(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機によって回転する入力軸を有するガス圧縮機のエネルギー回収システムであって、
前記原動機によって回転駆動される実質的に中空円筒形ハウジングを含むガス圧縮機を備え、前記回転中空円筒形ハウジングは、回転軸に対して遠位で、前記中空円筒形ハウジング内に形成された環状チャンバに近接した内側表面を有し、
前記環状チャンバの内部に回転可能に位置し、前記回転中空円筒形ハウジンから独立して回転するタービンを備え、前記タービンは、出力軸を有し、
前記環状チャンバは、環状圧縮ガスチャンバを画定し、液体と前記ガス圧縮機により生成された圧縮ガスとの環状液体溜まりを含み、
前記タービンは、前記環状液体溜まりから前記液体を捕捉して前記液体を前記ガス圧縮機の入口に戻すように構成され、さらに、環状液体溜まり内の前記液体の角速度および角運動量の一方または両方を、前記出力軸に印加されるタービンシャフトトルクに変換するように構成されている、
ガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項２】
前記タービンは１つ以上のタービンブレードを有し、前記タービンは、一方の軸方向端に圧力プレートを、他方の軸方向端に前記１つ以上のタービンブレードを含み、前記圧力プレートおよび前記１つ以上のタービンブレードは、実質的に同じ半径方向範囲を有し、前記圧力プレートと前記タービンブレードの間に前記環状圧縮ガスチャンバを形成し、
前記環状液体溜まりは、前記圧力プレートと前記１つ以上のタービンブレードとの間に液体シールを形成し、
前記環状液体溜まりは、前記圧力プレートと前記１つ以上のタービンブレードとの間の軸方向長さと、前記１つ以上のタービンブレードと前記中空円筒形ハウジングの前記内壁との間の半径方向空間よりも大きい半径方向の液体溜まり深さを有し、
前記環状液体溜まり下方のダムが前記中空円筒形ハウジングの前記内側表面から半径方向内側に突出し、前記ダムの半径方向の高さは、前記環状液体溜まりの前記半径方向の深さよりも小さく、
前記環状液体溜まりの前記液体の一部が溢れ出た液体として前記ダムの上に溢れ出て、
前記溢れ出た液体は、前記１つ以上のタービンブレードを駆動する、
請求項１に記載のガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項３】
前記タービンは、前記溢れ出た液体の中に半径方向遠位方向に延びる複数の流体捕捉羽根を含み、前記流体捕捉羽根は、前記溢れ出た液体と半径方向内側の位置との間の複数の連続的に湾曲した円弧通路を含む、
請求項２に記載のガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項４】
前記タービンは、前記１つ以上のタービンブレードと前記圧力プレートとの間に中空の同軸円錐台形ベースを含み、
前記連続的に湾曲した円弧通路のそれぞれは、前記中空同軸円錐台形ベースの内側に画定された中央円錐形液体収集チャンバに流体的に結合され、
半径方向内側の液体環状空間は、圧力プレートの近くで軸方向に配置され、かつ、前記１つ以上のタービンブレードの軸方向位置とは反対側の前記中央円錐形液体収集チャンバの軸方向一端に配置され、
前記ガス圧縮機の入口に前記半径方向内側の液体環状空間から液体が供給される、
請求項３に記載のガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項５】
液体の半径方向深さを制御する、前記半径方向内側の液体環状空間内の堰を含み、
前記堰は、前記ガス圧縮機の入口に供給される液体の環状プールを形成する、
請求項４に記載のガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項６】
前記ガス圧縮機は複数の圧縮チューブを含み、
前記複数の圧縮チューブのそれぞれは、対応する圧縮チューブ出力への前記環状プールと、対応するそれぞれの圧縮チューブのそれぞれの入力ポートとの間に延びるサイフォン通路を有し、
ガス入口がそれぞれのサイフォン通路にガスを供給し、
前記ガスは、前記ガス圧縮機の前記入口に供給される前記液体と混合され、
エマルジョンが、前記サイフォン通路、前記ガス入口および前記環状プールによって生成される、
請求項５に記載のガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項７】
前記複数の圧縮チューブのそれぞれは、半径方向近位端部に形成された１つ以上のキャスタレーションチューブ端部を含む、
請求項６に記載のガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項８】
１つ以上の内部に伸びる伝熱フィンと１つ以上の外部に伸びる伝熱フィンを含む、熱伝達サブシステムを含み、前記内部熱伝達フィンは、前記環状液体溜まり内に延び、前記外部熱伝達フィンは、前記中空円筒形ハウジングの外側に延びる、請求項１に記載のガス圧縮機。
【請求項９】
前記出力軸は、前記中空円筒形ハウジングから同軸で外側に延び、
前記ガス圧縮機は、前記出力軸に印加されるトルクの利用によりエネルギーを回収する、
請求項１に記載のガス圧縮機のエネルギー回収システム。
【請求項１０】
前記タービンまたは前記出力軸のいずれかに動作可能に連結されたブレーキを含む、
請求項１に記載のガス圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー回収タービンサブシステムをガス圧縮機に統合するための方法およびシステムに関する。ガス圧縮機は、マイクロチャネルキャピラリーチューブを使用して、キャピラリーチューブに取り込まれたガスを、圧縮機の回転する主ハウジング体によって生成され、含められた遠心力を使用して圧縮する。エネルギー回収タービンは、回転する主ハウジング体に対して独立して回転する。本発明はまた、エネルギー回収を含まない液体リサイクルガス圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス圧縮機は、消費者市場（バスケットボール、おもちゃ、タイヤを膨らませる）及び産業市場（ガスを液化し、輸送燃料用にガスを圧縮し、空気圧ツールに動力を供給し、坑口からユーザに天然ガスを分配する）の多くの品目に使用される。
【０００３】
先行技術の商業用ガス圧縮機の効率は、主に実用性としてガスを急速に圧縮することを必要とするので、乏しい。急速な圧縮により、圧縮プロセス中に圧縮熱を放散することがほぼ不可能になる。圧縮プロセス中のこの固有の熱（ここでは「Ｃ熱」と称す）は、同じプロセスにおいて完全かつ即時に「Ｃ熱」除去が行われた場合よりも原動機から最大１００％多くの物理的仕事量を必要とする。通常、原動機は内燃エンジンまたは電気モーターである。Ｃ熱をほとんど、または、全く除去しない急速圧縮プロセスは、断熱圧縮と呼ばれる。最新の圧縮機のほとんどは、断熱または半断熱圧縮サイクルで動作する。圧縮機の最終目標圧力が増加すると、Ｃ熱により失われるエネルギーまたは仕事量が増加する。このため、中間冷却器を備えた複数段階の圧縮が高い最終圧力に到達するために使用される。
【０００４】
圧縮ガスがまだ熱いうちに急速に使用される場合、圧縮ガスの仕事可能量は、ガスを圧縮するために必要な仕事量とほぼ同等です。しかしながら、ほとんどの圧縮ガスは断熱されていない圧力容器に保チューブされており、ガスの圧縮とガスの使用との間の時間により、ガスの熱の保持が実用的ではなくなる。したがって、ガスの圧縮中にＣ熱を克服するためのこの５０〜１００％の追加仕事量が失われるか、無駄になる。全てのＣ熱を直ちに除去しながら実行される圧縮は、等温圧縮と呼ばれる。等温圧縮を実現できれば、ガスを所定の圧力に圧縮するために必要なエネルギーを理論的に半分に削減できる。別の言い方をすれば、同じコストのエネルギーまたはドルで２倍の量の圧縮ガスを生産できる。歴史的には、圧縮ガスからのＣ熱の除去は、実際の使用には時間がかかりすぎるか、内部熱伝達表面積を必要とするので、等温圧縮は非現実的または不可能である。
【０００５】
急速な等温圧縮を実証する先行技術の圧縮機の１つのタイプは、１９０８年に特許を取得したテイラーの米国特許第８９２，７７２号である。テイラー’７７２号は、数百万もの小さな球状の泡が注入された水の落下柱を利用する水圧空気圧縮機を開示している。水柱が特定の高さから落ちると、水の中の泡が圧縮される。テイラー’７７２号のシステムは、７０フィートの差動ヘッド圧力（約２１メートル）を使用して、約１２８ｐｓｉ（１平方インチあたりポンド）の圧力を生成し、５０００〜６０００馬力の等温圧縮機を駆動した。
【０００６】
水圧泡、等温圧縮機をポータブルで実用的にするために、チェリーらの米国特許出願公開第２０１５００２３８０７号（「チェリー'８０７」）シリアル番号１４／２８０７８０、２０１４年５月１９日出願（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）は、遠心力を使用して、少なくとも１０００倍の産業用圧力に到達するために必要な水柱の物理的サイズを縮小することを開示している。遠心力は、半径方向、接線方向、または連続的に曲がっている圧縮キャピラリーチューブを通って半径方向外向きに（回転軸から離れて）移動する液体スラグ間に同伴される気泡に作用する。圧縮ガスは、環状の加圧ガス分離および貯蔵チャンバに集められ、その後、工業用に収集される。気液エマルジョンは、機内乳化装置によって圧縮キャピラリーチューブに供給される。乳化装置は、渦発生器、エジェクターまたはベンチュリインジェクタを含んでもよく、これらはすべて、キャピラリーチューブの内側端部にガスと液体の混合物を供給する。キャピラリーチューブは、一続きの円盤状に形成され、同軸に積み重ねられ、円盤状の外側の端部が環状空間に開放している。
