(57)【要約】本発明は、高圧圧縮空気タンク（２５）を備え、ピストン行程制御および周囲熱エネルギー回収器を使用した、補助圧縮空気噴射によるエンジンコンプレッサモータオルタネータ装置に関する。ここで、ピストン（１、１Ａ）は、エンジン動作とコンプレッサ動作の２つの段階を有し、エンジンフライホイール（４３）は、家庭用電力網を使用して本装置をコンプレッサモードで動作させる電動モータを提供する手段を備え、本装置はさらに、熱化学ヒーターと組み合わせた化石燃料加熱器（２９Ａ）を備えている。本発明は、陸上車両、自動車、バス、オートバイ、ボート、緊急用発電器、定置熱機関に適用可能である。
2005506489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを上死点で停止させるピストン行程制御システムおよび周囲熱エネルギー回収機器を備えた圧縮空気による単一エネルギーまたは二重エネルギーによる二重モードまたは三重モードで動作するエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置において、個別に、または組み合わせて実行する手段、すなわち、
―  前記ピストンが、いわゆる「仕事」シリンダー（４、４Ａ）内を摺動して膨張から排気時のエンジン機能を確実にする直径の大きいキャップ（２、２Ａ）と、前記キャップが延伸して形成される圧縮および／または周囲熱エネルギー回収ピストンと呼ばれ、シリンダー内を摺動し、圧縮機能を確実にする、より直径の小さい第２段階ピストン（５、５Ａ）との２段階の直径を有し、
―  前記第２段階ピストンが、周囲熱エネルギー回収システムの仕事を伴う膨張機能のために使用され、
―  コンプレッサ動作時にエンジン機能を不能にし、および／またはエンジン動作時にコンプレッサ機能を不能にし、および／またはエンジン動作時に周囲熱回収機能を作動する連通および相互干渉手段が各種シリンダーの間に配置されたことを特徴とするエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２】
熱交換器（２２Ｅ、２３Ｅ、２４Ｅ、２５Ｅ）が各圧縮および／または熱エネルギー回収膨張シリンダーの間に備えられ、圧縮時に空気の流れを冷却し、周囲熱エネルギー回収時には再び空気の流れを加熱することを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項３】
周囲熱エネルギー回収時に膨張用に使用される場合、容積が次第に少なくなる複数の段階および反対に容積が次第に大きくなる複数の段階で圧縮を実行できるように、同エンジンの前記ピストン（５、５Ａ）および周囲熱エネルギー回収および圧縮シリンダー（６、６Ａ）の直径が異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項４】
膨張ピストンの表面積を同一にして膨張時に加えられる圧力をより均等にするように前記圧縮ピストン（５、５Ａ）の直径の違いに応じてエンジン膨張ピストン（３、３Ａ）の直径が相応に異なることを特徴とする請求項３に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項５】
往復運動する質量の釣り合いを補正するため、ピストン（１、１Ａ）の重量が同一であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項６】
上死点の前記ピストンの制御システムと、向かい合い相互に均衡する２筒のシリンダーからなる装置を１つ以上有し、
圧力レバーの下部アームは、揺動または固定点（１２Ａ）をほぼその中心として、２つのピン（１１、１１Ａ）を有し、各自由端は圧力レバー（１０、１０Ａ）の上部アームにより向かい合うピストンに連結した２本のハーフアーム（１２Ｂ、１２Ｃ）を形成する１本のアーム（１２）を表す基本的に同一のミラー圧力レバーから延伸し、
前記向かい合うシリンダーの軸と前記圧力レバー（１２）の固定点はほぼ同一の軸（ＸＸ’）上に並ぶことを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項７】
クランクシャフトに連結した制御ロッド（１３）のピンは、ピストン（１）に連結した圧力レバーの下部アームうちの１つの連結ピンと前記揺動または固定点（１２Ａ）の間の２本のハーフアームのうちの１本に位置することを特徴とする請求項６に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項８】
エンジンフライホイールは、その外周に沿って一体の、電動モータ（４１、４２）を動作設定可能で、家庭で使用する家庭用電源システムによる電力で前記装置をそのコンプレッサ機能で駆動するように電気的に制御された手段を有することを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項９】
前記電動モータの回転速度は、高圧貯蔵タンク（２５）が空またはほとんど空の場合はトルクをコンプレッサ動作用にほとんど必要としないため高速で、タンクが充填されている場合は圧力が増加し、モータが要求するトルクが大きくなるため、回転速度は減速するように前記電動モータの回転速度は制御されて動作可能であることを特徴とする請求項８に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１０】
前記電動モータは、エンジン動作時に、例えばバッテリを再充填するための、車中で発電可能な手段を備えていることを特徴とする請求項８に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１１】
上述のように構成されたエンジン駆動オルタネータは、その回転を少なくとも１回転させることにより、前記装置をそのエンジン機能で始動させることが可能であることを特徴とする請求項８に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１２】
前記エンジン駆動オルタネータは、エンジントルクの向上に時折関与することを特徴とする請求項８または請求項１１のいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１３】
前記エンジン駆動オルタネータは減速器として使用され、車両減速時および／または制動時に電気エネルギーを回収することを特徴とする請求項８から請求項１２までのいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１４】
前記圧縮空気は、膨張室（１５、１５Ａ）に送り込まれる前、貯蔵タンク（２５）から直接的に、または周囲熱エネルギー回収機器を通過した後、および最終使用バッファタンク（２７）に導入される前、加熱器（２９）に導かれ、そこで膨張室に入る前にその温度を増加し、圧力および／または体積を増加することにより、エンジンの性能特性の可能性を大幅に向上することを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１５】
前記加熱器（２９）は化石燃料を使用し、バーナー（３３）を動作させて、通過する前記圧縮空気の体積および／または圧力を増加することを特徴とする請求項１４に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１６】
前記加熱器（２９）は、蒸発器（３６）に入った液体反応物、例えば、液体アンモニア、を気化させ、反応装置（３８）に入った固体反応物、例えば、塩化カルシウム、塩化マンガン、塩化バリウムなどの塩と反応させる変化に基づく固体ガス反応型熱化学処理を使用し、前記化学反応は熱を発生し、前記反応の終了時には、前記反応装置に熱を加えて、気化したアンモニアが前記蒸発器内に凝結されることを誘発することにより、前記化学反応は再生可能であることを特徴とする請求項１４に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１７】
