トロイダル境界層ガスタービン
燃焼により生じる遠心力を内部で受けて、内部に配置された流体を連続して燃焼させるための燃焼トロイドと、前記燃焼トロイドからの排気用の出口とを備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２００８年１０月３０日に出願した米国仮特許出願第６１／１０９，６６０号の優先権を主張するものである。
公開される本発明の実施形態は、特にタービンおよび発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＴｅｓｌａの米国特許第１，０６１，２０６号およびＤｉａｌの米国特許第７，３４１，４２４号に開示された、境界層効果を使用して発電する先行技術のタービンおよび発電機は、限られた電力出力および効率しか得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国仮出願第６１／１０９，６６０号
【特許文献２】米国特許第１，０６１，２０６号
【特許文献３】米国特許第７，３４１，４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｔｅｓｌａの教示による先行技術のタービンおよび発電機は、Ｔｅｓｌａの設計の簡潔性を利用して最大の電力出力を発生することができていないため、改良されたタービンおよび発電機の技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ディスクパックの周囲に延びる燃焼チャンバを設けることにより、比較的簡単な構成で高い効率および電力出力が可能になる。この構成により、空気と燃料とを燃焼チャンバの周りで直接混合して、燃料を確実に完全燃焼させることができる。これにより、空気と燃料とをチャンバの周りの複数の周方向位置で混合することができるようになり、より多くの燃料を効率的に消費して、燃焼生成物をより多く回転運動させることにより、電力出力が増加する。
【０００６】
燃焼チャンバ内に空気および燃料を接線方向に供給することにより、燃焼チャンバの周りを回転する燃料および空気に加えられた遠心力によって、燃焼チャンバの外周で燃料の燃焼を阻止することができる。遠心力により、燃焼生成物が、排出に先立って遠心力とディスクパックからの外方圧力とに打ち勝つ前に、確実にほぼ完全に反応し、燃料を最適に使用することができる。
【０００７】
タービン外側の空気を捉えて、空気入口と燃焼チャンバとの間に形成された厚さを通して空気をほぼ回転下降させることにより、空気が燃焼チャンバ外周に本来の方向に垂直になるように供給されて、燃焼チャンバ内の回転流に似た動きをする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的実施形態による燃焼タービンを示す図である。
【図２】本発明の例示的実施形態による燃焼タービンの断面図である。
【図３】本発明の例示的実施形態によるノズルリングおよびディスクパックの断面図である。
【図４】本発明の例示的実施形態によるノズルリングおよびディスクパックの断面図である。
【図５Ａ】本発明の例示的実施形態による空気ノズルを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的実施形態による空気ノズルを示す図である。
【図６】本発明の例示的実施形態による空気ノズルおよび燃焼チャンバの断面図である。
【図７Ａ】本発明による空気ノズルおよび燃焼チャンバの他の例示的実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】本発明による空気ノズルおよび燃焼チャンバの他の例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図中、同一の参照符号は対応する部品を示す。
【００１０】
図１はタービン１００を示す。タービン１００は、燃焼ハウジング１０、ノズルリング３０、およびディスクパック５０を備える。ディスクパック５０は、ドライブシャフト６０がディスクパック５０の回転を受けるように、ドライブシャフト６０を保持する。ディスクパック５０は、電力出力をタービン１００内から別の装置（例えば、発電機またはポンプ）へドライブシャフト６０を介して伝える。タービン軸６１は、ドライブシャフト６０の面の幾何学的中心に位置する。タービン軸は、シャフト６０に沿って長手方向に延びる。
【００１１】
燃焼ハウジング１０は、タービン軸６１の周りに配置された燃焼チャンバ３を内部に備え、燃焼した流体が燃焼チャンバ３を通って進み、シャフト６０を介して発電する。燃焼ハウジング１０は、外面１と内面２を有する。本発明の例示的実施形態によれば、燃焼ハウジング１０を、高い熱応力および熱衝撃に耐えうる任意の材料を使用した公知の機械加工および／または成形プロセスを通じて形成または設計することができる。この材料は、例えば、アルミナ、グラファイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等であるが、これらに限定されるものではない。あるいは、本発明の本例示的実施形態は、より小さな装置への適用として、ステンレス鋼を使用した公知の機械加工および／または成形プロセスを通じて形成または設計することができる。しかし、タービン１００の燃焼ハウジング１０を形成するのに使用される材料は本発明にとって重要なものではなく、本発明の種々の実施形態で列挙された目的を果たす、いかなる材料または複合材料を含んでいてもよいことを、当業者は認めるだろう。
【００１２】
図１に示す本発明の例示的実施形態によれば、内面２が燃焼チャンバ３をほぼ囲む。本発明の別の例示的実施形態では、内面２がトロイダル燃焼チャンバ３を形成する。さらに別の例示的実施形態では、内面２が、ほぼ丸い（例えば、円形、楕円形、または縁部が丸いその他の形状の）断面を有するトロイダル燃焼チャンバ３を形成する。別の例示的実施形態では、内面２が、ノズルリング３０、ディスクパック５０および／またはドライブシャフト６０を囲む。本発明の別の例示的実施形態によれば、内面２がタービン１００の内部にほぼ接触する。また、当業者は、燃焼ハウジング１０内のこれらの部品が燃焼ハウジング１０の内面２にほぼ接触することを認めるだろう。
【００１３】
燃焼ハウジング１０は開口６、７を有し、これらの開口６、７は、面１、２により画定された燃焼ハウジング壁内に配置される。燃料および空気が開口６、７を通ってそれぞれチャネル４、５内へ流れる。本発明の一例示的実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５が燃焼ハウジング１０の周りに位置する機構内に配置され、燃料および空気を燃焼ハウジング壁内から燃焼チャンバ３へ供給する。図１に示す本発明の例示的実施形態によれば、燃料チャネル４および空気チャネル５がタービン軸６１の周りに周方向に配置される。図１に示す本発明のさらなる例示的実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５が燃焼ハウジング１０の周囲に交互に配置される。当業者は、タービン１００の所望の動作に応じて、燃焼ハウジング１０および燃焼チャンバ３の周りにおける燃料チャネル４および空気チャネル５の他の多くの代替機構を認めることができる。図１の本発明の例示的実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５が、各流体に、燃焼チャンバ３内の混合物の燃焼を助けるフローパターンを与える。あるいは、燃料チャネル４および空気チャネル５が、各流体に、流体とディスクパック５０との相互作用によりドライブシャフト６０に伝えられる動力を最終的に増加させるフローパターンを与える。
【００１４】
燃焼ハウジング１０および燃焼チャンバ３について、図２を参照しながらさらに説明する。
【００１５】
図１に戻り、本発明の一例示的実施形態では、ノズルリング３０が燃焼チャンバ３とディスクパック５０との間に配置される。ノズルリング３０は、遠位面３１、近位面３２、および複数の燃焼流体（ＣＦ）ノズル３３から形成される。各ＣＦノズル３３は、遠位空間４０と近位空間４１との間に配置される。遠位面３１は、内面２によって囲まれていない燃焼チャンバ３の残りの部分をほぼ囲む。内面２および遠位面３１のどちらにも囲まれていない燃焼チャンバ３の部分は、各遠位空間４０を通る複数のＣＦノズル３３のいずれか１つを通して燃焼流体を供給する。本発明の例示的実施形態では、燃焼チャンバ３からの燃焼流体が、各遠位空間４０で複数のＣＦノズル３３のいずれか１つに入り、各近位空間４１を介して出る。
【００１６】
本発明の例示的実施形態では、ノズルリング３０を燃焼ハウジング１０と一体化して、表面包囲燃焼チャンバ３をほぼ形成する。本実施形態によれば、表面包囲燃焼チャンバ３は、内面２、遠位面３１、およびＣＦノズル３３を画定する壁を備える。本例示的実施形態によれば、任意の複数のＣＦノズル３３を通して、燃焼チャンバ３からディスクパック５０へ流体を通すことができる。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、ノズルリング３０が、燃焼ハウジング１０から分離されたタービン１００の別個の部品である。当業者は、ノズルリング３０と燃焼ハウジング１０とを一体化することにより、前記と同様の燃焼チャンバ３の特徴を持つことを認めるだろう。さらに、当業者は、ノズルリング３０を燃焼ハウジング１０から分離することは、本明細書に列挙した本発明の種々の実施形態の目的から実質的に逸脱していないことを認めるだろう。
【００１８】
本発明の例示的実施形態によれば、ノズルリング３０を、例えば、ＳｉＣ、ステンレス鋼等の高い熱応力および熱衝撃に耐えるいかなる材料で設計してもよい。本発明の本具体的な実施形態により選択された材料により、ノズルリング３０が特に高温を得るのに適したものとなり、ノズルリング３０に接触した燃焼流体がさらに燃焼するようになる。
【００１９】
図１に示す本発明の例示的実施形態によれば、ディスクパック５０がノズルリング３０内にある。ディスクパック５０は複数のディスク５２を備えており、これらのディスク５２の直径、厚さ、およびディスク間隔は、ディスク５２が流体により流体内で回転されると、境界層効果によりさらなる流体がディスクパック５０を通って移動してディスクパック５０を回転させるように決められる。通常、板の間隔は、所望の境界層効果を達成する流体粘性に正比例するように選択される。各ディスク５２は複数のスポーク５４によりシャフト台５８に接続される。あるいは、ディスクパック５０は複数のスポーク５４によりドライブシャフト６０に取り付けられる。本発明の例示的実施形態によれば、ディスクパック５０の回転により、ドライブシャフト６０がタービン軸６１を中心に回転して発電する。本発明の別の例示的実施形態によれば、燃焼流体が、任意の複数のディスク５２にわたってディスクパック５０を通って流れることにより、ドライブシャフト６０を燃焼流体流の方向に駆動する。ドライブシャフト６０は、シャフト台５８でディスクパック５０に一体に取り付けられる。本発明の別の例示的実施形態では、ディスクパック５０がシャフト台５８を使用することにより、ディスク５２を通る燃焼流体によって生じた回転をドライブシャフト６０に関連付ける。
【００２０】
図１〜３に示す本発明の実施形態によれば（図２、３に示す本発明の例示的実施形態に記載される）排気７０は、ディスクパック５０のスポーク５４の配置から形成された複数のディスクパック出口５６のいずれか１つを長手方向に通って、ディスクパック５０からタービン軸に沿った方向に抜ける。本発明の実施形態によれば、タービン出口８でタービン１００から出る排気７０は、燃焼流体と燃焼チャンバ３との間、ノズルリング３０とディスクパック５０との間で行われる複数の燃焼による生成物である。本発明の別の実施形態によれば、タービン１００から出る排気７０は、燃焼チャンバ３と、ノズルリング３０およびディスクパック５０のいずれか１つとの内部で行われる燃焼の生成物である。本発明のさらに別の実施形態によれば、タービン出口８を通ってタービン１００から出る排気７０は、チャンバ３内の燃焼流体がほぼ完全に燃焼したことにより生成される。
【００２１】
別の例示的実施形態では、燃焼チャンバ３内の燃焼流体が、ディスクパック５０の回転により生じた増加圧力を通して遠心力を受ける。本実施形態の１つの動作によれば、ディスクパック５０の回転により生じる遠心力より、ノズルリング３０下に増加圧力が生じる。ノズルリング３０下に生じる増加圧力は、燃焼チャンバ３内の燃焼流体に作用して、チャンバ３内の燃焼流体の燃焼を長くする。本実施形態の別の動作によれば、ディスクパック５０の回転により、燃焼チャンバ３内の燃焼流体が、タービン軸６１から内面２および／または任意の複数のＣＦノズル３３を画定する壁へ向かって遠位で移動する。これにより、チャンバ３および／またはノズルリング３０内の燃焼流体のさらなる燃焼が可能になり、タービン１００内の生成物がほぼ反応する。本発明の実施形態によるこのような反応に続いて、ほぼ反応した生成物が排気７０としてタービン１００から出る。
【００２２】
前述した本発明の例示的実施形態を参照して、ディスクパック５０の回転により、燃焼流体がノズルリング３０の近位面３２に接触して、ディスク５２の縁部と近位面３２との近くで、これらの間に位置する燃焼流体がさらに燃焼反応する。
【００２３】
図２は本発明によるタービン１００の側面図の例示的実施形態を示す。燃焼ハウジング１０内で、燃焼チャンバ３は、２つの部分３Ａ、３Ｂで示される。燃焼チャンバ３Ａ内には丸で囲んだ記号「●」があり、燃焼チャンバ３Ｂ内には丸で囲んだ記号「×」がある。これと本発明の実施形態のさらなる図示とによれば、丸で囲んだ「●」は、紙面外に流出する流体を表し、丸で囲んだ記号「×」は、紙面内に流入する流体を表す。したがって、燃焼チャンバ部３Ａ、３Ｂは、（ドライブシャフト６０がタービン１００を通って突出する側からタービン１００を見て）反時計方向の流体流を示し、同じ反時計方向の回転６６をドライブシャフト６０で生じさせる。
