(57)【要約】  少なくとも回転可能な内壁３０８、４０８、５０１、及び／又は回転可能な外壁４０９、５０２を環状チューブ内に備える軸流流体機械によって動力を取り出すための方法及び装置であって、旋回流体が速度４２０で内壁及び外壁の上を流れる、方法及び装置。この方法によれば、流体は、軸流流体機械の回転可能な壁３０８、４０８、５０１、及び５０２のうちの少なくとも１つに接線方向力４１７を発生させて、軸３０９、４１４、５０５、及び／又は５０６の動力を発生させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音速で動く作動流体から動力を取り出して軸を駆動する軸流流体機械であって、
内壁（３０８、４０８、５０１）と、同心の外壁（４０９、５０２）とによって画定された、中心軸線を有する環状ダクトであって、前記作動流体を導入するための前記ダクトの第１の端部に入口ポート（３０１、４０１、５０８）、及び前記ダクトの反対側の端部に排気ポート（４１０）を有する環状ダクトと、
前記環状ダクトと同軸で、且つ、前記内壁又は前記外壁と実質的に面一であるロータ表面を有して、前記内壁又は前記外壁が前記ロータ表面によって少なくとも部分的に形成される、少なくとも１つのロータであって、軸に動作可能に接続されて回転運動を前記軸に伝達するロータと
を備え、
自由空間が、前記ロータ表面と、反対側の前記環状ダクトの内壁又は外壁との間の距離の少なくとも７５％を超えて延在しており、
前記入口ポート（３０１、４０１、５０８）が、前記中心軸線に少なくとも大部分は平行に延在する前記作動流体の流れ方向を与え、前記入口ポート（３０１、４０１、５０８）が前記環状ダクトに直接つながることを特徴とする、軸流流体機械。
【請求項２】
前記入口ポート（３０１、４０１、５０８）が環状の断面を有し、且つ前記環状ダクトに直接接続し、前記入口ポート（３０１、４０１、５０８）が前記環状ダクトと同軸である、請求項１に記載の軸流流体機械。
【請求項３】
前記ロータ表面にはブレードがない、請求項１又は２に記載の軸流流体機械。
【請求項４】
前記作動流体と前記ロータ表面との間の粘性相互作用を変えるために、前記ロータ表面が、滑らか、粗い（分布的又は局所的）、多孔性、ディンプル付き、波状、又はこのような表面性状の任意の組合せである表面性状を有する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の軸流流体機械。
【請求項５】
前記ロータ表面が前記環状ダクトの前記外壁に設けられ、前記ロータ表面の自由側が前記内壁を向いている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の軸流流体機械。
【請求項６】
前記ロータ表面が前記環状ダクトの前記内壁に設けられ、前記ロータ表面の自由側が前記外壁を向いている、請求項１から５までのいずれか一項に記載の軸流流体機械。
【請求項７】
前記内壁に沿って延在するロータ表面を有する少なくとも第１のロータが設けられ、前記外壁に沿って延在するロータ表面を有する少なくとも第２のロータが設けられる、請求項１から６までのいずれか一項に記載の軸流流体機械。
【請求項８】
前記環状ダクトが、前記ロータ表面の上流に、少なくとも燃料用の噴射器、及び、好ましくは、前記燃料を含む前記作動流体の燃焼を開始するための点火システムを備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載の軸流流体機械。
【請求項９】
デフラグレーション及び／又はデトネーションを有する亜音速及び／又は超音速燃焼器を組み込んだジェットエンジン及び／又はロケットエンジンに一体化された請求項１から８までのいずれか一項に記載の軸流流体機械。
【請求項１０】
デフラグレーション及び／又はデトネーションを有する亜音速及び／又は超音速燃焼器を組み込んだエネルギー発生システムに一体化された請求項１から８までのいずれか一項に記載の軸流流体機械。
【請求項１１】
環状ダクトの軸方向に沿う前記環状ダクトの内壁と、同心の外壁との間で、入口ポートから排気ポートの方へ、中心軸線を有する前記環状ダクトを通る作動流体の流れが発生させられ、
前記流れが、前記軸方向に沿う少なくとも軸方向速度成分及び接線方向速度成分を有し、前記作動流体が前記環状ダクトを通って進むときに、前記作動流体と、前記内壁及び／又は前記外壁と面一となって延在する少なくとも１つのロータ表面との間で粘性相互作用が生じ、
前記粘性相互作用が、前記ロータ表面に粘性抗力を発生させ、その結果、前記作動流体が前記環状ダクトを通って進む間、前記接線方向速度成分が前記ロータ表面の前記中心軸線周りの回転運動に変換され、
衝撃波（４１８）が前記作動流体中に発生して、前記作動流体と前記ロータ表面との間の粘性相互作用を増大させ、