【０００７】
チェリーらに２０１５年９月２３日に出願された米国特許出願第６２／２２２，２６１号（「チェリー’２６１」）（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）は、方向性流量制限技術を使用するチェリーらの’８０７に開示された装置および方法の改良を開示し、遠心気泡圧縮機の圧縮キャピラリーチューブを通るエマルジョン流が半径方向外向きにのみ移動することを保証する。
【０００８】
ケラーの米国特許第６，２７６，１４０号は、タービンエンジンによりエネルギーを生成する装置を開示している。ケラーの’１４０装置は、落下する水の気泡を圧縮するために、漏斗形状の垂直チューブまたはトンネルを通して供給される落下水を使用する。
ケラーの’１４０における水の落下は３０〜１００であった。ケラーの’１４０漏斗チューブの上部の一般的な直径は約２〜７メートルで、下部の漏斗出口領域は一般に０．７〜２．０メートルです。
【０００９】
リースの米国特許第１，１４４，８６５号は、回転ポンプ、凝縮器および圧縮機を開示している。しかし、リースの’８６５ロータリーポンプ圧縮機は、非常に湾曲した形状の壁を持つ大きな空洞を利用し、空洞は回転容器に対して放射状ではなかった。
【００１０】
熱交換を促進するために二相流を利用する圧縮空気エネルギー貯蔵システムと題されたフォングの米国特許出願公開第２０１１／００３０３５９号（シリアル番号１２／６８６６９５、２０１０年８月２５日出願）は、段落０９６３、０９６４、０９５９、０９８３で遠心分離機について一般的に説明している。しかしながら、フォング’３５９は遠心分離機を提供していない。
【００１１】
スタルコッフの米国特許出願公開第２０１１／０１１５２２３号（熱交換を促進するために二相流を利用する圧縮空気エネルギー貯蔵システム）（シリアル番号１３／０１０６８３、２０１１年１月２０日出願）も遠心分離機について論じている。フォング’３５９もスタルコッフ’２２３も、水または液体の泡を等温で圧縮して圧縮空気またはガスを抽出する遠心圧縮機については説明していません。
【００１２】
ヒューズの米国特許第１，７６９，２６０号は、この装置と同様にキャピラリーチューブを使用して気泡を圧縮する遠心ポンプおよび凝縮器を開示しているが、いくつかの重要な点で異なっている。ヒューズの’２６０が気泡列を生成する方法（ガス受容チャンバ２１を参照）は、はるかに長くて大きな気泡をもたらし、大きな気泡はそれに対応して大きな浮力を持つ。そして、このより大きな浮力により、チェリーの’８０７および’２６１の開示における微細なエマルジョンよりも、これらのより大きな気泡を圧縮チューブの遠位端に向かって押し出すことが非常に困難になる。ヒューズの’２６０のシュラウド２４は、水がキャピラリーチャンバ２２の半径方向遠位端から出るときに水を集める溝である。溝は、内向きのフランジ２５によって決定される深さで、わずかな力により閉じ込められた水で満たされ、その上で余分な水が固定円筒形ケーシング１０の内壁に排水される。キャピラリーチャンバ２２の半径方向外側端部は、内向きフランジ２５の内径を越えて半径方向に延び、ガスシールを形成する。
【００１３】
ヒューズの’２６０において、シュラウド２４はチェリーの’８０７、２０１４年５月１９日に出願されたシリアル番号１４／２８０７８０、の回転ハウジングに、圧縮チューブの端がカバープレートのドレンのレベルよりも半径方向に（および水圧的に）低く、ガスシールを形成するという意味で似ている。チェリーの’８０７の設計は、回転ハウジングが単なるガスシールではなく、加圧ガス貯蔵ハウジングおよびガス/液体分離チャンバとしても機能するという事実により異なるが、ヒューズのシュラウドには大きな圧力差はない。ヒューズのシュラウド２４はシールとして機能するが、この装置が行うような一方向の遠位流れを強化する整流剤としては機能しない。
【００１４】
本発明は、マイクロチャネルキャピラリーチューブを通って移動する同伴気泡に作用する中間液体スラグの重量を強化するために遠心力に依存するチェリーの’８０７の方法およびシステムを拡張し、回転環境での重量の増加により気泡の浮力が克服され、気泡がキャピラリーチューブを通って外側の半径方向位置に移動し（言い換えると、気泡は回転の外側に「沈み」）、圧縮熱を吸収し、それによりガスを等温的に圧縮する。
【００１５】
本発明はまた、チェリーの’２６１の方法およびシステムに基づいて、機械的チェックの使用または逆流の禁止により、圧縮キャピラリーチューブ内で遠位に向けられた一方向エマルジョン流を作成、強制、および強化する。遠位（一般に半径方向外側）のエマルジョン流の動的な強制、チューブの遠位端に向かう気泡の半径方向外側への動きに反する気泡の浮力をチェックまたは禁止する。この浮力はエマルジョンの出口速度に対向し、チューブの直径を縦方向に先細にして圧縮中の気泡の直径の縮小率に合わせる。
【００１６】
チェリーの’８０７および’２６１の一般的な関心は、回転気泡圧縮機でのガスの等温圧縮である。チェリーの’８０７および’２６１のデバイスの初期の構造では、インペラ／圧縮チューブデバイス内の水に与えられたエネルギーの一部は、排水路の設計で回収される。このエネルギー回収は、排水路に入る水の角運動量をシャフトトルクに変換することによって行われる。このトルク変換は、排水路に放射状の羽根が存在することにより、水を強制的に減速させることで発生する。トルク変換の原理は、多くの水力発電タービンが水力発電施設で電気を生成するために水中の角運動量をシャフトトルクに変換するのと同じ原理です。
【００１７】
２０１０年２月、Ｊ．Ｂ．Ｃａｌｖｅｒｔによる「Ｔｕｒｂｉｎｅｓ」という題名の先行技術文献で説明されているように、力は線形運動量の変化率であるように、トルクは角運動量の変化率である。流体がタービンランナーにトルクを及ぼすと、反作用は流体の角運動量の変化になる。流体には、理想的にはランナーにかかるトルクによって変換されるガイド羽根によって角運動量が与えられる。しかしながら、一部の機械では、出口の水が大きな角運動量を有する場合があり、この運動のエネルギーはシャフトに現れないエネルギーである。
【発明の概要】
【００１８】
本発明の目的は、異なる遠心力を受ける回転場の液体システムにおいて２つの異なる液柱長を生成することにより、小さな遠心力場の下で長い液柱として同じ遠位端の圧力を有するより高い遠心力の下で短い液柱長を生成し、泡圧縮機の圧縮液に固有の残りのエネルギーを保存および使用する方法を提供することである。より高い遠心力とより低い遠心力は、液体の２つの異なる柱長の異なる角速度によって引き起こされる。液体の短い柱長は高いＲＰＭで動作し、液体の長いカラム長は遅いＲＰＭで動作するが、これら２つの柱長の液体の遠位端は同じ圧力にある。
【００１９】
本発明の別の目的は、逆タービンの使用による圧縮サイクルの後、遠心式気泡圧縮機の圧縮液に固有の残りのエネルギーを節約して使用することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、補助同軸タービンの使用によるサイクルの圧縮段階後の再利用のために遠心気泡圧縮機で圧縮液体をリサイクルすることである。本発明のさらなる目的は、液体を運ぶサイフォンを使用して液体中に気体を引き込む遠心式気泡圧縮機で気体を圧縮する目的で、気液エマルジョン（または液体気体エマルジョン）を生成および導入することであり、これにより、マイクロチャネルキャピラリーチューブに供給されるエマルジョンが生成される。
【００２１】
本発明の別の目的は、二重機能熱フィンおよび／またはファンブレード配置を介して放散される外部回転ハウジングへの、および外部回転ハウジングを通じた熱伝達の使用により、動作中に生じる圧縮熱を除去することである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明のさらなる目的および利点は、添付の図面と併せて、好ましい実施形態の詳細な説明に関連して説明される。
【００２３】
【図１】半径方向内側の位置から半径方向外側の位置まで概して走るキャピラリーチューブを有する回転外部ガス圧縮機ハウジングを概略的に示す図であり、キャピラリーチューブの出力ポートは加圧ガス室で終端し、ガスチャンバは、ある軸方向位置にある圧力プレートと別の軸方向位置にあるタービンブレードまたはディスク要素で形成されたスプールによって軸方向に区切られ、圧力プレートとタービンプレートは、回転する外部ハウジングとキャピラリーチューブとは独立して回転する
【図２Ａ】エネルギー回収タービンプレートと圧力プレートを示す図
【図２Ｂ】エネルギー回収タービンプレートと圧力プレートを示す図
【図３Ａ】回転する外部ハウジングを示す図
【図３Ｂ】回転する外部ハウジングを示す図
【図４Ａ】気液混合物をキャピラリーチューブに供給する気液乳化器用の乳化装置の一部である気体入口に供給されるガスを最初に制御するために使用されるガス入口ストッパを示し、また、タービンプレートの液体戻り入口への液体の流れを示す図