【００２４】
図２に示す本発明の例示的実施形態では、タービン１００が燃焼ハウジング１０を備え、燃焼ハウジング１０は、ノズルリング３０、ディスクパック５０、およびドライブシャフト６０を、燃焼ハウジングシャフト開口部９で囲む。シャフト開口部９は、燃焼ハウジング１０内でシャフト６０の流体回転を可能にするいかなるタイプの開口部（例えば、玉軸受、磁気軸受、潤滑面等）であってもよい。当業者は、タービン１００の動作中にシャフト６０が安定して制約を受けずに回転できるように開口部９を設計、構成する多くの方法を認めるだろう。
【００２５】
燃焼ハウジング１０の内部動作による出力は、タービン出口８を介してタービン１００から出る。本発明の一実施形態によれば、タービン出口８はタービン１００からの排気ガス７０の処理および排出のための他の装置に接続されるように構成される。別の実施形態では、タービン出口８が、タービン１００からの排気ガス７０を制御して放出するように構成される。さらに別の実施形態では。タービン出口８の形状が、排気ガス７０の流動点で生じる真空効果に影響を与える。
【００２６】
図２は、本発明による燃焼チャンバ部３Ａ、３Ｂで混合される燃焼流体の例示的実施形態を示す。まず燃焼チャンバ部３Ａを参照すると、燃料チャネル４および空気チャネル５がそれぞれチャネル出口７２、７１を介して燃焼チャンバ３Ａに入る。チャネル出口７１、７２は、燃焼ハウジングの内面２の開口部とすることができ、各チャネルからの流体がこのチャネル出口７１、７２を通って燃焼チャンバ３に入る。本発明の例示的実施形態によれば、燃料チャネル４および空気チャネル５の破線は、各チャネル内の流体の流れを示す。各チャネル４、５は、チャンバハウジング１０の面１、２間に形成された壁に、それぞれ開口６、７を有する。燃料チャネル４の開口６により、燃料インジェクタまたは当業者に公知のその他のタイプの燃料供給装置を入れることができる。図２の本発明の例示的実施形態によれば、空気チャネル５の開口７により、燃焼ハウジング１０または当業者に公知のその他のタイプの燃料供給装置の外側から空気を入れることができる。
【００２７】
図２の実施形態によれば、燃焼ハウジング１０が空気板２０に接続される。空気板２０は、燃焼ハウジング１０と、ディスクパック５０と、空気板２０との接続構成内でドライブシャフト６０を受けて回転させるための開口部２２を提供する。本発明の一実施形態によれば、開口部２２が燃焼ハウジング１０の開口部９のように機能する。あるいは、開口部２２が空気板２０の外側の別個の流体を使用して、内部で回転するシャフト６０の安定した回転を維持する。
【００２８】
空気板２０は、１つまたは複数の空気入口２１を通してタービン１００外側の供給源から空気を受ける。各空気入口２１は、空気ノズル２５を通して１つまたは複数の空気チャネル５の１つまたは複数の開口７に受け取った空気を通す。特に本発明の実施形態では、空気板２０が、燃焼ハウジング１０の燃焼チャンバ３に分配された空気を供給する。本発明の代替実施形態では、空気板２０が燃焼ハウジング１０と一体に形成される。本発明の別の実施形態では、空気ノズル２５が空気チャネル５に一体に接続されて、空気入口２１から出口７１を通って流れる空気流を生成する。
【００２９】
空気流が空気チャネル５を通って流れることにより、空気流が燃焼チャンバ３に入るときに、流体内の乱流が少ない静かな空気流となる。本発明の例示的実施形態では、空気板２０の表面周りで入力空気７５を遠心力により供給（図５Ｂ、６、７Ｂの本発明の例示的実施形態に示す）することにより、空気入口２１が乱流の入力空気７５を空気ノズル２５内に供給することができる。この空気ノズル２５の形状は、入力空気７５の乱流を減少させて、入力面２に対してほぼ接線方向にある空気チャネル５の出口７１から出る空気流を作るようになっている。本発明の別の実施形態では、空気入口２１、空気ノズル２５、空気チャネル５の開口、または出口７１のいずれか１つを組み合わせた形状により、入力空気７５の乱流を大幅に減少させることができる。さらに、前述した本発明の実施形態の、乱流を減少させる形状に関連して、図６、７Ａ〜Ｂを参照しながらさらに説明する。
【００３０】
図２に示す本発明の例示的実施形態によれば、燃料チャネル４および空気チャネル５の開口７２、７１からの燃料および空気の流れが、燃焼部３Ａに対してほぼ接線方向に流れた後、チャンバ部３Ａ、３Ｂから燃焼チャンバ３の周囲全体に流れるときに可燃流体に混合される。燃焼チャンバ３内の可燃流体の最初の燃焼が、燃焼ハウジング１０内からの点火または加熱により行われる。当業者は、可燃流体を燃焼チャンバ３内で最初に点火する多くの方法を認めるだろう。
【００３１】
本発明の例示的実施形態の別の動作により、燃焼ハウジング１０は、燃焼流体がタービン１００から出る前に、内部のすべての可燃流体を燃焼させて、ほぼ反応した生成物を生成するのに十分な高温を達成する。このような動作では、燃焼流体の多くの連続した燃焼が、燃焼ハウジング１０で行われる。あるいは、燃焼流体が、燃焼ハウジング１０内で、より長い時間、燃焼プロセスを受ける。
【００３２】
本発明の一実施形態によれば、燃焼チャンバが触媒（例えば表面被覆）を使用して、燃焼流体内でほぼ完全な燃焼反応を生じさせる。あるいは、別の実施形態では、タービン１００の部品の動作により加えられる力を使用して触媒とすることにより、燃焼流体からほぼ反応した生成物を生成させる。本発明のこれらの実施形態によれば、十分な高温になると、タービン１００の部分が燃焼流体の燃焼を中止し、代わりに、その燃焼流体を完全に反応した生成物に触媒によって変換する。例示的実施形態では、燃焼プロセス中の燃焼チャンバ３の圧力が、燃焼ガスを圧縮し、内面２周りの燃焼炎を封じ込める。燃焼チャンバ３の圧力は、遠心圧縮機のように動作する回転ディスク５２からの背圧により得られる。あるいは、これらの圧力は、渦流中で回転する燃焼ガスの遠心力により得られる。本例示的実施形態の動作により、背圧および遠心力は触媒として作用し、燃料と燃焼の一次生成物とがディスク出口５６およびタービン出口８を通って出る前に、燃料と燃焼の一次生成物とを確実にほぼ完全に燃焼させて、容易に維持できる簡単な構成で最適な燃焼効率を確保する。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、最初の量の可燃流体が点火されると、次に燃料および空気を燃焼チャンバ３に通すことにより、混合された流体流が連続して燃焼する。本実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５を介して燃料および空気を連続して供給することにより、チャンバ３全体にわたって連続した燃焼渦流が生じる。チャンバ３全体にわたる燃焼流体の渦流は、本発明の実施形態による流体の完全燃焼を助ける。別の実施形態では、最初の量の可燃流体が点火されると、ディスクパック５０の回転により、次の量の可燃流体を押して燃焼流体（例えば、前に点火した可燃流体流）に点火可能に接触させることにより、燃焼チャンバ３全体にわたる燃焼を継続するのに十分な力が生じる。さらに別の実施形態によれば、最初に点火すると、燃焼チャンバ３に導入された燃料および空気が連続して燃焼する。これは、燃料および空気を燃焼チャンバ３に接線方向に導入することによって、タービン軸６１周りの周方向の燃焼流方向に生じる。燃焼により生じた膨張ガスが、ノズルリング３０内のＣＦノズル３３を通る圧力により、同様にディスクパック５０周りの周方向流れ方向に向けられる。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、ディスクパック５０のディスク５２の回転により生じる圧力によって、燃焼流体が内面２に接触する。本発明の実施形態の一態様では、燃焼流体が、タービン軸６１から遠位方向に移動するディスクパック５０からの遠心力により圧力を受ける。周方向の流れにより発生する遠心力は、燃焼チャンバの内面２に隣接する燃料の燃焼を阻止する一方、燃焼生成物は内側に螺旋状に移動してディスク５２間を流れ、続いてタービン出口８から出る。すなわち、燃焼チャンバ部３Ａを参照すると、ディスクパック５０の遠心力による圧力は、ノズルリング面３１と反対の燃焼チャンバ部３Ａの内面２の遠位部に沿って燃焼流体を移動させる。本発明の実施形態によれば、燃焼流体を燃焼チャンバ３の遠位部に接触させて維持することにより、さらに燃焼反応を行わせて、燃焼ハウジング３内の燃焼流体を完全に燃焼させることができる。燃焼流体からのすべての燃焼性出力を得てディスクパック５０内（および、したがってドライブシャフト６０）で回転を生じさせることにより、本発明の実施形態は、タービン１００の部品を組み合わせた動作を使用して、流入する燃料および空気をすべて完全に燃焼させる。本発明の実施形態によれば、燃焼流体に使用される圧力によって、不完全燃焼した生成物を含む排気７０が最小になる。前述した本発明の実施形態によれば、燃焼チャンバ３内の燃焼流体の燃焼時間は、遠心力の使用により最大になり、チャンバ部３Ａ、３Ｂに沿った燃焼の回数を増やすことができる。
【００３５】
本発明の別の例示的実施形態は、燃焼プロセス中に発生した放射熱を燃焼チャンバ３の中心に集中させる高放射被覆を有する燃焼チャンバ３の内面２を備える。より高い放射率定数は、対流および伝導熱流により生じる放射を反射する材料の能力を示す。本発明の本例示的実施形態によれば、内面２上のＳｉＣまたは当業者に公知のその他の被覆材料等の高放射被覆は、燃焼チャンバ３の中心に放射熱エネルギーを再び集中させて、内部の燃焼流体をさらに燃焼させる。本発明の本例示的実施形態に関連する、高放射被覆を有することのさらなる利点は、燃焼チャンバ３を構成する材料の寿命を延ばし、面１、２により画定された燃焼ハウジング１０の壁の表面温度を低下させる。本発明の別の実施形態によれば、高放射によりタービン１００の他の部品（例えば、ノズルリング３０、燃焼チャンバ３をノズルリング３０等と一体化したときのディスクパック５０のディスク５２）が保護される。
【００３６】
図２の本発明のさらに別の本例示的実施形態では、内面２、遠位面３１、近位面３２またはディスク５２の熱により、タービン１００を通る行程で燃焼流体をさらに燃焼させる。本発明の実施形態では、タービン１００の部品の加熱面は、燃焼流体を連続燃焼させるのに十分に加熱されて、未使用の燃焼生成物のない排気７０を生成する。
【００３７】
本発明の別の実施形態では、燃焼チャンバ３のトロイダル形状により、チャンバが加熱されて燃料を燃焼させる臨界温度を超えると直ちにチャンバ内の燃料を燃焼させるのに十分な高い温度が得られる。内面２のほぼ丸いトロイダル形状は、チャンバ３の中心に光学焦点を有して、チャンバ面から放射される赤外線加熱を集中させて、燃料をさらに燃焼／反応させるのを助ける。本発明の他の実施形態によれば、燃焼チャンバ３のほぼ丸いトロイドにより、内部の燃焼流体が高温になって燃焼チャンバ３内にとどまり、このような高温にさらされる時間が長くなる。これらの本発明の実施形態によれば、燃焼チャンバ３の形状により、内部の燃焼流体がほぼ完全に燃焼する。
【００３８】
図２に示す実施形態では、８個のディスク５２が、タービンシャフトのタービン軸６１に直交するように、軸方向に等間隔に互いに平行に配置される。図２の実施形態では８個のディスク５２示されるが、本発明の開示された実施形態では、任意の複数のディスク５２であればよい。ディスク５２は複数のファスナにより互いに固定され、これらのファスナは、ディスク５２の周囲に周方向に離間した協働する開口部を通って延び、スペーサのスポーク５４とディスク５２のそれぞれに配置される。離間して維持されたディスク５２の周囲には、適切なスペーサワッシャが間に取り付けられて、各ファスナ位置でワッシャを通してファスナを受ける。ディスク５２のディスク出口５６のすべてが互いに整合して、排気ガスをディスク出口５６に連通させる（図３参照）。前述した本発明の実施形態に関連して、ディスク５２は、表面上の汚染物を分解して表面を清潔に保つような高温で動作する。さらに、本発明の他の実施形態に関して述べたように、ディスク５２の高温により、ＣＦノズル３３からディスクパック５０に入る燃焼流体がさらに燃焼する。
【００３９】
図３を参照すると、最終状態の燃焼流体８０が燃焼することにより、流体の乱流が生じる。図３の本発明の実施形態によれば、乱流の燃焼流体８０は、ノズルリング３０内の遠位開口４０により受けられる。紙面外に流出させるノズルリング部（３３Ａ）に特に注目すると、ＣＦノズル３３Ａを通る燃焼流体８０の行程が燃焼流体の方向を変えて、ディスクパック５０の隣接面上に接線方向に流れるようにする（燃焼チャンバ３内の流体流の方向と同様）。図３の実施形態によれば、燃焼流体は、ＣＦノズル３３Ａの開口４１から出ると、ディスク５２面上を流れ、流れ５５の中でディスク５２内に受けられる。本実施形態によれば、流れ５５は、タービン出口８を通る排気７０の流出流により生じる真空効果によって、タービン１００を出るときに限られた障害を受ける。タービン出口８を通る排気７０の流れにより生じる真空効果により、ディスク出口５６内にあるすべての排気７０がほぼ除去され、次の排気流７０がこれらの空間を占めることができる。本発明の実施形態によれば、排気７０の真空効果により、タービン１００がより効率的に動作できるようになる。
【００４０】
