(57)【要約】  本開示は、内燃機関、コンプレッサ、およびポンプを備える往復動流体作動装置に関する。従来の構成とは異なり、冷却されずに動作する、ピストンおよびシリンダの多数の構成が記載される。これらのピストンおよびシリンダの構成は、主にＩＣ機関における使用が意図されるものである。この装置には、トロイダル型の燃焼室または作動室が設けられている。これらの燃焼室または作動室の幾つかは、流体がトロイダルの中心を通って流れるようになっている。また、一対の作動室間を往復動する単一のピストン、テンションバルブ駆動装置、ピストンとクランク軸との間の張力リンク、エネルギー吸収ピストン‐クランクリンク、ガス軸受上で支えられるクランク軸、ハウジング内で回転するシリンダ、燃料デリバリ中に往復動または回転する部材を備える噴射器が、設けられている。幾つかの実施形態では、ピストンは、往復動中に雌回転する。フィラメント材料を含有するシステムを含む、高温排気システムが記載されると共に、始動時の低温度の間の排気を、反応ボリューム排出口におけるバルブによって低減するための手順についても記載される。また、本発明の機関に適した、改善された、車両、飛行機、船舶、変速機、および排気システムが、開示される。
2011518280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
上記内燃機関は、上記シリンダから熱を伝達することを目的として設計された手段を有さず、かつ、不定期間、作動可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
上記内燃機関は、暖機運転の後、作動中は、負荷および速度の実質的にすべての条件下での、実質的に最高の温度である、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
上記燃料デリバリシステムは、燃焼に先立って燃料を上記作動室に供給する、周期的に移動する装置を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
上記作動室と対向する上記ヘッドの側に密閉されたボリュームと、上記ボリュームと上記ヘッドとの間の断熱手段とを含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対する第１のボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、
流出する流体に対する第２のボリュームを規定する部分を有する第３の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
作動中、上記第１の流出ボリュームの排ガスおよび上記第２の流出ボリュームの排ガスは、互いに圧力が異なる、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
作動中、上記ピストンは、上記燃料デリバリ装置を実質的に直接駆動する、
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
上記シリンダアセンブリは、上記燃料デリバリ装置によって供給された燃料のための、少なくとも１つの通路が形成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
上記燃料デリバリ装置が燃料の供給のための通路を含むとともに、該通路は開口を介して上記燃焼室と通じており、
作動中、上記作動サイクルの間は常に、上記開口は開いた状態である、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムと、
上記シリンダアセンブリと上記ピストンとの間に設けられ、作動中、上記シリンダアセンブリの１つと上記ピストンとに、互いに他方と相対的な回転および往復動をさせる手段と、を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムと、を有し、
上記流入する流体は、給気空気を含み、
上記内燃機関は、作動中、冷始動の期間以外では、負荷および速度の実質的にすべての条件について、燃料と空気を実質的に化学量論上の混合比で混合する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンが、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
作動中、内燃機関として機能する装置において、
上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムと、を有し、
上記制御システムは、作動中、上記排ガスを水と混合する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、往復動が可能なピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
上記ピストンは、上記構造の少なくとも１つを少なくとも部分的に含むとともに、上記ボリュームの１つを少なくとも部分的に規定し、
他の上記構造が上記シリンダを部分的に取り囲んで、該他の構造と上記シリンダアセンブリとの間にもうひとつの上記ボリュームが実質的に位置する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、ピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１組の流体作動室を形成し、該流体作動室の少なくとも１つはトロイダル型であり、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
上記ピストンは、少なくとも１つの上記ヘッドを貫通した突起を含み、
作動中、１つの上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、流体デリバリシステムにおける移動部分を除いて、上記装置の唯一必須の移動部分を成す、
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、往復動が可能なピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
少なくとも１つの上記ポートは、環の少なくとも一部分の形状を実質的に有する閉鎖手段を備える、
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、往復動が可能なピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
作動中、上記作動サイクル中の異なる時点において、複数の異なる流体を上記作動室へ供給するデリバリ装置を備える、
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
作動サイクルを有するとともに、クランクシャフトを有し、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、往復動が可能なピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１組のトロイダル型の流体作動室を規定し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
上記ピストンは、少なくとも１つのベアリングを含むコネクタアセンブリによって上記クランクシャフトに連結されており、作動中、上記コネクタアセンブリが主として張力の負荷を受ける、
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
作動サイクルを有するとともに、クランクシャフトを有し、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、往復動が可能なピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１組の流体作動室を形成し、該流体作動室の少なくとも１つはトロイダル型であり、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
上記シリンダアセンブリは、少なくとも１つの欠くことのできない、椀形の構成要素を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
作動サイクルを有するとともに、クランクシャフトを有し、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、往復動が可能なピストンを含み、該ピストンは、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
上記ピストンは、少なくとも１つのベアリングを含むコネクタアセンブリによって上記クランクシャフトに連結されており、上記コネクタアセンブリは、上記クランクシャフトに固定点を有し、作動中、上記固定点と上記ピストンとの間のボリュームが上記作動サイクルの間に計画的に変化する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダは、ピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
少なくとも１つの上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、主として張力の負荷を受ける少なくとも１つの留め具によって、組み立てられ、かつ、接触させられて保持された多数の構成要素を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
作動サイクルを有するとともに、ケーシングを有し、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
上記ケーシングは、上記シリンダアセンブリと区別され、かつ、上記シリンダアセンブリを実質的に取り囲む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた、少なくとも１つの内周の凹部を有する端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリは、少なくとも１つの外周の突起を有するピストンを含み、
上記外周の突起は上記内周の凹部の中で往復動するとともに、上記内周の凹部および上記外周の突起は、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１組のトロイダル型の流体作動室を規定するトロイダル型作動室面を有し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
上記凹部および上記突起は、循環するほぼ波形形状の相補的な表面を有し、作動中、上記ピストンと上記シリンダアセンブリとの間の相対的な往復動が、上記ピストンと上記シリンダアセンブリとの間の相対的な回転運動を引き起こす、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも１つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１つの流体作動室を形成し、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
少なくとも１つの上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、実質的にセラミック材料からなる、
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
作動サイクルを有するとともに、少なくとも２つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリのそれぞれは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
上記シリンダアセンブリ内で往復動が可能なピストンと、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダアセンブリのそれぞれは、それぞれの上記ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１組の流体作動室を形成し、該流体作動室の少なくとも１つはトルイダル状であり、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと上記作動室との間に配置され、
上記ピストンは、上記作動サイクルの一部期間の間、上記端部を貫通する突起部分を有し、
少なくとも１つの上記シリンダアセンブリ群および上記ピストン群は、張力の負荷を受ける少なくとも１つの留め具によって、組み立てられて保持された多数の構成要素を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
作動サイクルを有するとともに、クランクシャフトを有し、少なくとも２つのシリンダアセンブリを含む、流体を処理するための装置であって、
上記シリンダアセンブリのそれぞれは、
シリンダヘッドとして機能する少なくとも１つの部分的に閉ざされた端部と、
流入する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第１の構造と、
流出する流体に対するボリュームを規定する部分を有する第２の構造と、を備え、
上記シリンダのそれぞれは、往復動が可能なピストンを含み、該ピストンと共に、上記作動サイクルの間に容量が変化する、少なくとも１組の流体作動室を形成し、該流体作動室の少なくとも１つはトロイダル型であり、
上記作動サイクルの一部期間だけ開く少なくとも１つのポートが、上記ボリュームのそれぞれと少なくとも１つの上記作動室との間に配置され、
上記アセンブリのそれぞれの上記ピストンは、構造上連結され、かつ、実質的に同軸であり、作動中、同期して運動する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
上記シリンダアセンブリは、少なくとも１つの周の凹部を有し、
上記ピストンは、少なくとも１つの周の突起を有し、
作動中、上記突起は上記凹部の中で往復動し、少なくとも１つがトロイダル型である、１組の流体作動室を形成することを特徴とする請求項１から２０、２２から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
少なくとも１つの留め具を含み、
少なくとも１つの上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、主として張力の負荷を受ける上記留め具によって、組み立てられて保持された多数の構成要素を含むことを特徴とする請求項１から１８、２０から２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
少なくとも２つの板を含み、
少なくとも１つの上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、上記２つの板の間に配置されていることを特徴とする請求項１から１８、２０から２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
上記留め具は管形状であることを特徴とする請求項１９、２３、２６、および、２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
上記留め具は、流体を送るための内部通路を有することを特徴とする請求項１９、２３、２６、および、２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
上記ピストンは、少なくとも一方の上記構造を少なくとも部分的に含むとともに、上記ボリュームの一方を少なくとも部分的に規定することを特徴とする請求項１から１１、１３から２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
少なくとも一方の上記構造が上記シリンダを部分的に囲み、上記第２のボリュームが上記構造と上記シリンダとの間に実質的に配置されることを特徴とする請求項１から１１、１３から２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
上記凹部および上記突起は、循環するほぼ波形形状の相補的な表面を有し、作動中、ピストンとシリンダとの間の相対的な往復動が、ピストンとシリンダとの間の相対的な回転運動を引き起こすことを特徴とする請求項２１または２５に記載の装置。
【請求項３３】
少なくとも１つの作動室は、上記装置の少なくとも他の１つの作動室のさらなる作動のために送られる作動流体を処理することを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
少なくとも１つの上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンは、実質的にセラミック材料からなることを特徴とする請求項１から２１、２３から３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
少なくとも部分的に上記セラミック材料からなる、少なくとも１つの電気回路を含むことを特徴とする請求項２２または３４に記載の装置。
【請求項３６】
上記シリンダアセンブリは、互いに鏡像の状態に構成された、少なくとも１組の実質的に同一の構成要素を含むことを特徴とする請求項１から３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
上記ピストンは、互いに鏡像の状態に構成された、少なくとも１組の実質的に同一の構成要素を含むことを特徴とする請求項１から３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
少なくとも１つの上記ポートは、１組の上記構成要素の間に配置されていることを特徴とする請求項３６または３７に記載の装置。
【請求項３９】
少なくとも１つの上記ポートは、上記シリンダアセンブリの中間点に実質的に配置されていることを特徴とする請求項１から３８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
少なくとも部分的に上記作動室を規定するシリンダアセンブリ表面およびピストン表面を含み、
少なくとも一方の上記表面は少なくとも１つの比較的小さな凹部を有し、該凹部は上記装置によって作動された流体によって全体を満たすことができることを特徴とする請求項１から３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
クランクシャフトを含み、
上記ピストンは、少なくとも１つのベアリングを含むコネクタアセンブリによって上記クランクシャフトに連結されており、上記コネクタアセンブリは連接棒を含むことを特徴とする請求項１から１５、１９から４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４２】
クランクシャフトを含み、
上記ピストンは、少なくとも１つのベアリングを含むコネクタアセンブリによって上記クランクシャフトに連結されており、作動中、上記コネクタアセンブリが主として張力の負荷を受けることを特徴とする請求項１から１５、１９から４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
クランクシャフトを含み、
上記ピストンは、少なくとも１つのベアリングを含むコネクタアセンブリによって上記クランクシャフトに連結されており、上記コネクタアセンブリは、上記クランクシャフトに固定点を有し、作動中、上記固定点と上記ピストンとの間のボリュームが上記作動サイクルの間に計画的に変化することを特徴とする請求項１から１５、１９から４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
クランクシャフトを含み、
上記ピストンは、少なくとも１つのベアリングを含むコネクタアセンブリによって上記クランクシャフトに連結されており、上記コネクタアセンブリはスコッチヨークを含むことを特徴とする請求項１から１５、１９から４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】
クランクシャフトを含み、
上記ピストンは、少なくとも１つのベアリングを含むコネクタアセンブリによって上記クランクシャフトに少なくとも間接的に機械的に連結されており、
上記コネクタアセンブリは、上記作動サイクルの異なる一部期間で、エネルギーを吸収し、エネルギーを捨てる要素を含むことを特徴とする請求項１から４４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４６】
少なくとも１つのベアリングは、少なくとも１つの円形の外殻および非円形の外殻を含み、これらの外殻は、互いに相対的に、目的を持って周期的に横方向へ移動可能であることを特徴とする請求項４１から４５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４７】
上記ベアリングは、上記作動サイクルの異なる一部期間で、エネルギーを吸収し、エネルギーを捨てる要素を含むことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
上記クランクシャフトは、いずれかのペアリングに流体を送るための通路を内部に含むことを特徴とする請求項４１から４５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４９】
作動中、上記ベアリングは、液体または蒸気の状態の水を含むことを特徴とする請求項４１から４８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５０】
上記シリンダアセンブリと上記ピストンとの間に挟まれた手段が、作動中、上記シリンダアセンブリおよび上記ピストンの１つに、互いに相対的な回転および往復動を引き起こすことを特徴とする請求項１から８、１０から１５、１９、２０、２２から４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５１】
上記手段は、少なくとも１組の流体作動室を含み、
上記流体作動室は、循環するほぼ波形形状の相補的な表面を有し、作動中、ピストンとシリンダとの間の相対的な往復動が、ピストンとシリンダとの間の相対的な回転運動を引き起こすことを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
上記手段は、ガイドおよび無限軌道を有し、
上記ガイドは、上記無限軌道を移動可能であり、
上記無限軌道は、複数の波形形状を有することを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５３】
上記ガイドは、上記無限軌道から分離可能であることを特徴とする請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
上記ガイドは、選択的に寸法が変更可能なように設計されていることを特徴とする請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
回転可能なシャフト、および、上記シャフトと上記回転可能かつ往復動可能なピストンあるいはシリンダアセンブリとの間に、少なくとも間接的に負荷を運ぶ機構を含み、
往復動と回転とが組み合わされた運動を、回転運動のみに変換するために、
上記機構は、外側にスプラインを有するシャフト上をスライド可能な、内側にスプラインを有する中空のシャフトを備えることを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５６】
回転可能なシャフト、および、上記シャフトと上記回転可能かつ往復動可能なピストンあるいはシリンダアセンブリとの間に、少なくとも間接的に負荷を運ぶ機構を含み、
往復動と回転とが組み合わされた運動を、回転運動のみに変換するために、
上記機構は、互いに相対的に往復動および回転するギアを含み、
上記ギアの相対的な長さは、相対的往復運動の位置に関係なく、駆動が常にかみ合う長さであることを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５７】
回転可能なシャフト、および、上記シャフトと上記回転可能かつ往復動可能なピストンあるいはシリンダアセンブリとの間に、少なくとも間接的に負荷を運ぶ機構を含み、
往復動と回転とが組み合わされた運動を、回転運動のみに変換するために、
上記機構は、ベローズ装置を含むことを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５８】
回転可能なシャフト、および、上記シャフトと上記回転可能かつ往復動可能なピストンあるいはシリンダアセンブリとの間に、少なくとも間接的に負荷を運ぶ機構を含み、
往復動と回転とが組み合わされた運動を、回転運動のみに変換するために、
上記機構は、少なくとも１つのヒンジを有する要素を含むことを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５９】
回転可能なシャフト、および、上記シャフトと上記回転可能かつ往復動可能なピストンあるいはシリンダアセンブリとの間に、少なくとも間接的に負荷を運ぶ機構を含み、
往復動と回転とが組み合わされた運動を、回転運動のみに変換するために、
上記機構は、少なくとも１つのローラによって分離された、少なくとも１組の実質的に平行なフランジを含み、
上記フランジは、作動中、互いに相対的に横方向に移動することを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項６０】
ケーシングを含み、
上記ケーシングは、少なくとも上記シリンダアセンブリと区別され、かつ、少なくとも上記シリンダアセンブリを実質的に取り囲むことを特徴とする請求項１から１９、２１から５９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６１】
上記ケーシングは、上記シリンダアセンブリからの熱電導を実質的に制限する構造を有することを特徴とする請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
上記構造は、実質的に略真空である空間を含むことを特徴とする請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
上記構造は、熱的、および／または、音響的に絶縁効果を有する材料を含むことを特徴とする請求項６１または６２に記載の装置。
【請求項６４】
上記ケーシングは、外板を含み、実質的に支持するための構造を上記外板に備えることを特徴とする請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
ケーシングを含み、
上記ケーシングは、少なくとも上記シリンダアセンブリと区別され、かつ、少なくとも上記シリンダアセンブリを実質的に取り囲み、
さらに、上記シリンダアセンブリを上記ケーシングに取り付けて、上記ピストンが上記シリンダアセンブリ内で往復動する間に、上記シリンダアセンブリが回転可能であるようにする手段を含むことを特徴とする請求項１から１５、１９から４０、４９から５９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６６】
上記ケーシングは、上記シリンダアセンブリからの熱電導を実質的に制限する構造を有することを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項６７】
上記構造は、実質的に略真空である空間を含むことを特徴とする請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
上記構造は、ケーシングに取り付けられている、熱的に絶縁効果を有する材料を含むことを特徴とする請求項６６または６７に記載の装置。
【請求項６９】
上記ケーシングは、外板を含み、上記装置を少なくとも部分的に支持するための構造を上記外板に備えることを特徴とする請求項６３に記載の装置。
【請求項７０】
流体が浸透性を有する物質を介して送られることを特徴とする請求項１から６９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７１】
上記物質がロウソクの芯のような特性を有することを特徴とする請求項７０に記載の装置。
【請求項７２】
上記シリンダアセンブリは、少なくとも１つの欠くことのできない構成要素を含み、該構成要素は略椀形であり、中央に穴を有することを特徴とする請求項１から７１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７３】
通路を含み、
該通路は、くびれを有するエラストマーチューブを含み、作動中、上記くびれの直径が制御されて変化することを特徴とする請求項１から７２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７４】
作動中、内燃機関として機能し、
少なくとも１つの上記作動室は、燃焼室であり、
上記流出する流体は、熱い排ガスであり、
上記内燃機関は、給気供給システムと、燃料デリバリ装置と、排ガス放出制御システムとを有し、
上記内燃機関は、目的を持って設計された、上記シリンダから熱を伝達するための手段を有さず、かつ、不確定な期間、作動可能であることを特徴とする請求項１２から７３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７５】
上記内燃機関は、目的を持って設計された、上記シリンダから熱を伝達するための手段を有さず、かつ、不確定な期間、作動可能であることを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項７６】
上記内燃機関は、作動中、負荷および速度の実質的にすべての条件下での、実質的に最高の温度であることを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項７７】