液体反応物を凝結するために必要な熱は、電気加熱器（４０）により補助される高圧貯蔵タンクを再充填するために、コンプレッサモード動作時に放散された熱量により得られることを特徴とする請求項１６に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１８】
化石エネルギーを動力源とするバーナー型加熱システム（３３、３２Ａ）は、熱化学加熱器（３６、３７、３８Ａ）と組み合わされることを特徴とする請求項１４に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項１９】
化石エネルギーを動力源とする前記バーナー（３３）は、気化したアンモニアが脱着して蒸発器（３６）内に凝結されるように反応装置（３８Ａ）が必要とする熱を提供し、前記熱化学加熱器を再生するため、およびフィン（３２）付きパイプ（２５）により加熱器（２９）を通過する圧縮空気の加熱処理を継続するために使用されることを特徴とする請求項１８に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２０】
貯蔵タンクの高圧圧縮空気を使用せずに、願われる使用圧力に応じて、１つ以上の圧縮段階により提供される圧縮空気を使用することにより単独態様で機能し、前記圧縮空気は加熱システム（２９）により再加熱され、その体積および／または圧力が増加してから、仕事シリンダーの膨張室（１５、１５Ａ）に再噴射され、膨張して動力行程を生成することにより前記装置を機能させることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２１】
膨張シリンダー（４、４Ａ）からの排気空気は、直接的に、または１つ以上の圧縮段階を経て加熱器（２９）に導かれ、そこで温度が上昇し、その圧力および／または体積が増加した後、膨張シリンダーの膨張室（１５、１５Ａ）に再噴射され、動力行程を生成することにより、前記装置を動作させることを特徴とする請求項２０に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２２】
排気路に位置する安全バルブ（２１Ｄ）は前記圧力を制御し、空気が過剰な可能性のある場合は大気に放出することを特徴とする請求項２１に記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２３】
請求項２０から請求項２２で記載したエンジン単独モードで前記装置が動作時、圧縮空気の一部は、加熱器（２９）へ送られる前に高圧圧縮空気貯蔵タンク（２５）を再充填するためにバイパスで使用される、および／またはコンプレッサの他の段階が合同で、または単独で使用されることを特徴とする請求項２２から請求項２２までのいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２４】
低速で、都市部を走行するために、例えば、高圧貯蔵タンク（２５）に貯蔵された圧縮空気により無公害動作を使用し、１つ以上の圧縮段階を使用して高圧貯蔵タンクに再供給しながら、高速で、高速道路を走行するために、例えば、化石燃料を動力源とする加熱器（２９）により単独動作を使用する二重エネルギーで動作することを特徴とする請求項２０から請求項２３までのいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２５】
例えば、都市部では高圧貯蔵タンク（２５）からの圧縮空気と熱化学加熱器（３６、３７、３８Ａ）による無公害動作を使用し、高速道路では、１つ以上の圧縮段階を使用して高圧貯蔵タンク（２５）に再供給し、反応装置（３８Ａ）に熱を提供して気化したアンモニアが脱着し、蒸発器（３６）内に再凝結するように熱化学加熱器を再生しながら化石エネルギーを動力源とする加熱器により動作する、３つのエネルギー源で動作することを特徴とする請求項１から請求項２４までのいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２６】
エネルギーをほとんど必要としない走行時、あるいは丘陵や、例えば、峠などを登るため、または始動を促進するために時折出力を高める時、エンジンフライホイールを備えた電動モータ（４１、４２、・・・）を使用する、４つのエネルギー源で動作することを特徴とする請求項１から請求項２５までのいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２７】
例えば、送電網の損傷などによる停電時、家庭用電力などの緊急用電力を生成するために、貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気により駆動されてエンジン駆動コンプレッサは自動的にエンジンモードに切り替わり、エンジン駆動オルタネータを駆動し、エンジン駆動オルタネータは自動的にオルタネータモードに切り替わり、電力を供給することができることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【請求項２８】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の従来の２行程、４行程、ディーゼルまたは応用点火熱機関（applied ignition thermal engine）または独立した手段により駆動されるコンプレッサへの適用。
【請求項２９】
従来の種類のクランクレバーシステムを使用したことを特徴とする請求項１から請求項１８までのいずれかに記載のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、より詳細には、圧縮空気タンクを備え、補助圧縮空気噴射を動力源として、単一エネルギーまたは二重エネルギーによる二重供給モードまたは三重供給モード、および多重エネルギーで動作可能なエンジンに関する。
【０００２】
本発明は、特に圧縮空気で動作し、より詳細にはピストンをその上死点で停止させるピストン行程制御器および周囲熱エネルギー回収機器を使用して動作するエンジンコンプレッサモータオルタネータに関する。
【背景技術】
【０００３】
著者は、都市または郊外の環境で完全にクリーンに動作する、補助圧縮空気を使用した動力化およびその装置について多くの特許出願をなしてきた。
【０００４】
―ＷＯ９６／２７７３７  ＷＯ９７／００６５５
―ＷＯ９７／４８８８４  ＷＯ９８／１２０６２  ＷＯ９８／１５４４０
―ＷＯ９８／３２９６３  ＷＯ９９／３７８８５  ＷＯ９９／３７８８５
これらの発明を実施するためには、特許出願ＷＯ９９／６３２０６（詳細についてはこの特許を参照）で著者は、ピストンをその上死点で停止する処理およびエンジンピストン行程制御器、特許出願ＷＯ９９／２０８８１に記載したものと同様の処理である、二重供給モードまたは三重供給モードのこれらの単一エネルギーエンジンまたは二重エネルギーエンジンの動作について言及している。
【０００５】
これらの推進システムを備えた車両は、特許ＷＯ９８／１２０６２（詳細についてはこの特許を参照）に記載された電動モータにより駆動される車載コンプレッサを有した圧縮空気再充填システムを備える必要がある。
【０００６】
さらに、上述の車両は、エンジンとオルタネータ装置を始動し、バッテリを再充電し、必要な車載電気を供給する電気始動システムを備える必要がある。
【０００７】
