特許 7550858 酸水素パルス及び回転デトネーション燃焼ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-05

(45)【発行日】2024-09-13

(54)【発明の名称】酸水素パルス及び回転デトネーション燃焼ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04F 1/16 20060101AFI20240906BHJP

   F23R 7/00 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

F04F1/16

F23R7/00

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022535415

(86)(22)【出願日】2020-08-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-19

(86)【国際出願番号】 US2020045681

(87)【国際公開番号】W WO2021026543

(87)【国際公開日】2021-02-11

【審査請求日】2023-08-04

(31)【優先権主張番号】62/884,589

(32)【優先日】2019-08-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】522053447

【氏名又は名称】ヴァンス ターナー

【氏名又は名称原語表記】ＴＵＲＮＥＲ， Ｖａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100119530

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 和幸

(72)【発明者】

【氏名】ヴァンス ターナー

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１１８４４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０３７８７１４４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｆ １／１６

Ｆ２３Ｒ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルスデトネーションポンプであって、
外側部分と内側部分とを有し、前記内側部分が内部空間を形成する燃焼チャンバーと、
前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続された部分を有する少なくとも１つの流体入口アセンブリであって、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に置かれる流体の量を受け入れる流体入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し、前記外側部分に接続され、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に可燃性ガスを移送するように構成されたガス入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続された点火アセンブリとを含み、
前記点火アセンブリの一部は前記燃焼チャンバーの前記内側部分に曝されており、前記点火アセンブリは、前記可燃性ガスに点火して前記燃焼チャンバー内でデトネーションを発生させて、前記流体の量の一部を移動させる圧力を発生させるように構成された点火装置を含み、前記パルスデトネーションポンプはさらに、流体出口バルブアセンブリを含み、前記流体出口バルブアセンブリは、前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し、それによって、前記流体の量の一部にかかる圧力は、前記流体を、前記流体出口アセンブリを通して流体管理システムへ動かし、さらに、
前記点火アセンブリは、点火を発生させる第１の部分と、前記発生した点火を収容する第２の部分とを有し、前記第１の部分は前記燃焼チャンバーの前記内側部分に曝されず、前記第２の部分は前記燃焼チャンバー内に配置され、前記可燃性ガスに曝される、パルスデトネーションポンプ。

【請求項2】

パルスデトネーションポンプであって、
外側部分と内側部分とを有し、前記内側部分が内部空間を形成する燃焼チャンバーと、
前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続された部分を有する少なくとも１つの流体入口アセンブリであって、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に置かれる流体の量を受け入れる流体入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し、前記外側部分に接続され、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に可燃性ガスを移送するように構成されたガス入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続された点火アセンブリとを含み、
前記点火アセンブリの一部は前記燃焼チャンバーの前記内側部分に曝されており、前記点火アセンブリは、前記可燃性ガスに点火して前記燃焼チャンバー内でデトネーションを発生させて、前記流体の量の一部を移動させる圧力を発生させるように構成された点火装置を含み、前記パルスデトネーションポンプはさらに、流体出口バルブアセンブリを含み、前記流体出口バルブアセンブリは、前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し、それによって、前記流体の量の一部にかかる圧力は、前記流体を、前記流体出口アセンブリを通して流体管理システムへ動かし、
前記燃焼チャンバーの前記外側部分から前記内側部分を観察及び検査できるように、前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続され、前記燃焼チャンバーの前記内側部分まで延びるビューポートをさらに含む、パルスデトネーションポンプ。

【請求項3】

パルスデトネーションポンプであって、
外側部分と内側部分とを有し、前記内側部分が内部空間を形成する燃焼チャンバーと、
前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続された部分を有する少なくとも１つの流体入口アセンブリであって、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に置かれる流体の量を受け入れる流体入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し、前記外側部分に接続され、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に可燃性ガスを移送するように構成されたガス入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続された点火アセンブリとを含み、
前記点火アセンブリの一部は前記燃焼チャンバーの前記内側部分に曝されており、前記点火アセンブリは、前記可燃性ガスに点火して前記燃焼チャンバー内でデトネーションを発生させて、前記流体の量の一部を移動させる圧力を発生させるように構成された点火装置を含み、前記パルスデトネーションポンプはさらに、流体出口バルブアセンブリを含み、前記流体出口バルブアセンブリは、前記燃焼チャンバーの前記内側部分と流体連通し、それによって、前記流体の量の一部にかかる圧力は、前記流体を、前記流体出口アセンブリを通して流体管理システムへ動かし、
さらに、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に配置された少なくとも１つのセンサを含み、前記センサは、前記燃焼チャンバー内の前記可燃性ガス量を測定するように構成されている、パルスデトネーションポンプ。

【請求項4】

前記流体管理システムは、前記流体出口バルブアセンブリに接続された１つ以上のパイプであり、前記１つ以上のパイプは貯蔵リザーバーに接続されている、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項5】

前記可燃性ガスの前記デトネーションは、真空の状態と大気圧との間の圧力差によって、前記流体入口アセンブリを通して前記燃焼チャンバー内に流体の追加の量が引き込まれるように、さらに、前記燃焼チャンバー内に真空を発生させる、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項6】

前記流体入口アセンブリは、前記燃焼チャンバー内の燃焼サイクルの１つ以上のポイントの間に開閉するように構成された流体バルブをさらに含む、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項7】

前記ガス入口アセンブリは、前記燃焼チャンバー内の燃焼サイクルの１つ以上のポイントの間に開閉するように構成されたガスバルブをさらに含む、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項8】

さらに、排気ポートを含む、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項9】

前記点火アセンブリは、点火を発生させる第１の部分と、前記発生した点火を収容する第２の部分とを有し、前記第１の部分は前記燃焼チャンバーの前記内側部分に曝されず、前記第２の部分は前記燃焼チャンバー内に配置され、前記可燃性ガスに曝される、請求項２または３に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項10】

前記燃焼チャンバーの前記外側部分から前記内側部分を観察及び検査できるように、前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続され、前記燃焼チャンバーの前記内側部分まで延びるビューポートをさらに含む、請求項１または３に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項11】

さらに、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に配置された少なくとも１つのセンサを含み、前記センサは、前記燃焼チャンバー内の前記可燃性ガス量を測定するように構成されている、請求項１または２に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項12】

前記流体入口アセンブリ、前記ガス入口アセンブリ、及び前記点火アセンブリに電子的に接続された制御システムをさらに含み、前記制御システムは、前記可燃性ガスの前記デトネーション、並びに、前記燃焼チャンバー内の前記流体及び可燃性ガスの流れを監視及び制御することができる、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項13】

