(57)【要約】  本発明は、タービン・ロータ６０のための多重入口タービン・ケーシング１６であって、第１の作動流体をタービン・ロータ６０上へ導くように構成された第１の流体供給通路７０と、第１の作動流体によってタービン・ロータ６０にトルクが付与される方向と同じ方向のトルクをタービン・ロータ６０に付与するように第２の作動流体を導くように構成された第２の流体供給通路７４とを有する多重入口タービン・ケーシング１６に関する。第１の作動流体が内燃機関からの排気ガスであり、また第２の流体が蒸気であってもよく、またタービンは、内燃機関の排気ガスから廃棄エネルギーを回収するための逆ブレイトン・サイクル・タービンであってもよい。したがって別個の作動流体毎に単一のタービンを有するシステムと比較して、タービン・ロータの数が低減される。
2020517861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン・ロータのためのケーシングであって、
第１の作動流体を前記タービン・ロータ上へ導くように構成された第１の流体供給通路と、
前記第１の作動流体によって前記タービン・ロータにトルクが付与される方向と同じ方向のトルクを前記タービン・ロータに付与するように第２の作動流体を導くように構成された第２の流体供給通路であって、前記第１の流体供給通路及び前記第２の流体供給通路は、前記第１の作動流体及び前記第２の作動流体を個別の入口から前記ケーシングに導くように配置され、それにより前記タービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に導かれる第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成する、第２の流体供給通路と
を有する、ケーシング。
【請求項２】
前記第１の作動流体又は前記第２の作動流体を前記タービン・ロータの円周の周りに分配するために、前記第１の作動流体及び前記第２の作動流体が前記第１の流体供給通路又は前記第２の流体供給通路の円周部分内で合流となるように前記第１の流体供給通路及び第２の流体供給通路が構成されている、請求項１に記載のケーシング。
【請求項３】
前記第２の流体供給通路は、前記第２の作動流体を前記第１の流体供給通路内に吐出するように構成されている、請求項１又は請求項２に記載のケーシング。
【請求項４】
前記第２の流体供給通路は、前記タービン・ロータの軸の周りに円周方向に配置された複数の流体案内構造を有する、請求項１から３までのいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項５】
前記流体案内構造がノズルを有する、請求項４に記載のケーシング。
【請求項６】
前記第２の流体供給通路は、前記タービン・ロータの軸の周りに形成された環をさらに有し、前記環は前記第２の作動流体を前記ノズルの各々へ導くように構成されている、請求項５に記載のケーシング。
【請求項７】
前記環は、前記タービン・ロータの前記軸に沿って前記ノズルからオフセットされている、請求項６に記載のケーシング。
【請求項８】
前記ノズルのうちの少なくとも１つが先細ノズル又は中細ノズルを有する、請求項５から７までのいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項９】
前記ノズルのうちの少なくとも１つが、前記第２の作動流体の流量を制御するように構成されたメータリング・デバイスをさらに有する、請求項５から８までのいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項１０】
前記メータリング・デバイスは、ノズル・オリフィスの面積を変えるように構成されている、請求項９に記載のケーシング。
【請求項１１】
前記メータリング・デバイスは、前記第２の作動流体の流れを脈動させるように構成されている、請求項９及び１０のいずれかに記載のケーシング。
【請求項１２】
前記メータリング・デバイスは、前記第２の作動流体の前記流れの前記脈動を前記タービン・ロータの回転と同期させるように構成されている、請求項１１に記載のケーシング。
【請求項１３】
前記第１の作動流体及び前記第２の作動流体によって前記タービン・ロータにトルクが付与される前記方向と同じ方向のトルクを前記タービン・ロータに付与するように第３の作動流体を前記タービン・ロータ上に導くように構成された第３の流体供給通路をさらに有する、請求項１から１２までのいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項１４】
前記第１の流体供給通路、第２の流体供給通路及び第３の流体供給通路は、前記第１の作動流体、第２の作動流体及び第３の作動流体を個別の入口から前記ケーシングへ導くように配置され、それにより前記タービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に付与される第１の作動流体、第２の作動流体及び第３の作動流体の合流フローを形成する、請求項１３に記載のケーシング。
【請求項１５】
前記第２の流体供給通路が、前記タービン・ロータの軸の周りに円周方向に配置された複数の第２の流体案内構造を有し、
前記第３の流体供給通路が、前記タービン・ロータの軸の周りに円周方向に配置された複数の第３の流体案内構造を有し、前記第２の流体案内構造及び前記第３の流体案内構造は、前記タービン・ロータの前記軸の円周の周りに交互配置されている、
請求項１３及び１４のいずれかに記載のケーシング。
【請求項１６】
前記第２の流体案内構造及び前記第３の流体案内構造が、前記タービン・ロータの前記軸に沿って同じ軸方向位置に存在する、請求項１５に記載のケーシング。
【請求項１７】
前記第３の流体供給通路は、第３の作動流体の流れを前記タービン・ロータの前記一組のタービン・ブレード上に導くように構成されており、また前記第３の作動流体の流れは、第１の作動流体及び第２の作動流体の前記合流フローが最初に前記タービン・ロータの前記タービン・ブレードに遭遇するポイントでは、第１の作動流体及び第２の作動流体の前記合流フローとは合流していない、請求項１３に記載のケーシング。
【請求項１８】
前記第３の流体供給通路の出口が、前記第１の流体供給通路及び前記第２の流体供給通路の出口に対して、前記タービン・ロータの軸に沿って異なる位置に存在する、請求項１３及び１７のいずれかに記載のケーシング。
【請求項１９】
ラジアル・タービンと共に使用するための、請求項１から１８までのいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項２０】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載の前記ケーシング及び前記タービン・ロータを有するタービン。
【請求項２１】
請求項２０に記載の前記タービンと、
前記第１の作動流体として前記タービンに供給される一次流体のソースと、
前記第２の作動流体として前記タービンに供給される蒸気を生成するための蒸気発生器と
を有するシステム。
【請求項２２】
前記システムがエネルギー回収システムを有し、該エネルギー回収システムにおいて、前記蒸気発生器は、前記一次流体又は他の流体から抽出される熱に基づいて水を加熱して前記蒸気を生成するように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記一次流体のソースが内燃機関を有し、また前記一次流体が前記内燃機関からの排気ガスを有する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
複数の熱機関であって、
燃料を燃焼させて、燃焼生成物として水を有する排気ガスを生成する少なくとも１つの熱機関、及び
前記排気ガスによって駆動される逆ブレイトン・サイクル・タービンと、前記逆ブレイトン・サイクル・タービンによって駆動され且つ前記逆ブレイトン・サイクル・タービンから前記排気ガスを受け取り圧縮する逆ブレイトン・サイクル圧縮機とを有する逆ブレイトン・サイクル熱機関
を有する複数の熱機関と、
前記逆ブレイトン・サイクル・タービンと前記逆ブレイトン・サイクル圧縮機の間の前記排気ガスの流体経路中に位置する凝縮器であって、前記排気ガスからの前記水の少なくとも一部を凝縮させて凝縮水を形成する凝縮器と、
前記凝縮器から前記凝縮水を受け取り、且つ前記凝縮水に熱を伝達して蒸気を生成する蒸気発生熱交換器と
を有する装置であって、
前記逆ブレイトン・サイクル・タービンが、請求項１から１９までのいずれか一項に記載の前記ケーシングを有し、前記第１の作動流体が前記排気ガスを有し、また前記第２の作動流体が前記蒸気発生熱交換器によって生成された前記蒸気を有する、装置。
【請求項２５】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載の前記ケーシングの設計を表すコンピュータ可読データ構造。
【請求項２６】
請求項２５に記載の前記データ構造を記憶するコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技法はタービンの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、移動する流体から仕事を引き出すために使用することができる。タービンは、流体がブレードを横切って流れる際に、移動する流体がタービン・ロータにトルクを付与するような形状とされた一組のブレードを有している。タービン・ロータは、シャフトを介して、タービンによって駆動される構成要素に接続することができる。タービンのためのケーシングは、タービンを取り囲んで、それにより移動する流体を含有し且つ導くために使用することができる。
【発明の概要】
【０００３】
少なくともいくつかの実例は、タービン・ロータのためのケーシングであって、
第１の作動流体をタービン・ロータ上へ導くように構成された第１の流体供給通路と、
第２の作動流体を導いて、第１の作動流体によってタービン・ロータにトルクが付与される方向と同じ方向のトルクをタービン・ロータに付与するように構成された第２の流体供給通路であって、第１の流体供給通路及び第２の流体供給通路は、第１の作動流体及び第２の作動流体を個別の入口からケーシングへ導いて、タービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に導かれる第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成するように配置される、第２の流体供給通路と
を有する、タービン・ロータのためのケーシングを提供する。
【０００４】
少なくともいくつかの実例は、上で考察したケーシング、及びタービン・ロータを有するタービンを提供する。
【０００５】
少なくともいくつかの実例は、上で考察したケーシングの設計を表すコンピュータ可読データ構造を提供する。上で説明したデータ構造は、コンピュータ可読記憶媒体上に記憶することができる。記憶媒体は非一時的記憶媒体であってもよい。
【０００６】
本技法の他の態様、特徴及び利点は、実例についての、添付の図面に関連して読まれるべき以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】タービン・ロータの実例を示す図である。
【図２】図１のタービン・ロータの断面及びタービン装置におけるロータの使用を示す図である。
【図３】シュラウド付きタービン・ロータの実例を示す図である。
【図４】図３のシュラウド付きタービン・ロータの断面及びタービン装置におけるロータの使用を示す図である。
【図５】それぞれ第１の作動流体及び第２の作動流体によって駆動される２つのタービン・ロータを有する装置の実例を示す図である。
【図６】第１の作動流体及び第２の作動流体の両方によって駆動されるタービン・ロータを有するタービン装置の実例を示す図である。
【図７】図６のタービン・ロータの第１の実例を示す図である。
【図８】図６のタービン・ロータの第１の実例を示す図である。
【図９】図６のタービン・ロータの第１の実例を示す図である。
【図１０】図６のタービン・ロータの第２の実例を示す図である。
【図１１】図６のタービン・ロータの第２の実例を示す図である。
【図１２】図６のタービン・ロータの第２の実例を示す図である。
【図１３】図６のタービン・ロータの第３の実例を示す図である。
【図１４】図６のタービン・ロータの第３の実例を示す図である。
【図１５】図６のタービン・ロータの第３の実例を示す図である。
【図１６】図６のタービン・ロータの第４の実例を示す図である。
【図１７】図６のタービン・ロータの第４の実例を示す図である。
【図１８】図６のタービン・ロータの第５の実例を示す図である。
【図１９】図６のタービン・ロータの第５の実例を示す図である。
【図２０】２つ以上の熱機関を有する装置であって、逆ブレイトン・サイクル熱機関を含み、逆ブレイトン・サイクル熱機関は、結合されたガス／蒸気タービンを有し、そのための第１の作動流体及び第２の作動流体が内燃機関からの排気ガス及び蒸気を有する、装置を示す図である。
【図２１】付加製造を使用してタービン・ロータを製造するための装置を示す図である。
【図２２】タービン・ロータを製造する方法を示す図である。
【図２３】タービン・ロータのためのケーシングの実例を示す図である。
【図２４】タービン・ロータのためのケーシングの実例を示す他の図である。
【図２５】タービン・ロータのためのケーシングの実例を示す他の図である。
【図２６】タービン・ロータのためのケーシングの実例を示す他の図である。
【図２７】ノズルの断面を示す図である。
【図２８】ケーシング及びタービン・ロータを有するタービンの断面を示す図である。
【図２９】単一のタービン・ロータが少なくとも２つの作動流体によって駆動される装置の別の実例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
タービン・ロータのためのケーシングは、第１の作動流体をタービン・ロータへ向けるように構成された第１の流体供給通路を有する。また、ケーシングは、第２の作動流体を方向付けて、第１の作動流体によってタービン・ロータにトルクが付与される方向と同じ方向のトルクをタービン・ロータに付与するように構成された第２の流体供給通路をも有する。第１の流体供給通路及び第２の流体供給通路は、第１の作動流体及び第２の作動流体を個別の入口からケーシングへ方向付けて、タービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に向けられた第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成するように配置される。