複数のオルタネータ始動システムは、「ダイナスター（dynaster）」と呼ばれる装置などを搭載した、１９３０年代のパナール（Panhard）およびヴァッソール（Levassor）、または１９５８年のイザードグラス（Isard Glass）などの車両に搭載されている。より最近のものとしては、複数の電気連結式調整制御システムが産業化され、電動モータ支援の電気／熱ハイブリッドエンジンが存在している。
【０００８】
よい性能を得て、各シリンダーの圧縮率を限定するため、高圧コンプレッサは、複数の圧縮段階を使用して、それぞれの間で熱交換器が圧縮空気を冷却できるようにしている。このため、第１段階では例えば、大気を８バールに圧縮し、次の第２段階を通過する際には８バールから３０バールに、第３段階では３０バールから１００バールに、最後の段階では１００バールから３００バールに圧縮する、例えば、３筒または４筒のシリンダーおよびピストンを有した３段階または４段階ピストン型コンプレッサが業界では慣習的に使われている。圧力の増加を補償するため、各シリンダーの有効排気量は徐々に減少している。各圧縮段階において、圧縮により加熱された空気は熱交換器により冷却される。
【０００９】
特許番号ＷＯ９８／３２９６３（詳細についてはこの特許を参照）で著者は、貯蔵タンクに超高圧（例えば、２００バール）、周囲温度（例えば２０℃）で保存された圧縮空気を、より低い圧力（例えば、３０バール）で最終的に使用する前に、容積可変システム（例えば、仕事を行うシリンダーのピストン）で、その最終使用に必要な圧力に近い圧力にまで膨張させ、この仕事を伴う膨張が、動作圧力に近い圧力にまで膨張された圧縮空気を超低温（例えば、―１００℃）にまで冷却する周囲熱エネルギー回収装置について記載している。次に、この圧縮空気は熱交換器に送られて大気から熱を吸収し、こうして周囲環境から摂取した熱エネルギーを回収することにより、その圧力および／または体積を増加する。この装置は、複数の膨張段階で構成することができる。
【００１０】
特許番号ＷＯ９８／１５４４０（詳細についてはこの特許を参照）で著者は、制動時または減速時に空気を容積可変で等圧のタンクに圧縮し、再加速時にこの空気を膨張室に再噴射する車両の運動エネルギーを使用した再加速装置について記載している。
【００１１】
特許番号ＷＯ９９／３７８８５（詳細についてはこの特許を参照）で著者は、燃焼または膨張室に送られる前に、貯蔵タンクから直接的に、または周囲熱エネルギー回収装置の熱交換器を通過した後で燃焼室に入る前に、圧縮空気を加熱器に送り、エンジンの燃焼および／または膨張室に送られる前にその温度と圧力および／または体積を増加させることにより、前記エンジンにより提供されるその性能特性を著しく向上させることを可能とする、使用可能で利用可能なエネルギーの量を増加することができる解決方法を提案している。
【００１２】
化石燃料を使用しているが、加熱器を使用することにより、汚染排気を少なくするあらゆる既存の手段により触媒処理や清浄化をすることができる、クリーンで継続する燃焼を可能にするという長所がある。
【００１３】
特許番号ＷＯ９９／６３２０６（詳細についてはこの特許を参照）で著者は、都市部ではエンジンの二重エネルギー圧縮空気動作、圧縮注入室が取り外されている場合、高速道路では空気と従来の燃料による動作、を行う動作工程を提案している。これは、エンジンの各サイクルでピストンの上り行程の一部で開弁する排気バルブの開弁サイクルと閉弁サイクルは、一つおきのサイクルのピストンの上り行程で開弁時が変化し、エンジンも空気とガソリン、ディーゼル燃料などの燃料の注入口を備え、空気と燃料の混合気を取り込めるようにして、ピストンの下り行程時に空気と燃料の混合は吸い込まれ、次に膨張室で圧縮され、膨張室は燃焼室となり、そこで混合気は燃焼されて膨張し、ピストンを押し戻す仕事をしてから、従来の４行程エンジンの通常の行程で押し戻されて排気される。同特許で、著者はまた、例えば、都市部を走行中は、エンジンが加熱されていない圧縮空気により汚染ゼロで動作し、例えば、郊外交通では、従来の燃料を動力源とする加熱器の外部燃焼により再加熱された圧縮空気によりわずかな汚染で動作し、あるいは、高速道路で走行時は、熱で空気とガソリン（またはその他の燃料）を吸入し、空気燃料混合気を取り入れ、ピストンの下り行程時に空気と燃料の混合は吸い込まれ、次に膨張室で圧縮され、膨張室は燃焼室となり、そこで混合気は燃焼されて膨張して仕事をしてから、従来の４行程エンジンの通常のサイクルに従って、大気に放出される、３モード動作解決方法を提案している。
【００１４】
上述の３つの動作モードは、吸気ポートおよび排気ダクトの開弁および閉弁方法、電子装置、電気機械装置、機械装置などの制御による一つのモードから他のモードへ切り替える方法および装置、使用する燃料またはガスとは無関係に、前記特許に記載した発明の原理を変更することなく、別々に実行することも可能であり組み合わせて実行することも可能である。同様に、吸気バルブと排気バルブは、動作パラメータに従って電子コンピュータにより制御される電気システム、空気圧システム、または油圧システムにより有利に制御することができる。
【００１５】
さらに、発明者は、前述の技術に基づいて燃料を用いない緊急用発電装置について特許番号ＷＯ００／０７２７８（詳細についてはこの特許を参照）を出願した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
これらの装置の増産はこれらの機械組立部品の製造を複雑にして、高額にする。
【００１７】
本発明は、圧縮空気による単一エネルギー、または二重エネルギー、二重供給モードまたは三重供給モードで動作し、特にピストンをその上死点で停止させるピストン行程制御器と周囲熱エネルギー回収装置を有した、エンジンにより駆動するコンプレッサオルタネータ装置を提案することにより、機械組立部品を簡素化することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るエンジンは、個別に、または組み合わせて実行する手段、すなわち、
―  ピストンが、いわゆる「仕事」シリンダー内を摺動して膨張から排気時のエンジン機能を確実にする直径の大きいキャップと、前記キャップが延伸して形成されるいわゆる「圧縮」ピストンと呼ばれ、高圧タンク内に貯蔵される圧縮空気の圧縮機能を確実にする、より直径の小さい第２段階ピストンとの２段階の直径を有し、
―  前記第２段階ピストンは、周囲熱エネルギー回収システムの仕事を伴う膨張機能のために使用され、
―  コンプレッサ動作時にエンジン機能を不能にし、および／またはエンジン動作時にコンプレッサ機能を不能にし、および／またはエンジン動作時に周囲熱回収機能を作動する連通および相互干渉手段が各種シリンダーの間に配置され、
―  熱交換器が各圧縮および／または熱エネルギー回収膨張シリンダーの間に備えられ、圧縮機能時に通過する圧縮空気を冷却し、および／または周囲熱エネルギー回収機能時には加熱し、
―  エンジンフライホイールは、その外周に沿って一体の、電子制御電動モータを駆動して、家庭用電源システムによる電力（２２０Ｖ）で本装置をそのコンプレッサ機能で動作するようにことができる手段を有し、
―  前記電動モータは可逆的であり、発電器またはオルタネータとしても利用可能である。
【００１９】
さらに、本発明によると、上述のように構成されたエンジン駆動オルタネータを使用して、少なくともエンジンを１回転させてエンジンを圧縮空気噴射位置にすることにより、本装置を始動してエンジン機能にする、および／または時折エンジントルクの増加に関与する、または継続動作時に車中で発電する、または発電時に反対のトルクを誘発することによりリターダとして作動することができる。
【００２０】
さらに、本発明によると、エンジン駆動オルタネータを使用して、車両減速時および／または制動時に電気エネルギーを回収することができる。
【００２１】