流体が水である、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項14】

前記可燃性ガスは、水素と酸素の比が２対１であるような水素と酸素との混合物である、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項15】

前記点火装置は、スパークプラグ、レーザー、及び電熱線からなる群から選択される、請求項１～３のいずれ１項に記載のパルスデトネーションポンプ。

【請求項16】

回転デトネーションポンプであって、
連続する側壁を有し、前記側壁の内側部分の間にチャンバーを形成するハウジングと、
一次流体ギャラリーであって、前記チャンバー内に同心円状に配置されることで、前記連続する側壁と前記一次流体ギャラリーとの間にギャップが形成され、これにより同心円状に置かれた開口部を作り出し、前記開口部が入口を通して可燃性ガスの混合物を受け入れるように構成された、一次流体ギャラリーと、
前記入口と前記同心円状に置かれた開口部との間に配置された点火装置であって、燃焼チャンバーを形成する前記同心円状に置かれた開口部内の前記可燃性ガスに点火するように動作する点火装置と、
少なくとも１つのチャネルによって前記チャンバー及び前記一次流体ギャラリーに接続された流体入口であって、前記燃焼チャンバー内の燃焼が真空を発生させるために動作し、これにより大気圧から前記回転デトネーションポンプへと流体を引き込む流体入口と、を含む、回転デトネーションポンプ。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０１９年８月８日に出願されたヴァンス ターナーによる「水素パルスデトネーション燃焼ポンプ」と題する米国仮出願第６２／８８４，５８９号に対する優先権の利益を主張するものであり、上記特許出願の内容全体を参照により本明細書に援用する。

【技術分野】

【0002】

本出願は、一般に、真空ポンプ及び圧力ポンプ、並びにそのようなポンプの種々の用途に関する。より具体的には、本出願は、デトネーション燃焼の利用に関し、そのうちのいくつかは、水素、酸素及び水の関係を中心にして、短時間に高圧及び真空を発生させ、その際に生じる衝撃波、内破、物質状態の変化及び高熱エネルギーを利用して、ポンプの効率を向上することができるものである。

【背景技術】

【0003】

ポンプは、この分野では一般によく知られており、今日では、自動車、商業用途及び工業用途、並びにその他の多くの様々な用途に使用されている。真空ポンプを含むポンプは、複合材料、集積回路及びプリント回路基板などの電子部品、及び、その他の多くの産業の生産及び製造を含む様々な産業で使用されてきた。いくつかの用途では、真空ポンプの使用と真空を維持することができることは、手元の操作に不可欠な可能性がある。さらに、それは高品質製品と欠陥製品の生製造との違いを意味することがある。加えて、様々な用途において、ポンプは生命維持装置として機能することができ、したがって、ポンプは、その使用及び機能において信頼性があり、予測可能であり、耐久性があることが不可欠である。

【0004】

真空ポンプを含む産業界で一般的に使用されている従来のポンプは、所望の用途に必要な真空及び／又は圧力を生成するために、多数の機械的部品に依存する。例えば、電気掃除機は、部分的に真空を発生するために、ある領域から別の領域へと空気分子を移動させるために電気モーターを使用することがある。このようなシステムは、通常、真空を発生させるために空気分子を移動させる、ある種の正の変位システムを含む。そのようなシステムの多くは、大量の騒音を発生させる大きなモーターを有し、動作に必要な真空に達するまでに時間がかかる場合がある。例えば、いくつかのシステムは、動作に必要な真空を発生させるのに５分以上かかることがある。モーターのサイズの増大及び所要時間の延長は、多くのユーザーにとってエネルギーコストの増加につながる可能性がある。

【発明の概要】

【0005】

多くの実施形態は、ガスの膨張によって仕事を行うパルスデトネーション燃焼を生成する原理で動作することによって仕事を生成することができる燃焼ポンプに向けられている。膨張ガスの大気圧圧縮及び／又は凝縮により、更なる仕事を行うことができる。

【0006】

多数の実施形態は、外側部分と、内側部分とを有する燃焼チャンバーに向けられており、ここで、内側空間は内部空間を形成する。燃焼チャンバーは、燃焼チャンバーの内側部分と流体連通し燃焼チャンバーの外側部分に接続された部分を有する流体入口及び出口バルブアセンブリを備えており、入口バルブアセンブリは、燃焼チャンバーの内側部分に置かれる流体の所定の量を受け入れる。さらに、燃焼チャンバーは、燃焼チャンバーの内側部分と流体連通し、外側部分に接続され、燃焼チャンバーの内側部分に可燃性ガスを移送するように構成されたガス入口バルブアセンブリと、燃焼チャンバーの外側部分に接続され、燃焼チャンバーの内側部分に曝された点火源とを備える。

【0007】

他の実施形態では、パルスデトネーションポンプは、流体出口バルブアセンブリを有し、流体出口バルブアセンブリは、燃焼チャンバーの内側部分と流体連通し、それによって、流体の量の一部にかかる圧力は、流体を、流体出口アセンブリを通して流体管理システムへ動かす。

【0008】

さらに他の実施形態では、流体管理システムは、出口バルブアセンブリに接続された１つ以上のパイプである。

【0009】

さらに他の実施形態では、１つ以上のパイプは貯蔵リザーバーに接続されている。

【0010】

さらに他の実施形態では、さらに、燃焼チャンバー内に真空を発生させ、真空状態と大気圧との間の圧力差によって、流体入口アセンブリを通して燃焼チャンバー内に流体の追加の量を引き込むことができるようにする。

【0011】

さらに他の実施形態では、流体入口アセンブリは、燃焼チャンバー内の燃焼サイクルの１つ以上のポイントの間に開閉するように構成された流体バルブをさらに含む。

【0012】

さらに他の実施形態では、ガス入口アセンブリは、燃焼チャンバー内の燃焼サイクルの１つ以上のポイントの間に開閉するように構成されたガスバルブをさらに含む。

【0013】

さらに他の実施形態では、パルスデトネーションポンプは、排気ポートを有する。

【0014】

さらに他の実施形態では、点火アセンブリは、点火を発生させる第１の部分と、発生した点火を収容する第２の部分とを有し、第１の部分は燃焼チャンバーの内側に曝されず、第２の部分は燃焼チャンバー内に配置され、可燃性ガスに曝される。

