(57)【要約】周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンは、一定圧力での連続的な「低」燃焼により一定圧力を有し、また、液相にて収容され、仕事用ガスとして気相にて使用される極低温流体（Ａ２）で動作し、液相にて戻される閉サイクルで動作する活性チャンバを有している。最初は液相の極低温流体が、非常に低温で気相に気化され、ガス圧縮装置（Ｂ）の入口（Ａ４）に供給される。そして、このガス圧縮装置は、圧縮された極低温のままのこの仕事用ガスを、周囲温度を有する熱交換器（Ｃ）を通して、加熱装置が装着又は非装着された仕事用タンク又は外部の膨張タンク（１９）中に吐出する。この仕事用タンク又は外部の膨張タンクで、仕事用ガスの温度並びに体積が、活性チャンバを有する仕事用のリリーフ装置（Ｄ）中に導かれるように増加する。陸上車、自動車、バス、オートバイ、ボート、飛行機、予備発電機、廃熱発電機、固定のエンジンに適用される。
2009544881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填されたときに仕事を行い得る手段が設けられ、主駆動ピストンの上側に形成されたスペースとカップリングされ、このスペースと通路を介して永久的に接している、可変容量の活性チャンバを有する容量性リリーフ装置と、一体的又は非一体的な圧縮装置とを使用したエンジンにおいて、
仕事用ガスが、液相（Ａ２）にて収容され、気相にて仕事をし、そして液相にて収容リザーバ（Ａ，Ａ１）に戻される閉サイクルで使用される極低温流体であり、
最初は液相である前記仕事用ガスは、実質的には気化温度である非常に低温で、気相に気化され、容量性ガス圧縮装置（Ｂ）の入口（Ａ４）に供給され、そして、この圧縮装置内で仕事圧力に圧縮され、
この圧縮された仕事用ガスは、前記圧縮装置（Ｂ）の出口で非常に低温のまま、仕事圧力の膨張用のタンク（１９）中に吐出され、雰囲気との熱交換により実質的に周囲温度にされ、この周囲温度との熱交換により、仕事用ガスの温度が、著しく上昇し、仕事用ガスの体積が、一定の圧力の関係：Ｖ１／Ｖ２＝Ｔ１／Ｔ２に従って、同じ割合で増加し、
仕事圧力で圧縮され、実質的に周囲温度のままの前記仕事用ガスは、活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバを有する仕事用の容量性リリーフ装置（Ｄ）中に導かれ、そして、
この仕事用ガスは、リリーフの後に、前記仕事用の容量性リリーフ装置（Ｄ）から再び非常に低温で排出（２３）され、極低温流体（Ａ２）の収容リザーバ（Ａ，Ａ１）へと吐出され、そして、この収容リザーバで、周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンを果たすような新しいサイクルを再開するために液化されることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンにおいて、このエンジンの熱力学サイクルは、以下の７つの行程、即ち、
極低温流体の気化行程と、
この極低温流体の非常に低温での圧縮行程と、
周囲温度による一定圧力での再加熱行程と、
仕事をもたらす準等温移行行程と、
仕事を果たして温度低下をもたらすポリトロープのリリーフ行程と、
閉サイクルでの前記収容リザーバ中への排気行程と、
前記収容リザーバへと戻されたガスの液化行程とを具備することを特徴とするエンジン。
【請求項３】
前記収容リザーバ内の液相の流体の気化は、仕事用流体/仕事用流体用の熱交換器（Ａ３）を使用することによる加熱により果たされ、この熱交換器内で、前記容量性リリーフ装置（Ｄ）の排出部（２３）から戻され、流体を気化するのに十分な温度の、半気相の極低温流体が、前記収容リザーバ（Ａ，Ａ１）中にある液相の極低温流体（Ａ２）の一部を加熱して気化しつつ、冷却並びに液化されることを特徴とする請求項２の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項４】
極低温流体の液化並びに気化用の前記熱交換器は、前記リザーバ中に浸漬されたコイル（Ａ３）からなり、このリザーバ中で、エンジンの排出部から排出された流体が、収容リザーバ（Ａ，Ａ１）中で液相の流体を気化するのに必要な熱を発しつつ、冷却並びに液化を果たすことを特徴とする請求項３の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項５】
前記仕事用ガスが、収容リザーバ（Ａ，Ａ１）の前記熱交換器（Ａ３）中に送られて液化される前に、気相又は半気相にて前記排出部（２３）の出口からリリーフされた仕事用ガスの温度を調整可能にするように、極低温マシン（Ｅ）が、容量性リリーフ装置（Ｄ）の前記排出部（２３）の出口と、流体用の前記収容リザーバ（Ａ，Ａ１）との間に配置され、かくして、リリーフ装置の排出部（２３）の前記出口で気相又は半気相状態の流体が、この極低温マシン（Ｅ）の冷却チャンバ中に配置された熱交換器（Ｅ１）中を通る間に冷却されることを特徴とする請求項３の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項６】
前記極低温マシン（Ｅ）は、所定の材料が、磁場の影響により加熱され、この磁場がなくなった後又はこの磁場の変化の後に初期温度よりも低い温度に冷却されなければならない特性を利用した磁気発熱効果を使用することにより動作することを特徴とする請求項５の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項７】
請求項６の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンであって、この極低温エンジンの熱力学サイクルは、８つの行程、即ち、
極低温流体の気化行程と、
前記極低温流体の非常に低温での圧縮行程と、
周囲温度による前記極低温流体の一定圧力での再加熱行程と、
仕事をもたらす準等温移行行程と、
仕事を果たして温度低下をもたらすポリトロープのリリーフ行程と、
閉サイクルでの前記収容リザーバ中への排気行程と、
極低温マシンでの冷却行程と、
前記収容リザーバへと戻されたガスの液化行程とを具備することを特徴とする極低温エンジン。
【請求項８】
前記一定圧力の膨張用タンク（１９）は、大きな容積の仕事圧力収容タンクからなり、この収容タンク中に収容された仕事用ガスは、タンクのケーシングの雰囲気との熱交換表面積と、タンクの容積と、タンク内での収容時間とに応じて、周囲温度に維持され、また、圧縮機により圧縮された仕事用ガスは、この仕事圧力収容タンク内にすでに収容された周囲温度の仕事用ガスと混合されることにより、自然と、実質的に周囲温度にされることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項９】
前記仕事圧力収容タンク（１９）の前記ケーシングは、この収容タンク中に収容された仕事用ガスと雰囲気との間の熱交換を促進するためのフィンのような外部並びに/若しくは内部の熱交換手段を有していることを特徴とする請求項６の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項１０】