【０００９】
２つの異なる作動流体が個別の入口を通ってケーシングに流入し、それにもかかわらずタービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に付与される第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成するケーシングを提供することにより、第１の作動流体及び第２の作動流体がケーシングからロータ上へ流出する前に、これらの２つの異なる作動流体を少なくとも部分的に混合することができる。したがって従来のタービン・ロータを使用して２つのソース（供給源）から２つの作動流体を受け取ることができ、それにより、単一の作動流体を使用してタービンを作動させる場合に得られるトルクに対して、タービンのシャフトにおけるトルクが大きくなる。また、２つの作動流体の合流フローを単一のタービン・ロータのための一組のタービン・ブレード上に提供することにより、２つの個別のロータを有するタービンと比較すると、タービンの大きさ及びコストが低減される。また、２つの作動流体を単一のロータ上に提供することにより、両方の作動流体に仕事をさせることができ、その一方でシャフト動力学を管理する複雑性が軽減される。例えば振動の可能性及び軸受を実現する複雑性には、共通シャフトに結合されるデバイスの数を多くする傾向があり、したがって第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを備えた単一のタービンへの２つの個別のタービンの置き換えを可能にし、その一方で第１の作動流体及び第２の作動流体の両方からの仕事の引出しを依然として可能にすることにより、総合システムの工学実施態様を単純にすることができる。
【００１０】
また、ケーシングは、第１の作動流体及び第２の作動流体をケーシングへの個別の（非合流フロー）入口で受け取り、且つ、第１の流体及び第２の流体の合流フローをロータ・ブレード上へ導く前に、それらの流体を結合して合流フローを形成する。一方、タービンが、単一の入口で流体を受け取り、且つ、流体の単一の流れをロータ上へ導く従来のケーシングを使用して実現された場合、その流体の単一の流れがタービン・ケーシングに到達する前にそれらの２つの流体を単一の流れに結合するための上流側のマニホルディングには、タービンと他のシステム構成要素との間により大きい空間が必要であり、総合システムをより大きくすることになる。上で説明したケーシングの場合、タービン・ケーシング自体の内側で第１の流体の流れ及び第２の流体の流れを結合することができ、したがって空間効率を改善することができ、これは、いくつかの自動車アプリケーションに使用され、或いは比較的小規模の発電システムに使用されるマイクロ・タービンなどのいくつかのタイプの工学システムにとっては重要であり得る。
【００１１】
第１の流体供給通路及び第２の流体供給通路は、第１の作動流体又は第２の作動流体をタービン・ロータの円周の周りに分配する第１の流体供給通路又は第２の流体供給通路の円周部分内で、第１の作動流体及び第２の作動流体を合流フローにすることができる。したがって第１の流体供給通路及び第２の流体供給通路は、第１の流体及び第２の流体の非合流フローを受け取ることができるが、それらの流れを結合し、それらの流体をロータの円周の周りに分散させて、合流フローを円周の周りの複数のポイントでロータ上に付与することができる。
【００１２】
第２の流体供給通路は、第２の作動流体を第１の流体供給通路中に吐出することができる。したがって第２の作動流体は、第１の作動流体がロータに到達する前にケーシング内の第１の作動流体の流れの中に噴射される。したがって単一の作動流体で使用するために設計されたブレード形状を有する従来のタービン・ロータを使用して第２の作動流体から仕事を引き出し、ロータが第１の作動流体のみによって駆動された場合のトルクより大きいトルクをロータ上に提供することができる。
【００１３】
第２の流体供給通路は、タービン・ロータの軸の周りに円周状に配置された複数の流体案内構造を有することができる。これは、第２の流体が導入され、ロータ・ブレード上に導かれる第２の流体の噴射のより大きい制御を提供する複数の離散ポイントをタービン・ロータの円周の周りに提供する。例えば流体案内構造は、とりわけ有効な制御を提供するノズルを有することができる。したがって第２の流体を複数のポイントでロータ上に正確に導くことができ、また、ノズルの幾何構造は、ある範囲の流れ圧力及び温度に対するタービン・エネルギー回収を改善するように適合させることができる。言い換えると、離散ノズル（より広い通路ではなく）を使用して二次流体が導入されることにより、結果として得られる第２の（又はもっと多くの）作動流体の合流フローを一次フローに適合させる方法でタービン・ロータ・ブレードに適合させることができる。したがって従来のロータを使用することができる。
【００１４】
また、第２の流体供給通路は、タービン・ロータの軸の周りに形成された環をも有することができ、この環は、第２の作動流体をノズルの各々へ導くことができる。これは、ロータの周りの第２の作動流体の一様な分配を提供することができる。環は、第２の作動流体がこの環の中に供給される少なくとも１つの第２の流体入口を有することができ、この少なくとも１つの第２の流体入口は、第１の作動流体がケーシングの中に供給される第１の流体入口とは別である。
【００１５】
環は、タービン・ロータの軸に沿ってノズルからオフセットさせることができる。これはケーシングの円周を小さくし、したがってケーシングをよりコンパクトな設計にする。
【００１６】
ノズルのうちの少なくとも１つは先細ノズルを有することができる。即ちノズルの内径を流れの方向に沿って小さくすることができる。したがって第２の作動流体をロータ上に導いて、中間圧力の二次フローからより大きいトルクをロータ上に付与することができる。
【００１７】
ノズルのうちの少なくとも１つは中細ノズル（先細末広ノズル）を有することができる。即ちノズルの内径をノズルの中間点でノズルの両端より小さくすることができる。したがって第２の作動流体をロータ上に導いて、より高い圧力の二次フローからより大きいトルクをロータ上に付与することができる。中細ノズルは、より高い圧力では場合によっては先細ノズルであることが好ましい。
【００１８】
ノズルのうちの少なくとも１つは、第２の作動流体の流量を制御するためのメータリング・デバイス（流量調節型デバイス）を組み込むことができる。したがってノズルを通る第２の作動流体の流れをロータの作動条件に適合させることができる。例えばメータリング・デバイスは、ノズル・オリフィスの面積を変えて、第２の流体の所与の供給量に対するより有効な二次フローの提供を促進することができる。
【００１９】
メータリング・デバイスは第２の作動流体の流れを脈動させてもよい。メータリング・デバイスは、第２の作動流体の流れの脈動をタービン・ロータの回転と同期させることができる。
【００２０】
メータリング・デバイスは、二次フローをロータ回転角の関数として変更することができる。これにより第２の作動流体がノズルを通過する際に、その第２の作動流体の噴射を適切なロータ位置で生じさせることができ、したがってロータ上に付与される、所与の二次フローに対するトルクの大きさを大きくすることができる。
【００２１】
また、ケーシングは、第３の作動流体をタービン・ロータ上に導いて、第１の作動流体及び第２の作動流体によってタービン・ロータにトルクが付与される方向と同じ方向のトルクをタービン・ロータに付与するための第３の流体供給通路を有することができる。したがって３つの作動流体から単一のロータによってトルクを生成することができ、それにより単一のロータによって生成されるトルクを大きくすることができる。
【００２２】
第１の流体供給通路、第２の流体供給通路及び第３の流体供給通路は、第１の作動流体、第２の作動流体及び第３の作動流体を個別の入口からケーシングへ導き、タービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に付与される第１の作動流体、第２の作動流体及び第３の作動流体の合流フローを形成するように配置することができる。したがってロータ上にトルクを付与する前に、作動流体の各々を少なくとも部分的に混合することができる。例えば第２の流体供給通路は、タービン・ロータの軸の周りに円周状に配置された複数の第２の流体案内構造を有することができ、また第３の流体供給通路は、タービン・ロータの軸の周りに円周状に配置された複数の第３の流体案内構造を有することができ、第２の流体案内構造及び第３の流体案内構造は、タービン・ロータの軸の円周の周りに交互配置される。例えば第２の／第３の流体案内構造は、上で考察したノズル（例えば先細ノズル又は中細ノズル）を有することができ、したがって第２の流体と同様の方法で第３の流体を第１の流体供給通路の中に供給することができるが、位置はタービン・ロータの軸の周りにオフセットしている。第２の流体案内構造及び第３の流体案内構造は、同じ軸方向の位置であってもよい。
【００２３】
別法としては、第３の流体供給通路は、第３の作動流体の流れをタービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に導くことができ、また第３の作動流体の流れは、合流フローである第１の作動流体及び第２の作動流体が最初にブレードに遭遇するポイントでは、第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローとは非合流フローであってもよい。第３の作動流体の流れは、次いでもっと後のポイントで、第１の流体及び第２の流体と合流フローになり得る。したがって特定の軸方向の位置で第３の作動流体をロータ上に導くことができる。第３の流体供給通路の出口は、第１の流体供給通路及び第２の流体供給通路の出口に対して、タービン・ロータの軸に沿った異なる位置に置くことができる。例えばいくつかのアプリケーションでは、第３の作動流体が第１の／第２の作動流体より圧力が低い作動流体である場合、第３の作動流体は、場合によっては、第１の作動流体及び第２の作動流体がブレード上に供給される位置よりも軸方向に沿ったさらに下流側に位置しているタービン・ブレードの部分で導入することが好ましく、それにより、第３の作動流体を第１の作動流体及び第２の作動流体と合流フローで導入する場合と比較して、第１の作動流体及び第２の作動流体から仕事を引き出す効率を改善することができる。
【００２４】
ケーシングはラジアル・タービン（半径流タービン）と共に使用することができる。これは、よりコンパクトな総合タービン構造をもたらす。
【００２５】
ケーシング及びタービン・ロータを有するタービンが提供され得る。第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローは、単一の作動流体によって駆動されることになる同じ形状のロータ・ブレード上に提供することができるため、タービン・ロータは、単一の作動流体で使用するために設計された従来の（例えば半径流）タービン・ロータであってもよい。
【００２６】
タービンは、第１の作動流体としてタービンに供給される一次流体のソース、及び第２の作動流体としてタービンに供給される蒸気を生成するための蒸気発生器を有するシステムに使用することができる。例えば第１の作動流体はガスであってもよい。一次流体及び蒸気の両方による単一のロータの駆動を可能にすることにより、これは、一次流体のみによってロータが駆動された場合より大きいエネルギーの抽出を可能にすることができる。これは、一次流体自体又は他の流体のいずれかから抽出される熱に基づいて蒸気発生器が水を加熱し、それにより蒸気を生成するエネルギー回収システムのためにとりわけ有用であり得る。例えばこのようなエネルギー回収システムは、一次流体のソースが内燃機関を有し、また、一次流体が内燃機関からの排気ガスを有する自動車システムのために有用であり得る。
【００２７】
別の実例では、タービン・ロータは、第１の作動流体が第１の流体入口部分からタービン・ブレード間の第１の流体流通路に沿って流れると、所定の方向のトルクを付与するように形状化された一組のタービン・ブレードを有する。また、ロータは、タービン・ブレードと同じロータ上に、第１の流体流通路とは異なる幾何構造を有する１つ又は複数の第２の流体流通路を画定する１つ又は複数の第２の流体案内構造をも有する。第２の流体案内構造は、第２の作動流体が第１の流体のその部分とは別の第２の流体入口部分から、１つ又は複数の第２の流体流通路に沿って流れると、第１の作動流体によって駆動されるタービン・ブレードと同じ所定の方向のトルクをタービン・ロータに付与するように形状化される。
【００２８】
ロータの個別の流体入口部分で供給される第１の作動流体及び第２の作動流体から仕事を引き出す単一のロータを提供することにより、それぞれ第１の作動流体及び第２の作動流体によって駆動される共通シャフト上に２つの個別のタービン・ロータを有するシステムと比較すると、タービンを使用した装置の大きさ及びコストを低減することができる。また、ロータの組合せを使用して第１の作動流体及び第２の作動流体の両方から仕事を引き出すことにより、シャフト動力学を管理する複雑性を軽減することができる。例えば振動の可能性及び軸受を実現する複雑性には、共通シャフトに結合されるデバイスの数を多くする傾向があり、したがって単一のタービンへの２つの個別のタービンの置き換えを可能にし、その一方で第１の作動流体及び第２の作動流体の両方からの仕事の引出しを依然として可能にすることにより、総合システムの工学実施態様を単純にすることができる。
【００２９】
流体流通路の少なくとも一部は、第１の流体流通路の少なくとも一部から半径方向に内側又は外側に、同じ軸方向の位置で配置することができる。第１の作動流体及び第２の作動流体のための流体流通路を同じ軸方向の位置で重畳させることにより、２つの個別のロータが共通シャフト上の異なる軸方向の位置に取り付けられる場合よりも、タービン・ロータと結合した空間全体をより有効に使用することができる。
【００３０】