圧縮モードで本装置を使用する場合、特に、家庭用電源により供給されるエネルギーを使用し、本発明の別の態様によると、電動モータはその回転速度が可変であり、タンクが空の場合は高速に動作し、コンプレッサの駆動モータが必要とするトルクが低くなると電動モータのトルク曲線の形状にしたがって、回転速度は低くなる。
【００２２】
フライホイールに備えられた電動モータは、永久磁石をそのローター（エンジンフライホイール）上に固定し、電磁石の巻き線を、エンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置のブロックと一体となった適当なハウジングにほぼ同心円状、放射状、または同軸状に取り付けた、既知の永久磁石モータ技術を用いることができ、あるいは本発明の原理から逸脱しない限りにおいて、当業者に既知の可変リラクタンスモータを使用することもできる。
【００２３】
好ましい実施の形態によると、エンジン装置は、特許出願ＷＯ９９／６３２０６（詳細についてはこの特許を参照）に記載のエンジンピストン行程制御システムを有した可動部（クランクロッドシステム）を備え、ピストンはその上死点である期間停止し、これにより回転時に相当の角度領域にとどまることにより、以下の動作を一定の容積で実行することが可能である。
―  ガスまたは圧縮空気の移動動作、ピストンは上死点にとどまる、
―  従来のエンジンの場合の始動および燃焼動作、
―  ディーゼルエンジンの場合の燃料噴射動作、
―  排気完了、エンジンおよびコンプレッサのいずれの場合においても吸気開始動作。
【００２４】
ピストンを上死点で停止させるため、それ自体がクランクロッドシステムにより制御される圧力レバー装置はピストン制御を実行する。一方が不動端、または揺動部で、他方が軸に沿って移動可能な、２本の連接アームを有するシステムは、圧力レバーと呼ばれる。２本の連接アームが一直線上に並ぶ時、２本の連接アームの軸に対してほぼ垂直な力が、２本の連接アームの間の連接に加わると、自由端が移動する。自由端にはピストンが連結されており、その運動を制御する。２本の連接ロッドがお互いにほぼ一直線に並ぶと（ほぼ１８０°）、ピストンは上死点に達する。
【００２５】
クランクシャフトは、制御ロッドにより２本のアームのヒンジピンに連結されている。各構成要素の位置、距離、寸法により、装置の運動特性を変更することができる。不動端の位置は、２本のアームが一直線上に並んだ時のピストンの移動軸と２本のアームの軸との間の角度を決定する。クランクシャフトの位置は、２本のアームが一直線上に並んだ時の制御ロッドと２本のアームの軸との間の角度を決定する。これらの角度、およびロッドとアームの長さの値の変化により、ピストンが上死点で停止した時のクランクシャフトの回転角度が決定される。これはピストンの停止期間に相当する。
【００２６】
特定の実施の形態によると、全機器（ピストンおよび圧力レバー）は、対称で、同一の慣性を有し、ピストンの移動軸に平行な軸に沿って移動可能な、ピストンのその方向に対して反対で、同一の慣性重量を有する反対方向の圧力ミラーレバーにより、下部アームをその不動端、または揺動部を超えて延伸することにより釣り合いがとられる。慣性とは、その重心と基準点との距離と質量を掛け合わせて得られた値を意味する。
【００２７】
本発明に係る機器は、向かい合うシリンダーの軸と圧力レバーの固定点が同じ軸に沿ってほぼ一直線に並ぶことを特徴とする、およびクランクシャフトに連結した制御ロッドの軸が、連結アームの共通軸上ではなく、共通軸と固定点または揺動部の間のアーム自体の上にあることを特徴としても、前述の装置を使用することが好ましい。
【００２８】
シリンダーの数は、本発明の原理を変えることなく変更することが可能であり、向かい合う２筒のシリンダーを有した装置を使用することが好ましく、より詳細には、圧縮および回収膨張段階が２段階以上になるように、例えば、４筒、または６筒など、２筒以上のシリンダーを使用してもよい。
【００２９】
周囲熱エネルギー回収時に膨張用に使用される場合、容積が次第に少なくなる複数の段階および反対に容積が次第に大きくなる複数の段階で圧縮を実行できるように、同一エンジンのピストン、圧縮および回収シリンダーの直径は、異なる。
【００３０】
圧縮機能時、エンジンピストンおよびエンジン膨張シリンダーの１つを第１段階の圧縮に使用することができ、出力を向上するため、第２段階の圧縮ピストンは直径が小さくなるように設計されている。
【００３１】
推力をより安定させ、装置全体の釣り合いを向上するため、エンジンピストンの表面積が同一になり、ピストンの重量が同一になるように、圧縮ピストンの直径の違いに相応してエンジンピストンの直径は異なる。
【００３２】
エンジンシリンダーの膨張室はシリンダーと対をなし、特許出願ＷＯ９９／６３２０６に記載されているように、単一エネルギー（空気と補助圧縮空気）動作時では、ピストンが上り行程の間、前の工程で膨張されたガスの一部が高圧および温度で再圧縮されるように排気口は閉鎖されることが好ましい。
【００３３】
さらに、本発明によると、減速および／または制動時に切替えおよび相互干渉手段は作動して、コンプレッサを動作し、圧縮空気を容積可変で等圧のタンクに貯蔵し、例えば、車両が再び加速する時にこの圧縮空気を再噴射することができる。
【００３４】
各コンプレッサシリンダーの間に熱交換器を取り付けて、圧縮時に各段階の間で空気を冷却し、周囲熱エネルギー回収モードの膨張時には空気を加熱する。これらの熱交換器はフィン付きチューブまたはラジエータから構成することができる。
【００３５】
熱交換器は空気間熱交換器、または液体空気熱交換器などの機器または目的とする効果を生成するガスでもよい。
【００３６】
本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータは、貯蔵タンクに超高圧、例えば、２００バール、周囲温度、例えば２０℃、で保存された圧縮空気を、より低い圧力、例えば、３０バール、で最終的に使用する前に、容積可変システム、例えば、仕事を行うシリンダーのピストン、で、その最終使用に必要な圧力に近い圧力にまで膨張させることにより、機械、電気、油圧などの既知の手段を使用して仕事を取り出すことが可能な、特許番号ＷＯ９８／３２９６３に著者が記載した、周囲熱エネルギー回収システムを備えることが好ましい。この仕事を伴う膨張により、動作圧力に近い圧力にまで膨張された圧縮空気は超低温、例えば、―１００℃、にまで冷却される。その動作圧力にまで膨張して超低温の圧縮空気は、熱交換器に送られ、周囲温度に近い温度になるまで周囲の空気から熱を吸収し、こうして周囲環境から熱エネルギーを回収することによりその圧力および／または体積を増加する。この動作は複数の段階を経て複数回繰り返すことが可能である。本発明に係る周囲熱エネルギー回収システムは、シリンダーおよび圧縮ピストンを使用してこれらの膨張行程を連続して実行し、コンプレッサ動作時に空気を冷却するために使用する熱交換器を使用して前の行程で膨張された空気を加熱することを特徴とし、さらに、分岐手段は、各段階の回収シリンダーを連続して使用するように設計されており、適切な膨張が実行されるように、貯蔵タンクの圧力が減少するに従い、各シリンダーの容積は次第に増加するようになっていることを特徴とする。
【００３７】
さらに、本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータは、燃焼および／または膨張室に送られる前に、貯蔵タンクから直接的に、または周囲熱エネルギー回収装置の熱交換器を通過した後、膨張室に入る前に、圧縮空気を加熱器に送り、燃焼および／または膨張室に送られる前にその温度と圧力および／または体積を増加させることにより、エンジンの性能特性を著しく向上させることを可能とする、使用可能で利用可能なエネルギーの量を増加することができる解決方法を提案した特許番号ＷＯ９９／３７８８５に著者が記載した、加熱システムを備えることが好ましい。