少なくとも１つの、雰囲気/仕事用ガス用の交換器（Ｃ）が、前記圧縮機（Ｂ）と、前記一定圧力の膨張用タンク（１９）並びに/若しくは前記仕事圧力の膨張用タンクとの間、並びに/若しくは、前記タンク（１９）と、前記仕事用のリリーフ装置（Ｄ）との間に導入されていることを特徴とする請求項７の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項１１】
仕事用ガス加熱装置が、前記周囲温度よりも高い温度を得ることを可能にするように、仕事用ガスのエンジン中への送通の前に、位置され、かくして、温度の上昇が、気相の極低温流体を燃焼することにより汚染を生じることのないように、熱交換器を介して、外部−外部タイプの燃焼チャンバ中で果たされることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジン。
【請求項１２】
請求項８の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンであって、このエンジンの熱力学サイクルは、以下の９つの行程、即ち、
極低温流体の気化行程と、
前記極低温流体の非常に低温での圧縮行程と、
前記極低温流体の周囲温度による一定圧力での再加熱行程と、
仕事をもたらす準等温移行行程と、
仕事を果たして温度低下をもたらすポリトロープのリリーフ行程と、
閉サイクルでの収容リザーバ中への排気行程と、
極低温マシン内での冷却行程と、
前記収容リザーバへと戻されたガスの液化行程とを有していることを特徴とする極低温エンジン。
【請求項１３】
所定の時間ピストンを上死点で停止させる、ピストンのストロークを制御するための装置と、活性チャンバとを有し、
前記主駆動ピストン（１）の上側に形成されたスペースとカップリングされ、このスペースと通路（１２）を介して永久的に接し、仕事を生じさせ得る手段が装着された、可変容量の活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバ（１２，１３）中に、加圧ガスが、前記駆動ピストン（１）の上死点での停止の間に導かれ、このチャンバは、最小の容量のときに、仕事用ガスのスラスト力を受けて、仕事を行いつつ、容量を増加し、
前記活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバ（１２，１３）が、実質的に最大の容量のときに、入口（１７）が閉成され、圧力を受けて圧縮されたままでチャンバ（１２，１３）中に収容された前記仕事用ガスが、エンジンシリンダ（２）中に膨張し、かくして、仕事を行いながら、前記駆動ピストン（１）を下向ストロークで下方に押圧し、温度の主低下をもたらし、
排気ストローク中の前記駆動ピストン（１）の上向ストロークの間に、活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバ（１２，１３）の可変容量は、完全な仕事サイクルを再開するように、最小の容量に戻されることを特徴とするエンジン。
【請求項１４】
仕事用ガスが、液相（Ａ２）にて収容され、気相にて仕事をし、そして、液相にて収容リザーバ（Ａ，Ａ１）へと戻される閉サイクルで使用される極低温流体であり、
最初は液相である前記極低温流体が、非常に低温で気相に気化されて、ガス圧縮装置の入口に供給され、このガス圧縮装置が、低温のままで仕事圧力に圧縮されたこのガスを、雰囲気/仕事用ガス用の交換器を通して並びに/若しくは直接、加熱装置を有する又は有さない一定圧力の膨張用タンク（１９）中に吐出し、この膨張タンク中で、前記ガスの温度が、著しく上昇し、ガスの体積が、一定圧力の関係：Ｖ１／Ｖ２＝Ｔ１／Ｔ２に従って、同じ割合で増加し、
前記ガスは、仕事圧力で圧縮されたまま、通常のクランク接続ロッド装置を有する通常のエンジン又は回転ピストンエンジンに使用される仕事用の容量性リリーフ装置、若しくは、仕事用のリリーフをもたらす他の内燃装置中に導かれ、
前記仕事用の容量性リリーフ装置の排出部（２３）の仕事用ガスは、リリーフ後に再び非常に低温で、収容リザーバ（Ａ，Ａ１）の熱交換器（Ａ３）中に送られて液化される前に、前記排出部（２３）の出口からリリーフされた気相又は半気相の仕事用ガスの温度を調整可能にするように前記排出部の出口と前記流体リザーバ（Ａ１）との間に配置された極低温マシン（Ｅ）を通って、極低温流体の収容リザーバ（Ａ，Ａ１）へと吐出され、かくして、リリーフ装置の前記排出部（２３）の出口の気相又は半気相状態の流体は、極低温マシン（Ｅ）の冷却チャンバ中に配置された熱交換器（Ｅ１）中を通過中に冷却され、新たなサイクルを再開するために液化されることを特徴とするエンジン。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンにおいて、加速用のバタフライバルブ（１７Ａ）が、前記活性チャンバ（１２，１３）並びに／若しくはシリンダ（２）中に仕事用ガスを多かれ少なかれ導くことによりエンジンを制御可能にするように、前記仕事用の容量性リリーフ装置（Ｄ）の入口ダクト（１７）に配置されていることを特徴とするエンジン。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか１の周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンにおいて、加速用のバタフライバルブ（Ａ７）が、非常に低温の前記圧縮機（Ｂ）の入口に配置され、このバタフライバルブは、前記容量性リリーフ装置（Ｄ）により吸気されたガス量に応じて低下する傾向にある前記一定圧力の膨張用タンク（１９）内の所望の圧力を維持しながら、前記圧縮機（Ｂ）への流量を調節可能にするように、電子装置により制御されることが好ましいことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
より詳細には、本発明は、例えば、所定の時間ピストンを上死点で停止させてエンジンを回転させる効果を有し、仕事を生じさせる可変容量の活性チャンバを備える、ピストンのストロークを制御するための装置と、一体の（若しくは分離した）圧縮装置と、周囲温度の熱エネルギーを回収するための装置とを使用して、特に極低温流体で動作するエンジンに関する。
【０００３】
発明者らは、都市部並びに郊外での総合的な洗浄作業のための、ガス、より詳細には圧縮空気を使用した駆動装置とこの駆動装置の設置とに関する多くの特許並びに特許出願、即ち、ＷＯ９６／２７７３７、ＷＯ９７／００６５５、ＷＯ９７／３９２３２、ＷＯ９７／４８８８４、ＷＯ９８／１２０６２、ＷＯ９８／１５４４０、ＷＯ９８／３２９６３、ＷＯ９９／３７８８５、ＷＯ０１／６９０８０、ＷＯ０３／０３６０８８を申請している。
【０００４】
これら発明を適用するために、発明者らは、また、ピストンを上死点で停止可能にする、エンジンピストンのストロークを制御するための方法並びに装置を、特許出願ＷＯ９９／６３２０６に記載しており、この内容は、参照することが可能である。また、単一のエネルギー又は二重のエネルギーの、二重又は三重の供給モードでのこれらエンジンの動作に関連した方法を、特許出願ＷＯ９９／２０８８１に記載し、この内容は、参照することが可能である。