一実施形態によれば、ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂはディスクパック５０のある表面領域上の燃焼流体の接線方向流れを促進する。燃焼流体を上に受ける表面領域を広げることにより、本発明の実施形態はより高い電力出力を達成する。別の実施形態によれば、ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂは、ディスクパック５０のある表面領域上の燃焼流体の接線方向流れを助ける近位開口４１を有する。ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂから出る燃焼流体の流れを制御することにより、近位開口４１はノズルリング３０を通して流体を加速させて、ディスクパック５０のディスク５２上に燃焼流体をより強く導入し、より高い電力出力を得る。本発明のさらに別の実施形態では、ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂと遠位開口４０および近位開口４１とをそれぞれ組み合わせて使用することにより、タービン１００のためのさらに大きな電力出力を達成する燃焼流体流が得られる（例えば、それぞれの形状を変化させて、燃焼流体をさらに加速し、接線方向流を大きくする等）。ＣＦノズル３３の向きによる接線方向のガス流は、ディスク５２の間隔を通る膨張排気ガスの相互作用によりタービン１００を回転駆動する働きをする。排気ガスはディスク５２の中央開口５６に向かって螺旋状に移動して、チャンバハウジング１０のタービン出口８を通って排出される。
【００４１】
図４を参照し、タービン１００動作中の燃焼流体の連続燃焼に関連する本発明の実施形態をここに組み込む。本発明の例示的実施形態によれば、最終状態の燃焼流体８０は遠位面３１に渦流を有する。しかし、本実施形態では、触媒燃焼８２が面３１、３２でノズルリング３０に沿って、または遠位開口４０および近位開口４１により形成されたＣＦノズル３３の面に沿って行われる。最終状態の燃焼流体８０の触媒燃焼８２は、燃焼流体の完全燃焼を助ける一方、燃焼流体にさらなる乱流を生じる。本発明の実施形態によれば、ＣＦノズル３３は、近位開口４１から出る最終状態の燃焼流体８０の接線方向流８４を促進する。本発明の先の実施形態と同様に、（近位開口４１から出る）燃焼流体８４は、燃焼流体流５５を通ってディスク５２の表面領域８６に接触する。前述した本発明の実施形態により、表面領域８６への燃焼流体流５５の接触により、さらに燃焼が行われる。本発明の例示的実施形態によれば、ディスク５２の表面領域８６が広がったことにより、流れ５５とディスク５２との相互作用により生じる境界層効果を介してより大きなトルクが生じる。別の例示的実施形態では、表面領域８６が広がったことにより、流れ５５を使用してディスクパック５０内でのディスク５２周りの完全燃焼を促進する。
【００４２】
図示した本発明の別の実施形態によれば、図５Ａ、５Ｂは、空気板２０の外側空気受け面を示す。空気板２０の外側空気受け面に、空気入口２１がある。空気入口２１は、空気チャネル５を通して空気をタービン１００内で受けるどのような方法で配置されていてもよい。本発明の実施形態によれば、圧縮空気７５が空気板２０上の周方向パターンに設けられ、好ましくは空気入口２１を同じ周に配置して、このような流入空気７５が空気板２０に当たるようにする。本発明の別の実施形態では、入力空気７５が渦流を含み、空気入口２１内の空気を受ける障害となる。本実施形態によれば、空気入口２１を、空気板２０の外面に、タービン１００内の空気７５を最適に受けるいかなる構成で配置してもよい。
【００４３】
図６は、本発明の例示的実施形態による空気板２０の側面図である。前述したように、タービン１００の外側の、乱気流７５が空気板２０に当たる。空気板２０は、１つまたは複数の空気入口２１を介して流入空気７５の流れを受ける。流入空気７５からの流入空気流を示す矢印が、燃焼ハウジング１０内の開口７を通って空気ノズル２５を流れる。空気流は、燃焼ハウジング１０内にありさえすれば、空気チャネル５を通って空気チャネル出口７１を介して燃焼チャンバ３に流入する。前述したように、空気ノズル２５および空気チャネル５は、空気板２０および燃焼ハウジング１０の両方を通って空気入口２１からチャネル出口７１へ空気が流れるようにする単一の導管である。本発明の実施形態によれば、空気ノズル２５は流入空気流７５の渦流を減少させるように形成されて、燃焼チャンバ３内の燃焼流に対してほぼ接線方向に空気ノズルから出る。本実施形態による空気ノズル２５は、放物状チャネルまたは下降螺旋チャネルである。あるいは空気ノズル２５、開口７、および空気チャネル５の相互作用により、流入空気流７５の渦流を減少させるように作用する。このようにして、開口７から周方向の流れ方向に出る空気流の勢いが、その周方向で空気板２０を通って空気チャネル５内で維持されて、結果として生じる出口７１から燃焼チャンバ３に入る燃焼空気の周方向流れを増加させる。
【００４４】
一実施形態では、空気入口２１が空気板２０に半球形の溝を有し、この溝は、溝に流入して空気ノズル２５内へゆっくりと下降する空気７５を受ける。空気ノズル２５、開口７および空気チャネル５を組み合わせた導管は、緩やかに屈曲して流入空気流の不規則な渦流を減少させる一方、燃焼チャンバ３内の燃料および前の燃焼流体の流れにしたがった、意図した空気渦流を与える。本実施形態では、空気流方向の大きな変化により生じる流動損失の発生を回避する。本発明の別の実施形態では、空気入口２１は空気板２０に半球形の溝を有し、この溝の最低面が空気板２０内へ放射状に下降して、空気ノズル２５と合わさる。本実施形態では、流入空気７５の方向が急に変わることがないため、燃焼ハウジング１０内への流動損失および燃焼ハウジング１０を通る流動損失が回避される。当業者は、空気ノズル２５内への流動損失および空気ノズル２５を通る流動損失を減少させる他の多くの空気入口形状を認めることができるだろう。あるいは、当業者は燃焼ハウジング１０内への流動損失および燃焼ハウジング１０を通る流動損失を減少させる他の多くの空気入口形状を認めることができるだろう。
【００４５】
別の実施形態では、開口７が、燃焼チャンバ３内に流出する空気流の乱流を減少させるように形成される。当業者は、開口７が、燃焼チャンバ３内への衝撃空気流を減少させる形状を有することを理解するだろう。一例示的実施形態では、開口７が、空気ノズル２５を通って燃焼チャンバ３内へ流れる空気を徐々に導入する螺旋状斜面である。
【００４６】
図７Ａに示す本発明の実施形態によれば、タービン軸６１を同心中心とする互いに同心の空気板２０および燃焼ハウジング１０の分解図が示される。図７Ａの例示的実施形態は、空気板２０および燃焼ハウジング１０を、空気入口２１Ａ〜Ｄ、溝９７Ａ〜Ｄ、空気ノズル２５Ａ〜Ｄ、空気チャネル出口７ＩＡ〜Ｄとともに示す。ただし、本発明の他の実施形態において、前記入口、溝、ノズル、出口は任意の数とすることができる。図７Ａによれば、間隔９５が、空気板２０の外側と燃焼ハウジング１０の内面２とにより作られた細長の壁を示す。当業者は、間隔９５が図７Ａの分解図の図示を助けるためのものにすぎず、空気板２０と燃焼ハウジング１０との間の限定された間隔を提示するものではないことを認めるだろう。当業者は、開示された空気ノズル２５Ａ〜Ｄの機能を可能にする、空気板２０と燃焼ハウジング１０との間隔９５が、本発明のこれらの実施形態によって適切になることを理解するだろう。したがって、壁間隔９５にわたる破線の経路２５Ａ〜Ｄは、空気板２０と燃焼ハウジング１０の壁との中の空気流通路を示す。
【００４７】
本発明の一実施形態では、各溝９７Ａ〜Ｄが空気板２０の凹みを示し、この凹みは、入力空気７５が各空気入口２１Ａ〜Ｄに近づくときにさらに燃焼ハウジング１０側に下降する。一実施形態によれば、溝９７Ａ〜Ｄの直径は空気入口２ＩＡ〜Ｄの直径に等しい。あるいは、溝９７Ａ〜Ｄの直径は、流入空気７５を受ける形状を可能にするものであればよい。別の実施形態では、溝９７Ａ〜Ｄが、流入空気７５に部分的にさらされ、空気板２０の外側空気受け面下に部分的に浸漬される。実施形態によれば、空気入口２１Ａ〜Ｄが、空気板２０の外側空気受け面下に浸漬されてもよい。本発明の種々の実施形態によれば、任意の数の溝９７および空気入口２１を使用して、不規則な流入空気７５を空気ノズル２５内へ効率的かつ流動的に移す。
【００４８】
本発明の一実施形態では、空気ノズル２５Ａ〜Ｄがタービン軸６１を中心に回転して、空気ノズルの出口が別の空気ノズルの入口の下にほぼ配置されるようになっている。図７Ａの本発明の一実施形態によれば、空気ノズル２５Ａにより、空気入口２１Ａからの流入空気７５が、空気入口２１Ｂとほぼ同じ半径方向位置にある７１Ａで出ることができる。本発明の本例示的実施形態では、螺旋状に下降する空気ノズル２５Ａにより、乱気流７５の傾向が大幅に弱まって、開口７１Ａで燃焼チャンバ３内に出る。さらに、螺旋状に下降する空気ノズル２５Ａは、内部を流れる空気に、燃焼チャンバ３内で与えられたものにほぼ似せたフローパターンを与える。前述した空気チャネルの実施形態によれば、開口７１Ａが、乱気流７５が燃焼チャンバ３内へ出ることにより乱気流７５の傾向をさらに弱めるように形成される。これらの実施形態を参照すると、開口７１Ａが、開口７１Ａと燃焼チャンバ３との接合部にある衝撃空気流を最小にするよう形成される。これらの実施形態では、開口７１Ａが、燃焼チャンバ３内へ延びる緩やかな螺旋状斜面である。あるいは、開口７１Ａは、燃焼チャンバ３内へ延びる放物状斜面である。当業者は、開口７１Ａが燃焼チャンバ３内への衝撃空気流を最小にするように形成されることを認めるだろう。当業者はさらに、開口７１Ａが燃焼チャンバ３内への流入空気７５の乱流を減少させるように形成されることを認めるだろう。本実施形態によれば、空気ノズル２５Ａの螺旋状に下降する導管は、同時に流入空気流の乱流を減少させ、燃焼チャンバ３（図６も参照）内の燃焼流に対してほぼ接線方向の渦流を空気流に与える。本発明の本例示的実施形態によれば、螺旋状に下降する空気ノズル２５Ａは、それぞれ空気板２０の外面と燃焼チャンバ１０の内面２との間に形成された壁全体に並立するように構成される。本発明の別の実施形態では、空気ノズル２５Ａ〜Ｄがほぼ湾曲した、ほぼ螺旋状でない導管を形成し、この導管により、前の空気ノズル２５の流路を妨げることなく、装置内に導管をさらに加えることができるようになる。本発明による別の実施形態では、空気ノズル２５Ａ〜Ｄが互いにほぼ近接するように設計されて、前述した所望の空気流を達成するとともに導管の干渉を避ける。
【００４９】
図７Ｂは、本発明の例示的実施形態をさらに示す。図７Ａに示すように、入力空気７５は溝９７Ａ上で空気入口２１Ａに入る。一実施形態では、溝９７Ａにより流入空気７５の乱流が減少する。別の実施形態では、溝９７Ａが、空気板２０上の不規則な空気流を捉えるのを助ける。図７Ｂの実施形態に示すように、空気入口２１Ａに入る空気流７５が空気板２０の壁を通って燃焼ハウジング１０に流入する。空気ノズル２５Ａは、燃焼ハウジング１０内にありさえすれば、空気を空気チャネル５Ａに通して開口７ＩＡで燃焼チャンバ３（図示せず）内に出るようにする。本発明の実施形態によれば、開口７１Ａが空気入口２５Ｂおよび溝９７Ｂのそれぞれとほぼ同じ位置に配置される。本実施形態によれば、空気ノズル２５Ａを、燃焼チャンバ３内の燃焼流体流路に対してほぼ接線方向に入力空気を出すことのできる、いかなるタイプの回転導管として形成してもよい。その後、燃焼空気および燃料が周方向の燃焼流方向に流れるときに、燃焼空気および燃料がタービンアセンブリの全周において燃焼チャンバ内で直接混合される。
【００５０】
本発明の実施形態により構成された空気板２０は、当業者に公知の多くの機械加工プロセス、例えばＣＮＣ加工により製造することができる。空気板２０は、高温空気を受けることのできる温度許容度を持つ当業者に公知の材料、例えば炭素繊維またはステンレス鋼から形成することができる。
【００５１】
本発明の実施形態によれば、タービン１００を構成する部品をタービン１００の要件に応じて交換することができる。タービン１００の部品の交換は、モジュール性により可能になる。一実施形態によれば、部品が接合部（例えば空気板２０と燃焼ハウジング１０との接合部、ディスクパック５０と燃焼ハウジング１０との接合部等）で分離され、タービン１００の要件に応じて部品の交換および／またはさらなる部品との接続を行う（例えば、燃焼ハウジング１０およびディスクパック５０を第１空気板２０とともに使用して、５０ワットを発生し、別の部品用に空気板２０を取り外し、燃焼ハウジング１０およびディスクパック５０を使用して５００ワットを発生する）。当業者は、本明細書で列挙したタービン１００の部品の種々の実施形態をつないで開示された機能および動作を維持する多くの方法を認めるだろう。
【００５２】
前述の開示および図示した実施形態を参照することでさらに多くの変更および修正が当業者に提示されるが、これらの実施形態は例としてのみ挙げたものであり、本明細書に記載された発明の範囲および精神を限定するものではない。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２００８年１０月３０日に出願した米国仮特許出願第６１／１０９，６６０号の優先権を主張するものである。
公開される本発明の実施形態は、特にタービンおよび発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＴｅｓｌａの米国特許第１，０６１，２０６号およびＤｉａｌの米国特許第７，３４１，４２４号に開示された、境界層効果を使用して発電する先行技術のタービンおよび発電機は、限られた電力出力および効率しか得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国仮出願第６１／１０９，６６０号
【特許文献２】米国特許第１，０６１，２０６号
