(57)【要約】ピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させるためのシステムであって、システムは、相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を画成するためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンと、室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水蒸気を供給する手段と、室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水素を供給する手段と、室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に加熱空気を供給する手段とを含む。【選択図】図１
2008501083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させるためのシステムであって、前記システムは、
相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンと、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水蒸気を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水素を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に加熱空気を供給する手段と
を含む、前記システム。
【請求項２】
水蒸気供給手段を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記水蒸気供給手段は、
第１の供給量の水を貯蔵するための水容器と、
水蒸気が通って前記水容器から前記室内に供給され得る水蒸気ノズルとを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
水素を生成する手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記水素を生成する手段は、電気分解のプロセスによって水から水素を抽出する手段を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記室内に供給される水蒸気は少なくともほぼ沸点まで予熱される、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
加熱された空気を貯蔵するために適応された、放出可能に密閉可能なタンクを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記放出可能に密閉可能なタンクは、弁と、開閉位置間での前記弁の作動を自動化するための制御手段とを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記弁の作動を自動化する手段は、前記弁と接続されているマイクロコントローラを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記弁は電磁弁を含む、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
加熱された空気を発生させる手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記加熱された空気を発生させる手段は、前記室内の空気を圧縮し、それによって空気を加熱するためのピストンおよびシリンダを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ピストンとシリンダとの間での圧縮前に、空気が通って外部空気供給源から前記室内に供給され得るシリンダに配設されたエアインレットノズルを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記室内に供給される空気はほぼ無水である、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記室から前記室内に水蒸気を供給する手段へ水を再循環するための再循環手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記再循環手段は、室の内容物が通って前記室から排出され得る、前記室に配設された排気弁を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記室内の水蒸気がほぼ膨張し終えた時を検出するための圧力センサを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記センサの出力は、前記排気弁の開弁をトリガするように適応されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
機関を熱的に絶縁する手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
ピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させる方法であって、前記ピストン機関は相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンを含み、前記方法は、
（ｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水蒸気を供給するステップと、
（ｉｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水素を供給するステップと、
（ｉｉｉ）その後、室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に加熱された空気を供給するステップと