【０００５】
特許出願ＷＯ９９／３７８８５では、発明者らが、使用並びに利用可能なエネルギー量を増加させることを可能にする解決策を提案している。この解決策は、圧縮空気が、燃焼又は膨張チャンバ中に送られる前に、若しくは、周囲温度の熱エネルギー回収装置の熱交換器中に通された後で燃焼チャンバ中に送られる前に、再加熱器中に送られ、かくして、この圧縮空気は、エンジンの燃焼チャンバ並びに／若しくは膨張チャンバ中に送られる前に、再加熱器で、圧縮空気の温度の上昇により、圧力並びに／若しくは体積が再び増加し、従って、前記エンジンにより果され得るパフォーマンスを再び著しく向上させることを特徴としている。
【０００６】
再加熱器の使用は、化石燃料の使用にもかかわらず、汚染物質の排出を微量に抑えるためのあらゆる周知の手段により触媒作用若しくは浄化作用され得るクリーンな連続的燃焼を使用し得るという効果を有している。
【０００７】
発明者らは、更なる圧縮空気噴射の電動圧縮機、単一並びに複数のエネルギーで動作する電動発電機セットに関する特許出願ＷＯ０３／０３６０８８を申請しており、この内容は、参照することが可能である。
【０００８】
高圧圧縮空気のリザーバを有し、ガス、より詳細には圧縮空気で動作するこれらタイプのエンジンでは、高圧のリザーバ中に収容された圧縮空気を解放する必要がある。しかし、このリザーバの圧力は、１つ又は複数のエンジンシリンダ内で使用される前に、リザーバが空になるのに従って、バッファタンク内での使用の最終圧力と称される安定した中間圧力に減じられる。バルブとばねとを有する良く知られた通常の減圧装置は、処理能力が非常に低く、この適用例での使用は、消費が高く、効率の良い装置では全くない。このような装置は、また、圧力解放の間の、冷却空気の湿度による凍結に非常に敏感である。
【０００９】
このような問題を解決するために、発明者らは、また、高圧圧縮空気のリザーバと仕事用タンクとを有する、圧縮空気噴射エンジン用の可変速度動的減圧装置に関する特許出願ＷＯ０３／０８９７６４を申請している。  
このような減圧装置では、チャンバの充填が、常に、マシンの一般的な出力に影響を与える圧力解放を意味する。
【００１０】
このような問題を解決するために、発明者らは、また、ピストンを上死点で停止させるための装置を使用する活性チャンバのエンジンに関する特許出願ＷＯ２００５／０４９９６８を申請している。この活性チャンバのエンジンは、高圧収容リザーバ中に収容された圧縮空気又はその他の圧縮ガスにより、仕事用タンクと称されるバッファタンクへと与えられることが好ましい。二重エネルギータイプの仕事用タンクは、仕事用タンクに通される空気の温度並びに体積を増加させ得るように、更なるエネルギー（化石エネルギー又はこの他のエネルギー）により供給された空気を再加熱するための装置を有している。従って、この仕事用タンクは、外燃式のチャンバである。
【００１１】
このようなタイプのエンジンにおいて、エンジン内の膨張チャンバは、可変容量からなり、仕事を行い得る手段が装着され、主駆動ピストンの上側に形成されたスペースとカップリングされ、永久的な通路を介して接している。この駆動ピストンが上死点で停止している間、圧縮空気又は圧縮ガスは、活性の膨張チャンバが最小の容量であるときに、この膨張チャンバ中に導かれ、スラスト力を受けて、仕事を行いながら体積を増加する。そして、この活性チャンバが、実質的に最大の容量であるときに、入口が閉成され、活性の膨張チャンバ中に収容され圧力を受けたままの圧縮空気が、エンジンシリンダ中で膨張し、従って、駆動ピストンを下向ストロークで押圧し、仕事を行う。そして、駆動ピストンが、排気ストローク中に上向ストロークを行っている間に、膨張チャンバの可変容量は、完全な仕事サイクルを再開するために、最小の容量に戻される。
【００１２】
従って、活性チャンバのエンジンの熱力学サイクルは、圧縮空気の単一エネルギーモードでの４つの行程、即ち、  
仕事を行わない等温膨張行程と、  
移行−準等温と称される、仕事を行うわずかな膨張行程と、  
仕事を行うポリトロープのリリーフ行程と、  
準周囲圧力での排気行程とを有している。
【００１３】
二重エネルギーの適用並びに更なる燃料モードにおいては、空気圧縮機が、高圧リザーバ及び仕事用タンク（燃焼チャンバ）の一方、若しくは、これら両方の組み合わせを与える。
【００１４】
活性チャンバのエンジンは、また、化石燃料による単一エネルギーモードで製造されることができる。上述されたようなタイプでは、高圧圧縮空気の収容リザーバが、単純かつ簡単に外され、空気圧縮機が、化石エネルギー又はこの他のエネルギーにより与えられる空気再加熱装置を有する仕事用タンクを直接提供する。
【００１５】
前記活性チャンバのエンジンは、外燃式のチャンバを有するエンジンであるが、再加熱装置内での燃焼は、仕事用の圧縮空気に炎を直接接触させることにより「外部−内部(external internal)」と称される内部式であっても良いし、熱交換器を通して仕事用空気を再加熱することにより「外部−外部(external external)」と称される外部式であっても良い。
【００１６】
このタイプのエンジンは、ＰＶ１＝ｎＲＴ１、ＰＶ２＝ｎＲＴ２、定数Ｐの場合、Ｖ１／Ｖ２＝Ｔ１／Ｔ２の関係に従って、一定の圧力かつ可変容量での燃焼により動作する。  
一定の圧力での温度の上昇は、圧縮空気の体積と同じ割合で増加するという効果を有し、Ｎ倍の体積の増加には、Ｎ倍の温度の上昇が必要とされる。
【００１７】
更なるエネルギーと独立して動作する二重エネルギーモードで、圧縮空気が、高圧リザーバ中に導かれたとき、熱力学サイクルは、７つの行程、即ち、  
吸気行程と、  
圧縮行程と、  
仕事用タンク内での等温膨張行程と、  
温度上昇行程と、  
移行−準等温と称される仕事を行うわずかな膨張行程と、  
仕事を行うポリトロープのリリーフ行程と、  
準周囲圧力での排気行程とを有している。
【００１８】
圧縮空気が仕事用タンク又は燃焼チャンバ中に直接導かれたとき、熱力学サイクルは、６つの行程、即ち、  
吸気行程、  
圧縮行程、  
温度上昇行程、  
移行−準等温と称される仕事を行うわずかな膨張行程と、  
仕事を行うポリトロープのリリーフ行程と、  
準周囲圧力での排気行程とを有している。
【００１９】
二重エネルギーを適用したこのタイプのエンジンでは、仕事用タンク又は燃焼チャンバ中に導かれた圧縮空気の温度は、周囲温度に等しい温度か、周囲温度よりも高い温度で生じ、実質的には、圧縮空気が高圧の収容リザーバから出た場合は等しく、圧縮空気が圧縮機から直接出て、圧力の上昇によりサイクルの次の行程で体積の増加が果たされる場合は比較的高い。  
圧縮機から直接出た場合は、空気の温度が、例えば、周囲温度よりも高い４００℃（６７３ケルビン）のオーダーの値に達する。
【００２０】
非限定的な例として、３０バーの３０ｃｍ３の活性チャンバを与えるための概念に着目するために、２９３Ｋ（２０℃）の周囲温度並びに３０バーの５ｃｍ３の圧縮空気の負荷が、仕事並びに一定圧力の再加熱用のチャンバ中に送られるために、収容リザーバから吸気される。必要とされる３０ｃｍ３を得るためには、このチャンバ内で、初期値の６倍、即ち１７５８Ｋ、即ち１４８５℃の温度をもたらす燃焼を達成する必要がある。