【図４Ｂ】キャピラリーチューブを示す図
【図４Ｃ】サイフォンと、乳化サブシステムの一部としてサイフォンにガス入口からガスを引き込ませる圧力差を作り出す溝を示す図
【図５Ａ】原動機に接続された回転ガス圧縮機ハウジングと発電機に接続されたエネルギー回収タービンシステムを示す図
【図５Ｂ】エネルギー回収タービンと原動機の間の機械的結合サブシステムを示す図
【図６】エネルギー回収タービンプレートチャネルまたはブレードのタービンブレード入力部の半径方向遠位前縁から半径方向内側の後縁までの連続的に湾曲した円弧形状を示す図であり、連続的に湾曲した円弧形状は、複数のブレードまたは複数の通路であってもよい
【図７】サイフォン、溝、およびキャピラリーチューブの詳細図
【図８】キャピラリーチューブに供給される気液乳化の乳化器としてのキャスタレーションチューブを示す図
【００２４】
発明のさらなる開示
【００２５】
上記のように、チェリーの'８０７および'２６１は、排水路の設計によりインペラ／圧縮チューブデバイス内の水に与えられたエネルギーの一部ではなくすべてを回収する回転泡圧縮機でのガスの等温圧縮を説明している。本発明のエネルギー回収タービン（ＥＲＴ）の発明は、排水路内径またはＩＤを出る水に残っているかなりの部分（ほぼ２５％の運動エネルギー）を回収するように設計されている。概して、本発明は、液体排出経路およびピトー排出経路において、同軸の独立した二次タービン（回転する圧縮機本体に依存しない）を使用する。
【００２６】
ＥＲＴの方法とシステムは、チェリーの'８０７および'２６１システムを以下の方法を採用することで改善している。（１）運転中のサイクルの圧縮および分離段階の後、圧縮液体を内部的にリサイクルおよび再利用する。（２）サイクルの分離段階後の圧縮流体に固有のエネルギーを保存および使用することにより、デバイスの効率を改善する。（３）回転サイフォンの使用による低ヘッドエマルジョン作成方法を特定する。（４）ハイブリッドファンブレード／ラジエータ表面として機能するために、外部回転ハウジングと外部表面に配置されたヒートフィンを介して圧縮熱を放散する。
【００２７】
本発明は、気泡を同伴する液体からエネルギーを回収しながら、回転する実質的に中空の円筒形ハウジング内で気泡を圧縮する方法およびそのためのシステムに関する。また、本発明は、液体リサイクル装置を備えたガス圧縮機に関する。この方法は、第１速度で回転する外部の実質的に中空の円筒形ハウジングと、第１速度よりも遅い第２速度で回転する内部スプールの使用を含む。スプールは中空の円筒形ハウジングのほぼ内側にあり、このハウジングは内部スプールとは独立して回転する。気液エマルジョンは、中空の円筒形ハウジングの半径方向に近位のチャンバに形成される。気泡が半径方向に伸びる複数のキャピラリーチューブを通過する際に、毛細管現象と遠心力の作用により、気液エマルジョン内で気泡が圧縮される。キャピラリーチューブは、回転軸の近くのチャンバからハウジング内の半径方向遠位環状領域まで半径方向に伸びる。結果として、圧縮された気液エマルジョンが遠位環状レッグ１０ｎに形成される。
【００２８】
圧縮された気液エマルジョンの環状の液体溜まりがハウジングと内部スプールに形成され、それによって圧縮された気泡が環状の液体溜まりから抜け出すことができる。抜け出した圧縮ガスの泡は、環状液体溜まりの半径方向の深さに影響する。液体溜まりから抜け出す圧縮ガスの泡は、半径方向の遠位の環状領域で排出される。スプールはタービンブレードを有する。タービンブレードは、ブレードを環状液体溜まりのエマルジョンに浸漬することにより駆動される。環状液体溜まりのエマルジョンからの角速度と角運動量の一方または両方が、回収エネルギーとしてタービンシャフトトルクに変換される。
【００２９】
角速度または角運動量の変換は、溢れ出た液体を、タービンブレードエッジ（半径方向の先端）からタービンブレード形状の半径方向内側の後端に連続的に湾曲した円弧形状を通過させることによって行われる。この変換は、タービンブレードのこれらの連続的に湾曲したアーク形状の上に液体溜まりからのエマルジョンを強制することによって行われる。一実施形態では、ハウジングは、タービンシャフトトルクによって部分的または全体的に生成される電気エネルギーが供給されるモーターによって回転される。それ以外の場合、シャフトトルクは機械的に加えられ、ハウジングを駆動する原動機を支援する。他の特徴には、液体溜まりからのエマルジョンの一部がダム上で軸方向にこぼれ、それにより溢れ出た液体を形成するように、環状液体溜まりの一部をせき止めることが含まれる。環状の液体溜まりのエマルジョンがダムの軸方向の位置に到達すると、エマルジョン内のガスのすべてではないにしてもほとんどが溶質であるので、液体のこぼれが参照される。溢れ出た液体は、溢れ出た液体にブレードが浸かっているので、タービンブレードを駆動する。溢れ出た液体は、タービンブレードまたはタービンで規定された経路または通路に供給され、これらのブレードまたは通路は、通路の入口のタービンブレードの前縁から通路の出口の半径方向内側の後縁まで連続して湾曲した円弧形状を形成する。これらのブレード通路からの液体出力は、サイフォン乳化器にリサイクルされる。サイフォンではなく、乳化器は、半径方向の近位領域で気体と液体を吸い上げる、キャスタレーションされたチューブの端で終わるキャピラリーチューブであってもよい。さらに、圧縮ガスは、半径方向に近いポートで環状液体溜まりおよび環状圧縮ガスチャンバから離れて入れられる。
【００３０】
別の特徴として、溢れ出た液体をタービンのアクティブ面に強制的に通した後に液体をリサイクルすることが含まれ、つまり連続的に湾曲した円弧形状のタービン通路がある。これらの通路の後縁は、通路の前縁の半径方向内側にある。このリサイクルには、湾曲したアークタービン通路の出力（通路に供給された溢れ出た液体）をリサイクルされた液体としていくつかのサイフォンに蓄積させることが含まれる。リサイクルされた液体は（ガス源からの）ガスを吸い上げ、結果として生じる気液エマルジョンを複数のキャピラリーチューブに送る。サイフォンの動作の程度は、サイフォンの上流でリサイクルされた液体をせき止めることによって制御される。乳化した気液混合物を生成するために、キャスタリングされたチューブの端も使用できる。
【００３１】
ガス圧縮機システムは、原動機によって回転される中空の円筒形ハウジングを含む。複数のキャピラリーチューブがハウジング内に固定されている。それぞれのキャピラリーチューブは、回転軸の近くまたは近位に半径方向内側の入力ポートと、ハウジングの内側壁の近くに半径方向遠位の出力ポートを持っている。出力は、ハウジング内に形成された環状チャンバで終端となる。複数の乳化器は、気体と液体とが供給され、キャピラリーチューブ入力ポートの内側に放射状に配置される。それぞれの乳化器の出力は、対応するキャピラリーチューブ入力ポートに流体的に結合されて、そこに気液エマルジョンを供給する。これらのチューブは、通過する気液エマルジョンの毛細管作用により圧縮ガスエマルジョンを形成する。内部スプールは、スプールがハウジングに対して独立して回転するように、環状チャンバに回転可能に取り付けられている。スプールには、ハウジングから延びる外側の軸方向延長部がある。スプールには、環状チャンバ内でスプールを回転させるタービンブレードがある。さらに、環状チャンバは、環状圧縮ガスチャンバを画定し、また、チャンバは、圧縮ガス−液体エマルジョンの環状液体溜まりを含む。この環状の液体溜まりは、キャピラリーチューブ出力ポートからの圧縮された気液エマルジョン出力によって形成さる。圧縮ガスチャンバには、環状液体溜まりの圧縮気液エマルジョンから発生する圧縮ガスが含まれている。
【００３２】
タービンブレードは、環状液体溜まり内に放射状に遠位方向に延びる多数のまたは複数の流体捕獲羽根を有し、それにより、環状液体溜まり内の圧縮気液エマルジョンからの角速度および角運動量の一方または両方を、出力軸方向延長部に加えられるタービンシャフトトルクに変換する。
【００３３】
本発明のさらなる特徴は、一方の軸方向スプール端部に圧力プレートを備え、他方の軸方向スプール端部にタービンブレードを備えた内部スプールを含む。圧力プレートとタービンブレードは、実質的に同じ半径範囲を有し、それらの間に環状の圧縮ガスチャンバを形成する。圧力プレートは、タービンブレードよりも乳化器の近くに軸方向に配置されている。環状の液体溜まりは、圧力プレートとタービンブレードの間に液体シールを形成する。環状液体溜まりは、圧力プレートとタービンブレードの間に軸方向の長さと、それらの間の半径方向の液体溜まりの深さを有し、その深さはタービンブレードの遠位端と回転ハウジングの内壁との間の半径方向の空間よりも大きい。ダムは環状液体溜まりの下に位置しており、ハウジングの内側の壁から半径方向内側に突き出ている。ダムの半径方向の高さは、環状液体溜まりの半径方向の深さよりも小さい。環状の液体溜まりの圧縮された気液エマルジョンの一部は、溢れ出た液体としてダムの上に溢れ出る。タービンは、溢れた液体の中に半径方向に遠位方向に延びる複数の流体捕捉羽根を備えている。溢れた液体は、タービンの羽根または通路との協働によりタービンブレードを駆動する。
【００３４】