【特許文献３】米国特許第７，３４１，４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｔｅｓｌａの教示による先行技術のタービンおよび発電機は、Ｔｅｓｌａの設計の簡潔性を利用して最大の電力出力を発生することができていないため、改良されたタービンおよび発電機の技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ディスクパックの周囲に延びる燃焼チャンバを設けることにより、比較的簡単な構成で高い効率および電力出力が可能になる。この構成により、空気と燃料とを燃焼チャンバの周りで直接混合して、燃料を確実に完全燃焼させることができる。これにより、空気と燃料とをチャンバの周りの複数の周方向位置で混合することができるようになり、より多くの燃料を効率的に消費して、燃焼生成物をより多く回転運動させることにより、電力出力が増加する。
【０００６】
燃焼チャンバ内に空気および燃料を接線方向に供給することにより、燃焼チャンバの周りを回転する燃料および空気に加えられた遠心力によって、燃焼チャンバの外周で燃料の燃焼を阻止することができる。遠心力により、燃焼生成物が、排出に先立って遠心力とディスクパックからの外方圧力とに打ち勝つ前に、確実にほぼ完全に反応し、燃料を最適に使用することができる。
【０００７】
タービン外側の空気を捉えて、空気入口と燃焼チャンバとの間に形成された厚さを通して空気をほぼ回転下降させることにより、空気が燃焼チャンバ外周に本来の方向に垂直になるように供給されて、燃焼チャンバ内の回転流に似た動きをする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的実施形態による燃焼タービンを示す図である。
【図２】本発明の例示的実施形態による燃焼タービンの断面図である。
【図３】本発明の例示的実施形態によるノズルリングおよびディスクパックの断面図である。
【図４】本発明の例示的実施形態によるノズルリングおよびディスクパックの断面図である。
【図５Ａ】本発明の例示的実施形態による空気ノズルを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的実施形態による空気ノズルを示す図である。
【図６】本発明の例示的実施形態による空気ノズルおよび燃焼チャンバの断面図である。
【図７Ａ】本発明による空気ノズルおよび燃焼チャンバの他の例示的実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】本発明による空気ノズルおよび燃焼チャンバの他の例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図中、同一の参照符号は対応する部品を示す。
【００１０】
図１はタービン１００を示す。タービン１００は、燃焼ハウジング１０、ノズルリング３０、およびディスクパック５０を備える。ディスクパック５０は、ドライブシャフト６０がディスクパック５０の回転を受けるように、ドライブシャフト６０を保持する。ディスクパック５０は、電力出力をタービン１００内から別の装置（例えば、発電機またはポンプ）へドライブシャフト６０を介して伝える。タービン軸６１は、ドライブシャフト６０の面の幾何学的中心に位置する。タービン軸は、シャフト６０に沿って長手方向に延びる。
【００１１】
燃焼ハウジング１０は、タービン軸６１の周りに配置された燃焼チャンバ３を内部に備え、燃焼した流体が燃焼チャンバ３を通って進み、シャフト６０を介して発電する。燃焼ハウジング１０は、外面１と内面２を有する。本発明の例示的実施形態によれば、燃焼ハウジング１０を、高い熱応力および熱衝撃に耐えうる任意の材料を使用した公知の機械加工および／または成形プロセスを通じて形成または設計することができる。この材料は、例えば、アルミナ、グラファイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等であるが、これらに限定されるものではない。あるいは、本発明の本例示的実施形態は、より小さな装置への適用として、ステンレス鋼を使用した公知の機械加工および／または成形プロセスを通じて形成または設計することができる。しかし、タービン１００の燃焼ハウジング１０を形成するのに使用される材料は本発明にとって重要なものではなく、本発明の種々の実施形態で列挙された目的を果たす、いかなる材料または複合材料を含んでいてもよいことを、当業者は認めるだろう。
【００１２】
図１に示す本発明の例示的実施形態によれば、内面２が燃焼チャンバ３をほぼ囲む。本発明の別の例示的実施形態では、内面２がトロイダル燃焼チャンバ３を形成する。さらに別の例示的実施形態では、内面２が、ほぼ丸い（例えば、円形、楕円形、または縁部が丸いその他の形状の）断面を有するトロイダル燃焼チャンバ３を形成する。別の例示的実施形態では、内面２が、ノズルリング３０、ディスクパック５０および／またはドライブシャフト６０を囲む。本発明の別の例示的実施形態によれば、内面２がタービン１００の内部にほぼ接触する。また、当業者は、燃焼ハウジング１０内のこれらの部品が燃焼ハウジング１０の内面２にほぼ接触することを認めるだろう。
【００１３】
燃焼ハウジング１０は開口６、７を有し、これらの開口６、７は、面１、２により画定された燃焼ハウジング壁内に配置される。燃料および空気が開口６、７を通ってそれぞれチャネル４、５内へ流れる。本発明の一例示的実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５が燃焼ハウジング１０の周りに位置する機構内に配置され、燃料および空気を燃焼ハウジング壁内から燃焼チャンバ３へ供給する。図１に示す本発明の例示的実施形態によれば、燃料チャネル４および空気チャネル５がタービン軸６１の周りに周方向に配置される。図１に示す本発明のさらなる例示的実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５が燃焼ハウジング１０の周囲に交互に配置される。当業者は、タービン１００の所望の動作に応じて、燃焼ハウジング１０および燃焼チャンバ３の周りにおける燃料チャネル４および空気チャネル５の他の多くの代替機構を認めることができる。図１の本発明の例示的実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５が、各流体に、燃焼チャンバ３内の混合物の燃焼を助けるフローパターンを与える。あるいは、燃料チャネル４および空気チャネル５が、各流体に、流体とディスクパック５０との相互作用によりドライブシャフト６０に伝えられる動力を最終的に増加させるフローパターンを与える。
【００１４】
燃焼ハウジング１０および燃焼チャンバ３について、図２を参照しながらさらに説明する。
【００１５】
図１に戻り、本発明の一例示的実施形態では、ノズルリング３０が燃焼チャンバ３とディスクパック５０との間に配置される。ノズルリング３０は、遠位面３１、近位面３２、および複数の燃焼流体（ＣＦ）ノズル３３から形成される。各ＣＦノズル３３は、遠位空間４０と近位空間４１との間に配置される。遠位面３１は、内面２によって囲まれていない燃焼チャンバ３の残りの部分をほぼ囲む。内面２および遠位面３１のどちらにも囲まれていない燃焼チャンバ３の部分は、各遠位空間４０を通る複数のＣＦノズル３３のいずれか１つを通して燃焼流体を供給する。本発明の例示的実施形態では、燃焼チャンバ３からの燃焼流体が、各遠位空間４０で複数のＣＦノズル３３のいずれか１つに入り、各近位空間４１を介して出る。
【００１６】
本発明の例示的実施形態では、ノズルリング３０を燃焼ハウジング１０と一体化して、表面包囲燃焼チャンバ３をほぼ形成する。本実施形態によれば、表面包囲燃焼チャンバ３は、内面２、遠位面３１、およびＣＦノズル３３を画定する壁を備える。本例示的実施形態によれば、任意の複数のＣＦノズル３３を通して、燃焼チャンバ３からディスクパック５０へ流体を通すことができる。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、ノズルリング３０が、燃焼ハウジング１０から分離されたタービン１００の別個の部品である。当業者は、ノズルリング３０と燃焼ハウジング１０とを一体化することにより、前記と同様の燃焼チャンバ３の特徴を持つことを認めるだろう。さらに、当業者は、ノズルリング３０を燃焼ハウジング１０から分離することは、本明細書に列挙した本発明の種々の実施形態の目的から実質的に逸脱していないことを認めるだろう。
【００１８】
本発明の例示的実施形態によれば、ノズルリング３０を、例えば、ＳｉＣ、ステンレス鋼等の高い熱応力および熱衝撃に耐えるいかなる材料で設計してもよい。本発明の本具体的な実施形態により選択された材料により、ノズルリング３０が特に高温を得るのに適したものとなり、ノズルリング３０に接触した燃焼流体がさらに燃焼するようになる。
【００１９】
図１に示す本発明の例示的実施形態によれば、ディスクパック５０がノズルリング３０内にある。ディスクパック５０は複数のディスク５２を備えており、これらのディスク５２の直径、厚さ、およびディスク間隔は、ディスク５２が流体により流体内で回転されると、境界層効果によりさらなる流体がディスクパック５０を通って移動してディスクパック５０を回転させるように決められる。通常、板の間隔は、所望の境界層効果を達成する流体粘性に正比例するように選択される。各ディスク５２は複数のスポーク５４によりシャフト台５８に接続される。あるいは、ディスクパック５０は複数のスポーク５４によりドライブシャフト６０に取り付けられる。本発明の例示的実施形態によれば、ディスクパック５０の回転により、ドライブシャフト６０がタービン軸６１を中心に回転して発電する。本発明の別の例示的実施形態によれば、燃焼流体が、任意の複数のディスク５２にわたってディスクパック５０を通って流れることにより、ドライブシャフト６０を燃焼流体流の方向に駆動する。ドライブシャフト６０は、シャフト台５８でディスクパック５０に一体に取り付けられる。本発明の別の例示的実施形態では、ディスクパック５０がシャフト台５８を使用することにより、ディスク５２を通る燃焼流体によって生じた回転をドライブシャフト６０に関連付ける。
【００２０】
図１〜３に示す本発明の実施形態によれば（図２、３に示す本発明の例示的実施形態に記載される）排気７０は、ディスクパック５０のスポーク５４の配置から形成された複数のディスクパック出口５６のいずれか１つを長手方向に通って、ディスクパック５０からタービン軸に沿った方向に抜ける。本発明の実施形態によれば、タービン出口８でタービン１００から出る排気７０は、燃焼流体と燃焼チャンバ３との間、ノズルリング３０とディスクパック５０との間で行われる複数の燃焼による生成物である。本発明の別の実施形態によれば、タービン１００から出る排気７０は、燃焼チャンバ３と、ノズルリング３０およびディスクパック５０のいずれか１つとの内部で行われる燃焼の生成物である。本発明のさらに別の実施形態によれば、タービン出口８を通ってタービン１００から出る排気７０は、チャンバ３内の燃焼流体がほぼ完全に燃焼したことにより生成される。
【００２１】
別の例示的実施形態では、燃焼チャンバ３内の燃焼流体が、ディスクパック５０の回転により生じた増加圧力を通して遠心力を受ける。本実施形態の１つの動作によれば、ディスクパック５０の回転により生じる遠心力より、ノズルリング３０下に増加圧力が生じる。ノズルリング３０下に生じる増加圧力は、燃焼チャンバ３内の燃焼流体に作用して、チャンバ３内の燃焼流体の燃焼を長くする。本実施形態の別の動作によれば、ディスクパック５０の回転により、燃焼チャンバ３内の燃焼流体が、タービン軸６１から内面２および／または任意の複数のＣＦノズル３３を画定する壁へ向かって遠位で移動する。これにより、チャンバ３および／またはノズルリング３０内の燃焼流体のさらなる燃焼が可能になり、タービン１００内の生成物がほぼ反応する。本発明の実施形態によるこのような反応に続いて、ほぼ反応した生成物が排気７０としてタービン１００から出る。
【００２２】
前述した本発明の例示的実施形態を参照して、ディスクパック５０の回転により、燃焼流体がノズルリング３０の近位面３２に接触して、ディスク５２の縁部と近位面３２との近くで、これらの間に位置する燃焼流体がさらに燃焼反応する。
【００２３】
図２は本発明によるタービン１００の側面図の例示的実施形態を示す。燃焼ハウジング１０内で、燃焼チャンバ３は、２つの部分３Ａ、３Ｂで示される。燃焼チャンバ３Ａ内には丸で囲んだ記号「●」があり、燃焼チャンバ３Ｂ内には丸で囲んだ記号「×」がある。これと本発明の実施形態のさらなる図示とによれば、丸で囲んだ「●」は、紙面外に流出する流体を表し、丸で囲んだ記号「×」は、紙面内に流入する流体を表す。したがって、燃焼チャンバ部３Ａ、３Ｂは、（ドライブシャフト６０がタービン１００を通って突出する側からタービン１００を見て）反時計方向の流体流を示し、同じ反時計方向の回転６６をドライブシャフト６０で生じさせる。
【００２４】
図２に示す本発明の例示的実施形態では、タービン１００が燃焼ハウジング１０を備え、燃焼ハウジング１０は、ノズルリング３０、ディスクパック５０、およびドライブシャフト６０を、燃焼ハウジングシャフト開口部９で囲む。シャフト開口部９は、燃焼ハウジング１０内でシャフト６０の流体回転を可能にするいかなるタイプの開口部（例えば、玉軸受、磁気軸受、潤滑面等）であってもよい。当業者は、タービン１００の動作中にシャフト６０が安定して制約を受けずに回転できるように開口部９を設計、構成する多くの方法を認めるだろう。
【００２５】
燃焼ハウジング１０の内部動作による出力は、タービン出口８を介してタービン１００から出る。本発明の一実施形態によれば、タービン出口８はタービン１００からの排気ガス７０の処理および排出のための他の装置に接続されるように構成される。別の実施形態では、タービン出口８が、タービン１００からの排気ガス７０を制御して放出するように構成される。さらに別の実施形態では。タービン出口８の形状が、排気ガス７０の流動点で生じる真空効果に影響を与える。
【００２６】