【００２１】
５ｃｍ３の負荷が圧縮機から直接出て、この負荷がほぼ６９３°Ｋ（４２０℃）の温度である場合、同じ結果を得るためには、負荷の温度は、６９３Ｋの６倍、即ち２１５８°Ｋ、即ち１８８５℃にされなければならない。
【００２２】
外燃焼チャンバの高温を使用することにより、材料並びに冷却に関する応力と、特に１０００℃を形成するＮＯｘ（窒素酸化物）の汚染物質排出とをもたらす。
【００２３】
このような問題を解決するために、発明者らは、また、一定圧力での連続的な「低」燃焼(cold combustion)と活性チャンバとを有する、低温モータ圧縮機セットに関するフランス特許出願第０５０６４３７（ＦＲ−Ａ−２８８７５９１）を申請している。この特許出願は、同等のパフォーマンスで比較的低い燃焼を可能にするが、マシンの出力のかなりの向上を与えることにより、これら応力を解消することを提案している。
【００２４】
一定圧力での連続的な「低」燃焼と活性チャンバとを有する低温モータ圧縮機セットは、圧縮空気装置の入口に供給される雰囲気を低温又は非常に低温に低下させることを可能にする冷却チャンバを有している。圧縮空気装置は、圧縮されたこの仕事用空気を、低温のまま、空気再加熱装置が装着された外部の仕事用タンク又は燃焼チャンバ中に吐出する。そして、この空気再加熱装置で、仕事用空気は、好ましくは、特許出願ＷＯ２００５／０４９９６８に係わる活性チャンバ中に導かれるように、体積がかなり増加する。駆動ピストンの上死点での停止中、活性膨張チャンバが最小の容量であるときに、圧縮空気又は圧縮ガスが、この膨張チャンバ中に導かれ、スラスト力を受けて、仕事を行いながら体積を増加する。活性チャンバが実質的に最大の容量であるときに、入口が閉成され、活性膨張チャンバ中に収容され加圧されたままの圧縮空気が、エンジンシリンダ中に膨張し、従って、駆動ピストンを下方へと押圧し、仕事を行う。排気ストローク中の駆動ピストンの上向きストロークの間に、膨張チャンバの可変容量は、完全な仕事サイクルを再開するように、最小の容量に戻される。
【００２５】
フランス特許出願ＦＲ０５０６４３７に係わる活性チャンバと一定圧力の連続的な「低」燃焼とを有する極低温モータ圧縮機セットの熱力学サイクルは、７つの行程、即ち、  
雰囲気の温度の著しい低下行程と、  
吸気行程と、  
圧縮行程と、  
温度の上昇（一定容量での燃焼）行程と、  
準等温の移行行程と、  
ポリトロープのリリーフ行程と、  
準雰囲気圧力での雰囲気の排気行程とを有している。
【発明の概要】
【００２６】
本発明に係わる熱力学サイクルを使用した低温モータ圧縮機セットでは、圧縮機の入口の空気は、気化するために熱を吸収する液体を使用して、冷凍（又は極低温）マシンの冷却チャンバ中で非常に強く冷却される。最初は気相状態の冷媒又は極低温流体は、極低温圧縮機により圧縮され、コイルへと吐出され、そして、このコイルで、液化される（この液化現象は熱を発する）。この液体は、冷却チャンバ中に位置された気化装置中に送られ、この気化装置の所で気化する（熱を吸収する現象）。かくして、発生された気体は、圧縮機へと戻り、サイクルが、再開し得る。次に、冷却チャンバ中に収容された仕事用空気は、強く冷却並びに収縮されて、燃焼チャンバ中に吸気され、空気圧縮機により再び低温で圧縮される。この燃焼チャンバで、仕事用空気は、再加熱され、体積がかなり増加する。そして、この仕事用空気は、仕事を行う活性チャンバ中に準等温に移行され、仕事を行うエンジンシリンダ内でポリトロープでリリーフされる。
【００２７】
この概念に注目すると、３０バーで３０ｃｍ３の活性チャンバを供給し得るために、５ｃｍ３の圧縮空気の負荷が、３０バーの圧力と９０Ｋの温度とで、空気圧縮機により、仕事並びに燃焼用のチャンバ中に直接送られた場合、初期値の６倍の温度、即ち５４０Ｋ、即ち２６７℃をもたらす燃焼を発生させる必要がある。
【００２８】
本発明の変形例に係われば、極低温のままである圧縮機の出口の圧縮仕事用空気は、燃焼チャンバへと導かれる前に空気／空気交換器を通り、従って、燃焼チャンバ中に送られる前に、体積がかなり増加し、実質的に周囲温度に戻る。かくして、熱エネルギーを供給する必要性は、かなり減じられる。
【００２９】
この概念に注目すると、比較例として、９０Ｋで空気圧縮機から出た圧縮空気の５ｃｍ３の負荷が、空気／空気交換器を通り、ほぼ周囲温度、即ち２７０Ｋにされた場合、仕事並びに再加熱用のチャンバ中に送られた体積は、１５ｃｍ３であり、従って、活性チャンバを３０バーで供給するためには、初期値のわずか２倍の温度（即ち５４０°Ｋ）をもたらす燃焼を発生させる必要がある。かくして、燃料により供給されるエネルギーをかなり節約できる。
【００３０】
上述の発明並びに本明細書に記載される「非常に低温(very low temperatures)」、「低温(low temperatures)」、「周囲」又は「周囲温度」、並びに、「低燃焼」は、一般的な名称の空気温度の値を示している。また、動作温度は、実際には相対的であるが、本概念を明瞭にするために、非限定的な例で、出願人は、用語「非常に低温」を９０Ｋより低い値で使用し、用語「低温」を２００Ｋより低い値で使用し、用語「雰囲気」を２７３ないし２９３Ｋの値で使用し、そして、用語「低燃焼」を、２０００Ｋ以上の現在のエンジンの燃焼温度との比較において、４００ないし１０００Ｋに適した値で使用している。
【００３１】
フランス特許出願ＦＲ０５０６４３７に係わる、活性チャンバを有し、一定圧力での連続的な「低」燃焼を果たすこのタイプの極低温モータ圧縮機セットでは、「冷却チャンバ」を冷却するための極低温マシンが、空気又は仕事用ガスの温度を、約２９０Ｋの雰囲気温度から、可能な限り最低の温度に減じるように設計されている。しかし、このセットの効率は、仕事用ガスを液化するための温度より低くなり得ない使用の仕事用ガスの温度によって、限定される。
【００３２】
上述されたフランス特許出願ＦＲ０５０６４３７に係わる低燃焼モータ圧縮機セット並びに活性チャンバを有するエンジンのように、本発明に係わる周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンは、圧縮された仕事用ガスと、好ましくは活性チャンバの容量性リリーフ装置とを使用するが、これに限定されない。
【００３３】
本発明に係われば、  
充填されたときに仕事を行い得る手段が設けられ、主駆動ピストンの上側に形成されたスペースとカップリングされ、このスペースと通路を介して永久的に接している、可変容量の活性チャンバの容量性リリーフ装置と、一体的又は非一体的な圧縮装置とを使用したエンジンにおいて、このエンジンは、  
仕事用ガスが、液相にて収容され、気相にて仕事をし、そして液相にて収容リザーバへと戻される閉サイクルにて使用される極低温流体であり、  
最初は液相である前記仕事用ガスが、実質的には気化温度である非常に低温で、気相に気化され、そして、中で仕事用ガスが仕事圧力に圧縮される容量性ガス圧縮装置の入口に供給され、  
この圧縮された仕事用ガスは、前記圧縮装置の出口で非常に低温のまま、仕事圧力の膨張用タンク中に吐出され、雰囲気との熱交換により、実質的には周囲温度にされ、この周囲温度との熱交換により、仕事用ガスの温度が、著しく上昇し、仕事用ガスの体積が、一定の圧力の関係：Ｖ１／Ｖ２＝Ｔ１／Ｔ２に従って、同じ割合で増加し、  