【0015】

他の実施形態では、パルスデトネーションポンプは、燃焼チャンバーの外側から内側を観察及び検査できるように、燃焼チャンバーの外側部分に接続され、燃焼チャンバーの内側部分まで延びるビューポートを有する。

【0016】

さらに他の実施形態では、パルスデトネーションポンプは、燃焼チャンバーの内側に配置された少なくとも１つのセンサを有する。

【0017】

さらに他の実施形態では、センサは、燃焼チャンバー内の可燃性ガスの量を測定するように構成される。

【0018】

さらに他の実施形態では、パルスデトネーションポンプは、流体入口アセンブリ、ガス入口アセンブリ、及び点火アセンブリに電子的に接続された制御システムを有し、制御システムは、可燃性ガスのデトネーション、並びに、燃焼チャンバー内の流体及び可燃性ガスの流れを監視及び制御することができる。

【0019】

他の実施形態では、流体は、水、水素、酸素、及び水銀からなる群から選択される。

【0020】

さらに他の実施形態では、可燃性ガスは、水素と酸素との混合物である。

【0021】

さらに他の実施形態では、水素と酸素の混合比は２対１である。

【0022】

さらに他の実施形態では、点火装置は、スパークプラグ、レーザー及び電熱線からなる群から選択される。

【0023】

他の実施形態は、真空を発生させるプロセスを含み、可燃性ガスは燃焼チャンバー内に受け入れられる。燃焼チャンバー内のあらゆる流体を出口バルブから押し出す圧力を発生させて、燃焼チャンバー内の圧力が、燃焼チャンバー外の圧力よりも低くなるように、可燃性ガスは、続いて、燃焼チャンバー内で点火される。

【0024】

他の実施形態は、以下の工程を用いて流体を揚水するプロセスを含む。
ａ）ポンプであって、前記ポンプは、外側部分と内側部分とを有する燃焼チャンバーを含み、前記内側部分が内部空間を形成するポンプと、
少なくとも１つの流体入口アセンブリであって、燃焼チャンバーと流体連通し、燃焼チャンバーの外側部分に接続された部分を有する流体入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの内側部分と流体連通し、前記外側部分に接続され、前記燃焼チャンバーの前記内側部分に可燃性ガスを移送するように構成されたガス入口アセンブリと、
前記燃焼チャンバーの前記外側部分に接続された点火アセンブリであって、点火アセンブリの一部が燃焼チャンバーの内側部分に曝され、点火装置を含む、点火アセンブリとを有することと、
ｂ）流体入口アセンブリを通して燃焼チャンバー内に水を受け入れることと、
ｃ）ガス入口アセンブリを通して燃焼チャンバー内に可燃性ガスを受け入れることと、
ｄ）点火装置の作動により可燃性ガスに点火することと、
ｅ）可燃性ガスのデトネーションを発生させ、それにより、燃焼チャンバーの一部に接続された出口バルブを通して燃焼チャンバーから水を押し出し、水のデトネーション及び排出によって燃焼チャンバー内に真空をさらに発生させ、それによって追加の水が燃焼チャンバーに受け入れられること、とを含む。

【0025】

さらに他の実施形態では、可燃性ガスは、水素と酸素の組み合わせである。

【0026】

他の実施形態は、連続する側壁を有し、側壁の内側部分の間にチャンバーを形成するハウジングを有する回転デトネーションポンプを含む。回転デトネーションポンプはまた、チャンバー内に同心円状に配置された一次流体ギャラリーを有し、これにより、連続する側壁と一次流体ギャラリーとの間にギャップが形成され、これにより、同心円状に置かれた開口部を作り出し、この開口部が入口を通して可燃性ガスの混合物を受け入れるように構成されている。ガスは、入口と同心円状に配置された開口部との間に置かれた点火装置によって点火され、点火装置は、燃焼チャンバーを形成する同心円状に配置された開口部内の可燃性ガスを点火するように動作する。さらに、流体入口は、少なくとも１つのチャネルによってチャンバー及び一次流体ギャラリーに接続することができ、ここで、燃焼チャンバー内の燃焼は、真空を生成するように動作し、それによって大気圧からポンプ内に流体を引き込む。

【0027】

追加の実施形態及び特徴は、以下の説明に部分的に記載されており、部分的には、明細書の検討により当業者に明らかになるか、あるいは本開示の実施によって理解され得る。本開示の性質及び利点のさらなる理解は、本開示の一部を形成する明細書及び図面の残りの部分を参照することによって実現することができる。

【0028】

説明は、本発明の例示的な実施形態として提示され、本発明の範囲の完全な説明として解釈されるべきではない、以下の図を参照して、より完全に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１Ａ～１Ｅは、本発明の実施形態に係るパルスデトネーションポンプの様々な図を示す。

【図2】図２Ａ～２Ｃは、本発明の実施形態に係る可動パルスデトネーションポンプの代替図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係るパルスデトネーションポンプの進行する周期的段階を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係るパルスデトネーションポンププロセスのフロー図である。

【図5】図５Ａ～５Ｃは、本発明の実施形態に係るサンプルランで到達した圧力をグラフ的に示す図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係るパルスデトネーションウォーターポンプシステムを示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る蒸気サイクルを示す図である。

【図8】図８Ａ及び図８Ｂは、当技術分野で公知の噴霧プロセスを示す図である。

【図9】図９は、本発明の実施形態に従う噴霧プロセスを示す図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態に係る電磁流体学的発電機／スラスターを示す図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態に係るパルスデトネーションポンプを用いたフラッシュ蒸留プロセスを示す図である。

【図12】図１２は、本発明の実施形態に係る回転デトネーションウォーターポンプを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