図２は、本発明による燃焼チャンバ部３Ａ、３Ｂで混合される燃焼流体の例示的実施形態を示す。まず燃焼チャンバ部３Ａを参照すると、燃料チャネル４および空気チャネル５がそれぞれチャネル出口７２、７１を介して燃焼チャンバ３Ａに入る。チャネル出口７１、７２は、燃焼ハウジングの内面２の開口部とすることができ、各チャネルからの流体がこのチャネル出口７１、７２を通って燃焼チャンバ３に入る。本発明の例示的実施形態によれば、燃料チャネル４および空気チャネル５の破線は、各チャネル内の流体の流れを示す。各チャネル４、５は、チャンバハウジング１０の面１、２間に形成された壁に、それぞれ開口６、７を有する。燃料チャネル４の開口６により、燃料インジェクタまたは当業者に公知のその他のタイプの燃料供給装置を入れることができる。図２の本発明の例示的実施形態によれば、空気チャネル５の開口７により、燃焼ハウジング１０または当業者に公知のその他のタイプの燃料供給装置の外側から空気を入れることができる。
【００２７】
図２の実施形態によれば、燃焼ハウジング１０が空気板２０に接続される。空気板２０は、燃焼ハウジング１０と、ディスクパック５０と、空気板２０との接続構成内でドライブシャフト６０を受けて回転させるための開口部２２を提供する。本発明の一実施形態によれば、開口部２２が燃焼ハウジング１０の開口部９のように機能する。あるいは、開口部２２が空気板２０の外側の別個の流体を使用して、内部で回転するシャフト６０の安定した回転を維持する。
【００２８】
空気板２０は、１つまたは複数の空気入口２１を通してタービン１００外側の供給源から空気を受ける。各空気入口２１は、空気ノズル２５を通して１つまたは複数の空気チャネル５の１つまたは複数の開口７に受け取った空気を通す。特に本発明の実施形態では、空気板２０が、燃焼ハウジング１０の燃焼チャンバ３に分配された空気を供給する。本発明の代替実施形態では、空気板２０が燃焼ハウジング１０と一体に形成される。本発明の別の実施形態では、空気ノズル２５が空気チャネル５に一体に接続されて、空気入口２１から出口７１を通って流れる空気流を生成する。
【００２９】
空気流が空気チャネル５を通って流れることにより、空気流が燃焼チャンバ３に入るときに、流体内の乱流が少ない静かな空気流となる。本発明の例示的実施形態では、空気板２０の表面周りで入力空気７５を遠心力により供給（図５Ｂ、６、７Ｂの本発明の例示的実施形態に示す）することにより、空気入口２１が乱流の入力空気７５を空気ノズル２５内に供給することができる。この空気ノズル２５の形状は、入力空気７５の乱流を減少させて、入力面２に対してほぼ接線方向にある空気チャネル５の出口７１から出る空気流を作るようになっている。本発明の別の実施形態では、空気入口２１、空気ノズル２５、空気チャネル５の開口、または出口７１のいずれか１つを組み合わせた形状により、入力空気７５の乱流を大幅に減少させることができる。さらに、前述した本発明の実施形態の、乱流を減少させる形状に関連して、図６、７Ａ〜Ｂを参照しながらさらに説明する。
【００３０】
図２に示す本発明の例示的実施形態によれば、燃料チャネル４および空気チャネル５の開口７２、７１からの燃料および空気の流れが、燃焼部３Ａに対してほぼ接線方向に流れた後、チャンバ部３Ａ、３Ｂから燃焼チャンバ３の周囲全体に流れるときに可燃流体に混合される。燃焼チャンバ３内の可燃流体の最初の燃焼が、燃焼ハウジング１０内からの点火または加熱により行われる。当業者は、可燃流体を燃焼チャンバ３内で最初に点火する多くの方法を認めるだろう。
【００３１】
本発明の例示的実施形態の別の動作により、燃焼ハウジング１０は、燃焼流体がタービン１００から出る前に、内部のすべての可燃流体を燃焼させて、ほぼ反応した生成物を生成するのに十分な高温を達成する。このような動作では、燃焼流体の多くの連続した燃焼が、燃焼ハウジング１０で行われる。あるいは、燃焼流体が、燃焼ハウジング１０内で、より長い時間、燃焼プロセスを受ける。
【００３２】
本発明の一実施形態によれば、燃焼チャンバが触媒（例えば表面被覆）を使用して、燃焼流体内でほぼ完全な燃焼反応を生じさせる。あるいは、別の実施形態では、タービン１００の部品の動作により加えられる力を使用して触媒とすることにより、燃焼流体からほぼ反応した生成物を生成させる。本発明のこれらの実施形態によれば、十分な高温になると、タービン１００の部分が燃焼流体の燃焼を中止し、代わりに、その燃焼流体を完全に反応した生成物に触媒によって変換する。例示的実施形態では、燃焼プロセス中の燃焼チャンバ３の圧力が、燃焼ガスを圧縮し、内面２周りの燃焼炎を封じ込める。燃焼チャンバ３の圧力は、遠心圧縮機のように動作する回転ディスク５２からの背圧により得られる。あるいは、これらの圧力は、渦流中で回転する燃焼ガスの遠心力により得られる。本例示的実施形態の動作により、背圧および遠心力は触媒として作用し、燃料と燃焼の一次生成物とがディスク出口５６およびタービン出口８を通って出る前に、燃料と燃焼の一次生成物とを確実にほぼ完全に燃焼させて、容易に維持できる簡単な構成で最適な燃焼効率を確保する。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、最初の量の可燃流体が点火されると、次に燃料および空気を燃焼チャンバ３に通すことにより、混合された流体流が連続して燃焼する。本実施形態では、燃料チャネル４および空気チャネル５を介して燃料および空気を連続して供給することにより、チャンバ３全体にわたって連続した燃焼渦流が生じる。チャンバ３全体にわたる燃焼流体の渦流は、本発明の実施形態による流体の完全燃焼を助ける。別の実施形態では、最初の量の可燃流体が点火されると、ディスクパック５０の回転により、次の量の可燃流体を押して燃焼流体（例えば、前に点火した可燃流体流）に点火可能に接触させることにより、燃焼チャンバ３全体にわたる燃焼を継続するのに十分な力が生じる。さらに別の実施形態によれば、最初に点火すると、燃焼チャンバ３に導入された燃料および空気が連続して燃焼する。これは、燃料および空気を燃焼チャンバ３に接線方向に導入することによって、タービン軸６１周りの周方向の燃焼流方向に生じる。燃焼により生じた膨張ガスが、ノズルリング３０内のＣＦノズル３３を通る圧力により、同様にディスクパック５０周りの周方向流れ方向に向けられる。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、ディスクパック５０のディスク５２の回転により生じる圧力によって、燃焼流体が内面２に接触する。本発明の実施形態の一態様では、燃焼流体が、タービン軸６１から遠位方向に移動するディスクパック５０からの遠心力により圧力を受ける。周方向の流れにより発生する遠心力は、燃焼チャンバの内面２に隣接する燃料の燃焼を阻止する一方、燃焼生成物は内側に螺旋状に移動してディスク５２間を流れ、続いてタービン出口８から出る。すなわち、燃焼チャンバ部３Ａを参照すると、ディスクパック５０の遠心力による圧力は、ノズルリング面３１と反対の燃焼チャンバ部３Ａの内面２の遠位部に沿って燃焼流体を移動させる。本発明の実施形態によれば、燃焼流体を燃焼チャンバ３の遠位部に接触させて維持することにより、さらに燃焼反応を行わせて、燃焼ハウジング３内の燃焼流体を完全に燃焼させることができる。燃焼流体からのすべての燃焼性出力を得てディスクパック５０内（および、したがってドライブシャフト６０）で回転を生じさせることにより、本発明の実施形態は、タービン１００の部品を組み合わせた動作を使用して、流入する燃料および空気をすべて完全に燃焼させる。本発明の実施形態によれば、燃焼流体に使用される圧力によって、不完全燃焼した生成物を含む排気７０が最小になる。前述した本発明の実施形態によれば、燃焼チャンバ３内の燃焼流体の燃焼時間は、遠心力の使用により最大になり、チャンバ部３Ａ、３Ｂに沿った燃焼の回数を増やすことができる。
【００３５】
本発明の別の例示的実施形態は、燃焼プロセス中に発生した放射熱を燃焼チャンバ３の中心に集中させる高放射被覆を有する燃焼チャンバ３の内面２を備える。より高い放射率定数は、対流および伝導熱流により生じる放射を反射する材料の能力を示す。本発明の本例示的実施形態によれば、内面２上のＳｉＣまたは当業者に公知のその他の被覆材料等の高放射被覆は、燃焼チャンバ３の中心に放射熱エネルギーを再び集中させて、内部の燃焼流体をさらに燃焼させる。本発明の本例示的実施形態に関連する、高放射被覆を有することのさらなる利点は、燃焼チャンバ３を構成する材料の寿命を延ばし、面１、２により画定された燃焼ハウジング１０の壁の表面温度を低下させる。本発明の別の実施形態によれば、高放射によりタービン１００の他の部品（例えば、ノズルリング３０、燃焼チャンバ３をノズルリング３０等と一体化したときのディスクパック５０のディスク５２）が保護される。
【００３６】
図２の本発明のさらに別の本例示的実施形態では、内面２、遠位面３１、近位面３２またはディスク５２の熱により、タービン１００を通る行程で燃焼流体をさらに燃焼させる。本発明の実施形態では、タービン１００の部品の加熱面は、燃焼流体を連続燃焼させるのに十分に加熱されて、未使用の燃焼生成物のない排気７０を生成する。
【００３７】
本発明の別の実施形態では、燃焼チャンバ３のトロイダル形状により、チャンバが加熱されて燃料を燃焼させる臨界温度を超えると直ちにチャンバ内の燃料を燃焼させるのに十分な高い温度が得られる。内面２のほぼ丸いトロイダル形状は、チャンバ３の中心に光学焦点を有して、チャンバ面から放射される赤外線加熱を集中させて、燃料をさらに燃焼／反応させるのを助ける。本発明の他の実施形態によれば、燃焼チャンバ３のほぼ丸いトロイドにより、内部の燃焼流体が高温になって燃焼チャンバ３内にとどまり、このような高温にさらされる時間が長くなる。これらの本発明の実施形態によれば、燃焼チャンバ３の形状により、内部の燃焼流体がほぼ完全に燃焼する。
【００３８】
図２に示す実施形態では、８個のディスク５２が、タービンシャフトのタービン軸６１に直交するように、軸方向に等間隔に互いに平行に配置される。図２の実施形態では８個のディスク５２示されるが、本発明の開示された実施形態では、任意の複数のディスク５２であればよい。ディスク５２は複数のファスナにより互いに固定され、これらのファスナは、ディスク５２の周囲に周方向に離間した協働する開口部を通って延び、スペーサのスポーク５４とディスク５２のそれぞれに配置される。離間して維持されたディスク５２の周囲には、適切なスペーサワッシャが間に取り付けられて、各ファスナ位置でワッシャを通してファスナを受ける。ディスク５２のディスク出口５６のすべてが互いに整合して、排気ガスをディスク出口５６に連通させる（図３参照）。前述した本発明の実施形態に関連して、ディスク５２は、表面上の汚染物を分解して表面を清潔に保つような高温で動作する。さらに、本発明の他の実施形態に関して述べたように、ディスク５２の高温により、ＣＦノズル３３からディスクパック５０に入る燃焼流体がさらに燃焼する。
【００３９】
図３を参照すると、最終状態の燃焼流体８０が燃焼することにより、流体の乱流が生じる。図３の本発明の実施形態によれば、乱流の燃焼流体８０は、ノズルリング３０内の遠位開口４０により受けられる。紙面外に流出させるノズルリング部（３３Ａ）に特に注目すると、ＣＦノズル３３Ａを通る燃焼流体８０の行程が燃焼流体の方向を変えて、ディスクパック５０の隣接面上に接線方向に流れるようにする（燃焼チャンバ３内の流体流の方向と同様）。図３の実施形態によれば、燃焼流体は、ＣＦノズル３３Ａの開口４１から出ると、ディスク５２面上を流れ、流れ５５の中でディスク５２内に受けられる。本実施形態によれば、流れ５５は、タービン出口８を通る排気７０の流出流により生じる真空効果によって、タービン１００を出るときに限られた障害を受ける。タービン出口８を通る排気７０の流れにより生じる真空効果により、ディスク出口５６内にあるすべての排気７０がほぼ除去され、次の排気流７０がこれらの空間を占めることができる。本発明の実施形態によれば、排気７０の真空効果により、タービン１００がより効率的に動作できるようになる。
【００４０】
一実施形態によれば、ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂはディスクパック５０のある表面領域上の燃焼流体の接線方向流れを促進する。燃焼流体を上に受ける表面領域を広げることにより、本発明の実施形態はより高い電力出力を達成する。別の実施形態によれば、ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂは、ディスクパック５０のある表面領域上の燃焼流体の接線方向流れを助ける近位開口４１を有する。ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂから出る燃焼流体の流れを制御することにより、近位開口４１はノズルリング３０を通して流体を加速させて、ディスクパック５０のディスク５２上に燃焼流体をより強く導入し、より高い電力出力を得る。本発明のさらに別の実施形態では、ＣＦノズル３３Ａ、３３Ｂと遠位開口４０および近位開口４１とをそれぞれ組み合わせて使用することにより、タービン１００のためのさらに大きな電力出力を達成する燃焼流体流が得られる（例えば、それぞれの形状を変化させて、燃焼流体をさらに加速し、接線方向流を大きくする等）。ＣＦノズル３３の向きによる接線方向のガス流は、ディスク５２の間隔を通る膨張排気ガスの相互作用によりタービン１００を回転駆動する働きをする。排気ガスはディスク５２の中央開口５６に向かって螺旋状に移動して、チャンバハウジング１０のタービン出口８を通って排出される。
【００４１】