仕事圧力で圧縮され、実質的に周囲温度のままの前記仕事用ガスは、活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバを有する仕事用の容量性リリーフ装置中に導かれ、  
前記仕事用ガスは、リリーフの後に、前記仕事用の容量性リリーフ装置から再び非常に低温で排出され、極低温流体の収容リザーバへと吐出され、そして、この収容リザーバで、周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンを果たすような新しいサイクルを再開するために液化されることを特徴としている。
【００３４】
エンジンの他の特長に係われば、このエンジンの熱力学サイクルは、以下の７つの行程、即ち、  
極低温流体の気化行程と、  
前記流体の非常に低温での圧縮行程と、  
周囲温度による一定圧力での再加熱行程と、  
仕事をもたらす準等温移行行程と、  
仕事を果たして温度低下をもたらすポリトロープのリリーフ行程と、  
閉サイクルでの収容リザーバ中への排気行程と、  
収容リザーバへと戻されたガスの液化行程とを有している。
【００３５】
また、前記収容リザーバ内での液相の流体の気化は、仕事用流体／仕事用流体用の熱交換器を使用することによる加熱により果たされ、この熱交換器中で、容量性リリーフ装置の排出部から戻され、流体を気化するのに十分な温度の、半気相状態の極低温流体が、収容リザーバ中にある液相の極低温流体の一部分を加熱して気化しつつ、冷却並びに液化される。
【００３６】
極低温流体の液化並びに気化用の前記熱交換器は、前記リザーバ中に浸漬されたコイルからなり、このリザーバ中で、エンジンの排出部から排出された流体が、収容リザーバ中で液相の流体を気化するのに必要な熱を発しつつ、冷却並びに液化を果たす。
【００３７】
前記仕事用ガスが、収容リザーバの前記熱交換器中に送られて液化される前に、気相又は半気相にて前記排出部の出口からリリーフされた仕事用ガスの温度を調整可能にするように、極低温マシンが、容量性リリーフ装置の前記排出部の出口と、流体用の前記収容リザーバとの間に配置され、かくして、リリーフ装置の排出部の前記出口で気相又は半気相状態の流体が、この極低温マシンの冷却チャンバ中に配置された熱交換器中を通る間に冷却される。
【００３８】
前記極低温マシンは、所定の材料が、磁場の影響により加熱され、この磁場がなくなった後又はこの磁場の変化の後に初期温度よりも低い温度に冷却されなければならない特性を利用した磁気発熱効果を使用することにより動作する。
【００３９】
前記熱力学サイクルは、８つの行程、即ち、  
極低温流体の気化行程と、  
前記極低温流体の非常に低温での圧縮行程と、  
周囲温度による前記極低温流体の一定圧力での再加熱行程と、  
仕事をもたらす準等温移行行程と、  
仕事を果たして温度低下をもたらすポリトロープのリリーフ行程と、  
閉サイクルでの前記収容リザーバ中への排気行程と、  
極低温マシンでの冷却行程と、  
前記収容リザーバへと戻されたガスの液化行程とを有している。
【００４０】
前記一定圧力の膨張用タンクは、大きな容積の仕事圧力収容タンクからなり、この収容タンク中に収容された仕事用ガスは、タンクのケーシングの雰囲気との熱交換表面積と、タンクの容積と、タンク内での収容時間とに応じて、周囲温度に維持され、また、圧縮機により圧縮された仕事用ガスは、この仕事圧力収容タンク内にすでに収容された周囲温度の仕事用ガスと混合されることにより、自然と、実質的に周囲温度にされる。前記収容タンクの容積と、この収容タンク中での収容時間と、この収容タンクの、雰囲気と接した壁の表面積とに応じて、仕事用ガスは、リザーバ中にすでに収容された周囲温度のガスとの混合により、自然と、周囲温度に戻され、前記壁を介して、周囲温度との熱交換により、周囲温度に保持されることができる。
【００４１】
前記仕事圧力収容リザーバのケーシングは、収容リザーバ中に収容された仕事用ガスと雰囲気との間の熱交換を促進するためのフィンのような外側並びに/若しくは内側の熱交換手段を有している。かくして、熱交換表面積をかなり大きくし、雰囲気との熱交換の効率を改良可能にしている。
【００４２】
少なくとも１つの、雰囲気/仕事用ガス用の交換器が、前記仕事用ガスの雰囲気への戻りを促進するように、前記圧縮機と、前記一定圧力の膨張用タンク並びに/若しくは仕事圧力の膨張用タンクとの間、並びに/若しくは、前記タンクと、前記仕事用のリリーフ装置との間に導入されている。
【００４３】
仕事用ガス加熱装置が、周囲温度よりも高い温度を得ることを可能にするように、仕事用ガスのエンジン中への導入の前に、位置され、かくして、温度の上昇が、気相の極低温流体を燃焼することにより汚染を生じることのないように、熱交換器を介して、外部−外部タイプの燃焼チャンバ内で果たされる。
【００４４】
このエンジンの熱力学サイクルは、以下の９つの行程、即ち、  
極低温流体の気化行程と、  
前記極低温流体の非常に低温での圧縮行程と、  
前記極低温流体の周囲温度による一定圧力での再加熱行程と、  
仕事をもたらす準等温移行行程と、  
仕事を果たして温度低下をもたらすポリトロープのリリーフ行程と、  
閉サイクルでの収容リザーバ中への排気行程と、  
極低温マシン内での冷却行程と、  
タンクへと戻ったガスの液化行程とを有している。
【００４５】
このエンジンは、所定の時間ピストンを上死点で停止させる、ピストンのストロークを制御するための装置と、活性チャンバとを有し、  
前記主駆動ピストンの上側に形成されたスペースとカップリングされ、このスペースと通路を介して永久的に接し、そして、仕事を生じさせ得る手段が装着された、可変容量の活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバ中に、加圧ガスが、前記駆動ピストンの上死点での停止の間に導かれ、このチャンバは、最小の容量のときに、仕事用ガスのスラスト力を受けて、仕事を行いつつ、容量を増加し、  
前記活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバが、実質的に最大の容量のときに、入口が閉成され、圧力を受けて圧縮されたままでチャンバ中に収容された前記仕事用ガスが、エンジンシリンダ中で膨張し、かくして、仕事を行いながら、前記駆動ピストンを下向ストロークで下方に押圧し、温度の主低下をもたらし、  
排気ストローク中の前記駆動ピストンの上向ストロークの間に、活性の膨張並びにリリーフ用のチャンバの可変容量は、完全な仕事サイクルを再開するように、最小の容量に戻される。
【００４６】
非限定的な例として、気化温度が５ケルビン（５Ｋ）である極低温流体としてヘリウム（Ｈｅ）を使用する概念に着目するため、また、３０ｃｍ３の活性チャンバに３０バーの仕事用ガスを与えるためには、ガス圧縮機の、吸気量は、５Ｋの１５ｃｍ３であり、また、吐出量は、１９Ｋ並びに３０バーの仕事用ガスの１．９１ｃｍ３である。熱交換器により２９３Ｋの周囲温度にされた（等温加熱された）同じ仕事用ガスは、同じ圧力（３０バー）で（２９３／１９）１５．４２倍の体積まで増加し、必要とされる３０ｃｍ３（１．９２＊１５．４２＝３０ｃｍ３）に達する。容量性リリーフ装置内でリリーフされ、仕事を行った後のガスは、雰囲気圧力の９０Ｋのオーダーの温度である。そして、このガスは、冷却されて液化され、新しいサイクルを可能にするように収容タンクへと戻される。