タービンブレードは、ブレードまたは通路入力部での半径方向先端の遠位タービンブレード縁から半径方向内側の後ろの通路縁またはブレード出力部まで連続的に湾曲した円弧形状または通路を画定してもよい。これらの流体経路は、捕捉羽根からタービンの流体出力部につながる。これらの流体経路は連続的に湾曲した円弧形状を持ち、出力部は入力部の半径方向内側にある。スプールは、タービンブレードと圧力プレート（プレート、ベース、およびタービンによって規定されるスプール）の間をベースが通る中空の同軸円錐台ベースを備えてもよい。円錐台形のベースは中空であり、中央の円錐形の液体収集チャンバを画定する。圧力プレートの近くの軸方向に位置する中空の同軸円錐ベースは、半径方向内側の液体環状空間を画定する。この環状空間は、タービンブレードの軸方向位置とは反対側の中央円錐形液体収集チャンバの軸方向一端にある。乳化器には、半径方向内側の液体環状空間から液体が供給される。
【００３５】
本発明の別の特徴は、半径方向内側の液体環状空間に堰を含む。堰は、隆起した放射状に伸びる壁である（回転の中心から離れて延びる）。堰は、乳化器に供給される液体の環状プールを形成することにより、液体環状空間内の液体の半径方向の深さを制御する。これらの乳化器は、環状プールから対応するそれぞれのキャピラリーチューブのそれぞれの入力ポートまで延びる複数のサイフォン通路である。各サイフォン通路にガスを供給するガス入口があり、サイフォン通路、ガス入口、および環状プールによって気液エマルジョンが生成される。堰とサイフォンシステムではなく、キャスタレーションされたキャピラリーチューブの端部を使用することができる。システムはまた、内部に延びる熱伝達フィンと１つまたは複数の外部に延びる熱伝達フィンを備えた熱伝達サブシステムを含んでもよい。
【００３６】
ガス圧縮機の液体リサイクル部は、エネルギー回収方法とシステムに似ている。しかしながら、液体リサイクル部は、スプールに動作可能に結合されたブレーキを備えており、リサイクル部はタービンスプールから出力軸を省いている。ブレーキは内部でも外部でもよい。ブレーキが外部の場合、ブレーキはシステムの出力軸を形成する外側の軸方向延長部で作動する。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、泡圧縮機内に配備されたエネルギー回収タービン（ＥＲＴ）のための方法およびシステムに関する。また、システムは、エネルギー回収要素なしで液体をリサイクルするように構成されてもよい。図面全体を通して、同様の符号は同様のアイテムを示している。
【００３８】
遠心力場の水柱
【００３９】
チェリー'８０７および'２６１の装置で採用されている基本理論は、回転ハウジング内でほぼ放射状に伸びる複数のマイクロチャネルキャピラリーチューブである。キャピラリーチューブの半径方向内側のポートまたは入口には乳化気液が供給され、この混合物が半径方向外向きに移動すると、遠心力が増加し、気泡（より正確には、２０個の気泡間の実質的に非圧縮性の液体）が毛細管現象を受けている間、気泡を圧縮する（キャピラリーチューブの目的は気泡の浮力を打ち消すことで、気泡が回転中心から半径方向外側に移動できるようにすること）。キャピラリーチューブの出力ポートまたは出口は、回転ハウジング内のほぼ環状の空間で終端している。圧縮された気泡による乳化がキャピラリーチューブから出て（その時点で自然の浮力が気泡に戻り、半径方向内側に押しやることにより気泡が液体から出る）、回転する内部環状空間に入った後、環状空間の圧縮ガス乳化からガスが放出または発散する。
【００４０】
いくつかの従来技術のガス圧縮機では、圧縮ガスが乳化混合物から抜け出すときに、液体ダムまたは障壁が環状空間内の液体ガス乳化の半径方向の深さを制御する。半径方向内側に広がるダム障壁を越えて溢れ出た液体は、圧縮機から排出される。圧縮ガスは、環状空間の半径方向遠位領域に沿って遠心力によって閉じ込められた圧縮ガス乳化の半径方向深さより上の半径方向内側の位置で、環状空間から独立して排出される。
【００４１】
チェリーの'８０７および'２６１の装置は、環状空間内の圧縮ガス乳化に１Ｇの重力場ではなく遠心力を受ける。チェリーの'８０７および'２６１の装置は、遠位に配置された機械的障壁を提供し、環状空間の半径方向遠位領域の圧縮気液混合物からの圧縮ガスの除去を促進するために、気体/液体分離およびガス貯蔵チャンバを分割して確立する。チェリーの'８０７および'２６１の装置では、液体は、排水路の高さ（最大ＯＤからＩＤへの液柱の物理的距離（ＯＤは外径、ＩＤは内径））を短くすることで、液体が入口側から排水路側に動かされる。入口ＩＤと排水路ＩＤの差は、液体が入口側から排水側に流れる差動「ヘッド」になる。
【００４２】
このチェリー'８０７および'２６１の装置は、液体排出システムの排水路と入口側の両方が同じＲＰＭで動作するように構成されており（別の言い方をすると、排水路と入口は両方ともキャピラリーチューブと同様に回転ガス圧縮ハウジング内に固定されている）、したがって、回転の軸方向中心線から離れた半径方向距離ごとに同じ力または水柱圧力を受ける。
【００４３】
したがって、圧力差を発生させるには、一方の水柱を他方よりも物理的に短くする必要がある。
【００４４】
本発明のＥＲＴが解決する問題は、液体が回転圧縮機の圧縮動作を通して再循環するが、液体が回転場を決して離れない場合、排水液体（水であり得る）に固有のエネルギーがよりよく保存されることである。また、この問題を解決することにより、外部配管を用意する必要がなくなる。そこで問題は、「どうやって排水側の水柱を長くしつつ、同じ圧力を維持するか？」
【００４５】
遠心力はＲＰＭに依存し、そのため、同期排水路と同じ水圧を遠位端に加えるより長い水または液体の柱が必要な場合は、排水路液体柱をより低速のＲＰＭとして動作する必要がある。
【００４６】
同じ回転軸（同軸構成）を共有する２つの独立して作動する軸を使用することにより、１つは圧縮チューブのインペラを回転させ、もう１つは液体の排水路を画定するように構成され（回転ガス圧縮ハウジング内の独立して回転するタービンプレートなど）、タービンプレートの排水路を強制的に低速ＲＰＭで作動させることができ、これにより、排水路の液体（水など）柱の半径方向の寸法が十分に長くなり、同じ半径方向遠位端圧力で、排水路の出口は、圧縮機インペラの入口よりも小さい（回転中心に近い）半径方向位置になる。
【００４７】
理想的な機械の場合、ガス圧縮インペラＲＰＭとＥＲＴタービンＲＰＭの比率は、圧縮インペラＲＰＭの９５％になる場合がある。たとえば、インペラが４０００ＲＰＭで稼働している場合、ＥＲＴは圧縮プロセスで再利用するために使用済み水を中心に戻すという目標を達成するために、ＲＰＭを５％削減または３８００ＲＰＭにするだけである。しかしながら、特定の動作条件、気液の組み合わせ、要素の組成、および要素の設計（たとえば、ＥＲＴタービンは管状構造であるか、またはタービン羽根がある場合）が与えられた場合、ＥＲＴタービンＲＰＭに対するガス圧縮インペラＲＰＭの比率は、圧縮インペラＲＰＭの９９％から５０％の間である。
低速回転のエネルギー回収タービン（ＥＲＴ）に入るとき、（液体ドレンの半径方向遠位端で）最大ＯＤの水に含まれる相対速度エネルギーは、ＥＲＴによって水圧で収集され、機械的に結合されたＥＲＴジェネレータによって電気的に変換される。たとえば、発電機として構成され、液体の角速度またはエネルギーによって動力を供給するＢＬＤＣモータ（ＢＬＤＣモータは、ブラシレスＤＣ電気モータとして知られ、ＢＬモータとも呼ばれ、電子整流モータとしても知られている（ＥＣＭまたはＥＣモータ））。あるいは、独立して回転するタービンプレートに結合された発電機を使用するのではなく、ギアまたはベルトの機械的結合システムは、低速の回転タービンをガス圧縮機ハウジングに結合された原動機に機械的に接続できる。
【００４８】
ＥＲＴ発電機によって回収されたエネルギーは、泡圧縮機インペラに結合された原動機によって供給されたエネルギーから差し引かれ、したがって、システムに供給される必要な正味エネルギーを減らして、ガスを圧縮し、システム内の水圧摩擦を克服する。
【００４９】
システム
【００５０】
エネルギー回収システムの概要を図１に示す。内部エネルギー回収タービンを備えた圧縮機は、一般に組み合わせシステム１０として識別される。組み合わせシステム１０は、独立して回転可能な２つのサブシステムと、半径方向に延びる複数の圧縮キャピラリーチューブ２０を備えた外部ガス圧縮ハウジング１２と、タービンブレードまたはプレート１４、圧力プレート２３および円錐台状スプールベース２５を有する独立回転エネルギー回収タービンサブシステムと、を含む。ベアリングセット２は、組み合わせシステム１０の１軸方向の位置に示され、ベアリング２はＥＲＴスプールシステム１４、２５及び２３の独立した回転５を提供しているが、組み合わせシステム１０は、タービンサブシステムのガス出口軸３２と外部圧縮ハウジング１２との間の他の軸方向端部にベアリングセット２の軸方向反対側のベアリングを含む他のベアリング（不図示）を含む。ガス出口軸３２は、ハウジング１２から離れて軸方向外方に延びる延長部材である。図５Ａに示すように、ガス圧縮ハウジング１２は、カプラ１１０によって原動機１１２に機械的に結合されている。したがって、ガス圧縮ハウジング１２は、図には示されていない、静止スタンドのベアリングにも取り付けられている。
【００５１】
