(57)【要約】【課題】本発明は、エネルギー損失が非常に小さいエネルギー変換システムの提供を目的とする。【解決手段】シリンダを３個連ね真ん中を動作室シリンダとし、両側は同一サイズの径で動作室シリンダ径と異なる補助シリンダとする。補助シリンダと動作室シリンダの行程容積比を断熱収縮比又は断熱膨張比とする。補助シリンダの両側に仕切板を設け切替弁と動作流体の通路を付け、外部に加熱器冷却器熱回収器をつなぐ。弁はピストンの上死点または下死点で交互に押されて開閉し通路を切り替える。シリンダ３個とピストン３個で６室ができ、この６室を２個づつ連結し３つの動作エリアをつくり、断熱容積変化、流動定圧加熱変化、流動定容冷却変化の３行程同時に行う。【選択図】図１５
2006169986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部にはシリンダ３個を直列に配設し、真ん中を動作室シリンダ（２０Ａ）、動作室シリンダ内径より小さく、かつ、両側を同じ内径の第１補助シリンダ（１０Ａ）と第２補助シリンダ（３０Ａ）とし、各シリンダは仕切板（１７Ａ，１８Ａ，３７Ａ，３８Ａ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて外部配管につなぎ、各シリンダ（１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ）内の第１補助ピストン（１１Ａ），動作室ピストン（２１Ａ），第２補助ピストン（３１Ａ）は１本のピストン軸（３Ａ）にて連結するとともに、ピストン軸は直線運動を回転運動に変えるピストンリンク（９Ａ）につなぎ回転出力とし、ピストンの上死点または下死点にて切替弁（１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ，２３Ａ，２４Ａ，２８Ａ，２９Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａ）を交互に開閉し、通気路を切り替えるようにし、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、第１補助シリンダ内を第１補助ピストン（１１Ａ）にて第１補助室（１２Ａ）と第１準備室（１３Ａ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室ピストン（２１Ａ）にて第１動作室（２２Ａ）と第２動作室（２７Ａ）とを形成し、第２補助シリンダ内を第２補助ピストン（３１Ａ）にて第２準備室（３３Ａ）と第２補助室（３２Ａ）とを形成し、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作り、ピストンが上死点で切替弁を開閉し、第１準備室（１３Ａ）と隣接する第１動作室（２２Ａ）を第１通気弁（２４Ａ）を開いて連結し、第１補助ピストン（１１Ａ）と動作室ピストン（２１Ａ）の受圧面積差でピストンを下降させ、第１準備室（１３Ａ）の動作流体を第１動作室（２２Ａ）に断熱膨張変化をさせながら移動させ、第２動作室（２７Ａ）と第１補助室（１２Ａ）を第２排気弁（２８Ａ）と第１吸入弁（１４Ａ）を開いて連結し、断熱変化する第１動作室（２２Ａ）と第１準備室（１３Ａ）のピストン背圧を同圧とし断熱変化を助け、第２動作室（２７Ａ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して第１補助室（１２Ａ）に移動させ、第２補助室（３２Ａ）と同じシリンダの第２準備室（３３Ａ）を第２吐出弁（３５Ａ）と第２給気弁（３６Ａ）を開いて連結し、第２補助ピストン（３１Ａ）により、第２補助室（３２Ａ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して第２準備室（３３Ａ）に移動させ、ピストンの下死点で次の動作の準備を完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、第２準備室（３３Ａ）と第２動作室（２７Ａ）を連結し、第１動作室（２２Ａ）と第２補助室（３２Ａ）を連結し、第１補助室（１２Ａ）と同じシリンダの第１準備室（１３Ａ）を連結しピストン下降時と同じ変化によりピストンを上昇させ、ピストンの上死点で次の動作の準備を完了させ連続運転する断熱膨張型熱機関からなることを特徴とするエネルギ変換システム。
【請求項２】
エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部にはシリンダ３個を直列に配設し、真ん中を動作室シリンダ（２０Ｂ）、動作室シリンダ内径より大きく、かつ、両側を同じ内径の第１補助シリンダ（１０Ｂ）、第２補助シリンダ（３０Ｂ）とし、各シリンダは仕切板（１７Ｂ，１８Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて、外部配管につなぎ、各シリンダ（１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ）内の第１補助ピストン（１１Ｂ），動作室ピストン（２１Ｂ），第２補助ピストン（３１Ｂ）は１本のピストン軸（３Ｂ）にて連結するとともに、ピストン軸は直線運動を回転運動に変えるピストンリンク（９Ｂ）につなぎ回転出力とし、ピストンの上死点または下死点にて切替弁（１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂ）を交互に開閉し、通気路を切り替えるようにし、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、第１補助シリンダ内を第１補助ピストン（１１Ｂ）にて第１補助室（１２Ｂ）と第１準備室（１３Ｂ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室ピストン（２１Ｂ）にて第１動作室（２２Ｂ）と第２動作室（２７Ｂ）とを形成し、第２補助シリンダ内を第２補助ピストン（３１Ｂ）にて第２準備室（３３Ｂ）と第２補助室（３２Ｂ）とを形成し、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作り、ピストンが上死点で切替弁を開閉し、第１準備室（１３Ｂ）と隣接する第１動作室（２２Ｂ）を第１通気弁（２４Ｂ）を開いて連結し、第１補助ピストン（１１Ｂ）と動作室ピストン（２１Ｂ）の受圧面積差でピストンを下降させ、第１準備室（１３Ｂ）の動作流体を第１動作室（２２Ｂ）に断熱収縮変化をさせながら移動させ、第２動作室（２７Ｂ）と第１補助室（１２Ｂ）を第２排気弁（２８Ｂ）と第１吸入弁（１４Ｂ）を開いて連結し、断熱変化する第１動作室（２２Ｂ）と第１準備室（１３Ｂ）のピストン背圧を同圧とし断熱変化を助け、第２動作室（２７Ｂ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して第１補助室（１２Ｂ）に移動させ、第２補助室（３２Ｂ）と同じシリンダの第２準備室（３３Ｂ）を第２吐出弁（３５Ｂ）と第２給気弁（３６Ｂ）を開いて連結し、第２補助ピストン（３１Ｂ）により、第２補助室（３２Ｂ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して第２準備室（３３Ｂ）に移動させ、ピストンの下死点で次の動作の準備を完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、第２準備室（３３Ｂ）と第２動作室（２７Ｂ）を連結し、第１動作室（２２Ｂ）と第２補助室（３２Ｂ）を連結し、第１補助室（１２Ｂ）と同じシリンダの第１準備室（１３Ｂ）を連結しピストン下降時と同じ変化によりピストンを上昇させ、ピストンの上死点で次の動作の準備を完了させ連続運転する断熱収縮型熱機関からなることを特徴とするエネルギ変換システム。
【請求項３】
エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部は動作室シリンダ（２０ａ）、動作室シリンダ内径より小さい内径の補助シリンダ（１０ａ）とを直列に配設し、補助シリンダの両側を仕切板（１７ａ，１８ａ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて外部配管につなぎ、各シリンダ（１０ａ，２０ａ）の補助ピストン（１１ａ），動作室ピストン（２１ａ）は１本のピストン軸（３ａ）にて連結し、動作室ピストンはピストンの直線運動を回転運動に変えるピストンリンクを備え回転出力とし、ピストンおよび押し板の上死点または下死点にて切替弁（１４ａ，１５ａ，１６ａ，２３ａ，２４ａ）を交互に開閉し、通気路を切り替え、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、補助シリンダ内を補助ピストンにて補助室（１２ａ）と準備室（１３ａ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室（２２ａ）とし、ピストン上死点で切替弁を開閉し、準備室（１３ａ）と隣接する動作室（２２ａ）を通気弁（２４ａ）を開いて連結し、補助ピストン（１１ａ）と動作室ピストン（２１ａ）は受圧面積差でピストンを下降させ、準備室（１３ａ）の高圧動作流体を動作室（２２ａ）に断熱膨張変化をさせながら移動し、ピストンを下降させ、補助室（１２ａ）は吸入弁（１４ａ）を開いて低圧部とつなぎ、動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して低圧部から補助室（１２ａ）に移動させ、ピストン下死点で切替弁を開閉し、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、補助室（１２ａ）と準備室（１３ａ）を吐出弁（１５ａ）と給気弁（１６ａ）を開いて連結し、高圧部とつなぎ、補助ピストン（１１ａ）上昇により、補助室（１２ａ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して高圧部から準備室（１３ａ）に移動させ、動作室（２２ａ）は排気弁（２３ａ）を開いて動作流体を低圧部に移動させ、ピストンの上死点にて１サイクルを完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え連続運転するが、このようなエンジン部を複数個つくり、他のエンジン部とピストン軸の回転位相角を３６０°÷ピストン軸数としてリンク運転させ、低圧部および高圧部を１個のエンジン部では動作流体を間歇移動させ、複数個のエンジン部にては連続移動させ、連続運転する断熱膨張型熱機関からなることを特徴とするエネルギ変換システム。
【請求項４】
エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部は動作室シリンダ（２０ｂ）、動作室シリンダ内径より大きい内径の補助シリンダ（１０ｂ）とを直列に配設し、補助シリンダの両側を仕切板（１７ｂ，１８ｂ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて外部配管につなぎ、各シリンダ（１０ｂ，２０ｂ）の補助ピストン（１１ｂ），動作室ピストン（２１ｂ）は１本のピストン軸（３ｂ）にて連結し、動作室ピストンはピストンの直線運動を回転運動に変えるピストンリンクを備え回転出力とし、ピストンおよび押し板の上死点または下死点にて切替弁（１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，２３ｂ，２４ｂ）を交互に押して開閉し、通気路を切り替え、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、補助シリンダ内を補助ピストンにて補助室（１２ｂ）と準備室（１３ｂ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室（２２ｂ）とし、ピストン上死点で切替弁を開閉し、準備室（１３ｂ）と隣接する動作室（２２ｂ）を通気弁（２４ｂ）を開いて連結し、補助ピストン（１１ｂ）と動作室ピストン（２１ｂ）の受圧面積差でピストンを下降させ、準備室（１３ｂ）の低圧動作流体を動作室（２２ｂ）に断熱収縮変化をさせながら移動し、ピストンを下降させ、補助室（１２ｂ）は吸入弁（１４ｂ）を開いて高圧部とつなぎ、動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して高圧部から補助室（１２ｂ）に移動させ、ピストン下死点で切替弁を開閉し、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、補助室（１２ｂ）と準備室（１３ｂ）を吐出弁（１５ｂ）と給気弁（１６ｂ）を開いて連結し、低圧部とつなぎ、補助ピストン（１１ｂ）上昇により、補助室（１２ｂ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して低圧部から準備室（１３ｂ）に移動させ、動作室（２２ｂ）は排気弁（２３ｂ）を開いて動作流体を高圧部に移動させ、ピストンの上死点にて１サイクルを完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え連続運転するが、このようなエンジン部を複数個つくり、他のエンジン部とピストン軸の回転位相角を３６０°÷ピストン軸数としてリンク運転させ、低圧部および高圧部を１個のエンジン部では動作流体を間歇移動させ、複数個のエンジン部にては連続移動させ、連続運転する断熱収縮型熱機関からなることを特徴とするエネルギ変換システム。
【請求項５】
前記エンジン部の仕切板（１７，１８，３７，３８）は外径を同じくし、ケーシング（６）の内部寸法に合わせ、シリンダと仕切板とは嵌め合いとし、全体をケーシング（６）に填め込むようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項６】
前記エンジン部のシリンダ（１０，２０，３０）とケーシング（６）の間に空間を設け、この空間を高圧部または低圧部と同圧になるように仕切板に通気孔（６２）を設け、全体をケーシング（６）に填め込むようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項７】
前記ピストン（１１，２１，３１）とピストンリンク（９）をピストン軸（３）に固定するため芯になるピストン軸（３）にピストン間隔を決める摺動管（４）とピストン、ピストンリンクをピストン軸（３）に交互に嵌めて組み立てたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項８】
前記ピストン（１１，２１，３１）は両面をピストンヘッドとし、内側を中空とし、ピストン軸（３）に縦溝をつくり、摺動管（４）との間に通気路をつくり、押し板室（４８）を備えピストン中空部と通気路で結び、押し板室（４８）に低圧部または高圧部との間に通気路を設け、ピストン中空部を加圧するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項９】
前記ピストン（１１，２１，３１）は両ピストンヘッド側にそれぞれピストンリング（５）を備え、その設置位置間隔をピストン移動距離より大きくし、シリンダ（１０，２０，３０）の摺動面にピストンリング（５）の摺動しない範囲をつくり、シリンダ外部より潤滑油の注入口および排出口をつくり、ピストンリング（５）に挟まれたピストンとシリンダの間に一方から潤滑油を注入し他方から排出するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項１０】
前記仕切板（１７，１８，３７，３８）は両面を平面とし内側を中空とし、中空部には切替弁（１４，１５，１６，２３，２４，２８，２９，３４，３５，３６）を取り付け、通気路を設け動作流体を通し、通気路はケーシング（６）に設けた開口部に合わせ外部とつなぎ、動作流体を通すようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項１１】
前記仕切板（１７，１８，３７，３８）は切替弁の取り付け位置と通気路を含めて、流入側ブロックと流出側ブロックで２分し、２分した仕切板は摺動管に付けた軸封装置（７８）を挟むようにして組み立てたものであるることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項１２】
前記仕切板（１７，１８，３７，３８）は２分した仕切板の合わせ目に溝を設け、軸封装置の潤滑油管（７３，７６）を通すようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項１３】
前記切替弁（１４，１５，１６，２３，２４，２８，２９，３４，３５，３６）は弁棒（５０）、弁箱（５１）、第１弁棒ガイド（５２）、第２弁棒ガイド（５３）、弁リング（５７）で構成し、弁棒（５０）には弁を付け、弁箱（５１）は内部に弁座を設け、弁箱通気孔（５６）を設け、外側に溝を設け、弁の用途による通路を設け、弁リング（５７）と合わせて通気路を構成し、弁棒ガイド（５２，５３）は弁棒の保持、ストッパ、摺動部の漏れを防ぎ、弁全体は仕切板に填め込まれ、ピストンにより弁棒を交互に押されて開閉し、弁閉止時弁側を高圧側とし、弁を弁座に押しつけるようにし、弁開時は弁をポケットに嵌るようにしたことを特徴とする切替弁を持つ請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項１４】
前記切替弁（１４，１５，１６，２３，２４，２８，２９，３４，３５，３６）は弁棒（５０）に棒状の磁石（５４）を埋め込み、弁ガイド（５２）に２個のリング状磁性体（５５）を埋め込み、弁棒（５０）がピストンによって押され一方に移動すると磁石（５４）とリング状磁性体（５５）が引き合うようにし、逆から押されるとこのリング状磁性体（５５）から磁石（５４）が離れ、他のリング状磁性体（５５）に引かれて弁棒（５０）の位置を確保させる磁石およびリング状磁性体を埋蔵したことを特徴とする切替弁を持つ請求項１３に記載のエネルギー変換システム。
【請求項１５】
前記切替弁を押すピストン（１１，２１，３１）は、弁棒（５０）の当たり部分にプランジャー（５８）を埋め込み、プランジャー（５８）は押し込まれているときピストンヘッドの高さ以下とし、飛び出している時はピストンヘッドよりやや高くし、ピストンの上死点または下死点にてプランジャー（５８）がピストンに先行して切替弁の弁棒（５０）を押す、プランジャー付きピストンとしたことを特徴とする請求項１４に記載のエネルギー変換システム。
【請求項１６】
前記熱回収用熱交換器（８）は熱交換ユニット（８５）を数枚重ねて必要熱交換面積とし、熱交換ユニット内部を低圧部通路（８６）とし、外部を高圧部通路（８７）とし、全体を耐圧ケース（９０）に納め、動作流体は低圧部の全量を高圧部に向流として流し、両者の質量および熱量が常に熱変換板（８０）の両側に有るように、高圧部通路（８７）より低圧部通路（８６）の間隔を大きくし、その比を圧力比とする熱回収用熱交換器としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギー変換システム。
【請求項１７】
前記熱回収用熱交換器（８）の熱交換ユニット（８５）は、内部に低圧部通気路（８６）の空間ができるようにした２枚の熱交換板（８０）を袋状にし、全周を圧封し、動作流体の入口および出口部分はスリットのできるヘッダースペーサ（８３）を挟み、ユニットを重ねて高圧部の動作流体通路を確保し、熱交換ユニット内部および外部にはスペーサ（８１）を入れて変形を防ぐようにした熱交換ユニットを持つ熱回収用熱交換器（８）としたことを特徴とする請求項１６に記載のエネルギー変換システム。
【請求項１８】
前記熱交換ユニット（８５）の熱交換板（８０）に波を付け、波付熱交換板を持つ熱回収用熱交換器（８）としたことを特徴とする請求項１７に記載のエネルギー変換システム。
【請求項１９】
前記エネルギ変換システムの動作流体圧力は、動作流体通路に高圧タンクまたは高圧ライン（１１３）を昇圧自動弁（１１４）を介してつなぎ、低圧タンクまたは低圧ライン（１１１）を降圧自動弁（１１０）を介してつなぎ、昇圧自動弁（１１４）を開くと高圧ライン（１１３）から動作流体が熱機関内に入り昇圧し出力が増え、降圧自動弁（１１０）を開くと熱機関から動作流体が低圧ライン（１１１）に入り降圧し出力が減り、出力制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエネルギ変換システム。
【請求項２０】
請求項１又は３に記載の断熱膨張型熱機関を冷房機にするため低温側熱源を冷凍装置により作り、冷凍機蒸発器を冷却器（２）とし低温熱源の温度差を確保し、高温側の加熱器（１）を冷房熱交換器として、常温の空気または水で熱交換し、外部仕事に発電機をつなぎ発電量に見合った冷房が出来るようにしたことを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項２１】
請求項２又は４に記載の断熱収縮型熱機関を発電専用または暖房機兼用とするため、高温側加熱器（１）熱源を電気ヒーターにより作り、高温側の温度差を確保し、冷却器２を常温の大気または水により冷やし、外部仕事に発電機をつなぎ発電をし、冷却用の大気または水を暖房に使用する暖房機になることを特徴とするエネルギー変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規エネルギー変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱機関は主として高圧の動作流体を作り、それを膨張させる過程で外部仕事をさせることが多かった。ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、蒸気タービン等である。これらの熱機関は高圧の動作流体を作るのに燃焼ガス等の高温流体が必要であった。そのため仕事をし終わった燃焼ガス等は一部熱回収されたが大部分捨てられた。従って「動作流体は高温の熱源から熱を受け高温高圧になり熱機関に流して仕事をさせ、仕事をし終わった動作流体を低温側に捨てなけねばならない。従って必ず損失があるので熱効率は１００％にならない」のである。ボイラは常圧の高温燃焼ガスで水または蒸気を加熱し高温高圧の蒸気を作り出す。このようにボイラは大きな熱交換器である。
【０００３】
熱力学の第２法則によると「熱はそれ自体で低温の物体から高温の物体に移れない」。これを言い換えると「熱は必ず高温物体から低温物体に移動する。熱の移動は両物体が同温になると止まる」ことになる。熱は物体の持つ温度のみに依存して移動し、物体の持つ圧力には関係しない。力学的仕事は圧力に依存し温度に依存しない。熱は動作流体の圧力を高めるのに必要であり熱自身は仕事をしない。従って圧力低下した動作流体は多くの熱量を持ちながら捨てられる。この熱エネルギを理論上１００％熱回収し低圧の動作流体から高圧の動作流体に移動できる。実機では放熱、摩擦、漏れ等により損失が生ずるので１００％にならないが、これらの損失は製作上または材料選択により変化するので無視し、理論上排気で捨てる熱量を０とする。カルノーサイクルは最高の熱効率を持つサイクルといわれるが、熱回収が出来ないので熱回収の出来る熱機関より熱効率は落ちる。