【００４７】
上記の例では、少量のガス（吸気された１５ｃｍ３）のエンジンの回転による圧縮は、実質的に４０００ｒｐｍで０．８８ＫＷ（１．２ｈｐ）のオーダーの、重要でない消極的な仕事である。周囲の熱エネルギーが、雰囲気との熱交換により、このガスの体積を３０ｃｍ３にし得る。活性チャンバの容量性リリーフ装置内で膨張されたガスは、約１２ＫＷ（１６ｐｈ）の仕事をもたらし、同時に、排気ガスの温度を９０Ｋから液化温度（５Ｋ）に戻すために必要なエネルギーは、３．２９ＫＷ（４．４ｈｐ）である。従って、約１０ｐｈ（７．６５ＫＷ）が、温度の上昇中に、周囲温度の熱エネルギーにより与えられる。
【００４８】
非常に低温の仕事用ガスの圧縮機は、便宜的に、使用される温度で動作可能な極低温圧縮機から構成されている。即ち、この圧縮機は、活性チャンバの容量性リリーフ装置のエンジンシャフトにより駆動されるか、（例えば２段階のピストンを有する）容量性リリーフ装置の設計に組み込まれている。圧縮機並びに圧縮機の動作方法の段階数において、交換ピストン(alternating piston)、ロータリーピストン、パドルを有するロータリー、膜を有する圧縮機、タービンが、本発明の原理を変更することなく変形可能である。
【００４９】
大きい又は小さい容積の、１つ以上の一定圧力の膨張用タンクと、この膨張用タンクの前並びに／若しくは後に位置された１つ以上の熱交換器とを有する組合せの装置が、説明された本発明の原理を変更することなく、当業者により形成されることができる。この装置は、ガス（周囲空気／ガス）、液体（液体／仕事用ガス）、固体（固体／仕事用ガス）を使用して雰囲気の周囲温度の熱量を仕事用ガスに与え得る熱交換器の設計を適用している。
【００５０】
前記タンク内での流体の液相への気化は、加熱又は再加熱の全ての周知の手段により、しかし、好ましくは本発明に従って、果たされることができる。即ち、例えば収容タンク中に浸漬されたコイルからなる熱交換器の熱交換により気化するのに十分な温度である、エンジンの排出部から戻された極低温流体の温度を使用して果たされる。前記タンク中で、エンジンの排出部から出た流体が、気化のために必要な熱を発することにより、相互熱交換により、流体の冷却並びに液化を果たす。
【００５１】
便宜的に、コイルの出力部は、液相状態の極低温流体を収容するタンクの底部に位置され、コイルの入力部は、最初に気化されなければならない液体の上側部分に浸漬された部分に位置されている。
【００５２】
便宜的に、冷却をもたらすように設計された極低温マシンは、気相又は半気相の排出流体が流体タンクの熱交換器中に送られる前に、この流体の温度を調節可能にするように、エンジンの排気口と流体タンクとの間に配置されている。エンジンの排気口から出た、膨張された、気相状態の仕事用ガスは、気化するために熱を吸収する液体を使用して、極低温マシンの冷却チャンバ中で冷却される。この冷却チャンバ中で、最初は気相状態の極低温流体が、極低温圧縮機により圧縮されて、コイルへと吐出され、このコイルの所で、流体が液化される。この液化現象は、熱を発する。即ち、液体は、冷却チャンバ中に位置された気化装置中に送られ、この気化装置の所で、液体が気化し（熱を吸収して冷気を生じさせる現象）、かくして、発生された気体は、圧縮機へと戻り、サイクルが再開し得る。
【００５３】
便宜的に、本発明は、磁気と熱の効果の極低温マシンを使用し得る。  
大きなサイズの超導電体磁気アッセンブリの使用に基づいた最初の技術は、研究室や、絶対零度に近い温度に達する核研究の分野で使用されている。特に、米国特許４，６７４，２８８Ａは、超導電性コイルにより発生させる磁場に移動可能な磁化可能な物質と、前記超導電性コイルとの熱導電性を有するヘリウムを収容したリザーバとを有するヘリウム液化装置を記載していることで知られている。前記磁化可能な物質の変換の移動が、導電部材によりヘリウムに伝達される冷気を生じさせる。また、磁気熱材料からなる熱流束発生装置を記載したＷＯ２００４／０４３０５２が知られ、これは参照されることが可能である。この装置は、各々が少なくとも１つの磁気熱部材を含んだ少なくとも２つの加熱部材が設けられた熱流束発生ユニットと、少なくとも１つの磁場を放射するように配置された磁気手段と、磁場の変更又は除去を生じさせて温度を変更するために磁気熱部材に対して移動するように磁気手段とカップリングされた移動手段と、これら磁気熱部材により放射された熱量並びに／若しくは冷凍を回収するための手段とを有している。
【００５４】
仕事用ガスを再加熱するための装置が、仕事用ガスがエンジン中に吸気される前に位置され、周囲温度よりも高い温度を得ることを可能にしている。この仕事用ガスの再加熱は、更なる燃料モードでの化石燃料の燃焼により得られることができ、仕事用タンク中に収容された圧縮空気は、再加熱器中の更なるエネルギーにより再加熱される。この装置は、活性チャンバの容量性リリーフ装置中に送られる前に圧縮された仕事用ガスの温度並びに体積が増加し、エネルギー量を増やすためのエンジンのパフォーマンスを向上させ得るという事実により、使用並びに利用可能なエネルギー量を増加させることができる。再加熱器の使用は、汚染物質の排出を微量に抑えるためのあらゆる周知の手段により、触媒作用又は浄化作用され得るクリーンな連続的燃焼を使用し得る利点を有している。
【００５５】
次に、温度の上昇は、気相の極低温流体の燃焼により汚染を生じさせないように、熱交換器を通して外部−外部タイプの燃焼チャンバ内で果される。
【００５６】
本発明のこの変形例に係わるエンジンの熱力学サイクルは、上記された９つの行程を有している。
【００５７】
本発明に係わる極低温エンジンは、操作者の仕様、求められるパフォーマンス、並びに、生じるコストに応じて、全ての周知の極低温流体で動作することができる。しかし、より大きな力を得るために、このエンジンは、液相の温度と気化温度との間の最大限可能な温度差を可能にする最低沸点と、活性チャンバのシリンダ中に送られるときに気相の、周囲温度に近い流体の温度とを有する流体を使用し、この温度差が、エンジンの効率を決定する。
【００５８】
中でも、知られた冷却並びに極低温流体は、沸点が５Ｋであるヘリウム（Ｈｅ）、沸点が２０Ｋである水素（Ｈ２）、若しくは、沸点が７７Ｋである窒素（Ｎ２）であり、これらは、求められる結果を得るために使用されることができる。  
これら特長を必要性に応じて変更するガス混合物が、使用されることもできる。
【００５９】
本発明を適用するのに使用される、冷凍マシン、気化器、並びに熱交換器の圧縮モード、使用される材料、冷却又は極低温流体、液化の極低温マシンのタイプは、説明された本発明を変更することなく変形可能である。
【００６０】