を含み、
それによって、室内の水蒸気および水素と加熱された空気との相互作用が室内での水素および水蒸気の膨張をもたらし、それによってピストンの下降行程を駆動させる、前記方法。
【請求項２１】
加熱された空気が室内で形成される、請求項２０のステップ（ｉ）に先行するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２２】
相対的に未加熱の空気が、加熱された空気の形成前にエアインレットバルブを介して外部空気供給源から室内に供給される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記相対的に未加熱の空気はほぼ無水である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記相対的に未加熱の空気は、シリンダに対するピストンの下降行程の開始時に外部空気供給源から室内に供給される、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記加熱された空気は、シリンダにおいて上昇行程を移動しそれによって室内に収容された相対的に未加熱の空気を圧縮するピストンにより室内で形成される、請求項２２乃至２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
加熱された空気が上昇行程中にピストンとシリンダとの間で圧縮によって形成されると、加熱された空気はタンクに配設された開いた弁を通じて放出可能に密閉可能なタンク内へ強制され、その後、弁は加熱された空気をタンクの内部に一時的に閉じ込めるために閉じられる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記室内に水蒸気を供給するステップは、シリンダにおけるピストンの下降行程の開始時に室内に水を供給することを含む、請求項２０乃至２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記室内に水素を供給するステップは水素を生成する先行ステップを含む、請求項２０乃至２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記水素を生成するステップは水の電気分解を生じるステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
請求項２０のステップ（ｉｉｉ）は、ステップ（ｉ）の開始の約１０ミリ秒以内に発生する、請求項２０乃至２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
室内の水蒸気がほぼ膨張し終えた時に排気弁を通じて室から排気水蒸気を排出するステップを含む、請求項２０乃至３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
室内の水蒸気が膨張し終えた時を検出するために圧力センサが使用される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
排気弁、
エアインレットバルブ、
水蒸気インレットバルブ、
のうちの少なくとも１つの作動を自動化するためにマイクロプロセッサの使用を含む、請求項２０乃至３２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関（ｅｎｇｉｎｅ、エンジン）、特に蒸気機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の機関は、熱エネルギーから機械的エネルギーを発生させる。例えば、典型的な自動車において、ガソリンがシリンダ・ピストン機構において燃焼されて機械的エネルギーを供給する。
【０００３】
そうした機関の課題は、それらが動作するためにガソリンといった相対的に高額な化石燃料を必要とするということである。ガソリンを燃焼させることによって生じる廃棄物もまた、人間および環境の両方に有害になりがちである。
【０００４】
蒸気駆動機関は、ガソリン駆動機関のより安価で環境にやさしい代替物を提供しようと追求されてきた。しかし、現行の基礎に基づくピストン・シリンダ機構の内部での蒸気の膨張によって発生する動力を効率的に利用できるかどうかに課題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術における上述の課題のうちの少なくとも１つを軽減するための方法および装置を提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はいくつかの異なる広範な形態を含む。本発明の実施形態は、ここに記載された異なる広範な形態の１つまたはいずれかの組合せを含み得る。
【０００７】
第１の広範な形態において、ピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させるためのシステムであって、前記システムは、
相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンと、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水蒸気を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水素を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に加熱空気を供給する手段と
を含む、前記システム。
【０００８】
好ましくは、水蒸気供給手段は、第１の供給量の水を貯蔵するための水容器と、水蒸気がそれを通って水容器から室（ｃｈａｍｂｅｒ、チェンバー）へ室内に供給され得る水蒸気ノズルとを含む。好ましくは、水蒸気は、水が圧力を受けて室の相対最小容積内に噴射された時に、室内部で形成し得る。一般に、室内に供給される水蒸気はほぼ沸点まで予熱される。