「圧縮比、膨張比をそれぞれ独自に選べる熱機関」（特許第３５２１１８３号公報）の理論と共に原理図（図９）で示した熱機関では高温シリンダと膨張シリンダは一体で作られ１回の行程のみで連続運転ができなかった。これを連続運転させるため別々のシリンダとすると高温シリンダと膨張シリンダの間の通気弁、及びその通路が長くなり死空間となって熱効率を下げた。従って原理図のように径の小さい高温シリンダと径の大きい膨張シリンダを直線上に並べ、１行程完了ごとに次の行程の準備が完了していれば連続運転ができることを見いだして本発明に至ったものである。
【０００４】
【特許文献１】特許第３５２１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、エネルギー損失が非常に小さいエネルギー変換システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、３連式シリンダを基本構成とする断熱膨張型の熱機関であり、
エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部にはシリンダ３個を直列に配設し、真ん中を動作室シリンダ（２０Ａ）、動作室シリンダ内径より小さく、かつ、両側を同じ内径の第１補助シリンダ（１０Ａ）と第２補助シリンダ（３０Ａ）とし、各シリンダは仕切板（１７Ａ，１８Ａ，３７Ａ，３８Ａ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて外部配管につなぎ、各シリンダ（１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ）内の第１補助ピストン（１１Ａ），動作室ピストン（２１Ａ），第２補助ピストン（３１Ａ）は１本のピストン軸（３Ａ）にて連結するとともに、ピストン軸は直線運動を回転運動に変えるピストンリンク（９Ａ）につなぎ回転出力とし、ピストンの上死点または下死点にて切替弁（１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ，２３Ａ，２４Ａ，２８Ａ，２９Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａ）を交互に開閉し、通気路を切り替えるようにし、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、第１補助シリンダ内を第１補助ピストン（１１Ａ）にて第１補助室（１２Ａ）と第１準備室（１３Ａ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室ピストン（２１Ａ）にて第１動作室（２２Ａ）と第２動作室（２７Ａ）とを形成し、第２補助シリンダ内を第２補助ピストン（３１Ａ）にて第２準備室（３３Ａ）と第２補助室（３２Ａ）とを形成し、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作り、ピストンが上死点で切替弁を開閉し、第１準備室（１３Ａ）と隣接する第１動作室（２２Ａ）を第１通気弁（２４Ａ）を開いて連結し、第１補助ピストン（１１Ａ）と動作室ピストン（２１Ａ）の受圧面積差でピストンを下降させ、第１準備室（１３Ａ）の動作流体を第１動作室（２２Ａ）に断熱膨張変化をさせながら移動させ、第２動作室（２７Ａ）と第１補助室（１２Ａ）を第２排気弁（２８Ａ）と第１吸入弁（１４Ａ）を開いて連結し、断熱変化する第１動作室（２２Ａ）と第１準備室（１３Ａ）のピストン背圧を同圧とし断熱変化を助け、第２動作室（２７Ａ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して第１補助室（１２Ａ）に移動させ、第２補助室（３２Ａ）と同じシリンダの第２準備室（３３Ａ）を第２吐出弁（３５Ａ）と第２給気弁（３６Ａ）を開いて連結し、第２補助ピストン（３１Ａ）により、第２補助室（３２Ａ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して第２準備室（３３Ａ）に移動させ、ピストンの下死点で次の動作の準備を完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、第２準備室（３３Ａ）と第２動作室（２７Ａ）を連結し、第１動作室（２２Ａ）と第２補助室（３２Ａ）を連結し、第１補助室（１２Ａ）と同じシリンダの第１準備室（１３Ａ）を連結しピストン下降時と同じ変化によりピストンを上昇させ、ピストンの上死点で次の動作の準備を完了させ連続運転する断熱膨張型熱機関からなることを特徴とする（図１参照）。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に係わる発明とは逆に、断熱収縮型の機関であり、エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部にはシリンダ３個を直列に配設し、真ん中を動作室シリンダ（２０Ｂ）、動作室シリンダ内径より大きく、かつ、両側を同じ内径の第１補助シリンダ（１０Ｂ）、第２補助シリンダ（３０Ｂ）とし、各シリンダは仕切板（１７Ｂ，１８Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて、外部配管につなぎ、各シリンダ（１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ）内の第１補助ピストン（１１Ｂ），動作室ピストン（２１Ｂ），第２補助ピストン（３１Ｂ）は１本のピストン軸（３Ｂ）にて連結するとともに、ピストン軸は直線運動を回転運動に変えるピストンリンク（９Ｂ）につなぎ回転出力とし、ピストンの上死点または下死点にて切替弁（１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂ）を交互に開閉し、通気路を切り替えるようにし、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、第１補助シリンダ内を第１補助ピストン（１１Ｂ）にて第１補助室（１２Ｂ）と第１準備室（１３Ｂ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室ピストン（２１Ｂ）にて第１動作室（２２Ｂ）と第２動作室（２７Ｂ）とを形成し、第２補助シリンダ内を第２補助ピストン（３１Ｂ）にて第２準備室（３３Ｂ）と第２補助室（３２Ｂ）とを形成し、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作り、ピストンが上死点で切替弁を開閉し、第１準備室（１３Ｂ）と隣接する第１動作室（２２Ｂ）を第１通気弁（２４Ｂ）を開いて連結し、第１補助ピストン（１１Ｂ）と動作室ピストン（２１Ｂ）の受圧面積差でピストンを下降させ、第１準備室（１３Ｂ）の動作流体を第１動作室（２２Ｂ）に断熱収縮変化をさせながら移動させ、第２動作室（２７Ｂ）と第１補助室（１２Ｂ）を第２排気弁（２８Ｂ）と第１吸入弁（１４Ｂ）を開いて連結し、断熱変化する第１動作室（２２Ｂ）と第１準備室（１３Ｂ）のピストン背圧を同圧とし断熱変化を助け、第２動作室（２７Ｂ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して第１補助室（１２Ｂ）に移動させ、第２補助室（３２Ｂ）と同じシリンダの第２準備室（３３Ｂ）を第２吐出弁（３５Ｂ）と第２給気弁（３６Ｂ）を開いて連結し、第２補助ピストン（３１Ｂ）により、第２補助室（３２Ｂ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して第２準備室（３３Ｂ）に移動させ、ピストンの下死点で次の動作の準備を完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、第２準備室（３３Ｂ）と第２動作室（２７Ｂ）を連結し、第１動作室（２２Ｂ）と第２補助室（３２Ｂ）を連結し、第１補助室（１２Ｂ）と同じシリンダの第１準備室（１３Ｂ）を連結しピストン下降時と同じ変化によりピストンを上昇させ、ピストンの上死点で次の動作の準備を完了させ連続運転する断熱収縮型熱機関からなることを特徴とする（図２参照）。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１の３連式シリンダエンジン部の基本である補助室、準備室、動作室の３室を２連式シリンダとし、複数個のエンジン部をリンク連結するが、代表してエンジン部を２個としたもので、エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部は動作室シリンダ（２０ａ）、動作室シリンダ内径より小さい内径の補助シリンダ（１０ａ）とを直列に配設し、補助シリンダの両側を仕切板（１７ａ，１８ａ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて外部配管につなぎ、各シリンダ（１０ａ，２０ａ）の補助ピストン（１１ａ），動作室ピストン（２１ａ）は１本のピストン軸（３ａ）にて連結し、動作室ピストンはピストンの直線運動を回転運動に変えるピストンリンクを備え回転出力とし、ピストンおよび押し板の上死点または下死点にて切替弁（１４ａ，１５ａ，１６ａ，２３ａ，２４ａ）を交互に開閉し、通気路を切り替え、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、補助シリンダ内を補助ピストンにて補助室（１２ａ）と準備室（１３ａ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室（２２ａ）とし、ピストン上死点で切替弁を開閉し、準備室（１３ａ）と隣接する動作室（２２ａ）を通気弁（２４ａ）を開いて連結し、補助ピストン（１１ａ）と動作室ピストン（２１ａ）の受圧面積差でピストンを下降させ、準備室（１３ａ）の高圧動作流体を動作室（２２ａ）に断熱膨張変化をさせながら移動し、ピストンを下降させ、補助室（１２ａ）は吸入弁（１４ａ）を開いて低圧部とつなぎ、動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して低圧部から補助室（１２ａ）に移動させ、ピストン下死点で切替弁を開閉し、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、補助室（１２ａ）と準備室（１３ａ）を吐出弁（１５ａ）と給気弁（１６ａ）を開いて連結し、高圧部とつなぎ、補助ピストン（１１ａ）上昇により、補助室（１２ａ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して高圧部から準備室（１３ａ）に移動させ、動作室（２２ａ）は排気弁（２３ａ）を開いて動作流体を低圧部に移動させ、ピストンの上死点にて１サイクルを完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え連続運転するが、このようなエンジン部を複数個つくり、他のエンジン部とピストン軸の回転位相角を３６０°÷ピストン軸数としてリンク運転させ、低圧部および高圧部を１個のエンジン部では動作流体を間歇移動させ、複数個のエンジン部にては連続移動させ、連続運転する断熱膨張型熱��関からなることを特徴とする（図３参照）。