ここで図面に目を向けると、パルスデトネーション燃焼ポンプが記載されている。多くの実施形態において、パルスデトネーションポンプは、入口バルブを通して可燃性ガスの供給を受ける燃焼チャンバーを含むことができる。様々な実施形態において、パルスデトネーションポンプは、排気又は流体が燃焼チャンバーを出るように、燃焼チャンバーに接続された出口バルブを有していてもよい。様々な実施形態において、出口バルブは、出口流体又は排気の流れをエネルギー管理システム及び／又は流体貯蔵システムなどの任意の数の追加のシステムに向けるために、配管などの流体管理システムに接続することができる。多数の実施形態では、燃焼サイクル中に水などの流体を燃焼チャンバーに取り込むことができるように、燃焼チャンバーに接続された流体入口バルブを備えている。他の実施形態は、燃焼チャンバー、より具体的には燃焼チャンバーの内部空洞に接続された点火源を備えて構成され、燃焼チャンバー内のガスを点火することができる。多くの実施形態によれば、パルスデトネーション燃焼ポンプは、周期的に動作するように構成される。例えば、多くの実施形態では、プライマー相は、ガス入口バルブを通して燃焼チャンバー内に燃焼ガスを噴射するように動作する。その後、ガスに点火してチャンバー内でデトネーションを引き起こし、このチャンバー内の内容物を、流体出口バルブを通してチャンバー外に排出又は移動させることができる。これは、気体、液体、又はその両方である。デトネーションは、多くの実施形態において、燃焼ガスの凝縮をもたらし、それは、その後、チャンバー内に真空を発生させ、追加の可燃性ガス及び追加の流体をチャンバーに引き込むように作用することができる。チャンバー内で使用され、最終的に作業に使用される流体は、ポンプの全体的な所望の機能及び目的に応じて変化し得る。例えば、いくつかの実施形態では、液体の水を利用してもよい。他の実施形態は、液体水銀又は可燃性ガス混合物若しくはポンプの任意の構成要素と反応しない任意の他のタイプの流体を使用してもよい。したがって、ポンプの構造は、パルスデトネーションポンプの意図された使用に適した任意のタイプの材料又は材料の組み合わせで作ることができることが理解される。

【0031】

様々な用途のために真空を作り出すことができる様々な真空ポンプがある。そのような用途には、オーブンでの硬化サイクル中に真空を提供すること、又は回路基板及び集積回路などの電子部品を含むがこれらに限定されない複数の部品の製造に真空を提供することなどが含まれる。従来の真空ポンプは、密閉された体積中の圧力を変化させ、少なくとも部分的に真空を生成することによって動作する。これは、通常、密閉された体積内のガス分子を除去し、部分的に真空を残すことによって行われる。

【0032】

前述のように、これらの従来のシステムは、ファンを回転させるために動作するモーターシステムに接続された回転ファンブレードなどの複数の機械的な部品で構成されている。機械システムは、その構成部品の強度に限界があることが多い。例えば、このような機械システムの多くは、故障するまでに一定のサイクル数しか動作しないように設計されている。さらに、このような機械システムは、十分な真空を生成するまでに時間がかかることが多く、騒音も大きい。加えて、工業規模の真空を発生させるために装置が大型化し、設備コストやメンテナンスコストがかかるという問題がある。

【0033】

ハンフリーポンプのようないくつかのシステムは、燃焼効果の利用によって効率的な揚水能力を生み出すために、ポンプ内の可動部品の数を減らすという考えを取り入れている。このような例のいくつかは、米国特許第１，２７１，７１２、米国特許第１，２７２，２６９及び米国特許第１，０８４，３４０を含むがこれらに限定されない様々な特許で示されている。ハンフリーポンプは開放系で運転され、ここで、１つ以上の構成部品が大気に開放され、周囲の環境に曝露される。また、ハンフリーポンプは吸引能力がないため、ポンプを流体源の下に配置する必要があった。さらに、ハンフリーポンプは大型のものが多く、比較的不便であった。

【0034】

多くの現在のポンプとは対照的に、本明細書に記載の実施形態は、比較的少数の可動機械部品を備え、多くの異なる用途に適用できる圧力及び真空を生成することができるパルスデトネーションポンプを示す。可動部品の削減は、メンテナンスコストの削減、騒音の低減、及び運転効率の改善を含むがこれらに限定されない、効果的なポンプのいくつかの望ましい特性を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態は、ミリ秒で高レベルの圧力及び真空を生成することができるが、従来のポンプは、同等のレベルを得るのに数分かかるであろう。

【0035】

ポンプの実施形態
上述したように、パルスデトネーションポンプの様々な実施形態は、仕事を発生させるために多くの方法で構成することができる。例えば、図１Ａ～図２Ｃは、仕事を生成するように構成されたパルスデトネーションポンプの実施形態を示す。図１Ａから図１Ｃは、燃焼チャンバー１０２を備えたポンプ１００の上面図及び側面図を示している。燃焼チャンバー１０２は、ガス入口バルブ１０６、流体入口バルブ１０４、出口バルブ又は抽出バルブ１０８など、上述したような多数の接続要素を有することができる。燃焼チャンバー１０２は、点火源１１０で構成することもできる。多くの実施形態において、ガス入口バルブアセンブリ１０６は、可燃性ガス（図示せず）の流れが燃焼チャンバー１０２に導入されて、可燃性ガスが点火源１１０と接触するように構成することができる。多くの実施形態に従って、可燃性ガスは、多くの方法でチャンバー内に導入され得る。例えば、可燃性ガスは、外部のタンク又は供給源（図示せず）によって供給され、燃焼チャンバー１０２の上部又は下部に分配されることができる。いくつかの実施形態では、ガス入口バルブアセンブリ１０６は、ガスがタンク１０２の底部へ分配され得るように、タンク内に配置された供給管１１４を有していてもよい。管の長さは、ガスがタンク内に分配される所望のポイントによって異なることが理解される。いくつかの実施形態では、可燃性ガスは、点火源と接触したときに燃焼するように設計された２つ以上のガスの混合物であってもよい。例えば、多くの実施形態は、チャンバーから流体を移動又は排出するために必要なデトネーションパルスを生成するために、水素ガスと酸素ガスの混合物を所望の比率で組み合わせることができる。流体及びガスの入口及び出口バルブとして、任意の数のバルブが使用できることを理解できる。いくつかの実施形態は、トータライザーを備えたマスフローコントローラーを使用することができる。

【0036】

可燃性ガスは、多くの実施形態に従って使用するのに一般的に望ましい真空及び圧力を生成するために必要な条件を生成する際の重要な要素として役立つ。水素ガスの性質は一般に可燃性であり、Ｈ_２Ｏを生成するために適切な化学量論比で混ぜると、水素酸素混合物は、極超音速となり得る衝撃波を生成することが可能である。そのため、このような反応は、現在のポンプの圧力よりもはるかに大きな圧力を発生させることができる。