その後、前記作動流体が前記排気ポートを通って前記環状ダクトを出て、
少なくとも１つの駆動軸が、前記ロータ表面の回転運動によって動力を与えられる、
作動流体から動力を取り出すための方法。
【請求項１２】
前記軸方向速度成分が前記接線方向速度成分より大きい、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記作動流体が超音速で前記環状ダクトを通って進む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記作動流体が、プラズマ、気体、液体、又はこれらの異なるものの組合せである、請求項１１から１３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
接線方向速度成分を有する前記作動流体が、前記ロータ表面に働く接線方向粘性抗力成分（４１７）を発生させ、その結果、前記ロータ表面が、前記作動流体の前記接線方向速度成分（４０３）より小さい接線方向速度で回転している、請求項１１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記作動流体が、前記ロータ表面と前記作動流体との間の摩擦力を生じさせるために前記ロータ表面上を流れて、その結果、前記駆動軸に伝達されるトルクを発生させる、請求項１１から１５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記作動流体の燃焼（３０５）が、前記環状ダクト内に、特に、前記ロータ表面と、対向する前記内壁又は前記外壁との間に生じる、請求項１１から１６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記燃焼が前記ロータ表面の上流で始まる、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流流体機械による動力取出し方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、作動流体の膨張過程を通して機械エネルギーを連続的に取り出すことを可能にする流体機械の一種である。タービンは、流路を画定する複数のエーロフォイル又はブレードを備える。エーロフォイル又はブレードの両側の圧力差が圧力による力を発生させ、それが機械の軸に伝達されるトルクの要因となる。
【０００３】
超音速タービンは、単位体積当たりより多くの動力を発生する。しかしながら、高超音速流路は、超音速ダクトにおける衝撃波及び始動問題の両方に関係する大きな損失のため、従来の流体機械では用いられていない。高超音速の軸流入口流で作動するタービンの設計及び性能について公開されている文献はない。それでもなお、タービン及び圧縮機の両方に対して、軸流の亜音速成分を含むものではあるが、超音速状態に曝されるロータのエーロフォイルに関する経験はある。非特許文献１において、超音速の入口及び亜音速の軸流速度の流れの状態が組み合わさると、このようなロータのエーロフォイルの特性は、流路の作動領域を限定するユニークインシデンス角条件が課せられることを示した。１９７０年代に、Ｂｒｅｕｇｅｌｍａｎｓ、Ｇａｌｌｕｓ、及びＷｅｎｎｅｒｓｔｒｏｍは、単段で２．８から３．５の間の圧力比を達成する超音速圧縮機段を用いて実験を行った。最近、米国のＲａｍｇｅｎは、７．８の圧力比を出す軸流超音速圧縮機段を開発した。超音速タービンを設計する最初の試みは、１９２０年代に産業用蒸気タービンの高圧段に対してなされた。しかしながら、タービン出口での高い蒸気温度の取り扱いができなかったため、研究は、その世紀の半ばまで中断された。１９５０年代頃、超音速タービンの研究は、蒸気タービン、ジェット推進、及びロケット推進に対して再開された。超音速タービンは、高い比出力が出せるため産業界の興味を引いているが、これによって、低圧段の数を減らすことができ、したがって、製造コスト及び運用コストが低いとともに軽量なタービンとなる。非特許文献２において、ソーラーパワー発電所、並びに内燃機関の排ガスからの排エネルギー回収及びエネルギー取出し用に設計された超音速タービンを発表した。非特許文献３において、及び、非特許文献４において、Ｖｕｌｃａｉｎロケットエンジン用の液体水素及び液体酸素の超音速タービンを発表した。非特許文献５において、単段超音速タービンを含むターボ発電機を説明した。前述のすべての超音速タービン段は、極低反動度ロータの入口で一様な相対超音速の流れ状態を達成するために、先細末広ノズルの後に真直ぐな負圧面部を含む。非特許文献６によれば、超音速流れ領域で衝撃損失を最小にするためには、すべての流れの転向を、スロートの上流の先細部で行うべきである。超音速ステータは、確実に衝撃のない流れ場にするために、非特許文献７で説明した積分境界層計算と結合した特性の方法を用いて設計された。過去の超音速設計の試みはすべて、超音速始動問題、衝撃波境界層相互作用、ユニークインシデンス条件による運転性の低下を経験した。