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明を収縮機関として展開したもので、エンジン部と熱交換部とを備え、エンジン部と加熱器（１）および熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）を配管接続する系統を高圧部とし、エンジン部と冷却器（２）および熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）を配管接続する系統を低圧部とし、エンジン部は動作室シリンダ（２０ｂ）、動作室シリンダ内径より大きい内径の補助シリンダ（１０ｂ）とを直列に配設し、補助シリンダの両側を仕切板（１７ｂ，１８ｂ）により区切り、仕切板には切替弁と通気路を設けて外部配管につなぎ、各シリンダ（１０ｂ，２０ｂ）の補助ピストン（１１ｂ），動作室ピストン（２１ｂ）は１本のピストン軸（３ｂ）にて連結し、動作室ピストンはピストンの直線運動を回転運動に変えるピストンリンクを備え回転出力とし、ピストンおよび押し板の上死点または下死点にて切替弁（１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，２３ｂ，２４ｂ）を交互に押して開閉し、通気路を切り替え、加熱器出口の動作流体温度と冷却器出口の動作流体温度の比をこのシステムの温度比＝圧力比とし、出力変化は装置の動作流体を注入または排出させ、全体の圧力を変化させることにより行い、熱回収用熱交換器（８）は熱交換板（８０）の両側の単位面積当たり容積を高圧部より低圧部を大きくし、その比を圧力比とすることにより動作流体の質量および熱量を同量として熱交換し、補助シリンダ内を補助ピストンにて補助室（１２ｂ）と準備室（１３ｂ）とを形成し、動作室シリンダ内を動作室（２２ｂ）とし、ピストン上死点で切替弁を開閉し、準備室（１３ｂ）と隣接する動作室（２２ｂ）を通気弁（２４ｂ）を開いて連結し、補助ピストン（１１ｂ）と動作室ピストン（２１ｂ）の受圧面積差でピストンを下降させ、準備室（１３ｂ）の低圧動作流体を動作室（２２ｂ）に断熱収縮変化をさせながら移動し、ピストンを下降させ、補助室（１２ｂ）は吸入弁（１４ｂ）を開いて高圧部とつなぎ、動作流体を熱回収用熱交換器（８）の高圧部通路（８７）および加熱器（１）を通して高圧部から補助室（１２ｂ）に移動させ、ピストン下死点で切替弁を開閉し、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え、補助室（１２ｂ）と準備室（１３ｂ）を吐出弁（１５ｂ）と給気弁（１６ｂ）を開いて連結し、低圧部とつなぎ、補助ピストン（１１ｂ）上昇により、補助室（１２ｂ）の動作流体を熱回収用熱交換器（８）の低圧部通路（８６）および冷却器（２）を通して低圧部から準備室（１３ｂ）に移動させ、動作室（２２ｂ）は排気弁（２３ｂ）を開いて動作流体を高圧部に移動させ、ピストンの上死点にて１サイクルを完了させ、開いていた切替弁を閉じ、閉じていた切替弁を開いて動作エリアの構成を替え連続運転するが、このようなエンジン部を複数個つくり、他のエンジン部とピストン軸の回転位相角を３６０°÷ピストン軸数としてリンク運転させ、低圧部および高圧部を１個のエンジン部では動作流体を間歇移動させ、複数個のエンジン部にては連続移動させ、連続運転する断熱収縮型熱機関からなることを特徴とする（図４参照）。
【００１０】
以下、発明の内容を原理図に基づいて説明する。
図１４イ、ロに断熱膨張型熱機関（以下単に膨張機関と称する）の原理図とＰＶ線図を示し、図１５イ、ロに断熱収縮型熱機関（以下単に収縮機関と称する）の原理図とＰＶ線図を示す。ＰＶ図は両者を比較するため温度差を同じくした。しかし常温の空気や水を熱源とすると膨張機関の低温側温度保持は難しく、図１２，１３のように温度比は小さくなる。収縮機関は膨張機関と全く逆の構成となり動作流体の変化も逆になる。図１８に熱回収用熱交換器（以下、熱回収器と称する）の原理図を示す。エネルギ変換システムはエンジン部と熱交換部からなり両者を配管でつなぐ。図１４イは膨張機関、図１５イは収縮機関の原理図を示し、ピストンが上死点で切替弁を開閉し下降行程を示す。シリンダ３個を直列に置き真ん中を動作室シリンダ２０、両側を同じサイズの第１補助シリンダ１０、第２補助シリンダ３０とし、外部に加熱器１、冷却器２、熱回収器８を置き、膨張機関では補助シリンダの径より動作室シリンダの径を大きくし、ピストン行程容積比を断熱膨張比とする。収縮機関では補助シリンダの径より動作室シリンダの径を小さくし、ピストン行程容積比を断熱収縮比とする。各シリンダには１本のピストン軸３に固定されたピストン１１，２１，３１が付き、押し板４７、ピストンリンク９を付ける。各シリンダは仕切板によって隔てられ、仕切板には動作流体の流れを変える切替弁と通気路をつける。切替弁はピストンと押し板４７の上死点または下死点にて交互に押して開閉し、動作流体の流れを切り替える。加熱器１の属する系統を高圧部、冷却器２の属する系統を低圧部とする。装置は開放部のない全閉方式として動作流体は空気以外のガスも使用できる。
【００１１】
図１８は熱回収器の原理を示す。熱回収器は重要な働きをするのでエネルギ変換システム全体の動作説明の前に説明する。本発明エネルギ変換システムは廃熱の全熱量回収を目的とする。熱力学の第２法則によると「熱はそれ自体で低温の物体から高温の物体に移れない」。これを言い換えると「熱は必ず高温物体から低温物体に移動する。熱の移動は両物体が同温になると止まる」ことになる。今抱き合わされた同じ断面積を持つ２本の管８がある。管内には動作流体があり、管相互の熱移動はできるが外界に対しての熱移動はないとする。管は環状につながり上方に加熱器１、下方に冷却器２がある。管の低温部にシリンダ・ピストン装置を置く。ピストン１１を移動させ動作流体を移動させるとやがて管内は高温部から低温部まで温度は傾斜分布になる。ここでピストン１１を準静的移動させると抱き合った各位置の管内温度差は限りなく０に近くなり、これを０と仮定すると隣接する位置の双方の単位容積当たりの質量は同じくなる。動作流体は循環していても高温部での加熱側温度と被加熱側温度の差は０となり加熱量も０になる。また低温部での冷却側温度と被冷却側温度の差も０になり冷却熱量も０になる。装置の上方は高温で質量は軽く、下方は低温で質量が重いので対流は起こらず質量移動もなく、容積変化もないので圧力変化もなくなる。実機ではピストンの移動は早く熱交換器の伝熱面積も有限であり双方の温度差は０にはならず、これを冷却器２、加熱器１で補う。隣接する熱交換部の加熱側、被加熱側の圧力が異なっても断面積を高圧側で狭く低圧側で広くし、その比を圧力比とすると隣接する質量が同じになる。
伝熱面積を大きくすると動作流体の変化は準静的変化に近づく。
【００１２】
図１４ロは膨張機関の動作流体の変化を表したＰＶ線図である。図１５ロは収縮機関の動作流体の変化を表したＰＶ線図である。ＰＶ線図と合わせてエネルギ変換システムの動作を説明する。シリンダ３個とピストン３個で６室ができる。この室は上から順に第１補助室１２、第１準備室１３、第１動作室２２、第２動作室２７、第２準備室３３、第２補助室３２とする。この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作る。ピストンが上死点にあるとき、第１補助室１２，第１動作室２２，第２準備室３３の容積は０である。第１準備室１３（図１４ロ、２・図１５ロ、１）、第２動作室２７（図１４ロ、３・図１５ロ、２）、第２補助室３２（図１４ロ、１ｏｒイ・図１５ロ、３ｏｒイ）は全行程容積である。第１吐出弁１５、第１給気弁１６、第１排気弁２３、第２通気弁２９、第２吸入弁３４を閉じ、その他の切替弁を開き、２室を連結して３つの動作エリアを作りピストンが下降し始める。
【００１３】
第１準備室１３と第１動作室２２を第１通気弁２４開で連結し、第１補助ピストン１１と第１動作室ピストン２１の受圧面積差でピストンを下降させ動作流体を膨張機関では断熱膨張（図１４ロ、２→３）させ、収縮機関では断熱収縮（図１５ロ、１→２）させる。
【００１４】
第２動作室２７と第１補助室１２を第２排気弁２８開、第１吸入弁１４開にて連結させるが、断熱変化する第１動作室２２と第１準備室１３のピストン背圧を同圧とし断熱変化を助け、第１動作室ピストン２１、第１補助ピストン１１下降にて膨張機関では膨張完了している第２動作室２７の動作流体を押し出し熱回収器８の低圧部通路８６を通し（図１４ロ、３→１）、冷却器２を通して定圧流動冷却収縮し、収縮機関では収縮完了している第２動作室２７の動作流体を押し出し熱回収器８の高圧部通路８７を通し（図１５ロ、２→３）、加熱器１を通して定圧流動加熱膨張し第１補助室１２に入れる。
【００１５】
第２補助室３２と同じシリンダの第２準備室３３を第２吐出弁３５開、第２給気弁３６開にて連結させるが、膨張機関では第２吐出弁３５開にて高圧部の管路から第２補助室３２に動作流体を自由膨張により流入させ（図１４ロ、１→イ）、高圧部と同圧とし、第２補助ピストン３１下降ですぐに第２補助室３２の動作流体を押し出し、熱回収器８の高圧部８７を通し（図１４ロ、イ→ロ）、加熱器１を通して加熱し（図１４ロ、ロ→２）、第２準備室３３に入れ自由注入昇圧後定圧流動加熱膨張する。収縮機関では第２吐出弁３５開にて第２補助室３２から低圧部の管路へ動作流体を自由膨張により流出させ（図１５ロ、３→イ）、低圧部と同圧とし、第２補助ピストン３１下降でそのまま第２補助室３２の動作流体を押し出し、熱回収器８の低圧部８６を通し（図１５ロ、イ→ロ）、冷却器２を通して冷却し（図１４ロ、ロ→１）、第２準備室３３に入れ自由放出降圧後定圧流動冷却収縮する。この行程は第２補助ピストン３１の両側が同圧であり外部仕事はなく、補助シリンダ、配管、熱回収器８、加熱器１または冷却器２の容積が変わらず定容変化ともいえる。ピストンが下死点になると第１補助室１２（図１４ロ、１→イ・図１５ロ、３→イ）、第１動作室２２（図１４ロ、３・図１５ロ、２）、第２準備室３３（図１４ロ、２・図１５ロ、１）は全行程容積になり次行程の準備が完了する。
【００１６】
膨張機関では断熱膨張行程のみが動作流体の閉空間膨張として外部仕事をする。
定圧流動冷却収縮する第２動作室２３，第１補助室１２から見ると低圧部全体は開放形の空間であり、動作流体は温度差のある不平衡系であり、ピストン移動に伴い自由収縮し断熱膨張動作を助ける。動作流体の質量は断熱膨張行程、冷却収縮行程、定容加熱行程の完了時において同一でなけねばならない。図１４ロ、１→２は同容積で温度比が圧力比となり、図１４ロ、２→３は断熱膨張で質量変化はなく、図１４ロ、３→１は圧力が同じで温度比が容積比となり、１行程中、常に一定量の質量が移動する。図１４ロ、１→２は見かけ上であり第２補助室３２には動作流体が流入し、自由膨張昇圧し等温変化によりイ点に移り高圧になる。配管、熱回収器８、加熱器１の総容積に対して流入容積は非常に小さく高圧部はほとんど圧力低下しない。熱回収器８の高圧部温度差（図１４ロ、イ→ロ）と低圧部温度差（図１４ロ、１→３）は等しく、全熱量回収し冷却器２の熱交換（図１４ロ、１→１）は理論上ない。しかしこのことは理論上損失を０としてのことであり実機は機械であるから損失は免れず熱交換に不平衡として現れ、この補正に冷却器２を置き、常時低温部の温度保持をさせるが、変圧過渡期や起動時の低温確保にも必要である。加熱量は図１４ロ、ロ→２に示し、この温度差は断熱膨張による温度差図１４ロ、３→ハと等しく、加熱量がそのまま外部仕事になり理論上熱効率１００％の熱機関が出来る。この加熱器の加熱用流体は加熱を終えて温度を下げ放出されるが、加熱用の流体熱効率は含まない。膨張熱機関は高温側に加熱用熱源を必要とし、低温側は冷却熱量が少ないが温度差を作るのに冷却用熱源も必要としている。加熱用の流体熱効率を含めると熱効率は１００％にはならない。