【０００９】
好ましくは、水素は電気分解のプロセスによって生成され得る。好ましくは、本発明は、その中に配置された第２の供給量の水を有する気密容器を含む。一般に、容器はガラス材料を含み得る。また一般に、第２の供給量の水は温かくてもよい。好ましくは、陰極および陽極がそれぞれ電源の負端子および正端子と接続され、容器内部の第２の供給量の水に挿入される。電流が第２の供給量の水に通電され得て、それによって水素ガスが陰極で形成され得て、水からの酸素が陽極で形成する。好ましくは、弁が容器を室と接続して、制御された供給量の水素が本発明の動作中に室内に進入することを可能にする。
【００１０】
好ましくは、本発明は、加熱空気が室内に放出される前に加熱空気を一時的に貯蔵するために適応された放出可能に密閉可能なタンクを含む。好ましくは、放出可能に密閉可能なタンクは、弁および、開閉位置間での弁の作動を自動化するための制御手段を含む。一般に、弁は電磁弁を含み得る。一般に、電磁弁の自動制御は、電磁弁と接続され得る事前にプログラムされたマイクロコントローラによって行われ得る。
【００１１】
また好ましくは、本発明は、室において水蒸気および水素と混合されるはずの加熱空気を発生させる手段を含む。一般に、本発明は、空気がそれを通って室内に供給され得るエアインレットノズル（air inlet nozzle、空気入口ノズル、吸気ノズル、空気注入ノズル）を含む。好ましくは、室内に供給される空気はほぼ無水である。
【００１２】
一般に、加熱空気を発生させる手段は、室内部に配置された相対的に未加熱の空気を圧縮し、それによって空気を加熱するように適応され得るピストン・シリンダ機構を含む。好ましくは、空気が室内部で圧縮された時に、圧縮され加熱された空気はシリンダピストンに対するピストンの上昇行程運動によって放出可能に密閉可能なタンク内に強制される。好ましくは、タンクの弁は、室内部の空気が圧縮されている時点で自動的に開かれ、それによって加熱空気がタンクに強制されるのを可能にする。その後、加熱空気タンク弁は、加熱空気がタンク内にほとんど強制されると自動的に閉じられ、それによって加熱空気の一時的な貯蔵をもたらし得る。
【００１３】
好ましくは、本発明はさらに、放出可能に密閉可能なタンク（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ、リザーバ、容器）に配設された発熱体を含んでもよく、それによって発熱体はタンクに貯蔵された空気の温度をさらに上昇させるか、または少なくとも維持し得る。一般に、発熱体は、それに電流が通電される抵抗線を含む。また一般に、加熱空気は少なくとも約５００℃の温度を有し得る。本発明の特定の実施形態において、放出可能に密閉可能な加熱空気タンクは、水容器内部に貯蔵された水の温度が加熱空気タンクからの熱流によって上昇され得るように水容器の近傍に配置され得る。
【００１４】
好ましくは、本発明は、水を室から水容器に再循環するための再循環手段を含み、前記再循環手段は、室内部の水がそれを通って室から排出され得る室に配設された排気弁を含む。排気弁を通じて室から排出された水は、排気弁から水容器への輸送中に、凝結を受けるかもしれない。
【００１５】
好ましくは、本発明は、水蒸気が室内部でほぼ膨張し終えた時を検出するように適応された圧力センサを含む。より好ましくは、センサ出力は、水蒸気の膨張がほぼ終わった時に排気弁を開くためのトリガとして働き得る。例えば、センサ出力はマイクロコントローラを介して排気弁と接続され得る。
【００１６】
一般に、排気弁は、ピストンがその下降行程の完了中の半分未満にある時に開弁される。有利には、センサは排気弁の適時な作動を生じることを助成して、水蒸気が室内部で膨張し終えた時に、空気、水蒸気の収縮、および／または温度の減少の生起を軽減する。
【００１７】
好ましくは、本発明は機関を熱的に絶縁する手段を含む。例えば、これは、室を囲むように適応された熱的ケーシングを含み得る。
【００１８】
第２の広範な形態において、ピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させる方法であって、前記ピストン機関は相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンを含み、前記方法は、
（ｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水蒸気を供給するステップと、
（ｉｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水素を供給するステップと、
（ｉｉｉ）その後、室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に加熱された空気を供給するステップと
を含み、
それによって、室内の水蒸気および水素と加熱された空気との相互作用が室内での水素および水蒸気の膨張をもたらし、それによってピストンの下降行程を駆動させる、前記方法。
【００１９】
好ましくは、本発明は室内部で加熱空気を発生させる初期ステップを含む。より好ましくは、このステップは上述のステップ（ｉ）に先行する。また好ましくは、このステップは、水蒸気が室内に供給される前、一般にピストンが第１の下降行程を移動している時に、相対的に未加熱でほとんど無水の空気を、室に配設されたエアインレットバルブ（air inlet valve、吸気弁、空気注入弁）を介して室内に導入することを含む。一般に、室内に供給される相対的に未加熱の空気は、シリンダ内部でのピストンの戻り上昇行程運動によって圧縮され、それによって空気を圧縮し加熱する。好ましくは、加熱空気は、シリンダ内の空気がピストンによって圧縮される際に、放出可能に密閉可能なタンク内に強制される。一般に、放出可能に密閉可能なタンクは、室の副区画を含む。
【００２０】