【０００４】
ラジアルタービンでは、Ｔｅｓｌａ  Ｎ．は、特許文献１において、数組の回転ディスクを用いて動力を取り出すためにせん断力を使用することを提案した。
【０００５】
超音速燃焼過程に関する最近の進展によって、発電及び空運のための新規な熱サイクルについての関心が引き起こされた。これらの新規のサイクルに基づいたエネルギー変換を実際に実行する際の基本的な課題は、燃焼器出口の超音速流れに効率的に対処するのに適当な流体機械がないことである。従来のブレード付きターボ機械のデトネーションベースの燃焼器によって生じる超音速脈動状態との相互作用は、非特許文献８において数値的に研究され、そのような流体機器設計の空気力学的性能が受け入れがたいほど不十分であることを実証した。
【０００６】
デトネーションベースの燃焼を航空エンジンに組み込むことが、特許文献２で提案された。ここでは、ターボファンは、高圧及び／又は低圧タービンではなく、回転パルス・デトネーション・システムを使ってファン及び圧縮機を駆動する。いくつかのチューブで順次デトネーションを生じさせ、このチューブが回転することによってトルクを発生することができる。このような構成の出口状態は、強い衝撃波が存在する脈動する超音速特性を示す。さらに、この流れは、パルス・デトネーション・チューブによって生じた回転による特定の旋回量を示す。これらの厳しい流れ状態によって、いかなる従来の流体機械も、このようなシステムの下流に備えることを不可能にする。
【０００７】
パルス・デトネーション・エンジンの運転性の制約及び推進システムへの組込みの困難性により、特許文献３は、航空宇宙用途に連続デトネーション波エンジンの使用を提案している。この異なる方式の燃焼コンセプトでは、新鮮な混合気は環状燃焼器に継続的に噴射され、一連のデトネーション・フロントが高周波数でスピンし、それによって、脈動しながら超音速で排出される高温ガスが生じる。出口は又、燃焼器下流に伝播する斜め衝撃波が存在すること、及び、接線方向の速度成分が存在する可能性があることで特徴づけられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】英国特許出願公開第１９１０２４００１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３２８，５７０号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２５２５０７１号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Lichtfuss H. J. and Starken H., in “Supersonic cascade flow”, Progress of Aerospace Science. Vol. 15, pp. 37-149, 1974
【非特許文献２】Verneau A., in “Supersonic Turbines for Organic Fluid Rankine Cycles from 3 to 1300 kW,” von Karman Institute Lecture Series on "Small High Pressure Ratio Turbines", June 1987
【非特許文献３】Jergeus H, in “Aerodynamic Design and Test Performance of Supersonic Turbines for The Vulcain Rocket Engines”, von Karman Institute Lecture Series on "Small High Pressure Ratio Turbines", June 1987
【非特許文献４】Wahlen U., in “The aerodynamic design and testing of a supersonic turbine for rocket engine application," in 3rd European Conference on Turbomachinery: Fluid dynamics and Thermodynamics, (London, United Kingdom), March 1999
【非特許文献５】Verdonk G. and Dufournet T., in “Development of a Supersonic Steam Turbine with a Single Stage Pressure Ratio of 200 for Generator and Mechanical Drive,” Von Karman Institute Lecture Series on "Small High Pressure Ratio Turbines", June 1987