【００１７】
収縮機関では断熱収縮行程のみが動作流体の閉空間収縮としてピストンに力を及ぼす。定圧流動加熱膨張する第２動作室２７，第１補助室１２から見ると高圧部全体は開放形の空間であり、動作流体は温度差のある不平衡系であり、ピストン移動に伴い自由膨張し断熱収縮動作を助ける。動作流体の質量は断熱収縮行程、加熱膨張行程、定容冷却行程の完了時において同一でなけねばならない。図１５ロ、１→２は断熱収縮で質量変化はなく、図１５ロ、２→３は圧力が同じで温度比が容積比となり、３→１は同容積で温度比が圧力比となり、１行程中、常に一定量の質量が移動する。図１５ロ、３→１は見かけ上であり補助室Ｂ３２は動作流体が流出して自由膨張降圧し等温変化によりイ点に移り低圧になる。配管、熱回収器８、冷却器２の総容積に対して流入容積は非常に小さく低圧部はほとんど圧力上昇しない。熱回収器８の高圧部温度差（図１５ロ、２→３）と低圧部温度差（図１５ロ、ロ→イ）は等しく、全熱量回収し加熱器１の熱交換（図１５ロ、イ→イ）は理論上ない。しかしこのことは理論上損失を０としてのことであり実機は機械であるから損失は免れず熱交換に不平衡として現れ、この補正に加熱器１を置き、常時高温部の温度保持をさせるが、変圧過渡期や起動時の高温確保にも必要である。冷却量は図１５ロ、ロ→１に示し、この温度差は断熱収縮による温度差図１５ロ、２→ハと等しく、冷却量がそのまま外部仕事になり理論上熱効率１００％の熱機関が出来る。この冷却器の冷却用流体は冷却を終えて温度を上げ放出される。
【００１８】
膨張機関と収縮機関の特徴を比較してみる。両者とも最高温度と最低温度の温度比を圧力比としている。膨張機関では高温側の熱量が外部仕事になり高温の熱源が必要であり、低温側は温度保持のみである。従来の熱機関は膨張機関であり高温熱源を必要とし、熱回収分の熱量を捨てていたので非常に熱効率の悪い熱機関であった。収縮機関では低温側の熱量が外部仕事になり低温の熱源が必要であり、高温側は温度保持のみである。収縮機関は負荷に発電機を付け、加熱器を電気ヒーターにすると簡単に温度差が作れ温度調節が出来る。しかしヒーターは理論上は常時不要であるから熱効率を下げない。低温側は冷却熱量分外部出力になるが、これを常温の空気や水でまかなえる。また特別の高温熱源は不要であり、燃料等は不要となる。ＰＶ線図の温度差は膨張機関、収縮機関共に４５０Ｋ−３００Ｋ＝１５０Ｋであるが、断熱変化後の温度差は膨張機関と収縮機関で異なる。しかし両者は断熱変化前の容積と質量が異なり、膨張機関の補助シリンダ容積と、収縮機間の動作室シリンダ容積をを同じくし、膨張機関の動作室シリンダ容積と、収縮機関の補助シリンダ容積を同じくすると、断熱変化による外部出力は膨張機関、収縮機関共同じくなる。
【００１９】
エンジン部の構造は３連シリンダ型のほかに２連シリンダ型がある。図１６は２連シリンダ型膨張機関の原理図であり、図１７は２連シリンダ型収縮機関の原理図である。２連シリンダ型は３連シリンダ型の動作室シリンダと動作室ピストンを２分した形である。３連シリンダ型ではエンジンのサイズが大きくなるので小型化を目的とする。２分したそれぞれのピストン軸を回転位相差１８０°とすれば３連シリンダ型と全く同じ動作をする。２連シリンダ型エンジン部は同じサイズの装置を複数個つくり、ピストンのクランク回転位相角を３６０°÷ピストン軸数とし、エンジン部を２個とすると３６０°÷２＝１８０°とする。熱回収器を流れる動作流体は、２連シリンダエンジン部２個で３連シリンダエンジンと同じ働きをするが、１個でも運転できる。その場合動作流体の動きは間歇移動になるが、シリンダ容積より高圧部、低圧部の容積が充分に大きいので平滑化される。エンジン部を３個以上とすると動作流体はさらに平滑化され熱交換器の機能が充分に発揮される。２連シリンダ型にも増圧、減圧装置は必要であるが図１５、図１６には省略してある。エンジン部の構造説明は主として３連シリンダ型を説明し、２連シリンダ型に特別変わった所がある場合はその都度説明する。。
【００２０】
エンジン部は仕切板で区切られたシリンダが数個直列につながり、仕切板につながる吸排気管の熱ひずみでシリンダの直線性を悪くする。そのため仕切板の外径を同じくし、ケーシングの内部寸法に合わせる。シリンダと仕切板は嵌め合いとする。シリンダとケーシングの間に空間を設け、この空間を高圧部または低圧部と同圧にするよう仕切板に通気孔を設ける。仕切板およびシリンダは一体のケースに填め込み、シリンダの繋ぎ目による歪みを是正させ、直線性をよくしてピストンの動きを円滑にする。吸排気管の熱応力をケーシングに持たせる。熱機関とケーシングとの間の空間により放熱防止させる。
【００２１】
ピストンを取り付けるピストン軸には補助ピストン、動作室ピストンが付くほか、押し板、ピストンリンク等が付き、仕切板を貫通し摺動する。ピストンは切替弁を押す押し板機能も持たせ、ストロークを合わせ、位置がずれないようにする。このような理由でピストン軸に数個の摺動管を嵌め、摺動管と摺動管の間にピストン、押し板、ピストンリンクを嵌めて固定し、ピストン軸の両端からナットを付けて締め、ロックしてゆるまないようにする。
【００２２】
補助ピストンの往復運動で補助室と準備室の行程エリアが重なり高温部と低温部が交互になることにより熱損失が増える。補助ピストンを大きくして行程エリアが重ならないようにして熱損失を抑える。補助ピストンを大きくするならば動作室ピストンも大きくする。ピストンはピストン軸に数個つき、往復でピストンヘッドとして働くため両面を平面にする。そのため厚みがあると重くなり機械的損失が出る。ピストンを軽くするためピストンを中空にする。エネルギ変換システムは変圧運転のため出力が大きくなるとシステムの圧力が高くなり、ピストン中空圧との差が大きくなりピストンを変形させる。そのためピストンの中空部を加圧してこれを防ぐ。上記の理由によりピストン軸表面に軸方向にみぞを設け、ピストン軸と摺動管との間に通気路を設け、押し板室とピストン中空部と通気路で結び、押し板室を低圧部または高圧部と結び加圧してピストン中空部を加圧する。
【００２３】
ピストンはピストンヘッドを両側に持ち、さらにピストン軸に数個付きピストン摺動面への潤滑給油ができない。そのような理由でピストンは両ピストンヘッド側にピストンリングを持ち、その設置位置間隔をピストン移動距離より大きくし、シリンダの摺動面にピストンリングの摺動しない範囲をつくり、シリンダ外部より潤滑油の注入口および排出口をつくり、ピストンリングに挟まれたピストンとシリンダの間に一方から潤滑油を注入し他方から排出する。
【００２４】
仕切板は補助シリンダの両側に付き、仕切板には切替弁を設け、切替弁に出入りする動作流体の通気路をつくる。切替弁とその通気路はエンジン部の構造上、動作流体の入る方と出る方に分かれる。そのため流入側ブロックと流出側ブロックで２分すると、補助仕切板は吸入弁ブロックと吐出弁ブロックに分かれる。動作室仕切板は排気弁ブロックと給気弁ブロックに分かれる。動作室仕切板には通気弁が付き、両ブロックに等分に配置し、排気弁、給気弁の数に合わせる。弁の数は仕切板の面積と強度の許す限り多いほどよい。仕切板にはピストン軸が貫通し摺動する。そのため摺動管にリング状の軸封装置を付ける。エンジン部の組立は、ピストン軸に予め軸封装置を嵌めた摺動管とピストンを固定し、後にシリンダおよび仕切板を組み込む。上記の理由により仕切板は両面を平面とし内側を中空とする。中空部には切替弁を取り付け、通気路を設け動作流体を通し、通気路はシリンダに設けた開口部に合わせ外部とつなぐ。２分した仕切板は摺動管に付けた軸封装置を挟むようにして組み立てる。仕切板合わせ目には溝を設け、軸封装置の潤滑油管を通す。
【００２５】
仕切板は切替弁のシリンダ室側空間が死空間になり、この空間が小さいほどエネルギー変換効率はよくなる。通気路側の空間は死空間にならない。切替弁はストロークを小さくし、開口部を大きくする相反する機能が要求される。エンジン部は温度差が小さくエネルギー密度も小さいため弁開閉の動力も小さくする。切替弁はピストンによりピストンの上死点または下死点で同時に開閉され、ストロークが大きいとピストンの上死点または下死点に達する以前から開き初め、閉止弁が開いている間に開く同時開の時期があり動作流体の素通しが起きる。そのため最小のストロークで最大の開口面積が要求され切替弁は大きくできない。
【００２６】
切替弁の弁開時、吸入弁、給気弁は弁の両側は同圧であり、排気弁、通気弁は動作流体の流れる側のピストン位置が上死点または下死点であり、動作流体の流れは弁の死空間のみで少ない。吐出弁のみ弁開と同時に動作流体が流れ、すぐに外部配管と同圧になり動作流体はピストンの移動に従うようになる。弁閉の初めはピストンの上死点または下死点付近であり、動作流体の移動は少なく、弁閉になると開になった弁の影響で急激に差圧ができて弁を押す。上記の理由で切替弁は弁棒、弁箱、上下２個の弁棒ガイド、弁リングで構成する。弁棒には弁を付ける。弁箱は内部に弁座を設け、弁箱通気孔を設け、外側に溝を設け、弁の用途による通路を設け、弁リングと合わせて通気路を構成する。弁棒ガイドは弁棒の保持、ストッパ、摺動部の漏れを防ぐ。弁全体は仕切板に填め込まれ、ピストンは弁棒を交互に押して開閉し、弁閉止時弁側を高圧側とし、弁を弁座に押しつけるようにし、弁開時は弁をポケットに嵌るようにする。弁棒に棒状の磁石を埋め込み、弁ガイドに２個のリング状磁性体を埋め込み、弁棒がピストンによって押され一方に移動すると磁石とリング状磁性体が引き合うようにし、逆から押されるとこのリング状磁性体から磁石が離れ、他方のリング状磁性体に引かれて弁棒の位置を確保させる。弁棒が回転しても常に同じ性能を維持する。
【００２７】
速度が速くて質量の大きいピストンで弁棒を叩くと、ピストンが上死点または下死点でスピードが落ちていても弁棒に大きな力が働き切替弁を破損する。切替弁を押すピストンおよび押し板の当たり部分にプランジャーを埋め込み、プランジャーは押し込まれているときピストンヘッドの高さ以下とし、飛び出しているときはピストンヘッドよりやや高くし、ピストン移動が後半でスピードが落ちてくるとプランジャーは慣性で飛び出し、ピストンに先行して切替弁の弁棒を押す。プランジャーは質量が小さく弁棒への衝撃を小さくする。ピストン、押し板およびピストンリンクは摺動管と嵌め合い部をつくり相互の位置がずれないようにし、プランジャーが確実に弁棒を押すようにする。
【００２８】
本発明の熱回収器８の構造を図１１に示す。熱回収器８は熱交換ユニット８５を数枚重ねて必要熱交換面積とし、熱交換ユニット８５内部を低圧部通路８６とし、外部を高圧部通路８７とし、全体を耐圧ケース９０に納める。動作流体は低圧部の全量を高圧部に向流として流し、両者の質量および熱量が常に同量熱回収板８０の両側に有るように高圧部通路８７より低圧部通路８６の間隔を大きくしその比を圧力比とする。両者の熱交換時間を同じくすることにより排気熱量全量熱回収する。
【００２９】