好ましくは、本発明は供給量の水素を生成するステップを含む。一般に、このステップは、適切な量の水素が生成されるようにステップ（ｉ）の前に開始する。一般に、このステップは一定の供給量の水素ガスが利用可能であるように進行する。
【００２１】
より好ましくは、水素を生成するステップは、容器における水の電気分解を実行するステップを含む。好ましくは、本発明は、第２の供給量の水がその中に配置されている容器を含む。一般に、容器はガラス材料を含み得る。また一般に、第２の供給量の水は温かくてもよい。好ましくは、陰極および陽極がそれぞれ電源の負端子および正端子と接続され、容器内部の第２の供給量の水に挿入される。電流が第２の供給量の水に通電され得て、それによって水素ガスが陰極で形成し、水からの酸素が陽極で形成する。好ましくは、弁が容器を室と接続して、制御された供給量の水素が本発明の動作中に室に進入することを可能にする。
【００２２】
好ましくは、シリンダ内に水蒸気を供給するステップは、シリンダに対するピストンの第２の下降行程の開始時に生起する。
【００２３】
好ましくは、上記のステップ（ｉｉ）は上述のステップ（ｉ）の開始後ほぼ即時に生起する。
【００２４】
好ましくは、本発明は、シリンダに対するピストンの第２の上昇行程の間に排気弁を通じて室から排気水蒸気を排出するさらなるステップを含む。一般に、このステップもまた、排気弁の開弁を自動的に作動させるためにマイクロコントローラの使用を伴う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、添付図面と関連づけて記載される、その好適であるが非限定的な実施形態の以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
【００２６】
図１〜４は、可変容積の室（６）を画成するために摺動可能にシリンダ（１２）と係合したピストン（７）を含む機関（１）の第１の実施形態を示している。連接棒（８）がピストン（７）から突出しており、カムプロファイル（１０）を介してクランク軸（１１）と回動自在に係合している。
【００２７】
第１の実施形態はまた、供給量の水を貯蔵するための水タンク（１５）、水蒸気がそれを通って水タンク（１５）から室（６）内に供給され得る水蒸気ノズル（５）、ほぼ無水の空気がそれを通って室（６）内に供給され得るエアインレットバルブ（２）および、室（６）の内容物がそれを通って排出され得る排気弁（４）を含む。エアインレットバルブ（２）および排気弁（４）は電子的に作動される。
【００２８】
また、加熱空気タンク（３）が、加熱空気を放出可能に貯蔵するために図１に示す通りシリンダ（１２）に配設されている。
【００２９】
水容器（１５）は、図１〜４に示す通り加熱空気タンク（３）の近傍に配置され、供給量の水を収容するために使用される。水容器（１５）との加熱空気タンク（３）の相対的近接性は、少なくともある程度の伝熱が加熱空気タンク（３）から水容器（１５）に生じることを可能にして、室（６）内に供給される前に水を部分的に予熱することを助成する。本発明の特定の他の実施形態では、独立した発熱体が水容器に配設され、水を沸騰させるために発熱体が電気ヤカンにおいて使用されているのとほぼ同様に機能するように適応されている。第１の実施形態において、水温は室内に供給される前に少なくともほぼ沸点にある。
【００３０】
実施形態（１）はまた、水素を生成する手段を含む。具体的には、気密容器（１７）に配置された第２の供給量の水（１８）から水素ガスを抽出するために電気分解のプロセスが使用される。容器は、シリンダ（１２）の上面に取り付けられ、その中で生成された水素が相互接続弁（１９）を通じて容器（１７）から室（６）内に制御可能に送給され得るようにしている。第２の供給量の水（１８）が保持される容器（１７）は、ガラスでできている。第２の供給量の水（１８）は温かい。黒鉛陰極（１４）および陽極（１４’）が、それぞれ電源（２０）の負端子および正端子に接続され、容器（１７）内部の第２の供給量の水（１８）に挿入されている。この実施形態において、電源は１２Ｖバッテリを含む。電流が第２の供給量の水（１８）に通電されると、水素ガスが陰極（１４）で生じ、水からの酸素が陽極（１４’）で生じる。水素が形成されると、それは容器（１７）内部の水（１８）の上方の空間にたまる。容器（１７）内の水素に圧力が加えられ、弁（１９）を通じて室への水素の排出を生じる。
【００３１】
ピストン（７）は、それが少なくとも第１の位置と第２の位置との間で変化し得るようにシリンダ（１２）と摺動可能に係合している。ピストン（７）が第１の位置に配置された時、室（６）の容積は図２に示す通り相対的に最小になる。ピストン（７）が第２の位置に配置された時、室（６）は図１に示す通り相対最大容積にある。
【００３２】
第１の実施形態において、第１から第２の位置への方向でのピストン（７）の移動は下降行程と呼ばれ、第２の位置から第１の位置への方向でのピストン（７）の移動は上昇行程と呼ばれる。本発明の第１の実施形態は２つの下降行程および２つの対応する上昇行程を含む４行程サイクルを伴い、それは次の通りさらなる詳細において説明する。
【００３３】
図１は、第１の下降行程の完了後にシリンダ（１２）に対して第２の位置で配置したピストン（７）を示している。第１の下降行程の間に、エアインレットバルブ（２）は開かれ、ほぼ無水の空気が室（６）内に供給される。この時点で、排気弁（４）および水吸込み弁（５）は閉じている。シリンダ（１２）に対するピストン（７）の下方への移動は、室（６）の内部で真空を生じ、それは室（６）内への空気の内方の流れを助成する。本発明の他の実施形態では、空気はまたポンプまたはファンの助けを借りてシリンダ（１２）内に強制され得ることも考えられる。エアインレットバルブ（６）は、ピストン（７）が第１の下降行程を経て第２の位置（７）に完全に移動するまで開いたままであり、その後、エアインレットバルブ（６）はそれ以上いかなる空気も室（６）に進入するのを防ぐために閉じられる。
【００３４】