図１に図示された実施形態では、ガスは、ガス吸入口１６で軸１６の内部チャンバ、または通路に供給される。ガスはガス入口１８に引き込まれる。入口１８にガスを供給するために、ある種のガス供給システムが使用される。吸引は、サイフォンチューブ１９内の液体によってなされ、このチューブは、実質的にＵ字形状のチューブまたは通路である。詳細については、図７のチューブ１９を参照される。ガス入口１８は、好ましくは、Ｕ字形サイフォンチューブ１９の底部にガス的に結合される（もしくは、流体的に結合されるともいえる）。後で説明するように、液体は、半径方向内側の液体環状空間１７に流入される（図４Ｃおよび７の溝８０も参照）。そして、入口１８からのガスは、サイフォン１９を介して液体環状空間１７からの液体と混合して、乳化および乳化気液混合物を形成する。この乳化混合物は、マイクロチャネルキャピラリーチューブ２０に引き込まれる。
【００５２】
キャピラリーチューブ２０は、半径方向内側の近位領域から半径方向外側または遠位の環状空間領域まで延びている。キャピラリーチューブ２０の半径方向遠位の出口または出力ポートは、加圧ガス貯蔵チャンバ２４内のどこかに配置される。キャピラリーチューブの遠位末端出力端は、ガス圧縮ハウジング１２の半径方向内側の表面に沿っていることが好ましいが、軸方向の入力ポート位置に対する軸方向の終端位置は、液体とガスの組成、回転速度、およびその他の設計要素に基づいて設計することができる。各キャピラリーチューブには、それぞれのサイフォンチューブまたは通路１９から乳化気液混合物が供給される。
【００５３】
図１はキャピラリーチューブの単一層を示しているが、ガス圧縮ハウジング１２の半径方向に延びる壁に複数層のチューブが定められもよい。キャピラリーは、一連の円盤状に形成され、液体４の環状の溜まり場の下の環状空間に開いている外側の円盤端部と同軸に積み重ねられる。さらに、キャピラリーチューブのこれらの積み重ねられた円盤へのサイフォン通路は、軸方向に整列する必要はないが、以前のＣｈｅｒｒｙ特許の開示で記載されているように軸方向に互い違いにされてもよい。サイフォンチューブまたはキャピラリーチューブに通じる通路は１対１で対応している。キャピラリーチューブの出力ポートは、チューブ２０の半径方向内側のポートの軸方向位置から離れた様々な軸方向位置に配置されてもよい。「軸方向位置」とは、回転軸に沿って間隔を空けた要素を区別することを意味し、例えば、ガス入口１８（図１）は、加圧ガス出口通路６０（図２Ａ）の軸方向位置から離間した軸方向位置にある。
【００５４】
キャピラリーチューブの寸法は、気泡がチューブを密閉できるように、かつ、液体が気泡の周りを通り抜けるのを防ぐために、チューブの内径によって決まる。本明細書におけるキャピラリーチューブまたは通路は、３．０ｍｍ〜約０．５ｍｍ程度のサイズのマイクロチャネルである。このようにマイクロチャネルキャピラリーチューブで、気泡の上にある液体（気泡に対して半径方向内側）は、気泡をキャピラリーチューブの長さまで移動させる必要があり、チューブの低圧側（チューブの半径方向内側の領域）へ気泡の浮力を戻すのではなく、チューブの高圧端から出る必要がある。
【００５５】
ガス圧縮ハウジング１２は回転しており、液体１は図１の右側部分にクロスハッチで示されている。キャピラリーチューブ２０内で気泡の圧縮後、圧縮気液エマルジョンは複数のキャピラリーチューブを出て、気液エマルジョンの液体部分は、圧縮ハウジング１２の内側の半径方向遠位空間に環状液体バンドまたは環状液体溜まり４を形成する。エマルジョンが環状液体溜まり４の表面で破裂する気泡の形で圧縮ガスを放出するので、キャピラリーチューブ２０の出口近くでは、気液エマルジョンは出口から遠く離れた他の場所よりも圧縮ガスを多く含んでいる。本明細書において、圧縮気液エマルジョンとは、環状液溜まり４のこの動的状態を指すことがある。この環状液体バンドまたは液体溜まり４の半径方向の高さは、液体シールレベル４２である。環状の液体溜まりまたは環状のバンドは、図１の右側にクロスハッチで示されている。
【００５６】
ガスは、この半径方向外側の環状空間にある圧縮気液エマルジョン環状液体溜まり４から放出され、圧縮ガスは、矢印２７で示すように、環状液体溜まり４の上方の近くの開いた環状空間に浮かぶ。圧縮機は、回転フィールドの密度により材料を強制的に分離する遠心分離機として機能する。したがって、この分離の遠心作用により、液体溜まり４からガスが放出される。ガスは、矢印２７で示すように半径方向内側にガス貯蔵チャンバ２４に入って、ガス貯蔵チャンバ２４を通過し、加圧ガス通路６０（図２Ａおよび２Ｂに示す）に入る。次いで、ガスは、タービン軸３２内の中空チューブ空洞または通路内を移動し、圧縮ガス出口３０で組合せシステム１０を出る。
【００５７】
環状液体溜まり４の液体シールレベル４２が、半径方向内側に突き出ている気液分離突起またはダム３４よりも高い半径方向高さに達すると、液体の一部は、ダムまたは突起障壁３４を越えて、減速エネルギー回収タービンプレートまたはブレード１４に軸方向に隣接する別の環状領域に溢れ出る。別の言い方をすると、溢れ出た液体は排水ギャップ１７１（図１）を通過し、このギャップはタービンエッジとハウジング１２の内壁によって画定される。軸方向の空間ガスチャンバ２４の環状液体溜まりは主にエマルジョンであるが、このエマルジョンがダムまたは突起３４を通過するまでに、圧縮ガスの大部分がエマルジョンを出ている。この結果は、ガス溶質を含む液体（圧縮された気泡ではなく、溶液中の気体）である。操作上、キャピラリーチューブの出力に軸方向に隣接するエマルジョンは、より多くの圧縮気泡（圧縮気液エマルジョン）を含むが、エマルジョンが環状液体溜まり中で排水ギャップ１７１に向かって移動すると、圧縮された気泡がエマルジョンから出るので、圧縮ガスがさらに少なくなる。したがって、ダム３４を通過する流体は、主に液体の溶液中のガスであると考えられる。したがって、本明細書では、「溢れ出た液体」という用語が使用される。この溢れ出た液体の中にいくらかの気泡があるかもしれないが、ガスの大部分は溶質中に含まれると考えられている。突起またはダム３４から溢れ出た液体は、タービンブレード１４の液体戻り入口４０に入り、この液体は、半径方向内側に通じる液体戻りチューブまたは通路４４を通って移動する。図２Ａを参照する。液体戻り入口４０は、タービンブレードまたはプレート１４用の流体捕捉羽根を形成する。近位の、半径方向内側の位置で、液体戻りチューブ４４は液体戻り出口４６を形成する。液体戻りチューブ４４はまた、戻り入口４０の下流に捕捉羽根を形成し、この羽根は運動エネルギーをタービンブレードシャフトトルクに変換する。液体は、捕捉されて、図１の矢印２９に示されるように、円錐台形のスプールベース２５の内側に形成された中央円錐形チャンバ２６に送られる。次に、液体は、サイフォン通路１９の近くの半径方向内側の液体環状空間１７に戻るか、リサイクルされる。図４Ｃ及び７を参照。
【００５８】
図１に示されるように、高いレベルの遠心力により、環状液体溜まり３０は、一端が外部ハウジング１２の半径方向に延びる壁（これらの壁は一般に複数のキャピラリーチューブを形成し画定する）によって軸方向に境界付けられ、反対側の軸方向端が外部ハウジング１２の内側表面によって軸方向に境界付けられたＵ字形環状液体シールを形成する。しかしながら、ガス貯蔵チャンバ２４内の圧縮ガスの獲得による圧力の蓄積により、この自由ガス圧力は環状液体シールのＵ字形を作り出す。加圧チャンバ２４は、圧力板２３およびＥＲＴタービンブレードまたは板１４によって軸方向に境界付けられている。図１に示すように、圧力板２３とタービン板１４の半径方向の広がりは実質的に同じである。気液分離ダムまたは突起３４は、環状液体溜まり４内の圧縮気液エマルジョンから放出される圧縮ガスの量を高めるために、タービンプレート１４に軸方向により近い。圧縮ガス貯蔵チャンバ２４に露出している環状液体溜まり４の表面の長い軸方向のスパンは、液体溜まりによって放出される圧縮ガスの量を増加させる。ガスチャンバ２４に露出している液体溜まり４の表面は、圧力板２３とタービン板またはブレード１４によって画定されている。ダム突起３４上に軸方向に溢れるいくらかのエマルジョンは、同伴された気泡（圧縮されたエマルジョン中の気泡）を含んでいるが、ダム３４と圧力プレート２３の間の軸方向の表面積が大きいので、ほとんどの圧縮ガスはエマルジョンの環状液体溜まりを離れるので、主に軸方向に溢れ出るのは液体（スピルオーバーリキッド）である。主に、液体は、入口４０を画定するタービンブレードエッジで液体戻り入口４０に入る。
【００５９】
組み合わせシステム１０からの熱を減らして伝達するために、内部熱伝達フィン５０は、ガス圧縮ハウジング１２の半径方向内側の表面に沿って配置されている。これらの熱伝達フィン５は、外部放熱フィンまたはファン５２に熱を伝達する。フィンの厚さ、半径方向の高さ、個数、間隔（フィンがガス貯蔵チャンバ２４に伸びる距離）は、圧縮されるガス、液体の種類、回転速度、および要素の構成（プラスチック、アルミニウム、異なる種類の鉄金属など）に基づいた設計の問題です。また、フィンの同心円上の位置は設計の問題です。
【００６０】
本明細書で説明されるように、ガス圧縮ハウジング１２は方向５に回転し、複数のキャピラリーチューブ２０を通って流れる液体-気体エマルジョン内で気泡を圧縮させ、圧縮ガスが圧縮気体-液体環状液体溜まり４から環状空間ガス貯蔵チャンバ２４に放出される。
【００６１】