熱交換ユニットをブロックにして耐圧ケースに納める。ブロックは熱交換ユニットを数枚重ね、全体をボルトで締めて作る。ボルトは低圧側動作流体を通す入口、出口ヘッダの中を通すが、側板、出入口セットのすべてを一括して締める。熱交換ユニットは内部に低圧部通気路の空間ができるようにした２枚の熱交換板を袋状にし、全周を圧封し、動作流体の入口および出口部分はスリットのできるヘッダースペーサを挟み、ユニットを重ねて高圧部の動作流体通路を確保し、熱交換ユニット内部および外部にはスペーサを入れて変形を防ぐようにする。ヘッダスペーサは２枚合わせて周囲に孔またはスリットができるように凹凸を付け、動作流体の通気路を確保し、入口・出口ヘッダ、熱交換板を含めて嵌め合いとする。熱交換板は高圧部と低圧部の差圧に耐えるようにし、板に波を付けることにより圧力変動に対処し、変形を防ぐほかに伝熱交換面積を増やし、動作流体の乱流を起こさせる。スペーサは差圧によって波付熱交換板が変形しないように波に合わせて製作し、常に動作流体の通る通路を確保する。耐圧ケースと側板の間の空間を均圧室とし、動作流体が均等に各通気路に出入りするようにする。耐圧ケースと接する熱交換ユニット端部は動作流体の流動を防ぐスペーサを填め、介物をして動作流体のショートパスを防ぐ。
【００３０】
本発明のエネルギー変換システムは、エンジン部の断熱変化する容積比が機械的に固定され一定であるので、温度比も一定にして出力変動に対しては圧力を変化させる。温度一定に対して圧力を高くすれば質量が増えて熱量が増え、外部仕事が増える。逆に圧力を下げれば質量が減って熱量が減り、外部仕事が減る。熱機関の常温に近い位置に高圧タンクを昇圧自動弁を介してつなぎ、低圧タンクを降圧自動弁を介してつなぐ。昇圧自動弁を開くと高圧タンクから動作流体が熱機関内に入り昇圧し出力が増え、降圧自動弁を開くと熱機関から動作流体が低圧タンクに入り降圧し出力が減る。低圧タンクと高圧タンクの間に空気圧縮機を置き、常に低圧タンクの圧力が最低圧になっているように空気圧縮機を運転し出力制御する。高圧部に低圧タンクを、低圧部に高圧タンクをつなぐと変圧運転がより効果的になる。圧力は出力に応じて制御する。高圧タンクおよび低圧タンクは空気以外の動作流体を使用する時必要であるが、空気を除湿して使用する場合も必要である。
【００３１】
膨張機関は低温側は低温保持のみであり、高温側の加熱熱量が外部仕事になる。加熱流体は加熱器を加熱し、排気流体は温度を下げて排出される。加熱流体を常温の空気または水にすると常温の空気または水は温度を下げて排出される。外部負荷に発電機を置き、この電気で冷凍機を運転し低温側の温度を確保する。冷凍機による低温側温度は温度保持のみであり、常時の負荷は少ない。冷凍機蒸発器を冷却器とし低温熱源の温度差を確保し、加熱器を冷房熱交換器として運転し、発電量に見合った冷房が出来る。また膨張機関を発電専用とすると低温側温度が確保しにくく大きな温度差が得られない。冷房しながら発電できるのは今までの常識では考えられないことであるが、温度設定が高温側で常温まで下げ体温以下で運転されるからである。
【００３２】
収縮機関は高温側は高温保持のみであり、低温側の冷却熱量が外部仕事になる。冷却流体は冷却器を冷却し、排気流体は温度を上げて排出される。冷却流体を常温の空気または水にすると常温の空気または水は温度を上げて排出される。外部負荷に発電機を置き、この電気で電気ヒーターを加熱し高温側の温度を確保する。電気ヒーターによる高温側温度は温度保持のみであり、常時の負荷は少ない。電気ヒーターで高温側温度差を確保し、冷却器を暖房熱交換器として運転し、外部仕事とすると発電量に見合った暖房が出来る。また電気ヒーターによる暖房も合わせてできる。暖房に使う冷却流体と電気ヒーターが共に温度を上げる方向に働くので熱力学の法則に反しているようであるが、もし暖房される部屋が温度一定に保持されるならばそれは暖房している部屋の外側に同じ熱量が放出されているからである。放熱量が少ないならば温度が上昇し、高温側温度に近づき冷却温度が上昇し温度差が保てなくなり発電量が小さくなる。
【発明の効果】
【００３３】
収縮機関について
収縮機関は負荷に発電機をつなぎ高温部に電気ヒーターを使い、温度制御がしやすく理論的に熱量０のため実機では損失も小さく、低温部は常温の空気、水が使用できるから何れの所でも使用可能であり燃料不要である。また全く公害になる物質は出ない。
膨張機関について
膨張機関は従来の熱機関に属する。膨張機関は高温の熱源を必要とし、加熱し終わった熱源の熱量は捨てられて損失となる。高温側の温源を常温の空気または水とすると低温側の温度を低くする必要がある。しかし低温側の温源は温度保持のみであり損失は少ないが、低温をつくるのが難しく温度差を大きくできない。
【００３４】
温度差は熱効率には影響せず、温度差が小さいと機関は大きくなり、温度差が大きいと機関を小型にできる。
加熱器、冷却器、熱回収器の容積が死空間とならないので熱交換面積を自由に選択できる。
冷却器、加熱器の負担が小さくなる。
膨張機関では冷房に使用できる。
３個のシリンダにあるピストンが１本のピストン軸により駆動され、装置が簡素になり機械損が低減される。
仕切板に切替弁が付くので死空間容積が小さい。
弁体は小さく、またピストンは中空であるため質量も小さく駆動動力が小さい。
ピストンで切替弁を開閉するので押し板以外の特別の弁開閉装置が不要。
切替弁は上死点または下死点付近で動作するので弁体に与える衝撃が小さい。
動作流体は大気に出ないので騒音が小さい。
ピストンの上昇中も、下降中も断熱行程がありトルクの脈動が低減される。
ピストンリンクの振れが少ないのでピストンの摺動摩擦が小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
発明の実施の形態を実施例にもとずき図面を参照して説明する。図１は膨張機関、図２は収縮機関を示し請求の範囲を斜線で示したエンジン部の断面図であり、静止部分と可動部分を斜線の描き方で区別し、熱機関の動作説明のために駆動部および配管系統を含めた総合系統図である。ピストンは上下運動するものとし、管路の動作流体は実線はピストンが上死点を通過して下降中とする。弁の開閉状態はピストン下降中を示すが詳細は図１４，図１５により示す。点線は下死点を通過して上昇中とする。共通部分は実線で示す。
【００３６】
図１の膨張機関はシリンダ３個を直列に置き、真ん中を動作室シリンダ２０Ａ、上下を同じサイズの第１補助シンダ１０Ａ，第２補助シリンダ３０Ａとし、ギャー室６０Ａに据え付け、押し板室４８Ａを設ける。外部に加熱器１、冷却器２、熱回収器８を置き、補助シリンダ１０Ａ、３０Ａの径より動作室シリンダ２０Ａの径を大きくし、ピストン行程容積比を断熱膨張比とする。各シリンダには１本のピストン軸３Ａに固定されたピストン１１Ａ，２１Ａ，３１Ａが付き、押し板４７Ａ、ピストンリンク９Ａを付ける。各シリンダは仕切板１７Ａ，１８Ａ，３７Ａ，３８Ａ，４９Ａによって隔てられ、仕切板１７Ａ，１８Ａ，３７Ａ，３８Ａには動作流体の通気路と切替弁１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ，２３Ａ，２４Ａ，２８Ａ，２９Ａ，３４Ａ，３５Ａ，３６Ａをつける。切替弁はピストン１１Ａ，２１Ａ，３１Ａと押し板４７Ａの上死点または下死点にて交互に押して開閉し、動作流体の流れを切り替える。シリンダ３個とピストン３個で６室ができ、この室は上から順に第１補助室１２Ａ，第１準備室１３Ａ、第１動作室２２Ａ、第２動作室２７Ａ、第２準備室３３Ａ、第２補助室３２Ａとし、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作る。
【００３７】
ピストン１１Ａ，２１Ａ，３１Ａおよび押し板４７Ａがが上死点で第１吐出弁１５Ａ，第１給気弁１６Ａ，第１排気弁２３Ａ，第２通気弁２９Ａ，第２吸入弁３４Ａを閉じ、その他の切替弁を開く。第１通気弁２４Ａ開で第１準備室１３Ａと第１動作室２２Ａを連結し、第１補助ピストン１１Ａと第１動作室ピストン２１Ａの受圧面積差でピストンを下降させて動作流体を断熱膨張させる。第２排気弁２８Ａ開、第１吸入弁１４Ａ開にて第２動作室２７Ａと第１補助室１２Ａを連結し、第１動作室ピストン２１Ａ、第１補助ピストン１１Ａ下降にて膨張完了している第２動作室２７Ａの動作流体を押し出し熱回収器８の低圧部８６を通し、冷却器２を通して冷却収縮し第１補助室１２Ａに入れる。また第２吐出弁３５Ａ開、第２給気弁３６Ａ開にて第２補助室３２Ａと第２準備室３３Ａを連結するが、第２吐出弁３５Ａ開にて高圧部の管路から第２補助室３２Ａに動作流体を自由膨張により流入させ、高圧部と同圧とし、第２補助ピストン３１Ａ下降ですぐに第２補助室３２Ａの動作流体を押し出し、熱回収器８の高圧部８７を通し、加熱器１を通して加熱し、同じシリンダの第２準備室３３Ａに入れ定容加熱する。このように断熱膨張行程、冷却収縮行程、定容加熱行程の３行程同時に行う。ピストン１１Ａ，２１Ａ，３１Ａ下死点で開いていた切替弁１４Ａ，２４Ａ，２８Ａ，３５Ａ，３６Ａを閉じ、閉じていた切替弁１５Ａ，１６Ａ，２３Ａ，２９Ａ，３４Ａを開いて動作エリアの構成を替え、ピストン１１Ａ，２１Ａ，３１Ａ上昇中も断熱膨張、冷却収縮、定容加熱の３行程同時に行い連続運転する。
【００３８】
図２の収縮機関はシリンダ３個を直列に置き、真ん中を動作室シリンダ２０Ｂ、上下を同じサイズの第１補助シンダ１０Ｂ，第２補助シリンダ３０Ｂとし、ギャー室６０Ｂに据え付け、押し板室４８Ｂを設ける。外部に加熱器１、冷却器２、熱回収器８を置き、補助シリンダ１０Ｂ、３０Ｂの径より動作室シリンダ２０Ｂの径を小さくし、ピストン行程容積比を断熱収縮比とする。各シリンダには１本のピストン軸３Ｂに固定されたピストン１１Ｂ，２１Ｂ，３１Ｂが付き、押し板４７Ｂ、ピストンリンク９Ｂを付ける。各シリンダは仕切板１７Ｂ，１８Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂ，４９Ｂによって隔てられ、仕切板１７Ｂ，１８Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂには動作流体の通気路と切替弁１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂをつける。切替弁はピストン１１Ｂ，２１Ｂ，３１Ｂと押し板４７Ｂの上死点または下死点にて交互に押して開閉し、動作流体の流れを切り替える。シリンダ３個とピストン３個で６室ができ、この室は上から順に第１補助室１２Ｂ，第１準備室１３Ｂ、第１動作室２２Ｂ、第２動作室２７Ｂ、第２準備室３３Ｂ、第２補助室３２Ｂとし、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作る。
【００３９】
ピストン１１Ｂ，２１Ｂ，３１Ｂおよび押し板４７Ｂがが上死点で第１吐出弁１５Ｂ，第１給気弁１６Ｂ，第１排気弁２３Ｂ，第２通気弁２９Ｂ，第２吸入弁３４Ｂを閉じ、その他の切替弁を開く。第１通気弁２４Ｂ開で第１準備室１３Ｂと第１動作室２２Ｂを連結し、第１補助ピストン１１Ｂと第１動作室ピストン２１Ｂの受圧面積差でピストンを下降させて動作流体を断熱収縮させる。第２排気弁２８Ｂ開、第１吸入弁１４Ｂ開にて第２動作室２７Ｂと第１補助室１２Ｂを連結し、第１動作室ピストン２１Ｂ、第１補助ピストン１１Ｂ下降にて収縮完了している第２動作室２７Ｂの動作流体を押し出し熱回収器８の低圧部８６を通し、冷却器２を通して冷却収縮し第１補助室１２Ｂに入れる。また第２吐出弁３５Ｂ開、第２給気弁３６Ｂ開にて第２補助室３２Ｂと第２準備室３３Ｂを連結するが、第２吐出弁３５Ｂ開にて低圧部の管路に第２補助室３２Ｂの動作流体を自由膨張により放出し、低圧部と同圧とし、第２補助ピストン３１Ａ下降でそのまま第２補助室３２Ａの動作流体を押し出し、熱回収器８の低圧部８６を通し、冷却器２を通して冷却し、同じシリンダの第２準備室３３Ｂに入れ定容冷却する。このように断熱収縮行程、加熱膨張行程、定容冷却行程の３行程同時に行う。ピストン１１Ｂ，２１Ｂ，３１Ｂ下死点で開いていた切替弁１４Ｂ，２４Ｂ，２８Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂを閉じ、閉じていた切替弁１５Ｂ，１６Ｂ，２３Ｂ，２９Ｂ，３４Ｂを開いて動作エリアの構成を替え、ピストン１１Ｂ，２１Ｂ，３１Ｂ上昇中も断熱収縮、加熱膨張、定容冷却の３行程同時に行い連続運転する。