タービン・ロータは、第１の流体流通路からの第１の作動流体及び第２の流体流通路からの第２の作動流体の両方を排流するための共通排流領域を有することができる。両方の作動流体をタービンから一緒に吐き出すことにより、単一の組合せ排流マニホルドを使用することができるため、これは、タービンを含むシステムの実施態様を単純にする。共通排流領域は異なる方法で実現することができる。いくつかの実例では、第１の流体流通路及び第２の流体流通路は、隣り合わせの出口をタービン・ロータの同じ側に有することができ、したがって共通排気パイプ又はコンジット中に通気することができる。他の実例では、第１の流体流通路及び第２の流体流通路のうちの一方は、もう一方に通気することができる。例えば第２の流体流通路は、第２の作動流体を第１の流体流通路に排出することができ、そこで第１の作動流体と混合され、次に両方の流体が共通排流領域で第１の流体流通路から離れる。
【００３１】
一組のタービン・ブレードは、タービン・ロータの軸の周りに互いに回転対称であってもよい。いくつかの実施例では、１つ又は複数の第２の流体案内構造もタービン・ロータの軸の周りに互いに回転対称であってもよい。しかしながら一組のタービン・ブレードは、１つ又は複数の第２の流体案内構造に対して回転非対称であってもよい。したがって１つ又は複数の第２の流体案内構造は、軸の周りを回転したタービン・ブレードうちの１つの単なる別の実例ではなく、第１の流体流通路によって提供される幾何構造の単なる回転ではない異なる幾何構造を提供している。
【００３２】
第１の作動流体及び第２の作動流体は任意の流体であってもよい。例えば流体は、ガス、ガスの混合物、液体又は液体の混合物であってもよい。例えば流体は、水、蒸気、熱機関からの排気ガス、等々であってもよい。第１の作動流体及び第２の作動流体は、異なるタイプの作動流体であってもよく（例えば排気ガス及び蒸気）、或いは２つの異なるソースから提供される同じタイプの流体であってもよい。したがって一般に第１の作動流体及び第２の作動流体は、ロータのそれぞれの入口領域に個別に提供される流体の任意の２つの異なる流れであってもよい。
【００３３】
以下で考察される実例は２つの作動流体を使用しているが、タービン・ロータは、さらに、第３の作動流体によって駆動される第３の流体案内構造を備えることができる。したがって第１の作動流体及び第２の作動流体は、同じロータを駆動している３つ以上の作動流体のうちの任意の２つであってもよい。
【００３４】
いくつかの実例では、タービン・ロータは、他の流体をタービン・ロータを通して流すことができる通路をも有することができるが、同流体は、動作中は、それはタービン・ロータ中に全くトルクを付与しない。例えば高い温度で作動させることが意図されたタービン・ロータは、タービン・ブレードを貫通する冷却通路を有することができ、次にタービンが作動中である場合に、冷却流体をこれらの通路を通過させて過熱の可能性を小さくすることができる。冷却通路の配置は、冷却通路を通過する冷却流体がタービン・ロータに何らかのトルク又は回転運動を付与しないようにすることができる。一方、第２の流体案内構造は、案内構造によって拘束された第２の流体流通路を通って流れる第２の作動流体が、タービン・ブレード間を流れる第１の作動流体によって付与されるトルクと同じ方向のトルクをタービン・ロータに付与するように形状化することができる。即ち、第２の流体案内構造の存在及び第２の作動流体の作用は、タービン・ロータが第１の作動流体のみによって駆動される場合より大きいパワーでタービン・ロータが回転することを意味している。一方、冷却通路は、仮に提供されたとしても、第１の作動流体によって駆動されるタービン・ブレードによって提供されるパワーに対する何らかのパワーの増加を提供しなくてもよい。
【００３５】
以下では、二重作動流体タービン・ロータのいくつかの異なる実例が説明される。第２の流体案内構造はいくつかの方法で実現することができる。
【００３６】
一実例では、第２の流体案内構造は、第１の作動流体によって駆動される一組のタービン・ブレードから半径方向に内側又は外側に配置される他の一組のタービン・ブレードを有することができる。例えば他の一組のタービン・ブレードは、一般的には中実で、且つ、シャフトに接続されることになるタービン・ホイールの中心部の空間内に形成することができるが、その代わりに部分的に中空にし、且つ、第２の作動流体によって駆動されるブレードと共に形状化することも可能である。この場合、他の一組のタービン・ブレードは、第１の作動流体によって駆動される第１の一組のタービン・ブレードから半径方向に内側である。別法としては、シュラウド付きタービン・ホイール（第１の一組のタービン・ブレードは、ロータの円周の周りを延在している、ロータと共に回転するシュラウド部分内に形成される）は、シュラウド部分の外側に形成された追加の一組のブレードを有することができる。この場合、第２の作動流体のための他の一組のタービン・ブレードは、第１の作動流体のために提供される一組のタービン・ブレードから半径方向に外側であってもよい。いくつかの実例では、第１の一組のタービン・ブレード及び他の一組のタービン・ブレードは、いずれも半径流タービン・ブレードであってもよく、そのために流体は半径方向にブレードを越えて流れる（内側又は外側のいずれか）。
【００３７】
別法としては、第１の作動流体のための一組のタービン・ブレードは半径流タービン・ブレードを有することができるが、他の一組のタービン・ブレードは、第１の作動流体のための一組のタービン・ブレードから半径方向に内側に配置された回転軸流タービン・ブレードを有することができる。この手法によれば、タービンは、静止軸流タービン・ブレードを有するステータと相俟ってタービン・ロータを有することができる。ロータ及びステータは、相俟って、タービンの軸の近傍に、軸流タービンの外側の追加半径流タービンによって効果的にシュラウドされる軸流タービンを形成し、したがってトルクは、外側の半径流タービン・ブレードに沿って半径方向に流れる第１の作動流体、及び内側の回転静止軸流タービン・ブレードに沿って軸方向に流れる第２の作動流体の両方によって提供される。ステータは、第２の作動流体をロータの軸に沿って軸流タービン中に噴射することができる静止フロー経路を含むことができる。また、ロータも、軸流タービンの交互配置された回転／静止ブレードに第２の作動流体が供給されるフロー経路、及び／又は第２の作動流体が軸流タービンから排流される排流通路の少なくとも一部を含むことができる。
【００３８】
別の手法では、第２の一組のタービン・ブレードを提供する代わりに、第２の流体案内構造は、第１の作動流体によって第１の一組のタービン・ブレードに付与されるトルクの所定の方向とは反対の方向に第２の作動流体を吐き出す１つ又は複数の反動輪通路の境界を有することができる。使用中、所望の回転方向とは反対の方向に流体を吐き出すことによる反動力生成が、追加トルクを回転方向に付与し、したがってタービンによって提供されるパワーが大きくなる。
【００３９】
反動輪通路は、一組のタービン・ブレード自体の中に、例えばタービン・ブレードの内側を通って走り、次にタービン・ロータの円周の周りの、運動の方向とは反対の方向に向かって配向されるポイントで通気する内部通路として形成することができる。一組のタービン・ブレードによって付与されるトルクが時計方向である場合、第２の作動流体を吐き出すためのノズルは反時計方向に向けることができ、また、その逆についても同様である。いくつかの事例では、反動輪通路は第２の作動流体を第１の流体流通路中に吐き出すことができ、したがって第２の流体は、第１の一組のタービン・ブレードを横切って流れている第１の流体と混合され、また、第１の流体及び第２の流体は一緒に第１の流体流通路から排流される。別法としては、第１の流体通路がタービン・ロータに固定されるシュラウド部分によってシュラウドされると、反動輪通路は、一組のタービン・ブレードのシュラウド部分の外側の領域に第２の作動流体を吐き出すことができる。第１の流体がタービン・ブレードによって画定された第１の流体流通路を離れた後まで、第１の流体と第２の流体の間の混合を少なくすることにより、これは、流体がより効率的に第１の流体流通路を通って流れ、タービンによって引き出される仕事の量が多くなるようにすることができる。
【００４０】
いくつかの実例は、複数の個別の部品からタービン・ロータを形成することができるが、一組のタービン・ブレード及び１つ又は複数の第２の流体案内構造の両方を有する固結物の統合体を有するタービン・ロータを提供することは有用であり得る。タービン・ロータの設計は比較的複雑であり得るが、付加製造技法によって込み入って形状化されたタービン・ブレード又は流体流通路を含む、材料のこのような統合体を製造することが可能である。
【００４１】
装置は、上で考察したタービン・ロータを有するタービン、又はロータ及び上で言及した軸流タービン・ブレードを有するステータを有するタービンを有することができる。第１の流体供給部分を提供して、第１の作動流体をタービン・ロータの第１の流体入口部分に供給することができ、また、第２の流体供給部分は、第２の作動流体をタービン・ロータの第２の流体入口部分に供給することができる。タービン・ロータの第１の入口部分及び第２の入口部分は、タービン・ロータ上の異なる（回転非対称）位置に置くことができる。共通排流部分を提供して、タービンから吐き出された第１の流体及び第２の流体の両方を排出することができる。
【００４２】
例えば第１の流体供給部分は、タービン・ロータの円周の周りに配置された領域で第１の作動流体を第１の流体流通路中に噴射するための第１の渦形室を有することができる。第２の流体供給部分は、タービン・ロータの円周の周りに配置された領域で第２の作動流体を第２の流体流通路中に噴射するための第２の渦形室を有することができる。渦形室を使用して両方の作動流体が噴射される場合、その渦形室は、タービンの軸に沿った異なる軸方向の位置に配置することができる。例えば実施例では、一組のタービン・ブレードが第２の一組のタービン・ブレードの半径方向に内側に提供される場合、タービン・ホイールの後端の一部は外側に延在して、外側の一組のタービン・ブレードによって占有される領域を越えて突出することができ、また、内側の一組のブレードに対応する第１の／第２の流体入口部分のうちの１つは、複数の渦形室を収容して、異なる軸方向の位置で異なる作動流体を提供するために、その突出部分の上に形成することができる。
【００４３】
別法としては、第２の流体供給部分は、第２の作動流体をタービン・ロータの軸に沿って１つ又は複数の第２の流体流通路中に噴射することができる。例えばこの手法は、第２の作動流体が上で考察した反動輪通路を通って流れる場合、或いは内側のタービンが軸流タービンである場合に有用であり得る。ロータと第２の流体供給部分（タービンの車軸を取り囲んでいる）の継目にシール（例えばラビリンス・シール）を提供して、第２の作動流体の漏れを少なくすることができる。
【００４４】
上で考察したタービンは、２つの異なる作動流体（又は同じタイプの作動流体の２つのソース）から仕事を引き出すことが望ましい任意の工学システムに使用することができる。
【００４５】
このようなシステムの一実例は、燃料を燃焼させて、燃焼生成物として水を有する排気ガスを生成するための少なくとも１つの熱機関、及び排気ガスによって駆動されるタービン、及びタービンによって駆動され、タービンから排気ガスを受け取って圧縮する圧縮機を有する逆ブレイトン・サイクル熱機関を含む２つ以上の熱機関を有する装置に存在し得る。例えばこのようなシステムは、内燃機関によって排出される熱い排気ガスから廃熱を回収するために有用であり得る。
【００４６】
このようなシステムでは、逆ブレイトン・サイクル・タービンと逆ブレイトン・サイクル圧縮機の間の排気ガスの流体経路中に凝縮器を配置して、排気ガスからの水の少なくとも一部を凝縮させて凝縮水を形成することができる。燃焼生成物として排気ガスに含まれている水の少なくとも一部を凝縮させることにより、これは、逆ブレイトン・サイクル圧縮機を通る質量の流れを少なくし、それにより排気ガスを吐出するためにこの圧縮機によってなされるべき必要な仕事の量が少なくなる。排気ガスは、圧縮可能な排気ガスの圧力を逆ブレイトン・サイクル圧縮機を使用して高くする場合と比較すると、凝縮水の固有の非圧縮性により、その圧力を高くすると、必要なエネルギーがより少なくなるため、必要なより少ない仕事で吐出させることができる。
【００４７】
凝縮水が排気ガスから抽出されると、その凝縮水から何らかの有用な仕事を引き出すために、作動流体としてそれを再循環させることができる。したがって蒸気発生熱交換器は、凝縮水を凝縮器から受け取り、且つ、凝縮水に熱を伝達して蒸気を生成することができる。蒸気を生成するために使用される熱は、排気ガス自体からの熱であっても（例えば排気ガスは、凝縮器へのその途上で蒸気発生熱交換器を通過することができる）、或いは別のソースからの熱であってもよい。蒸気が生成されると、次に、何らかの仕事を引き出すためにその蒸気を使用してタービンを駆動することができる。
【００４８】
従来のタービン・ロータの場合、１つは逆ブレイトン・サイクル熱機関の逆ブレイトン・サイクル・タービンとして作用するタービン、もう１つは蒸気発生熱交換器によって生成される蒸気によって駆動されるタービンの２つの個別のタービンが必要である。
【００４９】
しかしながら本出願における実例のいずれかで考察したタービン・ロータ、ケーシング又はタービンを使用することにより、逆ブレイトン・サイクル・タービンは、燃料を燃焼させた少なくとも１つの熱機関からの排気ガスを有する第１の作動流体、及び蒸気発生熱交換器によって生成された蒸気を有する第２の作動流体の２つの作動流体によって駆動されるタービン・ロータを有することができる。これにより、システムは、空間及びコストの点で、燃料燃焼熱機関の排気ガスからのエネルギーの回収をより効率的に実現することができる。
【００５０】
本出願における実例のうちのいずれかで考察したタービン・ロータ及び／又はケーシングは付加製造（積層造形、アディティブマニファクチャリング）によって形成することができる。付加製造では、物品全体を製造するために、材料の層を次々と連続的に構築することによって物品を製造することができる。例えば付加製造は、選択的レーザ融解、選択的レーザ焼結、電子ビーム融解、等々によるものであってもよい。タービン・ロータを形成するために使用される材料は様々であり得るが、いくつかの実例では、金属又は合金、例えばアルミニウム、チタン又は鋼であってもよい。
【００５１】