【００３８】
加熱器の使用は、汚染排気を少なくするあらゆる既存の手段により触媒処理や清浄化をすることができる、クリーンで継続する燃焼を可能にするという長所がある。
【００３９】
加熱器は、ガソリンなどの化石燃料、または車両用ＬＰＧ、天然ガスなどを使用可能で、バーナーを使用した外部燃焼により温度を上昇させる二重エネルギー動作が可能である。
【００４０】
さらに、本発明によると、例えば、特許番号ＥＯ０３０７２９７  Ａ１および特許番号ＥＯ０３８２５８６  Ａ１に記載され、使用されている、吸収および脱着処理に基づいた熱化学反応処理を有利に使用することができる。これらの処理は、例えば、例えば液体アンモニアを気化させて塩化カルシウム、塩化マンガンなどの塩と反応させるなど、液体の蒸発による状態変化を使用している。このシステムは、第１段階では、蒸発器に貯蔵されたアンモニアが気化して、冷気を生成する一方で、塩を貯蔵した反応装置で熱を放出し、アンモニアが排気され、第２段階では、システムは、反応装置に熱を加えることにより化学反応が発生し、アンモニアガスが塩化化合物から離脱し、凝結されて液体の状態に戻る、再充電可能になる、熱電池として動作する。
【００４１】
本発明に係る応用は、上述の熱化学加熱器は、第１段階で生成した熱を使用して、高圧貯蔵タンクからの圧縮空気を、エンジンシリンダーの膨張室に入る前に、圧力および／または体積を増加させることを特徴とする。
【００４２】
第２段階で、本システムは、コンプレッサ動作時にコンプレッサの各種段階の排気時に放出された熱を集めて再生され、主高圧貯蔵タンクを再充填する。
【００４３】
さらに、本発明によると、エンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、バーナー型加熱器などと、熱化学加熱器の第１段階時に合同で、または連続して使用することができる上述の種類の熱化学加熱器を備え、バーナー型加熱器は、熱化学加熱器が空の時、本装置がバーナー型加熱器を使用して動作している間（第２段階）、その反応装置を加熱することにより熱化学加熱器を再生可能である。
【００４４】
本発明の別の実施の形態によると、エンジン駆動コンプレッサオルタネータは、貯蔵タンクの高圧圧縮空気を使用せずに、願われる使用圧力に応じて、１つ以上の圧縮段階により提供される圧縮空気を使用することにより単独態様で機能する加熱器を備え、圧縮空気は再加熱システムにより再加熱され、その温度を上昇し、体積および／または圧力が増加してから、エンジンシリンダーの膨張室に再噴射され、膨張して動力行程を生成する。
【００４５】
さらに、上述の実施の形態によると、装置が単独態様で機能時、膨張シリンダーからの排気空気は、直接的に、または１つ以上の圧縮段階を経て加熱器に導かれ、そこで温度が上昇し、その圧力および／または体積が増加した後、膨張シリンダーの膨張室に再噴射され、動力行程を生成することにより、本装置を動作させる。加熱器の前の排気路では、安全バルブが前記圧力を制御し、過剰な空気は大気へ放出する。
【００４６】
さらに、上述の実施の形態によると、エンジンが前述の単独モードで動作時、主タンクを再充填するために圧縮空気の一部を分岐する、および／またはコンプレッサの他の段階を使用することができる。
【００４７】
このように構成されたエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、都市部を走行する場合、例えば、高圧貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気により無公害動作を使用し、１つ以上の圧縮段階を使用して高圧貯蔵タンクに再供給しながら、高速道路を走行する場合、化石燃料を動力源とする加熱器により単独動作を使用する二重エネルギーモードで動作する。
【００４８】
また、本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、例えば、都市部では高圧貯蔵タンクからの圧縮空気と熱化学加熱器による無公害動作を使用し、高速道路では、１つ以上の圧縮段階を使用して高圧貯蔵タンクに再供給し、反応装置に熱を提供して気化したアンモニアが脱着し、蒸発器内に再凝結するように熱化学加熱器を再生しながら化石エネルギーを動力源とする加熱器により動作する、３つのエネルギー源で動作する。
【００４９】
また、本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、エネルギーをほとんど必要としない走行時、あるいは、例えば、丘陵、峠などを登るため、または始動を促進するために時折出力を高める時、フライホイールを備えた電動モータを切り替える、４つのエネルギー源で動作する。
【００５０】
上述の本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、４つのエネルギー源で動作し、特に車両で使用され、希望する性能特性または必要要件に応じて、組み合わせて、または単独で使用することができる。
―  高圧貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気からのエネルギーは主エネルギー源であり、特に、都市環境で完全にクリーンな車両動作のために使用される。
―  熱化学エネルギーは、厳密に無公害で動作する間、車両の性能特性および自立性を高めるために使用される。
―  バーナー加熱器の化石燃料は以下のために使用される。
【００５１】
―  圧縮空気噴射による動作時に車両の性能特性と自立性を高める。
【００５２】
―  車両が高速道路を走行時、または貯蔵タンクが空になった時。
【００５３】
―  車両が動作可能な間にタンクを充填する。
【００５４】
―  熱化学加熱器もまた空の時に熱化学加熱器を再生する。
―  電気エネルギーは以下のために使用される。
―  車両が家庭用２２０Ｖ電源に接続して、圧縮空気タンクを再充填時にコンプレッサを駆動する。
【００５５】
―  車両バッテリによる動力で装置を始動する。
【００５６】
―  必要に応じてエンジントルクを時折向上させる。
【００５７】
―  減速時または制動時に車両を制動する。
【００５８】
当業者は、必要要件および特性に応じて各種システムの切替モードを選択し、例えば、バーナー型加熱器を所定の車速、例えば、６０ｋｍ／ｈの時に動作するなど、各種の実施パラメータをプログラムすることができる。
【００５９】
本発明に係るピストン行程制御器は、向かい合うシリンダーの軸と圧力レバーの固定点が同軸上でほぼ一直線に並び、クランクシャフトに連結された制御ロッドの軸が、連接アームの共通軸上ではなく、共通軸と固定点または揺動部の間の軸自体に位置することを特徴とする。このため、下部アームとその対称体は、連結ロッドにより向かい合うピンに連結されたそれぞれの自由端に２本のピンを有し、ほぼその中央に位置し、揺動または固定点上で揺れ動く１本のリンクを表す。
【００６０】
本発明に係るピストン行程制御器は従来の２行程、４行程、ディーゼルまたは応用点火内燃機関（applied ignition internal combustion motors）へ有利に適用することができる。
【００６１】
ピストンをその上死点で停止可能であることは大きな長所であるが、上述の発明を変更することなく、これらの機器のすべてを従来のクランクシャフト機器に使用することもできる。
【００６２】
本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、あらゆる陸上車両、海上船舶、軌道車両、航空機に搭載する補助エンジンとして使用することができる。
【００６３】