図２は、第１の戻り上昇行程の完了後にシリンダ（１２）に対して第１の位置で配置したピストン（７）を示している。当業者は、カムプロファイル（１０）の回転が連接棒（８）にピストン（７）を第２の位置から第１の位置に強制させることを了解するであろう。上昇行程の間に、室（６）内部の空気は圧縮を受け、それが空気を加熱させる。圧縮空気の温度は少なくとも約５００℃になるが、別の実施形態においては圧縮空気の温度が異なり得ることは当業者には了解されるであろう。また、発熱体（１６）が加熱空気タンク（３）の内部に配設されてその中に貯蔵された加熱空気のさらなる加熱を可能にする。この実施形態において、発熱体（１６）は電流が通電できる抵抗線を含む。
【００３５】
第１の上昇行程が生じている間、加熱空気タンク弁（９）は開かれて、加熱空気がピストン（７）とシリンダ（１２）との間で圧縮される際に容器を満たすことができるようにする。加熱空気タンク弁（９）はその後、図２に示す通り加熱空気を放出可能に密閉するために閉じられる。マイクロコントローラ装置は、（この実施形態においては電磁弁である）加熱空気タンク弁（９）と接続されている。弁（９）の開閉のタイミングは、マイクロコントローラに事前にプログラムされている。
【００３６】
第２の下降行程の開始時に、エアインレットバルブ（２）、排気弁（４）および加熱空気タンク弁（９）は、空気が室（６）に進入するのを実質的に防ぐために閉じたままである。ピストン（７）が第１の位置にあり、第２の下降行程が始まると、水容器（１５）に収容された水は水蒸気ノズル（５）を通じて室（６）内に供給される。ピストン（７）がさらに第２の下降行程を続行するにつれて、図３に示す通り、水は室（６）内部で気化させられる。約３立方センチメートルの水が、拡張した室（６）の１リットルの真空を満たすために使用される。水蒸気が室（６）に供給された後ほぼ即時に、容器（１７）において生成された水素もまた弁（１９）を通じて室内に噴射される。
【００３７】
水蒸気が室内に噴射されて約１０ミリ秒後、かつピストン（７）が第２の下降行程を移動している間に、加熱空気タンク弁（９）は開かれ、加熱空気は室（６）内に供給される。室（６）内部の水蒸気および抽出された水素は加熱空気との相互作用により膨張し、それによってピストン（７）をさらに第２の下降行程、つまり仕事行程に強制し、連接棒（８）はカムプロファイル（１０）を介してクランク軸（１１）の回転を生じる。
【００３８】
水蒸気が室（６）内部でほぼ膨張し終えた時を監視するために圧力センサ（１３）が使用されている。第１の実施形態において、膨張の停止は、ピストン（７）が第２の下降行程を続行している際の第１および第２の位置の間の中間位置にピストン（７）が配置しているのとほぼ同時である。ピストン（７）は、図３においてシリンダ（１２）に対して中間位置で示されている。圧力センサ（１３）は、シリンダ（１２）の内部に取り付けられ、マイクロコントローラ装置を介して排気弁（４）と接続されており、それにより、水蒸気がほぼ膨張し終えたことをセンサが検出した時に、マイクロコントローラは排気弁（４）の開弁を作動させるために制御信号を排気弁に中継する。
【００３９】
ピストン（７）が第２の下降行程および後続する第２の上昇行程を完了すると、室内部の膨張した蒸気は、開いた排気弁（４）を通じて排出される。第２の上昇行程が完了すると、排出された水蒸気は凝縮し、再利用のために排気弁（４）から水吸込み弁（５）に再循環される。図４は、第２の上昇行程の完了後の機関（１）を示している。別の実施形態において、水は冷却材としても働くために機関（１）のまわりで循環され得る。
【００４０】
第１の実施形態において水の損失を軽減する手段として断熱が使用されることは、当業者によってさらに了解されるであろう。
【００４１】
第１の実施形態において、室（６）の相対最小容積は、加熱空気タンク（３）容積と、室（６）内に噴射される水の量との和にほぼ等しくなるように較正される。
【００４２】
空気が加熱すると、それは膨張してより軽くなる傾向があることは当業者には了解されるであろう。このプロセスは、熱気球が動作する方式に類似である。気球および積荷の重量はほとんど無視される。
【００４３】
これに照らして、シリンダに対するピストンの第１の上昇行程の間に圧縮され加熱された空気は、それが加熱前に持っていた立方容積の何倍も有する傾向がある。空気は、急速な圧縮の間に、同じ空気が減圧の間に冷却する速度よりも相当に速い速度で加熱する。急速な圧縮加熱の反対の効果が真空および、それゆえに蒸気を形成するサイクルの間に無効にされることを確かめるために、ターボチャージャ空気吸入システムが使用される。そのようなシステムは一般に、圧縮のためにシリンダ内により多くの空気を追い込むためにファンまたはタービンの使用を伴う。
【００４４】
既存のガソリンまたはディーゼル機関がさらなる実施形態を提供するために改修／追加設置され得ることは、当業者には了解されるであろう。とりわけ、一般的な機関における点火プラグは通常、上述の第１の実施形態に類似の複数の加熱空気貯蔵室により代替されるであろうし、また、既存のガソリンまたはディーゼル機関におけるピストン（単数または複数）の長さは通常、圧縮比を増大するために調整される必要があろう。
【００４５】
当業者は、ここに記載された本発明が本発明の範囲を逸脱することなく特定的に記載されたもの以外の変更および修正を受け入れられることを了解するであろう。当業者に明白となる全部のそのような変更および修正は、以上に広範に記載された通り、本発明の精神および範囲内に該当するものとみなさなければならない。本発明は全部のそうした変更および修正を含むことを理解しなければならない。本発明はまた、本明細書において個別的または集合的に言及または指摘されたステップおよび特徴の全部、さらにいずれか２つ以上の前記ステップまたは特徴のいずれかおよび全部の組合せを包含する。
【００４６】