上記燃料デリバリシステムは、燃焼に先立って燃料を上記作動室に供給する、周期的に移動する装置を含むことを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項７８】
上記作動室と対向する上記ヘッドの側に密閉されたボリュームと、
上記ボリュームと上記ヘッドとの間の断熱手段とを含むことを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項７９】
流出する流体に対する第２のボリュームを規定する第３の構造と、を備え、
作動中、上記第１の流出ボリュームの排ガスおよび上記第２の流出ボリュームの排ガスは、互いに圧力が異なることを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項８０】
作動中、上記ピストンは、上記燃料デリバリ装置を実質的に直接駆動することを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項８１】
上記シリンダアセンブリは、上記燃料デリバリ装置によって供給された燃料のための、少なくとも１つの通路が形成されていることを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項８２】
上記燃料デリバリ装置は、燃料の供給のための通路を含むとともに、該通路は開口を介して上記作動室と通じており、
作動中、上記作動サイクルの間は常に、上記開口は開いた状態であることを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項８３】
上記内燃機関は、作動中、暖機運転の期間以外では、負荷および速度の実質的にすべての条件について、燃料と空気を実質的に化学量論上の混合比で混合することを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項８４】
上記制御システムは、作動中、上記排ガスを水と混合することを特徴とする請求項７４に記載の装置。
【請求項８５】
上記流入する流体は空気を含むことを特徴とする請求項１から１１、７４から８４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８６】
上記流入する流体は過酸化水素を含むことを特徴とする請求項１から１１、７４から８４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８７】
上記燃料デリバリ装置は、上記燃焼室と通じた部分を有する構成要素を含み、
上記構成要素は燃料の供給中は少なくとも部分的に回転することを特徴とする請求項１から１１、７４から８６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８８】
上記燃料デリバリ装置は、上記燃焼室と通じた部分を有する構成要素を含み、
上記部分は、燃料供給の間の少なくとも一部期間、周期的に上記燃焼室に出入りすることを特徴とする請求項１から１１、７４から８７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８９】
上記燃料デリバリ装置は、燃料点火手段を含むことを特徴とする請求項１から１１、７４から８８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９０】
上記燃料デリバリ装置の上記一部、および、上記燃料点火手段の一部は、１つのモジュールに効果的に組み合わされており、取り外し可能であり、必要に応じて他のモジュールと交換可能であることを特徴とする請求項８９に記載の装置。
【請求項９１】
上記燃料デリバリ装置は、燃料を前燃焼領域に供給することを特徴とする請求項１から１１、７４から９０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９２】
上記前燃焼領域は、上記燃料デリバリ装置の一部によって規定されることを特徴とする請求項９１に記載の装置。
【請求項９３】
上記燃料デリバリ装置の一部、および、上記前燃焼領域を規定している上記燃料デリバリ装置の一部は、１つのモジュールに効果的に組み合わされており、取り外し可能であり、必要に応じて他のモジュールと交換可能であることを特徴とする請求項９１または９２に記載の装置。
【請求項９４】
上記燃料デリバリ装置に加えて、第２の流体を供給するための第２の装置を含むことを特徴とする請求項１から１１、７４から９３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９５】
上記第２の流体は、液体または気体の状態の水を含むことを特徴とする請求項９２に記載の装置。
【請求項９６】
上記燃料デリバリ装置の上記一部、および、上記第２の装置の一部は、１つのモジュールに効果的に組み合わされており、取り外し可能であり、必要に応じて他のモジュールと交換可能であることを特徴とする請求項９４または９５に記載の装置。
【請求項９７】
往復動するコンプレッサを含み、
上記流入する液体は給気ガスであって、作動中、選択された作動モードの間に、上記コンプレッサによって圧縮され、
上記コンプレッサは、少なくとも間接的に上記ピストンによって駆動されることを特徴とする請求項１から１１、７４から９６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９８】
往復動するコンプレッサを含み、
上記排ガスは、作動中、選択された作動モードの間に、上記コンプレッサによって圧縮され、
上記コンプレッサは、少なくとも間接的に上記ピストンによって駆動されることを特徴とする請求項１から１１、７４から９６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９９】
膨張および収縮が可能なガス貯蔵部を含み、
上記選択された作動モードの間に、上記ガスが上記ガス貯蔵部に貯められることを特徴とする請求項９７または９９に記載の装置。
【請求項１００】
制御可能な可変の開口バルブを含み、
作動中、上記内燃機関の暖気運転の期間、排ガスの流れが完全にあるいは部分的に上記バルブの手段によって制限されることを特徴とする請求項１から１１、７４から９９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０１】
排ガス貯蔵部を含み、
作動中、上記内燃機関の暖気運転の期間、排ガスの流れが完全にあるいは部分的に上記排ガス貯蔵部に向けられることを特徴とする請求項１から１１、７４から１００のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０２】
上記燃料デリバリ装置は、少なくとも１つの流体デリバリ装置を含み、
該流体デリバリ装置は、スパークを発生させて、燃焼の開始を助ける電気回路を有することを特徴とする請求項１から１１、７４から１０１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０３】
少なくとも１つのポートが、作動室面が曲線形状であるポペット弁の手段によって開閉可能であり、
ほぼ共通の中心を有する内側のアークおよび外側のアークを含み、作動中、流体が少なくとも内側のアークおよび外側のアークを通り過ぎて流れることを特徴とする請求項１から１０２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０４】
上記第２の構造は、排ガスマニホールドであり、上記内燃機関に直接取り付けられていることを特徴とする請求項１から１１、７４から１０３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０５】
上記マニホールドは、留め具の手段によって、組み立てられた状態に保持された、少なくとも２つの構成要素を含むことを特徴とする請求項１０４に記載の装置。
【請求項１０６】
上記第２の構造は、実質的に曲線形状を有する排ガスリアクターであり、上記内燃機関に直接取り付けられていることを特徴とする請求項１から１１、７４から１０４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０７】
上記リアクターは、留め具の手段によって、組み立てられた状態に保持された、少なくとも２つの構成要素を含むことを特徴とする請求項１０６に記載の装置。
【請求項１０８】
上記燃料デリバリ装置は、着脱可能なカートリッジを含み、作動中、排ガスが上記カートリッジを通って流れることを特徴とする請求項１から１１、７４から１０７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０９】
上記カートリッジがフィラメント材料を含むことを特徴とする請求項１０８に記載の装置。
【請求項１１０】
少なくとも１つの上記ボリュームがフィラメント材料を含むことを特徴とする請求項１から１０９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１１】
上記フィラメント材料が少なくとも、上記流体中での化学反応を促進する触媒効果を有する物質を含むことを特徴とする請求項１１０に記載の装置。
【請求項１１２】
上記フィラメント材料が少なくとも部分的に縮れ毛のような構造を有することを特徴とする請求項１１０に記載の装置。
【請求項１１３】
上記フィラメント材料が１またはそれ以上の金属線を含むことを特徴とする請求項１１０に記載の装置。
【請求項１１４】
上記フィラメント材料が、穴のあいた１またはそれ以上のシートを含むことを特徴とする請求項１１０に記載の装置。
【請求項１１５】
上記フィラメント材料が、実質的にセラミックであることを特徴とする請求項１１０から１１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１６】
上記フィラメント材料が、実質的に非腐食性の金属合金であることを特徴とする請求項１１０から１１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１７】
上記装置は、上記内燃機関およびタービンエンジンを含む複合機関の一部であり、
作動中、上記熱い排ガスが上記タービンエンジンに少なくとも部分的に動力を供給することを特徴とする請求項１から１１、７３から１１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１８】
上記装置は、上記内燃機関および蒸気エンジンを含む複合機関の一部であり、
作動中、上記排ガスの熱エネルギーが上記蒸気エンジンに少なくとも部分的に動力を供給するために使われることを特徴とする請求項１から１１、７３から１１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１９】
上記装置は、上記内燃機関およびスターリングエンジンを含む複合機関の一部であり、
作動中、上記排ガスの熱エネルギーが上記スターリングエンジンに少なくとも部分的に動力を供給するために使われることを特徴とする請求項１から１１、７３から１１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２０】
熱的に絶縁された通路を含み、
上記内燃機関およびタービンエンジンは、お互いに相対的に離れて配置され、かつ、上記通路によって接続されており、
作動中、熱い排ガスが、上記内燃機関からタービンエンジンへ、上記通路を通ることを特徴とする請求項１１７から１１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２１】
上記装置は、発電機を含み、
上記発電機の少なくとも一部分が、少なくとも間接的に機械的に上記ピストンに連結されていることを特徴とする請求項１から１２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２２】
上記発電機は、さらに、始動モータとして機能することを特徴とする請求項１２１に記載の装置。
【請求項１２３】
ケーシングを含み、
上記ケーシングは、上記シリンダアセンブリと区別され、かつ、上記シリンダアセンブリを実質的に取り囲むことを特徴とする請求項７４から１０３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２４】
上記ケーシングは、上記シリンダアセンブリからの熱電導を実質的に制限する構造を有することを特徴とする請求項１２３に記載の装置。
【請求項１２５】
上記構造は、実質的に略真空である空間を含むことを特徴とする請求項１２４に記載の装置。
【請求項１２６】
上記構造は、ケーシング内に取り付けられた、熱的に絶縁効果を有する材料を含むことを特徴とする請求項１２４または１２５に記載の装置。
【請求項１２７】
上記ケーシングは、実質的に金属であることを特徴とする請求項１２６に記載の装置。
【請求項１２８】
ケーシングを含み、
上記ケーシングは、上記シリンダアセンブリと区別され、かつ、上記シリンダアセンブリを実質的に取り囲み、
さらに、上記ピストンが上記シリンダアセンブリ内で往復動する間に、上記シリンダアセンブリが回転可能であるように、上記シリンダアセンブリを上記ケーシングに取り付ける手段を含むことを特徴とする請求項７４から１０３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２９】
上記ケーシングは、上記シリンダアセンブリからの熱電導を実質的に制限する構造を有することを特徴とする請求項１２８に記載の装置。
【請求項１３０】
上記構造は、実質的に略真空である空間を含むことを特徴とする請求項１２９に記載の装置。
【請求項１３１】
上記構造は、ケーシング内に取り付けられた、熱的に絶縁効果を有する材料を含むことを特徴とする請求項１２９または１３０に記載の装置。
【請求項１３２】
上記ケーシングは、実質的に金属であることを特徴とする請求項１３１に記載の装置。
【請求項１３３】
上記装置は、発電機を含み、
上記発電機の少なくとも一部分が、少なくとも間接的に機械的に上記ピストンに連結されており、上記発電機は上記ケーシング内に実質的に位置することを特徴とする請求項２０、６０から７１、１２３から１３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３４】
上記発電機は、さらに、始動モータとして機能することを特徴とする請求項１３３に記載の装置。
【請求項１３５】
電動機を含み、
上記電動機の少なくとも一部分が、少なくとも間接的に機械的に上記ピストンに連結されており、上記電動機は上記ケーシング内に実質的に位置することを特徴とする請求項２０、６０から７１、１２３から１３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３６】
発電機を含み、
上記発電機の少なくとも一部分が、少なくとも間接的に機械的に上記ピストンに連結されていることを特徴とする請求項１から１３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３７】
電動機を含み、
上記電動機の少なくとも一部分が、少なくとも間接的に機械的に上記ピストンに連結されていることを特徴とする請求項１から１３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３８】
タービンエンジンを含み、
作動中、上記熱い排ガスが上記タービンエンジンに少なくとも部分的に動力を供給するために使われることを特徴とする請求項１から１１、７４から１０３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３９】
タービンエンジンを含み、
上記タービンエンジンは、上記ケーシング内に取り付けられていることを特徴とする請求項２０、６０から７１、１２３から１３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４０】
蒸気エンジンを含み、
上記蒸気エンジンは、上記ケーシング内に取り付けられていることを特徴とする請求項２０、６０から７１、１２３から１３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４１】
スターリングエンジンを含み、
上記スターリングエンジンは、上記ケーシング内に取り付けられていることを特徴とする請求項２０、６０から７１、１２３から１３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４２】
上記装置は、車両に限定されないシステムの一部であり、
上記システムは、上記ケーシングの外形寸法とほぼ同じ寸法の凹部または窪みが設けられており、
上記ケーシングおよび装置は、上記システムの作動に先立って、上記凹部または窪みの中に取り付けられることを特徴とする請求項２０、６０から７１、１２３から１３２、１３９から１４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４３】
上記装置によって作動された流体を送るために、上記ケーシング内に少なくとも１つの開口を含み、
上記装置によって処理された流体を送るために、上記凹部または窪みは、上記システムに少なくとも１つの通路と通じており、
上記通路は、上記開口と並ぶとともに、上記開口と共通の機能を有することを特徴とする請求項１４２に記載の装置。
【請求項１４４】
上記装置は、少なくとも１つの電気回路を含み、
上記ケーシングは、少なくとも１つの第１の電気コネクタが設けられており、
上記凹部または窪みは、少なくとも１つの第２の電気コネクタが設けられており、
上記第２の電気コネクタは、上記システムの作動に先立って、上記装置が上記凹部の中に取り付けられるとき、上記第１の電気コネクタと並ぶとともに、上記第１の電気コネクタと接続することを特徴とする請求項１４３に記載の装置。
【請求項１４５】
上記装置は流体ポンプであることを特徴とする請求項１２から７１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４６】
上記装置はガスコンプレッサであることを特徴とする請求項１２から７１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４７】
ヘリコプターである航空機であって、
推力を発生させるための少なくとも１つの第１ＩＣ機関と、
構造体を支持する胴体と、
少なくとも１つのエーロフォイルとを備え、
上記航空機は、回転シャフトに取り付けられた少なくとも２つのブレードによって推力を得るものであり、
上記シャフトは、上記構造体に少なくとも間接的に固定されたローターポストとほぼ垂直に並ぶ凹部に回転可能に搭載されており、
上記シャフトは、動作時において、一番目の上記第１機関によって少なくとも間接的に駆動され、
上記航空機は、タービンである第２ＩＣ機関を備え、
動作時において、上記ブレードは、上記胴体に回転のモーメントを与え、
上記タービンは、上記胴体に対して逆向きのほぼ同等の回転のモーメントを与えることによって、直進飛行することを容易にするために、上記航空機の後方に向けて搭載されている。
【請求項１４８】
気体用の配管を含み、
上記第１機関は、往復動発動機であり、複合往復／タービンＩＣ発動機の第１ステージとして機能し、
上記第２機関は、上記複合発動機のタービンステージであり、
動作時において、上記配管は、上記往復動発動機ステージから上記タービンステージに高温高圧の気体を送る、請求項１４７に記載の航空機。
【請求項１４９】
上記第１機関は、請求項１から１１及び７４から１１６のいずれか１項に記載のエンジンである、請求項１４７に記載の航空機。
【請求項１５０】
上記複合発動機は、請求項１１７から１４５のいずれか１項に記載のエンジンである、請求項１４８に記載の航空機。
【請求項１５１】
ヘリコプターである航空機であって、
推力を発生させるための少なくとも１つの第１ＩＣ機関と、
構造体を支持する胴体と、
少なくとも１つのエーロフォイルとを備え、
上記航空機は、回転シャフトに取り付けられた少なくとも２つのブレードによって推力を得るものであり、
上記シャフトは、上記構造体に少なくとも間接的に固定されたローターポストとほぼ垂直に並ぶ凹部に回転可能に搭載されており、
上記シャフトは、動作時において、上記機関によって少なくとも間接的に駆動され、
上記ポストの内部には、射出装置が含まれており、
射出装置の上部では、折り畳まれたパラシュートが上記ポストの内部に対して部分的に取り付けられており、
上記装置は、上記パラシュートを開き、上記航空機の降下を遅くするように、上記ポストから上記パラシュートを上方に送り出すトリガーとなる。
【請求項１５２】
上記第１機関は、請求項１から１１及び７４から１４５のいずれか１項に記載のエンジンである請求項５に記載の航空機。
【請求項１５３】
航空機であって、
推力を発生させるための少なくとも１つの第１ＩＣ機関と、
構造体を支持する胴体と、
少なくとも１つのエーロフォイルとを備え、
上記航空機は、上記構造体に少なくとも間接的に搭載された、少なくとも１つの回転シャフトに対して取り付けられた、少なくとも２つのブレードによって推力を得るものであり、
動作時において、上記シャフトは、上記機関によって直接的又は間接的に駆動され、
上記機関は、請求項１から１１及び７４から１４５のいずれか１項に記載のエンジンである航空機。
【請求項１５４】
上記航空機は、ヘリコプターである請求項１５３に記載の航空機。
【請求項１５５】
上記航空機は、固定翼の航空機である請求項１５３に記載の航空機。
【請求項１５６】
上記航空機は、空気より軽い航空機である請求項１５３に記載の航空機。
【請求項１５７】
任意の航空機であって、
推力を発生させるための少なくとも１つの第１ＩＣ機関と、
構造体を支持する胴体と、
少なくとも１つのエーロフォイルとを備え、
上記航空機は、上記構造体に少なくとも間接的に搭載され、少なくとも１つの回転シャフトに対して取り付けられた、少なくとも２つのブレードによって推力を得るものであり、
上記シャフトは、動作時において、上記航空機内に実質的に内包されたハイブリッド推力システムによって駆動され、
上記システムは、少なくとも上記第１機関と、発電機と、上記シャフトを少なくとも間接的に駆動する電動機とを含み、
動作時において、上記第１機関は、上記発電機を駆動し、該発電機は、少なくとも間接的に上記電動機に動力を供給する。
【請求項１５８】
上記第１機関は、請求項１から１１及び７４から１４５のいずれか１項に記載のエンジンである請求項１５７に記載の航空機。
【請求項１５９】
上記システムは、上記ハイブリッド推力システムの様々な構成要素間の電流を調整するための、少なくとも１つの電気制御装置をさらに含む、請求項１５７及び１５８のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１６０】
上記システムは、上記航空機の機外に搭載された、少なくとも１つの光起電性のアレイをさらに含む、請求項１５７及び１５８のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１６１】
上記システムは、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置を含む、請求項１５７及び１５８のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１６２】
上記エネルギー貯蔵装置は、１または複数の電池を含む、請求項１６１に記載の航空機。
【請求項１６３】
上記エネルギー貯蔵装置は、１または複数のキャパシターを含む、請求項１６１に記載の航空機。
【請求項１６４】
上記エネルギー貯蔵装置は、１または複数のはずみ車を含む、請求項１６１に記載の航空機。
【請求項１６５】
上記電動機の固定子部分は、少なくとも間接的に、且つ固定的に上記構造体に搭載されており、
上記電動機のローター部は、上記回転シャフトに少なくとも間接的に取り付けられている、請求項１５７から１６４のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１６６】
上記第１機関は、複合動機関第１ステージと、タービン発動機第２ステージとを備える複合往復／タービンＩＣ機関であり、
動作時において、上記往復動機関からの高温高圧の排ガスは、上記タービンの少なくとも一部の動力源として用いられ、
上記タービンは、少なくとも部分的に上記航空機を推進させる、請求項１４７から１５７のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１６７】
上記複合発動機は、請求項１から１１及び７４から１４５のいずれか１項に記載のエンジンである請求項１６６に記載の航空機。
【請求項１６８】
動作時において、上記タービンからの気体を、通常の運動方向と実質的に反対の方向に放出することにより、推力を発生させる、請求項１６１及び１６６のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１６９】
上記放出の方向は、制御により可変である、請求項１６８に記載の航空機。
【請求項１７０】
上記往復動機関は、上記胴体の内部に搭載されている、請求項１６６から１６９のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１７１】
動作時において、上記ブレードは、上記往復動機関ステージによって、少なくとも間接的に駆動される、請求項１６６から１６９のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１７２】
第２回転シャフトを備え、
上記第２シャフトは、上記往復動ステージと上記タービンステージとを少なくとも間接的に接続する、請求項１６６から１７１のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１７３】
動作時において、上記回転シャフト及び上記第２シャフトが同じ速度で回転する、請求項１７２に記載の航空機。
【請求項１７４】
上記回転シャフト及び上記第２シャフトが同一のシャフトである、請求項１７３に記載の航空機。
【請求項１７５】
任意の電動機を含み、
上記電動機は、上記タービンステージの前方に搭載され、
上記電動機及び上記タービンは、回転軸が実質的に平行なシャフトを有している、請求項１５７から１７０のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１７６】
電動機シャフトと、
タービンステージシャフトとを備え、
これらのシャフトの回転軸が実質的に平行である、請求項１７５に記載の航空機。
【請求項１７７】
電動機シャフトと、
タービンステージシャフトとを備え、
これらのシャフトが、少なくとも間接的に、機械的に接続されている、請求項１７５に記載の航空機。
【請求項１７８】
上記構造体に取り付けられる囲み部材を備え、
動作時において、上記ブレードは、上記電動機によって、少なくとも間接的に駆動され、
上記ブレードは、上記囲み部材と、上記電動機及び上記タービンステージの少なくとも一方との間において、少なくとも部分的に空気が通過できるように、上記電動機及び上記タービンステージと共に、上記囲み部材の実質的に中央に少なくとも部分的に搭載されており、
上記空気は、上記ブレードによって加速される、請求項１６６から１７０、及び１７５から１７７のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１７９】
断熱された配管を備え、
動作時において、上記往復動ステージからの高温高圧の排ガスが、上記配管を通って、上記タービンステージに進む、請求項１７８に記載の航空機。
【請求項１８０】
中空のエーロフォイルと、
断熱された配管とを備え、
上記囲み部材は、上記エーロフォイルによって上記構造体に取り付けられ、
動作時において、上記往復動ステージからの高温高圧の排ガスは、上記配管を通って、上記タービンステージに進み、
上記配管は、少なくとも一部が上記エーロフォイル内に配置されている、請求項１７８に記載の航空機。
【請求項１８１】
上記配管内に、少なくとも１つの排ガス処理システムが含まれている、請求項１７９及び１８０のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１８２】
上記処理システムは、上記ガスから二酸化炭素を除去する少なくとも１つの装置を含む、請求項１７９及び１８０のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１８３】
上記往復動ステージは、上記胴体内部に配置されている、請求項１７８から１８２のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１８４】
上記構造体に取り付けられる囲みを備え、
動作時において、上記ブレードは、上記往復動ステージによって、少なくとも間接的に駆動され、
上記ブレードは、上記囲みと、上記往復動ステージ及び上記タービンステージの少なくとも一方との間において、少なくとも部分的に空気が通過できるように、上記往復動ステージ及び上記タービンステージと共に、上記囲み部材の実質的に中央に少なくとも部分的に搭載されており、
上記空気は、上記推進装置によって加速される、請求項１６６から１７４のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１８５】
上記構造体内部に空気用の配管が搭載されており、
動作時において、空気が上記配管を通って上記往復動ステージに送られる、請求項１８４に記載の航空機。
【請求項１８６】
中空のエーロフォイルと、
空気用の配管とを備え、
上記囲み部材は、上記エーロフォイルによって、上記構造体に取り付けられ、
動作時において、空気が上記配管を通って上記往復動ステージに送られ、
上記配管は、少なくとも一部が上記エーロフォイル内に配置されている、請求項１８４に記載の航空機。
【請求項１８７】
固定翼又は任意の方向に配列したエーロフォイルを備え、
上記エーロフォイルは、少なくとも上面と下面とを有し、伸張可能且つ収縮可能な部分を少なくとも１箇所含んでいる、請求項１４７から１８６のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１８８】
シリンダ内で可動の液圧式ピストンを少なくとも１つ含み、
上記部分の動きは、少なくとも部分的に上記ピストンによって引き起こされる、請求項１８７に記載の航空機。