図２Ａは、減速エネルギー回収タービンサブシステムの主要部分を図式的に示している。圧力板２３、円錐台形のスプールベース２５およびタービンブレード１４は、共に接続され、ガス圧縮ハウジング１２の内部でユニットとして回転する。多数の液体戻りチューブ４４がタービンプレート１４内に形成されている。液体は液体戻り出口４６でチューブ４４から出る。加圧ガス貯蔵チャンバ２４からのガスは、貯蔵チャンバ２４から再ガス化されたガス通路６０を通って軸３２の内部チャンバに入り、最終的に圧縮ガス出口３０を通って出る。
【００６２】
図２Ｂは、加圧ガス通路６０および液体戻り出口４６の詳細を図式的に示している。
【００６３】
図３Ａは、ガス圧縮ハウジング１２と、内部熱伝達フィン５０と、外部放熱フィン５２を示している。
【００６４】
図３Ｂは、外部フィン５２を備えたガス圧縮ハウジング１２の外側を概略的に示している。
【００６５】
図４Ａは、始動中に軸方向内側に移動してガス入口１８を部分的に閉じるガス入口ストッパ７０を示す。矢印７１で示すように、ストッパは起動時に軸方向内側に移動する。動作中、ストッパ７０は軸方向外側７３に移動する。図４Ａは、液体循環ループ７２も示している。
【００６６】
図４Ｂは、キャピラリーチューブ２０および半径方向内側の液体環状空間１７の詳細を示している。
【００６７】
図４Ｃおよび図７は、複数のキャピラリーチューブ２０、Ｕ字形状のサイフォンライン１９に通じるガス入口１８を示し、サイフォンライン１９の出力部分はキャピラリーチューブ２０の入力である。また、溝８０は、半径方向内側の液体環状空間１７に示されている。キャピラリーチューブの入力ポートは、ガス入口通路１８の出力とＵ字形サイフォンチューブ１９の底部との界面または交点にある。Ｕ字形サイフォンチューブ１９の他方の入力は、半径方向内側の液体環状空間１７に通じている。
【００６８】
図５Ａは、カプラ１１０に機械的に結合され、最終的に原動機１１２に結合または接続される圧縮機外部ハウジング１２を示す。ガス圧縮ハウジング１２の内部には、圧力プレート２３、円錐台形のスプールベース２５およびタービン板またはブレード１４によって形成されたタービンサブシステムがある。タービンサブシステムの軸３２は、カプラ１１４を介して発電機１１６に連結されている。発電機１１６の電気出力は、電力信号調整器にかけられた後、原動機１１２に供給される。
【００６９】
図５Ｂは、内部タービンサブシステムが配置されたガス圧縮ハウジング１２と、カプラ１１４に接続され、別の機械的連結システム１５２に接続されたタービンサブシステム軸３２とを示す。機械的連結システム１５２は、原動機１１２に最終的に機械的に接続される一連のギアまたはベルトまたは他の機械的伝達システムであってもよい。
【００７０】
図６は、圧力プレート２３、円錐台形状のスプールベース２５およびタービンプレートまたはブレード１４を含むタービンサブシステムを図式的に示している。液体は、液体戻りチューブまたは通路４４につながる液体戻り入口４０に入る。液体は通路４４を出て、円錐台形状チャンバ２６の内部に送られる。
【００７１】
図７は、ガス通路１８の出力および吸引ライン１９の交点に半径方向内側の入口または入力ポートを有する複数のキャピラリーチューブ２０を概略的に示している。Ｕ字形吸引ラインは、その基部で、ガス入口１８に流体的に結合されている。Ｕ字形吸引ライン１９の他端は、半径方向内側の液体環状空間１７内に形成された溝８０に開口している。ガスストッパ７０は、ガス入口１８への入口を開閉する。
【００７２】
図８は、キャピラリー入力ポートでのキャスタレーション付きチューブの端を示している。これらについては後で説明する。
【００７３】
システム運用-液体エネルギーの節約
【００７４】
液体エネルギーが保存されており、ベルヌーイの方程式が、システムの任意の場所での液体のエネルギー（熱の形での摩擦による損失を無視）は、
0006813761.tif 000002
【００７５】
ここで、
１）Ｈ＝総液体エネルギーヘッド、またはより単純なヘッド
２）ｚ＝仰角ヘッド：ここで説明する遠心装置の目的のために、その回転軸からの半径距離
３）ｐ／ρｇ＝圧力ヘッド：圧力／（液体密度×重力による加速度）
４）ｖ２／２ｇ＝速度ヘッド：速度の２乗／（重力による加速度×２）。
５）ここで説明する遠心装置の目的のために、ｇは重力による加速度ではなく、液体の角加速度に依存するｇの倍数に置き換えられる
【００７６】
液体流のヘッドが流れの任意の位置で一定のままである必要があり、システムが角速度をｗｅｈからｗｅｒｔに減速させる場合、エネルギーは項のｚ成分にシフトし、液体は回転軸に向かって持ち上げられる。
【００７７】
回転体
【００７８】
このデバイスは、主に２つの独立した回転体（図のｗｅｈ５およびｗｅｒｔ７を参照）、外部回転圧縮機ハウジング１２および内部エネルギー回収タービンプレート１４で構成されている。本体１２、１４は両方とも動作中に同じ方向に回転し、原動機（角速度＝ｗｅｈ、方向５）によって外部回転ハウジング１２が駆動され、エネルギー回収タービン１４は、主に液体の角運動量をトルクと液体摩擦への変換により、より遅い速度（角速度＝ｗｅｒｔ７（方向７））で回転する。タービン１４は、発電機（図１には示されていないが、回転シャフト３２に結合されている）に接続されており、シャフトトルクを回収された電気エネルギーに変換する。
【００７９】
この発電機は、タービンランナー内の液柱（液体戻りライン４４を参照）を内側の排出ノズル（液体出口４６）まで延長するのに十分なだけ、ＥＲＴタービン１４を減速するように調整することができ、したがって、次の圧縮サイクルを開始するために、使用済み水を圧縮機インペラの入口に戻すことができる。出口４６から排出された液体は中央円錐形チャンバ２６に供給され、サイフォン１９を介して入口１８を通過するガスによるエマルジョンの生成に使用され、サイフォン効果により、エマルジョンは圧縮キャピラリーチューブ（キャピラリーチューブ２０として示される１つのチューブ）の入口に供給される。タービン１４およびシャフト３２によって駆動される、発電機（図５Ａを参照）から回収されるこの電気エネルギーは、原動機または電気系統システム（図示せず）に直接フィードバックすることができ、したがって圧縮機の運転によって消費される総エネルギーを削減することができる。
【００８０】
装置は、回転軸を水平方向または垂直方向に向けて作動される。２つの本体１２、１４は、独立して回転できる限り、ベアリングを使用して独立して支持または接合される。この作動は、流体カプラとＦｏｅｔｔｉｎｇｅｒ原理の作動に類似している。インペラによって液体に与えられたエネルギーは、インペラを出る液体の角速度／角運動量に存在し、この高エネルギーの液体は、最大直径でタービンに入り、液体が減速するとその角運動量／速度がシャフトトルクに変換される（回転角速度／運動量の中心ではゼロに等しい）ので、この回転エネルギーをタービンに伝達する。
【００８１】
任意のＲＰＭで、液体のエネルギーは中心からの半径距離に直接関係し、中心から離れるほど液体のエネルギー含有量が高くなる（回転装置と液体の間に滑りがないと仮定）。そのため、定義上、液体がエネルギー回収タービンの速度で回転する半径方向の通路によって拘束されている場合、液体のエネルギーは回転中心に近づくにつれて減少しなければならない。タービン通路の物理的制約がなければ、運動量の保存により、液体が回転中心に近づくにつれて角速度が速くなる。半径方向の通路の物理的制約により、エネルギーの保存により、角運動量の減少がシャフトトルクに変換される。
【００８２】
ＥＲＴタービン１４を備えた半径方向に形成された環状液体溜まり４および気泡圧縮装置１２、２０は、圧縮に使用する一定量の液体を含む。いくつかの動作条件下では、貯蔵チャンバ内の低圧から高圧への液体の体積の変化を受け入れるために、外部流体保持タンクを利用する必要があるかもしれない。
【００８３】
補助貯蔵チャンバまたは液体リザーバーは外部にあり、圧縮機１２に対して静止している。このような補助貯蔵装置の一例は、中央のガス貯蔵領域の液体が中心から離れるにつれて余分な水／液体を除去するように配置された排水路側の液体シールにへこみを用いる。へこみは、液体シールが排水路のＩＤ（ＩＤ）に決して到達しないように設計されているので、こぼれを防ぐ。同様に、排水路の液体シールレベルが中心から離れると、より多くの液体の必要性を示し、排水路に位置するフロート制御ポートが追加の水／液体を追加または供給する。フロートまたは表面スキーは、補充チューブを閉じたままにし、表面がポートから離れるまで液体を追加するのを防ぎ、フロートまたはスキーがポートを開き、排水路の高さが設計レベルに戻るまで液体が排水路に入ることができる。
【００８４】
液体は圧縮プロセスを通じて再循環されるが、外部ハウジング１２内に含まれたままである。遠心力が、液体を回転軸に対して遠位の回転の外側に押す。液体戻りチューブ４４は、ブレードまたは通路入力部の半径方向遠位前縁４０から半径方向内側の後縁４６またはブレード出力まで連続的に湾曲した円弧形状である。この実施形態では、チューブ４４は、回転する外部ハウジング１２よりもタービンが比較的遅く回転するエネルギー回収タービン１４内に画定される。環状の液体溜まり４の液体は、タービンブレード１４を駆動する。ブレード１４内の連続的に湾曲した液体戻りチューブ４４は、液体を「持ち上げて」回転中心に戻し、液体を減速させることで液体の角運動量をトルクに変換することにより、運動エネルギー／角運動量を位置エネルギー／シャフトトルクに変換する。チューブ４４ではなく、連続的に湾曲しているタービンブレードは、排水ギャップ１７１で溢れた液体をすくい上げ、タービン１４を駆動する。
【００８５】