付加製造プロセスは、製造されるべき設計の特性を表す電子設計ファイルを供給し、且つ、設計ファイルを製造デバイスに供給される命令に翻訳するコンピュータに設計ファイルを入力することによって制御することができる。例えばコンピュータは、三次元設計を連続する二次元層にスライスすることができ、また、個々の層を表す命令は、例えば粉末床全体にわたるレーザの走査を制御して対応する層を形成するために、付加製造機械に供給することができる。したがっていくつかの実施例では、物理的タービン・ロータを提供するのではなく、上で考察したタービン・ロータの設計を表すコンピュータ可読データ構造（例えばコンピュータ自動化設計（ＣＡＤ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）ファイル）の中でその技法を実現することも可能である。したがってタービン・ロータをその物理的形態で販売するのではなく、このようなタービン・ロータを形成するための付加製造機械を制御するデータの形態でタービン・ロータを販売することも可能である（このタービン・ロータは、次に、下流側パーティによって、それら自身の付加製造機械を使用して製造することができる）。記憶媒体を提供してデータ構造を記憶することができる。
【００５２】
図１は、単一の作動流体によって駆動されるためのタービン・ロータ２の実例を示したものである。ロータ２は、軸６の周りに回転対称である一組のタービン・ブレード４を有している。隣接するブレードの個々の対は、それらの間に流体流通路を画定しており、流体の所与の部分がどの流通路を取るかには無関係に、流通路の幾何構造は同じである（ただし軸６の周りを回転している）。ロータは軸６上に中心孔８を有しており、この中心孔８を通して車軸（アクスル）を挿入することができる。軸方向の孔８を取り囲んでいる材料１０のブロックは中実（ｓｏｌｉｄ）であり、また、シャフト（図１には示されていない）に接続することができる。シャフトは、タービン・ロータ２の一体部品として（一体化された材料の単体として）形成することができ、また、ロータ２の後面及び前面のうちの一方又は両方のロータを越えて延在することができる。別法としては、シャフトは、ロータが製造された後、ロータに結合することも可能である。
【００５３】
図２は、タービン装置１０内で使用される場合のタービン・ロータ２の断面を示したものである。ロータ２は、ロータ２の中心孔８を貫通している車軸１２上に取り付けられている。この実例では、シャフト１４はロータ２の後面に結合されているが、他の実例では、シャフトは、タービンの両側の他のデバイス（発電機など）を駆動するために、前面又は両方の面に存在し得る。ロータ２は、流体がタービン・ロータ２から排出される排流出口１８の一部をやはり形成している静止ケーシング１６内で回転する。渦形室（ボリュート）２０は、隣接するブレード４間の通路に作動流体を噴射するために提供されている。渦形室２０は、入口の近くのタービン・ロータ２の円周の周りをブレード間の流体流通路まで通っている通路を形成しており、また、渦形室の円周の周りの１つ又は複数のポイントで作動流体のソースに接続されている。渦形室２０は、ロータの全円周の周りを延びている必要はなく、いくつかの実例では、複数のより小さいセクションに分割することができる。渦形室２０、静止ケーシング１６及び排流出口１８は、いくつかの実例では、１つの統合構成要素として製造することができ、また、ロータ２とは個別に製造することも可能である。
【００５４】
したがって作動流体が渦形室２０に噴射されると、作動流体はロータの円周の周りを通過して、ロータ２のブレード間のそれぞれの流体流通路中に噴射される。作動流体は、移動する流体がタービン・ロータに所定の方向のトルクを付与するように形状化されたブレードを越えて通過する。図１及び図２の実例では、ブレードは、作動流体が反時計方向のトルクを付与するように形状化されているが、別の実例では、時計方向のトルクを付与するよう、ブレードの配向を反転させることができることが認識されよう。ロータの回転はシャフト１４を駆動し、シャフト１４は、次いでそのシャフトに接続された別の構成要素を駆動する。ブレード間の通路を離れる流体は、排流部分１８を介して排流される。
【００５５】
図１及び図２は、非シュラウド付きタービン・ロータの実例を示したものである。図３及び図４に示されているようにシュラウド付きタービン・ロータ３０を提供することも可能である。シュラウド付きタービン・ロータ３０では、図１に示されているブレードと同様の方法で一組のタービン・ブレード４が提供されるが、それに加えて、ブレード４の外縁に固定され、且つ、タービン・ロータ３０の外側の円周の周りを延在するシュラウド部分３２が存在する。作動流体がブレードの縁と静止ケーシング１６の間の隙間を介して逃れ得ることが可能である図１と異なり、図３のシュラウド付きロータの場合、シュラウド３２が作動流体の漏れを防止し、作動流体が逃げるのは排流領域の流体流通路からのみであることを保証し、流体の所与の質量流量から引き出される仕事の効率を改善することができる。図４に示されているように、シュラウド付きタービン・ホイール３０が使用される場合、ケーシング１６をタービン・ロータの周りに延在させる必要はなく、その代わりにシュラウド付きタービン・ロータ３０は、他の作動流体のための空気を排気領域１８に単純に通してもよく、排気領域１８は、タービン・ロータを取り囲んでいる何らかのケーシングに接続しなくてもよい。図２の場合と同様、渦形室２０は、タービン・ブレードによって閉ざされた流体流通路に作動流体を噴射することができる。それ以外、タービンは図１及び図２に示されているタービンと同様である。
【００５６】
図１〜図４に示されている実例は半径流タービン・ロータであり、そのため仕事は、ロータの外側の周囲から内側へ軸６に向かって移動する半径方向の成分を含む方向に、ブレードによって形成される通路を通って流れる作動流体から引き出される（流体が半径方向に外側へ流れる半径流タービンを提供することも可能である）。
【００５７】
いくつかの工学システムでは、作動流体の２つ以上のソースをシステム内に存在させることができ、また場合によっては両方の作動流体から仕事を引き出すことが望ましい。図５は、このようなシステムを実現するための典型的な手法を示したものである。２つのタービン４０、４２は共通シャフト４４上に取り付けられており、第１のタービン４０は第１の作動流体によって駆動され、また、第２のタービン４２は第２の作動流体によって駆動される。例えばそれぞれの作動流体は、熱いガス、蒸気、空気、又は例えば水などの液体であってもよい。しかしながらこの手法はいくつかの欠点を有し得る。第１に、２つの個別のタービンを準備することは、全体としての工学システムによって占有される空間全体が増加することになり、これは、空間効率が重要な問題になり得るいくつかのアプリケーションでは場合によっては望ましくない。例えばシステムを車両のボンネット又は荷物入れの下などの厳密に制限された空間内に適合させなければならない自動車アプリケーションでは、空間は場合によっては非常に貴重であり、したがって第２のタービンを提供することは場合によっては実際的ではない。また、２つのタービンを提供することによって製造コストが高くなる。また、図５に示されているように個々のタービン４０、４２は個別の排流部分４６、４７を有しており、したがってこれは、全体としてのシステムのための２つの個別の排流出口が必要になるか、或いは排流流体を第１のタービン及び第２のタービン４０、４２から一緒に戻すためのより複雑なマニホルディングが必要になるかのいずれかであり、この場合もシステムの大きさ及び複雑性、並びにシステムを構築するコストが増加する。別の問題は、より多くの構成要素が単一のシャフト上に取り付けられ、シャフト動力学を平衡させることがますます複雑になることである。例えばシャフトに接続される個々の構成要素には場合によっては軸受が必要であり、また、とりわけ、熱い流体で作動するシステムの場合、軸受の冷却を維持することは重要な問題であり得る。したがって追加タービンに関連する個々の追加の組の軸受により、システムを実現する複雑性及びコストが増加することになり得る。また、より多くの構成要素が同じシャフトに接続されると、これは振動の管理をより困難にし得る。
【００５８】
図６に示されているように、これらの問題は、タービン・ロータの第１の流体供給部分５２から第１の流体入口領域へ供給される第１の作動流体、及びタービン・ロータの第２の流体供給部分５４から第２の流体入口領域へ供給される第２の作動流体の両方によって駆動される単一の組合せタービン・ロータ５０を提供することによって軽減することができる。タービン・ロータ５０は、第１の作動流体及び第２の作動流体の両方がタービン・ロータに同じ方向のトルクを付与するように形状化され、したがって両方の作動流体から仕事が引き出される。流体は、いずれもタービン装置の共通排流部分５６から排出される。したがって図５と比較すると、装置全体の大きさ及び製造コストを低減することができ、また、シャフト動力学をより効率的に管理することができる（例えばより少ない軸受を使用して、また、振動管理のより軽減された複雑性で）。また、流体が一緒に排流されるため、個々の流体のための個別のマニホルドを必要とする代わりに、単一の排流マニホルドを提供することができる。
【００５９】
図７〜図１９は、図６に示されている装置に使用することができるタービン・ロータの５つの実例を図解したものである。個々の実例では、ｚ軸はロータの回転の軸に対して平行であり、また、ｘ軸及びｙ軸は回転の軸に対して直角である。
【００６０】
図７〜図９は、第１の作動流体及び第２の作動流体によって駆動されるためのタービン・ロータ６０の第１の実例を示したものである。図８は、図７に示されているロータをｙ軸に沿って見た場合の側面図を示したものであり、また、図９はｘ−ｚ平面における断面図を示したもので、断面の平面は、ロータの中心の孔を通っている。図７に示されているように、ロータ６０は、第１の流体によって駆動されるための第１の一組の半径流タービン・ブレード６４の半径方向に内側に配置される第２の一組の半径流タービン・ブレード６２を含む。この実例では、第１の一組のタービン・ブレード６４は、図１の実例で示されている輪郭と同様の輪郭を有しているが、それらは異なる輪郭を有することも可能である。第２の一組のタービン・ブレード６２は、図１における中実１０である領域に形成されている。したがって第２の一組のタービン・ブレードが第２の流体流通路を形成し、また、第２の作動流体がこれらの通路を通って流れると、それらは第２の一組のブレード６２に向かって流れ、第１の作動流体によって駆動される際に第１の一組のブレード６４によって課せられるトルクの方向と同じ方向のトルクをロータ６０に付与する。図７の実例では、トルクの方向は反時計方向であるが、他の実例は、時計方向に回転するロータ６０を提供することができる。
【００６１】
図８に示されているように、タービン・ロータ６０の後面の内側の部分６５は後面の外縁を越えて突出し、第１の流体入口領域６８の軸方向に後側に配置される第２の流体入口領域６６を画定している。図９の断面図に示されているように、ロータがタービン・システム内に使用される場合、第１の流体入口領域６８の周りに第１の渦形室７０を配置して、第１の一組のブレードのそれぞれのブレード６４間の第１の流体流通路７２に第１の流体を噴射することができ、したがって第１の流体はロータにトルクを付与する。第２の流体入口領域６６の周りに第２の渦形室７４を配置して、第２の一組のタービン・ブレード６２間の第２の流体流通路７６を介して第２の作動流体を噴射することができる。したがって第２の流体は、第２の渦形室７４から通路７６を通って流れ、また、第２の一組のブレードに向かって流れて、第１の流体によって課せられる回転運動の方向と同じ方向のトルクを付与する。第１の流体流通路及び第２の流体流通路７２、７６は、並んでタービンの排流部分８０に通気し、次に、共通排流マニホルドを介して一緒に排出することができる。この実例では、第２の作動流体のための内側の流路は、第１の作動流体のための外側の流路によって効果的にシュラウドされる。第１の流体流通路及び第２の流体流通路の部分は、異なる半径方向の位置に配置されているが、軸方向の位置は同じである。第２の一組のタービン・ブレード６２は、さもなければ図１のタービン・ホイール内の中実である部分に形成されるため、第２の一組のブレードを準備するための何らかの追加空間は不要であり、また、タービンの質量の軽減を促進し、このようなタービンを使用するシステムのための空間効率を改善し、また、製造コストを低減する。
【００６２】
図１０〜図１２は、図６の実例に使用することができる二重作動流体タービン・ロータ９０の第２の実例を示したものである。図１１はｘ−ｚ平面における断面を示したもので、平面はロータの中心の中心孔を通っている。図１２は、図１１のＡ−Ａの印が付された位置のｘ−ｙ平面における断面図を示したものである。ロータ９０は、図７のブレード６４と同様の第１の一組のタービン・ブレード９２を含む。第１の作動流体は、例えば図９の実例の場合と同様、渦形室から第１の流体入口領域９３で供給される。
【００６３】
この実例では、ブレードの内側の、軸方向の孔を取り囲んでいる中心部分９４は、図１の中心部分１０と同様、ほとんど中実である。しかしながら図１１の断面図に示されているように、一組の反動輪通路９６がロータの中央中実部分９４の内側に形成されている。反動輪通路９６の中実境界は第２の流体案内構造の実例であり、また、反動輪通路９６は第２の流体流通路の実例である。
【００６４】
反動輪通路９６は、ロータ９０の軸上の第２の流体入口部分９７から第２の流体を取り入れる。例えば第２の作動流体は、ロータが回転する車軸を取り囲んでいる管を介して噴射することができる。ラビリンス・シール（図１１には示されていない）を使用して第２の作動流体の漏れを少なくすることができる（以下で考察する図１３〜図１５の第３のロータ実例で示されているシールと同様）。
【００６５】
第２の作動流体は軸に沿って通過し、次に、第１の一組のタービン・ブレードのそれぞれのブレード９２中に配置されているノズル９８に向かって分配される。個々のノズルは、第１の作動流体によって付与される回転運動の方向から遠ざかる方向に面しているブレード９２の側に配置されている。図１０〜図１２の実例では、運動の方向は反時計方向であり、したがってノズルは、第２の作動流体を時計方向に吐き出すために、個々のブレードの時計方向に面している表面に配置されている。空気の時計方向の放出によって生じる反動力（推力）は、反時計方向に加えられる追加トルクをもたらし、したがってロータ９０は、ブレード９２のみによって達成されることになるトルクより大きいトルクを提供する。ノズル９８は、ブレード９２を横切って通過する第１の作動流体によって取られる流体流通路と同じ流体流通路に第２の作動流体を吐き出し、したがって第１の作動流体及び第２の作動流体の両方がタービンの共通排流領域から排流される。第１の作動流体によって駆動されるブレードが時計方向のトルクを提供するように形状化される実施例では、ノズル９８は、上記の配置の代わりに、流体を反時計方向に吐き出すために、ブレード９２の反時計方向に面している表面に配置されることになる。