本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、特許番号ＷＯ００／０７２７８に記載の緊急用発電装置および、発電、発熱、空調などを行う数多くの家庭用熱電併給の用途で有利に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
図１および図２は、２本のピストンと、２段階ピストン１および１Ａを見ることができる同じ軸ＸＸ’にほぼ沿って向かい合う、２筒のシリンダーを備えた本発明に係る装置の可動部の構造を示す略断面図である。各可動部は、仕事または膨張シリンダー４および４Ａ内を摺動し、圧縮リング３および３Ａを備えた大直系２および２Ａのキャップを形成する第１エンジン段階と、圧縮シリンダー７および７Ａ内を摺動し、圧縮リング６および６Ａを備えたより小さい直系のある種の軸からなる第２同心円エンジン段階５および５Ａと、を有している。また、各ピストンは、ピストンピン９および９Ａで示されるピンによりピストンを、それ自身が共通ピン１１および１１Ａにより、シリンダー軸ＸＸ’にほぼ位置する固定ピン１２Ａ上にほぼその中心が取り付けられたスインギングリンク１２の２つの自由端に連結された連結ロッド１０および１０Ａにより、ロッドクランクシステムに連結可能にする突起部８および８Ａを有している。固定ピン１２Ａはこのようにアーム１２をハーフアーム１２Ｂとハーフアーム１２Ｃの２部に分割している。ここで、２本のハーフアームのうちの１本である１２Ｂは、ピン１２Ｄにより、ピン１５上を回転するクランクシャフト１４のクランクピン１３Ａに連結された制御ロッド１３に連結されている。クランクシャフトの回転時（矢印方向）、制御ロッド１３はピン１２Ｄに力を加え、スインギングリンク１２を動かし、ピストン１および１Ａをシリンダー４、４Ａ、６、６Ａ、または軸ＸＸ’に沿って下死点（図１）から上死点（図２）へ移動させ、上死点から下死点への動力行程ではピストン１および１Ａに加わる力をクランクシャフト１４に伝達し、前記クランクシャフトを回転させる。ピストンがそれぞれの上死点にある場合（図２）、連結ロッド１０および１０Ａ、およびスインギングリンク１２は軸ＸＸ’に沿って並ぶ。この位置で、クランクシャフトのクランクピン１３Ａと軸ＸＸ’の間の距離はクランクシャフトの回転時のある期間でほぼ一定となるため、ピストンの行程は相当の期間の間、それぞれの上死点で停止したままの状態に制御される。
【００６５】
図３および図４は、図１および図２に示された可動部を備え、さらに仕事シリンダー４および４Ａはそれぞれ、空気噴射器１６および１６Ａを含む膨張室１５および１５Ａ、排気バルブ１７および１７Ａ、排気パイプ１８および１８Ａを有した、本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータの断面図を表している。
【００６６】
各圧縮シリンダー６および６Ａは、吸気バルブ１９および１９Ａと排気バルブ２０および２０Ａを有している。シリンダー６Ａの排気バルブ２０Ａはパイプ２３により圧縮シリンダー６の圧縮シリンダー吸気バルブ１９に連通する一方で、膨張シリンダー４の排気パイプ１８は、その開弁または閉弁に応じて、排気流を大気へ、またはパイプ２２を介して圧縮シリンダー６Ａの吸気部１９Ａへ導く２方向バルブ２１を有し、さらに前記シリンダーの排気バルブ２０は、パイプ２４により、調整装置２６およびバッファタンク２７を介してエンジン噴射器１６、１６Ａに使用圧力（例えば、３０バール）で供給する高圧貯蔵タンク２５に連通している。
【００６７】
図３および図４のエンジンモードの動作時、圧縮シリンダーの吸気バルブおよび排気バルブ１９、１９Ａ、２０、２０Ａは閉弁に保たれ、圧縮シリンダー６および６Ａはアイドル状態となり、図４に示されるように、バルブ２１は上死点では仕事シリンダー４の排気を圧縮シリンダー６Ａの吸気バルブ１９Ａに連通するパイプ２２を閉鎖し、ピストンがその上死点にとどまる間、空気噴射器１６、１６Ａは作動して膨張室１５および１５Ａに圧力を加え、次に、ピストン１および１Ａの大キャップ２および２Ａに印加された圧力は、図３に示されるように、ピストンをその下死点の方向に押圧し、クランクシャフト１４に印加された力を伝達させ、エンジンを回転させて仕事をさせ、その後、排気バルブ１７および１７Ａは開弁し、ピストンの上り行程の間、膨張された空気を大気に放出する。
【００６８】
コンプレッサの動作時、図５に示されるように、装置は電動モータなどの機器（図示されていない）により駆動され、圧縮シリンダーの吸気バルブ１９および１９Ａ、排気バルブ２０および２０Ａは開放され動作可能になり、フラップ２１は排気空気１８が大気に開放されることを阻止し、フィン付きパイプ２２を介して圧縮シリンダー６Ａの吸気バルブ１９Ａへ送る。噴射器１６および１６Ａは作動しなくなり、シリンダー４の膨張室１５に位置する吸気バルブ１６Ｂが解除されその動作が許可される間、仕事シリンダー５Ａがアイドル状態になることが許可される。ピストンが下り行程の時、吸気バルブ１６Ｂは開弁し、この動作環境時第１コンプレッサ段階となる仕事シリンダーを大気圧で充填させ、ピストンの上り行程時、バルブ１６Ｂは自動的に閉弁し、排気バルブ１７は開弁し、空気はこうしてフィン付きパイプ２２を介して圧縮シリンダー６Ａの吸気バルブ１９Ａの方向に圧縮される。この間、コンプレッサピストン５Ａがフィン付きパイプ２３により圧縮空気を圧縮シリンダー６の吸気１９へ放出し、圧縮ピストン５が高圧に圧縮された空気を排気バルブ２０とフィン付きパイプ２４を介して貯蔵タンク２５の方向へ放出する。
【００６９】
各圧縮段階の間、最適な効率が得られるように、圧縮された空気は空気間熱交換器として動作するフィン付きチューブで冷却される。
【００７０】
図６、図７、図８、および図９は、空気間熱交換器（ラジエータ）と、コンプレッサ動作および周囲熱エネルギー回収動作用圧縮シリンダーを構成する主要素を使用可能にする手段および機器、を備えた本発明に係る装置を示している。ここで、本装置は熱交換器または空気間ラジエータとともに表されている。
【００７１】
コンプレッサモードで動作時、図６に示されるように、本装置は電動モータ（図示されていない）などで駆動され、圧縮シリンダーの吸気バルブおよび排気バルブは解除されて動作可能に位置することが可能になり、フラップ２１は排気空気１８が大気に開放されることを妨げ、フィン付きパイプ２２とラジエータ２２Ｅを介して圧縮シリンダー６Ａの吸気バルブ１９Ａに送り、噴射器１６および１６Ａは動作しなくなり、仕事シリンダー４の膨張室１５に位置する吸気バルブ１６Ｂが解除されてその動作を許可されている間、仕事シリンダー５Ａがアイドル状態になることを許可する。ピストンが下り行程の時、吸気バルブ１６Ｂは、この動作モードでコンプレッサの第１段階である仕事シリンダーを大気圧の空気で充填することを許可し、ピストンが上り行程の間、バルブ１６Ｂは自動的に閉弁し、排気バルブ１７は開弁し、このようにして圧縮された空気は、パイプ２２とラジエータ２２Ｅを介して、圧縮シリンダー６Ａの吸気バルブ１９Ａに送られる。この間、圧縮ピストン５Ａはそのシリンダー内の圧縮空気をパイプ２３とラジエータ２３Ｅを介して圧縮シリンダー６の吸気バルブ１９へ放出する。なお、空気はラジエータ２２Ｅおよびラジエータ２３Ｅで冷却される。バイパスバルブ２３Ａ、２３Ｂ、および２３Ｃは、この経路が得られるように配置されている。この間、圧縮ピストン５は高圧に圧縮された空気を排気バルブ２０、パイプ２４、バイパスバルブ２４Ａ、およびラジエータ２４Ｅを介して貯蔵タンク２５へ放出する。
【００７２】
各圧縮段階の間、最適な効率が得られるように空気はラジエータで冷却される。
【００７３】