図４を参照し、タービン１００動作中の燃焼流体の連続燃焼に関連する本発明の実施形態をここに組み込む。本発明の例示的実施形態によれば、最終状態の燃焼流体８０は遠位面３１に渦流を有する。しかし、本実施形態では、触媒燃焼８２が面３１、３２でノズルリング３０に沿って、または遠位開口４０および近位開口４１により形成されたＣＦノズル３３の面に沿って行われる。最終状態の燃焼流体８０の触媒燃焼８２は、燃焼流体の完全燃焼を助ける一方、燃焼流体にさらなる乱流を生じる。本発明の実施形態によれば、ＣＦノズル３３は、近位開口４１から出る最終状態の燃焼流体８０の接線方向流８４を促進する。本発明の先の実施形態と同様に、（近位開口４１から出る）燃焼流体８４は、燃焼流体流５５を通ってディスク５２の表面領域８６に接触する。前述した本発明の実施形態により、表面領域８６への燃焼流体流５５の接触により、さらに燃焼が行われる。本発明の例示的実施形態によれば、ディスク５２の表面領域８６が広がったことにより、流れ５５とディスク５２との相互作用により生じる境界層効果を介してより大きなトルクが生じる。別の例示的実施形態では、表面領域８６が広がったことにより、流れ５５を使用してディスクパック５０内でのディスク５２周りの完全燃焼を促進する。
【００４２】
図示した本発明の別の実施形態によれば、図５Ａ、５Ｂは、空気板２０の外側空気受け面を示す。空気板２０の外側空気受け面に、空気入口２１がある。空気入口２１は、空気チャネル５を通して空気をタービン１００内で受けるどのような方法で配置されていてもよい。本発明の実施形態によれば、圧縮空気７５が空気板２０上の周方向パターンに設けられ、好ましくは空気入口２１を同じ周に配置して、このような流入空気７５が空気板２０に当たるようにする。本発明の別の実施形態では、入力空気７５が渦流を含み、空気入口２１内の空気を受ける障害となる。本実施形態によれば、空気入口２１を、空気板２０の外面に、タービン１００内の空気７５を最適に受けるいかなる構成で配置してもよい。
【００４３】
図６は、本発明の例示的実施形態による空気板２０の側面図である。前述したように、タービン１００の外側の、乱気流７５が空気板２０に当たる。空気板２０は、１つまたは複数の空気入口２１を介して流入空気７５の流れを受ける。流入空気７５からの流入空気流を示す矢印が、燃焼ハウジング１０内の開口７を通って空気ノズル２５を流れる。空気流は、燃焼ハウジング１０内にありさえすれば、空気チャネル５を通って空気チャネル出口７１を介して燃焼チャンバ３に流入する。前述したように、空気ノズル２５および空気チャネル５は、空気板２０および燃焼ハウジング１０の両方を通って空気入口２１からチャネル出口７１へ空気が流れるようにする単一の導管である。本発明の実施形態によれば、空気ノズル２５は流入空気流７５の渦流を減少させるように形成されて、燃焼チャンバ３内の燃焼流に対してほぼ接線方向に空気ノズルから出る。本実施形態による空気ノズル２５は、放物状チャネルまたは下降螺旋チャネルである。あるいは空気ノズル２５、開口７、および空気チャネル５の相互作用により、流入空気流７５の渦流を減少させるように作用する。このようにして、開口７から周方向の流れ方向に出る空気流の勢いが、その周方向で空気板２０を通って空気チャネル５内で維持されて、結果として生じる出口７１から燃焼チャンバ３に入る燃焼空気の周方向流れを増加させる。
【００４４】
一実施形態では、空気入口２１が空気板２０に半球形の溝を有し、この溝は、溝に流入して空気ノズル２５内へゆっくりと下降する空気７５を受ける。空気ノズル２５、開口７および空気チャネル５を組み合わせた導管は、緩やかに屈曲して流入空気流の不規則な渦流を減少させる一方、燃焼チャンバ３内の燃料および前の燃焼流体の流れにしたがった、意図した空気渦流を与える。本実施形態では、空気流方向の大きな変化により生じる流動損失の発生を回避する。本発明の別の実施形態では、空気入口２１は空気板２０に半球形の溝を有し、この溝の最低面が空気板２０内へ放射状に下降して、空気ノズル２５と合わさる。本実施形態では、流入空気７５の方向が急に変わることがないため、燃焼ハウジング１０内への流動損失および燃焼ハウジング１０を通る流動損失が回避される。当業者は、空気ノズル２５内への流動損失および空気ノズル２５を通る流動損失を減少させる他の多くの空気入口形状を認めることができるだろう。あるいは、当業者は燃焼ハウジング１０内への流動損失および燃焼ハウジング１０を通る流動損失を減少させる他の多くの空気入口形状を認めることができるだろう。
【００４５】
別の実施形態では、開口７が、燃焼チャンバ３内に流出する空気流の乱流を減少させるように形成される。当業者は、開口７が、燃焼チャンバ３内への衝撃空気流を減少させる形状を有することを理解するだろう。一例示的実施形態では、開口７が、空気ノズル２５を通って燃焼チャンバ３内へ流れる空気を徐々に導入する螺旋状斜面である。
【００４６】
図７Ａに示す本発明の実施形態によれば、タービン軸６１を同心中心とする互いに同心の空気板２０および燃焼ハウジング１０の分解図が示される。図７Ａの例示的実施形態は、空気板２０および燃焼ハウジング１０を、空気入口２１Ａ〜Ｄ、溝９７Ａ〜Ｄ、空気ノズル２５Ａ〜Ｄ、空気チャネル出口７ＩＡ〜Ｄとともに示す。ただし、本発明の他の実施形態において、前記入口、溝、ノズル、出口は任意の数とすることができる。図７Ａによれば、間隔９５が、空気板２０の外側と燃焼ハウジング１０の内面２とにより作られた細長の壁を示す。当業者は、間隔９５が図７Ａの分解図の図示を助けるためのものにすぎず、空気板２０と燃焼ハウジング１０との間の限定された間隔を提示するものではないことを認めるだろう。当業者は、開示された空気ノズル２５Ａ〜Ｄの機能を可能にする、空気板２０と燃焼ハウジング１０との間隔９５が、本発明のこれらの実施形態によって適切になることを理解するだろう。したがって、壁間隔９５にわたる破線の経路２５Ａ〜Ｄは、空気板２０と燃焼ハウジング１０の壁との中の空気流通路を示す。
【００４７】
本発明の一実施形態では、各溝９７Ａ〜Ｄが空気板２０の凹みを示し、この凹みは、入力空気７５が各空気入口２１Ａ〜Ｄに近づくときにさらに燃焼ハウジング１０側に下降する。一実施形態によれば、溝９７Ａ〜Ｄの直径は空気入口２ＩＡ〜Ｄの直径に等しい。あるいは、溝９７Ａ〜Ｄの直径は、流入空気７５を受ける形状を可能にするものであればよい。別の実施形態では、溝９７Ａ〜Ｄが、流入空気７５に部分的にさらされ、空気板２０の外側空気受け面下に部分的に浸漬される。実施形態によれば、空気入口２１Ａ〜Ｄが、空気板２０の外側空気受け面下に浸漬されてもよい。本発明の種々の実施形態によれば、任意の数の溝９７および空気入口２１を使用して、不規則な流入空気７５を空気ノズル２５内へ効率的かつ流動的に移す。
【００４８】
本発明の一実施形態では、空気ノズル２５Ａ〜Ｄがタービン軸６１を中心に回転して、空気ノズルの出口が別の空気ノズルの入口の下にほぼ配置されるようになっている。図７Ａの本発明の一実施形態によれば、空気ノズル２５Ａにより、空気入口２１Ａからの流入空気７５が、空気入口２１Ｂとほぼ同じ半径方向位置にある７１Ａで出ることができる。本発明の本例示的実施形態では、螺旋状に下降する空気ノズル２５Ａにより、乱気流７５の傾向が大幅に弱まって、開口７１Ａで燃焼チャンバ３内に出る。さらに、螺旋状に下降する空気ノズル２５Ａは、内部を流れる空気に、燃焼チャンバ３内で与えられたものにほぼ似せたフローパターンを与える。前述した空気チャネルの実施形態によれば、開口７１Ａが、乱気流７５が燃焼チャンバ３内へ出ることにより乱気流７５の傾向をさらに弱めるように形成される。これらの実施形態を参照すると、開口７１Ａが、開口７１Ａと燃焼チャンバ３との接合部にある衝撃空気流を最小にするよう形成される。これらの実施形態では、開口７１Ａが、燃焼チャンバ３内へ延びる緩やかな螺旋状斜面である。あるいは、開口７１Ａは、燃焼チャンバ３内へ延びる放物状斜面である。当業者は、開口７１Ａが燃焼チャンバ３内への衝撃空気流を最小にするように形成されることを認めるだろう。当業者はさらに、開口７１Ａが燃焼チャンバ３内への流入空気７５の乱流を減少させるように形成されることを認めるだろう。本実施形態によれば、空気ノズル２５Ａの螺旋状に下降する導管は、同時に流入空気流の乱流を減少させ、燃焼チャンバ３（図６も参照）内の燃焼流に対してほぼ接線方向の渦流を空気流に与える。本発明の本例示的実施形態によれば、螺旋状に下降する空気ノズル２５Ａは、それぞれ空気板２０の外面と燃焼チャンバ１０の内面２との間に形成された壁全体に並立するように構成される。本発明の別の実施形態では、空気ノズル２５Ａ〜Ｄがほぼ湾曲した、ほぼ螺旋状でない導管を形成し、この導管により、前の空気ノズル２５の流路を妨げることなく、装置内に導管をさらに加えることができるようになる。本発明による別の実施形態では、空気ノズル２５Ａ〜Ｄが互いにほぼ近接するように設計されて、前述した所望の空気流を達成するとともに導管の干渉を避ける。
【００４９】
図７Ｂは、本発明の例示的実施形態をさらに示す。図７Ａに示すように、入力空気７５は溝９７Ａ上で空気入口２１Ａに入る。一実施形態では、溝９７Ａにより流入空気７５の乱流が減少する。別の実施形態では、溝９７Ａが、空気板２０上の不規則な空気流を捉えるのを助ける。図７Ｂの実施形態に示すように、空気入口２１Ａに入る空気流７５が空気板２０の壁を通って燃焼ハウジング１０に流入する。空気ノズル２５Ａは、燃焼ハウジング１０内にありさえすれば、空気を空気チャネル５Ａに通して開口７ＩＡで燃焼チャンバ３（図示せず）内に出るようにする。本発明の実施形態によれば、開口７１Ａが空気入口２５Ｂおよび溝９７Ｂのそれぞれとほぼ同じ位置に配置される。本実施形態によれば、空気ノズル２５Ａを、燃焼チャンバ３内の燃焼流体流路に対してほぼ接線方向に入力空気を出すことのできる、いかなるタイプの回転導管として形成してもよい。その後、燃焼空気および燃料が周方向の燃焼流方向に流れるときに、燃焼空気および燃料がタービンアセンブリの全周において燃焼チャンバ内で直接混合される。
【００５０】
本発明の実施形態により構成された空気板２０は、当業者に公知の多くの機械加工プロセス、例えばＣＮＣ加工により製造することができる。空気板２０は、高温空気を受けることのできる温度許容度を持つ当業者に公知の材料、例えば炭素繊維またはステンレス鋼から形成することができる。
【００５１】
本発明の実施形態によれば、タービン１００を構成する部品をタービン１００の要件に応じて交換することができる。タービン１００の部品の交換は、モジュール性により可能になる。一実施形態によれば、部品が接合部（例えば空気板２０と燃焼ハウジング１０との接合部、ディスクパック５０と燃焼ハウジング１０との接合部等）で分離され、タービン１００の要件に応じて部品の交換および／またはさらなる部品との接続を行う（例えば、燃焼ハウジング１０およびディスクパック５０を第１空気板２０とともに使用して、５０ワットを発生し、別の部品用に空気板２０を取り外し、燃焼ハウジング１０およびディスクパック５０を使用して５００ワットを発生する）。当業者は、本明細書で列挙したタービン１００の部品の種々の実施形態をつないで開示された機能および動作を維持する多くの方法を認めるだろう。
【００５２】
前述の開示および図示した実施形態を参照することでさらに多くの変更および修正が当業者に提示されるが、これらの実施形態は例としてのみ挙げたものであり、本明細書に記載された発明の範囲および精神を限定するものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼により生じる遠心力を内部で受けて、内部に配置された流体を連続して燃焼させる、燃焼トロイドと、
前記燃焼トロイドからの排気用の出口とを備えた装置。
【請求項２】
前記排気がほぼ燃焼した流体である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
中心を通るシャフトに半径方向に接続された、複数の離間したディスクをさらに備え、前記複数の離間したディスクが前記シャフトに半径方向に接続され、前記燃焼トロイドと前記排気用の出口との間に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記燃焼トロイドと前記複数の離間したディスクとが同心である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記燃焼トロイドが燃焼トーラスである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記燃焼流体が前記複数の離間したディスクの間隔を通って流れ、前記シャフトの回転により発電する、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記燃焼トロイドが燃焼トーラスである、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
燃焼流体に加わる力が前記複数の離間したディスクの回転により生じる、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記遠心力が前記複数の離間したディスクの回転により生じる、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
第１の量の流体が、前記燃焼トロイドの周りの第２の量の流体に隣接して燃焼される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有する中間トロイドをさらに備え、前記少なくとも１つのチャネルが、前記燃焼トロイドから前記複数の離間したディスクへ燃焼流体を向ける、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
前記燃焼チャンバが炭化ケイ素から作られる、請求項１に記載の燃焼トロイド。
【請求項１３】
シャフトと、
中心を通る前記シャフトに半径方向に接続された、複数の離間したディスクと、
前記複数のディスクに不完全に外接する少なくとも１つの壁を有する、燃焼流体を受ける燃焼チャンバとを備え、
前記燃焼流体が前記ディスクを通して前記燃焼チャンバから流れ、前記燃焼流体が前記複数のディスクを回転させ、前記複数のディスクの回転により、前記燃焼チャンバ内の燃焼流体の垂下を増加させる装置。