【００６６】
図１１及び図１２の実例では、ロータの軸に沿った反動輪通路９６の中心部分は、より広い断面を有する円板形の領域中に開いており、第２の作動流体を個々のブレード中のノズル９８へ導いている。個別に画定された通路の場合、軸から半径方向に個々のノズル９８まで延在させることも可能であろう（図１２に点線で示されている個別の通路間の中実領域と共に）。
【００６７】
したがってこれは、第１の作動流体によって既に駆動されているロータ中の第２の作動流体から仕事を引き出すための別の技法を提供する。
【００６８】
図１３〜図１５は、二重作動流体タービンの第３の実例を示したものである。この実例では、軸流タービンは、同じタービン・ロータ上の半径流タービンの内側に形成されている。図１３に示されているように、タービンはロータ１００及びステータ１０２を含む。作動中、ロータ１００はステータ１０２の周りを回転する。ロータ１００はシャフト１０４と一体で形成され、第１の作動流体が第１の流体入口領域１０８からロータの外側の円周上へ噴射されると、ロータにトルクを付与するように形状化される第１の一組の半径流タービン・ブレード１０６を有している。第１の作動流体は、タービン・ブレード１０６によって形成される通路を通って流れ、タービンの前面から排流する。図１５はタービンの別の図を示したもので、半径流タービン・ブレード１０６をより明確に見ることができる。図１４はタービンの図を示したもので、シャフトは軸受に接続され、また、タービンによって駆動される機器に接続されている。
【００６９】
図１３及び図１４に示されているように、ロータは、ロータの軸の周りの第１の一組のタービン・ブレードから半径方向に内側に形成される一組の回転軸流タービン・ブレード１１０を含む。回転軸流タービン・ブレード１１０は、回転ブレード１１０と静止ブレード１１２の間の隙間１１１（隙間は、図１３及び図１４に陰で示されている）で、ロータがステータ１０２の周りを回転する際に静止状態を維持するステータ上に形成された対応する静止軸流タービン・ブレード１１２と交互配置されている。回転ブレード及び静止ブレード１１０、１１２は、相俟って、ロータが回転する車軸１１８を取り囲んでいる部分でステータ１０２中に提供された第２の流体供給部分１１６を通る軸に沿って噴射される第２の作動流体によって駆動される軸流タービンを形成している。
【００７０】
ラビリンス・シール１２０は、第２の流体供給部分１１６がロータ１００と合致する部分に形成されている。ラビリンス・シール１２０内では、ロータ１００及び第２の流体供給部分１１６は連動部分を有している。連動部分の形状は、軸流タービンを下方に通過させる代わりに第２の作動流体をロータの前面で逃がす場合、流体は曲がりくねった経路を移動しなければならないことになり（連動部品のイン及びアウト）、第２の作動流体が漏れる機会が少なくなり、また、仕事を引き出す効率を改善することを意味している。
【００７１】
また、第２の流体排流通路１２２は、軸流タービンから排出される第２の作動流体を受け取り、且つ、第１の一組のタービン・ブレードの隣接するブレード１０６間に形成される第１の流体流通路１２４にその第２の作動流体を吐き出すロータ１００内に形成されている。図１５及び図１３に示されている図では、第２の作動流体を吐き出すための出口孔１２６のうちの１つを見ることができる。
【００７２】
したがって作動中、第１の作動流体は、第１の一組のタービン・ブレードの円周の周りを延在している第１の流体入口領域１０８で噴射され（例えば流体は、渦形室を使用して噴射することができる）、タービンを駆動して所与の方向のトルクを付与する。一方、第２の作動流体は、タービンの中心に形成された軸流タービンの軸に沿って噴射され、該軸流タービンを駆動して、第１の一組のタービン・ブレードによって提供される方向と同じ方向の追加トルクを提供する。排流通路１２２は、第１の作動流体によって取られる通路と同じ通路に排出するため、第２の作動流体は第１の作動流体と共に排流される。この場合も、単一の作動流体によって駆動される半径流タービン・ブレードを有する従来のタービン・ロータと比較すると、この手法には追加空間がほとんど不要である。図１３は、第２の作動流体がタービンの前面から噴射される実例を示しているが、後面から第２の作動流体を噴射することも可能であろう。
【００７３】
図１６及び図１７は、図６の実例に使用することができるタービン・ロータ１４０の第４の実例を示したものである。図１６はｘ−ｚ平面における断面を示し、また、図１７はｘ−ｙ平面における断面を示している。この実例では、第１の一組のブレード１４２は、図３及び図４のシュラウド３２と同様のシュラウド部分１４４によってシュラウドされている。第１の作動流体は第１の渦形室１４６から供給され、ブレード１４２によって形成される通路を通って流れてロータにトルクを付与し、また、ロータの前面の排流領域で吐き出される。
【００７４】
第２の一組のタービン・ブレード１４８は、シュラウド部分１４４の外側に形成されている。図１７に示されているように、第２の一組のタービン・ブレード１４８は、設計要求事項に応じて、第１の一組のブレード１４４とは異なる数のブレード及び異なるピッチ（ブレード間の空間）を有することができる。第２の作動流体は第２の渦形室１５０から供給され、第２の一組のブレード１４２によって形成される通路を通って流れ、第１の作動流体によって加えられるトルクと同じ方向のトルクをロータに付与し、また、第１の作動流体と同じロータ側でロータから排流され、したがって共通排流マニホルドは、第１の作動流体及び第２の作動流体の両方を集めて排出することができる。したがって第２の一組のブレードが第１の一組のブレードから半径方向に内側に提供される図７とは対照的に、図１６では第２の一組のブレードは、第１の一組のブレードから半径方向に外側である。
【００７５】
図１８及び図１９は、図６の実例に使用することができるタービン・ロータ１６０の第５の実例を示したものである。図１８はｘ−ｚ平面における断面を示し、また、図１９はｘ−ｙ平面における断面を示している。図１６の場合と同様、第１の一組のブレード１６２は、シュラウド部分１６４によってシュラウドされた、図１６のブレードと同様の方法で機能するシュラウド付きの一組のブレードを有している。しかしながら第５の実例は、ロータの軸に沿って噴射される第２の作動流体を受け取り、且つ、第１の作動流体によってブレード１６２に付与される回転運動の方向とは反対の方向に第２の作動流体を吐き出す一組のノズル１６８に第２の作動流体を提供するために反動輪通路１６６がホイールの中心部分に形成されている点で、図１０〜図１２の反動輪実例に類似している。図１０とは異なり、図１８及び図１９の実例では、ノズルはシュラウド部分１６４の外側に配置されている。反動輪通路は、ブレードを通って、シュラウド部分１６４をわずかに越えて突き出た突出部分１６９まで延在している。この場合も、この実例では運動は反時計方向であり、したがってノズル１６８は、突出部分１６９の時計方向に面している表面に存在しているが、別の実例では運動の方向は時計方向であってもよく、その場合、ノズルは反時計方向に面することができる。図１０の場合と同様、運動の方向とは反対の方向に第２の作動流体を放出することにより、第１の作動流体によって付与されるトルクの方向と同じ方向の追加トルクが提供され、それにより第２の作動流体から追加の仕事が引き出され、また、より大きいトルクが提供される。
【００７６】
上で考察したタービン・ロータの実例は、第１の作動流体及び第２の作動流体の両方から仕事が引き出される任意のシステムに使用することができる。
【００７７】
図２０は、このようなタービンを使用したシステムの実例を示したものである（二重作動流体タービンのための多くの他の使用事例も可能であることは認識されよう）。図２０は、複数の熱機関を有する装置２００を略図で図解したものである。これらの熱機関は、内燃機関２０４、及び共通シャフト２１２上に取り付けられた逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８及び逆ブレイトン・サイクル圧縮機２１０を含む逆ブレイトン・サイクル熱機関２０６を含む。内燃機関２０４は、ターボ・チャージャ圧縮機２１６及びターボ・チャージャ・タービン２１８を含むターボ・チャージャ２１４を有している。作動中、吸込み空気がターボ・チャージャ圧縮機２１６によって圧縮され、また、内燃機関４内で燃料と混合されて内燃機関２０４を駆動し、また、逆ブレイトン・サイクル熱機関２０６に流入する前にターボ・チャージャ・タービン２１８を通過する熱い排気ガスを生成する。ターボ・チャージャ圧縮機２１６及びターボ・チャージャ・タービン２１８は、逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８及び逆ブレイトン・サイクル圧縮機２１０をも支えている共通シャフト２１２上に取り付けられている（また、システム内の部品数を少なくするための共通部品であってもよい）。他の実例実施例では、ターボ・チャージャ２１４及び逆ブレイトン・サイクル熱機関２０６は、共通シャフトを共有する必要はない。
【００７８】
逆ブレイトン・サイクル熱機関２０６に流入する熱い排気ガスは、内燃機関２０４による燃料（例えばガソリン、ディーゼル、ＬＰＧ、ＬＮＧ又はそれらの組合せ）と空気の燃焼による燃焼生成物として水を含有している。排気ガスは逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８を駆動し、また、圧力が低くなって、例えば大気圧未満の圧力で逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８から流出する。排気ガスは、逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８と逆ブレイトン・サイクル圧縮機２１０の間の流体経路に沿って流れる。この流体経路は、蒸気発生熱交換器２２０及び凝縮器２２２を通過する。凝縮器２２２は、排気ガスから水を凝縮して凝縮水（即ち液体水）を形成する働きをしている。分離器／ポンプ２２４は、凝縮水を排気ガスから分離し（例えば慣性分離を使用して）、その圧力を高くし（液体水の非圧縮性のため、比較的わずかなエネルギーを使用して）、また、凝縮水を再循環経路２３０に供給する働きをしている。凝縮水がない排気ガスは少ない質量流量を有している。凝縮水がない排気ガスは、例えば大気に排気することができるポイントまでその圧力を高くする逆ブレイトン・サイクル圧縮機２１０を通過する。凝縮器２２２には、放熱器２２８によって、装置２００を取り囲んでいる雰囲気温度に実質的に対応する温度に維持される冷却材２２６の循環流が供給される。冷却材２２６の循環流は、再循環経路２３０とは別である。冷却材２２６の循環流は閉ループ経路を形成している（逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８及び逆ブレイトン・サイクル圧縮機２１０を通る排気ガスによって取られる流体経路中への開口を有していない）。
【００７９】
分離器／ポンプ２２４からの再循環経路２３０は、凝縮水を蒸気発生熱交換器２２０に供給し、そこで、逆ブレイトン・サイクル熱機関を通過する排気ガスによって凝縮水が加熱されて蒸気を生成する。この蒸気は、第２の作動流体として逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８に供給される（排気ガスは第１の作動流体である）。結合ガス／蒸気タービン２０８は、上で説明した実例のうちのいずれかによるロータを有しており、したがってガス及び蒸気の両方から仕事を引き出して、発電機２３４によって生成することができる電気エネルギーの量を多くする。
【００８０】
作動中、内燃機関２０４は、吸込み空気と混合された燃料を燃焼させてそこから仕事を引き出し、また、水を含有した熱い排気ガスを生成する。逆ブレイトン・サイクル熱機関２０６は、やはり共通シャフト２１２上に取り付けられる発電機２３４を駆動するために使用される熱い排気ガスから仕事を引き出す働きをしている。さらに、凝縮器２２２は、排気ガスから水を抽出して凝縮水を形成し、蒸気発生熱交換器２２０は、この凝縮水中に熱エネルギーを伝達して、蒸気を生成、この蒸気も、逆ブレイトン・サイクル・タービン２０８を駆動し、また、電気エネルギーを生成する発電機２３４の駆動に寄与する。
【００８１】
図２１は付加製造を略図で図解したものである。この実例では、レーザ融解金属粉末２８８を使用して、上で説明したタービン・ロータなどの物品３０２が形成される。物品３０２は、レーザ２８４から提供される走査レーザ・ビームによって融解（溶融）される前に、溶融される金属力の薄い層が粉末スプレッダ２８２によってその一番上に拡散される下降粉末床２８０の上に層毎に形成される。レーザ２８４によるレーザ・ビームの走査、及び下降粉末床２８０の下降は、制御コンピュータ２８６によってコンピュータ制御される。その制御コンピュータ２８６は、次いでコンピュータ・プログラム（例えば製造される物品３０２を定義しているコンピュータ・データ）によって制御される。この物品定義データは、コンピュータ可読非一時的媒体２９８上に記憶される。図２１は、付加製造を実施するために使用することができる機械の一実例を図解したものである。様々な他の機械及び付加製造プロセスも、本技法に従って使用するために適しており、したがってタービン・ロータは、上で考察した一組のタービン・ブレード及び第２の流体案内構造を使用して製造される。
【００８２】
図２２は、タービン・ロータを製造するための方法を示したものである。タービン・ロータは、タービンの他の部品とは別に製造された構成要素であってもよく、また、独立型製品として販売することも可能である（タービン全体を形成するためにはステータなどの別の構成要素が必要であっても）。ステップ４００で、コンピュータ自動化設計（ＣＡＤ）ファイルが獲得される。ＣＡＤファイルは、第１の作動流体によって駆動されるため一組のタービン・ブレード、及び第２の作動流体を案内して、第１の作動流体と同じ方向のトルクを提供するための第２の流体案内構造を有するタービン・ロータの設計を表すデータ構造を提供する。例えばステップ４００におけるＣＡＤファイルの獲得は、スクラッチからのタービン・ロータの三次元（３Ｄ）モデルの設計者生成を有することができ、或いは記録媒体からの既存の設計の読出し、又はネットワークを介したＣＡＤファイルの獲得を有することができる。設計ファイルは、製造される３Ｄ幾何構造を表すことができる。