【００４０】
図３の２連シリンダ膨張機関は同じサイズの第１エンジン部と第２エンジン部の２個つくり、ギャー室６０ａに据え付け、エンジン部はシリンダ２個を直列に置き、上を補助シンダ，下を動作室シリンダとし、押し板室を設ける。外部に加熱器１、冷却器２、熱回収器８を置き、補助シリンダの径より動作室シリンダの径を大きくし、ピストン行程容積比を断熱膨張比とする。各シリンダには１本のピストン軸に固定されたピストンが付き、押し板、ピストンリンクを付ける。エンジン部が２個であるからピストンリンクの回転位相角は３６０°÷２＝１８０°とする。各補助シリンダは仕切板によって隔てられ、仕切板には動作流体の通気路と切替弁をつける。切替弁はピストンと押し板の上死点または下死点にて交互に押して開閉し、動作流体の流れを切り替える。第１エンジン部の構成要素の名称に第１を付け、第２エンジン部の構成要素の名称に第２を付ける。補助シリンダと補助ピストンで２室ができ、動作室シリンダと動作室ピストンで１室ができ、エンジン部が２個で６室ができる。この室は上から順に第１エンジン部では第１補助室１２ａ，第１準備室１３ａ、第１動作室２２ａとなり、第２エンジン部では上から順に第２補助室３２ａ，第２準備室３３ａ、第２動作室２７ａとなり、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作る。
【００４１】
第１補助ピストン１１ａ，第１動作室ピストン２１ａが上死点、第２補助ピストン３１ａおよび押し板４７ａがが下死点で第１吐出弁１５ａ，第１給気弁１６ａ，第１排気弁２３ａ，第２通気弁２９ａ，第２吸入弁３４ａを閉じ、その他の切替弁を開く。第１通気弁２４ａ開で第１準備室１３ａと第１動作室２２ａを連結し、第１補助ピストン１１ａと第１動作室ピストン２１ａの受圧面積差で第１エンジン部のピストンを下降させて動作流体を断熱膨張させ、第２エンジン部のピストンを上昇させる。第２排気弁２８ａ開、第１吸入弁１４ａ開にて第２動作室２７ａと第１補助室１２ａを連結し、第２動作室ピストン２６ａ上昇にて膨張完了している第２動作室２７ａの動作流体を押し出し熱回収器８の低圧部８６を通し、冷却器２を通して冷却収縮し第１補助室１２ａに入れる。また第２吐出弁３５ａ開、第２給気弁３６ａ開にて第２補助室３２ａと第２準備室３３ａを連結するが、第２吐出弁３５ａ開にて高圧部の管路から第２補助室３２ａに動作流体を自由膨張により流入させ、高圧部と同圧とし、第２補助ピストン３１ａ上昇ですぐに第２補助室３２ａの動作流体を押し出し、熱回収器８の高圧部８７を通し、加熱器１を通して加熱し、同じシリンダの第２準備室３３ａに入れ定容加熱する。このように第１ピストン下降で断熱膨張行程、第２ピストン上昇で定容加熱行程、両ピストンの共同作業で冷却収縮行程の３行程を同時に行う。第１ピストン１１ａ，２１ａが下死点、第２ピストン２６ａ，３１ａ上死点で開いていた切替弁１４ａ，２４ａ，２８ａ，３５ａ，３６ａを閉じ、閉じていた切替弁１５ａ，１６ａ，２３ａ，２９ａ，３４ａを開いて動作エリアの構成を替え第２ピストン下降で断熱膨張行程、第１ピストン上昇で定容加熱行程、両ピストンの共同作業で冷却収縮行程の３行程同時に行い連続運転する。
【００４２】
図４の２連シリンダ収縮機関は同じサイズの第１エンジン部と第２エンジン部の２個つくり、ギャー室６０ｂに据え付け、エンジン部はシリンダ２個を直列に置き、上を補助シンダ，下を動作室シリンダとし、押し板室を設ける。外部に加熱器１、冷却器２、熱回収器８を置き、補助シリンダの径より動作室シリンダの径を小さくし、ピストン行程容積比を断熱収縮比とする。各シリンダには１本のピストン軸に固定されたピストンが付き、押し板、ピストンリンクを付ける。エンジン部が２個であるからピストンリンクの回転位相角は３６０°÷２＝１８０°とする。各補助シリンダは仕切板によって隔てられ、仕切板には動作流体の通気路と切替弁をつける。切替弁はピストンと押し板の上死点または下死点にて交互に押して開閉し、動作流体の流れを切り替える。第１エンジン部の構成要素の名称に第１を付け、第２エンジン部の構成要素の名称に第２を付ける。補助シリンダと補助ピストンで２室ができ、動作室シリンダと動作室ピストンで１室ができ、エンジン部が２個で６室ができる。この室は上から順に第１エンジン部では第１補助室１２ｂ，第１準備室１３ｂ、第１動作室２２ｂとなり、第２エンジン部では上から順に第２補助室３２ｂ，第２準備室３３ｂ、第２動作室２７ｂとなり、この６室を切替弁の開閉により２室を連結して３つの動作エリアを作る。
【００４３】
第１補助ピストン１１ｂ，第１動作室ピストン２１ｂが上死点、第２補助ピストン３１ｂおよび押し板４７ｂがが下死点で第１吐出弁１５ｂ，第１給気弁１６ｂ，第１排気弁２３ｂ，第２通気弁２９ｂ，第２吸入弁３４ｂを閉じ、その他の切替弁を開く。第１通気弁２４ｂ開で第１準備室１３ｂと第１動作室２２ｂを連結し、第１補助ピストン１１ｂと第１動作室ピストン２１ｂの受圧面積差で第１エンジン部のピストンを下降させて動作流体を断熱収縮させ、第２エンジン部のピストンを上昇させる。第２排気弁２８ｂ開、第１吸入弁１４ｂ開にて第２動作室２７ｂと第１補助室１２ｂを連結し、第２動作室ピストン２６ｂ上昇にて収縮完了している第２動作室２７ｂの動作流体を押し出し熱回収器８の高圧部８７を通し、加熱器１を通して加熱膨張し第１補助室１２ｂに入れる。また第２吐出弁３５ｂ開、第２給気弁３６ｂ開にて第２補助室３２ｂと第２準備室３３ｂを連結するが、第２吐出弁３５ｂ開にて第２補助室３２ｂから低圧部の管路に動作流体を自由膨張により放出させ、低圧部と同圧とし、第２補助ピストン３１ｂ上昇でそのまま第２補助室３２ｂの動作流体を押し出し、熱回収器８の低圧部８６を通し、冷却器２を通して冷却し、同じシリンダの第２準備室３３ｂに入れ定容冷却する。このように第１ピストン下降で断熱収縮行程、第２ピストン上昇で定容冷却行程、両ピストンの共同作業で加熱膨張行程の３行程を同時に行う。第１ピストン１１ｂ，２１ｂが下死点、第２ピストン２６ｂ，３１ｂ上死点で開いていた切替弁１４ｂ，２４ｂ，２８ｂ，３５ｂ，３６ｂを閉じ、閉じていた切替弁１５ｂ，１６ｂ，２３ｂ，２９ｂ，３４ｂを開いて動作エリアの構成を替え第２ピストン下降で断熱収縮行程、第１ピストン上昇で定容冷却行程、両ピストンの共同作業で加熱膨張行程の３行程同時に行い連続運転する。
【００４４】
図１と図２は製作上の構造はほとんど変わらず、機能上の構成のみが変わる。また図３と図４の２連シリンダエンジン部も同じようにつくられるので製作上の構造はほとんど変わらない。
【００４５】
以下、共通に説明する場合にはＡ，Ｂ、ａ，ｂの符号をとって記載する。
図１および図２は４個の仕切板１７，１８，３７，３８の外径を同じくし、ケーシング６の内部寸法に合わせる。シリンダ１０，２０，３０と仕切板１７，１８，３７，３８とは嵌め合いとする。シリンダ１０，２０，３０とケーシング６との間に空間を設け、この空間を高圧部または低圧部と同圧にするよう仕切板の通気路に通気口６２を設ける。円筒部より駆動部までを一体のケーシング６に填め込み、シリンダ１０，２０，３０の繋ぎ目による歪みを是正させ、直線性をよくしてピストン１１，２１，３１の動きを円滑にする。吸排気管の熱応力をケーシング６に持たせる。シリンダ１０，２０，３０とケーシング６との間の空間により放熱防止させる。ギャー室仕切板４９は押し板室４８とギャー室６０を区分する。
【００４６】
図１，図２にはピストン１１，２１，３１とその固定の方法および中空部への加圧方法も示す断面図でもある。ピストン１１，２１，３１はピストン軸３に付き、往復でピストンヘッドとして働くため両面を平面にし、ピストンを中空にする。ピストン中空部を加圧して変形を防ぐ。上記の理由によりピストン軸３表面に軸方向にみぞを設け、摺動管４との間に通気路を設け、押し板室４８とピストン中空部と通気路で結び、押し板室４８に加圧してピストン中空部を加圧する。補助仕切板Ｂ３９の通気路に押し板室４８に通ずる孔を開け高圧部または低圧部に通ずる。押し板室４８には溜まった潤滑油を排出する排出弁を取り付ける。
【００４７】
図５はピストン摺動面の潤滑系統を示す。ピストン１１，２１，３１は両ピストンヘッド側にピストンリング５を持ち、その設置位置間隔をピストン移動距離より大きくし、シリンダ１０，２０，３０の摺動面にピストンリング５の摺動しない範囲をつくり、シリンダ外部より潤滑油の注入口および排出口をつくる。ピストンリング５に挟まれたピストン１１，２１，３１とシリンダ１０，２０，３０の間に一方から潤滑油を注入し他方から排出する。潤滑油は給油ポンプ７０により潤滑給油管７１を通って潤滑油ヘッダー７２に押し上げられ、潤滑配油管７３により各ピストンの摺動面および軸封装置７８に配られ、出てきた潤滑油は潤滑排油管７６を通ってピストンオイルタンク７７に入り給油ポンプ７０により吸い上げられ循環する。ピストンオイルタンク７７と潤滑油ヘッダ７２は導圧管７５によって同圧とし、空間部圧力調整をし、過剰な潤滑油は越流管７４を通ってピストンオイルタンク７７に帰る。導圧管７５は低圧部８６または高圧部８７につなぐ。
【００４８】
図６は各仕切板を代表して第１動作室仕切板１８を第１準備室１３側から見た図である。内部通気路等は点線で示してある。第１給気弁１６ブロックと、第１排気弁２３ブロックとして２分割した。第１給気弁１６と、第１排気弁２３は各ブロックに同数設置し、第１通気弁２４は両ブロックに等分に配置することにより３種類の弁の数をおおよそ等分に配置する。第２動作室仕切板３８は第１動作室仕切板１８と全く同じである。第１補助仕切板１７は第１動作室仕切板１８と弁の配置は同じであり、通気弁はなく第１吐出弁１５ブロックと第１吸入弁１４ブロックとする。通気路はそれぞれの弁の用途によってつくる。また第２補助仕切板３７は第１補助仕切板１７と全く同じである。仕切板１７，１８，３７，３８は板の両面を平面とし、内側を中空とする。中空部には切替弁を取り付け動作流体を通し、通気路はケーシング６に設けた開口部にあわせ外部とつなぎ、切替弁の取り付け位置と通気路を含めて流入側ブロックと流出側ブロックで２分し、摺動管４に付けた軸封装置７８を挟むようにして組み立てる。仕切板の合わせ目には溝を設け、軸封装置７８の潤滑油管７３，７６を通す。
【００４９】
図７イは切替弁の断面を示す。切替弁１４，１５，１６，２３，２４，２８，２９，３４，３５，３６は弁棒５０、弁箱５１、第１弁棒ガイド５２、第２弁棒ガイド５３、弁リング５７の５点で構成する。弁棒５０には弁を付け、弁箱５１は内部に弁座を設け、外側に通ずる弁箱通気孔５６を設け、弁棒ガイド５２，５３は弁棒５０の保持、ストッパ、摺動部の漏れを防ぎ、全体は仕切板に填め込まれる。弁箱通気孔５６は弁箱の周囲に上側と下側の２段にあけ、弁箱通気孔からシリンダ室または外部通気路に通ずる通気路は弁箱の外側に溝をつけ、弁リング５７と合わせて用途による通気路を構成する。切替弁はピストンにより交互に押されて開閉する。弁閉止時弁側を高圧側とし、弁を弁座に押しつけるようにし、弁開時は弁がポケットに嵌るようにし、弁棒を押して開閉する以外弁棒が移動しないようにする。さらに弁棒５０に棒状の磁石５４を埋め込み、第１弁ガイド５２に２個のリング状磁性体５５を埋め込み、弁棒５０がピストンによって押され一方に移動すると磁石５４とリング状磁性体５５が引き合うようにし、逆から押されるとこのリング状磁性体５６から磁石５５が離れ、他のリング状磁性体５６に引かれて弁棒５０の位置を確保させる。図７ロは棒状磁石５４とリング状磁性体５５の平面的な相互の関係図である。磁石５４は弁棒に埋め込まれ開閉動作をするうちに回転しても、磁性体がリング状のためどの方向も同じ性能を維持する。