【非特許文献６】Goldman L, in “Turbine Design and Applications,” ch. 9 - Supersonic Turbines. NASASP-290, 1994
【非特許文献７】Goldman. L and Vanco M., in.“Computer program for design of two-dimensional sharp-edged-throat supersonic nozzles with boundary-layer correction," NASA TM X-2343, 1971
【非特許文献８】Van Zante D., Envia E., Turner M., in “The attenuation of a detonation wave by an aircraft engine axial turbine stage," in 18th ISABE Conference, (Beijing, China), September 2007. ISABE 2007-1260
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、軸流機械によって流体の流れからエネルギーを取り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
作動流体は、軸方向に配置された環状ダクトによって画定される高速流体である。前記作動流体は、ダクトの軸線周りに回転運動（旋回）をして、それが、流体と環状壁との間の境界面での粘性相互作用から引き起こされる抗力が生じる要因となる。生じる力は、ダクトの環状壁に回転を与える接線方向成分によって本質的に特徴づけられる。このような構成によって、少なくとも１つの軸に伝達される特定の量のトルクを発生させることができる。超音速作動流体は付随する衝撃波とともに、通常、効率的な運転に対しては負の効果として理解されている壁面への抗力を増大させる。しかしながら、我々は、作動流体と固体壁との間の接触表面に生じる粘性力を、流体を囲むダクトの回転運動に変換することによって動力を取り出す、代替の方法としてその効果を利用することができる。
【００１２】
最近の燃焼室の構成では、流出状態は超音速となる（デトネーションベースのエンジン、及びスクラムジェット燃焼器）。しかしながら、このような厳しい出口条件によって課せられる熱機械的な制約によって、伝統的なブレード付きタービンを使用することができない。それにもかかわらず、接線方向のせん断力を利用して、回転する環状ダクトによってこれらの力を効率的に取り出すことによって、本発明を実行できる見込みがある。このような概念設計は、より軽く、より単純で、且つ洗浄するのがより容易である。ブレード付き機械では、圧縮機質量流量のうちの相当な部分が、ブレードそれ自体の冷却／パージのために転用されることを考えると、本発明は、冷却剤を実質的に削減し、それによって、エンジン性能を向上させ、エミッションを削減することができる。
【００１３】
本発明は又、超音速／遷音速タービン段を備えるガスタービン及びジェットエンジンに関係し、並びに、このようなガスタービン又はジェットエンジンによって動力を与えられる航空機又は船舶などの乗り物、発電プラント、及びガスパイプラインのポンプステーションに関係する。
【００１４】
本発明は、詳細には、同心の環状ダクトを備える、作動流体から機械的動力を取り出すための軸流機械に関する。ここでは、前記作動流体は入口ポートで導入され、少なくとも１つの軸流速度成分と１つの接線方向速度成分をもって、内壁及び外壁によって画定された前記同心の環状ダクトを通って進み、ここでは、粘性相互作用が、前記作動流体と前記内壁及び前記外壁との間に排他的に生じる。前記粘性相互作用は、粘性抗力の発生の要因となり、その接線方向成分は、前記内側端壁及び／又は前記外側端壁の回転運動によってトルクに変換され、前記作動流体は、出口／排気ポートを通って前記軸流流体機械を出る。
【００１５】
例えば、前記作動流体は、プラズマ、気体、液体、又はこれらの異なるものの組合せである。
【００１６】
都合の良いことに、前記内壁及び前記外壁の表面を、滑らか、粗い（分布的又は局所的）、多孔性、ディンプル付き、波状、又はこれらの異なるものの組合せとして、それが、前記作動流体と前記内壁及び前記外壁との間の前記粘性相互作用を変える。
【００１７】
本発明の特定の実施例によれば、前記作動流体は、時間依存性の、又は時間依存性のない熱空気力学的特性を有し、それが、前記作動流体と前記内壁及び前記外壁との間の前記粘性相互作用を変える。具体的には、定常、又は非定常な挙動をする衝撃波は、ロータ表面、内壁、及び／又は外壁において境界層と相互作用する。したがって、これらの衝撃波は、作動流体の各壁又はロータ表面との粘性相互作用を変える。