【0037】

真空を生じさせるために、ポンプは、ある化学量論比の水素と酸素の燃焼が唯一の生成物として過熱蒸気を生成することを前提に動作する。このようにデトネーションによって生じる大きなガス体積の増加により、燃焼チャンバーからの流体の排出が可能となる。排出の終了時には、燃焼チャンバーには過熱蒸気だけが残り、排出口は閉じられる。それから、過熱蒸気は燃焼チャンバーの壁で冷却され、内側の圧力は、燃焼チャンバー温度で水の蒸気圧まで低下する。例えば、２９℃におけるＨ_２Ｏの蒸気圧は０．５８ｐｓｉａである。さらに、水の存在下での水素と酸素を燃焼させることで、ポンプの機能を向上させることができる。例えば、ガスが点火源１１０と反応してデトネーションする場合、その反応によりほぼ瞬時に２８００℃の潜在温度を有するほぼマッハ４．５の極超音速衝撃波を生じさせることができる。燃焼チャンバー内に液体の水を導入して、発生した熱を吸収させて水を過熱蒸気に相変化させることができる。周知のように、蒸気は仕事を発生させる機構として役立つことができる。様々な実施形態において、過熱蒸気は、それが液体の水であった場合、その初期体積の最大２０００倍まで膨張することができ、デトネーションによって生じた圧力に寄与して、出口バルブ１０８を通して、そしていくつかの実施形態では、パイプなどの管理システム１１６に沿って、チャンバーから流体を排出する。様々な実施形態では、燃焼チャンバー内の水を分離するために追加の膜を利用することができる。このような実施形態においても、従来のポンプに比べて時間とエネルギーの節約を実現しながら、所望の真空を生成することができる。

【0038】

前述のように、多くの実施形態は、入口流バルブアセンブリ１０４及び出口流バルブアセンブリ１０８を組み込んでおり、入口流バルブアセンブリ及び出口流バルブアセンブリの各々は、燃焼チャンバーに出入りする流体の流れを制御することができる。多くの実施形態によれば、流体は、システム内に真空及び圧力を発生させるプロセスの間にチャンバー１０２に流入及び流出し、それにより、流体の流れを制御することができるポンプを作り出す。いくつかの実施形態では、ガス流又はガス源は、ガス入口バルブ１０６を通してガスを組み合わせるように構成された１つ以上のタンクなどの代替又は外部源から送られてくることができ、又はガスを予め組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、ポンプ１００は、電気分解によって供給ガスを直接生成するように構成することができる。したがって、いくつかの実施形態は、外部源ではなく、水流自体から可燃性ガス濃度を生成するように構成することができる。

【0039】

燃焼チャンバー内１０２内のガスの燃焼は、多くの方法で行うことができることが理解できる。点火源１１０は、チャンバー１０２内のガスの燃焼を引き起こすことができる任意の数の適切な装置とすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ある種の電源に接続されたスパークプラグなどのスパーク発生器を利用することができる。他の実施形態は、レーザー点火装置又は熱線点火装置を利用してもよい。多くの実施形態では、各リサイクルでより信頼性の高い点火を生成するために、ガス導入点を使用して点火装置１１０を乾燥させることができる。様々な実施形態によれば、燃焼チャンバー１０２は、実際の点火源１１０が室内の潜在的に損傷を与える可能性のある水分から隔離できるように、予点火チャンバー（図示せず）を備えて構成することができる。

【0040】

図１Ｃに示されるように、ポンプ１００の多くの実施形態は、燃焼チャンバー１０２に接続された排気ポート１１８を有することができる。排気ポートは、燃焼チャンバー１０２内に過剰な圧力を発生させることなく、燃焼ガスの残留物を燃焼チャンバーから逃すように構成することができる。いくつかの実施形態では、排気ポート１１８は、チャンバーの頂上部分に接続されてもよく、あるいは、望ましくない排気を最も効率的に放出できるように、任意の合理的な位置に配置されてもよい。

【0041】

図１Ａから図１Ｃに示される多くの実施形態は、ビューポート１２０を含むことができる。典型的な燃焼プロセスは、一般に、ある種の光又はプラズマ照明を発生させることができる。このような照明は、燃焼プロセスの評価に役立つ。さらに、ビューポート１２０は、燃焼チャンバーの内部構成要素の状態を評価するために使用されて、ポンプ１００の全体的なメンテナンス及び寿命を改善することに役立つ。多くの実施形態はまた、ポンプの機能中に、燃焼チャンバー１０２の圧力、速度、温度、水位、及びその他の内部状態を監視できるように配置された任意の数のセンサ１２２を含むことができる。プロセスを監視するために、燃焼チャンバー１０２内側及び外側の異なる位置に、任意の数のセンサを設置することができることが理解される。さらに、いくつかの実施形態は、チャンバーに出入りする流体の最も正確な制御を可能にするために、種々の異なるタイプのセンサを利用することができる。例えば、いくつかの実施形態は、マスフローコントローラー及び／又はアキュムレータを使用して、燃焼チャンバー内のガスチャージを測定することができる。

【0042】

ここで、図２Ａ～図２Ｃに目を向けると、ポンプの他の実施形態が図示されている。多くの実施形態の特徴は、ポンプの機能性及び信頼性だけでなく、いくつかの実施形態の可搬性である。例えば、図２Ａは、移動カート２０２上に配置されたポンプ２００の上面図を示す。いくつかの実施形態によるカート２０２は、ポンプがある位置から別の位置に移動できるように、いくつかの車輪２０４を装備することができる。そのような実施形態は、様々な用途のポンプの拡張性を示す。例えば、ポンプは冷媒冷却ポンプとして使用することができる。さらに、ポンプの可動性により、高温硬化サイクル中に真空を適用するなどの様々な用途において、ポンプを真空型ツール又は圧力ツールとして機能させることができる。

【0043】

理解されるように、ポンプの多くの実施形態は、従来の多くのポンプと同様に、周期的な方法で操作することができる。しかしながら、これまでに説明したように、多数の実施形態の動作方法は、現在技術水準に属するポンプとは根本的に異なる。したがって、図３は、実施形態に従った様々な段階でのパルスデトネーションポンプサイクルを示すものである。図３は、所望の動作真空を得るためにプライミング３０１されるポンプ３００の実施形態を示す。その後、燃焼チャンバー３０２内に流体を入れることでサイクルが開始される。次に、酸水素ガスが燃焼チャンバー３０３内に導入される。酸水素ガスは、点火される３０４。酸水素ガスのデトネーションは、燃焼チャンバーから流体を排出する超音波衝撃波を生じさせる。流体の排出は、燃焼チャンバー内の圧力が大気圧を十分に下回るまで低下させる。例えば、装置の実演では、この排出とその後の圧力低下が１秒未満で起こることが示されている。このサイクルは、３０２に戻ることによって繰り返される。さらに、多くの実施形態では、上述したように、流体の一部は加熱されて過熱蒸気となり、チャンバーから流体を移動させるのに役立つ仕事をさらに生じさせることが可能となる。