【請求項１８９】
上記エーロフォイルに対する上記部分の少なくとも一部の動きは、振り出し式である、請求項１８７に記載の航空機。
【請求項１９０】
上記エーロフォイルに対する上記部分の動きは、回転である、請求項１８７に記載の航空機。
【請求項１９１】
動作時において、上記部分の表面は、畳まれている部分と畳まれていない部分とが含まれる蛇腹式となっている、請求項１８７に記載の航空機。
【請求項１９２】
上記部分の表面は、蛇腹式に、畳み、広げることのできる素材で構成されている、請求項１８７に記載の航空機。
【請求項１９３】
任意の用途に用いられる燃焼機関を備え、
上記燃焼機関は、動作時において排ガスを排出し、
上記航空機は、上記ガスの処理システムを備えている、請求項１４７から１９２のいずれか１項に記載の航空機。
【請求項１９４】
上記処理システムは、上記ガスから微粒子を除去する装置を少なくとも１つ含む、請求項１９３に記載の航空機。
【請求項１９５】
上記処理システムは、上記ガスから窒素酸化物を除去する装置を少なくとも１つ含む、請求項１９３に記載の航空機。
【請求項１９６】
上記処理システムは、上記ガスから二酸化炭素を除去する装置を少なくとも１つ含む、請求項１９３に記載の航空機。
【請求項１９７】
任意の種類の航空機であって、
任意の用途に用いられる燃焼機関を備え、
上記燃焼機関は、動作時において排ガスを排出し、
上記航空機は、上記ガスの処理システムを備え、
上記処理システムは、上記ガスから二酸化炭素を除去する装置を少なくとも１つ含む、航空機。
【請求項１９８】
任意の種類の航空機であって、
任意の用途に用いられる燃焼機関を備え、
上記燃焼機関は、動作時において排ガスを排出し、
上記航空機は、上記ガスの処理システムを備え、
上記処理システムは、上記ガスに水を混合する装置を少なくとも１つ含む、航空機。
【請求項１９９】
動作時において乗客を運搬する、請求項１４７から１９８に記載の航空機。
【請求項２００】
動作時において積荷を運搬する、請求項１から１９８に記載の航空機。
【請求項２０１】
動作時において広告を運搬する、請求項１から１９８に記載の航空機。
【請求項２０２】
動作時において軍用である、請求項１から１９８に記載の航空機。
【請求項２０３】
船体を支持する構造体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
上記エンジンは、回転可能なシャフトを含む手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記エンジンは、請求項１〜１１、および７４〜１４５のいずれか１項に記載の燃焼機関である、船舶。
【請求項２０４】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、回転可能なシャフトを含む手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記エンジンは、請求項１〜１１、および７４〜１４５のいずれか１項に記載の燃焼機関である、船舶。
【請求項２０５】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、回転可能なシャフトを含む任意の手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記船舶は、回転可能な第２のシャフトを含む手段によって、第２の推進装置を少なくとも間接的に駆動する第２のエンジンを備え、
上記第２の推進装置を伴う上記第２のエンジンは、記船体が水中にあるときのみ、上記船舶を駆動可能である、船舶。
【請求項２０６】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、回転可能なシャフトを含む手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記エンジンおよび上記要素は、ともに、上記ポストに回転可能に取り付けられている、船舶。
【請求項２０７】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、回転可能なシャフトを含む手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記ポストは、選択的に、上記船体から拡張可能で、且つ、上記船体に向かって格納可能となるように、上記船体の周囲に伸縮自在に取り付けられる、船舶。
【請求項２０８】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、回転可能なシャフトを含む手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記ポストは、選択的に、上記船体から拡張可能で、且つ、上記船体に向かって格納可能となるように、上記船体の周囲に回転可能に取り付けられる、船舶。
【請求項２０９】
上記要素は、上記ポストの下側部分周辺に、当該ポストのうち任意のいくつかの位置に回転可能に取り付けられ、
要素の対応する位置は、実質的に互いに平行である、請求項２０８に記載の船舶。
【請求項２１０】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
少なくとも上記ポストの一部が、上記船体に向かって伸縮自在であり、且つ、上記船体から拡張可能であり、
上記ポストは、所定の環境において、上記ポストの収縮を引き起こす信号を送信する装置を備えている、船舶。
【請求項２１１】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である、オイルタンカーなどの大型船舶などの大型船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、複数の構造体によって支持され、
各構造体は、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備えており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、少なくとも１つの上記構造体における、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、任意の方法によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記ポストは、少なくとも上記ポストの一部が、選択的に、上記船体から拡張可能で、且つ、上記船体に向かって格納可能とすることを可能にする方法において、上記船体の周囲に搭載され、
上記船舶を停泊させたとき、その喫水線が、平面図において、概して楕円またはアメリカンフットボールに近似するものを形成する、船舶。
【請求項２１２】
上記船体は、要素および水中翼を有する上記ポストが完全に格納された位置にあるとき、要素および水中翼が上記船体の断面形状の最も大きな部分における範囲内に実質的に位置づけられる、１つ以上の格納部を備えている、請求項２０４〜２１１のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２１３】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、任意の方法によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記ポストは、少なくとも上記ポストの一部が、選択的に、上記船体から拡張可能で、且つ、上記船体に向かって格納可能となる方法において、上記船体の周囲に取り付けられており、
上記船体は、少なくとも１つの格納部を備え、要素および水中翼を有する上記ポストが完全に格納された位置にあるとき、上記要素の大部分が上記格納部において入れ子にされており、
上記構造体は、上記船体の断面形状の最も大きな部分における範囲内に実質的に位置づけられる、船舶。
【請求項２１４】
少なくとも２つの取り外し可能なハッチを備え、
上記ハッチの１つが上記要素の上部に搭載されるとともに、別の上記ハッチは上記船体の底面に取り付けられ、
上記要素を有する上記ポストが最も縮められた位置にあるとき、複数の上記ハッチは、実質的に位置合わせされて、
複数の上記ハッチが取り外されているとき、上記船体内から上記要素の内部への人のアクセスが行なわれる、請求項２０７〜２１３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２１５】
船体を有するとともに、少なくとも部分的にエンジンによって駆動される水中翼船である船舶であって、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記船体が、上記船体の少なくとも一部を水から引き上げるための水中翼ポストを少なくとも１つ備える構造体によって支持されており、
上記ポストの末端が、実質的に水面下の要素の少なくとも１つに取り付けられることによって、少なくとも１つの実質的に水面下の水中翼が上記要素に搭載され、
上記推進装置は、上記要素および水中翼のうち少なくとも１つに取り付けられ、
上記エンジンは、回転可能なシャフトを含む手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動しており、
上記ポストは、選択的に、少なくとも２つの取り外し可能なハッチを備えている上記船体から拡張可能で、且つ、上記船体に向かって格納可能となるように、上記船体の周囲に取り付けられており、
上記ハッチの１つが上記要素の上部に搭載されるとともに、別の上記ハッチは上記船体の底面に取り付けられ、
上記要素を有する上記ポストが最も縮められた位置にあるとき、複数の上記ハッチは、実質的に位置合わせされて、
複数の上記ハッチが取り外されているとき、上記船体内から上記要素の内部への人のアクセスが行なわれる、船舶。
【請求項２１６】
上記エンジンは、請求項１〜１１、および７４〜１４５のいずれか１項に記載の燃焼機関である、請求項２０５〜２１５のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２１７】
上記ポストは、実質的に垂直に傾いている、請求項２０４〜２１６に記載の船舶。
【請求項２１８】
上記ポストは、上記回転可能なシャフトを少なくとも備える、請求項２０４〜２１７に記載の船舶。
【請求項２１９】
上記ポストは、目的に応じて、任意の内燃機関のための空気の通路を少なくとも備える、請求項２０４〜２１７に記載の船舶。
【請求項２２０】
上記ポストは、目的に応じて、任意の内燃機関からの排ガスのための通路を少なくとも備える、請求項２０４〜２１７に記載の船舶。
【請求項２２１】
上記ポストは、任意の電動モータへ電力を供給する回路を少なくとも備える、請求項２０４〜２１７に記載の船舶。
【請求項２２２】
上記エンジンおよび上記推進装置は、ともに、実質的に垂直に傾いている単一の軸の周囲に、回転可能に取り付けられる、請求項２０４〜２２１のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２２３】
上記要素は、作動中、水中翼として機能するように形成されている、請求項２０４〜２２２のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２２４】
上記要素および上記ポストの末端は、実質的に一体化されている、請求項２０４〜２２３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２２５】
上記要素は、上記ポストの末端に回転可能に取り付けられている、請求項２０４〜２２３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２２６】
電動モータおよび発電機、ならびにエネルギー貯蔵装置を備え、
上記船舶は、電動システムによって少なくとも部分的に駆動され、
上記システムは、上記発電機および上記モータを少なくとも備え、
上記船舶は、羽根またはプロペラなどの水循環推進装置を少なくとも１つ備え、
少なくともいくつかの作動モード中、上記モータは、上記貯蓄されたエネルギーを少なくとも部分的に用いて、回転可能なシャフトを含む手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動し、
上記内燃機関は、上記発電機を駆動して、上記モータのための電気エネルギーを提供する、請求項２０３〜２２５のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２２７】
船体を支持する構造体を有するとともに、少なくとも部分的にハイブリッド推進システムによって駆動される船舶であって、
上記システムは、電動モータおよび発電機、ならびに燃焼機関を備え、
上記船舶は、少なくとも１つの水循環推進装置を備え、
作動中、上記モータは、回転可能なシャフトを含む任意の手段によって、上記推進装置を少なくとも間接的に駆動し、
上記燃焼機関は、上記発電機を駆動して、上記モータのための電気エネルギーを提供しており、
上記燃焼機関は、請求項１〜１４４のいずれか１項に記載の装置である、船舶。
【請求項２２８】
上記システムは、上記ハイブリッド推進装置の様々な部品間の電流を調節するための、少なくとも１つの電気制御器をさらに備える、請求項２２６および２２７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２２９】
上記システムは、上記船舶の外部に搭載された、少なくとも１つの光発電アレイをさらに備える、請求項２２６〜２２７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２３０】
上記システムは、上記船舶の外部に搭載された、少なくとも１つの風力発電機をさらに備える、請求項２２６〜２２７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２３１】
上記システムは、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置をさらに備える、請求項２２７に記載の船舶。
【請求項２３２】
上記エネルギー貯蔵装置は、１つ以上の電気バッテリーを備える、請求項２３１に記載の船舶。
【請求項２３３】
上記エネルギー貯蔵装置は、１つ以上の電気キャパシタを備える、請求項２３１に記載の船舶。
【請求項２３４】
上記エネルギー貯蔵装置は、１つ以上のフライホイールを備える、請求項２３１に記載の船舶。
【請求項２３５】
上記電動モータのステータ部は、上記構造体に対して少なくとも間接的に固定して取り付けられており、
上記電動モータのローター部は、上記回転可能なシャフトに組み込まれる、請求項２２６〜２３４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２３６】
上記エンジンは、往復動発動機第１ステージおよびタービンエンジン第２ステージを含む、複合往復動発動機／タービンＩＣ発動機であり、
作動中、上記往復動発動機からの、熱い高圧排ガスが、少なくとも部分的に上記タービンを駆動するために用いられる、請求項２０２〜２２５、および２２７〜２３５のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２３７】
上記タービンステージは、上記船舶を少なくともある程度推進する、請求項２３６に記載の船舶。
【請求項２３８】
上記複合発動機は、請求項１〜１１、および７４〜１４５のいずれか１項に記載のエンジンである、請求項２３６および２３７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２３９】
作動中、上記タービンステージからのガスを、標準的な進行方向に対して実質的に反対の方向に排出することによって、推進力を提供する、請求項２３６〜２３８のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２４０】
上記排出の方向は制御可能に変えられる、請求項２３９に記載の船舶。
【請求項２４１】
上記往復動ステージは上記船体内に搭載される、請求項２３６〜２４０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２４２】
作動中、上記推進装置が、上記往復動発動機ステージによって、少なくとも間接的に駆動される、請求項２３６〜２４１のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２４３】
第２の回転可能なシャフトを備え、
上記第２のシャフトは、上記往復動ステージと上記タービンステージとを少なくとも間接的に接続する、請求項２３６〜２４２のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２４４】
作動中、上記回転可能なシャフトおよび上記第２のシャフトが同じ速度で回転する、請求項２４３に記載の船舶。
【請求項２４５】
上記回転可能なシャフトおよび上記第２のシャフトは同一である、請求項２４４に記載の船舶。
【請求項２４６】
任意の電動モータを備え、
上記電動モータは、上記タービンステージの前方に搭載され、
上記電動モータおよび上記タービンは、実質的に閉口な回転軸を有するシャフトを備える、請求項２２６〜２４１のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２４７】
電動モータシャフトおよびタービンステージシャフトを備え、
２つの上記シャフトは、実質的に平行な回転軸を有する、請求項２４６に記載の船舶。
【請求項２４８】
電動モータシャフトおよびタービンステージシャフトを備え、
２つの上記シャフトは少なくとも間接的に、機械接続される、請求項２４６に記載の船舶。
【請求項２４９】
上記構造体に取り付けられるエンクロージャを備え、
作動中、上記推進装置は、上記電動モータによって少なくとも間接的に駆動され、
上記推進装置は、ともに、上記エンクロージャ内の略中心に少なくとも部分的に搭載された、上記モータおよび上記タービンステージを有し、
上記エンクロージャと、上記電動モータおよび上記タービンステージのうち少なくとも１つとの間を、少なくとも部分的に水が通っており、
上記水は、上記推進装置によって加速される、請求項２４６〜２４８のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２５０】
断熱された通路を含み、
上記往復動ステージが上記船体に搭載され、
作動中、上記往復動ステージからの熱い高圧排ガスが、上記通路を通って上記タービンステージを通る、請求項２４９に記載の船舶。
【請求項２５１】
中空の水中翼および断熱された通路を含み、
上記エンクロージャは、上記水中翼によって上記構造体に取り付けられ、
作動中、上記往復動ステージからの熱い高圧排ガスが、上記通路を通って、上記タービンステージを通っており、
上記通路は、少なくとも一部が、上記エアーホイールに位置づけられている、請求項２４９に記載の船舶。
【請求項２５２】
上記通路に配置される、少なくとも１つの排ガス処理システムを備える、請求項２５０および２５１のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２５３】
上記処理システムは、上記ガスから二酸化炭素を除去するための装置を少なくとも１つ備える、請求項２５２に記載の船舶。
【請求項２５４】
上記往復動ステージは、上記船体に位置づけられている、請求項２４９〜２５３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２５５】
上記構造体に取り付けられたエンクロージャを備え、
作動中、上記推進装置は、上記往復動ステージによって少なくとも間接的に駆動され、
上記推進装置は、上記エンクロージャの略中心に少なくとも部分的に取り付けられた、上記往復動ステージおよび上記タービンステージを有し、
上記エンクロージャと、上記電動モータおよび上記タービンステージのうち少なくとも１つとの間を、少なくとも部分的に水が通っており、
上記水は、上記推進装置によって加速される、請求項２３６〜２４５のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２５６】
上記構造体内に取り付けられた、空気のための通路を含み、
作動中、空気は、上記通路を介して上記往復動ステージへ通り抜ける、請求項２５５に記載の船舶。
【請求項２５７】
中空の水中翼および空気のための通路を含み、
上記エンクロージャは、上記水中翼によって上記構造体に取り付けられており、
作動中、空気は、上記通路を介して上記往復動ステージに通り抜けており、
上記通路は、上記エアーホイールに少なくとも部分的に配置されている、請求項２５５に記載の船舶。
【請求項２５８】
任意の方向に位置合わせして固定された水中翼を備え、
上記水中翼は、少なくとも上面および下面を有する、拡張可能で、且つ、伸縮自在な部分を少なくとも１つ備える、請求項２０３〜２５７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２５９】
水圧で駆動される、シリンダ内で移動可能なピストンを少なくとも１つ備え、
上記部分の移動は、上記ピストンによって少なくとも部分的に作動される、請求項２５８に記載の船舶。
【請求項２６０】
上記部分の少なくとも一部の動きが、上記水中翼に対して伸縮自在である、請求項２５８に記載の船舶。
【請求項２６１】
上記部分の少なくとも一部の動きが、上記水中翼に対して回転である、請求項２５８に記載の船舶。
【請求項２６２】
作動中、上記部分が、ふいごのように、折り畳まれた面と、折り畳まれていない面とを有する、請求項２５８に記載の船舶。
【請求項２６３】
上記面が、ふいごのように、折り畳みと展開とが可能な材料からなる、請求項２５８に記載の船舶。
【請求項２６４】
上記船舶は、目的に応じて燃焼機関を備え、
上記エンジンは、作動中、排ガスを排出し、
上記航空機は、上記ガスのための処理システムを備える、請求項２０３〜２６３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２６５】
上記処理システムは、上記ガスから粒子状物質を除去するための装置を少なくとも１つ備える、請求項２６４に記載の船舶。
【請求項２６６】
上記処理システムは、上記ガスから一酸化窒素を除去するための装置を少なくとも１つ備える、請求項２６４に記載の船舶。
【請求項２６７】
上記処理システムは、上記ガスから二酸化炭素を除去するための装置を少なくとも１つ備える、請求項２６４に記載の船舶。
【請求項２６８】
上記ポストの末端は、上記要素として機能する、請求項２０４〜２２６、および２２８〜２６７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２６９】
目的に応じて燃焼機関を有する、任意の種類の船舶であって、
作動中、上記エンジンは排ガスを排出し、
上記船舶は、上記ガスのための処理システムを有し、
上記処理システムは、上記ガスから二酸化炭素を除去するための少なくとも１つの装置を備える、船舶。
【請求項２７０】
上記推進装置がプロペラである、請求項２０３〜２６８のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２７１】
上記推進装置がアルキメデスポンプである、請求項２０３〜２６９のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２７２】
上記推進装置が羽根を備えるとともに、上記装置が公知のウォータージェットである、請求項２０３〜２６９のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２７３】
上記エンジンがタービンエンジンを含む、請求項２０３〜２７２に記載の船舶。
【請求項２７４】
流体排出通路および流体排出口を含み、
上記エンジンは、タービンエンジンを備え、
作動中、上記タービンエンジンからのガスを上記排出口を介して排出する、請求項２０３〜２７２に記載の船舶。
【請求項２７５】
上記排出口は、水面下に取り付けられる、請求項２７４に記載の船舶。
【請求項２７６】
流体排出通路および流体排出口、ならびに開口部閉鎖手段を備え、
上記手段は、上記船舶の所定の作動モードの間、上記排出口を閉じるために、選択的に用いられる、請求項２０３〜２７５に記載の船舶。
【請求項２７７】
上記手段は、ヒンジ（hinged）フラップを備える、請求項２７６に記載の船舶。
【請求項２７８】
上記手段は、回転可能に取り付けられたフラップを備える、請求項２７７に記載の船舶。
【請求項２７９】
上記フラップは、アクチュエーターによって、開口部と閉口部との間を少なくとも部分的に移動される、請求項２７７および２７９のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８０】
上記アクチュエーターは、電気的に動力が供給される、請求項２７９に記載の船舶。
【請求項２８１】
上記排出通路は、過剰な流体を除去するための手段に繋がっている、請求項２７４〜２８０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８２】
上記流体は水であり、
上記通路は、上記通路の最も低水準よりも下に、任意の種類の実質的な凹部を含む、請求項２８１に記載の船舶。
【請求項２８３】
上記手段はポンプを含む、請求項２８１および２８２のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８４】
上記水中翼はバラストタンクを含む、請求項２０４〜２２６、２２８〜２６８、および２７０〜２８３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８５】
上記水中翼は燃料タンクを含む、請求項２０４〜２２６、２２８〜２６８、および２７０〜２８３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８６】
ガスの供給源を備え、
作動中、上記ガスは、水と、上記船舶の任意の面との間に薄い膜を形成する、請求項２０３〜２８５のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８７】
熱い排ガスの供給源を備え、
作動中、上記船舶内部からの上記ガスは、水と接触する上記船舶の外板の部分を温める、請求項２０３〜２８５のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８８】
上記水中翼は、略円盤型の基材を備え、
上記基材は、上記船舶の外側の任意の部分の周囲に回転可能に取り付けられて、上記水中翼のピッチを制御可能に変えており、
作動中、上記ピッチの変動は、上記船舶の動きを制御する機能を果たす、請求項２０４〜２２６、２２８〜２６８、および２７０〜２８７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８９】
上記水中翼は、ヒンジドリーに搭載されたフラップを備え、
上記フラップは、角度を制御して変化させることが可能であり、
作動中、上記フラップの角度の可変は、上記船舶の移動を制御する機能を果たす、請求項２０４〜２２５、２２７〜２６７、および２６９〜２８８のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９０】
上記水中翼は、回転可能に取り付けられたフラップを備え、
上記フラップは、角度を制御して変化させることが可能であり、
作動中、上記フラップの角度の可変は、上記船舶の動きを制御する機能を果たす、請求項２０４〜２２６、２２８〜２６８、および２７０〜２８９のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９１】
上記船舶が油槽船である、請求項２０３〜２９０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９２】
上記船舶がガス油送船である、請求項２０３〜２９０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９３】
上記船舶がばら積み貨物船である、請求項２０３〜２９０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９４】
上記船舶がコンテナ船である、請求項２０３〜２９０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９５】
上記船舶が旅客船である、請求項２０３〜２９０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９６】
上記船舶が、乗客を運搬するためのフェリーである、請求項２０３〜２９０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９７】
上記船舶がネイバル船である、請求項２０３〜２９０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９８】
上記船体は、平面において、ティアドロップに近似の形状を有する、請求項２０３〜２９７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９９】
上記船体は、平面において、アメリカンフットボールのスポーツに用いられるフットボールに近似の形状を有する、請求項２０３〜２９７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項３００】
水を含み、
上記処理システムが、上記水と上記ガスとの混合物を含む、請求項２６４に記載の船舶。
【請求項３０１】
上記船舶の主要な部分が、合金に属するステンレススチールなどの、腐食耐性のある合金から構成される、請求項２０３〜３００のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項３０２】
少なくとも２つの動力変速のローラを備えた無段の変速機であって、
上記ローラはそれぞれ、回転するシャフトに載置されてエンドレスのバンドにて結合され、
上記ローラのうち第１のローラは、一つの時点では、上記ベルトの幅にほぼ対応する長さに沿った一定の直径を有し、
上記直径は、一つの上記シャフトの他のシャフトに対する回転速度を変化させるように、異なった時点では可変となるように制御され、