【請求項１４】
前記燃焼チャンバがトロイドである、請求項１３に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１５】
前記燃焼チャンバがトーラスである、請求項１３に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１６】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有するトロイドをさらに備え、前記少なくとも１つのチャネルが、前記燃焼チャンバにより外接され、かつ前記複数のディスクを外接する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記燃焼トロイド内の燃焼により、前記燃焼トロイド内の燃焼流体の燃焼を増加させる、請求項１４に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１８】
前記燃焼トーラス内の燃焼により、前記燃焼トーラス内の燃焼流体の垂下を増加させる、請求項１５に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１９】
前記装置の外側から前記燃焼チャンバ内に、乱気流をチャンバ燃焼流方向に導入するための容器をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置の外側から前記装置の前記燃焼チャンバ内に、乱気流を螺旋状に導入するための容器をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２１】
中心を通るシャフトに半径方向に接続された複数の離間したディスクに断続的に外接する少なくとも１つの壁を有するチャンバ内に、第１の量の燃焼流体を生成するステップと、
前記チャンバ内の前記第１の量の燃焼流体の燃焼により回転する前記複数のディスクの回転により、前記チャンバ内の前記第１の量の燃焼流体の燃焼時間を長くするステップとを含み、前記シャフトが前記複数のディスクの回転により回転する方法。
【請求項２２】
前記第１の量の燃焼流体の一部を前記チャンバから前記複数のディスク内に移動させて、前記複数のディスクを回転させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
第２の量の燃焼流体が前記第１の量の燃焼流体と相互作用するときに、前記チャンバ内の第２の量の燃焼流体の燃焼時間を長くするステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数のディスクを前記第１の量の燃焼流体により回転させて、前記第２の量の燃焼流体の燃焼時間を長くするステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のディスク内で前記第１の量の燃焼流体を燃焼させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数のディスク内で前記第１の量の燃焼流体を燃焼させるステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数のディスク内で前記第２の量の燃焼流体を燃焼させるステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
トロイダル燃焼チャンバを備え、前記トロイダル燃焼チャンバの、回転軸に対して最も半径方向に近接した面が、中心を通るシャフトに半径方向に接続された複数の離間したディスクに外接する少なくとも１つの開口を有し、前記複数のディスクの前記中心と前記シャフトとが前記回転軸上に位置し、前記複数のディスクの回転により、前記装置に入る流体の燃焼時間を長くする装置。
【請求項２９】
前記トロイダル燃焼チャンバがトーラスである、請求項２８に記載のトロイダル燃焼チャンバ。
【請求項３０】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有するトロイドをさらに備え、前記少なくとも１つのチャネルが、前記トロイダル燃焼チャンバにより外接され、かつ前記複数の離間したディスクを外接する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記トロイダル燃焼チャンバが、内部で燃焼するすべての流体をほぼ燃焼させる、請求項２８に記載のトロイダル燃焼チャンバ。
【請求項３２】
可燃材料のほぼ含まれない流体を排出する排気出口をさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
前記トーラス燃焼チャンバが、内部で燃焼するすべての流体をほぼ燃焼させる、請求項２９に記載のトロイダル燃焼チャンバ。
【請求項３４】
流入空気に近接した少なくとも１つの第１開口部を有する第１面と、燃料導管に近接する少なくとも１つの第２開口部を有する第２面と、
前記第１面と前記第２面とを接続する壁と、
前記少なくとも１つの第１開口部と前記少なくとも１つの第２開口部との数に対応した数のルーメンとを備え、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記少なくとも１つの第１開口部の１つを前記壁の少なくとも１つの第２開口部の１つに接続し、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記壁の周囲に合わせて作られて、前記燃料導管に対してほぼ接線方向に空気を排出する装置。
【請求項３５】
少なくとも１つのルーメンが、少なくとも１つの第１開口部の１つを少なくとも１つの第２開口部の１つに螺旋状に接続する、請求項３４に記載のルーメン。
【請求項３６】
少なくとも１つの螺旋状に接続するルーメンが、少なくとも１つの第１開口部の対応する１つと少なくとも１つの第２開口部の対応する１つとからの螺旋状チャネルである、請求項３５に記載のルーメン。
【請求項３７】
前記の数のルーメンのそれぞれが、少なくとも１つの第１開口部の１つを少なくとも１つの第２開口部の１つに螺旋状に接続する、請求項３４に記載のルーメン。
【請求項３８】
前記の数のルーメンのそれぞれが、少なくとも１つの第１開口部の対応する１つと少なくとも１つの第２開口部の対応する１つとからの螺旋状チャネルである、請求項３７に記載のルーメン。
【請求項３９】
前記の数のルーメンの１つにより接続された前記少なくとも１つの第１開口部の１つを、前記の数のルーメンの別の１つにより接続された前記少なくとも１つの第２開口部の１つの半径方向位置に近接した半径方向位置にさらに備える、請求項３４に記載のルーメン。
【請求項４０】
前記第２面の上方かつ前記第１面の下方にある面をさらに備え、前記面は、前記の数のルーメンによって遮られることのない前記少なくとも１つの第１開口部の１つと一体である、請求項３４に記載の第１面。
【請求項４１】
前記第２開口部が、前記流入空気のほぼ接線方向の流れを排出するように形成される、請求項３４に記載の第１面。
【請求項４２】
流入空気に近接した少なくとも１つの第１開口部を有する第１面と、燃料導管に近接する少なくとも１つの第２開口部を有する第２面と、
前記第１面と前記第２面とを接続する壁と、
前記少なくとも１つの第１開口部と前記少なくとも１つの第２開口部との数に対応した数のルーメンとを備え、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記少なくとも１つの第１開口部の１つを前記壁の少なくとも１つの第２開口部の１つに接続し、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記少なくとも１つの第２開口部の対応する１つの流れに似せた流路内で空気を運ぶ装置。
【請求項４３】
前記数のルーメンの少なくとも１つが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ螺旋状に空気を運ぶ、請求項４２に記載のルーメン。
【請求項４４】
前記数のルーメンのそれぞれが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ螺旋状に空気を運ぶ、請求項４２に記載のルーメン。
【請求項４５】
前記数のルーメンの少なくとも１つが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ向かう螺旋状である、請求項４３に記載のルーメン。
【請求項４６】
前記数のルーメンのそれぞれが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ向かう螺旋状である、請求項４４に記載のルーメン。
【請求項４７】
前記第２開口部が、前記燃料導管内の流れに対応する流れに似せて形成される、請求項４４に記載のルーメン。
【請求項４８】
乱気流を受けるステップと、
前記乱気流から流れを分離するステップと、
各分離された流れを螺旋状の流れに成形するステップと、
各分離された流れにほぼ垂直な各螺旋流を放出するステップとを含む方法。
【請求項４９】
少なくとも１つのオリフィスが、前記流れを前記乱気流から分離する、請求項４８に記載の分離ステップ。
【請求項５０】
少なくとも１つのルーメンが、各分離された流れを螺旋状の流れに成形する、請求項４８に記載の成形ステップ。
【請求項５１】
各螺旋状の流れが燃焼チャンバに入る、請求項４８に記載の分離ステップ。
【請求項５２】
前記受けた乱気流からのほぼすべての乱流を除去するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
前記受けた乱気流からのほぼ一方向の流れを生成するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５４】
各分離された流れを対応する螺旋状キャビティに流すステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５５】
各対応する螺旋状キャビティが、各分離された流れを螺旋状の流れに成形する、請求項５４に記載の成形。
【請求項５６】
中心を通るシャフトに半径方向に接続された複数の離間したディスクに断続的に外接する燃焼チャンバ内に、燃焼流体を導入するステップであって、前記燃焼チャンバが前記複数の離間したディスクに同心であるステップと、
前記燃焼チャンバ内の前記可燃流体を燃焼させて燃焼流体にするステップと、
前記燃焼チャンバからの前記燃焼流体を、前記複数の離間したディスクを通して流すステップと、
前記燃焼流体を使用して、前記複数の離間したディスクの間隔を通して前記複数の離間したディスクを回転させるステップと、
さらなる可燃流体と前記燃焼流体との燃焼を触媒させるステップとを含む方法。
【請求項５７】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有するトロイドの少なくとも１つのチャネルを通して、前記燃焼チャンバから前記燃焼流体を通すステップをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記燃焼チャンバが前記燃焼流体を触媒する、請求項５６に記載の触媒作用。
【請求項５９】
前記トロイドが前記燃焼流体を触媒する、請求項５７に記載の触媒作用。
【請求項６０】
前記複数の離間したディスクが前記燃焼流体を触媒する、請求項５６に記載の触媒作用。
【請求項６１】
前記複数の離間したディスクが前記燃焼流体を触媒する、請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
前記複数の離間したディスクが前記燃焼流体を触媒する、請求項５９に記載の触媒作用。
【請求項６３】
前記燃焼チャンバが前記燃焼流体を触媒する、請求項６２に記載の触媒作用。
【請求項１】
燃焼により生じる遠心力を内部で受けて、内部に配置された流体を連続して燃焼させる、燃焼トロイドと、
前記燃焼トロイドからの排気用の出口とを備えた装置。
【請求項２】
前記排気がほぼ燃焼した流体である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
中心を通るシャフトに半径方向に接続された、複数の離間したディスクをさらに備え、前記複数の離間したディスクが前記シャフトに半径方向に接続され、前記燃焼トロイドと前記排気用の出口との間に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記燃焼トロイドと前記複数の離間したディスクとが同心である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記燃焼トロイドが燃焼トーラスである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記燃焼流体が前記複数の離間したディスクの間隔を通って流れ、前記シャフトの回転により発電する、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記燃焼トロイドが燃焼トーラスである、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
燃焼流体に加わる力が前記複数の離間したディスクの回転により生じる、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記遠心力が前記複数の離間したディスクの回転により生じる、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