【0044】

図４は、多数の実施形態による燃焼サイクルのプロセスフロー図を示す。例えば、燃焼チャンバーは、チャンバーをパージするためにその後デトネーションさせることができる初期ガス負荷でプライミング４０１され得る。初期プライミング（４０１及び４０２）が完了し、適切な真空が決定されて達成すると４０３、ポンプサイクルを開始することができる。このサイクルは、水入口を開けて燃焼チャンバー４０４を充填し、ガス入口を開けてガスチャージを設定し４０５、デトネーションし４０６、燃焼チャンバー４０７から流体を排出し、動作結果４０８を確認し、サイクルを繰り返す、あるいはプロセスを終了することから構成される。

【0045】

多くの実施形態は、水素ガスと酸素ガスとの混合物の燃焼を前提に動作するポンプに向けられており、燃焼時に、超音速パルスデトネーション衝撃波を発生させ、その結果、柔軟なピストンとして作用する、水へのエネルギーのほぼ瞬時の伝達がもたらされる。多くの実施形態において、燃焼反応は、高温高圧の過熱蒸気を生成することも可能である。その後、ガス成分の内破が、過熱蒸気の凝縮と共に、チャンバー内に、外部の周囲圧力よりもはるかに低い真空を発生させることができる。衝撃波、高圧過熱蒸気、凝縮流体、及び周囲外圧の間の圧力差により、多くの実施形態が仕事を生み出すことができる。いくつかの実施形態では、仕事は加圧ポンプとして示すことができ、他の実施形態では、仕事は真空ポンプの形態で変換することができる。本明細書で議論される多数の実施形態の能力は、図５Ａ～図５Ｃのグラフによって示すことができ、これらは、図１Ａ～図１Ｅに示された装置における複数のデトネーションの結果として生じる実際の圧力－時間プロットを示す。図５Ａは、２つのデトネーションを同じグラフ上にプロットしたものであり、デトネーションによる圧力結果の違いが明確にわかる。装置の初期状態は、使用する酸水素の量に違いがあるだけである。図５Ｂに示すデトネーションは、１．３グラムの酸水素ガスを有していたのに対し、図５Ｃに示すデトネーションでは、より大きな範囲を有し、２．２グラムの酸水素ガスを有していた。それぞれのケースで、４０リットルの燃焼チャンバーは、２２リットルの水と１８リットルの空気を含んでいた。温度は２２℃であり、大気圧は１４．４ｐｓｉａであった。１．３グラムの酸水素ガスの場合、図５Ｂは、圧力が０．２９秒で最大１７．２ｐｓｉａまで上昇し、０．４０秒後に大気圧に戻ることを示している。圧力は漸近的に減少し、３．４５秒で限界低圧の５０％に達し、５．００ｐｓｉａとなる。２．２グラムの酸水素の場合、図５Ｃは、圧力が０．０９５秒で最大４５．３ｐｓｉａまで上昇し、０．１４秒後に大気圧に戻ることを示している。圧力は漸近的に減少し、２．６５秒後には限界低圧の５０％に達する４．３８ｐｓｉａとなった。酸水素ガスのより多くのチャージによる燃焼チャンバー内の流体のより速く、より完全な排出は、このアプローチの有用性を示している。

【0046】

ポンプの用途
前述のように、ポンプの実施形態は、様々な異なる用途に使用することができる。いくつかの実施形態は、（前述のように）真空を生成すること、冷蔵又は空調、冷却水、蒸留水、ポンプ水又は他の流体、地質破砕、原子炉の冷却機構を提供すること、及び／又は回転デトネーションエンジンとしての使用を含むが、これらに限定されない。さらに、多くの実施形態は、システム全体の所望の機能を実行するために、独立して、タンデムセル内で、同期的及び非同期的に動作する２つ以上のポンプの使用を含み得る。

【0047】

いくつかの実施形態は、地質破砕を行うことができる方法でポンプを使用する方法を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、ポンプは、システムが収容するように設計されている任意の動作圧を提供するようなサイズにすることができる。これは、ガスを標準雰囲気又は圧縮下にセットして行うことができる。したがって、ポンプの実施形態は、極超音速衝撃波を支持してこの目的を果たすためにプログラムすることができる複数のセルを組み込むことができる。ポンプの実施形態は、現在、標準的な運転手順である大気トラックヘッドではなく、ウェルキャップに取り付けることができる。これにより、より高い圧力とブローアウトの安全性が向上する。

【0048】

ポンプの他の実施形態は、任意の数の使用のために任意の数の場所に水を輸送又はポンプするように設計されてもよい。例えば、図６は、水をポンプするように構成された本明細書に記載の実施形態によるパルスデトネーションポンプシステム６００を示す。ポンプ６０２は、帯水層６０６と流体連通している配管６０４と共に使用することができる。したがって、ポンプのデトネーションサイクル及びその後の真空の発生は、水を帯水層６０６からポンプ内に、次いで、外部タンク６０８内に引き込むように作用することができる。したがって、ポンプのデトネーションサイクルは、ベンチュリ型のポンプを帯水層６０６の水管路の下に送り、外部タンク６０８内に上昇させるための所望の圧力及び速度を提供する。様々な実施形態によれば、ポンプシステム６００は、外部電源６１０と、電源６１０に電子的に接続された電子制御ユニット６１２とを有することもでき、ここで、電子制御ユニットは、燃焼チャンバーに投入されるガスの量と、その後のガスの点火を制御するように動作することができる。さらに、多くの実施形態は、制御ユニット６１２を利用して、空気圧及び／又は水位などの変化する環境条件に基づいて、液体及び気体の両方の流れを変更又は調整することができる。さらに、いくつかの実施形態は、実施形態に従って、供給された水から追加の可燃性ガスを生成するように作用することができる、制御ユニット内に埋め込まれた電気分解制御システムを組み込むことができる。様々な実施形態は、水などの流体を抽出するように動作し得るが、いくつかの実施形態では、ポンプ６０２を使用して、井戸から蒸気を抽出し、その状態を液体に戻すことができる。このようなポンプ用途の多くは、ポンプからの必要に応じて、全体的な所望の性質及び／又は圧力に基づいて、より大きい又はより小さい直径の管で変更され得ることが理解され得る。電力需要は多数の方法によって供給され得るが、多くの実施形態において、ポンプは、電気分解を達成するために地電流を利用するように設計され得る。