少なくとも上記第１のローラは、上記バンドと接触する一連の区切り部材を備え、
上記区切り部材のそれぞれは、上記回転するシャフトの鍵となる傾斜表面を有する、少なくとも一つの、事実上、円錐形の素子にスライド可能に載置され、
上記円錐形の素子は、上記シャフト上で、上記シャフトの回転軸にほぼ平行な方向にスライド可能であり、
動作時には、上記ベルトは、任意の手段によって伸張した状態に維持されて上記ローラの間の駆動を行い、
上記区切り部材は、上記傾斜表面の上で前後にスライドして上記直径を変化させる、変速機。
【請求項３０３】
アイドラーローラを備え、動作時には上記アイドラーローラが、上記動力変速のローラのうちの少なくとも一つの間に配置され、上記バンドの移動方向を逆にする、請求項３０２に記載の変速機。
【請求項３０４】
動作時には、ローラと上記バンドとの間の接触領域が、上記ローラの直径の変化とは独立して、可変に制御される、請求項３０２または３０３に記載の変速機。
【請求項３０５】
上記第１のローラが、他のローラを駆動しない程度に、上記伸張を減少させることができるように、上記ベルトを伸張した状態に維持する手段が可変に制御される、請求項３０２から３０４のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３０６】
上記第１のローラと同じ構成を有する他のローラを備え、
動作時には、上記第１のローラの直径が増加するとき、上記他のローラの直径が減少する、請求項３０２から３０５のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３０７】
上記第１のローラの素子が、ほぼ中央あたりにピボットで載置されたロッカーによって上記第３のローラの素子に結合している、請求項３０６に記載の変速機。
【請求項３０８】
上記ベルトが、動作時にほぼ同期した動きで移動する多数のバンドを有する、請求項３０２から３０７のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３０９】
上記バンドの少なくとも一つのペアが、構造的に結合されている、請求項３０８に記載の変速機。
【請求項３１０】
上記ローラの任意の部分集合の平均直径が可変に制御される、請求項３０２から３０９のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３１１】
入力軸と、敷設軸と、出力軸と、上記変速機と類似の第２の変速機とを備え、全部で複合変速機を備え、上記変速機は、上記入力軸を上記敷設軸に結合し、上記第２の変速機は、上記第２の変速機を上記出力軸に結合する、請求項３０２から３１０のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３１２】
上記円錐形の素子が、上記区切り部材の数に対応する数の、ほぼ等しい多数の部分から成り、
上記区切り部材の一つは、上記シャフトの回転軸にほぼ平行な方向に、上記円錐部分の一つにスライド可能に載置され、
上記円錐部分は、上記シャフトの鍵となり、上記シャフトにスライド可能に載置されている、請求項３０２から３１１のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３１３】
各素子部分の位置は、一連の独立して動作可能な駆動部によって決定される、請求項３１２に記載の変速機。
【請求項３１４】
上記独立した駆動部の数は、素子部分の数に対応する、請求項３１３に記載の変速機。
【請求項３１５】
上記駆動部が電気的に作動する、請求項３１３または３１４に記載の無段変速機。
【請求項３１６】
上記駆動部が、上記シャフトの回転に相対的に、固定して載置されている、請求項３１３または３１４に記載の無段変速機。
【請求項３１７】
上記駆動部が、回転しないリング状構造物に載置され、上記構造物が、上記シャフトの回転軸にほぼ平行な方向に移動可能である、請求項３１３または３１４に記載の無段変速機。
【請求項３１８】
上記区切り部材が、長さが可変の構成成分によって互いに結合されている、請求項３０２から３１７のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３１９】
上記長さが可変の構成成分が、エネルギーを吸収する装置を備えている、請求項３１８に記載の変速機。
【請求項３２０】
上記区切り部材が、ほぼ、「Ｉ」に近い形状の断面である、請求項３０２から３１９のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２１】
上記区切り部材が、ほぼ、「Ｔ」に近い形状の断面である、請求項３０２から３１９のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２２】
上記区切り部材が、ほぼ、「Ｌ」に近い形状の断面である、請求項３０２から３１９のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２３】
動作時に、上記区切り部材が、互いに重なり、互いを圧迫する、請求項３０２から３１９のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２４】
上記区切り部材の重なり部位が、一つ以上のローラによって分離されている、請求項３２３に記載の変速機。
【請求項３２５】
上記区切り部材が、柔軟性を有するように設計されている、請求項３０２から３２４のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２６】
上記区切り部材が、構造物に載置された摩擦材料を備え、動作時に上記摩擦材料はその大部分が上記ベルトと接触している、請求項３０２から３２５のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２７】
少なくとも一つの回転可能な出力軸を備え、
上記変速機が、クラッチとしても機能するとともに、上記出力軸の結合と解放とを選択可能にするように構成されている、請求項３０１から３２５のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２８】
少なくとも一つの回転可能な出力軸を備え、
上記変速機が、上記出力軸の回転の反転を選択的に許可するように構成されている、請求項３０２から３２７のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３２９】
少なくとも２つの回転可能な出力軸を備え、
上記変速機が、上記出力軸を結合する作動装置としても機能し、上記出力軸が異なる速度で同時に回転することを許可するように構成されている、請求項３０２から３２８のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３３０】
少なくとも２つの回転可能な出力軸を備え、
上記変速機が、上記出力軸同士の間で動力の量を様々に分配する機能を持つように構成されている、請求項３０２から３２９のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３３１】
請求項３０２から３３０のいずれか１項に記載の変速機を備えた船。
【請求項３３２】
請求項３０２から３３０のいずれか１項に記載の変速機を備えた飛行機。
【請求項３３３】
請求項３０２から３３０のいずれか１項に記載の変速機を備えた陸上輸送機関。
【請求項３３４】
上記陸上輸送機関が、車両である、請求項３３３に記載の陸上輸送機関。
【請求項３３５】
上記陸上輸送機関が、軌道車である、請求項３３３に記載の陸上輸送機関。
【請求項３３６】
上記陸上輸送機関が、汽車である、請求項３３４に記載の陸上輸送機関。
【請求項３３７】
流体の流れを変化させる制御部と、流体供給貯蔵庫と、流体を供給する上記貯蔵庫から、上記作動室への通路の線とを備え、
上記制御部は、上記通路の線の任意の都合の良い位置に配置されている、請求項１から１４６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３８】
少なくとも一つの測定装置または検出装置と、コンピュータと、上記コンピュータにロードされるコンピュータプログラムと、を備え、
上記装置の動作の少なくとも一つのパラメータを変化させる信号を上記コンピュータが送るように、上記コンピュータプログラムが、上記装置からのデータを処理する、請求項１から１４７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３９】
少なくとも一つの操縦者用座席と、速度および／または高さおよび／または方向を変える目的のための少なくとも一つの制御部と、少なくとも一つの赤い左舷灯と、一つの緑の右舷灯と、一つの白い船尾灯とを備えている、請求項１４７から２０２のいずれか１項に記載の飛行機。
【請求項３４０】
少なくとも一つの測定装置または検出装置と、コンピュータと、上記コンピュータにロードされるコンピュータプログラムと、を備え、
上記飛行機の動作の少なくとも一つのパラメータを変化させる信号を上記コンピュータが送るように、上記コンピュータプログラムが、上記装置からのデータを処理する、請求項１４７から２０２のいずれか１項に記載の飛行機。
【請求項３４１】
速度および／または方向を変える目的のための少なくとも一つの制御部と、少なくとも一つの赤い左舷灯と、一つの緑の右舷灯と、一つの白い船尾灯とを備えている、請求項２０３から３０１のいずれか１項に記載の船。
【請求項３４２】
少なくとも一つの測定装置または検出装置と、コンピュータと、上記コンピュータにロードされるコンピュータプログラムと、を備え、
上記船の動作の少なくとも一つのパラメータを変化させる信号を上記コンピュータが送るように、上記コンピュータプログラムが、上記装置からのデータを処理する、請求項２０３から３０１のいずれか１項に記載の船。
【請求項３４３】
上記変速機がケーシングに収容され、上記ケーシングは、潤滑および／または冷却のための流体を含めて、任意の目的のための流体を収容する、請求項３０２から３３６のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３４４】
少なくとも一つの測定装置または検出装置と、コンピュータと、上記コンピュータにロードされるコンピュータプログラムと、を備え、
上記変速機の動作の少なくとも一つのパラメータを変化させる信号を上記コンピュータが送るように、上記コンピュータプログラムが、上記装置からのデータを処理する、請求項３０２から３３６のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項３４５】
請求項１から１１または６０から１４４のいずれか１項に記載のエンジンを備えた任意の種類の陸上輸送機関であって、
速度および／または方向を変える目的のための少なくとも一つの制御部と、後部に載置された少なくとも一つの制動灯とを備えている、陸上輸送機関。
【請求項３４６】
少なくとも一つの測定装置または検出装置と、コンピュータと、上記コンピュータにロードされるコンピュータプログラムと、を備え、
上記飛行機の動作の少なくとも一つのパラメータを変化させる信号を上記コンピュータが送るように、上記コンピュータプログラムが、上記装置からのデータを処理する、請求項３４５に記載の陸上輸送機関。
【請求項３４７】
陸上輸送機関、船または飛行機を含めた、陸上、空中または水中での使用のための動力付き輸送機関と、
光起電性のアレイであって、
上記アレイは、
第１の位置では、上記アレイが、上記輸送機関の表面部分とほぼ同一平面上にあって極めて接近するように、また、第２の位置では、上記アレイが、上記表面の上方に上げられ、太陽またはその他の光源に向かう方向の範囲内で移動可能であるように、制御可能かつ可変に移動可能である、動力付き輸送機関およびアレイ。
【請求項３４８】
請求項１から１１または６０から１４４のいずれか１項に記載のエンジンを備えたアセンブリであって、上記ピストンの内側ボリュームのほぼ内側に、電気モータおよび／または発電機がある、アセンブリ。
【請求項３４９】
請求項１から１１または６０から１４４のいずれか１項に記載のエンジンを備えたアセンブリであって、上記ピストンの内側ボリュームのほぼ内側に、ガスタービンがある、アセンブリ。
【請求項３５０】
請求項１から１１または６０から１４４のいずれか１項に記載のエンジンを備えたアセンブリであって、上記ピストンの内側ボリュームのほぼ内側に、コンプレッサがある、アセンブリ。
【請求項３５１】
請求項１から１１または６０から１４４のいずれか１項に記載のエンジンを備えたアセンブリであって、上記ピストンの内側ボリュームのほぼ内側に、流体ポンプがある、アセンブリ。
【請求項３５２】
燃焼エンジンを備えた設備の任意の部分に取り付ける拡散器であり、上記燃焼エンジンからの排ガスを、該ガスが該設備の部分を完全に離れる前に、外気で、薄める目的およびオプションとしては冷却する目的の拡散器であって、
上記拡散器は、排ガスが下方レベルから入る、第１の少なくとも部分的な囲いを備えており、
上記第１のボリュームの上方部分が、一つ以上の第２のボリュームと連通し、
少なくとも上記第２のボリュームが、外気を入れるために、該ボリュームの下方部分の近くに多数のアパーチャを備え、
上記第２のボリュームが、排ガスと外気との混合物の出口のために、該ボリュームの上方レベルの近くに多数のアパーチャを備えている、拡散器。
【請求項３５３】
往復動する内燃エンジンであって、
流体の流れのための通路を有する少なくとも一つのシリンダヘッドと、
上記エンジンの少なくとも一つの部分のための囲いとを備え、
ほぼ常時、上記エンジンの温度を、その最大設計限度に近い温度にする目的で、流体の、上記囲いの通り方を変えることができる、往復動する内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本開示は、改良されたポンプ、コンプレッサ、および燃焼機関に関すると共に、このようなハードウェアによる作動流体の温度管理、およびこれらのハードウェア自体の温度管理、燃焼機関排気規制装置、ポンプおよびエンジン用の部品および付属機器、排気規制装置、車両、航空機、船舶、および、無段変速機に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
現在のピストンおよびシリンダエンジンハードウェアは、最初、１８世紀の中頃に、当時入手可能な技術を用いて、商業化された。ゴットフリードダイムラーおよびルドルフディーゼルのような、初期の内燃（ＩＣ）機関の設計者は、実質的にハードウェアは変えずに、燃焼室と膨張室との組み合わせに、蒸気膨張室を採用した。この往復動ＩＣ機関を変形させた２１世紀の実施形態は、時代遅れであるといわれている。本開示は、ポンプ、コンプレッサ、およびＩＣ機関を備える往復動装置における温度管理の改善を焦点とするものである。この往復動装置では、温度管理の改善は、現在の製品の修正バージョンから新たな往復動装置の実施形態までといった、より発展したエンジンの範囲に達する。従来の往復動ＩＣ機関では、燃焼ボリュームの限られた空間における燃焼給気が急速に燃焼することによって、膨張が起こり熱が生成される。膨張が、ピストンおよび結果的にエンジンを駆動させるが、このサイクルの熱産物は、ほぼ全く使用されていない（実際には、この熱産物を、シリンダ壁およびシリンダヘッドを介して一般の放熱を行う共に冷却システムまで伝導することによって、できる限り効率よく放散するには、手間がかかるため、望ましくないと考えられている）。他の熱は、潤滑装置によって集熱され、多くの場合、油冷却器、油溜め冷却フィンなどによって放散される。エンジンの冷却を軽減する利点は、非常に大きい。冷却を軽減することは、エネルギーを節約する。そうでなければ、エネルギーは、冷却および一般の放熱によって放散されてしまい、取り戻すことはできない。冷却を軽減することはまた、平均燃焼温度を増大させ、さらに効率を上昇させる。なぜなら、燃焼効率は、点火温度と中に入ってくる一定温度の吸入空気との間の差に関連しているからである。
【０００３】
効率は、燃焼サイクルの温度差が増大するにつれて増大することが知られている。燃焼が高温度であればあるほど、効率も高くなる。他の全ての要素は、同一である。エンジンシステムは、ピーク負荷下におけるエンジン性能を持ちこたえられるように設計されている。ピーク負荷は、多くの場合、全動作時間のうちのわずかな割合で生じるものである。他の全ての時間では、エンジンは冷えていき、そのため効率は悪くなる。現在、ほとんど全てのエンジンは、その動作する耐用年数の大部分の間に、意図されるピーク温度よりも実質的に低い温度において動作するので、温度が低いことによってより低い効率で動作する。燃料節約を向上させ、ＣＯ２の排出を低減するために、最も重要な第１のステップは、エンジン温度を、エンジンが耐え得る最大温度に常に維持し、全ての動作モードにおいて、エンジンが最適効率で動作するようにすることであろう。
【０００４】
第２のステップは、冷却システムを、完全に取り除くと共に、エンジンを、できる限り、断熱ハウジング内に設置し、平均燃焼温度を以前に燃焼可能であった温度よりも高く設定することであろう。冷却システムの費用、質量、容積、および不信頼性を除去することによって、多くの経済的利点および他の利点が生じる。冷却システムの不信頼性は、エンジンの故障の最も頻繁な原因である。十分に冷却されていないまたは全く冷却されていないエンジンでは、排気が、非常に熱く（すなわちエネルギーを多く含有している）、該排気から、より多くの仕事を、効率を増進させるために、幾つかの複合形態によって取り出し得る。熱い排ガスから仕事を取り出すために、タービンエンジン、蒸気機関、またはスターリングエンジンを用いてもよい。これは、ガスの熱を直接電気エネルギーに変換するためのシステムにおいて可能である通りである。冷却されないエンジンでは、上述の第１のステップは、自動的に実現される。なぜなら、異なる動作モード間では、温度の変動がわずかだからである。すなわち、エンジンは、常に、その意図される最大温度に近づく。
【０００５】
冷却が軽減されたエンジンまたは無冷却エンジン、従ってより高い温度で動作するエンジンを構築することが望ましい、と多くの人が考えていた。効率は、（一定である）外気の温度と燃焼時の空気の温度との間の差に応じて決定されるため、上昇することになる。結果として生じるより熱い排ガスは、一般に、浄化が容易になる。冷却システムを縮小または除去することが可能であるならば、冷却システムの費用、質量、容積、および不信頼性を幾分か、または全体的に低減または排除することが可能になる。冷却されていないエンジンを、実質的に、ある程度、断熱、防音、および防振して、環境的および社会的に許容され得るようにすることが可能である。燃料の発熱量のうちの大部分が、ピストンを押すことに消費されるが、残りの発熱量のほとんど全ては、熱い排ガス中に存在することになり、そこにおいて復元可能である。この、新規の冷却されていないエンジンでは、温度平衡点が高くなるため、主要なピストンおよびシリンダ部品は、おそらく、特別な高温合金またはセラミック材から構成する必要があろう。
【０００６】
本出願人の知るところでは、今日、耐用年数の長い商業的な無冷却エンジンは、製造されておらず、予測可能な将来においても、製造の計画はない。製造業者および研究者は、１９８０年代および１９９０年代に、「断熱」エンジンを構築することを試みている（ここで、断熱とは、軽減された冷却を意味するものと理解される）。この作業はほとんど全て、主要な幾つかの燃焼室部品において、金属をセラミック材に置き換える、または金属にセラミック材を加えることを伴うことを、文献が示している。例えば、金属のピストンの上にセラミックキャップが設置された；金属のエンジンブロックの中に、セラミックのライナーが設置された；同一の形状の金属弁が、ジルコニアポペット弁に置き換えられた。多くの理由により、この作業はとても成功したとはいえなかった。これらの理由には、互いに隣接するセラミック部材と金属部材との熱膨張が異なるという問題が含まれている。エンジンの設計は、ほとんど変更されていなかった。今日の金属ＩＣ機関は、３つの制約を反映している。これらの制約は、金属の材料特性と、冷却が必要であり、従って流体の通路を有するエンジンブロックなどが必要である点と、金属部品の製造および組み立てを最も実行可能である方法を決定する商業的実施形態とである。本出願人は、上記の無冷却セラミックエンジンの実行可能な商業的実施形態は、今日のユニットとは極めて異なるであろうと感じた。なぜなら、これまでの制約は全てもはや適切ではなく、新たな制約が当てはまるからである。本開示には、ピストンおよびシリンダエンジンの従来の設計を適応および変更して、冷却されず、かつ、セラミック材以外から構築された、新規な実施形態を実行可能にする、本出願人の試みの結果が含まれている。実施形態の多くは、高温合金においても、構築可能である。
【０００７】
冷却を排除することは、エンジンの全ての部分において、処理される流体に含まれる温度平衡点を上昇させ、排ガスの温度をより高くする。上述のように、より多くのエネルギーをさらなる仕事に変換することに加えて、これは、排ガスにおける化学反応の速度を加速し、排気規制システムをより高効率にする、または排気規制システムに手間をかける必要がなくなるという、有効な作用を有することになる。現在、排気規制は極めて重要であるため、高温の排ガスを浄化するための新規な構成を考案し、本明細書において開示する。この無冷却エンジンは、好ましくは、内燃機関サイクルを使用するが、必要に応じて、例えば、ランキンサイクルまたはスターリングサイクルで動作するエンジンといった、本発明の多くの原理を適用してもよい。エンジンは、意図される最大温度において冷却が軽減された状態で、および、耐用年数中の動作に意図された温度において全く冷却されない状態で、持続的に動作するように構成されており、その時に内燃機関が使用されるあらゆる用途に適している。これらの用途には、あらゆる種類およびサイズの車両並びに船舶／航空機、ポンプ、コンプレッサ、発電機、小型の修理器具（例えば、ハンドソー、芝刈り機、および刈り込み用器具など）が含まれる。
【０００８】
この新規なエンジンは、より効率のよい航空機および船舶を製造する可能性を提供する。本発明の往復動ＩＣ機関段を含む複合発動機は、航空機および船舶のハイブリッド電気駆動システムに特に適している。往復動機関は、同等の動力を有する現在のユニットよりもはるかに軽く、このため、プロペラまたは羽根車といった推力を生成する推進装置を、さらなる推力を生成するタービン段によって駆動するには理想的である。現在、ほとんど全ての船舶は、船体が水中にある船である。水中翼船がより効率のよいことが知られているが、現在の重い船用機関は、海面上に浮かぶ船体内では良好に機能せず、大きな船舶では、水中翼柱によって、喫水に関連する問題が生じている。本発明のエンジンは、軽く、静かであり、振動がないため、水中翼船に容易に適用され、本発明の船体の形状および柱の構成は、喫水に関連する従来の問題を解決するものである。従来の段階的変速機よりも良好な燃料節約を提供する無段変速機（ＣＶＴ）が知られている。しかし、現在のＣＶＴは、低動力用途に限定されている。本発明の変速機は、動力の制限がないＣＶＴであり、このため、大型の車両、航空機、および船舶に非常に適している。
【０００９】
〔発明の概要〕
本発明は、高出力密度を有すると共に全く何も冷却しない、耐用年数の長い商業的な往復動内燃（ＩＣ）機関、ポンプ、およびコンプレッサを含む。主要な部品は、一般に、セラミック材から構成されている。好ましい一構成は、シリンダ内の２つのトロイダル型の作動室の間に位置する往復動部品を含む。シリンダは、排出処理ボリュームによって取り囲まれており、往復動部品の内部を通って給気が移動するようになっている。主たる目的は、実質的に効率を向上させて、ＣＯ２の排出を低減することである。ほとんどの実施形態において、シリンダ当たりの可動部の数、および所望の出力に必要とされるシリンダの数は、大幅に減少される。さらなる目的は、動力対重量比および動力対容積比を何倍も向上させて、往復動ＩＣ機関をより静かに且つ振動しないようにすることである。多くの実施形態では、これらの主要な部品の全ては、セラミック材から構成されている。本発明は、このような無冷却エンジンからの高温および場合によっては高圧の排気を用いて、タービンエンジン、蒸気機関、またはスターリングエンジンといった別のエンジンに動力を提供することをさらに含む。新規な、ピストン、シリンダ、およびシリンダヘッドの構成を開示する。これらの構成は、改善されたポンプおよびコンプレッサの基本を形成するものである。本発明は、現在の設計を適応して、実質的に、意図される最も高い温度で、常に動作するエンジンを実現することをさらに含む。本発明は、本発明のエンジンの使用に適応された、あらゆる種類の車両、航空機、および船舶をさらに含む。本発明は、水中翼船舶をさらに含む。本発明は、無段変速機をさらに含む。特許請求の範囲には、多くの個々の進歩性あるステップがまとめられている。
【００１０】
〔定義〕
ここで、図面と実施形態について説明する。これらは、常に一例を示すものであり、および／または、本発明の原理を図解するものである。ここでは、全図面は、本発明の選択された実施形態を示すものであり、本発明を適切に理解することを可能にする手段として示されている。本発明は、ここには記載されていない、または図示されていない態様を含む、任意の適切且つ有効な態様において、実施され得る。例えば、任意の種類のピストンまたは弁を、無冷却エンジンにおいて用いてもよく、これらのエンジンの部材を任意の方法で組み合わせてもよい。本発明の様々な特徴および実施形態は、任意の適切な組み合わせまたは構成において、用いてもよいことを強調する。さらに、この全体的な開示内容の各特徴は、独立した各発明を含むと見なされる。必要に応じて、２つ以上の個々の発明を、任意の方法で、組み合わせる、結びつける、または、統合させてもよい。例えば、本発明の変速機は、本発明と連結していてよい。
【００１１】
本開示を通して、「エンジンブロック」または「ブロック」という表現は、従来の電動機の用語において、エンジンブロック、および／または、シリンダヘッド ブロックのいずれかとして知られるものを意味することが可能である。「無冷却」という語によって、燃焼室または作動室から外気までの熱の輸送の機構を有していないエンジンまたはポンプまたはコンプレッサが意味される。このような機構は、典型的には、水ジャケット、ポンプ、放熱器、およびファンを含むか、または、金属の冷却フィンまたは冷却面の上方に空気を向けるファンを含む。無冷却エンジンは、いくつかの形態の給気冷却を有していてよい。ここでは、給気が燃焼室または作動室の中に入る前に、給気の温度は低減される。無冷却エンジンの特徴について、主に、内燃機関に関連して説明してきたが、これらのエンジンは、例えば、スターリングエンジンおよび蒸気機関を含む任意の種類の燃焼機関に、および、適切な場合には、任意の種類のコンプレッサまたはポンプまたはタービンエンジンに適していると共にこれらに適合させることが可能である。熱交換器に関する特徴は、従来の冷却されるエンジンを含む任意の種類のエンジンにおいて実現可能である。"エンジン"という用語は、その可能な限り最も広い意味において用いられており、適切な場合には、ポンプおよび／またはコンプレッサを含むことを意味している。本開示は、主に、シリンダ内を往復動作して、流体作動室を規定するピストンに関する。概して、ピストンは、流体の膨張によって動力を提供され、幾つかの装置および機構を駆動させるものとして説明されている。適切である限り、ピストンは、同様に、幾つかの装置または機構によって駆動され、流体を加圧または送り込むことが可能である。これらの室は、燃焼室と呼ばれることが多い。開示される構成はどんなものであれ、ポンプ、および/またはコンプレッサに適用可能であり、そして、燃焼のために説明される室は、加圧室および/ またはポンプ室であり得る。「作動室」または「流体作動室」という用語が用いられるところは、燃焼室、ポンプ室、または加圧室であり得る室を指す。本明細書では、流体という語は、燃料を含む適切な任意の物質を意味するように使用される。室が燃焼室でない実施形態または用途において、「燃料」という語が燃焼室またはトロイダル型作動室室に関連して用いられる場合、「燃料」とは、任意の好適な流体であり得る。「部分真空」という用語は、任意の真空度を意味している。なぜなら、ここに開示される実施形態では、完全真空は、現実には入手不可能だからである。一例として記載する実施形態では、部品は、ボルトで留められたもの、結合されたもの、融合されたものとして、様々に記載されている。本発明の様々な構成要素および部品を、従来の任意の手段によって、互いに付着させてもよいし、または一緒に固定させてもよい。従来の任意の手段には、実施形態の説明において言及される手段が含まれる。本開示において、一般に、同様の番号を付した部分は、類似の特性および／または機能を有する。全ての図は、本発明の特徴を図解するためのものであり、概略的なものである。部品は、特に、互いに縮小／拡大されずに示されている。「ここに開示するように」という表現が用いられ場合、これは、特許請求の範囲を含む明細書の全て、および全ての図面を含む、この特許に関連する文献全体のどこかに開示されていることを意味している。
【００１２】