気化、圧縮、活性チャンバの仕事のサイクル、即ち、仕事を行う容量の上昇による負荷の吸入、これに続き、駆動ピストンの膨張ストローク中の、実際のチャンバの容量である所定容量での維持、そして、新しいサイクルを可能にするための最小の容量への戻りを果たし得る全ての機械、水力、電気、その他の機構が、説明された本発明を変更することなく、使用されることができる。
【００６１】
本発明に係わるエンジンの容量性リリーフ装置の内部の膨張チャンバは、活発に仕事に加わる。かくして、本発明に係わる容量性リリーフ装置は、「活性チャンバ」と称される。
【００６２】
活性チャンバと称される可変容量の膨張並びにリリーフ用のチャンバは、エンジンのクランクシャフトのクランクピンに接続ロッドにより接続され、シリンダ中で摺動し、圧力ピストンと称されるピストンで構成されることができる。しかし、本発明と同じ機能並びに熱力学サイクルを果たすことが可能な他の機械、電気、又は水力の機構が、本発明の原理を変更することなく使用されることができる。
【００６３】
容量性リリーフ装置の全ての可動部材（ピストン並びに圧力レバー）は、下側アームを固定端部よりも延出させることによりバランスを保つか、ピストンの移動軸線に平行な軸線上で移動可能な対向方向の鏡式圧力レバー(mirror pressure lever)により回転する。「慣性」は、重心の基準点までの距離の質量倍の積と称される。複数のシリンダの容量性リリーフ装置の場合、反対の重量は、バランスを保つピストンのように通常動作するピストンであり得る。
【００６４】
本発明に係わる装置は、この後者の機構を使用することができ、互いに対向したシリンダの軸線と、圧力レバーの定点とは、実質的に同一軸線上にあり、クランクシャフトにリンクされた制御用の接続ロッドの軸線は、枢支アームの共通の軸線上ではなく、共通の軸線と定点又は回転点との間のアーム自身上に位置される。従って、下側アームとこの下側アームの対称物とは、回転点又は定点を下側アームの中央に有する単一アームと、自由端部が対向するピストンに夫々接続された２つのスピンドルとを示している。
【００６５】
シリンダの数は、本発明の原理を変えることなく変更可能であり、好ましくは、偶数セットの対向した２つのシリンダ、若しくは、良好なサイクルの規則性を得るために、２つ以上のシリンダ、例えば４つ又は６つ等のシリンダが使用される。
【００６６】
本発明の他の変形例に係われば、周囲温度の熱エネルギーの極低温エンジンは、幾つかの膨張段階からなっている。各膨張段階は、本発明に係わる活性チャンバを有し、各段階間に、熱交換器が、前の段階の排気を再加熱可能にするように配置され、並びに/若しくは、更なるエネルギーを有する再加熱装置を必要とする。次の段階のシリンダのサイズは、前の段階のシリンダのサイズよりも大きい。
【００６７】
周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンは、便宜的に、特許出願ＷＯ２００５／０４９９６８に係わる活性チャンバが装着された仕事用の容量性リリーフ装置を使用している。
【００６８】
しかし、本発明の変形例に従えば、  
仕事用ガスが、液相にて収容され、気相にて仕事をし、そして、液相にて収容リザーバへと戻される閉サイクルで使用される極低温流体であり、
最初は液相である前記極低温流体が、非常に低温で気相に気化されて、ガス圧縮装置の入口に供給され、このガス圧縮装置は、極低温のままで仕事圧力に圧縮されたこのガスを、雰囲気/仕事用ガス用の交換器を通して並びに/若しくは直接、加熱装置を有する又は有さない一定圧力の膨張用タンク中に吐出し、この膨張タンク中で、前記ガスの温度が、著しく上昇し、ガスの体積が、一定圧力の関係：Ｖ１／Ｖ２＝Ｔ１／Ｔ２に従って、同じ割合で増加し、
前記ガスは、仕事圧力で圧縮されたまま、通常のクランク接続ロッド装置を有する通常のエンジン又は回転ピストンエンジンに使用される仕事用の容量性リリーフ装置中、若しくは、仕事用のリリーフをもたらす他の内燃装置中に導かれ、
前記仕事用の容量性リリーフ装置の排出部の前記仕事用ガスは、リリーフの後に再び非常に低温で、液化されるように前記収容リザーバの熱交換器中に通される前に、前記排出部の出口からリリーフされた気相又は半気相の仕事用ガスの温度を調節可能にするように、前記排出部の出口と前記流体リザーバとの間に配置された極低温マシンを通って、極低温流体の収容リザーバへと吐出され、かくして、リリーフ装置の前記排出部の出口の気相又は半気相状態の流体は、極低温マシンの冷却チャンバ中に配置された熱交換器中を通過中に冷却され、新たなサイクルを再開するために液化されることを特徴とするエンジンが、提案されている。
【００６９】
本発明のこの変形に係わるエンジンの熱力学サイクルは、７つの行程、即ち、  
極低温流体の気化行程と、  
前記極低温流体の非常に低温での圧縮行程と、  
前記極低温流体の周囲温度による一定圧力での再加熱行程と、  
仕事をもたらす準等温変換行程と、  
仕事を果たして温度低下をもたらすポリトロープのリリーフ行程と、  
閉サイクルでの前記収容リザーバ中への排気行程と、  
極低温マシン内での冷却行程と、  
前記収容リザーバに戻されたガスの液化行程とを有している。
【００７０】
周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンは、全ての陸上車、船舶、鉄道車両、飛行機、並びに、モータポンプセット、様々な駆動マシン（例えばマシン工具）のような固定ステーションの適用例に使用されることができる。
【００７１】
また、周囲温度の熱エネルギーかつ一定圧力の極低温エンジンは、予備、非常、並びに／若しくは発電設備セット、並びに、電気、熱、及び空調をもたらす多くの家庭用電熱併給の適用例に見ることができる。
【００７２】
本発明に係わるエンジンの他の特徴に従えば、  
加速用のバタフライバルブが、活性チャンバ並びに／若しくはリリーフ装置のシリンダ中に仕事用ガスを多かれ少なかれ導くことによりエンジンを制御可能にするように、仕事用の容量性リリーフ装置の入口ダクトに配置されている。
【００７３】
また、加速用のバタフライバルブが、非常に低温の圧縮機の入口に位置され、このバタフライバルブは、容量性リリーフ装置により吸気されたガス量に応じて低下する傾向にある一定圧力の膨張タンク内の所望の圧力を維持しつつ、圧縮機の流量を入口の所で調節可能にするように、電子装置により制御されることが好ましい。
【００７４】
本発明の他の目的、利点、並びに特長は、添付図面に関連した幾つかの実施形態の非限定的な説明を読むことで明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係わる活性チャンバを有する極低温エンジンをブロック図と断面図とで概略的に示している。
【図２】本発明に係わるエンジンの動作行程をブロック図と概略的な断面図とで示している。
【図３】本発明に係わるエンジンの動作行程をブロック図と概略的な断面図とで示している。
【図４】本発明に係わるエンジンの動作行程をブロック図と概略的な断面図とで示している。
【図５】極低温エンジンの熱力学サイクルの温度／体積の図を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