【0049】

図７は、蒸気生成サイクル／システム７００内でのパルスデトネーションポンプの使用をさらに示す。例えば、蒸気システム７００は、パルスデトネーションポンプ７０２で構成することができ、ここでは、ポンプ７０２は蒸気再圧縮機７０４に接続される。蒸気再圧縮機７０４は、蒸気を再加圧し、再加圧蒸気ライン７０７を介してボイラー７０６に戻すように構成され、これにより、ボイラーは再利用のために「トップオフ」され得る。さらに、パルスデトネーションポンプ７０２は、サイクル７００への減速材として使用することができ、回路の内外で循環される高真空ライン７０９によって真空ダンプ７０８に接続することができる。様々な実施形態はまた、ボイラー７０６からの蒸気入力７１３を減圧するタービン７１２を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、ボイラー７０６は、パルスデトネーションポンプ７０２のためのガスを生成及び供給７１５するために使用し得る水素源７１４に接続され、供給され得る。したがって、パルスデトネーションポンプ７０２の実施形態は、蒸気を発生させるように構成され、発電のためにタービンエンジンを動かすなどの仕事を発生させるために様々な蒸気システムに適用され得ることが理解される。

【0050】

多くの実施形態によるポンプ及びポンプセルの他の用途を用いて、様々な用途のための真空を生成することができる。例えば、ポンプは、水を蒸留するように構成することができる。真空レベルは、蒸留水を抽出する必要がある海水及び／又は下水などのあらゆる物質の低圧フラッシュ蒸留を可能にする。フラッシュ蒸留と流体輸送の両方を同じエネルギーフットプリント内で実現することができる。ポンプのいくつかの実施形態は、水のフラッシュ蒸留を生成するように動作する複数のセル又はポンプを組み込むことができる。一例として、１つのポンプが海などの水源に配置されている場合がある。第１のポンプは、燃焼プロセス中に蒸気を生成するために使用することができる。次に、蒸気は、別の場所にポンプで送られる可能性のある蒸気発生水を再加圧する第２のポンプに供給され得る。

【0051】

前述のように、ポンプのいくつかの実施形態は、種々のタイプのＨＶＡＣシステムで使用することができる。発生した真空及び圧力は、真空冷凍及びその他の蒸気エジェクターベースのシステムで直接利用することができる。

【0052】

多くの実施形態によれば、ポンプを使用して、現在達成可能であるよりも微細なサイズ及びより均一な形状の金属粉末を製造するための金属噴霧を実施することができる。これらの金属粉末は、強力な磁場配向を有する永久磁石などの用途に使用することができる。噴霧化は、通常、重力で供給された溶融金属がオリフィスを通過し、溶融金属を空気、油、又は水の異なる高圧高速流に曝して乱流を生成し、金属粒子を所望の細かさに噴霧することによって生じる。例えば、図８Ａ及び図８Ｂは、当技術分野における公知の方法による空気及び水の噴霧プロセスを示す。望ましい目標は、均一な細かさと球形度の粒子を生成することである。このような公知の方法で一般的に見られる問題の一つは、所望の粒子が微細であるほど、粒子が早期に冷却され、不規則な形状を形成して望ましくない生成物を生じる可能性が高くなることである。

【0053】

対照的に、本発明の多くの実施形態は、図９に示すように、チャンバー内のガス状の混合物の点火で発生する極超音速爆風の使用によって噴霧化を実行するために使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、噴霧システム９００は、溶融金属９０４に変換することができる極超音速爆風を生成するように最適化されたパルスデトネーションポンプ９０２で構成することができる。したがって、極超音速爆風は、適切な酸水素混合物のパルスデトネーションによって生成された高速過熱蒸気で溶融金属の流れをブラストして還元雰囲気を確立することにより、溶融金属９０４をサブミクロンの粒子に気化させることができる。現在の研究では、微細化の鍵は、溶融金属をブラストするために使用される速度であることが示されている。さらに、多くの実施形態によれば、磁場の存在は、粒子を整列させ、消磁する助けとなり得る。したがって、そのような多くの実施形態は、より強い材料又は所望の磁場配列を作製するために分極又は消磁された非晶質鋼及び他の希土類粒子を作製する非常に均一な方法を可能にする。いくつかの実施形態では、改良された金属粉末炉は、自然重力と共にパルスデトネーションポンプを利用して、より長い重力滞空時間を提供し、噴霧プロセス内で均一な球形を達成することができる。

【0054】

前述のように、パルスデトネーションポンプのいくつかの実施形態は、航空宇宙を含むがこれに限定されない多数の用途を有することができる回転デトネーションポンプ設計に適用することができる。例えば、回転デトネーションポンプの様々な実施形態は、回転デトネーションエンジン及び／又はエアロスパイクエンジン燃焼器として動作することができ、これにより、主要な場所での水噴射が可能になり、温度を管理し、極超音速で加速された過熱蒸気への水の急速な膨張によって燃焼推力ストリームに利益をもたらす。リニアエアロスパイクエンジンでは、燃焼生成物がランプに遭遇する初期のポイントで水を噴射すると、急速に膨張する過熱蒸気によってランプが過度の温度から遮蔽される。この膨張は、ランプを過度の熱負荷から遮蔽すると共に、水の供給量によって様々な程度に制御することができる。この追加の蒸気成分はまた、放出された質量の密度を増加させるのに役立つ。これにより、エンジンの加速が向上する可能性がある。可変長ノズル設計のエアロスパイクエンジンでは、このポイントで水を導入することもできる。多くの実施形態によれば、パルスデトネーションポンプは、冷却を強化して機能を改善するために、回転デトネーション及びエアロスパイクエンジンの臨界点での水の噴射に使用することができる。これは線形設計を排除するものではないが、燃焼アレイの開発に適用される回転デトネーションモデルは、燃料、酸化剤及び航空宇宙エンジン燃焼器の圧力及び真空を開発するための密閉型ポンプとしても適用される。