本明細書におけるあらゆる従来技術への言及は、その従来技術が普通の一般的知識の一部を形成するという承認またはあらゆる形態の提案ではないし、そしてそのように受け取ってはならない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示しており、協働的に係合したピストンおよびシリンダによって形成された室内にほぼ無水の空気が供給され、ピストンの第１の下降行程が完了している。
【図２】本発明の第１の実施形態を示しており、室内の空気はピストンの上昇行程によって圧縮され、圧縮空気は室の頂部の放出可能に密閉可能なタンクに放出可能に貯蔵されている。
【図３】本発明の第１の実施形態を示しており、水蒸気および水素が室に供給される。その後、加熱空気は、放出可能に密閉可能なタンクから室内に供給されて水素および水蒸気を膨張させ、それによってピストンの下降行程を駆動させる。
【図４】本発明の第１の実施形態を示しており、図３において説明された下降行程および後続する戻り上昇行程が完了し、それによって排気弁が開かれ水の排出を可能にする。
【図１】
2008501083.tif 000003
【図２】
2008501083.tif 000004
【図３】
2008501083.tif 000005
【図４】
2008501083.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月30日(2005.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
第１の広範な形態において、燃料を燃焼させることなくピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させるためのシステムであって、前記システムは、
相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンと、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水蒸気を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水素を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に加熱空気を供給する手段と
を含む、前記システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第２の広範な形態において、燃料を燃焼させることなくピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させる方法であって、前記ピストン機関は相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンを含み、前記方法は、
（ｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水蒸気を供給するステップと、
（ｉｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水素を供給するステップと、
（ｉｉｉ）その後、室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に加熱された空気を供給するステップと
を含み、
それによって、室内の水蒸気および水素と加熱された空気との相互作用が室内での水素および水蒸気の膨張をもたらし、それによってピストンの下降行程を駆動させる、前記方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させることなくピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させるためのシステムであって、前記システムは、
相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンと、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水蒸気を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に水素を供給する手段と、
前記室が相対最小容積をほぼ有する時に、前記室内に加熱空気を供給する手段と
を含む、前記システム。
【請求項２】
水蒸気供給手段を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記水蒸気供給手段は、
第１の供給量の水を貯蔵するための水容器と、
水蒸気が通って前記水容器から前記室内に供給され得る水蒸気ノズルとを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
水素を生成する手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記水素を生成する手段は、電気分解のプロセスによって水から水素を抽出する手段を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記室内に供給される水蒸気は少なくともほぼ沸点まで予熱される、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
加熱された空気を貯蔵するために適応された、放出可能に密閉可能なタンクを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記放出可能に密閉可能なタンクは、弁と、開閉位置間での前記弁の作動を自動化するための制御手段とを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
弁の作動を自動化する手段は、前記弁と接続されているマイクロコントローラを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記弁は電磁弁を含む、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