【００８３】
ステップ４０２で、ＣＡＤファイルが付加製造機械に供給するための命令に変換される。命令は、付加製造機械を制御して、材料のそれぞれの層を堆積させ、或いは形成し、これらが層毎に蓄積されてタービン・ロータ全体が形成される。例えばＣＡＤファイルによって表された３Ｄ設計は、対応する層の中で形成される材料の二次元表現を個々の層が提供する複数の層にスライスすることができる。
【００８４】
ステップ４０４で、変換された命令が、付加製造を使用してタービン・ロータを製造する付加製造機械に供給される。タービン・ロータは、様々な材料、例えばチタン又はステンレス鋼などの金属又は合金、或いは例えば重合体から製造することができる。様々な形態の付加製造を使用することができるが、一実例では、付加製造は選択的レーザ融解を使用している。
【００８５】
上記実例では、タービン・ロータは第１の／第２の流体案内構造を有しており、したがって同じロータを作動流体の２つのソースを使用して駆動することができる。
【００８６】
同じタービン・ロータを作動流体の２つの独立したソースを使用して駆動することができる別の方法は、第１の作動流体及び第２の作動流体を個別の非合流フロー入口で受け取り、且つ、第１の／第２の作動流体の流れをケーシング内で結合して、タービン・ロータ上へ導かれる第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成するタービン・ケーシングを提供することであり得る。この手法によれば、図１及び図２に示されている形態の従来のタービン・ロータを、単一の作動流体で使用するために設計されたブレードを有するケーシングと共に使用することができる。
【００８７】
図２３〜図２６は、タービン・ロータを第１の作動流体及び第２の作動流体を使用して駆動することができるタービン・ロータ２のためのケーシング５００の部分の実例を示したものである。図２３及び図２４は、反対側から見た場合のケーシングの平面図を示したものであり、一方、図２５及び図２６は、ケーシングの対応する図を斜視図で示したものである。ケーシング５００は、任意の従来のタービン・ロータ、例えば図１及び図２に図解されている半径流タービン・ロータ２と共に使用することができる。
【００８８】
ケーシング５００は、第１の作動流体（第１の作動流体入口５１２でケーシング中に供給される）が所与の方向６１のトルクをタービン・ロータ２（図示せず）に付与するよう、第１の作動流体をタービン・ロータ２上に導くための第１の流体供給通路５１０を有している。また、ケーシング５００は、第２の作動流体（１つ又は複数の第２の作動流体入口５２２でケーシング中に供給される）をロータ２上に導いて、第１の作動流体によってタービン・ロータ２に付与されるトルクの方向と同じ方向６１のトルクをタービン・ロータ２に付与するための第２の流体供給通路５２０をも有している。第２の流体供給通路５２０は、図２４には、以下で考察される環５２８及び流体案内構造（ノズル）５２６を包含するものとして示されており、簡潔にするために図２４には流体案内構造５２６のサブセットのみが５２０として印が付けられているが、流体案内構造５２６の各々は、第２の流体供給通路５２０の一部であると見なすことができることは認識されよう。第１の流体供給通路５１０及び第２の流体供給通路５２０は、第１の作動流体及び第２の作動流体を個別の入口５１２、５２２からケーシング５００へ導いて、タービン・ロータ２の一組のタービン・ブレード４上に導かれる第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成するように配置されている。
【００８９】
上で説明したように、第１の作動流体及び第２の作動流体は任意の流体であってもよい。例えば流体は、ガス、ガスの混合物、液体又は液体の混合物であってもよい。例えば流体は、水、蒸気、熱機関からの排気ガス、等々であってもよい。第１の作動流体及び第２の作動流体は、異なるタイプの作動流体（例えば排気ガス及び蒸気）であってもよく、或いは同じタイプの流体であってもよいが、２つの異なるソースから提供されてもよい（例えば異なる圧力又は温度で）。したがって一般に第１の作動流体及び第２の作動流体は、ロータのそれぞれの入口領域に個別に提供される流体の任意の２つの異なる流れであってもよい。一実例では、第１の作動流体は排気ガスであり、また、第２の作動流体は蒸気、例えばタービン・ロータ上への蒸気の供給に先立って、排気ガスから熱を抽出することによって（或いは排気ガス以外の他のガスから熱を抽出することによって）加熱された蒸気である。
【００９０】
「合流フロー」という用語は、第１の作動流体及び第２の作動流体が一緒に流れることを意味するべく理解されよう。即ち、第１の作動流体及び第２の作動流体は、一組のタービン・ブレード上に付与される前に、ケーシング内の１つ又は複数のポイントで収束して合致し、したがって２つの流体は、一組のタービン・ブレード上へ一緒に流れることができる。これは、一組のタービン・ブレード上に付与される前に、２つの流体が少なくとも部分的に混合することになり、また、２つの流体が合流することになる。この実例では、第１の作動流体及び第２の作動流体は、個別の入口５１２、５２２でケーシング中に供給され、したがってそれらがそれぞれ第１の流体供給通路５１０及び第２の流体供給通路５２０中でケーシングに流入する際に、それらは合流フローであるとは見なされないことは認識されよう。したがって第１の流体供給通路５１０及び第２の流体供給通路５２０は、タービン・ロータ２の一組のタービン・ブレード４上に付与される第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成するように配置されている。例えば第２の流体供給通路５２０は、第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローが第１の流体供給通路５１０の出口からロータ２上に供給される前に、第２の作動流体を第１の流体供給通路５１０中に吐き出すことができる。
【００９１】
図２３に示されているように、第１の流体供給通路５１０は、タービン・ロータ２の円周に対応するケーシング５００の内部表面５０４の周りを延在している円周部分５１４を形成している。第１の流体供給通路５１０及び第２の流体供給通路５２０は、第１の作動流体又は第２の作動流体をタービン・ロータの円周の周りに分配するために、第１の作動流体及び第２の作動流体を第１の流体供給通路５１０の円周部分５１４内で合流フローにすることができる。第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローは、次に、ケーシング５００の内部表面５０４上を通過し、タービン・ロータ６のタービン・ブレード４上に付与される。
【００９２】
ケーシング５００は２つの部分で形成されており、ケーシング内の内部通路を見ることができるよう、図２３〜図２６にはそのうちの１つのみが示されている。図２３〜図２６に示されているケーシング５００の前方プレートは、第１の流体供給通路５１０の境界の部分を形成しており、ケーシング５００は、ロータ及びシャフトのための中心孔を有する後方プレート、及び第１の流体供給通路の他の部分を形成している内部空洞をも有しており、後方プレートの内部空洞は、図２３及び図２５に示されている第１の流体供給通路５１０の円周部分５１４に対応する形状を有しており、したがって第１の流体供給通路５１０を前方／後方プレート間に取り囲んでいる。図２３〜図２６に示されている前方プレートは、タービン・ロータの上流側に提供され、また、後方プレートは下流側に提供されるように設計されている（下流は、流体がロータから吐き出されるタービン・ロータの排流出口１８に最も近い側を意味しており、また、上流は、ロータの軸に沿って見た場合のもう一方の側を意味している）。
【００９３】
第２の流体は、第１の流体供給通路５１０の円周部分５１４から軸方向の位置にオフセットされている環５２８に接続される２つの第２の流体入口５２２（軸の周りの異なる円周位置に提供されている）でケーシング中に供給される。環５２８は、第２の作動流体の平衡分配を生成し、したがってノズル５２６の各々を通る第２の流体の流れが同様の圧力及び質量の流れであることを保証する。この実例では、環５２８は、第１の流体供給通路５１０の上流（即ち、第１の／第２の流体がタービン・ロータから排流される側とは反対側）に配置されているが、他の実例は、第１の流体供給通路の下流の環５２８を提供することも可能である。環５２８は、タービン・ロータ２の軸６に沿ってノズル５２６からオフセットさせることができる。図２３及び図２４の実例では、環５２８は、ノズル５２６が環５２８と第１の流体供給通路５１０の間に形成されるよう、ノズル５２６からオフセットされている。図２３及び図２４に図解されている実例では、第２の流体供給通路５２０の２つの入口５２２が存在しているが、これは本質ではない。例えば第２の流体供給通路５２０は単一の入口５２２を有することができ、或いは３つ以上、例えば４つの入口を有することができる。さらに、図２３及び図２４の入口５２２は、入口５２２が円周の周りに一様に分散されるよう、互いに直径方向に反対側になるように図解されているが、これは本質ではない。
【００９４】
第２の流体供給通路は、タービン・ロータ２の軸６の周りに円周状に配置された複数の流体案内構造５２６を有している。環５２８のベース中の孔は、環５２８から個々のそれぞれのノズル５２６中への第２の作動流体の流れを許容している。流体案内構造は、ノズル、ダクト、管、コンジット、又は流体を案内するための任意の他の適切な構造を有することができる。図２３及び図２４は、軸６の周りに円周状に一様に配置された、第１の流体供給通路５１０の円周部分５１４内に第２の作動流体を供給する、言い換えると第２の作動流体を第１の流体供給通路５１０中に吐き出す１１個のノズル５２６を示している。１１個のノズル５２６が図解されているが、もっと少ない、或いはもっと多い流体案内構造５２６を提供することも可能であり、例えば２個、８個又は２５個の流体案内構造５２６を提供することができることは認識されよう。同様に、ノズル５２６を軸６の周りに円周状に一様に配置することは本質ではないことは認識されよう。例えばノズルは、第１の流体供給通路５１０が円周部分５１４中に開く位置などの特定の円周位置でグループ化することができ、また、このポイントの円周方向に反対側の位置では、より少ないノズルを提供することができる。
【００９５】
図２３に図解されているように、ノズル５２６は、ロータ２の半径に対してある角度で配向することができ、例えば個々のノズル５２６の出口が、作動流体によってタービン・ロータ２にトルクが付与される方向６１（したがってタービン・ロータの回転の方向）に向くように傾斜させることができる。ノズルは、第２の作動流体がロータ・ブレードに対して実質的に直角にノズルから流出するように配向することができ、したがって第２の作動流体がタービン・ロータ上に付与される際に、第２の作動流体に対する交差流成分がほとんど存在しないか、或いは全く存在しないことを保証することができる。この実例では、ノズル５２６は円形の内部断面を有している。ノズル出口５２６は、図２３では、第１の流体供給通路５１０の内側の表面の曲率のために細長い形で出現し、ノズル断面の一方の側がノズル断面のもう一方の側より早く第１の流体供給通路５１０の内側の表面に達していることを意味しているが、ノズル５２６の内部断面は、それにもかかわらず円形であることに留意されたい。しかしながら円形断面は本質ではない。例えばノズル５２６は、正方形又は六角形の断面を有することができる。
【００９６】
図２７はノズル５２６の実例断面を示したものである。第２の作動流体は、環５２８からノズル入口５２６ｂを通ってノズル５２６の中へ通過し、ノズル５２６に沿ってノズル出口５２６ｃから流出する。図２５に図解されているように、ノズル５２６は中細（ｄｅ  Ｌａｖａｌ）ノズルを有することができる。即ちノズルの中央部分におけるノズルの内径は、ノズル入口５２６ｂ又はノズル出口５２６ｃにおける内径より小さい。別法としては、ノズル５２６は先細ノズルであってもよい（ノズルの内径がノズル出口５２６ｃ部分でノズル入口５２６ｂ部分より小さい）。したがって中細ノズル又は先細ノズルを使用することにより、第２の作動流体は、ノズル５２６を通過する際に加速することになる。図２３のノズル５２６の各々は同じであるが、様々なノズルは様々な形態を取ることができ、例えば異なる断面、臨界流量及び傾斜角を有することができ、依然として同じ第２の流体供給通路の部分を形成することができることは認識されよう。
【００９７】
ノズル５２６のうちの少なくとも１つは、弁、制限器、又はノズル５２６を通る第２の作動流体の質量の流れを制御する他の手段などのメータリング・デバイスをさらに有することができる。メータリング・デバイスは、例えば第２の作動流体の流れの脈動をタービン・ブレードの回転と同期させるために、第２の作動流体の流れを脈動させることができる。例えばメータリング・デバイスは、第２の作動流体の流れが脈動化される周波数をロータ・ブレード４のブレード通過周波数と一致させるように構成することができる。タービンは所定の数のブレード４を有しており、したがってシャフト速度からブレード通過周波数を誘導することができるため、メータリング・デバイスが弁である場合、弁は、タービンのシャフト速度に対する弁の開閉を制御するコントローラを有することができる。別法としては、メータリング・デバイスは、ノズル５２６の出口５２６ｃと同じ半径方向の位置に多数の孔をその中に有するプレートを有することも可能である。孔がノズル５２６の出口５２６ｃと整列すると、第２の作動流体は、ノズル５２６の出口５２６ｃから、プレート中の孔を通ってロータ上へ流出することができる。孔がノズル５２６の出口５２６ｃと整列していない場合、ノズル５２６の出口５２６ｃが塞がれ、第２の作動流体はノズル５２６から流出することができない。ロータを使用している間、プレートは、ノズル５２６の出口５２６ｃが塞がれ、また、プレート中の孔がノズル５２６の出口５２６ｃを通過すると開いて、ノズルから流出する脈動流を生成するよう、回転することができる。プレート中の孔の数はノズルの数と同じにすることができるが、これは本質ではない。同様に、プレートはロータ２と同じ回転速度で回転することができるが、これも本質ではない。第２の作動流体の流れが脈動化される周波数は、ブレード通過周波数と一致していても、或いはブレード通過周波数の倍数、例えば０．５倍、２倍又は４倍であってもよい。弁の事例では、これは、必要な周波数で弁を駆動することによって達成することができる。回転プレートの事例では、これは、プレートの回転速度を変えることによって達成することができる。