【００５０】
図７イはピストンヘッドのプランジャー断面をも示す。切替弁を押すピストン１１，２１，３１および押し板４７の弁棒５０との当たり部分にプランジャー５８を埋め込む。プランジャー５８は押し込まれているときピストンヘッドの高さ以下とし、飛び出しているときはピストンヘッドよりやや高くし、プランジャー５８がピストンに先行して切替弁の弁棒５０を押し、ピストンの上死点または下死点で確実に弁棒５０を押す。ピストン１１，２１，３１、押し板４７およびピストンリンク９は摺動管４と嵌め合い部をつくり相互の位置がずれないようにする。
【００５１】
図８は切替弁の外形図を示す。図８イは弁箱通気孔を上下２段とし仕切板の通気路が上下交錯しない所に使用する。図８ロは弁箱通気孔５６を上下２段とし仕切板の通気路が上下交錯する所に使用する。弁箱通気路は半減するが仕切板の通気路面積を大きくすることにより流通抵抗を小さくする。
【００５２】
図９は膨張機関の補助仕切板１７，１８の切替弁に特定した断面図である。弁の開閉状態は図１および図３に合わせピストンが上死点で下から押した状態である。仕切板の左側が高圧部となり右側が低圧部となる。矢印は弁開時の動作流体の流れの方向を示す。第１吐出弁１５，第１給気弁１６，第１排気弁２３が閉を示し、第１吸入弁１４，第１通気弁２４が開となる。
【００５３】
図１０は収縮機関の補助仕切板１７，１８の切替弁に特定した断面図である。弁の開閉状態は図２および図４に合わせピストンが上死点で下から押した状態である。仕切板の右側が高圧部となり左側が低圧部となる。矢印は弁開時の動作流体の流れの方向を示す。第１吐出弁１５，第１給気弁１６，第１排気弁２３が閉を示し、第１吸入弁１４，第１通気弁２４が開となる。
【００５４】
図１１イは熱回収器８の断面構造を示し、図１１ロは熱交換ユニットと波付熱交換板８０の平面構造を示す。図１０ハはヘッダ部の断面図を示す。図１０ニは熱交換部分の分解図である。熱回収器８は熱交換ユニット８５を数枚重ねて必要熱交換面積とし、熱交換ユニット８５内部を低圧部通路８６とし、外部を高圧部通路８７とし、全体を耐圧ケース９０に納める。動作流体は低圧部の全量を高圧部に向流として流し、両者の質量および熱量が常に同量熱回収板の両側に有るように高圧部通路８７より低圧部通路８６の間隔を大きくしその比を圧力比とする。両者の熱交換時間を同じくすることにより排気熱量全量熱回収する。
【００５５】
熱交換ユニット８５をブロックにして耐圧ケース９０に納める。ブロックは熱交換ユニット８５を数枚重ね、全体をボルトで締めて作る。ボルトは低圧側動作流体を通す入口、出口ヘッダ８２の中を通すが、側板８９、出入口セット８８のすべてを一括して締める。熱交換ユニット８５は両端に入口・出口ヘッダ８２を設け、間に低圧部通路を確保するスペーサ８１を置き、両面から波付熱交換板８０を張り付け、周囲の合わせ目をＵ字板８４で挟んで圧封する。入口・出口ヘッダ８２はヘッダスペーサ８３を挟み、縁を折り曲げた２枚の板で作り、合わせ目に動作流体を通すスリットを設ける。ヘッダスペーサ８３は２枚合わせて周囲に孔またはスリットができるように凹凸を付け、低圧部通路８６を確保し、入口・出口ヘッダ８２、波付熱交換板８０を含めて嵌め合いとする。波付熱交換板８０は高圧部と低圧部の差圧に耐えるようにし、板に波を付けることにより圧力変動に対処し、変形を防ぐほかに伝熱交換面積を増やす。スペーサ８１は差圧によって波付熱交換板８０が変形しないように波に合わせて製作し、常に低圧部通路８６を確保する。耐圧ケース９０と側板８９の間の空間を均圧室９１，９２，９５，９６とし、動作流体が均等に各通気路に出入りするようにする。耐圧ケース９０と接触する熱交換ユニット８５端部は低圧部、高圧部共スペーサ８１を填め、動作流体のショートパスを防ぐ。
【００５６】
図１２、１３、１４、１５のイは当発明のエネルギ変換システムの応用であり、温度条件を変えた基本的な系統図である。ロはそのＰＶ線図であり参考温度を示してある。図１２、１３、１４は膨張機関であり、図１５は収縮機関である。図１４は図１５との比較図であり温度比を統一してある。
【００５７】
図１２は膨張機関として安定した低温熱源および高温熱源がある場合である。加熱器１、熱回収器８、冷却器２はそれぞれ独立に据える。高温源は温泉等を利用し、冷温源は河川水等を利用する。この方式は外乱等による温度変化があり温度比補正は難しい。
【００５８】
図１３は膨張機関として低温側熱源を冷凍機１００により作り蒸発器を熱回収器８の底部に冷却器２として据え、温度比を大きくして出力を増す。加熱器１を室内におけば冷房しながら発電できる。温度比は高温側を基準として調節も比較的簡単に出来る。外部仕事は常温の熱源であり損失も少ないが温度差は大きくできない。
【００５９】
図１４は膨張機関として低温側熱源を常温の空気や水により作り熱回収器８の底部に冷却器２として据え、高温源をボイラによりつくり温度比を大きくし、加熱器１を熱回収器８の出口に置く。この熱機関の高温加熱流体は加熱後そのまま放出し損失が多い。この方式は従来の熱機関の方式であり、高温高圧の動作流体を断熱膨張させて外部仕事を得る熱機関である。エネルギ変換システムの熱効率が１００％になっても総合熱効率は１００％にならず、また燃料が必要である。
【００６０】
図１５は収縮機関として低温側熱源を常温の空気や水により作り熱回収器８の底部に冷却器２として据え、高温源は熱機関出力に発電機を付け電気ヒーターにより温度制御する。この方式は温度比を高くすることが出来、且つ熱回収が出来て損失も少なく、燃料不要の熱機関である。
【００６１】
熱機関の動作流体圧力は常温に近い動作流体通路に高圧タンク１１３を昇圧自動弁１１４を介してつなぎ、低圧タンク１１１を降圧自動弁１１０を介してつなぐ。昇圧自動弁１１４を開くと高圧タンク１１３の流体が熱機関内に入り昇圧し出力が増え、降圧自動弁１１０を開くと熱機関の動作流体が低圧タンク１１１に入り降圧し出力が減る。低圧タンク１１１と高圧タンク１１３の間に空気圧縮機１１２を置き、常に低圧タンク１１１の圧力が最低圧になっているように空気圧縮機１１２を運転する。図１は熱回収器８と冷却器２の間の低圧部に空気の昇降圧出入口を一括してつないだ系統図である。図２、図１１、図１３、図１４は熱回収器８の低圧部出口に昇圧自動弁１１４を介して高圧タンク１１３をつなぎ、熱回収器８の高圧部入口に降圧自動弁１１０を介して低圧タンク１１１をつないだ系統図である。図１２は熱回収器８の低圧部入口に昇圧自動弁１１４を介して高圧タンク１１３をつなぎ、加熱器１出口の高圧部に降圧自動弁１１０を介して低圧タンク１１１をつないだ系統図である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】３連シリンダエンジン部の膨張機関断面図であり、動作流体の流れを示した総合系統図である。
【図２】３連シリンダエンジン部の収縮機関断面図であり、動作流体の流れを示した総合系統図である。
【図３】２連シリンダエンジン部の膨張機関断面図であり、動作流体の流れを示した総合系統図である。
【図４】２連シリンダエンジン部の収縮機関断面図であり、動作流体の流れを示した総合系統図である。
【図５】ピストン及び仕切板摺動部の潤滑系統図である。
【図６】第１動作室仕切板を第１準備室側からみた図である。
【図７】切替弁と弁棒に当たる直前のプランジャーであり、両者の断面図であり、切替弁に埋め込まれた磁石およびリング状磁性体の平面関係図である。
【図８】切替弁の外形図であり弁箱通気孔と動作流体の流れを矢印で示す。
【図９】膨張機関の第１補助仕切板、第１動作室仕切板の仕切弁開閉を示す断面図である。
【図１０】収縮機関の第１補助仕切板、第１動作室仕切板の仕切弁開閉を示す断面図である。
【図１１】熱回収器の構造を示す。
【図１２】膨張機関の応用例とそのＰＶ図、安定高温と安定低温がある場合を示す。
【図１３】膨張機関の応用例とそのＰＶ図、常温と人工低温がある場合を示す。
【図１４】膨張機関の応用例とそのＰＶ図、常温と人工高温がある場合を示す。
【図１５】収縮機関の応用例とそのＰＶ図、常温と人工高温がある場合を示す。
【図１６】膨張機関の２連シリンダエンジン基本図を示す。
【図１７】収縮機関の２連シリンダエンジン基本図を示す。
【図１８】熱回収器の原理図を示す。
【符号の説明】
【００６３】
１  加熱器
２  冷却器
３  ピストン軸
４  摺動管
５  ピストンリング
６  ケーシング
８  熱回収用熱交換器
９  ピストンリンク
１０  第１補助シリンダ
１１  第１補助ピストン
１２  第１補助室
１３  第１準備室
１４  第１吸入弁
１５  第１吐出弁
１６  第１給気弁
１７  第１補助室仕切板
１８  第１動作室仕切板
２０  第１動作室シリンダ 
２１  第１動作室ピストン 
２２  第１動作室
２３  第１排気弁
２４  第１通気弁
２５  第２動作室シリンダ 
２６  第２動作室ピストン 
２７  第２動作室
２８  第２排気弁
２９  第２通気弁
３０  第２補助シリンダ
３１  第２補助ピストン
３２  第２補助室
３３  第２準備室
３４  第２吸入弁
３５  第２吐出弁
３６  第２給気弁
３７  第２補助室仕切板
３８  第２動作室仕切板
４７  押し板
４８  押し板室
４９  ギャー室仕切板
５０  弁棒
５１  弁箱
５２  第１弁棒ガイド
５３  第２弁棒ガイド
５４  磁石
５５  リング状磁性体
５６  弁箱通気孔
５７  弁リング
５８  プランジャー
６０  ギャー室
６２  通気口
６３  ピストン通気路
６５  ギャーボックス
６６  動力軸
６７  第１アーム歯車
６８  第２アーム歯車
６９  タイロッド
７０  給油ポンプ
７１  潤滑給油管
７２  潤滑油ヘッダ
７３  潤滑配油管
７４  越流管
７５  導圧管
７６  潤滑排油管
７７  ピストンオイルタンク
７８  軸封装置
８０  熱交換板
８１  スペーサ
８２  ヘッダ
８３  ヘッダスペーサ  
８４  Ｕ字板
８５  熱交換ユニット
８６  低圧部通路
８７  高圧部通路
８８  出入口セット
８９  側板
９０  耐圧ケース
９１  低圧部側入口、均圧室
９２  低圧部側出口、均圧室
９３  冷却器入口
９４  冷却器出口
９５  高圧部側入口、均圧室
９６  高圧部側出口、均圧室
９７  加熱器入口
９８  加熱器出口
１００  冷凍機
１０１  冷却膨張弁
１０２  放熱器
１０３  熱ポンプ
１０４  集熱膨張弁
１０５  集熱器
１０６  冷却水ポンプ
１０７  発電機
１１０  降圧自動弁
１１１  低圧タンク、ライン
１１２  空気圧縮機
１１３  高圧タンク、ライン
１１４  昇圧自動弁
１１５  空気吸入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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