図７は、エンジンモード動作時に周囲熱エネルギー回収モードで動作する同様のエンジン装置を表している。タンク２５に貯蔵された高圧空気がパイプ２４、ラジエータ２４Ｅ、バイパスバルブ２４Ａおよびバイパスライン２４Ｂ、およびバイパスバルブ２３Ｃを介してシリンダー６の吸気バルブ１９に送られ、ここでピストン５を押圧して仕事を行い膨張し、ピストンの上り行程時には放出され排気バルブ２０、バイパスライン２２Ｃ、次にパイプ２２およびラジエータ２２Ｅへと送られ、ラジエータ２２Ｅでは再加熱され、シリンダー６Ａの吸気バルブ１９Ａの方向に圧力および／または体積を増大し、そこで再び仕事を行い、ピストンの下り行程時には、ピストン５Ａを押圧し、再び冷却し、その後、ピストンの上り行程時には放出され、より低い圧力でパイプ２３、バイパスバルブ２３Ａ、パイプ２５およびラジエータ２５Ｅへと送られ、ラジエータ２５Ｅでは、再び加熱されて使用圧力バッファタンクの方向に圧力および／または体積を増大し仕事シリンダー４および４Ａに供給される。これらのサイクルの間、貯蔵タンクの空気は、２つの仕事を伴う膨張段階とラジエータ２２Ｅと２５Ｅでの２つの再加熱段階を経過し、各加熱段階では、大気から周囲エネルギーを回収することにより体積および／または圧力を増加している。
【００７４】
貯蔵タンク２５の圧力が低下すると、図８に示されるように、２段階シリンダーの第１シリンダー、この場合、排気量の小さいシリンダー５、の圧力膨張は達成できなくなり、貯蔵タンクからの空気はバイパスバルブの動作設定により、ラジエータ２４Ｅ、バイパスバルブ２４Ａ、パイプ２４Ｂ、バイパスバルブ２３Ｃ、パイプ２３、ラジエータ２３Ｅ、バルブ２３Ｂ、パイプ２２および吸気バルブ１９Ａを介して容積の大きい回収シリンダー６Ａに送られ、膨張してピストン５Ａを押し戻して仕事を行い、冷却して、排気されて排気バルブ２０Ａ、パイプ２３、バイパスバルブ２３Ａ、パイプ２５、およびラジエータ２５Ｅに送られ、ラジエータ２５Ｅで加熱されて使用圧力バッファ２７の方向に再び体積および／または圧力を増加し、仕事シリンダー４および４Ａに供給される。
【００７５】
貯蔵タンク２５の圧力が再び低下すると、図９に示されるように２筒の回収シリンダーは使用できなくなり、迂回される。これを実行するため、バイパスバルブは、貯蔵タンクの圧縮空気がパイプ２４、ラジエータ２４Ｅ、バルブ２４Ａ、パイプ２４Ｂ、バルブ２３Ｃ、パイプ２３、ラジエータ２３Ｅ、バルブ２３Ｂ、バイパスパイプ２３Ｄ、バルブ２３Ａ、パイプ２５およびラジエータ２５Ｅを介してバッファタンク２７に送られるように動作設定されている。
【００７６】
貯蔵タンクを離れてラジエータへと移動する際、圧縮空気の温度は若干低下するが、周囲温度に近くに保たれることに注意されたい。
【００７７】
図１０は、ラジエータ２５Ｅの後のパイプ２５に加熱器２９を備えた、本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の略図である。図示されるように、高圧貯蔵タンク２５からの空気は、周囲熱エネルギー回収装置とそのラジエータ２４Ｅ、２３Ｅ、２５Ｅを通過した後、最終使用バッファタンク２７に送られる前にその温度は著しく増加し、加熱器で圧力および／または体積が増加する。
【００７８】
図１１は、ガスシリンダー３０で表される、ガソリンまたはディーゼル燃料などの化石燃料、または車両用ＬＰＧ（液化石油ガス）、天然ガスなどで動作可能なバーナー型加熱器の略図である。貯蔵タンクからの圧縮空気はパイプ２５によりヒーター２９へ送られ、圧縮空気の圧力および／または体積は増加する。パイプ２５は、圧縮空気の流れを遅くして加熱時間を長くするように、その直径がヒーターの炉床３１で増加しており、熱交換を良くするため、複数のフィン３２を有している。パイプ２５の直径は炉床を離れると元の直径に戻り、圧縮空気は圧力および／または体積を増加した後、最終使用バッファタンクに戻る。バーナー３３はフィン付きパイプの下部に位置し、燃焼に必要なガス／空気の混合の注入口３４Ａを制御する機器３４は加熱を制御することができる。燃焼した空気は、汚染排出物を少なくするために触媒３５Ｂを有した排気部３５により排出される。
【００７９】
図１２は本発明に適用した熱化学反応装置の動作原理を説明する略図である。ここでは２つの動作段階が示されている。本装置は液体アンモニアを有した蒸発器３６を備え、制御バルブ３７が開弁すると、液体アンモニアが気化し、気化したアンモニアが反応装置３８に入った塩化カルシウムなどの固体塩により固定され、熱が発生するようになっている。パイプ２５に入り、圧力および／または温度が増加してパイプ２５Ｃにより最終使用バッファタンクに放出される前に貯蔵タンク３９の圧縮空気に最大熱量を供給して熱交換を向上するため、反応装置はフィン３８Ｃを備えている。反応が終了すると、圧縮空気貯蔵タンクの充填時にコンプレッサの中間熱交換器により回収され、ヒートパイプ４１により伝達された熱により、コンプレッサモードのエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置が、場合によっては電気加熱器４０により補助されて、気化したアンモニアを脱着させ、再び蒸発器内に凝結させ新しいサイクルを再開させる。
【００８０】
図１３は本発明に係る、熱化学反応装置を組み合わせた化石燃料によるバーナーを備えた加熱器の略図である。図示されるように、ヒーター２９Ａでは貯蔵タンクからの圧縮空気がパイプ２５によりヒーターに入るようになっている。パイプ２５は、圧縮空気の流れを遅くして加熱時間を長くするように、その直径がヒーターの炉床３１Ａで増加しており、熱交換を良くするため、複数のフィン３２Ａを有している。パイプ２５の直径は炉床を離れると元の直径に戻り、圧縮空気は圧力および／または体積を増加した後、最終使用バッファタンクに戻る。バーナー３３はフィン付きパイプの下部に位置し、燃焼に必要なガス／空気の混合の注入口３４Ａを制御する機器３４は加熱を制御することができる。燃焼した空気は、汚染排出物を少なくするために、触媒３５Ｂを有した排気部３５により排出される。塩化カルシウムなどの塩を有し、熱交換フィン３８Ｃを備えた反応装置３８Ａがバーナーの近くの炉床３１Ａに配置され、ヒーター２９の炉床３１の外部に位置する、液体アンモニアを有した蒸発器３６に連結している。電気加熱器４０は反応装置３８の下部に配置されている。
【００８１】
車両が、貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気を動力源として無公害モードで動作する場合、制御バルブ３７が開弁し、蒸発器３６に入った液体アンモニアが気化し、気化したアンモニアが反応装置３８に入った塩化カルシウムなどの固体塩により固定され、熱が発生するようになっている。発生した熱は反応装置のフィン３８Ａおよびフィン３２Ａによりパイプ２５の圧縮空気に伝達され、パイプ２５を通過する圧縮空気の圧力および／または体積を増加させる。化学反応が終了すると、バーナー４１を点火し、気化したアンモニアを脱着させ、再び蒸発器内に凝結させるために反応装置が必要とする熱を与えることにより、熱化学反応装置を再生することが可能である。また、パイプ２５内の圧縮空気の加熱処理を継続することも可能である。
【００８２】
図１４は、高圧圧縮空気タンクなしに、単独動作可能に動作設定されている装置の１つを備えたエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置を示している。図示されているように、本発明に係る装置は、ガスシリンダー３０に入った化石燃料を動力源とするヒーター２９を備え、排気ポート１８および１８Ａはパイプ２２により圧縮シリンダー６Ａの吸気バルブ１９Ａに連結し、前記圧縮シリンダー６Ａの排気バルブ２０Ａはパイプ２５と加熱ヒーター２９を介してバッファタンク２７に連結している。
【００８３】