加熱された空気を発生させる手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記加熱された空気を発生させる手段は、前記室内の空気を圧縮し、それによって空気を加熱するためのピストンおよびシリンダを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ピストンとシリンダとの間での圧縮前に、空気が通って外部空気供給源から前記室内に供給され得るシリンダに配設されたエアインレットノズルを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記室内に供給される空気はほぼ無水である、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記室から前記室内に水蒸気を供給する手段へ水を再循環するための再循環手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記再循環手段は、室の内容物が通って前記室から排出され得る、前記室に配設された排気弁を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記室内の水蒸気がほぼ膨張し終えた時を検出するための圧力センサを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記センサの出力は、前記排気弁の開弁をトリガするように適応されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
機関を熱的に絶縁する手段を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
燃料を燃焼させることなくピストン機関から機械的動力を制御可能に発生させる方法であって、前記ピストン機関は相対最小容積と相対最大容積との間で可変である室を定めるためにシリンダと摺動可能に係合可能なピストンを含み、前記方法は、
（ｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水蒸気を供給するステップと、
（ｉｉ）室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に水素を供給するステップと、
（ｉｉｉ）その後、室が相対最小容積をほぼ有する時に室内に加熱された空気を供給するステップと
を含み、
それによって、室内の水蒸気および水素と加熱された空気との相互作用が室内での水素および水蒸気の膨張をもたらし、それによってピストンの下降行程を駆動させる、前記方法。
【請求項２１】
加熱された空気が室内で形成される、請求項２０のステップ（ｉ）に先行するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２２】
相対的に未加熱の空気が、加熱された空気の形成前にエアインレットバルブを介して外部空気供給源から室内に供給される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記相対的に未加熱の空気はほぼ無水である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記相対的に未加熱の空気は、シリンダに対するピストンの下降行程の開始時に外部空気供給源から室内に供給される、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記加熱された空気は、シリンダにおいて上昇行程を移動しそれによって室内に収容された相対的に未加熱の空気を圧縮するピストンにより室内で形成される、請求項２２乃至２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
加熱された空気が上昇行程中にピストンとシリンダとの間で圧縮によって形成されると、加熱された空気はタンクに配設された開いた弁を通じて放出可能に密閉可能なタンク内へ強制され、その後、弁は加熱された空気をタンクの内部に一時的に閉じ込めるために閉じられる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記室内に水蒸気を供給するステップは、シリンダにおけるピストンの下降行程の開始時に室内に水を供給することを含む、請求項２０乃至２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記室内に水素を供給するステップは水素を生成する先行ステップを含む、請求項２０乃至２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記水素を生成するステップは水の電気分解を生じるステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
請求項２０のステップ（ｉｉｉ）は、ステップ（ｉ）の開始の約１０ミリ秒以内に発生する、請求項２０乃至２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
室内の水蒸気がほぼ膨張し終えた時に排気弁を通じて室から排気水蒸気を排出するステップを含む、請求項２０乃至３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
室内の水蒸気が膨張し終えた時を検出するために圧力センサが使用される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
排気弁、
エアインレットバルブ、
水蒸気インレットバルブ、
のうちの少なくとも１つの作動を自動化するためにマイクロプロセッサの使用を含む、請求項２０乃至３２のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
2008501083.tif 000007
2008501083.tif 000008