外部ハウジング１２とエネルギー回収タービンブレード１４との回転速度の差が十分である場合、液体は組合せシステム１０の中央円錐形チャンバ２６に戻される。速度差を制御すると、戻り液の流量が制御される。
【００８６】
チェリーの’８０７および’２６１の開示に記載されているように、エマルジョン生成装置は、一連の半径方向に向けられた圧縮チューブ２０に供給する。
【００８７】
この実施形態のエマルジョン生成デバイスは、ジェットまたは加圧スプレーではなく個々のサイフォン１９を使用するという点で新規である。それぞれのキャピラリーチューブには、それぞれのサイフォンサブシステムからエマルジョンが供給される。サイフォン装置１９の特徴は、サイフォンチューブ入口に対して液体表面を正しいレベルに保つための溝８０（図４Ｃおよび７）を含む。サイフォン乳化器の代替として、Ｕ字型サイフォンサブシステムではなく、キャスタレーションチューブを使用できる。
【００８８】
サイフォン１９は、円形溝８０（図４Ｃおよび図７）内の堰制御液体レベルの上方（回転の中心軸に近い）に液体を強制的に持ち上げることによって機能する。溝８０に形成された堰は、サイフォン通路１９を通る流れを調整するために、溝８０に液体のプールを形成する、遠位方向に延びる小さな放射状の壁である。液体のプールはサイフォン乳化器システムに供給される。溝８０（図４Ｃおよび７）は、半径方向内側の液体環状空間１７（図４Ｂ）の一部である。
【００８９】
遠心力の場では、負圧は急激に増加する。この負圧は、この遠心力で強化された高密度圧縮流体を溝８０内の大気液面より上に持ち上げることによって生成される。サイフォン１９の圧力は１ＡＴＭ未満である。
【００９０】
水ベースのシステムでは、負圧が増加して、水中のガスが「沸騰」し、水から出ることがある。
【００９１】
半径方向外側の範囲として、堰の深さまたは距離が増加し（回転の軸方向中心線と比較した堰溝壁の相対距離または高さ）、堰により制御される液体プールレベルが増加し（溝８０の液体レベルの増加）、液体の絶対圧力が減少し、サイフォン１９の準大気圧領域に戦略的に配置された精密オリフィス（たとえば、Ｕ字型サイフォンの底部、または言い換えるとＵ字型サイフォンの最も近位の半径方向の位置）は、圧力差によりガス通路からガスを引き込む。ガス入口１８およびガス吸入口１６から供給されたガスは、入口／サイフォン界面で気液エマルジョンを生成し、この界面は、対応するキャピラリーチューブの入力ポートである。サイフォン１９の「サイフォンのポイント」のオリフィス（図７では、ガス入口１８とサイフォン１９の界面にあるＵ字形サイフォン通路１９の底部）を軸の回転中心線に近づけると、入口１８のガスと堰溝８０の液体との差圧が増加し、より多くの気体が吸い込まれ、サイフォン通路１９の液体で乳化される。反対に、オリフィス／サイフォン界面が溝８０内のプール液面に近づくほど（界面は半径方向外側に移動する）、液体エマルジョンに引き込まれるガスが少なくなる。空気入口を溝内の平衡大気液面レベルに対して相対的に移動させると、差圧が変化し、空気の流れが変化する。
【００９２】
他のサイフォンの形状および設計（Ｕ字形サイフォン以外）が、それぞれのキャピラリーチューブに供給されるエマルジョンを生成する場合があることに注意すべきである。特定の液体と気体の組み合わせおよび動作条件が与えられると、サイフォン作用を形成するあらゆるタイプの構造が利用され得る。さらに、ガス入口１８は、軸方向前端（軸方向により近いガス入口１６）または軸方向後端（軸方向により近い圧縮ガス出口３０）に沿った他の位置に配置されてもよい。この設計機能を使用して、圧縮機のガス流量を調整および調節し、圧縮機のＲＰＭを一定に維持して、システムからの圧縮ガスの需要に一致または満たし、希望の圧力または目標圧力を維持できる。圧縮ガスはガス貯蔵チャンバ領域２４に捕捉され、そのチャンバは軸方向一端で圧力プレート２３によって、その遠位端で円錐形チャンバ２６を形成する壁によって、もう一方の軸方向端部でエネルギー回収タービンの壁またはプレート１４と遠心力によって作られた液体シール４０とによって、囲まれている。液体シール４０は、環状液体溜まり４の表面として形成される。図１に示すように、圧力プレート２３およびタービンプレート１４の軸方向外側にある軸方向前方および後方液体シールレベル４２は、システム１０の軸方向中心線から実質的に同じ半径方向距離にあるが、チャンバ２４内の圧縮ガスは、液体シールレベル４２に対して半径方向遠位位置で環状液体溜まり４の表面を画定する。したがって、動作中、液体シールはＵ字形であり、環状液体溜まりはＵ字形の半径方向遠位部分を形成し、Ｕレッグは液体シールレベル４２を形成する。
【００９３】
チャンバ２４内のこの捕捉された加圧ガスは、ガス貯蔵領域２４からポートを通って圧縮ガス出口３０に移動する。図１は、矢印２７に沿ったガスの動きを示す。図２Ａは、貯蔵チャンバ２４（図１）とシャフト３２に形成されたガス出口３０との間に通じる加圧ガス通路６０を示す。
【００９４】
圧縮熱は、エマルジョンとして混合されている間、圧縮チューブ内の気体から液体に伝達される。この捕捉された熱は、熱的平衡に達するためにシステムから除去する必要がある。アルミニウムの圧縮機ハウジングを通る熱伝達率は、ＣＦＭあたり５００ワットの圧縮熱を圧縮機の壁に伝えるには不十分である（圧縮によるＣ熱は最終圧力によって変化する）。したがって、最大速度の熱伝達を可能にするには、多数の微小チューブ「Ｕ」字形チューブが必要である。これらのチューブの内寸は、液体境界層フィルムよりも小さく、液体境界層フィルムは通常、従来のラジエーターの設計に存在し、現在の最先端のラジエーターチャネルで見られる、拡散の制限された熱伝達率の熱障壁を防ぐ。さらに、これらのチューブは、チューブ内部の濡れ角と水圧摩擦を最小限に抑えるために超親水性表面を生成するように処理されている。
【００９５】
微小チューブハイブリッドフィン／ファンシステムは、表面積を最大にし、空気側の境界層の厚さを最小にする必要がある。この微小チューブハイブリッドフィン／ファンシステムは、“Ａ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｌｙ  Ｎｅｗ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  Ａｉｒ−Ｃｏｏｌｅｄ  Ｈｅａｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ”Ｓａｎｄｉａ  Ｒｅｐｏｒｔ♯ＳＡＮＤ２０１０−０２５８というタイトルのレポートで説明されている。微小チューブハイブリッドフィン／ファンシステムは、この大きな表面積に十分な空気を送り込み、最小限のＴで圧縮熱を運び去る。経験則として、Ｔが小さいほど、熱流を放散するために表面積を大きくする必要がある。これらの外部ハイブリッドフィン／ファン「Ｕ」形微小チューブは、外部回転ハウジングの外側に固定され、ファンブレード５２として機能し、外部熱フィン／ファンの表面を空気が通過するように配置されている。さらに、これらの微小チューブフィン／ファンは、マイクロチャネル熱交換器を通る液体の流れを促進し、二重回転ハウジング１２、１４の外部の空気と液体の間の熱伝達率を最大にするように設計されている。
【００９６】
図８は、各キャピラリーチューブ２０の入力部に供給される乳化気液を生成するための乳化装置として機能する、半径方向内側に延びるキャスタレーションチューブ２０２の使用を概略的に示している。スプール２５の環状円錐形内部空間２６は、ガス入口１６の近くに軸方向領域２６ａを有する。図８は、例示として、ガス入口１６（図１を参照）に対して流体的に開いている（すなわち、ガス的に開いている）ガス通路２１４を示している。ガス流制御は示されていないが、図４Ａに示されているガス流制御におそらく類似している。
【００９７】
各キャピラリーチューブ２０の半径方向内側の終端は、キャスタレーションチューブ２０２で終端する。各キャスタレーションチューブは、円錐台形スプールベース２５の半径方向内側の壁に沿って流れるリサイクル液２１０によってチューブ２００にガスが吸い込まれる多数のスロット、溝、または切り欠き２０２を備えている。リサイクルされた液体（すなわち、ブレードの通路によって拾い上げられた溢れ出た液体）は、タービンブレードの液体戻り出口４６から排出され、円錐台形ベース２５の円錐形チャンバ２６の内側表面に半径方向に押し付けられる（図１参照）。キャピラリー入力ポートの軸方向近位にある円錐形チャンバ２６の半径方向により広い軸方向端部２６ａ（図８参照）により、リサイクルされた液体は溝８０に向かって軸方向に押しやられる。円錐形チャンバ２６の軸方向端部で溢れ出た液体流２１０は、溝８０を部分的に満たす。ハウジング１２の回転により、溝８０内のこぼれた液体流２１０はキャピラリーチューブ２０の入力ポートに供給され、キャスタレーションスロット２０２は、軸方向領域２６ａからキャピラリーチューブ２０内にガスを捕捉して引き込み、キャピラリーチューブ２０に供給される気液乳化を生成する。
【００９８】
サイフォンエマルジョンの入口をテストする過程で、テストされた構成の１つは、サイフォンキャップを取り外した状態で、サイフォンキャップを圧縮チューブの中心線と同心に保持するスロット付きスペーサチューブで囲まれた圧縮キャピラリーチューブのみを残すことである。スペーサチューブのスロットは、圧縮チューブとサイフォンキャップの間を液体が流れることを目的としている。