ピストンが上死点の時、図１４に示されるように、空気噴射器は制御され、膨張室１５および１５Ａの圧力は増加し、ピストン１および１Ａはそれぞれ下死点の方向に押圧され、動力行程を実行し、ピストンが上り行程の間は、図１５に示されるように、排気バルブ１７および１７Ａは開弁し、膨張した空気は押し戻され、排気１８、パイプ２２、ラジエータ２２Ｅ、および圧縮シリンダー６Ａの吸気バルブを介して圧縮シリンダー６Ａの方向に再び圧縮され、その後、ピストンが上死点に到達すると直ちに空気はシリンダー６Ａに入る。前のサイクルの間に圧縮シリンダー６Ａ内で圧縮された空気はヒーター２９の方向に排気され、圧力および／または体積を増加した後、バッファタンク２７に送り込まれ、噴射器１６および１６Ａに供給される、
図１６は、図１４および図１５に示された単独動作時に高圧圧縮空気貯蔵タンク２５を充填可能な同じエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置を示している。図示されているように、圧縮シリンダー６の吸気バルブには周囲空気が供給され、同圧縮シリンダーの排気バルブ２０はそのパイプ２４により高圧貯蔵タンク２５に連結されている。エンジンが、エネルギーがシリンダー３０内のガスにより供給される単独モードで動作している時、圧縮ピストンはその下り行程時に大気空気を吸い込み、その上り行程時に排気バルブとパイプ２４を介して貯蔵タンク２５へそれを圧縮する。エンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、このように圧縮空気による単一エネルギーで動作することができ、タンク２５内の高圧圧縮空気は膨張し、最終使用圧力でバッファタンク２７に送られ、噴射器１６および１６Ａに供給され、噴射器１６および１６Ａは上死点で開き、膨張室１５および１５Ａを加圧し、膨張してピストン１および１Ａを押し戻し、動力行程を実行させる。ピストンの上り行程時、排気バルブ１７および１７Ａは開弁し、バルブ２１Ｄおよび２１Ａは上り行程時に膨張した空気を大気へ開放することができるように動作設定される。
【００８４】
上述のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置は、都市部では、例えば、５０ｋｍ／ｈの低速で、例えば、貯蔵タンク２５からの補助圧縮空気噴射のみで動作する無公害モードで走行し、高速道路では、例えば、触媒による継続燃焼により汚染物質の排出が極わずかで安定した、化石燃料を動力源とする動作モードで走行する、二重エネルギーで動作可能な装置である。
【００８５】
単純化し、図面の理解を容易にするため、図１４、図１５、および図１６は、図７
【００８６】
化石燃料および図１２に示された熱化学反応装置を組み合わせた本発明に係るヒーターも同様に、この種の二重エネルギー動作で有利に使用可能である。
【００８７】
さらに、単純化するために、ここに記載された図面はすべて２筒の向かい合うシリンダーを備えた装置に関したものであるが、同様の原理に従って動作する４筒または６筒のシリンダーを備えた装置は、圧縮段階の数および／または周囲熱エネルギー回収、または、装置の単独動作時に膨張シリンダーの多数の圧縮段階が選択することが可能である二重エネルギー動作時において多くの可能性を提供することができる。
【００８８】
図１７は、永久磁石電動モータに既知の手段を装備した背景にエンジンフライホイール４３が示された本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の略図である。永久磁石４１、４１Ａ、および４１Ｂは、電動モータのステータを形成する前記エンジンフライホイールの外周に沿って所定の間隔で配置されている。同心円状に、エンジンクランクシャフトと一体に、ステータ４５が取り付けられている。ステータ４５上には電磁石４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、および４２Ｄが永久磁石に対向し、所定の間隔で配置されている。複数の永久磁石が複数の電磁石と同時に対応することのないように、電磁石の数は永久磁石の数よりも多い。電磁石は電子装置により制御され、逐次オンになりローターの永久磁石を引き寄せる。永久磁石４１が電磁石４２により引き寄せられ、電磁石４２に対向すると、電磁石４２の力は切られ、永久磁石４１はその引き寄せる力から開放される。次に、反対の回転方向にある永久磁石４１Ａの最寄りの電磁石４２Ａがオンになり、永久磁石４１Ａを引き寄せる。このようにしてローター４３は回転する。この行程は次の要素で繰り返される。
【００８９】
本発明は上述および図面に示した実施の形態にまったく限定されるものではなく、材料、制御手段、バルブ、およびシャッター、エンジン駆動電動オルタネータの動作原理、熱化学反応装置の原理、上述の装置および機器は、本発明の原理を変えることがない限り、変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】エンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の可動部の下死点時の略断面図。
【図２】上述の可動部の上死点時の略断面図。
【図３】図１および図２に示された可動部を備えた、本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置のエンジン動作が下死点時の略断面図。
【図４】上述の装置のエンジン動作が上死点時の略断面図。
【図５】上述の装置の空気コンプレッサ動作時の略断面図。
【図６】コンプレッサモードまたは周囲熱エネルギー回収のいずれかの動作を可能にする機器を備えた本発明に係る装置のコンプレッサ動作時の略断面図。
【図７】上述の本発明に係る装置の周囲熱エネルギー回収機器を使用したエンジン動作時の略断面図。
【図８】上述の本発明に係る装置の周囲熱エネルギー回収機器を使用したエンジン動作時の略断面図。
【図９】上述の本発明に係る装置の周囲熱エネルギー回収機器を使用したエンジン動作時の略断面図。
【図１０】加熱器を備えた本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の略断面図。
【図１１】化石燃料で動作可能なバーナー型加熱器の略断面図。
【図１２】本発明に適用した熱化学反応ヒーターの動作原理を説明する略断面図。
【図１３】バーナーと熱化学反応装置を組み合わせた加熱器の略断面図。
【図１４】加熱器を備え、単独動作用に設計された本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の上死点時の略断面図。
【図１５】上述の装置の下死点時の略断面図。
【図１６】エンジンモード動作時に貯蔵タンクを充填するように装備された上述のエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の略断面図。
【図１７】コンプレッサ駆動電動モータを構成するエンジンフライホイールを備えた本発明に係るエンジン駆動コンプレッサオルタネータ装置の略断面図。
【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月7日(2003.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
単純化し、図面の理解を容易にするため、図１４、図１５、および図１６は、図７、図８、図９、および図１０に記載された周囲熱エネルギー回収装置を装備していないエンジン駆動コンプレッサオルタネータを表している。本発明の原理を変えることなくこの周囲熱エネルギー回収装置を導入することが可能であることはいうまでもない。
【国際調査報告】
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