以下の明細書および特許請求の範囲の記載において、「フィラメント材料」という語は、何らかの種類のハウジングまたは箱内に配置される場合、相互接続された材料、または、隣接若しくは近接した材料の一部であって、流体がその間を通ることを可能にし、撹流を誘発すると共に、流体の一部が移動する方向を変更することによって互いに混合させる材料の一部として規定されるものである。相互接続された、または隣接若しくは近接したという表現は、総合的にまたは持続的に、互いに噛みあってまたは互いに適合しあっているだけでなく、（必ずしも接触する必要はないが）断続的に、互いに噛みあってまたは互いに適合しあっていることを意味する。上述の定義は、全体として、ハウジングまたは箱内の材料の両方に当てはまり、あらゆる流体処理ボリューム内の材料の一部またはこのような流体処理ボリュームの一部にも当てはまる。「セラミック」という語は、概して鉱物である非金属の材料を、焼結、焼成、または加圧したものを意味している。すなわち、セラミックは、最も広い意味において、ガラス、ガラスセラミック、収縮したまたは再結晶のガラス若しくはセラミックなどといった材料を包含し、他の材料が混和材または補強材として存在するかどうかに関係なく、基材またはマトリクス材料を指す。「ウィック」という用語は、ここでは、任意の手段によって流体の移動を可能にするものを示すように用いられる。この「ウィック」には、多孔質材および透水性材料、並びに、トゥルー・ウィックなどといった、毛管作用または他の手段により流体を受動的に輸送する材料が含まれる。「エラストマーの」、「圧縮性の」、「性のある」、「容量可変」、「柔軟性のある」、「屈曲する」、および他の、寸法上の変化を示す全ての表現は、意図される測定可能な変化を意味しており、温度変化や固形物または構造体に負荷をかけることによる比較的小さな寸法上の変化を意味するものではない。「電動機／発電機」とは、モータ若しくは発電機であり得る電気装置、または様々な場合にその両方として機能し得る装置を意味している。「リング弁」とは、通常は周囲表面または中心表面とほぼ同一平面にある、可動式のリング状の部材を意味している。この弁は、作動されると、周辺の中心表面の任意の面から突出し、流体または他の材料が、該リングの外周および内周を通って流れるようにする。「化学量論的」とは、燃焼機関における空気／燃料混合物に関して用いられる場合、その炭素が給気中の全酸素と最適な条件下で混ざり、排気中に炭素または酸素のいずれも残さない、燃料の量を意味する。第２の部材の「周囲に取り付けられた」部材に関して言うと、これは、第１の部材が、第２の部材に、何らかの方法で物理的に関連付けられることを意味するように意図されている。この表現には、第２の部材の中に取り付けられる、第２の部材の上に取り付けられる、第２の部材に付着される、および、第２の部材に接続されることが含まれ、この動作には、支柱などの何らかの媒介的な手段によってなされることが含まれる。「車両」という語は、あらゆる種類の地上車を含むことを意図するものである。この地上車には、オートバイ、三輪車、乗用車、あらゆるサイズのトラック、バス、あらゆる種類の採掘車および産業車両、鉄道車両、タンクなどの軌道車、および、あらゆる種類の無人車が含まれる。「コンピュータ」という語は、電力が提供されるとデータを処理することが可能な物理的部材のあらゆるアセンブリを示すものである。コンピュータプログラムとは、所定の方法でデータを処理することが可能な任意の組の指令のことである。以下の記載では、略語が用いられており、例えば、「毎分回転数」および「毎秒回転数」はそれぞれ「ｒｐｍ」および「ｒｐｓ」、「下死点／上死点」は「ＢＤＣ／ＴＤＣ」、「内燃機関」は「ＩＣ」と記載される。
【００１３】
〔発明の説明〕
ここで、まず、無冷却エンジンについて説明し、その後、規制された排気の制御、航空機、船舶、無段変速機，排ガスからＣＯ２の排出を除去する手段に関して開示する。そして最後に、常に、意図される最大温度またはそれに近い温度で動作する、冷却されたエンジンについて説明する。
【００１４】
本発明の重要な目的は、動力対重量比および動力対容積比が大きく、実質的により高効率であるエンジンであって、現在の同等のユニットよりもＣＯ２の排出および他の排出が少ないエンジンを提供することにある。この目的は、次の４つの主要な方策によって実現される。（１）単一のピストン／シリンダに関連付けられる部品を、より小型且つ簡素な構成に再構成すること、（２）多くの適用例において、必要とされるピストン／シリンダアセンブリの数を減少させること、（３）往復質量を実質的に減少させ、これによって、主要な構造用部品の寸法および質量を減少すること、（４）システムからの熱損失を事実上排除し、これによって燃焼時の温度を上昇させて効率を上げることである。さらなる一目的は、変速機を改善し、エンジンおよび変速機を用いたシステムを改善することである。このようなシステムには、あらゆる種類の車両、船舶、航空機、発電セットおよびポンピングセットが含まれる。
【００１５】
燃焼室中の環境温度を上昇させ、熱量効率を増大させると共に、一般的な放熱および冷却システムを介した熱エネルギー（燃料エネルギーの一部）の散逸を無くするために、エンジン内の従来の冷却を完全に除去することを提案する。この従来の冷却は、持続的に動作させ、耐用年数を長くするために意図されたものであり、すなわち、燃焼室の壁から散熱された熱を、エンジンブロックジャケットを通って熱交換器まで汲み上げられた液体によって、または、冷却フィンおよび通常はこれに関連付けられる送風機によって除去するためのものである。冷却されない状態で持続的に動作する、任意により断熱エンクロ−ジャ内に格納されたエンジンを構成することを目的としている。さらなるまたは追加的な実施形態では、任意の種類のエンジンまたはポンプまたは機構を、断熱ケーシングまたは断熱エンクロージャ内に取り付けてもよい。このようなエンジンは、地上車、船舶、航空機、列車、発電、およびポンピングを含むあらゆる適用例に適している。本明細書に開示される往復動内燃（ＩＣ）無冷却エンジンの特徴は、適切な場合には、ランキンサイクルまたはスターリングエンジンサイクル上で動作するエンジンにも適用可能であるし、または内燃機関若しくはタービン蒸気機関にも適用可能である。冒頭部分に記載したように、エンジンを、最も広範囲の動作モードの下で、動作が意図される最大温度に近い温度で動作させ、効率および燃料節約を上昇させ、ＣＯ２の排出を低減することが、本発明の重要な一目的である。これを、無冷却の、断熱されたエンジンを用いて行うことが比較的容易である。
【００１６】
本発明の無冷却エンジンは、冷却液及び関連付けられる装置を有しておらず、金属冷却フィンも必要としない。本エンジンは、エンジンの位置で用いられ、当該エンジンの位置において見いだされる環境に適した任意の材料から構成された部品を有している。選択された実施形態では、熱損失は、エンジン／シリンダ／ピストン部品を、少なくとも部分的に断熱性能を有する材料から構成することによって、実質的に低減される。燃焼室部品は、高温合金および／またはセラミック材から構成されていてよい。これらの材料の多くは、その構造的耐力を高温度において保持する。セラミックは、概して、金属よりも硬いと共に磨耗抵抗がより高く、特に補強されている場合にはより強力である。現在の技術によれば、ＩＣ機関の実質的に全ての部品をセラミック材から構成することが実現可能である。これらの部品は、主軸受、連接棒などにこのような材料を含む。無冷却エンジンを、断熱材から成るハウジングまたはケーシングの内部に設け、放熱による熱損失をさらに制限することが可能である。冷却を排除することによって、異なる部品内および該部品に隣接する流体における温度平衡を、新たにより高い温度平衡まで著しく上昇させる。この時に冷却システムまたはエンジン部品の一般的な放熱によって散逸していない熱エネルギーは、ピストン上のさらなる仕事に変換される。これは、一つに、この時により多くのエネルギーが変換のために利用可能であることがあるために、また、一つに、吸入給気（外気の温度は事実上一定である）とこれよりもはるかに高い燃焼温度との間の温度差が大きいことがあるために、効率が向上するためである。排ガスはより熱くなり、そのため、より多くのエネルギーを含有しており、排ガスエネルギー回収システムを付加することが実現可能である。このようなシステムは、ターボチャージャ、複合発動機を作る第２のエンジンサイクル（例えば蒸気サイクル）の付加、または、熱電技術または熱化学技術を用いたエネルギーの直接回収を含む。
【００１７】
ここに、燃焼機関、ポンプ、およびコンプレッサの新規な実施形態を開示する。説明および図解を簡素にすると共に、本発明の進歩性のより明確な理解を提供するために、一般に、新規で際立った特徴だけについて記載し、既知の一般的な部品についての説明は省略する。ここに開示される燃焼機関では、燃焼機関は全て、給気供給システム、燃料を個々の燃焼室内に供給する装置、および、任意により、何らかの方法で排ガスを浄化する、および／または、その組成を変化させる排気システムなどといった部品を有していることになる。ほとんど全ての適用例において、排気システムを設けることは、任意ではなく、法によって命じられていることである。全ての燃焼機関は、個々の燃焼室燃料デリバリ装置または燃料デリバリ分配装置までの主燃料供給ラインによって、燃料容器または燃料タンクに連結され、副燃料ラインによって、個々の燃焼室の燃料分配装置まで連結される。エンジンへの燃料供給は、エンジン動作速度を変更するために、燃料の流量および／または給気ガス流量を変化させることが可能な適切な装置によって調節される。この装置は、以下ではスロットルとも呼ばれ、ディーゼル燃料分配および噴射の圧力波生成ポンプといった他の機構内に組み込まれていてもよい。このスロットルは、手動若しくは自動で動作することが可能であり、または、手動若しくは自動を別々にまたは同時に組み合わせることによって、動作し得る。燃料タンクから個々の燃焼室燃料デリバリ装置までの燃料デリバリ供給鎖は、燃料のデリバリをある程度の圧力下で行うための少なくとも１つの構成を含むものとする。この構成は、以下において、燃料加圧構成と呼ばれる。例えば、液体または粉末状の固体の場合に、このような構成は、燃料ポンプを含む。例えば、気体の場合、このような構成は、気体燃料ポンプおよび／または該気体燃料を事前に加圧された状態でタンクへ装填することを含む。このため、気体は、加圧された状態でタンク内に格納されて保持される。任意により、および好ましくは、特に液体燃料の場合、固体または他の不純物が、個々の燃焼室燃料デリバリ装置に達することを妨げるための燃料フィルタが、この燃料タンクから個々の燃焼室燃料デリバリ装置までの供給鎖のどこかに配置されている。本明細書に記載される開示内容および装置が、気体、液体、または粉末状の固体を汲み上げるために用いられる場合、または、気体を加圧するために用いられる場合、このようなポンプおよび／またはコンプレッサは、作動物質の取り入れ口、作動物質の取り出し口、および任意により１つまたは複数の測定装置を有している。この測定装置は、少なくとも一地点を通過した当該物質の流量、および／または、当該物質の圧力、および／または、当該物質の温度を測定するためのものである。任意により、これらのポンプおよび／またはコンプレッサは、物質流量を調節するための１つまたは複数の弁を有している。ここに開示される往復動機関またはロータリーエンジン、ポンプまたはコンプレッサの重要な実施形態では、以下の可変のパラメータのうちの少なくとも幾つかのパラメータが、手動の動作によって、および／または、コンピュータプログラムによって、または、これらの組み合わせによって、決定され得る。手動の動作とコンピュータプログラムとを組み合わせる場合、これらが別々に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。可変のパラメータとは、すなわち、エンジンの速度、供給される燃料の量および／またはタイミング、供給される燃料の温度および／または圧力、入ってきた給気ガスの温度および／または圧力、任意の弁の開閉のタイミングおよび／または程度、始動時の低温度を加熱するための燃料および／または給気ガスの量および程度、排ガス再循環（ＥＧＲ）の変更のタイミングおよび程度、始動時の低温度における排ガス流の制限の程度、任意の潤滑流体の温度および／または圧力である。任意のコンピュータプログラムが、１つまたは複数のコンピュータにロードされ、任意の適切な手段により、決定制御および／またはパラメータを直接的にまたは間接的に変更するための、変更される電気回路を提供し、場合によっては受け取る。このような決定、制御、および／または変更は、任意の手段により行われ、ソレノイドの使用、サーボモータの使用、および／または、１つまたは複数の駆動機構内の油圧モータまたはポンプと共に圧力液体を使用することが含まれる。これらのコンピュータは、エンジンの外側ボードの上若しくは中、またはどこかの任意の好適な位置に取り付けられている。コンピュータは、任意により、１つまたは複数のセンサまたは測定装置から、電気信号または電子信号を受信し、コンピュータプログラムは、１つまたは複数のセンサまたは測定装置からのデータを処理するように意図されている。この測定装置は、次の項目のうちの少なくとも１つまたは複数を測定する。これらの項目とは、もし移動するならば、移動の速度、外気の温度および／または圧力、燃料供給の温度および／または圧力、エンジン回転数および／または負荷、任意のエンジンの１つまたは複数の部分における温度および／または圧力、任意の潤滑流体の圧力および／または温度、排ガスの成分の組成、エンジンの水平からの傾斜角度、使用される燃料の割合、使用された燃料および／または残っている燃料の量である。
【００１８】
選択された実施形態では、可動部は、現在の排気弁を含む実施形態と同じ構造および種類の金属から構成されている。好適な金属には、高温合金およびステンレス鋼が含まれる。あるいは、可動部品のいくつかまたは全てを、現在のエンジン構造と広範において類似して構成されると共に組み立てられたセラミック材から構成してもよい。図１は、一例として、無冷却エンジンを示す概略的な断面図である。この無冷却エンジンは、セラミックエンジンブロック４００、セラミックシリンダヘッド４０１、少なくとも１つのカム軸４０２、少なくとも１つの弁４０３、吸気ポート４０４、４０４ａの破線の外形に概略的に示される排気ポート、カムカバー４０５（任意により断熱材４０５ａを含む）、油溜めカバー４０６、流体デリバリ装置４０７あるいは４０７ａ（ここでは直接噴射アセンブリ）、クランク軸４０８、連接棒４０９、ピストン４１０、および燃焼室４１１を有している。エンジンブロック、ヘッド、および油溜めカバーが、一体成型セラミックから構成されるものとして、示されている。選択された一実施形態では、セラミック材は、著しい断熱性を有している。あるいは、これらの１つまたは複数の構造は、例えば、セラミックの内部部分が金属の外部ケーシング内に取り付けられた複合構造から構成されていてよい。これらの材料は、セラミックマットといった、圧縮可能な中間層によって分離されている。選択された一実施形態では、この複合構造は、断熱材の層を含む。類似の複合構造が、図１８３〜図１８７の排気反応装置に示されている。純粋に概略的な図では、燃料供給装置および／またはタンク５４が示されている。燃料供給装置および／またはタンク５４は、状況に応じて、従来の任意の位置に配置されており、低圧の圧力燃料ライン５３によって、従来の位置に取り付けられた燃料汲み上げポンプ５２に接続されている。燃料汲み上げポンプ５２は、僅かに高圧の圧力燃料ライン５３ａによって、圧力波誘発燃料ポンプ５８に接続されている。圧力波誘発燃料ポンプ５８は、高圧燃料ライン５６によって、従来の位置に配置された、噴射器といった燃料デリバリ装置５６に接続されている。任意により、汲み上げポンプの内部には、５７の破線で示される燃料フィルタが組み込まれている。純粋に概略的な図では、従来の任意の位置に取り付けられた、コンピュータプログラムが搭載されたコンピュータが、６１で示されており、該コンピュータには、任意により、６３のセンサまたは測定装置からの電子情報が供給されると共に、人間オペレータから、電子的に駆動された情報が、例えばスロットルペダルを介して提供される。電子的に駆動された情報の位置は、電子的に記録されている。コンピュータは任意により、電気信号を受信すると共に、電気信号を、燃料デリバリアセンブリの電気／電子部品または油圧作動部品、例えば、ソレノイド、サーボモータ、または、油圧モータ若しくはポンプ、または他の任意の駆動機構に送信する。上記他の任意の駆動機構は、エンジンに供給された燃料の量および／またはタイミングを含む、エンジンの動作を統制する任意のパラメータを調整する。
【００１９】
全ての可動部が、金属から構成されていてもよく、あるいは、可動部のうちのいくつかまたは全てが、セラミック材から構成されていてもよい。本開示において、一般に、「エンジンブロック」または「ブロック」とは、ピストンおよび燃焼室を包囲する構造体を指し、今日シリンダブロックと呼ばれるものを含む。金属のシリンダブロックまたはヘッドの場合、これらの弁は、金属から構成され、どのポートも、セラミックライニングを有していてよい。これについては、以下に開示する。追加的または選択的に、これらの弁は、セラミック材から構成されていてよい。一般に、セラミックは、金属ほどは、可塑性を有してはおらず、所定の種類の衝撃に耐性を有していない。弁の座部に戻ってくる弁の衝撃荷重を低減するために、部分的に緩衝材として機能するエラストマー部品を弁の閉鎖部に導入してもよい。例えば、エラストマー材料が定期的に循環を必要とする場合の、ポートの座部の細部が図２に示されている。ここで、弁４０３は、圧縮可能な密閉部４１２に対して着座しており、任意により、シリンダヘッドブロック４０１内の通路４１３から潤滑される。図３は、他の一細部を示す図である。この図では、弁４０３が、溝４１５内をスライド可能に取り付けられたリング４１４に対して着座しており、溝４１５は、リングと溝の底面４１６との間に、任意により通路４１３から潤滑された圧縮可能なクッション４１７を含む。この圧縮可能なクッション４１７は、弁が持ち上げられると、リングをわずかに外側に向ける。必要に応じて、圧縮可能な材料を、溝の底面および／またはリング部材に付着させて、溝の底面および／またはリング部材が溝から離れないようにすることを良好に行うことが可能である。圧縮可能な部材は、セラミック繊維またはセラミックマットを含む、任意の好適な材料から構成されていてよい。部品４１２・４１７は、潤滑剤が弁４０３と部品４１２・４１４との間の弁座に噴出することが可能なように設計されていてよい。任意の好適な潤滑材が、貯蔵容器に収納されていてよい。貯蔵容器は、エンジンシステムの任意の場所に設置されていてよく、通路４１３に接続されていてよい。潤滑のための流体を供給する必要がない場合、通路４１３を省いてもよい。追加的または選択的に、部品４１２、４１４、および４１６のうちのいずれかは、摩擦作用または潤滑作用を有する物質でコーティングされていてもよいし、該物質が含浸されていてもよい。ピストンは、ニッケルクロムなどの耐熱合金を含む金属から構成されていてもよいし、別の幾つかの非金属材料のうちのセラミック材から、構成されていてもよい。ピストンは、特に、セラミックブロックまたはシリンダライナー内を往復動する場合、セラミックピストンリングを有していてよい。図１のピストンの底部に任意に設けられるフィニング４１０ａが、熱を、クランクボリューム４０８ａに伝達することが可能である。ピストンとシリンダとの間の潤滑は、本明細書の他の箇所に記載されるような任意の好適な物質によって行われることになる。潤滑材が、例えば、柔らかい金属軸受の表面を損傷させる、上述のセラミックの粒子の取り出しを容易にするためのものであるならば、金属ピストンリングを用いて、損耗によって、この柔らかい材料である金属の粉末が確実に生成されるようにすることが可能である。金属が損耗し、結果として生じる粒子が、セラミックの表面を引掻かないようにするために、金属ピストンリングを、セラミックピストンとセラミックシリンダとの間において用いてもよい。セラミック部品間のガスケットは、アルミナまたはアスベストの繊維またはマットなどといったセラミックから構成されていてよい。
【００２０】
無冷却エンジンは、現在のユニットよりも大幅に軽量になるだろう。とりわけ、部品が軽量であるとすると、当該部品は高アルミナ含有セラミックである。本明細書のこれらの実施形態および他の実施形態において、流体を含む冷却システムの廃止は、費用、重量および容積の大幅な削減につながることになり、無冷却エンジンが車両、船舶および航空機、ならびに工業用機器または家庭用機器に用いられる場合、同様に、燃料節約にもさらなる貢献を果たすことになる。以下に示されるように、選択された実施形態では、現在のユニットよりもエンジンをはるかに迅速に稼動することが可能になり、動力対重量比および動力対容積比をさらに向上させる構成を有する。少なくとも部分的に断熱材からなり、また、必要に応じて断熱材および／または防音材のハウジングの中にエンジンを格納しているエンジンブロックの構成は、騒音および振動を大幅に低減させることになり、その結果さらなる社会的利益を提供する。断熱されたエンジンケーシングまたはブロックは、自動車用途および航海用途において“ボンネットの下”（“under-the-hood”）に蓄積された熱を大幅に下げることになる。無冷却エンジンは任意の方法により構成され得る。例えばセラミックなどの部品を用いる場合、大きなピースで製造することは、より小さなピースで製造するよりも、相対的により困難で費用がかかるであろう。そのため、エンジンは、より小さなユニットによって作ることが好ましく、当該ユニットはエンジンの構成内に組み込まれる。一例として、図４の正面図には、複数の部品９３０から構成され、破線９３１で示される複数の燃焼室に形成され、張力で負荷がかけられたボルト９３２によってつなぎ合わせた、エンジンを示す。適切なガスケットを部品の間に配置することができる。当該部品は、セラミック繊維製またはセラミックマット製の部品を含む。燃焼室の高圧環境において、シリンダおよびヘッドエレメントに生じ得る幾らかの圧力に関して、例えばエンジン組み立て時に、それらが圧縮状態で少なくとも部分的に事前に加圧されている場合、部品の引張応力要求（tensile stress requirements）が低減され得ることは明らかである。このように、組立部品の圧縮状態で、事前に加圧して負荷をかけることについては他の箇所に記載する。材料に設計上の張力限界まで圧力をかける前に、始めに、膨張力が部品の負荷を釣り合わせることになる。例えば、ピストン／ロッドアセンブリ全体は、後でより十分に開示されるように、中心の接続によって圧縮状態で事前に加圧され得る。事前に加圧された構成の周囲に空気の通路および換気装置が備えられている場合、高温のセラミックピストン／ロッドアセンブリの内部に金属ボルトを備えることができる。事前の考慮では、現在市販のセラミック材料の範囲は、本発明の部品を構成するために用いるのに十分な強度を有しており、一般的な技術的安全域を許容することが示されている。
【００２１】
選択された実施形態では、１つのピストンによって作動される２つの同軸室がある。２つの室は、往復動ＩＣエンジンのポンプ、コンプレッサまたは燃焼室として共に等しく機能する。別の方法として、２つの室は異なる機能を有する。例えば、一方がコンプレッサとして機能すると共に、他方が燃焼室として機能する、または一方が燃焼室として機能すると共に、他方が蒸気膨張室として機能する。一例として、図５は、下部燃焼室９３３ａおよび上部蒸気膨張室９３８ａを特徴づける２つのヘッド構造を有する、エンジンの一形態を概略的に示す。ここで、２つのヘッド構造は、内燃機関のために、ポート９３４にて吸気を取り入れるとともにポート９３５にて排気を取り出す下部ヘッド９３３を含む。なお、これらのガスの流れを破線で示す。上部ヘッド９３８は、蒸気サイクル用の取り入れポート９３６および取り出しポート９３７を有する。なお、流体の流れは実線で示される。アセンブリにおいて、エンジンは２つの室に共通する“Ｔ”型ピストン９３９および円筒型の壁９４０の周辺に、スペーサ、または配置ブロック９４２および張力ボルト９４３を用いて組み立てられる。円筒型の壁９４０は、９４１において密閉部またはガスケットを有する。ポペット弁９４４およびカムアセンブリ９４５は、任意により断熱材（４０５ａ全体）を有するカムカバーを含むバルブギアエンクロージャ４０５に概略的に示される。これらポペット弁９４４およびカムアセンブリ９４５は、必要に応じて、上部作動室および下部作動室に対する流体の流れを調節するために提供される。クランク室（４０６ａ全体であり、必要に応じて断熱材を含む）は、クランク軸４０８および回転中心９３９ａにおいてピストン９３９と接続された連接棒４０９を格納するクランク室４０６を包囲する。また、任意の断熱材９４２ａがスペーサブロック９４２に適用される。スリーブおよび／または潤滑装置９４１ａが、下部ヘッド９３３を通るピストン幹通路を提供し得る。代替的に、本明細書に後で開示されるように、ピストンはスコッチヨークを含む機構によってクランクを作動させる。例えば蒸気加熱器または湯沸器の形態において、矢印９６２で概略的に示される熱輸送システムがポート９３７とポート９３４との間に配置され、蒸気を生成するために排出ガスを熱エネルギーに利用する。任意により、冷却蒸気は、９３７において上部作動室を通過した後、９３４において、いくらかの熱を吸入する燃焼室給気のすべてまたは一部に輸送するために、矢印９６２ａで概略的に示される発電機システムを通過する。必要に応じて、右側に示されるように、スペーサブロックは、さらなる断熱材を備えるために、トラップしたガスのボリューム９４０ａによってシリンダから離されてもよい。必要に応じて、左側に示されるように、スペーサブロックは、本明細書の他の箇所に開示されるような排出ガス処理用のボリューム９４０ｂによってシリンダから離されてもよい。他の実施形態において、９３４ａにおいて示されるようにクランク室を介して給気を供給し、および／または、油ポンプおよび／または燃料デリバリシステムなどの付属機器は４０６ｂにて示されるようなクランク室内に取り込む。別の実施形態において、２つのシリンダヘッド構造は、内燃機関モードにおける両端のピストン動作を伴うエンジンに用いられる。さらなる実施形態では、燃料供給システムのすべてまたは一部、および／または、図１に概略的に開示されるエンジン作動パラメータの少なくとも一部の電子制御が図５のエンジンに適用される。別の実施形態において、図６は、図５の燃焼室／ピストンアセンブリと同様の燃焼室／ピストンアセンブリを示すが、当該アセンブリは、図５とは異なるドーム型の外観を有する中空のマッシュルーム型ピストンを備えている。このピストンは、セラミックヘッド９６０と９７２との間を行き来しており、これらセラミックヘッド９６０，９７２は、円筒形の孔９４２ｂを含むスペーサブロック９４２によって分離されている。上部のヘッド９６０は、後述するボールバルブと類似のボールバルブ９６１を有しており、下部のヘッド９７２は、従来のポペット弁９４４を有している。左側には、バルブの柄９７０が金属ガイド９７１の中でどのように往復運動するかを示す。任意により、ガイドとヘッドとの間には、繊維状セラミックマットなどの、圧縮可能で、且つ、伸縮自在の材料からなる薄いスリーブ９７１ａがある。ヘッドがガイドおよびスリーブよりも極めて高温であるとき、ガイドは、スリーブによってブロックに取り付けられる。ヘッドが周囲の温度と等しいとき、エンジンが冷えているときのように、しっかりと取り付けられることになる。ヘッドが暖かいとき、ガイドはヘッドにさらにしっかりと取り付けられる結果になるだろう。
【００２２】
一例として、図７は、任意の材料からなる機械アセンブリ９４６をセラミックなどの断熱材からなるブロックまたはエンジン部９４７に対して位置合わせする手段を示す。負荷分配ヘッド９４９を有する金属ボルト９４８は、部品９４７内の孔９４７ａを貫通しており、また任意により、圧縮可能な中間層９５０ａ（例えば繊維状セラミックからなる）によって部品９４７から離れている。ボルトが部品９４７よりも高い膨張率を有している場合、強力なバネ９５１およびワッシャ９５２を備えてもよい。これにより、ボルトとブロックとの膨張率が異なる状態にあっても、アセンブリ９４６とブロック９４７との間の接触を一定の圧力に維持することができる。ワッシャは、圧縮可能な材料からなる第２のワッシャ９５０によって部品から隔てられていてもよい。一例として、図８は従来のねじ切りが入った金属ボルト５０１をセラミックヘッドまたは他の部品４０１に固定する方法を示す。ここで、近似正弦曲線切断面５０３の、慣習的な、雌ねじ切りと進路外側の雄ねじ切りとを有する金属挿入部５０２は、ヘッドまたは部品４０１内の凹部５０８（必要に応じてその表面５０４を含む同一平面）に埋め込まれる。凹部は、ねじ切り５０３に略対応する進路内側の雌ねじ切り５０５を有する。選択された実施形態において、ねじ切りの間にはスペースがあり、挿入部５０２を固定するための凹部５０８に注入される、圧縮可能な材料５０６および／または物質５０７のいずれかによって占有される。圧縮可能な材料としては、空気が混入されたセラミック粉体またはセラミック繊維もしくはセラミックマットであってもよい。物質５０７としては、液状形態で用いられて硬化させる接着剤、または冷却で凝固する金属などの溶融材料であってもよい。金属の場合、好ましくはわずかに軟性であるか、または挿入部５０２または部品４０１のいずれかより圧縮可能であるべきである。代替的に、挿入部と部品との間の凹部内のスペースは、セラミックおよび金属の粉体混合物またはスラリー混合物、ならびに当該混合物を凝固できるように挿入部の融解温度より少し低い温度に再発火または加熱されたアセンブリによって満たされていてもよい。混合物中の金属は、混合物を周囲のセラミックよりもいくらか軟性にすると共にさらに可塑性にする傾向にあり、加熱中の異なる膨張によってもたらされる負荷を吸収することができる。アセンブリが加熱／冷却周期に制約され、挿入部の熱膨張率が部品４０１の熱膨張率よりも高い場合、アセンブリが熱いときには、物質５０２または材料５０６のいずれかがわずかに圧縮されることになる。挿入部５０２および凹部５０８の“ねじ切り”進路は、基準段部の鋭角または変化なしに、徐々に丸みを帯びる段部５０９からなる断面を有し、これらの段部はボルト５０１に付随する任意の垂直負荷５１０を支える。ここで示されるように、挿入部と凹部との間のギャップが相対的に大きい場合、“ねじ切り”は必須でなくてもよく、凹部５０８内および挿入部５０２上で、円周突起および凹部の組に置き換えられてもよい。以上のように、ここで挿入部５０２は、より小さなギャップおよびねじ切りに関して必要とされるように回転することなく凹部５０８内に設置することができる。上記技術および後に開示する技術を含む他の技術によれば、エンジンは、部分的に金属から構成し、部分的にセラミックから構成し、また部分的に断熱材から構成することができる。
【００２３】
