回転を利用するために取り付け、エンジンに取り込む清浄な空気の圧力をわずかに上昇させる。
【０１９１】
空気はエンジン内に入った後、エンジンの作動チャンバの方向へ流される。このとき、空気は一対のコンジット１０２９ａを経由する。一対のコンジット１０２９ａのうち１つだけを図２４に示した。燃焼後のガスは、排気コンジット１０２９ｂ（そのうちの１つを図２４に示した）を経由して矢印１０２９'で示すように作動チャンバから排出される。吸入および排出コンジット１０２９ａ及び１０２９ｂは、ベアリングプレート１０３９、ロータ・ハウジング１０３０、デフレクター・プレート１０３８及び伝導板１０３９から成る適当な開口部によってできる。ロータ・ハウジング１０３０とデフレクター・プレート１０３８から成る開口部は、参照番号１０２９ａ又は１０２９ｂに相当する。吸気及び排出コンジット１０２９ａ及び１０２９ｂのための伝導板１０３９で対応する開口部は、それぞれ参照番号１０２９ｃと１０２９ｄで示される。
【０１９２】
回転機１０１０を内燃機関（ＩＣＥ）として製造したとき、排気ガスは、空気燃料混合ガスを燃焼させた後のガスである。回転機１０１０をモータ又は圧縮機として製造したときは、排出コンジット１０２９ｂは、単に回転機から作動流体を排出させるものである。
【０１９３】
図２４及び図２８Ａ〜２８Ｄに示すように、空気取り入れ口１０８６と排出口１０８８の相対位置とこのときのロータの配置場所と姿勢によって、これらの口が互いにガスを伝達し合うような作動サイクルの過程ができる。これは、清掃過程といった特定の過程で明らかに好ましい。清掃場所としては、例として分かるのは、図２８Ａで示したようなエンジンの上側部分Ｉである。
【０１９４】
しかし、清浄な空気を充満させる過程、例えば図２８Ｂの上部Ｉの作動チャンバにおける過程では、排気口１０８８から清浄な空気を損失してしまうのを防がねばならないし、排気ガスが排気口１０８８を通って排気コンジットから作動チャンバに逆流する可能性を無くさねばならない。これは、シャッタ１０８５を用意して解決できる。シャッタ１０８５は、デフレクター・プレート１０３８が作る適当な休止時間中に働く。シャッタは、作動サイクルの中の短い時間を除いて、通常排気口１０８８を覆うように作り、載置する。ここで、シャッタが排気口を覆わない短い時間とは、図２８Ａに示すように、シャッタ１０８５の周辺でできる開口部１０８５”が、排気口１０８８と位置合わせの状態になり、作動チャンバから燃焼後のガスを排出する間のことである。
【０１９５】
吸気口１０８６と排気口１０８８は、傾斜して下側のデフレクター・プレート１０３８”を貫通する。従って、図２５Ｃより分かるように、伝導板１０３９にある吸気コンジット１０２９ａ及び排出コンジット１０２９ｂの一部と適切に伝達し合うようになり、シャッタ１０８５の適切な位置合わせと操作が可能となる。
【０１９６】
図２４及び２７を簡単に参照すると、ギア装置１０２０とギア装置２０は似ており、但し、図１及び２に関連して既に記載した通り、内歯歯車７２の代わりにドライバを搭載した平歯車１０７２となっている点は異なる。
【０１９７】
図２８Ａ〜２８Ｄを簡単に参照すると、回転機１０１０をＩＣＥすなわちディーゼルとして操作する時の流れが分かる。装置全体の構成や操作は、一般に図２１Ａ〜２１Ｃに関連して既に記載したものとよく似ている。但し上述した通り、シャッタ１０８５に関する点では異なる。従って、装置全体の製造や操作をここで再び記載することはしない。
【０１９８】
当業者は、本発明が既に記載した事項のみに限定されないことをよく理解する。むしろ、本発明の範囲は以下に記載する請求項のみに制限される。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の好適な実施形態として形成される回転機の一部分を省略した概略側面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態として形成される、図１に示される本発明の回転機のロータ、トランスミッション及びドライバの概略側面図である。
【図３】図２に示されるロッキング・ディスクの３−３線に沿った断面図である。
【図４Ａ】本発明の好適な実施形態として形成されるロータの一部分を省略した平面図である。
【図４Ｂ】本発明の好適な実施形態として形成されるロータの一部分を省略した断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態として形成されるロータの平面図である。
【図６Ａ】図４Ａに示される一対のロータの略図を幾何学的に示した図を示す。
【図６Ｂ】図４Ｂに示される一対のロータの略図を幾何学的に示した図を示す。
【図７】図５に示される一対のロータの略図を幾何学的に示した図を示す。
【図８】図１の８に示される、一対のロータ及び該ロータに隣接する側壁の拡大図であり、本発明に用いられるロータと側壁の間が非接触に動的に密閉した状態を示す。
【図９】図１の回転機の矢印９方向の概略端面図を示す。
【図１０Ａ】内燃機関（ＩＣＥ）として構成される、図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、該内燃機関内のロータを省いたロータ・ハウジングを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示される非結合隔壁のＸＩ−ＸＩ線に沿った正面図である。
【図１１Ａ】内燃機関として用いられた時の、本発明の回転機の作動サイクル中の作動段階の燃焼チャンバの概略図である。
【図１１Ｂ】内燃機関として用いられた時の、本発明の回転機の作動サイクル中の作動段階の燃焼チャンバの概略図である。
【図１２Ａ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った断面概略図であり、ある作動段階におけるロータの位置を示す。
【図１２Ｂ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った断面概略図であり、図１２Ａと相違する、ある作動段階におけるロータの位置を示す。
【図１２Ｃ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った断面概略図であり、図１２Ａ、図１２Ｂと相違する、ある作動段階におけるロータの位置を示す。
【図１３】図１２Ｃに示される、排気ガスを集めている間のロータの排気部の１３−１３線に沿った拡大した概略正面断面図である。
【図１４Ａ】Ｘ−Ｘ線に沿った図１の回転機の概略断面図であり、ある作動段階のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として本発明の回転機はモータとして構成される。
【図１４Ｂ】Ｘ−Ｘ線に沿った図１の回転機の概略断面図であり、図１４Ａと相違する、ある作動段階のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として本発明の回転機はモータとして構成される。