第１の量の流体が、前記燃焼トロイドの周りの第２の量の流体に隣接して燃焼される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有する中間トロイドをさらに備え、前記少なくとも１つのチャネルが、前記燃焼トロイドから前記複数の離間したディスクへ燃焼流体を向ける、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
前記燃焼チャンバが炭化ケイ素から作られる、請求項１に記載の燃焼トロイド。
【請求項１３】
シャフトと、
中心を通る前記シャフトに半径方向に接続された、複数の離間したディスクと、
前記複数のディスクに不完全に外接する少なくとも１つの壁を有する、燃焼流体を受ける燃焼チャンバとを備え、
前記燃焼流体が前記ディスクを通して前記燃焼チャンバから流れ、前記燃焼流体が前記複数のディスクを回転させ、前記複数のディスクの回転により、前記燃焼チャンバ内の燃焼流体の垂下を増加させる装置。
【請求項１４】
前記燃焼チャンバがトロイドである、請求項１３に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１５】
前記燃焼チャンバがトーラスである、請求項１３に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１６】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有するトロイドをさらに備え、前記少なくとも１つのチャネルが、前記燃焼チャンバにより外接され、かつ前記複数のディスクを外接する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記燃焼トロイド内の燃焼により、前記燃焼トロイド内の燃焼流体の燃焼を増加させる、請求項１４に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１８】
前記燃焼トーラス内の燃焼により、前記燃焼トーラス内の燃焼流体の垂下を増加させる、請求項１５に記載の燃焼チャンバ。
【請求項１９】
前記装置の外側から前記燃焼チャンバ内に、乱気流をチャンバ燃焼流方向に導入するための容器をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置の外側から前記装置の前記燃焼チャンバ内に、乱気流を螺旋状に導入するための容器をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２１】
中心を通るシャフトに半径方向に接続された複数の離間したディスクに断続的に外接する少なくとも１つの壁を有するチャンバ内に、第１の量の燃焼流体を生成するステップと、
前記チャンバ内の前記第１の量の燃焼流体の燃焼により回転する前記複数のディスクの回転により、前記チャンバ内の前記第１の量の燃焼流体の燃焼時間を長くするステップとを含み、前記シャフトが前記複数のディスクの回転により回転する方法。
【請求項２２】
前記第１の量の燃焼流体の一部を前記チャンバから前記複数のディスク内に移動させて、前記複数のディスクを回転させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
第２の量の燃焼流体が前記第１の量の燃焼流体と相互作用するときに、前記チャンバ内の第２の量の燃焼流体の燃焼時間を長くするステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数のディスクを前記第１の量の燃焼流体により回転させて、前記第２の量の燃焼流体の燃焼時間を長くするステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のディスク内で前記第１の量の燃焼流体を燃焼させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数のディスク内で前記第１の量の燃焼流体を燃焼させるステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数のディスク内で前記第２の量の燃焼流体を燃焼させるステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
トロイダル燃焼チャンバを備え、前記トロイダル燃焼チャンバの、回転軸に対して最も半径方向に近接した面が、中心を通るシャフトに半径方向に接続された複数の離間したディスクに外接する少なくとも１つの開口を有し、前記複数のディスクの前記中心と前記シャフトとが前記回転軸上に位置し、前記複数のディスクの回転により、前記装置に入る流体の燃焼時間を長くする装置。
【請求項２９】
前記トロイダル燃焼チャンバがトーラスである、請求項２８に記載のトロイダル燃焼チャンバ。
【請求項３０】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有するトロイドをさらに備え、前記少なくとも１つのチャネルが、前記トロイダル燃焼チャンバにより外接され、かつ前記複数の離間したディスクを外接する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記トロイダル燃焼チャンバが、内部で燃焼するすべての流体をほぼ燃焼させる、請求項２８に記載のトロイダル燃焼チャンバ。
【請求項３２】
可燃材料のほぼ含まれない流体を排出する排気出口をさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
前記トーラス燃焼チャンバが、内部で燃焼するすべての流体をほぼ燃焼させる、請求項２９に記載のトロイダル燃焼チャンバ。
【請求項３４】
流入空気に近接した少なくとも１つの第１開口部を有する第１面と、燃料導管に近接する少なくとも１つの第２開口部を有する第２面と、
前記第１面と前記第２面とを接続する壁と、
前記少なくとも１つの第１開口部と前記少なくとも１つの第２開口部との数に対応した数のルーメンとを備え、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記少なくとも１つの第１開口部の１つを前記壁の少なくとも１つの第２開口部の１つに接続し、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記壁の周囲に合わせて作られて、前記燃料導管に対してほぼ接線方向に空気を排出する装置。
【請求項３５】
少なくとも１つのルーメンが、少なくとも１つの第１開口部の１つを少なくとも１つの第２開口部の１つに螺旋状に接続する、請求項３４に記載のルーメン。
【請求項３６】
少なくとも１つの螺旋状に接続するルーメンが、少なくとも１つの第１開口部の対応する１つと少なくとも１つの第２開口部の対応する１つとからの螺旋状チャネルである、請求項３５に記載のルーメン。
【請求項３７】
前記の数のルーメンのそれぞれが、少なくとも１つの第１開口部の１つを少なくとも１つの第２開口部の１つに螺旋状に接続する、請求項３４に記載のルーメン。
【請求項３８】
前記の数のルーメンのそれぞれが、少なくとも１つの第１開口部の対応する１つと少なくとも１つの第２開口部の対応する１つとからの螺旋状チャネルである、請求項３７に記載のルーメン。
【請求項３９】
前記の数のルーメンの１つにより接続された前記少なくとも１つの第１開口部の１つを、前記の数のルーメンの別の１つにより接続された前記少なくとも１つの第２開口部の１つの半径方向位置に近接した半径方向位置にさらに備える、請求項３４に記載のルーメン。
【請求項４０】
前記第２面の上方かつ前記第１面の下方にある面をさらに備え、前記面は、前記の数のルーメンによって遮られることのない前記少なくとも１つの第１開口部の１つと一体である、請求項３４に記載の第１面。
【請求項４１】
前記第２開口部が、前記流入空気のほぼ接線方向の流れを排出するように形成される、請求項３４に記載の第１面。
【請求項４２】
流入空気に近接した少なくとも１つの第１開口部を有する第１面と、燃料導管に近接する少なくとも１つの第２開口部を有する第２面と、
前記第１面と前記第２面とを接続する壁と、
前記少なくとも１つの第１開口部と前記少なくとも１つの第２開口部との数に対応した数のルーメンとを備え、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記少なくとも１つの第１開口部の１つを前記壁の少なくとも１つの第２開口部の１つに接続し、前記の数のルーメンがそれぞれ、前記少なくとも１つの第２開口部の対応する１つの流れに似せた流路内で空気を運ぶ装置。
【請求項４３】
前記数のルーメンの少なくとも１つが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ螺旋状に空気を運ぶ、請求項４２に記載のルーメン。
【請求項４４】
前記数のルーメンのそれぞれが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ螺旋状に空気を運ぶ、請求項４２に記載のルーメン。
【請求項４５】
前記数のルーメンの少なくとも１つが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ向かう螺旋状である、請求項４３に記載のルーメン。
【請求項４６】
前記数のルーメンのそれぞれが、前記対応する少なくとも１つの第２開口部へ向かう螺旋状である、請求項４４に記載のルーメン。
【請求項４７】
前記第２開口部が、前記燃料導管内の流れに対応する流れに似せて形成される、請求項４４に記載のルーメン。
【請求項４８】
乱気流を受けるステップと、
前記乱気流から流れを分離するステップと、
各分離された流れを螺旋状の流れに成形するステップと、
各分離された流れにほぼ垂直な各螺旋流を放出するステップとを含む方法。
【請求項４９】
少なくとも１つのオリフィスが、前記流れを前記乱気流から分離する、請求項４８に記載の分離ステップ。
【請求項５０】
少なくとも１つのルーメンが、各分離された流れを螺旋状の流れに成形する、請求項４８に記載の成形ステップ。
【請求項５１】
各螺旋状の流れが燃焼チャンバに入る、請求項４８に記載の分離ステップ。
【請求項５２】
前記受けた乱気流からのほぼすべての乱流を除去するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
前記受けた乱気流からのほぼ一方向の流れを生成するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５４】
各分離された流れを対応する螺旋状キャビティに流すステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５５】
各対応する螺旋状キャビティが、各分離された流れを螺旋状の流れに成形する、請求項５４に記載の成形。
【請求項５６】
中心を通るシャフトに半径方向に接続された複数の離間したディスクに断続的に外接する燃焼チャンバ内に、燃焼流体を導入するステップであって、前記燃焼チャンバが前記複数の離間したディスクに同心であるステップと、
前記燃焼チャンバ内の前記可燃流体を燃焼させて燃焼流体にするステップと、
前記燃焼チャンバからの前記燃焼流体を、前記複数の離間したディスクを通して流すステップと、
前記燃焼流体を使用して、前記複数の離間したディスクの間隔を通して前記複数の離間したディスクを回転させるステップと、
さらなる可燃流体と前記燃焼流体との燃焼を触媒させるステップとを含む方法。
【請求項５７】
厚さ方向に少なくとも１つのチャネルを有するトロイドの少なくとも１つのチャネルを通して、前記燃焼チャンバから前記燃焼流体を通すステップをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記燃焼チャンバが前記燃焼流体を触媒する、請求項５６に記載の触媒作用。
【請求項５９】
前記トロイドが前記燃焼流体を触媒する、請求項５７に記載の触媒作用。
【請求項６０】
前記複数の離間したディスクが前記燃焼流体を触媒する、請求項５６に記載の触媒作用。
【請求項６１】
前記複数の離間したディスクが前記燃焼流体を触媒する、請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
前記複数の離間したディスクが前記燃焼流体を触媒する、請求項５９に記載の触媒作用。
【請求項６３】
前記燃焼チャンバが前記燃焼流体を触媒する、請求項６２に記載の触媒作用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公表番号】特表２０１２−５０７６８７（Ｐ２０１２−５０７６８７Ａ）
【公表日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３４７３６（Ｐ２０１１−５３４７３６）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６２４７９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５１３３８
【国際公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（５１１１０２２０６）パワー ジェネレーション テクノロジーズ ディベロップメント ファンド エルピー (1)
【公表日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６２４７９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５１３３８
【国際公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（５１１１０２２０６）パワー ジェネレーション テクノロジーズ ディベロップメント ファンド エルピー (1)
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