セラミックエンジンブロック構造／シリンダ構造／シリンダヘッド構造は、いくつかの有用な特徴の紹介につながる。燃料、空気、蒸気、水などの物質を輸送するための通路および室は、ことによると本明細書の他の箇所で概説された原理を具体化するように、燃料ボリュームからの通路の距離に応じて、所望の温度および／または圧力で物質の変速機を確保するという方法でブロックの内部に組み込まれ得る。例えば、燃料デリバリギャラリーは、セラミックまたはその他の材料からなる、シリンダヘッドまたは類似の部品において、部品の温かい部分に面する燃焼室の近くに設置され得る。そのため、燃料は燃焼室の中へ輸送される前にある程度まで加熱されてもよい。代替的または付加的に、セラミックは電気絶縁体になり得るため、電子回路は上記ブロックの本体に組み込まれ得る。上記回路は、従来のプラグを必要とせずにスパークを生成するため、このようなスパークが必要とされる場合は、シリンダヘッドにおいて電極または先端（例えば炭素からなる）と接続されてもよい。ここで、外部配線の必要性がないのであれば、回路は電動燃料噴射器または他の装置と接続されてもよい。より大きなスパークを与えるために、高い電圧、例えば燃料ボリュームの実質的な寸法を通り抜けるアーク放電が用いられてもよい。これらの大きなスパークが金属ブロックに接触してショートする恐れはない。上記回路は、溶融流体金属もしくは他の導電性材料を、製造されたセラミックブロックまたはヘッドにすでに形成された通路の中に注入または詰め込むことによって組み込むことができる。すなわち、粉末状の導電性材料により上記通路を満たし、導電性材料アセンブリを有するセラミックを再発火または再加熱することによって組み込むことができる。図９は、燃焼室４９３を部分的に特徴づける電動式燃料噴射器４７７（斜線で示される）の一例が示される。電動式燃料噴射器４７７は、凹部４７８に組み込まれたソレノイド部４８７および燃料デリバリ部４８８を有し、凹部４７８はセラミックシリンダヘッドまたは類似の部品４０１の内部に位置する。噴射器は任意の適切な留め具手段によって接着される。一例として、ここで止め具手段は穴あきストラップ４８９、ボルト４９０および圧縮可能なワッシャ４９１である。噴射器は、噴射時の高圧燃料を供給するために、ソレノイドがバルブを開閉する場所の一つを含む、現在製造されている任意の適切な種類のものであればよい。すなわち、噴射器は、低圧で容器（reservoir）に燃料を供給する輸送時に、ソレノイドが内燃室または容器内のプランジャを作用させる種類のものであり得る。燃料供給ギャラリー４７９は燃料熱確保室４８０に通じていると共に（両者は破線で示される）、燃料取り込み口または必要に応じて噴射器内の環状ギャラリー４８１に通じており、圧縮性の密閉部４８２に位置する。室４８０の寸法および室４８０が燃焼室４９３に近いことは、燃料が噴射前に事前に加熱される程度を定めることになる。同様のギャラリーまたはポートを燃料を逆流（４９２に破線で示される）するために４８３に備えてもよい。部品は、接触領域４８６の末端である４８４において電子回路を有しており、電子回路は、部品４０１の中に成型されたり、組み込まれたりする。電子回路が組み込まれる場合、これらを噴射器２７７上のコネクタ４８５につないで、破線４８７ａによって縁取られた領域４８７内に設置されるソレノイドに動力を与える。選択された実施形態において、噴射器がヘッドに取り付けられたとき、破線で示される通路４９５を通る、空気などの冷却気体によって提供され得る環状ボリューム４９４が形成される。噴射器ソレノイドの巻き線（windings）は、当該巻き線が全体的または部分的にこの冷却流体に晒されるように取り付けられればよい。
【００２４】
出力がいくつかの方法で接続される複合エンジンの組み合わせは、複合発動機として知られる。一般的に、複合発動機において、内燃機関からの排ガスエネルギーは、１つ以上の他のエンジンを駆動させるために用いられる。それは、機械的接続によって、すなわち、１つ以上のピストンまたはクランク軸などの共通の部品における仕事を発生させる２つのエンジンサイクルの部分的な融合によって、第１のエンジンによる仕事を共同で負担させてもよい。このような他のエンジンは、蒸気サイクル、スターリングサイクルまたはタービンサイクルなどの任意のサイクルにおいて行なわれてもよい。代替的に、排ガスからの熱は、熱電交換技術を用いて直接電気を発生させるために用いることができる。排出リアクターアセンブリが内燃機関に対して搭載されようと、内燃機関内部に搭載されようと、すなわち、排出通路もしくはパイプの内部または外部のいずれであっても、排ガス輸送ボリュームは、（従来のエンジンに関連しようと無冷却エンジンに関連しようと）、熱交換器のボリューム内部に組み込まれればよい。これにより、排ガスの熱をいくつかの他の機能に用いることができる。車両、航空機または船舶において、排ガスの熱は乗客を暖めるために用いることができる。代替的もしくは付加的に、熱交換器を通過した排ガスの熱エネルギーは、例えば蒸気エンジンまたはスターリングエンジンを駆動させることによって、さらなる仕事を得るために用いられてもよいし、または、熱エネルギーは、蓄熱装置もしくはエネルギー貯蔵システムに伝えられてもよい。熱エネルギーを伝えるために熱交換器に利用可能な流体は、空気、他のガス、液体状の水、または蒸気もしくは加熱した蒸気としての水、または他の液体を含む。図１０は、ある実行可能な構造を概略的に示す。ここで、排出ポート４１９を有するエンジンブロック４１８は、熱い排ガス４２０を、羽根のついた部材４２１を通して排出する。部材４２１は、４２２にて点線で示される中空の通路を有しており、下部接続通路４２３および上部接続通路４２４と通じている。下部接続通路４２３および上部接続通路４２４は、排出制御反応ハウジング４２５に形成され、それぞれ流体受入れ手段４２６および流体取出し手段４２７と繋がっている。このような熱交換器は、高い伝導性を有する任意の材料から作られていればよい。当該材料としては窒化ケイ素などのセラミックまたはニッケル合金などの金属が挙げられ、触媒効果を有する程度に含めばよい。後述するように、熱交換器は、事実上、フィラメント材料の構成要素となり得る。代替的に、熱交換器は、反応アセンブリの下流を含む、ＩＣ機関の排気システムの任意の場所に設置されればよい。仮に、熱交換器が機械的動力分離ユニットの一部（例えば、蒸気エンジン、スターリングエンジンまたはタービンエンジンなど）であったなら、そのときは後者を、直接的または間接的に第１のユニット、すなわちＩＣ機関と直接駆動によって結合することができる。ＩＣ機関が自動車用途に用いられる場合、動作の停止時／開始時に要する動力は、多くの恒常的な出力と常に一致していなくてもよく、通常供給の排ガス熱および利用可能な作動流体圧力が第２の動力ユニットから提供されることになる。従って、第２のユニットは第１のユニットに接続されていてもよく、および／または、フライホイールもしくは可変圧力下のガスを含んでいる容器などのエネルギー貯蔵装置と接続されて、当該装置の中にトロイダル型作動室を加えてもよい。接続は、ドライブシャフト、差動装置などの任意の適切な手段によってなされる。このような実施形態の一例を図１１に概略的に示す。ここで、４２８はＩＣ機関、４２９は反応器／熱交換器アセンブリ、４３０は第２のエンジン、４３１は差動装置、および４３２は蓄熱装置を示す。ドライブシャフトは４３３に備えられる。そのため、第２のエンジンからのトロイダル型作動室の流れは、必要に応じて、差動装置の制御によって、または他の手段によって、第１のエンジンと蓄熱装置とに分配することができる。任意により、４３３ａにて破線で概略的に示されるように、ドライブシャフト４３３の末端を含む任意の適切な位置に１つ以上の変動比率変速装置が備えられる。蓄熱装置は、必要に応じて、通路４３４によって第１のエンジン４２８と接続されてもよい。蓄熱装置は、空気などのガスを圧縮するファンまたは他の装置を備えていてもよい。これにより、圧縮されたガスは、４３２ａにて破線で示される関連する容器の中に、通路４３２ｂ（実線の矢印で示される）を介して貯蔵されるようになる。所定の操作モード（例えば加速など）において、通路４３２ｃ（破線で示される）を介して流体を第１のエンジン４２８へ放出する場合、結果として、性能向上または燃料節約となり得る。蓄熱装置が容器内の給気を圧縮するために用いられる装置である場合、圧縮された空気は、選択された作動条件の間、IC機関の性能を向上させるために用いられるため、燃料システムは燃料を運ぶように設計され得る。この場合、燃料の輸送が、供給される空気の圧力、ひいては質量に比例して、所望により、ほぼ一定の、空気／燃料の混合比を維持するように設計され得る。
【００２５】
蓄圧器または第２のエンジンからの流体を、第１のエンジンの排気および／または圧縮ストロークを行なうために用いてもよいし、または内燃機関サイクルに作用する他のピストンを有する複合発動機のいくつかのピストンを操作するために用いてもよい。それによって複合エンジンを具現化する。図１２の断面図に概略的に示されるように、流体がＩＣ機関システムに共通するピストン（ピストンが好ましくはＴ型構造であるように）に作用する必要がある場合には、フランジ４５１によって補強された孔ヘッド４５０を有するピストンを、ピストンフランジを適合させるために切り込みが入ったピストンリング４５３ａおよび軸受４５４によって、中空の柄４５２と接続するとともにシリンダ４５３にスライド自在に取り付ける。ピストンは、ＩＣ作用燃焼ボリューム４５５と離れており、作動ボリューム４５６を往復する。ピストンの柄は、公知の慣習に従って、大端軸受４５８、連接棒４５９およびガシオンピン４６０によってクランク軸４５７と連通する。バルブおよびポートは、例えば本明細書に開示されているように、任意の適切な様態において提供されればよい。蒸気などの往復システムの流体は、別の熱交換器を経由することによって、例えば、上記熱を電気エネルギーまたは機械エネルギーに交換することでさらに冷却されてもよい（膨張が起これば熱は放出されることになる）。一例として、複合発動機における往復動ＩＣ機関とスターリングエンジンとの組み合わせにとって適切なレイアウトを図１３に概略的に示す。ここで、スターリング部を“Ａ”の上部に示し、往復動ＩＣ部を“Ｂ”の上部に示す。給気５２１は、ポート４０４を通ってＩＣ機関ヘッド４０１に入り、カム４０２およびバルブ４０３機構を介して燃焼室４１１に入り、シリンダ４００において往復動する動力ピストン４１０に入り、連接棒４０９によってクランク軸４０８を作動させる。排ガスは、４０４ａに破線で示されるポートを介して排出されて排ガス反応室５２２に入り、好ましくは断熱通路５２４内の方向５２３からスターリングエンジン内のボリューム５２５に入る。独立型スターリングエンジンにおいて、燃焼室となる５２５は、加熱チューブ５２７を通過するために燃料を燃やして熱い空気５２６を作り出していたが、本実施形態では、ＩＣ機関からの熱い排ガス５２６は加熱チューブ５２７を通り抜ける。チューブ内でスターリングトロイダル型作動室ガスを加熱した後、必要に応じて、大気に放出される前に、当該ガスを排ガス再発電機（エネルギー回復システムと称される）５２８に通してもよい。再発電機によって回収された熱は、必要に応じて給気を加熱するために、２重線の矢印５２０によって示される流路を介してＩＣ機関空気取り込み再発電機５４０に送ってもよい。ＩＣ機関給気を事前に加熱することは、合成効率全体を向上させる傾向にある一方、温められた給気の取り込みが単位容積あたりより少ない質量であることから、ＩＣ機関の仕事量をわずかに減少させる。ＩＣ機関の仕事の減少は、電気的もしくは排ガスが作動する過給器またはターボ加給器を提供することによって、または給器を増やすことによって、すでに機能しているシステムの引き上げを補うことができる。スターリングサイクルのトロイダル型作動室ガスは、両端に向く矢印５３１によって示され、加熱チューブ５２７、スターリング再発電機５３３および冷却器５３４によって、冷却された室５３２と加熱室５３２ａとの間を周期的に往復する。ボリューム５３４ａを通るスターリング冷却剤の流れは、５４１にて入って５４２にて出るように示される。いくつかのスターリングエンジンにおいて典型的に用いられるようなひし形駆動部５３５は、ディスプレーザーピストン５３６と動力ピストン５３７とを接続しており、これらはスライド可能に取り付けられる。スターリングサイクルによって発生するトロイダル型作動室は、ひし形駆動部によって、２つの逆回転ギアまたはディスク５３８に移される。必要に応じて、これらのギアまたはディスクはいくつかの機械的手段によって、ＩＣ機関のクランク軸４０８と接続されてもよく、本実施形態では少なくとも１つの中間体ギア５３９によって、ＩＣ機関のクランク軸４０８と接続される。純粋な略図において、燃料供給および／またはタンク５４は、任意の適切な位置に配置されており、低圧燃料ライン５３ａによって任意の適切な位置に取り付けられる汲み上げポンプ５２と接続される。同様に、燃料供給および／またはタンク５４は、わずかに高圧の燃料ライン５３ｂによって、任意の適切な位置に設置される燃料ポンプ５８を備える圧力波と接続され、高圧燃料ライン５６によって噴射器５９などの燃料デリバリ装置と接続されて示される。必要に応じて、燃料フィルターが破線５７で示される汲み上げポンプの内部に取り付けられる。純粋な略図において、６１において示されるコンピュータは、任意の適切な位置に取り付けられるコンピュータプログラムが備わっており、必要に応じて、６３にてセンサまたは測定装置から電子情報が送信され、必要に応じて、例えば位置が電子的に記録されるスロットルペダルを介して、ヒトオペレータ６２からの電子作業情報が与えられる。コンピュータは電子信号出力６４をエンジンおよび／または燃料デリバリアセンブリの電気部品もしくは電子部品（ソレノイドなど）に供給する。これにより、エンジンに供給される燃料の量および／またはタイミングを調節する。加熱室、冷却室、ディスプレーサーピストン、動力ピストンおよびスターリング冷却システムを包囲している構造アセンブリは、一体型として示されている（斜線５４３で示される）。実際には、止め具によって組み立てられた状態で保持された１組の部品からなることが多い。必要に応じて、これらの部品の少なくとも１つはセラミック材料からできていてもよい。上記材料は、加熱室もしくは冷却室においてスターリングトロイダル型作動室ガスと接触する場合には、低い熱伝導性を有していてもよいし、および／または、冷却器５３４および／または加熱輸送チューブ５２７などの加熱輸送領域においてスターリングトロイダル型作動室ガスと接触する場合には、高い熱伝導性を有していてもよい。
【００２６】
ＩＣ機関の排ガス流路に設置される熱交換器は、一例として図１４に概略的に示されるように、タービンエンジンサイクルの一部を備えていてもよい。往復動ＩＣ機関４６７は、ファン４７１を駆動させるために、排ガス４６８を、熱交換器４７０を横断して反応器４６９に通す。ファン４７１は、シャフト４７２によって動力タービンコンプレッサ４７３と接続され、熱交換器４７０を貫く通路４７５を介して圧縮されたタービン作動流体４７４を通すことによって、タービン作動流体の熱を発生させることができる。反応器と関連のあるファンは、蓄熱器への圧縮された流体の供給、およびエンジン取り込み給気へのブーストの供給を含む、任意の適切な目的のために用いられるコンプレッサを駆動させてもよい。図１５は、往復動ＩＣ機関９００と関連のある搭載されたガスタービンエンジンの概略的な配置を示す。この態様では、エンジン９００からの排ガスは、タービンエンジン９０１のガスを部分的もしくは全体的に加熱する手段を提供し、ここで、タービントロイダル型作動室ガスは矢印９０２の方向に通過し、取り込み口９０３、低圧力ステージ９０４、高圧力ステージ９０５、加熱ステージ９０６、タービンステージ９０７および排出ステージ９０８を通る。往復動ＩＣ機関の排ガスは、任意によりステージ９０６に設置される１つ以上の熱交換器９０９ａを通り、９０９で放出されることになる。代替的な実施形態において、往復動ＩＣの熱い排ガスは、破線９１０ａで示されるように、タービンの流れの中に直接放出される。ＩＣの排ガスが高圧ステージ９０６における圧力よりも低圧である場合、分離コンプレッサ９１０によって、任意により事前に圧縮されてもよい。別の代替的な実施形態では、往復動ＩＣの排ガスは、破線９１１ａで概略的に示されるように、低圧ステージにおいてタービンの中に直接注ぎこまれてもよい。両システムの組み合わせが用いられてもよく、９１１に示されるように、ステージ９０６における補助的な燃料燃焼システムであってもよい。組み合わされた蒸気タービンおよび内燃機関を提供するために、図１５に示される配置と同様の概略配置が用いられてもよい。選択された複合発動機の実施形態において、タービン燃焼器は取り除かれ、ＩＣの排ガスはタービンコンプレッサの中に直接入る。複合発動機のタービン部は、単一ステージであってもよいし、複数ステージであってもよい。
【００２７】
一例として、図１６は、“Ａ”の上部に示される単一ステージのタービンを有する複合発動機を概略的に示す。この単一ステージのタービンには、“Ｂ”の上部に示されるＩＣ機関を往復動する単一のシリンダもしくは複数のシリンダからの排気が供給される。ＩＣ機関は、例えば本明細書に開示されているように、任意の様態により構成されればよく、また、伝統的な方法で冷却されたり、部分的に冷却されたり、もしくは全体的に冷却されていなくてもよい。外気５５３は、空気取り込み口５５２を通って、軸５５１の周囲を回転しているクランク軸を有するＩＣ機関５５０に入る。燃料は５５７にて供給され、クランク軸５５１における仕事を発生させるために、空気と混合させて燃焼室において燃焼させる。そして、ＩＣ機関の排ガス５５４は排気処理ボリュームもしくは反応器を通るか、または他の通路を通った後、任意のフィルター５５６を通って５５８においてタービン受入れプレナムに至る。その後、排ガスは、ハウジングまたは通路５６２を通り抜けるためにタービン軸５６１に取り付けられたタービンコンプレッサ５６０によって圧縮され、タービン翼５６５およびタービン軸５６１に取り付けられたタービン羽根５６４上のステータ羽根５６３によって方向づけられることになる。ＩＣ機関の排ガスは、その後再びハウジングまたは通路５６２を通り抜けることにより、５５９にて大気中に排出される。本実施形態において、収縮ギア５６６は、クランク軸５５１と直接接続されたタービン出力シャフト５６７に仕事を移しており、それゆえ複合発動機の両方の部分から仕事を伝える。代替的に、タービン出力シャフトは、収縮ギアを含む任意の手段によってクランク軸と間接的に接続されてもよいし、または全く接続されていなくてもよい。タービン出力シャフトからの仕事は、５６８に概略的に示されるように、発電機または任意の他のシステムもしくはエンジンに動力を与えるために用いられればよい。いずれにせよ、タービン出力シャフトはＩＣ機関のクランク軸からの仕事を伝える。代替的な実施形態では、ブラケット５６６ａによって概略的に示されるように、変動比率ギアがタービン軸とエンジン軸との間に備えられ、また必要に応じて、任意の軸駆動補助システムが備えられる。いずれにせよ、シャフト５６１はＩＣ機関のクランク軸５５１と接続され、当該軸からの仕事は、５６９および５６９ａにて概略的に示されるように、分離発電機または任意の他のシステムもしくはエンジンを駆動させるために用いられてもよい。発電機５６８および／または発電機５６９のいずれも、始動モータとして付加的に機能し得る。任意により、ガスがタービンエンクロージャから放出される前に、必要に応じて取り込むＩＣ機関給気を加熱するために、２重線の矢印５７２で示される通路を介して輸送される加熱エネルギーを伴って、ガスを、排出再発電機５７０からＩＣ機関の空気取り込み再発電機５７１へ通り抜けさせてもよい。選択された実施形態において、複合発動機に対してのみ供給される燃料は、５５７にて往復動ＩＣ機関に運ばれる燃料である。別の実施形態において、プレナム５５８内のガスが十分に加熱されていない場合、燃焼室は、破線５７３で示されるように、タービンハウジングの内部に組み込まれると同時に、タービントロイダル型作動室ガスに追加の熱を与えるために、５７４ａにていくらか追加の燃料が供給されてもよい。タービンに必要な分離燃料は、熱往復動ＩＣ機関の排ガスの代わりに外気を取り込んだ場合よりもずっと少なくなる。コンプレッサ５６０を離れた後、無冷却ＩＣ機関からの排ガスは圧縮の付加的な仕事のために非常に熱くなっていることがあり、それはステータ羽根またはタービン羽根に損傷を与え得る。この場合には必要に応じて、外気を、取り込み口５７４、ファンもしくは羽根５７５、ダクト５７６を介してフィルター５５６を通し、タービン取り込みプレナム５５８に供給することができる。純粋な概略図において燃料供給および／またはタンク５４が示され、これらはいずれも簡便に配置されており、低圧燃料ライン５３ａによって、任意の適切な位置に搭載された燃料汲み上げポンプ５２と接続され、同様に、わずかに高い圧力の燃料ライン５３ｂによって任意の適切な位置に配置される圧力波導入燃料ポンプ５８と接続され、高圧燃料ライン５６によって噴射器５９などの燃料デリバリ装置と接続される。任意により、燃料フィルターは、破線５７で示される汲み上げポンプの内部に組み込まれる。純粋な概略図において、６１において示されるコンピュータは、任意の適切な位置に取付けられるコンピュータプログラムが備わっており、必要に応じて、６３にてセンサまたは測定装置から電子情報が送信され、例えば位置が電子的に記録されるスロットルペダルを介して、ヒトオペレータ６２からの電子作業情報が与えられる。コンピュータは電子信号出力６４をエンジンおよび／または燃料デリバリアセンブリの電気もしくは電子部品（ソレノイドなど）に供給する。これにより、エンジンに供給される燃料の量および／またはタイミングを調節したり、タービンの任意の部品に信号６５を送ったりする。代替的な実施形態において、外気は、破線の矢印で概略的に示されるように、燃焼室５７３を備えるコンプレッサの下流のどこでも供給され得る。さらなる実施形態において、“熱すぎる”排ガスは、タービンに方向づけられる前に、暖房など任意の他の目的に用いられている熱交換器からのエネルギーを伴って、熱交換器を横切るか、または通り抜けてもよい。さらなる実施形態において、タービンコンプレッサ５６０は、ステータ羽根５６３およびタービンファン羽根５６４によってタービンに動力を与えるのに十分な圧力で排ガスを提供するための往復動ＩＣ機関を調整することによって、取り除かれてもよい。４行程エンジンの場合には、燃焼室のガスがより高い圧力であるときに排出ポートを通常よりもいくらか早く開くように調節することによって、これは比較的容易に達成される。これは、ガス圧力および温度が今日の伝統的な冷却されたエンジンの２倍以上になり得る場合、無冷却エンジンにおいてこれから先も容易であるだろう。２行程エンジンでは、後ほど開示されるように、タービン用の高圧排ガスと換気を補助するための低圧排ガスとを共に提供するため、２段階排出システムを提供することができる。
【００２８】
別の実施形態において、本発明の往復動エンジンは、タービンステージ、蒸気エンジンステージ、および／またはスターリングエンジンステージなど任意の他のステージを含む、３つ以上のステージを有する複合発動機のうち１つのステージを形成する。さらなる実施形態において、本発明の往復動エンジンステージを有する複合発動機のステージのいずれかは、任意の適切な装置または機構によって分離され、いずれにしても、これらステージの任意のシャフトは同軸、機械的に連結されるか、または同一である。例えば、複数のステージは、排ガス用の断熱通路、始動モータ、図１６のブラケット５６６ａにおいて概略的に示される変速機、および／または、１つ以上の任意の種類の排出処理システムによって分離することができる。当該排出処理システムは、粒子状物質、炭化水素、一酸化炭素、一酸化窒素および／または二酸化炭素の除去のために具備される。さらなる実施形態において、本発明の往復動エンジンステージを有する複合発動機のステージのいずれかは、本明細書に開示される任意の変速機を含む、任意の変動比率変速機によって分離される。複合発動機のうち、異なるステージの回転シャフトは、異なる最適回転速度の範囲を有する傾向にあり、そのように動力がステージの間を伝えられる場合、変速機は異なる速度で回転するシャフト間の動力を伝えるために用いられ得る。本明細書の他の箇所にさらに十分に開示される重要な実施形態において、タービンエンジンステージは実質的に往復動ＩＣ機関ステージから取り除かれると共に、任意により、熱い高圧排ガス用の断熱通路によって往復動ＩＣ機関ステージと接続される。本明細書の他の箇所にさらに十分に開示される別の実施形態において、複合発動機の単一の往復動エンジンステージは、熱い高圧排ガスを２つ以上のタービンエンジンステージへ供給しており、必要に応じて、往復動ステージから比較的離れて設置される。いくつかの可能なレイアウトおよび構造の発想を提供するために、３つの実施形態が図１７〜１９において極めて概略的に示される。ここで空気の流れは番号が付されていない実線の矢印で示され、排ガスの流れは番号が付されていない点線の矢印で示される。図１７の複合発動機において、主動力シャフト５７６を有する往復動ステージは、シャフトを接続する変速機５７８を介して、動力シャフト５７７によってタービンステージ５７５と結合される。往復動ステージ用の空気は、必要に応じて当該ステージを冷却するために、変速機を介して取り込まれる。熱い高圧排ガスは、例えば本明細書において開示されるように、往復動ステージから放出されて排ガス処理システム５７９に入る。そして、タービンステージを駆動させるために、そこからプレナム５８０（必要に応じて別の気処理システムを含む）を介して排ガスを出す。必要に応じて、第３に、ボトミング型ステージが５８４において加えられる。上記ボトミングステージは、スターリングエンジン、蒸気エンジン、第２のタービン、または熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための装置を備えていてもよい。シャフトが変速機によって連結されることから、複合発動機全体からの動力は一箇所（ここでは５８１）にて取り除かれる。図１８の複合発動機は、図１７の複合発動機と概ね同様であり、主動力シャフト５７６を有する往復動ステージ５７４が、シャフトを接続している変速機５７８を介して、動力シャフト５７７を有するタービンステージ５７５と連結される。往復動ステージ用の空気は、必要に応じて当該ステージを冷却するために、変速機を介して取り込まれる。熱い高圧排ガスは、例えば本明細書において開示されるように、往復動ステージから排出されて排ガス処理システム５７９に入る。そして、タービンステージを駆動させるために、そこからプレナム５８０（必要に応じて別の気処理システムを含む）を介して出す。熱い排ガスはタービンステージを抜け、続いて別の排気処理システム５８３を介して主動力シャフト５８６を有する蒸気エンジンステージ５８４へ通り抜ける。シャフト５８６は、任意によりシャフト５７７よりもさらに遅く回転する。そのように第２の変速機５８５はタービンステージおよび蒸気ステージの間に設置される。主変速機は、他の２つのシャフトと接続される第３のシャフト５８２を有しており、それは複合発動機用の主出力シャフトとして提供され、動力は５８１で示されるいずれかの端部で取り除かれ得る。
【００２９】
図１９は、複合航空機エンジンのためのレイアウトを示し、標準的な航空機の動きの方向を５９５で示す。主動力シャフト５７６を有する往復動ステージ５７４は、動力シャフト５７７を有するタービンステージ５７５と、シャフトを連結している変速機５７８を介して接続される。熱い高圧排ガスは、例えば本明細書において開示されるように、往復動ステージを抜けて排ガス処理システム５７９に入る。そして、タービンステージを駆動させるために、そこからプレナム５８０（必要に応じて別の気処理システムを含む）を介して出すことで、５９０において推進力を生み出す。往復動ステージは、５８７にてほんの一部が示されるプロペラを駆動し、５８９にて推進力を生み出す。始動モータ５９７はプロペラと往復動ステージとの間に設置される。任意により、５９７はモータ発電機であり、エンジンをスタートさせていない時は一定していないか、さもなくば連動して、航空機システムのための電力を提供する。５９２にて往復動ステージに空気を提供するため、５９３にて変速機を冷却するため、ならびに５９４にてタービンステージ用の余分な空気および／またはバイパス空気を提供するために、航空スクープは５９１にて始動モータを冷却するために提供される。シャフト５７６およびシャフト５７７はほぼ同軸であるが、直に接続していない。その代わり、本明細書において後ほど開示されるように、これらのシャフトはレイシャフト５８１によって、絶え間なく変化する本発明の変速機の基本型を用いて互いに接続される。各接続は、無限ベルト５９５によって接続される２つの可変径ローラを各々のシャフトに１つずつ備え、それぞれ同様の変動率範囲を有する。この方法において接続されるのであれば、変動範囲は動力シャフト５７６と動力シャフト５７７との間に広範な速度範囲を与えるように拡大される。これは多くの状況で有用となり得る。例えば、始動時、タービンのｒｐｍは往復動エンジンと比較して低い範囲に設定されており、そのため遅い回転のタービンはスターターにおける目立った慣性付加を与えない。いずれの場合でも、往復動エンジンは冷たく、また初期の排ガスは比較的冷たくなっており、タービンを駆動させるためのわずかなエネルギーを含む。エンジンが温められるとき、タービン軸速度はシャフト５７６の速度と比較してさらに速い。別の状況において、動力が突然加えられた場合、余分な熱いガスをタービンに与える前にタイムラグがあり、このタイムラグの間、往復動ステージの回転速度のみが上がる一方、タービン軸速度は変わらないままである。また、軸間の相対速度の変化は、所定の動作モード、特に可変ピッチプロペラにおける上昇、加速、減速などの間に有用である。
【００３０】
上述のセクションおよび後述のセクションの特徴は、無冷却エンジンが構成され得る多くの方法のほんの一例を示す。任意の種類のピストンまたはバルブが無冷却エンジンに用いられてもよく、エンジン部は任意の様態において組み立てられ得る。無冷却エンジンの特徴は、内燃機関エンジンに関して主に説明されている。適切な場合、それらは任意の種類のエンジン（例えば、蒸気エンジンおよびスターリングエンジンを含む）に適用され得る。熱交換器に関連する特徴は、従来の冷却エンジンなどの任意の種類のエンジンにおいて実施されてもよい。適切な場合、本明細書において記載される特徴は、ポンプまたはコンプレッサに適用されてもよい。“無冷却”に関しては、限定された、または冷却されていないエンジンを意味し、一般的な現在の生産エンジンの慣習と比べて、部分的に冷却しているエンジンを含む。本発明の様々な特徴および実施形態が任意の適切な組み合わせまたは取り決めにおいて用いられ得ることは強調されることである。
【００３１】
無冷却エンジンの選択された実施形態は、概略的に図２０に図示されている。上記無冷却エンジンは、２つの各燃焼室１００２の間にて往復動するピストン１００１からなっている。上記各燃焼室１００２は、シリンダ１００３の両端部にそれぞれ位置しており、２つの各ヘッド１００４によって閉鎖されている。上記ピストン１００１は、破線１２７５により示されたクランク容量内にて上記各ヘッドの外側にそれぞれ延びるクランク軸１００６を備えている。上記ピストン１００１は、各張力部材１００７によって各クランク軸に接続されている。