【００９８】
ノズル５２６は、ケーシング５００と一体で形成することができ、或いはケーシング５００とは別の部品を形成することができる。例えば複数の流体案内構造の各々は、個別のノズルを挿入することができるオリフィス５２６ａを有することができる。図２４に図解されている実例では、オリフィス５２６ａは、例えばオリフィス５２６ａ上のエンド・キャップ５２７を使用してノズルをオリフィス５２６ａ中に挿入し、且つ、所定の位置で固着することができるよう、ねじが切られている。エンド・キャップ５２７は、オリフィス５２６ａを密閉して、オリフィス５２６ａからの第２の作動流体の漏出を防止するように働くことができる。別法としては、ノズル５２６がケーシング５００と一体で形成される場合（例えば付加製造によって）、エンド・キャップ５２７もケーシング５００と一体で形成することができる。ノズル５２６を個別の部品として有することにより、ケーシング５００の部品数並びにケーシングを組み立てるために必要なコスト及び時間が増加するが、ノズル５２６を取り外して交換することができる。例えばノズル５２６は、詰まって交換が必要になることがあり、或いは異なる作動圧力又は質量の流れを有するノズル５２６は、タービンの特定のアプリケーションに応じてケーシング５００をスワップ・イン及びスワップ・アウトすることができる。
【００９９】
図２８は、ケーシング５００及びロータ２を有するタービンの断面を示したものである。図２８に示されているように、第１の作動流体及び第２の作動流体は、個別の入口５１２、５２２でケーシング中に供給することができ、第２の作動流体は、次に、環５２８に流入し、ノズル５２６を通って第１の流体供給通路５１０中へ通過して、ロータにトルクを付与するためにロータ２のブレード４上に付与される第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローを形成する。
【０１００】
任意選択で、ケーシングは、図２８の実例で示されているように、第３の作動流体をタービン・ロータ２上に導いて、第１の作動流体及び第２の作動流体によってタービン・ロータに付与されるトルクの方向と同じ方向のトルクをタービン・ロータに付与することができる第３の流体供給通路５３０をも有することができる。第３の流体のソースは任意選択であってもよく、また、他の実施例では省略することも可能であることは認識されよう。第３の作動流体は、第１の作動流体又は第２の作動流体と同じであってもよく、或いはさらに個別の流体であってもよい。例えば第３の流体は、温度及び／又は圧力は異なっているが、蒸気、水又は空気などの第２の作動流体と同じタイプの流体で、且つ、同じ状態であってもよい。図２８に図解されているように、第３の作動流体は、第１の流体供給通路５１０及び第２の流体供給通路５２０のいずれとも別の第３の流体供給通路５３０への入口５３２でケーシング５００中に導くことができる。別法としては、第３の流体供給通路５３０は、第１の流体供給通路５１０又は第２の流体供給通路５２０のいずれかと共通入口を共有することも可能であるが、第１の作動流体及び第２の作動流体の両方とは異なる位置で第３の作動流体をロータ２上に付与することになる。例えば第３の流体供給通路５３０は、第２の流体供給通路５２０の環５２８からの分岐であってもよい。
【０１０１】
図２８の実例では、第３の流体供給通路５３０は、第３の作動流体の流れをタービン・ロータ２の一組のタービン・ブレード４上に導くことができ、第１の／第２の作動流体がブレード４と遭遇するポイントでは、第３の作動流体の流れは、第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローとは非合流フローである。図２８に図解されているように、第３の流体供給通路の出口は、第１の流体供給通路及び第２の流体供給通路の出口に対して、タービン・ロータ２の軸６に沿った異なる位置に存在している。言い換えると、第３の作動流体は、第１の作動流体及び第２の作動流体とは異なる軸方向の位置でロータ上に供給される。第１の作動流体及び第２の作動流体の合流フローは、ケーシング５００の内部表面５０４上を通過し、タービン・ロータ２のタービン・ブレード４上に付与され、一方、第３の作動流体は、第３の作動流体が、第１の／第２の作動流体が既にブレード上に付与された後の第１の／第２の作動流体の合流フローと結合される異なる軸方向の位置で第３の流体供給通路５３０から流出する。例えば第３の流体供給通路５３０は、流体をロータ上に導くための従来の渦形室と同様に形成することができ、また、第１の／第２の流体流通路を有するケーシングと一体で、或いは個別の構成要素として形成することができる。
【０１０２】
代替実施例では、第１の流体供給通路、第２の流体供給通路及び第３の流体供給通路は、第１の作動流体、第２の作動流体及び第３の作動流体を個別の入口からケーシングへ導いて、タービン・ロータの一組のタービン・ブレード上に付与される第１の作動流体、第２の作動流体及び第３の作動流体の合流フローを形成するように配置することができる。例えば第２の作動流体のために使用される環と同様の他の環を、第２の作動流体を第１の流体供給通路中に噴射するために使用される第３の流体案内構造（ノズル）と同様の方法で、タービン・ロータの軸の周りに円周状に配置されたいくつかの第３の流体案内構造（ノズル）に接続されたケーシングの中に形成することができる。第２の流体案内構造及び第３の流体案内構造は、タービン・ロータの軸の円周の周りに交互配置することができる。第２の流体案内構造及び第３の流体案内構造は、タービン・ロータの軸に沿った同じ軸方向の位置であってもよい。例えば第２の流体案内構造及び第３の流体案内構造は、タービン・ロータの軸の円周の周りに交互に配置することができる（例えば第２の流体案内構造、第３の流体案内構造、第２の流体案内構造、第３の流体案内構造、等々）。同じ数の第２の流体案内構造及び第３の流体案内構造を存在させること、或いはそれらが回転対称パターンで交互配置されることは本質ではないことは認識されよう。この手法によれば、作動流体の３つの異なるソースからケーシング内に合流フローを形成することができ、３つのすべての流体の合流フローは、同じ半径方向／軸方向の位置でタービン・ロータ上に導かれる。
【０１０３】
第３の作動流体が第１の／第２の作動流体と合流フローで導入されるかどうかに無関係に、或いは図２８の実例で示されているように下流側の位置で導入されるかどうかに無関係に、これらの技法は、第４の作動流体又は他の流体の導入に拡張することができることは認識されよう。したがって４つ以上の流体供給通路、例えば４つ、６つ又は８つの流体供給通路を提供することができ、また、上で説明したように構成して、タービン・ロータ２の一組のタービン・ブレード上に付与される複数の作動流体の合流フローを提供し、或いは少なくとも第１の／第２の作動流体がロータ上に合流フローで提供され、第３の作動流体、第４の作動流体又は他の作動流体は、軸方向にオフセットした位置で、非合流フローとしてロータ上に提供することはできない流れを提供することができる。
【０１０４】
上で説明したケーシング５００及び従来のロータ（図１及び図２に示されているロータなどの）を有するタービンは、上で説明した図２０のシステムにおけるガス／蒸気タービン２０８として使用することができる。ケーシング５００は、図２１及び図２２を参照して説明した付加製造を使用して製造することができる（ケーシングの場合、図２２のステップ４００における設計ファイルは、上で考察した第１の／第２の流体供給通路を有するケーシングの少なくとも一部を定義することになり、また、製造ステップ４０４は、図２２で説明したロータを製造する代わりに、ケーシングのその部分を製造することになることを除く）。したがって図２３〜図２６に示されているケーシングの部分は、固結物（固化材料）の統合体（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｍａｓｓ）として形成することができる。
【０１０５】
図２９は、上で考察したケーシング５００を有するタービンを使用することができるシステムの別の実例を示したものである。図２９のシステムは図２０と同じ構成要素を含んでいるが、内燃機関２０４を冷却するための機関冷却システム６００をも有している。例えば機関冷却システム６００は熱交換器を有することができ、機関２０４を介して循環される冷却材が、その冷却材が機関２０４に戻る前に、分離器／ポンプ２２４からの凝縮水２３０の個別の流れと熱を交換する。したがって熱は、機関冷却システム６００内で冷却材から凝縮水２３０へ通過して、加熱された二次フロー６０４を形成し、この二次フロー６０４は蒸気を生成することができ、この蒸気から何らかの追加エネルギーを回収して総合システムの効率を改善することができる。加熱された二次フロー６０４は、第３の作動流体としてガス／蒸気タービン２０８に供給することができ、この第３の作動流体は、図２８に関連して上で考察した第３の流体供給通路に導入することができ、内燃機関２０４からの第１の作動流体としての排気ガス、蒸気発生熱交換器２２０からの第２の作動流体としての蒸気、及び第３の作動流体としての加熱された二次フロー６０４からの単一のロータによる仕事の引出しを可能にすることができる。
【０１０６】
別法として、いくつかの実例では、加熱された二次フロー６０４を第３の作動流体としてガス／蒸気タービン２０８に導入するのではなく、その代わりに加熱された二次フロー６０４を図２９に点線で示されているバイパス通路６０６を通過させて、ガス／蒸気タービン２０８と蒸気発生熱交換器２２０又はその一部の間を通っている下流側の通路６０８にこの加熱された二次フロー６０４を吐き出すことも可能である。いくつかの実施例では、下流側の通路６０８の、加熱された二次フロー６０４が導入されるポイントにエゼクタを提供することができる。エゼクタは、流体のより小さい高速噴流を比較的少ない体積流量で使用して、圧力差に対してはるかに多い体積流量で流体を移動させるデバイスである。例えば下流側の通路はくびれを含むことができ、また、加熱された空気をより細い通路を通過させることができ、したがって体積流量がより少ないが、蒸気発生熱交換器から受け取った排気ガス／蒸気より速い速度でくびれの上流側に噴射される。エゼクタは、加熱された二次フロー６０４の高速噴流を使用することによってポンプとして作用し、周囲の流体を引きずる（一緒に引っ張る）。この手法は、冷却システム６００からの加熱された二次フロー６０４の圧力が、それを導入すると、排気ガス／蒸気からトルクを引き出すことができる効率をガス／蒸気タービン２０８が低下させることになるような圧力である実施例のために有用であり得る。
【０１０７】
他の実例構造は、番号が振られた以下の条項に示される。
（１）  タービン・ロータであって、
一組のタービン・ブレードであって、第１の作動流体が第１の流体入口部分からタービン・ブレード間の第１の流体流通路に沿って流れると、タービン・ロータに所定の方向のトルクを付与するように形状化された、一組のタービン・ブレードと、
第１の流体流通路とは異なる幾何構造を有する１つ又は複数の第２の流体流通路を画定し、第２の作動流体が第１の流体入口部分とは別の第２の流体入口部分から前記１つ又は複数の第２の流体流通路に沿って流れると、前記所定の方向のトルクをタービン・ロータに付与するように形状化された、タービン・ブレードと同じロータ上の１つ又は複数の第２の流体案内構造と
を有するタービン・ロータ。
（２）  第２の流体流通路の少なくとも一部が、第１の流体流通路の少なくとも一部から半径方向に内側又は外側に、且つ、第１の流体流通路の少なくとも一部と同じ軸方向の位置に配置される、条項（１）に記載のタービン・ロータ。
（３）  第１の流体流通路からの第１の作動流体及び第２の流体流通路からの第２の作動流体の両方を排流するための共通排流領域を有する、条項（１）及び（２）のいずれかに記載のタービン・ロータ。
（４）  第２の流体案内構造が、前記一組のタービン・ブレードから半径方向に内側又は外側に配置された他の一組のタービン・ブレードを有する、条項（１）から（３）までのいずれかに記載のタービン・ロータ。
（５）  一組のタービン・ブレードが半径流タービン・ブレードを有し、また、他の一組のタービン・ブレードが半径流タービン・ブレードを有する、条項（４）に記載のタービン・ロータ。
（６）  一組のタービン・ブレードが半径流タービン・ブレードを有し、また、他の一組のタービン・ブレードが、一組のタービン・ブレードから半径方向に内側に配置された回転軸流タービン・ブレードを有する、条項（４）及び（５）のいずれかに記載のタービン・ロータ。
（７）  条項（６）に記載のタービン・ロータと、前記タービン・ロータの前記回転軸流タービン・ブレードと共に軸流タービンを形成するための静止軸流タービン・ブレードを有するステータとを有するタービン。
（８）  第２の流体案内構造が、第２の作動流体を前記所定の方向とは反対の方向に吐き出して、前記所定の方向のトルクを前記タービン・ロータに付与するための１つ又は複数の反動輪通路の境界を有する、条項（１）から（３）までのいずれかに記載のタービン・ロータ。
（９）  反動輪通路が前記一組のタービン・ブレード内に形成される、条項（８）に記載のタービン・ロータ。
（１０）  反動輪通路が第２の作動流体を第１の流体流通路中に吐き出すように構成される、条項（８）及び（９）のいずれかに記載のタービン・ロータ。
（１１）  第１の流体流通路がタービン・ロータに固定されたシュラウド部分によってシュラウドされ、また、反動輪通路が第２の作動流体を一組のタービン・ブレードのシュラウド部分の外側の領域に吐き出すように構成される、条項（８）及び（９）のいずれかに記載のタービン・ロータ。
（１２）  タービン・ロータが固結物の統合体を有する、条項（１）から（１１）までのいずれかに記載のタービン・ロータ。