【００１８】
前記内壁及び／又は前記外壁は軸に接続されるのが好ましい。
【００１９】
内壁及び／又は外壁は、都合が良いように、接線方向粘性抗力成分の方向に、その速度が前記作動流体の接線方向速度成分より低い速度で回転する。
【００２０】
本発明は又、作動流体から動力を取り出すための方法に関し、ここでは、壁上の作動流体の運動は、少なくとも１つの軸に伝達されるトルクを発生させる要因となる摩擦力を生じさせる。
【００２１】
この方法では、都合の良いことに、前記作動流体内に衝撃波（４１８）が存在することによって、前記作動流体と前記壁との間の粘性相互作用が増大する。
【００２２】
本発明の特定の実施例では、燃焼は回転壁内で生じる。
【００２３】
本発明は又、デフラグレーション及び／又はデトネーションを有する亜音速及び／又は超音速燃焼器を組み込んだジェットエンジン／ロケットエンジンに関する。
【００２４】
本発明の特定の用途では、軸流流体機械は、デフラグレーション及び／又はデトネーションを有する亜音速及び／又は超音速燃焼器を組み込んだエネルギー生産システムに一体化される。
【００２５】
本発明の他の詳細及び特定の特徴は、添付の特許請求の範囲、及び下記の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ロータに取り付けられた一組のロータ・ブレード及び末広断面を有する従来技術の超音速タービンの子午面断面の概略図である。
【図２】従来技術の超音速タービン・ロータにおける、超音速流れ場に曝された一組のロータ・ブレード、並びに、前縁及び後縁の衝撃波の発生を示した概略図である。
【図３】自由に回転する下方の壁を備える、図１の末広流路の断面を有する、本発明による軸流流体機械の第１の実施例の概略図である。
【図４】回転内壁部を有する本発明による軸流流体機械の第２の実施例の概略図であり、流体はこの回転内壁部に軸方向及び接線方向成分をもつ粘性抗力を作用させることができる。
【図５】流体力によって駆動される自由に回転する下方及び上方の壁を含む軸流流体機械の流路の断面を有する本発明による軸流流体機械の第３の実施例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
従来技術の軸流タービン段の一実例を図１に示す。このタービンでは、上流部１０１から来る流体は、環状の上流部１０２の輪郭付き部を通って転向する。流体は、複数の翼形のブレード１０３を通って進み、ブレード１０３に揚力を生じさせ、その結果、ロータ１０４を軸１０５周りに回転運動させる。この運動は、軸１０５の回転によって軸動力に変換される。タービン・ブレード通路を出る流体は続いて輪郭付きの環状の下流部１０６を通って進む。
【００２８】
図２は、図１に示した断面１０７における、超音速流れに曝された前記従来技術の軸流タービン段周りの流れ場を概略的に示している。流れ経路２０１に沿って超音速で進む流体は、ロータ・ブレード２０８間の流路に入る。２つの衝撃波２０２及び２０３が、ブレードによって及ぼされるブロッケージ効果によって、前記ブレード２０８の前縁に発生する。流体の全圧は、前記衝撃波２０２及び２０３の前後で下がる。衝撃波２０２及び２０３は通路の中を伝播し、ブレード表面２０４及び２０５に衝撃を与え、反射された衝撃波２０６及び２０７が生じてさらに下流に伝播する。前記衝撃波２０２及び２０３の前記衝撃の結果、境界層が乱され、前記ブレード表面２０４及び２０５から前記流体が剥離する。前記剥離の結果、前記流れ経路２０１での圧力損失及びブロッケージが生じ、その結果、流路のチョーキングが生じる。前記衝撃波２０２、２０３、２０６、及び２０７の影響が積み重なると、超音速流れに曝される従来技術の軸流タービン段では、効率が大きく低下する。
【００２９】
図３は、軸対称の高速推進エンジンに組み立てられた本発明による軸流流体機械の第１の実施例の断面図を示している。作動流体は、環状の入口３０１でエンジンに入ると、エンジン軸線３０４に対して同心の小径の壁３０２と同心の大径の第２の壁３０３によって画定される。次いで、作動流体は軸方向（エンジンの軸線に平行（ｚ方向））に燃焼器３０５内に入り、そこで流体に熱が加えられる。燃焼過程中に、流体に軸線３０４周りの回転運動の特定の量を与えることができる。この回転は、少なくとも２つの速度成分、すなわち、軸線３０４に対して、１つは平行（ｚ方向）、もう１つは垂直（θ方向）の成分によって特徴づけられる。特定の燃焼器の構成では、その出口において、軸線３０４周りに流体が回転運動して、いくつかの衝撃波を伴う超音速となる。その速度の大きさと方向は、流体の特性を非定常にする時間依存性を有する場合がある。次いで、前記作動流体は、内壁３０８との接触を通して本発明と関係することになる。この環状部の内壁３０８は、ロータ表面が軸線３０４周りを自由に回転できる状態で、ロータ３０６に組み立てられる。軸線３０４に垂直（θ方向）な接線方向の速度成分は、小径壁３０８、具体的には、ロータ表面に接線方向の摩擦力を作用させ、その結果、ロータ３０６を回転させる。このような運動量は軸３０９に伝達される動力を発生させる。部分３０８の壁、具体的には、ロータ表面の壁の設計は、凹面、凸面、一直線状、又はこれらの組合せとすることができる。