【００３２】
他の実施形態では、上記クランク軸１００６は、また、各バルブをアクチュエートする、および／または、燃料デリバリをアクチュエートすることを含む、何れの目的にためにカム軸として機能する。上記チャージのために燃料および他の流体は、従来のエンジンでの通常より高い圧力下および温度下にて上記各燃焼室に供給され得る。
【００３３】
上記シリンダは、排ガス処理ボリューム１００８によって、少なくとも部分的に囲まれている。排ガスは、各破線１００５、１００９の位置の択一的な各経路により上記排ガス処理ボリュームに導かれるようになっている。
【００３４】
上記燃焼室へのチャージインテークは、上記クランクケースを介して、一点鎖線の各矢印１２７６ａにて概略的に示されている。上記エンジンの周囲は、熱的に絶縁されたケーシング１０１０であり、本明細書では、排ガス処理ボリュームを内包した構造として機能するものである。
【００３５】
上記構造は、ガソリンや同様な軽質燃料から、ディーゼルや、コールタールといった重質油燃料や、他のスラリー燃料、または、粉末燃料と共に、天然ガス、液体石油のガスや、水素といったガス状燃料を消費する、４ストロークおよび２ストロークの各実施形態に好適である。
【００３６】
単に概略的な図示では、燃料供給および／またはタンク５４は、好適な任意位置に配置され、好適な任意位置に配置された、燃料のリフトポンプ５２に低圧燃料ライン５３を介して接続されている。燃料リフトポンプ５２は、続いて、低圧燃料ライン５３より少し高圧の燃料ライン５３によって、好適な任意位置に配置された、圧力波を生成する燃料ポンプ５８に接続されている。燃料ポンプ５８は、高圧燃料ライン５６を介して、インジェクタ５６といった燃料供給デバイスに接続されている。
【００３７】
必要に応じて、燃料フィルタが、破線５７に示されるように、上記リフトポンプ内に組み込まれている。単に概略的な図示では、コンピュータプログラムが備えつけられ、好適な任意位置に配置されたコンピュータが、位置６１にて示され、位置６３の各センサつまり各測定デバイスからの電子情報が必要に応じて供給され、かつ、例えば、電子的に記録された、スロットルペダルの位置によって、人のオペレータ６２からの電子的なドライブ情報が提供される。上記コンピュータは、上記エンジンに供給される燃料の量および／またはタイミングを制御するソレノイドといった燃料供給アセンブリの電子機器や電気機器へ、電子信号６４を出力する。
【００３８】
他の実施形態では、２ストロークエンジンに好適なガスが上記シリンダのほぼ中心から、各ポートを介して排気される。例えば、図２１にて概略的に図示された、２サイクルの形態では、エンジンは、同様な、ピストン１００１、シリンダ１００３、各ヘッド１００４もよび各張力リンク１００７を有する。圧が付与されたチャージ空気は、クランクケース１２７５およびバルブ１２７６を介し、必要に応じて、組み合わされたクランク軸／カム軸１２７７によってアクチュエートされ、燃料噴射器１２７８の機能によって燃料室１２８８へ導入される。燃料室内に存在する排ガスは、各ポート１２８９を介して、周辺部の排ガス処理ボリューム１２９０へ導かれる。
【００３９】
絶縁部１０１０は、図２１のエンジンおよびクランクケースの周囲に示され、必要に応じて、１０１０ａにて示されるように、ヘッド１００４およびクランクケース１２７５の間に設けられてもよい。図２０のエンジンの燃料供給システムおよびコンピュータの構成は図２１のエンジンに含まれ、本実施形態では、同様の部材番号が付与された特徴として示されている。
【００４０】
２ストロークまたは４ストロークのエンジンのさらに他の実施形態では、図２２は、例として、張力部材１２７３によって、単一のクランク軸１２７２にリンクされているピストン／シリンダモジュール１２７１を概略的に図示している。張力部材１２７３は、各ガイド／各ベアリング／各ローラおよび／または各ホイール１２７４に張架されている。
【００４１】
エンジンの、どのような潤滑剤および／またはベアリングシステムも採用可能であり、必要に応じて、ガスまたはローラニードルのベアリングが、水または他の液体と共に使用されてもよく、水を用いる場合、エンジンの構成が、セラミック素材のときが好ましい。
【００４２】
選択された実施形態では、上記クランクアセンブリは、サイクルの幾つかの段階において、ターボチャージド、過給気または加圧給気のエンジンの場合の、加圧導入のチャージ圧力と同等の圧力にて、何れの空気ベアリングも、少なくとも部分的に作動できるように設計されていることが好ましい。
【００４３】
図２１のレイアウトの重要な利点は、チャージがクランクケース１２７５を介して提供され、処理される必要が有る、別のクランクケースからの放出物がないことである。漏れ出た気体および潤滑剤の気体の何れもが、燃焼室内に戻され、上記燃焼室から、予め設定された排ガス処理ボリューム内に導入される。
【００４４】
上記各図の何れにおいても、絶縁部は、一般に、熱的な絶縁素材として示され、記載されている。何れの代替の実施形態において、上記熱的な絶縁素材は、熱的および／または音響的な絶縁を提供するために、部分的またはほぼ全体的に内包された真空状態に差し換え、置き換え、または増強されることが可能である。
【００４５】
本明細書の開示に記載された各実施形態の何れでも、ピストンまたはピストン／ロッドアセンブリ、および、テンションにて往復動可能に設けられたクランク軸の間の、上述した直接的または間接的なリンクは、ワイヤやケーブルといった柔軟な素材の何れでも、または、上記素材に代えて、ロッドを含む固い素材からなっている。
【００４６】
他の実施形態では、ロッドを含む上記のような固いリンク素材は、圧縮および張力にて、実質的に設けられ、単一のクランク軸とつながる、ピストンまたはピストン／ロッドアセンブリの単一の一端部である。
【００４７】
さらに他の各実施形態では、上述した各レイアウトは、フラットな配置を含む、複数のシリンダ形態が配置されるように変形されている。図２３ないし図３２では、同様な構成には、同一の部材番号がされている。図２２ないし図４０は、全て概略図であり、各バルブガイド、各スプリング、燃料供給部、および排ガスシステム等については図示していない。
【００４８】
例えば、平面部分の図２３、長手部分の図２４、断面部分の図２５は、１０コの各燃焼室を備えた、５コのピストン／シリンダモジュール１２７１を概略的に示している。各燃焼室には、２つのクランクケース１２７５内にて、ほぼ２つの各クランク軸１００６が配置されている。各クランク軸１００６は、その一端にて、後述するような何れのトランスミッション１０１１に接続され、必要に応じて、上記トランスミッションにより互いに機械的にリンクされている。各クランク軸１００６は、その他端部にて、ターボ−チャージャーといった駆動用の補助システム１２６９に接続されている。上記各クランク軸は、必要に応じて、または、上記リンクに代えて、システム１０１２によって、互いにリンクされている。
【００４９】
上記各シリンダの周囲のスペースは、図２１に示されたものと同様な、排ガス処理ボリューム１２９０として使用可能である。熱的な絶縁部１０１０は、エンジンおよび各クランクケースを囲み、必要に応じて、各モジュール１２７１の各ヘッド部分および各クランクケース１２７５の間に１０１０ａの位置に設けられた追加の熱的絶縁部を備えている。
【００５０】
他の各実施形態は、例えば、図２６ないし図３２にて示されている。図２６ないし図３２では、前述と同様に、２つの燃焼室、ピストン／シリンダの各モジュールが、１２７１にて概略的に示され、必要に応じて、熱的に絶縁された各エンジンケーシングが１０１０にて示され、各クランク軸やその回転軸が１２７１にて示され、複数の各クランク軸１００７のための機械的な各リンケージ１０１２が示され、各補助システム１２６９のための各スペースが示され、または、各トランスミッションが、１０１１にて示されている。
【００５１】
各システム１２６９および各トランスミッション１０１１の配置は、図２３ないし図３１では、互いに交換可能であり、上記配置に代えて、他の好適な位置に配置してもよい。リンケージ１００７は、主に張力が生じている状態にて積載されている。他の各実施形態では、リンケージ１００７は、主に張力および圧縮力が生じている状態にて積載され、または、主に圧縮力が生じている状態にて積載されている。
【００５２】
他の構成では、長手部分を示す図２６および断面部分を示す図２７に概略的に示されるように、２列の１０コの各シリンダエンジンが示されている。何れの数の各列および各シリンダは、２つの各クランク軸の間に組み合わせることが可能である。
【００５３】
必要に応じて、上記の各張力部材１００７は、より多くの各列を収納するために、延ばされる。図２８および図２９では、１８コの各シリンダおよび３６コの各燃焼室の４エンジンの概略断面が示され、各張力および／または圧縮部材１０１３、１０１４は、不均等な長さのものである。図２９の実施形態では、必要に応じて、外側の各ピストンは、内側の各ピストンとは異なるストロークを有している。
【００５４】
他の各実施形態では、２を超える各クランク軸を採用することが可能である。例えば、長手部分の図３０および断面部分の図３１は、６列の４２コのシリンダ、８４コの燃焼室のエンジンを概略的に示している。
【００５５】
上述の各構成は、上記各エンジンが、無冷却または断熱的な場合、最も実際的なものであるが、代わりに、上記各エンジンは、全体的にまたは部分的に冷却されてもよいことに注意されたい。選択された実施形態では、上記クランクの各リンクは、圧縮および張力の双方にて積載された各ロッドに接続し、単一のクランク軸が用いられる。例えば、概略的な図３２は、少なくとも１組の２つの各燃焼室シリンダモジュール１２７１を有する２列のエンジン、単一のクランク／カム軸１０１５、および２つのカム軸１０１６の組み合わせ、種々な各バルブアクチュエーションロッド、並びに周辺部の各排ガス処理ボリューム１２９０を示す。
【００５６】
チャージ空気の供給は、クランクケース１２７５およびバルブアクチュエーションボリューム１０１６ａの双方を介している。熱的な絶縁部１０１０は、エンジン、クランクケース１２７５およびバルブアクチュエーションボリューム１０１６ａを囲んでおり、必要に応じて、各モジュール１２７１のヘッド部分およびバルブアクチュエーションボリューム１０１６ａの間、必要に応じて、各モジュール１２７１のヘッド部分およびクランクケース１２７５の間に追加の熱的絶縁部１０１０ａを備えている。さらに他の実施形態では、図２０に概略的に開示された燃料供給システムの全てまたは部分、および、エンジンの作動の各パラメータの電子コントロールの少なくとも一部が、図２１ないし図３２の各エンジンの何れにも適用される。
【００５７】
本発明のエンジン類は、２ストロークモードまたは４ストロークモードに作動してもよい。図３３Ａおよび図３３Ｂは、それぞれ、ピストン１１０２の基本的な構成が、両端部に燃焼室を有し、かつ、シリンダアセンブリ１１０３内にて往復動し、上記ピストン１１０２の基本的な構成が、４ストロークおよび２ストロークの各エンジンのために、どのようにして使用され得るかを示している。
【００５８】
給気フェーズは、１１１１にて示され、１１１２にて圧縮が示され、１１１３にて膨張が示され、１１１４にて排気が示される。ピストンの移動方向は、図の番号が付記された部分の下側に矢印によって示されている。２ストロークエンジンの場合では、ネットロード（出力）のみがクランクに伝達され、４ストロークエンジンの場合、ネットとグロスの各ロードが、交互に取り上げられ、予め多数に設定された各シリンダのためには、２ストロークが、より円滑に動作することを示している。
【００５９】
基本的な上記各シリンダモジュールは、必要に応じて、タービンまたはラムジェットまたは他のエンジンのために使用される内部スペースを備えた「リング」エンジンを形成するために、または、単一の回転システムを有する複合エンジンを形成するために組み合わされてもよい。例えば、概略的な部分図である、図３４および図３５は、外側ケーシング４０１および内側ケーシング４０２の間の３つの各リングを示している。また、図３４および図３５は、共通の各クランク軸４０４および各張力部材４０５によってリンクされた、４つの各ピストン／シリンダモジュール４０３のそれぞれを示している。各ピストン／シリンダモジュール４０３は、間接的または本明細書の他の部分にて開示されたような熱交換機類を介して、ラムジェットまたはタービン４０７のためのエネルギーを少なくとも部分的に供給する。
【００６０】
外気の流れは、４１０にて示されている。ゾーン４０８にて示される、上記エンジンの往復動部分からの仕事（ワーク）は、どのようなエンジンつまりメカニズムを駆動するために使用されてもよく、上記ワークは、上記タービン部分のコンプレッサを駆動してもよく、または、概略的に４０９にて示されたように、例えば、空気中での、または、上記エンジンが海洋駆動システムとして使用される場合は、水中での進行力を提供するために、ファン、プロペラまたはアルキメデススクリューを駆動してもよい。
【００６１】
ツインの各作動室およびツインの各クランク軸を備えた上記のピストン／シリンダのコンセプト、および、上記クランクおよびピストンの間における張力の各リンクのコンセプトは、相互関係にある。上記各コンセプトの一方でも合同でも、顕著な利点を提供する。上記ピストンでの、ロッドとそのベアリングとの重い結合を、張力による、より軽い結合に置き換えることは、重量を軽減し、上記ピストンを、押すより引っ張ることができる労力を低減する。
【００６２】
１つのピストン上にて作動する２つの各燃焼室では、上記クランクを通して伝達される各ロードがより低減され、より軽量な構造を許容する。このことは、２ストロークエンジン類の場合、特に真である。２ストロークエンジンでは、膨張の仕事の部分が、圧縮の仕事の殆どを提供するために、上記ピストンを通して伝達されるので、実質的にネットの仕事のみ、ゆえに、各ロードが上記クランク軸に伝達される。
【００６３】
上記の張力によるリンクが使用される場合、望ましい、たわみが、上記ピストンを、一般に、第１の燃焼室の膨張ストロークの終了地点に向かって、浮いた（フロートの）状態にし、燃焼の膨張が、実質的に完了した後の遷移を保証し、上記ピストンが１つのクランク軸を引っ張ることになり、続いて、他の各クランクによって引っ張られ、上記第２の燃焼室の最後の圧縮を有効にする。
【００６４】
ピストンの減速の各ロードの顕著な部分は、上記チャージの圧縮によって取り上げられ、上記クランク軸に伝達されず、より軽量の構造を許容するであろう。各ヘッドの間の張力部材の恒常的なラインによって、上記ピストンは、副次的な各ロードやトルクにさらされることがより少なくなり、よって、ピストンのベアリングおよびシールの設定をより簡便化できるであろう。
【００６５】
上記シリンダに隣り合う排ガス処理ボリュームの構成は、上記シリンダの壁から上記システムの外側への熱損失を低減する。上記排ガス処理ボリュームが、適切に絶縁されている場合、排ガスの温度は、燃焼室の平均ガス温度に極めて近いものになり、よって、上記シリンダへの熱的ストレスを低減できるであろう。
【００６６】
同様に、上記ピストンは、２つの対向する各仕事表面を有し、その結果、従来のピストン類より、より浅い温度グラディエントを有するであろう。２ストロークの実施形態では、冷たいチャージは、燃焼室の高温の最大圧縮の終点に導入されるので、上記燃焼室を冷却する。一方、高温の排ガスが、低温の最小圧縮の終点に排出されるので、上記燃焼室を加熱し、上記燃焼室の各表面の熱的グラディエントを平均化する傾向になる。
【００６７】
上記各構成は、実質的に、熱的な各グラディエントを減少させ、その結果、ストレスも減少させるので、熱的ショックに対して、金属より許容度が一般に小さいセラミック素材類のより広い種類において上記エンジンの各部品を製造することを、より容易化するであろう。
【００６８】
エンジン効率は、チャージ温度および燃焼温度の間の違いに、いくらか比例して、圧縮比の増加によって、より大きな程度にて、増加することが一般に理解されている。かつ、パワーおよびバルクの比、パワーおよびマスの比の増加は、ほぼ比例的にエンジン速度を増加させることが一般に理解されている。
【００６９】
上記各増加は、より高い摩擦抵抗やポンプ動作の各損失によって部分的に吸収されず、燃焼効率が、想定される速度の範囲内では、一定であることを提供している。本発明の目的は、燃焼温度、圧縮比およびエンジン速度を、従来のユニットより高くすることが、首尾よく効率よく採用され得る環境を提供することである。
【００７０】
より高い燃焼温度は、より高温の排ガスを生成する傾向があり、改善された放出物コントロールを導き、排熱回収システムのためのより大きなヒートシンクが設けられ、より多くの仕事を生成し、一般に、システムのより大きな効率を導くであろう。
【００７１】
上記の全ては、高性能の無冷却エンジンの場合では、キャブレターや燃料デリバリのために噴霧されるマニホールドが廃棄されるべきであり、シリンダ内または前燃焼室への直接噴霧が支持されることを示している。上記場合では、よりコントロール可能な燃焼を提供し、ガス状の燃料−空気の混合物が、より高温なシリンダ壁の温度によって点火されたことに起因する、早期燃焼のリスクを低減する。
【００７２】
前述したように、エンジン設計の各対象物の間の重要なものは、簡素さ、および、実行可能なコストです。今まで開示された各エンジンでは、上記冷却システムのマス、バルクおよびコストは、ポンプ動作の損失と同様に、全体として軽減されている。多くの応用例では、オイル潤滑システムのマス、バルクコストおよびポンプ動作の損失は、後述するように、軽減され得る。上記ピストンの内張り動作によって、ピストン／シリンダのサイドは、押し合い、その結果、摩擦損失が実質的に軽減される。
【００７３】
上記ポンプ動作および摩擦の各損失は、現代のエンジン類上に、特に高性能ディーゼル類において実在し、このことは、上記各損失の軽減から、結果として、効率の比例的な増加を示している。また、いずれにせよ、実質的な熱損失が無いので、クランクケースおよび排ガスボリュームハウジングの双方が、可能な最大絶縁性に近づくことを想定する。
【００７４】
上記ヘッドを通した熱の放散は、上記チャージに戻るように伝達され得る。外気および燃料チャージ温度の間の違いが増加するので、その結果として、効率が増加する。燃焼温度が増加することがさらに望ましい場合（物理的な制限は、所定の温度での燃焼室の各素材の構造的な性能である）、圧縮比を増加させることが可能であり、また、さらに効率を増加させることを提供する。
【００７５】
さらに他の実施形態では、何れかの理由のために高温をオフセットするために、ある形態での水が、必要に応じて、後述される各デバイスを用いて、燃焼室に導入される。上記導入は、温度を低下させる効果を有し、本明細書の他の部分にて詳細に記載されるように、圧力が増加する。上記冷却システムを介した、かつ、上記エンジンから通常の放熱を介した、熱放散の低減、および、温度および／または圧力の増加の結果によって、効率は、本発明の新たな無冷却エンジンにて、より高くなるであろう。
【００７６】
本明細書に開示されたエンジン設計の重要な特徴は、より高い速度にて動作するポテンシャルであり、パワーと重量の比、かつ、パワーとバルクの比をさらに改善することである。速度における上記増加は、往復動する各マスの顕著な低減に部分的に起因している。上記低減は、第１に、通常は重い、結合ロッドおよびそのピストンベアリングのアセンブリの軽減により、第２に、鉄金属類を、それらの重量の３０％から４０％までの間のセラミック素材による置き換えによって、第３に、従来のエンジン類のロッカーおよびプッシュロッドを殆どの低減することによる。
【００７７】
往復動する各マスは、従来の実施品の１０％から２０％までの重量に最終的に低減され得ることが見積もられる。バルブアクチュエーションを無視すると、ピストン／クランクシステムにおいて、７５％の低減が達成されると想定される。各マスの往復動が原因となるストレス類は、エンジン速度の増加のほぼ二乗にて増加する場合、往復動する各マスの７５％の軽量化は、ストレスの同一の限界では、従来のエンジンの２倍の速度を、または、ストレス制限を４倍低減することを、許容する。
【００７８】
エンジン速度の増加の第２の方法は、燃焼時間を短縮化することである。従来の現状は、過給気エンジン類において、燃焼効率が、小型のガソリンエンジン類では１５０ｒｐｓ（９０００ｒｐｍ）程度までにて、小型の直噴つまりディーゼル類では、８０ｒｐｓ（４８００ｒｐｍ）程度までにて維持されることが可能であることを示しているようである。
【００７９】
上記制限の各ファクタは、直噴型エンジンにおいて、燃焼室内を通した燃料の分布に必要な時間によって、燃焼が開始されるまで時間、一旦開始されると、燃焼が適切に完了されるまでの時間である傾向がある。上記最初の２つの各プロセスは、温度上昇により、ある程度は圧力上昇によって、早めることができる。その結果、燃焼の上記各工程を、互いにより近接させることになる。
【００８０】
無冷却エンジンの選択された各実施形態では、燃焼の遅延時間は、極めて上昇した温度および圧力の状態の燃焼室内に、上記チャージの液体部分をデリバリ（供給）して、上記液体部分が上記燃焼室内に投入されたとき、殆ど瞬時に蒸発することによって減少させる、つまり実質的に取り除かれる。
【００８１】
幾つかの各実施形態では、張力のクランクの設計は、上記シリンダの両端部において、上記ピストンを遅延させることができて、後述するように、上記両端部の間の上記ピストンの経路を迅速化できる。上記両端部での遅延は、予め設定された各燃焼パラメータにおいて、エンジン速度を従来のエンジンに対して、上昇させることができる。上記各ファクタを考慮すると、所定の燃焼効率のためのエンジン速度の限界は、２倍以上にできる。
【００８２】
さらに新たな噴射器の設計や各レイアウトでは、直噴型エンジン類の速度の限界は、３倍または４倍まで増加させることができて、ディーゼルの速度の限界を、２００ｒｐｓから３００ｒｐｓの範囲にできる。今日、多くのディーゼル類は、各燃焼パラメータによって決定される理論的な最大速度よりかなり低い速度にて動作している。上記制限のファクタは、往復動するマスに起因する各ストレスである。
【００８３】
本発明に係る上記の新たなエンジンでは、上記問題は実質的に存在しないので、全てのディーゼル類は、理論的な最大速度に近い速度にて動作することが可能となる。外洋船への応用例といった大型のエンジン類では、往復動する各マスに起因する上記各ストレスは速度を制限する主なファクタである。上記応用例に対する、本発明の設計では、速度は、約１８ｒｐｓから、５０ｒｐｓおよび１００ｒｐｓの間へと増加させることができる。
【００８４】
図２０および図２１に開示されたツインの従来のクランク軸のレイアウトへの代替である実施形態では、図３６に概略的に示されているように、ツインの各スコッチヨークが採用されている。本実施形態では、ピストン１００１は、シリンダアセンブリ１００３内を往復動する。シリンダアセンブリ１００３は、シリンダアセンブリ１００３の両端部にて２つの各燃焼室１００２を規定するための各シリンダヘッド１００４を含む。
【００８５】
２つの各ヨークアセンブリ９８１の各細長いスロット９８０が、各クランク−ピン９８２に取り付けられ、次に、各中心９８４を有する各クランク軸９８３上に設けられている。上記各ピン９８２の移動経路は、破線９８５にて示されている。上記ピストンは、上記シリンダアセンブリのヘッド１００４を通して単一のリンク１００７によってそれぞれのヨークにリンクされている。上記単一のリンク１００７は、上記ヨークの両端部に結合された２つの各リンク９８６に分離している。上記各リンクの全ては、１つの燃焼室の膨張によって生じる、主な各ロードを、張力にて伝達することが意図されている。
【００８６】
上記各リンクが、燃焼室内の膨張により生じる圧縮の各ロードを取り出す場合、上記各クランクは、機械的にリンクされる必要がない。しかしながら、選択された各実施形態では、上記各クランクは、ベルト、チェーン、回転アーム（機関車のような）、または、ギアなどの好便な手段の何れかによって機械的にリンクされるであろう。
【００８７】
動作では、上記各リンクは、上記２つの機械的にリンクされた各クランクを、同期して回転するように、上記各クランクピンに対して主に引っ張るであろう。上記スコッチヨークレイアウトの利点は、上記ヘッド内を通る上記張力部材による、横方向への押し出し力が殆ど無いか、全く無いことである。
【００８８】
必要に応じて、上記ピストン／シリンダアセンブリおよび双方の各クランクは、破線９８７にて示された、固い一体的なハウジングに取り付けられてもよい。それにより、点線９８８にて示された、上記ヨークに対する、シャフト型アタッチメントの取り付けが可能になり、上記ハウジングの両端部の各凹部９８９内にて、上記シャフト型アタッチメントを摺動可能に取り付けられる。必要に応じて、上記各凹部の各中心は、上記ピストンの往復動の軸に合わせている。図３６は、全く概略的であり、上記ヨークアセンブリのハウジングまたはヘッドアセンブリ１００４への取り付けの好便な何れのタイプも採用され得る。本明細書の他の箇所にて、バランス型のスコッチヨークアセンブリが開示されている。
【００８９】
ピストンおよび従来のクランク軸の間の、張力にて結合するリンクまたはロッドの問題は、見かけより複雑なものである。前述したツインの各クランク軸のレイアウトでは、上記各クランクが同期して回転する場合、ピストンおよびクランクの間を結合するリンクのために一定の長さを維持することが不可能になる。
【００９０】
図式的な図３７は、均等に機械的にリンクされ、ゆえに同期された各クランク軸１０９８の各中心１１００を示す。各クランク軸１０９８は、各クランクピン１０９９ａが、半径ｒにて動くクランクを備えている。上記各クランクピン１０９９ａは、同一方向１１０１にて回転し、経路１０９９を描く。図３７は、ピストン１１０２、および、一定の寸法ｋのヘッド／シリンダモジュール１１０３を示し、実線１１０４が、上記ピストンが上記シリンダの中央部にあるときの張力部材を示し、破線１１０５が、上記ピストンが上記シリンダの一端部にあるときの張力部材を示している。
【００９１】
上記後者の位置では、クランクの各中心が、モジュール１１０３の外側のピストン軸上にて、３ｒの長さに位置する場合、クランクピンの各中心１０９９ａの間の張力部材の長さの合計は、２ｒ＋４ｒ＋ｋ＝６ｒ＋ｋとなる。上記ピストンが、上記中央部のとき、上記張力部材の寸法は、底辺がａ−ｃ、高さがｒの直角三角形の斜辺と、底辺がｄ−ｆ、高さがｒの直角三角形の斜辺と、寸法ｋとの合計となる。
【００９２】
上記三角形の各底辺の合計は、６ｒであり、上記斜辺は、必ず底辺より長いので、上記張力部材の線に沿った、上記クランクピンの各中心の間の距離は、上記ピストンが上記シリンダの中央部にあるとき最も長くなることを示す。
【００９３】
上記の各部品は、常にリンクされている必要があるので、上記ツインの各クランクが互いに同期して動作し、つまり機械的にリンクされている場合、上記張力部材の長さは、上記ピストンを上記シリンダの中央部または約中央部にて適合させることが要求され、よって、上記ピストンが上記シリンダの両端部に向かうとき、上記張力システムにたるみが生じるであろうこと、または、上記張力システムが弾性を有する必要性を意味する。
【００９４】
このようなたるみは、張力クランクリンクのエンジン類の設計の重要な特徴であり、後に詳述される。上記張力リンク１１０６は、例えば、図３８および図３９に概略的に示されるように、全体が、ある柔軟な素材からなっていてよく、または、部分的にロッド１０９４を含んでもよい。
【００９５】
上記各実施例の双方では、上記張力素子の同等な部分は、ピストン１１０２の移動に対して、何時でも平行となっており、上記同等な部分が固定された部分である場合、クランクの各中心に対してであり、上記同等な部分が往復動する他の場合では、上記ピストン位置に対するものである。
【００９６】
上記の各張力リンクは、上記ピストン１１０２に対する第１位置では、１００６にて示され、上記ピストンが破線位置１０９４に示されているときのでは、１００７にて示されている。本実施例では、上記各クランクは、同じ方向に回転することが示され、上記張力素子の各フリー部分は、互いに１８０°にて、または、１８０°未満にて角度付けられている。
【００９７】
図示されていないが、上記各クランクを互いに逆方向に回転させることが同等に可能であり、よって、上記張力素子の各フリー部分を、互いに、一定の１８０°を超える、または、未満にて維持する。
【００９８】
図４０では、上記サイクルの各半分のための各ローラ１０９３といった各相違ピボットのための構成が示されている。上記構成は、クランクまたは各クランク１０９８が、９０°、ＢＤＣ／ＴＤＣから外れたとき、ピストン１１０２を、シリンダアセンブリ１１０３の中心１０９２から位置１０９１に外させて、各サイクルフェーズの間、異なるピストン速度を可能にするであろう。例えば、上記のような構成は、上記ピストンを、上記膨張のストロークの主要部分の間と比較して、上記圧縮のストロークの主要部分での移動を、より早くさせるために使用され得る。または、逆の場合にも使用され得る。
【００９９】
図３７に戻って、上記各クランクが、ＢＤＣ／ＴＤＣに対して、９０°回転したとき、上記ピストンは、上記シリンダの中央部にあり、上記張力部材の各半分は、同等のたるみを有している。１つの燃焼室を考慮すると、クランクの移動半径を大きくすることによって、ＴＤＣに対する上記たるみは、減少し、かつ、ＢＤＣでの上記たるみは、上記減少よりすこし大きな量にて増加するであろう。
【０１００】
ピストンの移動の距離よりもクランク半径の減少が小さいことは、上記プロセスに対して逆に作用し、ＴＤＣにてより多くのタルミとＢＤＣでのより少ないたるみである。図３７から、クランク半径の増加に対して、ヘッドからクランク中心までの距離がより大きくなると、上記システムにおいて、より小さなたるみが要求される。
【０１０１】
幾つかの各実施形態では、上記ピストンが、ＴＤＣに近づくにつれ、上記圧縮を完了するために上記クランクによって引っ張られる必要があり、続いて、膨張が生じるにつれ、上記各ロードが同じクランクに可能なかぎり早く伝達される必要があることが明らかである。
【０１０２】