（１３）  条項（１）から（６）まで、及び条項（８）から（１２）までのいずれかに記載のタービン・ロータ、又は条項（７）に記載のタービンと、第１の作動流体をタービン・ロータの第１の流体入口部分に供給するための第１の流体供給部分と、第２の作動流体をタービン・ロータの第２の流体入口部分に供給するための第２の流体供給部分と、タービンから吐き出された第１の作動流体及び第２の作動流体の両方を排出するための共通排流部分とを有するタービンを有する装置。
（１４）  第１の流体供給部分が、第１の作動流体をタービン・ロータの円周の周りに配置された領域で噴射するための第１の渦形室を有する、条項（１３）に記載の装置。
（１５）  第２の流体供給部分が、第２の作動流体をタービン・ロータの円周の周りに配置された領域で第２の流体流通路中に噴射するための第２の渦形室を有する、条項（１３）及び（１４）のいずれかに記載の装置。
（１６）  第２の流体供給部分が、第２の作動流体をタービン・ロータの軸に沿って１つ又は複数の第２の流体流通路中に噴射するように構成される、条項（１３）及び（１４）のいずれかに記載の装置。
（１７）  第１の流体供給部分がガスを第１の作動流体として供給するように構成され、また、第２の流体供給部分が蒸気を第２の作動流体として供給するように構成される、条項（１３）から（１６）までのいずれかに記載の装置。
（１８）  装置であって、
複数の熱機関であって、
燃料を燃焼させて、燃焼生成物として水を有する排気ガスを生成するための少なくとも１つの熱機関と、前記排気ガスによって駆動される逆ブレイトン・サイクル・タービン、及び前記逆ブレイトン・サイクル・タービンによって駆動され、前記逆ブレイトン・サイクル・タービンから前記排気ガスを受け取って圧縮する逆ブレイトン・サイクル圧縮機を有する逆ブレイトン・サイクル熱機関と
を有する複数の熱機関と、
前記逆ブレイトン・サイクル・タービンと前記逆ブレイトン・サイクル圧縮機の間の前記排気ガスの流体経路中に配置され、前記排気ガスからの前記水の少なくとも一部を凝縮させて凝縮水を形成するための凝縮器と、
凝縮水を前記凝縮器から受け取り、且つ、前記凝縮水に熱を伝達して蒸気を生成するための蒸気発生熱交換器と
を有し、前記逆ブレイトン・サイクル・タービンが、条項（１）から（６）まで、及び条項（８）から（１２）までのいずれかに記載のタービン・ロータ、又は条項（７）に記載のタービンを有し、前記第１の作動流体が前記排気ガスを有し、また、前記第２の作動流体が蒸気発生熱交換器によって生成された前記蒸気を有する、装置。
（１９）  タービン・ロータを製造する方法であって、一組のタービン・ブレードであって、第１の作動流体が第１の流体入口部分からタービン・ブレード間の第１の流体流通路に沿って流れると、タービン・ロータに所定の方向のトルクを付与するように形状化された、一組のタービン・ブレードと、第１の流体流通路とは異なる幾何構造を有する１つ又は複数の第２の流体流通路を画定し、第２の作動流体が第１の流体入口部分とは別の第２の流体入口部分から前記１つ又は複数の第２の流体流通路に沿って流れると、前記所定の方向のトルクをタービン・ロータに付与するように形状化された、タービン・ブレードと同じロータ上の１つ又は複数の第２の流体案内構造とを有するタービン・ロータを形成するステップを有する、タービン・ロータを製造する方法。
（２０）  タービン・ロータが付加製造によって製造される、条項（１９）に記載の方法。
（２１）  タービン・ロータが固結物の統合体として製造される、条項（１９）及び（２０）のいずれかに記載の方法。
（２２）  条項（１）から（６）まで、及び条項（８）から（１１）までのいずれかに記載のタービン・ロータの設計を表すコンピュータ可読データ構造。
（２３）  条項（２２）のデータ構造を記憶するコンピュータ可読記憶媒体。
（２４）  第１の作動流体からエネルギーを回収するためのエネルギー回収システムであって、第１の作動流体から機械的な仕事を引き出すためのタービン・ロータと、第１の作動流体又は他の流体から抽出された熱に基づいて、タービン・ロータへの第２の作動流体の供給に先立って第２の作動流体を加熱する加熱器と、第１の作動流体及び第２の作動流体の両方が同じ方向のトルクを同じタービン・ロータに付与するよう、加熱器によって加熱された第２の作動流体をタービン・ロータに供給するための少なくとも１つの供給通路とを有する、エネルギー回収システム。
（２５）  タービン・ロータがタービンの部分を形成し、タービン・ロータが、一組のタービン・ブレードであって、第１の作動流体が第１の流体入口部分からタービン・ブレード間の第１の流体流通路に沿って流れると、タービン・ロータに所定の方向のトルクを付与するように形状化された、一組のタービン・ブレードを有し、少なくとも１つの供給通路が、第１の流体流通路とは異なる幾何構造を有する１つ又は複数の第２の流体流通路を画定し、第２の作動流体が第１の流体入口部分とは別の第２の流体入口部分から前記１つ又は複数の第２の流体流通路に沿って流れると、前記所定の方向のトルクをタービン・ロータに付与するように形状化された、タービン・ブレードと同じロータ上の１つ又は複数の第２の流体案内構造を有する、条項（２４）に記載のエネルギー回収システム。
（２６）  １つ又は複数の第２の流体案内構造が、タービン・ロータの軸に対して、第１の流体入口部分の少なくとも一部と同じ半径方向及び軸方向の位置に存在する、条項（２５）に記載のエネルギー回収システム。
（２７）  １つ又は複数の第２の流体案内構造がケーシングの上に形成され、ケーシングが少なくとも部分的にタービン・ロータを取り囲む、条項（２５）又は（２６）に記載のエネルギー回収システム。
（２８）  １つ又は複数の第２の流体案内構造がノズルを有する、条項（２７）に記載のエネルギー回収システム。
（２９）  １つ又は複数のノズルが、第２の作動流体を前記所定の方向に吐き出して、前記所定の方向のトルクを前記タービン・ロータに付与するように構成される、条項（２８）に記載のエネルギー回収システム。
（３０）  １つ又は複数のノズルがタービン・ロータの軸の周りに円周状に配置される、条項（２８）又は（２９）に記載のエネルギー回収システム。
（３１）  第２の流体入口部分がタービン・ロータの軸の周りのケーシングの上に形成された、第２の作動流体を１つ又は複数のノズルの各々に導くように構成された環を有する、条項（２８）から（３０）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（３２）  環が１つ又は複数のノズルの各々からタービン・ロータの軸に沿ってオフセットされる、条項（３１）に記載のエネルギー回収システム。
（３３）  １つ又は複数のノズルが中細ノズルを有する、条項（２８）から（３２）のいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（３４）  ノズルのうちの少なくとも１つが第２の作動流体の流量を制御するように構成されたメータリング・デバイスをさらに有する、条項（２８）から（３３）のいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（３５）  メータリング・デバイスが第２の作動流体の流れを脈動させるように構成される、条項（３４）に記載のエネルギー回収システム。
（３６）  メータリング・デバイスが、第２の作動流体の流れの脈動をタービン・ロータの回転と同期させるように構成される、条項（３５）に記載のエネルギー回収システム。
（３７）  一組のタービン・ブレードが半径流タービン・ブレードを有する、条項（２５）から（３６）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（３８）  １つ又は複数の第２の流体案内構造がタービン・ブレードと同じタービン・ロータ上に存在する、条項（２５）に記載のエネルギー回収システム。
（３９）  第２の流体流通路の少なくとも一部が、第１の流体流通路の少なくとも一部から半径方向に内側又は外側に、且つ、第１の流体流通路の少なくとも一部と同じ軸方向の位置に配置される、条項（３８）に記載のエネルギー回収システム。
（４０）  第２の流体案内構造が、前記一組のタービン・ブレードから半径方向に内側又は外側に配置された他の一組のタービン・ブレードを有する、条項（３８）又は（３９）に記載のエネルギー回収システム。
（４１）  一組のタービン・ブレードが半径流タービン・ブレードを有し、また、他の一組のタービン・ブレードが半径流タービン・ブレードを有する、条項（４０）に記載のエネルギー回収システム。
（４２）  一組のタービン・ブレードが半径流タービン・ブレードを有し、また、他の一組のタービン・ブレードが、一組のタービン・ブレードから半径方向に内側に配置された回転軸流タービン・ブレードを有する、条項（４０）に記載のエネルギー回収システム。
（４３）  前記タービン・ロータの前記回転軸流タービン・ブレードと共に軸流タービンを形成するための静止軸流タービン・ブレードを有するステータ
をさらに有する、条項（４２）に記載のエネルギー回収システム。
（４４）  第１の流体流通路からの第１の作動流体及び第２の流体流通路からの第２の作動流体の両方を排流するための共通排流領域をさらに有する、条項（２５）から（４３）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（４５）  第１の流体流通路がタービン・ロータに固定されたシュラウド部分によってシュラウドされる、条項（２５）から（４４）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（４６）  第１の作動流体をタービン・ロータの第１の流体入口部分に供給するための第１の流体供給部分と、第２の作動流体をタービン・ロータの第２の流体入口部分に供給するための第２の流体供給部分と、タービンから吐き出された第１の作動流体及び第２の作動流体の両方を排出するための共通排流部分とをさらに有する、条項（２５）から（４５）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（４７）  第１の流体供給部分が、第１の作動流体をタービン・ロータの円周の周りに配置された領域で噴射するための第１の渦形室を有する、条項（４６）に記載のエネルギー回収システム。
（４８）  第２の流体供給部分が、第２の作動流体をタービン・ロータの円周の周りに配置された領域で第２の流体流通路中に噴射するための第２の渦形室を有する、条項（４６）又は（４７）に記載のエネルギー回収システム。
（４９）  第２の流体供給部分が、第２の作動流体をタービン・ロータの軸に沿って１つ又は複数の第２の流体流通路中に噴射するように構成される、条項（４６）又は（４７）に記載のエネルギー回収システム。
（５０）  第１の作動流体がガスを有し、また、第２の作動流体が蒸気を有する、条項（２４）から（４９）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（５１）  タービン・ロータが固結物の統合体を有する、条項（２４）から（５０）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（５２）  燃料を燃焼させて、燃焼生成物として水を有する排気ガスを生成するための少なくとも１つの熱機関と、前記排気ガスによって駆動される前記タービン・ロータを有する逆ブレイトン・サイクル・タービン、及び前記逆ブレイトン・サイクル・タービンによって駆動され、前記逆ブレイトン・サイクル・タービンから前記排気ガスを受け取って圧縮する逆ブレイトン・サイクル圧縮機を有する逆ブレイトン・サイクル熱機関とを有する複数の熱機関と、
前記逆ブレイトン・サイクル・タービンと前記逆ブレイトン・サイクル圧縮機の間の前記排気ガスの流体経路中に配置された、前記排気ガスからの前記水の少なくとも一部を凝縮させて凝縮水を形成するための凝縮器と
をさらに有し、前記加熱器が、凝縮水を前記凝縮器から受け取り、且つ、前記凝縮水に熱を伝達して蒸気を生成するための蒸気発生熱交換器を有し、
前記第１の作動流体が前記排気ガスを有し、また、前記第２の作動流体が蒸気発生熱交換器によって生成された前記蒸気を有する、
条項（２４）から（５１）までのいずれかに記載のエネルギー回収システム。
（５３）  タービン・ロータのためのタービン・ケーシングの設計を表すコンピュータ可読データ構造であって、タービン・ケーシングが、第２の作動流体がタービン・ロータの軸の周りのケーシングの上に形成された環から流れると、所定の方向のトルクをタービン・ロータに付与するように形状化された１つ又は複数の第２の流体流通路を画定する１つ又は複数のノズルを有し、環が第２の作動流体を１つ又は複数のノズルの各々へ導くように構成される、コンピュータ可読データ構造。
（５４）  条項（５３）のデータ構造を記憶するコンピュータ可読記憶媒体。
（５５）  第１の作動流体のソースと、第２の作動流体として蒸気を生成する蒸気発生器と、タービン・ロータ及びタービン・ケーシングを有するタービンとを有するシステムであって、タービン・ケーシングが、第１の作動流体及び第２の作動流体のための個別の入口を有し、また、第１の作動流体及び第２の作動流体の両方を使用して同じタービン・ロータを駆動し、それによりタービンが第１の作動流体のみによって駆動された場合より大きいトルクをタービン・ロータに提供するように構成される、システム。
【０１０８】
本出願においては、「…するように構成された」という語は、装置の要素が、定義されている操作を実施することができる構成を有していることを意味するべく使用されている。「するように構成された」は、定義されている操作を提供するために装置要素を何らかの方法で変更する必要があることをほのめかしていない。
【０１０９】
以上、本明細書において、本発明の例証実施例について、添付の図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれらの厳密な実施例に限定されないこと、また、添付の特許請求の範囲によって定義されている本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、当業者によってそれらに様々な変更及び修正を加えることができることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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