【図１４Ｃ】Ｘ−Ｘ線に沿った図１の回転機の概略断面図であり、図１４Ａ、図１４Ｂと相違する、ある作動段階のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として本発明の回転機はモータとして構成される。
【図１４Ｄ】Ｘ−Ｘ線に沿った図１の回転機の概略断面図であり、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃと相違する、ある作動段階のロータの相違する位置を示し、本発明の他の実施形態として本発明の回転機はモータとして構成される。
【図１４Ｅ】Ｘ−Ｘ線に沿った図１の回転機の概略断面図であり、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１４Ｄと相違する、ある作動段階のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として本発明の回転機はモータとして構成される。
【図１５】図１４Ｃの１５−１５線に沿った、圧縮ガスが供給されている間の、図１４Ａから図１４Ｅのロータの取り入れ口を拡大した概略断面図である
【図１６】本発明の更なる実施形態として、ベルトを取り付けた同期機構が用いられる、図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１７Ａ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、ある作動段階の間のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として、回転機は圧縮機として構成される。
【図１７Ｂ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、図１７Ａとは相違する、ある作動段階の間のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として、回転機は圧縮機として構成される。
【図１７Ｃ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、図１７Ａ、図１７Ｂとは相違する、ある作動段階の間のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として、回転機は圧縮機として構成される。
【図１７Ｄ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃとは相違する、ある作動段階の間のロータの位置を示し、本発明の他の実施形態として、回転機は圧縮機として構成される。
【図１８Ａ】ＩＣＥとして構成され、本発明の他の実施形態として構築される図１の概略断面図であり、ある作動位置が示される。
【図１８Ｂ】ＩＣＥとして構成され、本発明の他の実施形態として構築される図１の概略断面図であり、図１８Ａとは相違する、ある作動位置が示される。
【図１８Ｃ】ＩＣＥとして構成され、本発明の他の実施形態として構築される図１の概略断面図であり、図１８Ａ、図１８Ｂとは相違する、ある作動位置が示される。
【図１９】図１８Ａに示されるエンジンの燃料噴射部のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図を示す。
【図２０】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、本発明の他の実施例として該回転機は圧縮機として構成される。
【図２１Ａ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、ある作動段階のロータの位置を示す。本発明の更なる実施形態として該回転機は、ディーゼル・エンジンとして構築される。
【図２１Ｂ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、図２１Ａとは相違する、ある作動段階のロータの位置を示す。本発明の更なる実施形態として該回転機は、ディーゼル・エンジンとして構築される。
【図２１Ｃ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、図２１Ａ、図２１Ｂとは相違する、ある作動段階のロータの位置を示す。本発明の更なる実施形態として該回転機は、ディーゼル・エンジンとして構築される。
【図２１Ｄ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２１Ｃとは相違する、ある作動段階のロータの位置を示す。本発明の更なる実施形態として該回転機は、ディーゼル・エンジンとして構築される。
【図２２Ａ】図２１Ａから図２１Ｄに示されるエンジンの部分的な概略断面図であり、他の燃料噴出位置としてあり得る位置を示す。
【図２２Ｂ】図２２Ａで示されるエンジン部の正面図である。
【図２３Ａ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、本発明の更なる実施形態として清掃を行う時の吸入／排出配置を示す。
【図２３Ｂ】図１の回転機のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図であり、本発明の更なる実施形態として清掃を行う時の吸入／排出配置を示す。
【図２４】本発明の更なる実施形態として形成される回転機の一部分を省略した、図２８Ａの２４−２４線に沿った、概略断面側面図である。
【図２５Ａ】図２４に示される、ハウジング・プレート、デフレクター・プレート及び導電プレートの平面図である。
【図２５Ｂ】図２４に示される、ハウジング・プレート、デフレクター・プレート及び導電プレートの平面図である。
【図２５Ｃ】図２４に示される、ハウジング・プレート、デフレクター・プレート及び導電プレートの平面図である。
【図２６】図２４の回転機の空気取り入れ口の端部の概略平面図である。
【図２７】図２４に示される本発明の実施形態における回転機のロータ、変速装置及びドライバの概略側面図である。
【図２８Ａ】内燃機関として用いられる、図２４の回転機の２８−２８線に沿った水平断面図であり、エンジン上部Ｉにおける膨張の最後が排出過程のエンジン、エンジン下部IIにおける圧縮過程時の可動部品の相対的位置を示す。
【図２８Ｂ】図２８Ａと類似する図であり、エンジンの上部Ｉにおける清掃と清浄な空気の取り入れの終了後、及びエンジンの示される部分の下部ＩＩの点火時における、エンジンの可動部品の相対的位置を示す。
【図２８Ｃ】図２８Ａと類似する、エンジンの上部Ｉにおける、最初の圧縮の間、及びエンジン下部IIの膨張する過程中のエンジンの可動部品の相対的位置を示す。
【図２８Ｄ】図２８Ａと類似する、エンジンの上部Ｉの点火時、及びエンジン下部IIの排気時における、エンジンの可動部品の相対的位置を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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