【0055】

いくつかの実施形態によれば、パルスデトネーションウォーターポンプは、電磁流体学的発電機／スラスターに適合させることができる。電磁流体学的発電機／スラスターは、強力な磁場に置かれた電極を利用する。発電機として使用するために、デバイスを通る導電性流体の運動は、電極から収集される電流を生成する。スラスターとして使用する場合、電極間に電圧を印加すると、流体が加速する。例えば、図１０は、パルスデトネーションポンプ１００２を利用する電磁流体学的発電機／スラスターシステム１０００を示す。必要な磁場は、ハルバッハアレイ１００４によって生成することができる。ハルバッハアレイは、特定の所望の領域に地場を向ける永久磁石の正確な配置である。磁場の電極１００６は、ハルバッハ磁気アレイを通過する管内に取り付けられて示されている。現在の電磁流体スラスター技術は、パルスデトネーションポンプによって発生する高速によって打ち消される低速度では効果が低い。様々な実施形態では、パルスデトネーションポンプを利用して、電力を生成するために電極１００６の間に電流を生成する導電性流体を加速することができる。

【0056】

パルスデトネーションポンプのいくつかの実施形態では、サイクルデトネーション形態及び回転デトネーション形態の両方を使用して、あらゆるタイプの水源の費用効果の高い低圧フラッシュ蒸留を達成するために所望の圧力及び真空を提供することができる。いくつかの実施形態では、ポンプは、塩水、淡水、汽水、排水、又は硫酸を含むがこれらに限定されない流体に使用することができる。ポンプのエネルギー需要が低いため、低圧フラッシュ蒸留プロセスは、流体輸送のエネルギーフットプリントにうまく適合する。様々な実施形態において、ポンプの周期的形態は、各サイクルで２．２ｐｓｉａに達することができ、これにより、水を５４℃で沸騰させることができる。他の実施形態では、ポンプの回転デトネーション形態は、真空を０．５ｐｓｉａに下げることができ、これにより、水を２７℃で沸騰させることができる。図１１は、塩水タンク１１０６の水温を上昇させるためにグリコールループソーラーアレイ１１０２を利用する低圧フラッシュ蒸留プロセスを示す。ソーラーアレイ１１０２が示されているが、流体を所望の温度にするために、任意の他の熱源に置き換えてもよい。サイクルデトネーションモード及び回転デトネーションモードの両方のポンプ１１０３は、油圧を提供して、圧力フィルタ１１０４を作動させて定期的に固体を除去し、蒸気を再圧縮して液体に戻すために使用される。これらの温度及び圧力は水に関連しているが、燃料と反応しない強酸及び強塩基などの他の流体は、この形態の蒸留又は輸送のみから利益を得ることができる。作成された蒸気カラムは、貯蔵目的のためにポンプの排出レベルをより高い高さに上げるために使用できることに留意されたい。排出は、予測できる限り、自治体の供給圧力を維持する自治体の貯蔵塔内にある。

【0057】

多くの実施形態において、連続推力ベクトルは、回転デトネーションを利用することによって達成することができる。例えば、図１２は、回転デトネーションポンプ１２００の一実施形態を示す。回転デトネーションの動力学は、真空を発発生させて、ポンプのように機能するように圧力をかけることができることが理解される。例えば、多く実施形態は、流体が一次流体ギャラリー１２０６及び円周流体リザーバー１２０７に流入することを可能にするために使用され得る、１つ以上の流体入口（１２０２及び１２０４）で構成することができる。いくつかの実施形態では、移動される流体を使用して、燃焼から発生する過剰な熱を吸収することもできる。したがって、熱の吸収は、いくつかの出口ポートを通して排出することができる蒸気及び／又は他のガスの生成につながる可能性がある。さらに、いくつかの実施形態は、流体が別の場所に押し出されるような方法で流体を排出するように構成することができる。流体の入力及びその後の熱の吸収を使用して、環１２０８、出口ライン（図示せず）、及びエアロスパイクリニアエンジンの場合はスパイクを遮蔽することができることが理解され得る。多くの実施形態において、流体入口（１２０２及び１２０４）は、加熱され、ガスに変換され、次いで、現在加圧されているガスを燃焼プロセスに利用することができるより大きなポンプ又はポンプに押し出されることができる水素及び／又は酸素を受け入れるように構成することができる。これは、回転デトネーションポンプの実装が小さいほど、ポンプの機能のために使用される加圧ガスに関連する複雑性及び長期的な保守コストを低減することができるので、有利であり得る。多くの実施形態に従って、回転デトネーションポンプ１２００は、完全に混合されたガスを提供することができ、可変ダイレクター（図示せず）によって後方デトネーション圧力から保護される燃焼ガス入口１２１０を組み込んでもよい。理解されるように、ガス入口１２１０に供給されるガスは、別個の回転燃焼ポンプから、又は代替のガス加圧装置によってなど、多くの方法で供給することができる。

【0058】

環１２０８を過度の熱から保護又は遮蔽することにより、ポンプの効率をより高めることができる。したがって、いくつかの実施形態は、ポンプ１２００の様々な位置で温度及び圧力を監視するために、１つ以上のセンサ１２１２を使用してもよい。温度及び圧力センサ１２１２は、動作パラメータを記録するために使用することができ、次いで、制御モジュール（図示せず）にフィードバックすることができ、これにより種々の入口（１２０２、１２０４、及び１２０６）を適切に制御して、ポンプ１２００の最も効率的な動作を確実にすることができる。多くの実施形態では、環１２０８の形状は、環状部内の回転の期間を再度増強するように修正することができる。例えば、円筒環では、一次デトネーションポイントから最も離れた火炎面は、一次デトネーションポイントに最も近い火炎面より遅れている。一方、円錐環状体は、適切に設計された場合、一次デトネーションポイントから環状体出口までの均一な火炎面をもたらす。さらに、流体注入ポート１２１４は、プロセス中の熱の吸収を補助するために、環１２０８の周囲で簡略化された形態で使用することができる。

【0059】

回転デトネーション及びパルスデトネーションポンプの特定の実施形態が図示されているが、燃焼、流体の排出及び真空の発生、並びにその後の反復プロセスのための流体の吸引など、本明細書に記載された特定の作業サイクルを達成するために、多数の異なる構成を使用することができることが理解されるべきである。さらに、各実施形態は別々に示されているが、このような実施形態の組み合わせを使用して、所望のプロセスを実行できることが理解され得る。

【0060】

均等論
本発明のこの説明は、例示及び説明の目的で提示された。それは、網羅的であること、又は本発明を記載された正確な形態に限定することを意図するものではなく、多くの修正及び変形が、上記の教示に照らして可能である。実施形態は、本発明の原理及びその実用化を最もよく説明するために選択し、説明したものである。この説明により、当業者は、特定の用途に適した様々な実施形態及び様々な変更を伴う本発明を最もよく利用し、実施することができる。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】