図１は、本発明に係わる、周囲温度の熱エネルギーの極低温(cryogenic)エンジンをブロック図と断面図とで概略的に示している。この極低温エンジンは、５つの主要部材、即ち、液相での極低温流体リザーバＡと、非常に低温の圧縮機Ｂと、ガス／周囲空気の交換器Ｃと、活性チャンバを有する仕事用の容量性リリーフ装置Ｄと、液化の前の冷却用の極低温マシンＥとを有している。この図では、中に液相の極低温流体Ａ２が収容され、液化並びに気化用の熱交換器Ａ３を有したリザーバＡ１を、見ることが可能である。このリザーバは、ダクトＡ４を介して、非常に低温の圧縮機Ｂの入口に接続されている。この圧縮機の出口は、ダクトＢ５を介して、極低温流体／周囲空気の交換器Ｃに接続されている。この交換器自体は、ダクトＣ１を介して、一定圧力の膨張用タンク１９に接続され、また、この膨張タンク自体は、駆動ピストン１（上死点で示されている）を有する活性チャンバの容量性リリーフ装置の入口１７に接続されている。前記駆動ピストンは、シリンダ２中で摺動し、圧力レバーにより制御される。また、この駆動ピストン１は、この駆動ピストンのシャフトによって、アーム３からなる圧力レバーの自由端部１Ａに接続されている。このアームは、固定シャフト６に揺動するように装着された他のアーム４に共通のシャフト５で枢支されている。また、この他のアームのほぼ中央には、シャフト４Ａが配置され、このシャフトには、軸線１０を中心として回動するクランクシャフト９のクランクピン８に接続された制御用の接続ロッド７が装着されている。前記クランクシャフトの回転中、制御用の接続ロッド７は、下側のアーム４とこのアームのシャフト４Ａとを介して、圧力レバーの２つのアーム３，４の共通のシャフト５に所定の力を与えて、ピストン１をシリンダ２の軸線に沿って移動を果たし、代わって、駆動ストローク中にピストン１に与えられた力をクランクシャフト９に与えて、クランクシャフトを回転させる。エンジンシリンダ２は、このエンジンシリンダの上側に形成された通路１２を介して、活性チャンバのシリンダ１３と連通し、このシリンダ中で、圧力ピストンと称されるピストン１４が摺動する。このピストンは、接続ロッド１５を介して、クランクシャフト９のクランクピン１６（点線で示される）に接続されている。バルブ１８により制御される入口ダクト１７が、エンジンシリンダ２と活性チャンバのシリンダ１３とを接続している通路１２に対して開き、膨張用のタンク１９から発生され、かつ準一定の圧力に維持された圧縮ガス（気相の極低温流体）をエンジンに供給する。エンジンシリンダ２の上部中には、排出バルブ２４により制御される排出ダクト２３が形成されている。この排出ダクトは、排出された極低温流体を冷却して、この極低温流体を熱交換器Ａ３中で液化するように準備することを可能にする冷却チャンバＥを介して、液化並びに気化用の熱交換器Ａ３に接続されている。
【００７７】
加速用のバタフライバルブ１７Ａが、前記仕事用の容量性リリーフ装置Ｄの入口ダクトに配置され、活性チャンバ１２，１３中に仕事用ガス(work gas)を多かれ少なかれ導くことによりエンジンを制御することを可能にする。
【００７８】
また、加速用のバタフライバルブＡ７が、前記非常に低温の圧縮機の入口ダクトＡ４に配置されている。このバタフライバルブは、エンジンにより吸気されたガス量に応じて低下する前記一定圧力の膨張用タンク１９内の所望の圧力を維持しつつ、前記圧縮機の出力を入口の所で調整可能にするように、電子装置により制御されることが好ましい。
【００７９】
液相の極低温流体Ａ２は、熱交換器Ａ３により気相に気化され、極低温流体の圧縮機Ｂにより、入口ダクトＡ４中に吸気される。気相状態であるが非常に低温のままである極低温の仕事用流体は、例えば３０ｂａｒに圧縮されて、ダクトＢ５を通して周囲空気／極低温流体の熱交換器Ｃへと吐出される。この熱交換器で、仕事用流体の温度が、実質的に周囲温度に上昇し、仕事用流体の体積を増加させる。この後、仕事用流体は、活性チャンバを有する仕事用の容量性リリーフ装置に入口ダクト１７を介して接続された一定圧力の膨張用タンク１９に、ダクトＣ１を通して導かれる。リリーフ装置において、図２では、駆動ピストン１が、上死点で停止され、入口バルブ１８が、開成されたばかりである。一定圧力の膨張用タンク１９中に収容されたガスの圧力が、活性チャンバ１３のシリンダを充填しながら、圧力ピストン１４を押圧し、接続ロッド１５を介してクランクシャフト９を回動させる仕事をする。この仕事量は、圧力ピストン１４のストローク全体に渡って、準一定の圧力で果たされるので、かなり大きい。
【００８０】
回転し続けることにより、クランクシャフトは、駆動ピストン１を下死点へと移動し、これとほぼ同時に、入口バルブ１８が、再び閉成される（図３）。次に、活性チャンバ中に収容された負荷(load)が膨張して、駆動ピストン１を押圧する。この駆動ピストンは、アーム３，４と制御用の接続ロッド７とからなる可動部材によりクランクシャフト９を回動させることによって、仕事を行う。
【００８１】
この駆動ピストン１のサイクル中に、前記圧力ピストン１４は、下死点へのストロークを続け、次に、上死点への上向ストロークを開始する。全ての部材は、両ピストンの上向ストローク中に（図４を見よ）、圧力ピストン１４と駆動ピストン１とが、上死点に実質的に一緒に到達するように設定され、これら上死点で、駆動ピストン１は停止し、圧力ピストン１４は、新たな仕事サイクルを再開するために下向ストロークを始める。２つのピストン１，１４の上向ストローク中、排出バルブ２４は、膨張の間に強く冷却された極低温流体を、排出ダクト２３と、極低温マシンＥ並びにこの極低温マシンの熱交換器Ｅ１とを通してリザーバＡへと戻すために、開成されている。そして、このリザーバで、極低温流体は、新しいサイクルを再開するために、熱交換器Ａ３中での通過の間に液化されて、タンクに戻される。
【００８２】
図５は、本発明に係わる熱力学サイクルの温度／体積の概略図を示している。この図には、温度が横軸に、使用されたガスの体積が縦軸に、そして、サイクルに関連した様々なセグメント、即ち気化（セグメントＶ）、仕事圧力への圧縮（セグメントＣｏｍ）が見られ得る。ガスは、一定の圧力で（準）周囲温度にされ（セグメントＥｔｈＡ）、エンジンの活性チャンバ中で仕事を果たしながら、一定の圧力で準等温(quasi-isotherm)に移行され（セグメントＷ）、そして、ポリトロープ(polytropic)に応じて膨張し（セグメントＷ１）て、仕事を行う。かくして、ガスは、冷え、雰囲気圧力に近づき、その後、極低温マシン中に送られる（セグメントＲＥＦＲ）。従って、ガスは、強く冷却されて、液化Ｌされ、そして、熱力学サイクルを再開し得る。
【００８３】
本発明は、説明並びに記載された例示的な実施形態に限定されることはなく、記載された材料、制御手段装置は、説明された本発明を変更することなく、同じ結果をもたらす同等の範囲内で変更可能である。
【図１】
2009544881.tif 000003
【図２】
2009544881.tif 000004
【図３】
2009544881.tif 000005
【図４】
2009544881.tif 000006
【図５】
2009544881.tif 000007
【国際調査報告】
2009544881.tif 000008
2009544881.tif 000009
2009544881.tif 000010