【００３０】
実施例の第２の形態として、図４は、本発明による軸流流体機械を示す同心の環状ダクトを示している。このダクトは、プラズマ、気体、液体、又はこれらの異なるものの組合せとすることができる特定の流体の輸送に適する場合があり、動力発生に利点がある。速度４２０をもった旋回流体流れは、４０３で示される特定の接線方向流れ成分とともに、局所音速より大きい場合がある軸方向速度成分４０２をもって入口部４０１で軸流機械に入る。この流入する接線方向成分４０３の大きさは、軸方向４０２から測った絶対入口流れ角度４０４とともに、流入する軸方向成分４０２の大きさに依存する。次いで、流体は、内壁４０８と外壁４０９を境界とする軸流機械に沿って進み、出口部４１０を通ってダクトを出る。図４の実施例では、両壁は軸方向に配置され、ダクトは軸流流体機械の長さ４１１に沿って一定の環状断面を保っている。したがって、内壁は、外壁の半径４１３より小さい一定の半径４１２によって画定される。ロータ表面を形成する内壁４０８が、その対称軸４１４の周りを回転する場合、前記旋回流体流とロータ表面を形成するこの回転壁との間の相対運動は、粘性せん断力４１５の発生の要因となり、これは前記回転壁にエネルギーを与える。せん断力は、壁の回転方向４１９において、軸方向成分４１６及び接線方向成分４１７を有する。接線方向成分４１７は、回転壁４０８に接線方向のせん断抗力を生じさせる。前記せん断抗力は軸流流体機械の回転軸４１４の周りにトルクを発生させ、本実施例からの動力の取出しを可能にする。さらに、前記旋回流体流れは、ダクト内部に衝撃波パターン４１８を与え、それは、軸方向及び接線方向の両方向に動き、壁４０８と４０９に接線方向のせん断力をさらに生じさせる。
【００３１】
図５は、本発明による軸流流体機械の第３の実施例の詳細断面を概略的に示している。流体は、少なくとも２つの速度成分、すなわち、１つは機械の軸線５０３に対して垂直（θ方向）で、１つは平行（ｚ方向）な成分をもって、機械の環状部５０８に入る。軸流流体機械は、回転軸線５０３の周りを自由に回転するロータ表面を有する下方の壁５０１を備える。機械の軸線５０３に対してθ方向の垂直方向の速度成分により、この構成では、流体から接線方向の力を取り出すことができる。回転運動によって発生したトルクは、接続ロータ５０４によって軸５０５に伝達される。本実施例は、追加的に、又は排他的に、軸線５０３の周りを自由に回転する上方の壁５０２にあるロータ表面を使用することによって作動流体から動力を取り出すことができる。前記上方の壁５０２のロータ表面の回転運動によるトルクは、接続要素５０７によって軸５０６に加えられる。動力の発生の要因となる、壁５０１及び５０２への抗力、具体的には、各ロータ表面での抗力は、前記壁の表面を分布的又は局所的に粗くすることによって大きくすることができる。さらに、多孔性、ディンプル付き、又は波状の表面は、前記作動流体と前記壁との間の粘性相互作用を改善するのに寄与することができる。
【００３２】
本発明の上記の実施例では、軸流流体機械が、前記ロータ表面の上流の環状ダクトに配置された燃焼器を備えることが好ましい。このような燃焼器の存在によって、熱が作動流体に加えられて流体を膨張させる。
【００３３】
必要ならば、このような燃焼器は、作動流体に燃料を噴射するための噴射器を備えることができる。さらに、作動流体又は前記燃料の燃焼を開始させるために、前記ロータ表面の上流に、前記燃料を含み得る作動流体に対する点火システムを備えるのが好ましい。適切な点火システムは当業者にはよく知られている。
【００３４】
さらに、環状ダクトの断面は、図４及び図５に示すように一定とすることができる、或いは、末広、又は先細とすることができる。図３に示すように、環状ダクトの断面は、燃焼器３０５まで徐々に狭まり、この燃焼器から下流に広がることができる。例えば、末広断面によって、作動流体は膨張することができる。
【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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【国際調査報告】
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