【００９９】
従来技術において、テイラー遠心ガス圧縮機は、いくつかのガス圧縮チャンバにつながる単純なへりの溢れとして提案されていた。しかしながら、テイラーはキャピラリーチューブを使用しなかった。
【０１００】
テストされた１つの動作理論では、溝８０の水の表面張力がかかる非常に小さな圧縮キャピラリーチューブの入口だけでは適切な気液エマルジョンを生成できないことが示された。
【０１０１】
しかしながら、圧縮キャピラリーチューブが半径方向内側に伸びるキャスタレーションチューブで終端すると、サイフォンキャップが使用されたときと同様の方法で、キャスタレーションの入口ポートまたはキャピラリーチューブのスロットを通る液体吸引は、空気を引き込む。このキャスタレーション付きチューブ端２００の使用は、予想外の結果であった。圧縮チューブ２０内に見える空気の量は、堰の後ろの溝８０内の水位とともに変化するように見える。低水位では、圧縮チューブに少量の空気が見えた。水位が上昇するにつれて、特定のポイントまでの圧縮チューブ内の気泡濃度または慎重に数えた気泡数の密度も上昇した。水位がさらに上昇すると、入口は浸水しているように見え、圧縮チューブに水だけが見えるまで泡は減少した。空気対水流のこの変動は、ベル型曲線に従うことが観察された。
【０１０２】
キャスタレーション付きチューブ２００は、チューブのＯＤを６つのセグメントに分割してから、１つおきのセグメントの材料を除去することで構成される。これにより、硬いチューブ壁の３つの６０度のセグメントで区切られた水が入る３つのスペースを備えた城壁状の入口が生産される。これらの物理的な壁の障害物または壁の歯が水流をブロックすると、壁セグメントの両側から乱流渦が発生し、固体セグメントの中心線付近で交わる逆回転渦を生成すると考えられている。固体セグメントの内壁とこれらの渦との間のギャップは、空気またはガスを水に誘導するようである。水面または液面が溝８０内で上昇すると、水流が気泡を圧縮チューブに引き込む前に、渦が空気の誘導を停止するか、誘導された空気が半径方向外側の表面に戻って逃げる点に到達する。この空気誘導の停止は、空気が圧縮キャピラリーチューブの中におよび長さに沿って運ばれなくなると、「浸水した入口」と呼ばれることがある。スロット２０２の半径方向の広がりは「スロット長」であり、スロット長比はＤの２倍でもよく、ここで、Ｄは城壁状のチューブの末端２００のＩＤである。
【０１０３】
動作説明
【０１０４】
装置は静止状態で始まり、ガス圧縮ハウジング１２の内部床（半径方向内側の液体環状空間１７）が液体で満たされ、ガス入口ポートがブロックされる。図４Ａは、軸方向中心線に沿って所定の軸方向位置まで移動し、ガス入口ポート１８を（少なくとも部分的に）閉じてから開くガス入口ストッパ７０を示す。外部ハウジング１２は原動機によって駆動され、エネルギー回収タービン１４は独立して自由に回転し、２つの本体１２、１４の間の液体からの摩擦によってのみ駆動される。装置が回転を開始すると（外部ハウジング１２によって駆動され、内部回収タービンが流体の流れによって駆動される）、遠心力により、エマルジョン生成装置でサイフォンプロセスが開始され、浸水サイフォン１９は、中心または溝８０から液体を引き出し始め（図４Ｃおよび７）、圧縮チューブ２０を半径方向に通り抜け、外部圧縮機ハウジング１２の内壁に対して圧縮ガスを含むエマルジョンを蓄積させる。これにより、図１のクロスハッチに示す環状の液体溜まり４が形成される。
【０１０５】
エネルギー回収タービンブレード１４が外部ハウジング１２と同じ速度で回転することが許される場合、液体のすべてが回転の外側に移動し、そこに留まる。しかしながら、エネルギー回収タービン１４が制御された方法で能動的に制動（減速）される場合、液体は再利用のために中心に戻される。図１のシールレベル４２参照。
【０１０６】
液体のみの定常状態に達すると、つまり外部ハウジング１２が動作速度になり、エネルギー回収タービン１４は、装置を通る所望の液体流量を駆動するのに充分に制動されて、サイフォン１９のガス入口ポート１８は、ガス取入れシャフト内のガス雰囲気に開かれている。ポート１８は、ガス入口ストッパ７０を軸方向に引き込むことにより開放され、ガス入口ポート１８の軸方向位置から離れる。遠心力で強化された液体サイフォンは、ガス入口ポート１８からガスを引き出し、ガスを溝８０からの液体と混合し、乳化されたガス／液体混合物を圧縮チューブ２０に送り込む。
【０１０７】
キャピラリーチューブの中にいる間、乳化された気体／液体混合物は気泡列を形成し、チェリーの’８０７および’２６１に記載されている等温圧縮プロセスを開始する。
【０１０８】
気体／液体エマルジョンは、圧縮チューブの半径方向遠位端から外部ハウジング１２の内壁に沿って移動し、エマルジョン生成装置からエネルギー回収タービンブレード１４の半径方向外側縁部（遠位）に向かって移動する。液体/ガス２５の乳化混合物は、圧縮された乳化混合物がエネルギー回収タービンブレード１４に到達し、加圧ガス貯蔵領域２４を離れる前に、外部ハウジング１２の内側表面から半径方向内側に延びるガス/液体分離突起３４の１つ以上の直径の小さい部分を通過し、液体からの気泡分離を促進する。
【０１０９】
分離されたガスは、エネルギー回収タービン１４と圧力プレート２３の外壁の液柱（環状液体溜まり４のシールレベル４２を参照）によって密閉されたガス貯蔵領域２４に集まる。加圧ガスは、チャンバ２４（図１の矢印２７を参照）および加圧ガス通路６０（図２Ａおよび２Ｂ）を通過することにより装置を離れ、これらの通路６０は、加圧ガス貯蔵部２４領域をシャフト３２に形成された圧縮ガス出口３０と連結し、そこからガスが採取される。ダム３４を溢れ出て分離された液体は回収され、エネルギー回収タービンブレード１４の壁内に埋め込まれた液体戻りチューブ４４のパターンによりサイクルの開始点に戻される。液体戻りチューブ４４は、ブレードまたは通路入力部の半径方向遠位前縁から半径方向内側の後縁またはブレード出力部まで連続的に湾曲した弧形状を有する。外部ハウジング１２とエネルギー回収タービン１４の相対的な角速度差を考えると、エネルギー回収タービンの速度は常に遅いため、液体戻りチューブ４４は、高速で移動する対向する液体の流れに対して前方を向くピトー管として機能し、液体を中心に戻す（半径方向内側の流れに対して水圧で上昇する）。外部ハウジング１２とエネルギー回収タービン１４の回転速度の差が十分である場合、液体はエネルギー回収タービン１４の中央円錐形チャンバ２６に戻される。したがって、速度差を制御することにより、戻り液体の流量と、圧縮装置による圧縮ガスの流れの生成が制御される。液体戻りチューブの出口４６は、円錐中央室２６の液圧的に高い端部に液体を蓄積または送達し、そこで遠心力が制御を再開し、サイフォン溝８０に液体を戻してプロセスを再び開始する。キャピラリーチューブは、溝８０にサイフォンではなく、溝８０の内側に放射状に突き出ている城壁状の端部で終端できる。
【０１１０】
環状液体溜まり４からこぼれた液体から運動エネルギーを回収するのではなく、上述のガス圧縮機は、液体をリサイクルし、エネルギー回収を省略するように構成することができる。このようにして、始動中、タービンは、図５ＢのブレーキＢ１７０によってブレーキがかけられ、原動機１１２への機械的結合または変速機１５２は省略されている（または原動機の結合は取り外されている）。タービンブレード１４が外部ハウジング１２と同じ速度で回転することが許される場合、すべての液体が回転の外側に移動し、そこに留まる。液体リサイクル機械では、タービン１４が制御された方法で積極的に制動（減速）された場合、液体は再利用のために中心に戻される。図１のシールレベル４２参照。液体のみの定常状態に達すると、つまり、外部ハウジング１２が動作速度になり、タービン１４が装置を通る所望の液体流量を駆動するのに十分に制動されて、サイフォン１９のガス入口ポート１８は、ガス取入れシャフト内のガス雰囲気に開かれている。したがって、ブレーキＢ１７０は、タービンブレード１４、ベース２５および圧力プレート２３によって形成されるスプールの軸方向延長部２７に対して可変の制動または制御効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
ガス圧縮機において、（ａ）マイクロチャネルキャピラリーチューブを使用するエネルギー回収タービンサブシステムを統合するシステム、または（ｂ）エネルギー回収を含まない液体リサイクルガス圧縮機。
【０１１２】
本明細書に添付される特許請求の範囲は、本発明の範囲および精神内の変更を網羅することを意図している。
【図１】
0006813761.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0006813761.tif 000005
【図３Ａ】
0006813761.tif 000006
【図３Ｂ】
0006813761.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0006813761.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
0006813761.tif 000011
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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