他方では、ＢＤＣに向かう、膨張の有効な仕事の全ては、完了、ぴんと張った張力部材は要求されないことがある。張力リンクのたるみを取り上げるための時間のために、上記ピストンの動きを遅くすることは、２ストロークエンジン類において、排気動作を改善することが可能になる。
【０１０３】
実際上、上記張力部材を、ＴＤＣにて、ぴんと張らせることは、上記クランクの動作直径が、設計の詳細にもよるが、ピストンの移動長さの約５／４から８／７までとする必要があるであろう。ピストンの移動路の両端部でのたるみの存在は、より多くの時間を要し、燃焼の展開のための時間、および／または流体に生じる伝達のための時間を大きくすることが可能となる。
【０１０４】
上記比は、均一な各クランク中心のために、例えば、図４１に概略的に示されるように、オフセットクランク軸１０９８を採用することによって低減することが可能である。上記実施形態は、上記ヘッドでの軸上のロードが、特定の問題とならない、低パワーの応用例に対して好適なものにできる。ピストンロッド１０９６は、燃焼室１０９１が最大膨張で、上記ピストン（図示せず）がＢＤＣの位置のとき、シリンダアセンブリ１１０３の部分内に示され、クランクピンが「ａ」の位置にて結合された張力リンク１１０６を備えている。
【０１０５】
上記リンクは、上記ピストンが、その移動範囲のほぼ中央にあるとき、クランクピンが「ｂ」の位置の、他の位置にて破線により示され、上記ピストンがＴＤＣの位置にあるとき、クランクピンが「ｃ」の位置の、さらに他の位置にて他の破線により示されている。上記各クランクが、同期せずに回転できる、上記各応用例では、回転の違いは、図４２および図４３に図示されているように、最終ドライブデバイスを用いることによって吸収可能である。
【０１０６】
本明細書にて開示されたエンジンの各構成は、往復動する各部分の各有効マスを低減し、よって、そのような各部分が生成し各ストレスを低減する傾向を有することは明らかであろう。所定のキャパシティ（能力）エンジン類は、現状より、より大きなピストンおよびより少ない数のピストンを有する傾向を有する。
【０１０７】
単一のピストンが含まれる場合、ツインクランクレイアウトのピストンとクランクとの各リンクの種々な長さは、相違する各クランク速度が許容され得る場合、固定された長さの各リンクに変更され得る。回転毎の間、１つのクランクは、固定された長さの各リンクに適合するために、他のクランクに対して、断片的に、速度を遅くしたり、早くしたりする必要がある。クランクの到達距離に対して張力リンクの長さを大きくすればするほど、同期したクランクの動きにより近くなるであろう。
【０１０８】
特定の各応用例では、例えば、ツインの各ポンプまたはツインの低速の外洋用の各スクリューを駆動するエンジンにおいて、スクリューが比較的小さいマスを有する場合、クランク速度の違いは、許容され得る。他の各応用例では、１つのサイクルの部分毎のための最終駆動のサイクル速度は、一定であることが要求される。種々な各メカニズムが、不定のサイクル速度を一定のサイクル速度に変換するために作成された。
【０１０９】
例えば、図４２は、シリンダ（図示せず）内の単一のピストンに結合された２つの各クランク軸２０２６を示す。各クランク軸２０２６は、無端のベルト、チェーン、またはプーリ２０２８によって最終ドライブ２０２７にリンクされている。上記各クランクでの速度の違いを補償するため、キャリアおよび／または不定長さのテンショナー２０３０が、方向２０２９に移動可能に設けられ、一定のサイクル速度の最終ドライブ２０２７に対するパワー伝達の距離を短くしたり、長くしたりするようになっている。
【０１１０】
上記移動の範囲は、張力用の各ローラ２０３２、および、点線２０３１にて示されたベルトの交互位置によって示されている。上記キャリアの移動は、２０３３にて示されるように、往復動する必要がない、どのような種類のスプリング類、または他のダンプされたものによる何れの方法においてコントロールされてもよい。
【０１１１】
上記移動は、さらに、または代わりに、長円状、円形状などであることが可能である。上記キャリアおよび／またはテンショナーは、無端のプーリ／チェーン／ベルトにて生成される力によって浮かされ、位置付けられてもよく、また、各ガイドおよび各リンケージのシステムによってコントロールされてもよい。
【０１１２】
概略的な部分拡大図である図４３では、テンショナーアセンブリ２０３０に取り付けられたスプリング２０３４が、軸２０３５の周囲にて取り付けられている。軸２０３５は、ローラ２０３２の移動を方向２０３６の方向に許容するものであり、次に、スロット穴が形成されたキャリアストラット３０３５ａ内を摺動可能に取り付けられている。キャリアストラット３０３５ａは、キャリアストラット３０３５ａの一端部２０３８にて、クランク軸２０２６に対して取り付けられ、固定されて取り付けられた支点２０３９に対して、キャリアストラット３０３５ａの他端部にて摺動可能に取り付けられ、よって、上記ローラアセンブリが、方向２０２９にも移動可能になることを保証している。
【０１１３】
前述された、および後述される各実施形態の多くでは、単一の往復動するピストンまたはピストン／ロッドアセンブリが、主に張力にて設けられた各リンクによって、２つの各クランク軸に結合されている。
【０１１４】
他の代替の各実施形態では、単一の往復動するピストンまたはピストン／ロッドアセンブリが、主に張力にて設けられた各リンクによって、単一のクランク軸に結合されている。上記各リンクは、例えば図２２に示されているように、ワイヤまたはケーブルといった、１以上の柔軟部材を含む。上記各実施形態の多くでは、図３７に関連して記載されたように、「斜辺」効果に適合するために、弾性的な、または柔軟な素子が、組み込まれる必要がある。
【０１１５】
例えば、図４９７は、上記のような構成を概略的に示している。ピストン１００１が、２つの各シリンダヘッドを含むシリンダモジュール１１０３内の２つの各作動室の間にて往復動することを示している。ピストン１００１は、何れの種類でもよい各ローラ１０９３を介した、主に張力にて設けられた連続的なリンケージ１００７によって、クランクピン１０９９ａに結合されている。クランクピン１０９９ａは、軸１１００上を回転するクランク軸１００６上において、経路１０９９上にて移動する。
【０１１６】
選択された実施形態では、上記の張力リンクは、単一の、ワイヤ、またはスプリング、またはケーブルの何れかの種類であり、または他として、１０９９ａにて、ベアリング部品と結合されている。「Ａ」での何れの「斜辺効果」も許容するため、ピストンおよびベアリングの間の結合は、不定長さを有する必要が有る。よって、上記結合は、図９４から図９６に開示されているような、何れの種類の、弾性的または不定長さの、ベアリングまたは結合であり、「Ｂ」の位置の各サイドに導入することができ、図３９のエンジンと同様なピストンロッドアセンブリの端部へのリンクの結合部位に導入することも可能である。
【０１１７】
代替の実施形態では、ピストンロッドアセンブリの一端部に対する、弾性的または不定長さの、ベアリングまたは結合のみが存在している。他の実施形態では、柔軟なリンクが、２つの各分割部分にあり、上記各分割部分のそれぞれは、弾性的または不定長さの、ベアリングまたは結合にて、１０９９ａにおいて終了している。
【０１１８】
代替の各実施形態では、張力リンケージが、主に張力にて設けられた、一連の、各ケーブル、各ワイヤまたは各ロッドを含み、例えば図４９８に概略的に示されているように、各ロッカーに結合されている。図４９８は、シリンダモジュール１１０３内にて、方向１にて、合計５．０の単位寸法にて、往復どうするピストン／ロッドアセンブリ１００１を示している。上記張力リンケージは、２で示される各ロッカーピボットを備えている。
【０１１９】
往復動の端部でのピストンの各表面は、破線にて示されている。２つの代替の各構成が示され、１つは、「Ａ」の部分であり、他は、「Ｂ」の部分である。「Ａ」の部分では、ピストンロッドは、ロッカー５に直接的にリンクされている。上記リンクは、必要に応じてアセンブリ１００１に対して殆どロードを負わせない、または、全くロードを負わせないメカニズム、例えば、ピストン／ロッドアセンブリに対する、ピンまたはベアリング４によっている。ピストン／ロッドアセンブリは、ロッカー５の長い方のアーム内の細長いスロット３内にはめ込まれている。
【０１２０】
上記ロッカー５の短い方のアームは、リンケージ９を介してロッカー６に結合されている。ロッカー６は、同じ長さの各アームを有し、次に、リンケージ１０によってクランクピン１０９９ａに結合されている。クランクピン１０９９ａは、必要に応じて、弾性的な結合またはベアリングを含み、経路１０９９内を移動する。
【０１２１】
ロッカー６が異なる長さの各アームを有することは、クランクピンの経路１０９９が、１で示される移動距離の範囲より小さい直径を有することを許容し、本実施形態では、１４にて示されたように、３．５寸法単位とすることを許容する。
【０１２２】
他の各実施形態では、各ロッカーおよび他のリンケージの動きの経路や構成は、「斜辺効果」を常に排除するように構成され、弾性的または不定長さの、ベアリングまたは結合は存在しない。
【０１２３】
「Ｂ」の部分の構成は、各ロッカーが、どのような形状でも、どのような方向に取り付けられてもよく、各リンクが、どのような方向でもよいことを概略的に示している。ピストン／ロッドアセンブリ１００１の端部は、リンケージ１３によって間接的にロッカー８に対し結合されている。ロッカー８は、長さが互いに異なる各アームを有し、次に、リンケージ１２によってロッカー７に結合されている。ロッカー７は、長さが互いに異なる各アームを有し、次に、リンケージ１１によってクランクピン１０９９ｂに結合されている。
【０１２４】
上記構成では、ポジティブな「斜辺効果」が、「Ｃ」にて生成され、「Ｃ」での同じ値のネガティブな「斜辺効果」と常にバランスされている。その結果、弾性的または不定長さの、ベアリングまたは結合は、ピストン／ロッドアセンブリ１００１の端部からクランクピン１０９９ｂまでの何れの位置にも要求されない。
【０１２５】
他の各実施形態では、従来公知のリンケージ類やレバー類の何れも、どのような「斜辺効果」を排除するために使用される。さらに他の実施形態では、１以上の各リンケージ９ないし１３は、ロッド類つまりどのような固い部材を含み、圧縮および引っ張りでのロードがほぼ同様に課せられ、ピストンロッドアセンブリの一端部のみが、単一のクランク軸につながっている。
【０１２６】
他の実施形態では、上記単一のクランク軸は、「不定の」ピストンの中心に配置されないが、好便な位置に配置される、ピストンまたはピストン／ロッドアセンブリの両端部に対して、好適な形態や素材の、主に張力により設けられたリンケージによって結合されている。または、上記単一のクランク軸は、ピストンまたはピストン／ロッドアセンブリの一端部または両端部に対して、実質的に張力および圧縮により設けられた、１以上のロッド、または他の固い部材によって結合されている。
【０１２７】
代替の実施形態では、１つの燃焼室での圧縮の仕事が、ツインのリンクされた各クランク軸を介して、他の燃焼室での膨張により少なくとも部分的に有効とされることが許容できる場合、往復動するピストンの中央部は、２つの各分割部に分割され、各分割部は、互いに異なる寸法を有している。例えば、図４４は、上記のような実施形態を概略的に示している。上記実施形態は、２つの各作動室１００２を形成するように、シリンダアセンブリ１００３内にて往復動するピストンの各分割部９９０を備えている。
【０１２８】
上記各分割部９９０は、互いに逆方向に回転する各クランク軸９８３上に取り付けられた各クランクピン９８２に対して、固定されたつまり非弾性的な各リンク１００７によってリンクされている。上記各リンク１００７は、必要に応じて、主に張力にて設けられている。
【０１２９】
代替の実施形態では、上記各クランク軸は、同じ方向に回転する。上記各クランク軸は、どのような好便な手段によって機械的にリンクされている。クランクピン９８２の移動ラインは、９８５にて示されている。ピストンの各分割部９９０は、ボトムおよびトップのデッド中心の間の、実線およびハッチングにて描かれたハーフウエイ（中間）として示され、ボトム／トップのデッド中での位置を、破線のアウトライン９９１にて示されている。
【０１３０】
各ペアの各ローラ９９２が、ヘッド１００４の丁度外側に取り付けられ、各リンク１００７への横方向の各ロードを吸収する。各バルブ、各ポート、各ベアリング等は図示されていない。導き出され得るように、上記クランクの回転の中間位置での、ピストンの各分割部の間の距離「ｂ」は、トップ／ボトムのデッド中心での各分割部の間の距離「ａ」より大きい。
【０１３１】
上記エンジンの各寸法は、比ａ：ｂを所望される何れの数値にてなるように設定されることが可能である。上記比は、比較的大きい場合、上記各ピストンの間のスペースは、上記エンジンの作動流体のため、または、エンジンに無関係な流体のために、有効なコンプレッサまたはポンプとして使用され得る。上記場合では、好適な、ポート動作、各バルブ、各バイパスボリューム、各配管等が結合されている。
【０１３２】
次に、本明細書では、中央ピストン（mid-piston）および中央シリンダ（mid-cylinder）の流体トランスファについて開示されている。本実施形態では、スプリング９９３の形態のエネルギー蓄積デバイスが、上記ピストンの各分割部の間に採用され、ピストンの移動一部分の間にエネルギーを吸収し、ピストンの移動の他の部分の間に上記エネルギーを取り出すようになっている。
【０１３３】
上記スプリングは、張力の状態または圧縮の状態に取り付けられてもよく、ある程度、上記各張力リンクの構造に依存してもよい。どのような機械的なスプリングに加えて、上記分割部の間のガスは、圧縮もされ、その結果、上記ガスは、有効的に、圧縮スプリングとしても機能し、トップ／ボトムのデッド中心付近にてエネルギーの吸収し、ピストンの移動の中央一に向かうときに上記エネルギーを取り出す。
【０１３４】
上記各分割部の間のガスの圧力が上昇するに伴い、上記圧力は、各燃焼室の一方内での圧力の上昇に対応し、上記の比較的に協力的な圧力の上昇は、上記燃焼室からのブロー−バイ（ガス漏れ）低減する助けになる。隔壁（図示せず）が、上記ピストンの各分割部の間のボリュームを分割するために、上記ピストンの各分割部の間に配置されてもよい。上記のような複数の各ボリュームは、別々の各ガスをポンプ（汲み上げ）または圧縮するために使用されることが可能となり、または、上記隔壁の不定の相対移動（および、適切なバルブ動作、ポート動作など）によって、流体を１つの内部ピストンボリュームから他の内部ピストンボリュームへ汲み上げるために使用されることが可能となる。
【０１３５】
他の実施形態では、上記シリンダ内にて、ピストンの各分割部の間にリンクが存在しない。理解し易くするために、ピストンの各分割部に対して参照が付記され、各分割部は、代替的に、２つの別々の各ピストンと考えられてもよい。
【０１３６】
さらに他の実施形態では、図４４に関連づけて上述された、上記内部ピストンボリュームの各構成は、フリーピストンのポンプまたはコンプレッサに使用されることが可能である。上記エンジンの基本的なレイアウトは、ピストンロッドの各ヘッドへの侵入、上記各リンク２０４１および上記各クランク２０２６の全てが削除されている以外は、図４４のエンジンと同様にできる。
【０１３７】
上記のような各エンジンは、なされたネット仕事が、燃料が供給された量に対する上記エンジンの実際の能力より、常に、小さく制御された場合、単に、適切に機能するであろう。上記のような制御無しでは、上記フリーの各ピストン分割部は、設定されたトップデッド中心に戻れないであろう。もちろん、上記フリーの各ピストン分割部では、内部ピストンボリュームの変化は、クランクリンクの寸法に対して無関係である、上記変化は、代わりに、上記内部ピストンボリューム内でなされるポンプ動作や圧縮動作の仕事の機能となる。本明細書に記載の上記各原理、各特徴および構造の詳細の何れも、フリーピストンの各ポンプ、各コンプレッサまたは各ＩＣエンジンに対して、適切の適用可能である。
【０１３８】
選択された実施形態では、上記エンジンは、圧縮比を増加させて、速度を増加させるように設計される。スタートし、中庸の速度に落とすために、上述された各構成が採用される。ピストンは、クランクによって「設定された」圧縮比の位置に引っ張られ、膨張のときに、上記ピストンは、次に、上記同じクランクを引っ張る。上記ピストンが引っ張られて、圧縮を完了する前に、上記ピストンは、速度が遅くなる。遅くなるのは、他の燃焼室内での、上記ピストンの運動エネルギーおよび上記ピストンに対してなされる仕事が、膨張の最後の段階に到るまでに、圧縮を完了するために要求されるエネルギーより小さくなるからである。
【０１３９】
上記の速度が遅くなる期間の間、上記たるみは、フリーな実質的に無ロードな張力の一方の分割部から、他方に対し、各遷移フェーズの間を除いて伝達されてもよい。各遷移フェーズは、一方の張力の分割部が、常に、ぴんと張った状態で、他方が、たるんだ状態のときである。
【０１４０】
所定の圧縮比での、上記ピストンに対して、または上記ピストンにより、有効となる仕事が、圧縮のために要求される仕事と同じときには、エンジンの速度が上昇するに伴い、ピストンの運動エネルギーは、大きくなる。
【０１４１】
ピストンの速度が、さらに上昇するに伴い、ピストンに対する仕事、またはピストンによる仕事が、上記「所定の」圧縮比のために要求される仕事を超える。上記ピストンは、上記圧縮ガスによって以外では制限されないので、クランクへのリンクは、リンクがクランクへ向かうときに、たるみを有し、他のクランクを引っ張るリンクは、ぴんと張った状態になると、上記ピストンは、上記「所定」の比を超えて上記ガスを圧縮するであろう。
【０１４２】
ピストンの速度が増加と、圧縮比の上昇とに伴い、より大きな運動エネルギーが要求される。より大きな運動エネルギーは、より高い圧力および温度での、流体の固定されたマスの燃焼によって得られた、特別な仕事から導かれる。増加されたエンジン速度を伴う増加された圧縮比の優れた各利点の１つは、増加された圧力およびより高い圧力から生じる増加された温度の双方により、より短い要求された燃焼時間であろう。温度および圧力の比は、温度が、圧力および燃焼の組み合わせの結果であるので、比例的には増加しない。
【０１４３】
幾つかの各実施形態では、ピストンの減速は、エンジン速度の変化に対してコントロールされ得る。上記減速は、全てのたるみが、ＴＤＣに近い位置の、関連する、ほぼ無ロードのフリーの張力の分割部において取り上げられることを保証し、かつ、張力の分割部の移動速度を超えた、クランクの回転速度の超えた分を小さくして、ぴんと張った状態が保持され、上記張力部材に対するショックロードを可能なかぎり除去することを保証する。
【０１４４】
種々な圧縮比設計の場合では、上記ぴんと張った状態が、膨張のロードがクランクに効率的に伝達され始め得る前の、上記クランクの回転角度において、保持されることが望ましい。上記コントロールは、往復動する各部分のマスを、所望されたエンジン速度の範囲に適合するように設計することによって、かつ、ＴＤＣおよびその付近にてデリバリされる燃料のタイミングおよび量を変化させることによって、第１の場所にて提供され得る。
【０１４５】
必要に応じて、水、水−メタノール混合物、または同様な物質が導入されて、各臨界期間での圧力の急激な上昇を提供すること、および／または、極めて急な温度上昇をコントロールすること、が可能である。ある主のエンジンでは、重量に対するパワーの比が重要なので（例えば、飛行機への応用例）、最大可能速度を有することが望ましい。その結果、種々な圧縮コンセプトは、効率を増加させる（ある実施形態では、効率を低減する）ことは重要ではなくなり、短時間の間隔での適切な燃焼を容易化する。
【０１４６】
種々な圧縮エンジンの興味深い特徴は、「設定」圧縮比が、一旦、超えられると、何れのバルブや燃料システム以外の、往復動する各部分の各マスは、クランクに対して、事実上、無ロードを出力する。それゆえ、中型および大型の各エンジンでのエンジン速度の従来の限界は、実質的に除去される。
【０１４７】
上記クランク軸は、それ自身、従来の製造ラインに沿って製造されてもよく、セラミックを含む何れの素材からなっていてもよい。例えば図４５に概略的に示された、重ね合わせ構造を含む、非従来の構造も、また、用いられてもよい。重ね合わせ構造では、中空の各ベアリング管１１１５、および、中空の各端部拡大ベアリング管１１１６が、ボルト等の張力締め具が軸上に位置することによって、図面の左側上、１１１７にて破線に示される位置に、圧縮状態にて、クランクのスロー（動作範囲）として機能するディスク型の各クランク１１１８、１１１８ａの間に、取り付けられる。
【０１４８】
必要に応じて、各ボルトヘッドを、６４１の位置にて破線で示されているように、皿穴にて設ける。上記各管自身は、６４２の位置にて図面の右側上に破線にて示されているように、上記ディスク型の各クランク内に埋め込まれている。上記ディスク型の各クランクは、６４３にて点線にて示されているように、より重い素材の挿入による、および／または、切欠きまたは凹部６４４の提供によることを含む、どのような方法によって、互いに均衡化されて（バランスをとって）もよい。
【０１４９】
各凹部は、概略的に６４５において破線にて示されているように、管の着座を囲んでカーブするように、三日月形状であってもよい。各部品１１１８、１１１８ａは、各ディスクとして記載されているが、各部品１１１８、１１１８ａの周辺部は、長円形、不定形、または円形を含む何れの形状からなっていてもよい。
【０１５０】
上記円形の場合、上記ディスクは、ローラまたは他のベアリングの内部シェルを含んでもよく、エンジン内に取り付けられた外側シェルを有して、ある種のローラまたは他のベアリングクランク軸の構造を設けてもよい。
【０１５１】
例えば、最も右側のディスク１１１８ａは、各ローラ１１１８ｂによって、エンジンブロック１１１８ｄに取り付けられた、一点鎖線にて示された、外側ベアリングシェル１１１９ｃから分離されて示されている。
【０１５２】
選択された各実施形態では、クランク軸の各ベアリングは、クランク軸の内部を通って通過する各流体によって潤滑されている。他の各実施形態では、クランク軸の各ベアリングは、ガスベアリングである。ガスベアリングでは、液体の形状の物質が、ベアリング表面にて、またはベアリング表面の近くにて、ガス状に変換されている。さらに他の各実施形態では、クランクディスクは、最大ベアリングサイズを許容すること、および、その周辺部領域がカムとして機能するように形成されてもよい。
【０１５３】
例えば、上記各実施形態の幾つかは、図４６の断面図にて概略的に図示されていおり、作製された２つの各ディスク１１１９を示している。各ディスク１１１９は、正確に機械加工された各カム形状表面１１２０を有している。各カム形状表面１１２０は、バルブのカム従動部１１２１を作動させる、および／または、燃料デリバリのカム従動部１１２２を作動させるものである。
【０１５４】
上記カムは、直接的または間接的に、バルブを開け、または、燃料デリバリを作動させ、または、他の目的のために機能してもよい。上記カムは、図４８１ないし図４９３に関連して、次に説明されるような、主に張力にて取り付けられた部材を含むリンケージを作動させるように機能してもよい。
【０１５５】
上記各ディスクは、張力締め具１１２３および内部クランクベアリングシリンダシェル１１２４によって互いに結合されている。内部クランクベアリングシリンダシェル１１２４は、正確に機械加工された両端部を有する。上記各ディスクのそれぞれは、内部メインベアリングシリンダシェル１１２５に対してそれぞれ同様に取り付けられている。
【０１５６】
各内部メインベアリングシリンダシェル１１２５は、エンジン構造体１１２６に対して、回転可能に取り付けられている。第２のクランクベアリング（しばしば、端部拡大ベアリングに設定される）の各シリンダシェル１１２７は、クランク結合ロッドまたは張力部材１１３５に取り付けられる。代わりに、素子１１３５は、スコッチヨークメカニズムの一部とすることができる。
【０１５７】
本実施形態は、最も大きいベアリング領域では望ましい、ガスベアリングを有することが示されている。しかしながら、上記ベアリングは、ガスベアリングに代えて、ローラ、またはニードル、または他のベアリングが採用されてもよい。
【０１５８】
必要に応じて、中央の（ガス）流体の貯蔵部に連通している各流体経路１１２８が、上記各ベアリング表面の各開口１１２９に（ガス）流体を運んでもよい。各流体経路１１２８は、各ベアリングに対してガスを供給するために用いられても、代わりに、他の各ベアリングに対して液体の潤滑を供給するように用いられてもよく、所望されるどのような形態も、サイズも可能である。
【０１５９】
経路システムは、内部シェル１１２５にて示されているように、クランク軸アセンブリの内部にあってもよく、または、上記クランク軸を支持する構造体１１２６内にあってもよく、または、上記双方にあってもよい。
【０１６０】
セラミック素材および高温のクランクケースに適した、代替の構成では、上記各経路は、加圧下の水を含んでよい。上記水は、開口から出ると、直ちに、蒸気に変わり、上記ガスベアリングの比較的小さいトラレンス内にて加圧下のガスを供給するであろう。
【０１６１】
必要に応じて、各内部クランクベアリングシリンダシェル１１２４の各中心１１２４ａは、水または他の流体にて充填されてもよい。上記の水または他の流体は、例えば、図４５に示されているように、カウンタバランスのような機能を備えると共に、ある種のフライホイール効果を提供するものである。
【０１６２】
上記に代えて、上記流体は、小さい涙腺状の各ホール１１２５ａを通して、各ベアリング流１１２４内に供給されてもよい。上記供給は、摩擦効果を有する求心力によって、および、１１１９、１１２５、１１２６等の各クランク部品内にて各経路１１２３ａのシステムが再度満たされてもよい。
【０１６３】
より少ないスローを有する各クランク軸では、ガスつまり流体は、最大ロードの時の最大圧力を提供するために、パルス状に供給されてもよい。代わりに、１１２９にてのような各開口に代えて、経路１１２８に関連したものを含む、各開口と各ウィックの組み合わせが設けられてもよい。上記組み合わせは、図４７および図４８に、長手方向および断面の図面にて示されている。１１２３および１１２４は、それぞれ、内側および外側の各シェルであり、１１３０が、ベアリング流体のための上記両者間のスペースである。
【０１６４】
流体１１３０を保持し、伝達することができる、ウィックまたは多孔質または浸透可能な素子は、最大ローディング領域１１３１に配置され、各経路１１３２および各開口１１３３を介して加圧下にてデリバリされる液体をより均一の分布するようになっている。
【０１６５】
他にて記載された各構成では、張力素子のたるみは、必要に応じて、流体スプリングによって取り上げられてもよく、その結果、上記張力素子のぴんとした張りが、流体を各ベアリングにデリバリさせる。図４６のクランクは、横方向または軸方向への動きを有し、クランク軸を方向１１３４に移動させると、連続的なカム形状表面によって、各カム従動部を、程度を変えて作動させることができる。
【０１６６】
本実施形態にて、ピストンおよびクランク１１３５の間のリンクが、横方向へ移動できないと仮定された場合、内部ベアリングの各シリンダまたは各シェルを他の部材より大きくすることが課せられる。
【０１６７】
他の実施形態では、クランク軸アセンブリおよびクランク−リンクの双方は、移動方向１１３４に対して固定され、かつ、カム従動部１１２１および／またはカム従動部１１２２は、後述する各実施形態に示されるように、方向１１３４に沿って移動可能なものである。
【０１６８】
水による潤滑は、本実施形態では、例として引用されている。上記潤滑には、実際は、加圧下にて好適な何れの液体が使用されてもよい。上記液体は、ベアリングギャップ内にてガス状フェーズに変わるものでも変わらないものでもよい。
【０１６９】
各燃焼ロードおよびその結果としての各ベアリングロードは、高くできる。ガスベアリングが使用され、ガス漏れが最小化された場合、ベアリングの両端部は部分的にオイル膜によってシールされてもよい。ガスベアリングは、時々、低い速度にて効果的で無くなるので、上記オイル膜は、そのとき、ある程度まで、各ベアリングシェルを潤滑するように機能できる。
【０１７０】
もちろん、ガス圧は、オイル損失を招くであろうが、図２１の基本的な構成では、オイルは、燃料として燃焼されるであろう。例えば、図４６に１１３０ａにて示される、多孔質な、または浸透可能なリングまたはウィックは、必要に応じて、経路システム１１３３ａを介して液体潤滑剤が供給される。多孔質な、または浸透可能なリングまたはウィックは、各部品１１２５、１１２６の間にあってもよいような、何れのガスベアリングにガスを供給する、１１２８にて示されるような、何れの経路に対して独立して存在している。
【０１７１】
リング１１３０ａは、上記ベアリングの一端部上に示されている。同様なリングおよび潤滑剤の供給経路が、必要に応じて、上記ベアリングの他端部上に設けられている。
【０１７２】
上述のように、クランク軸はカム軸と同じ役割を担うことができる。別の形態においては、従前あるいは気体軸受を用いて、クランク軸またはカム軸における側方の動作が、あらゆるポンプ、コンプレッサまたはＩＣ機関に含まれる。例えば、図４９は、クランク軸および／またはカム軸５０８６とその内部メイン軸受胴５０８７とがどのように外部メイン軸受胴５０８８の内部を矢印１１３４の方向に相対的に動くかを概略的に示しており、実線で示した位置が第１の位置にある状態を示しており、破線で示した位置が第２の位置にある状態を示す。クランク軸および／またはカム軸５０８６または外部メイン軸受胴５０８８はどちらかが固定されていてもよい。気体軸受の構造において、軸受胴それぞれの直径が互いに等しければ、クリアランスギャップを均一にすることができ、クランク軸および／またはカム軸がどの位置にあっても気体軸受の性能を一定に維持することができる。更に別の形態として、カム軸あるいは一体型クランク軸／カム軸が、何らかの理由で側方に移動しないという場合には、図５０の前面図および図５１の断面図に示すようにカム従動子を動かすためにヨークを介在させることによって上述と同様の効果を実現することができる。当該形態では、クランク軸／カム軸５０８９が固定されていて、可変する輪郭５０９１を有するカム５０９０が組み込まれている。端部が球状になっている従動子５０９２、および、端部が椀状になっている従動子５０９３はそれぞれ、適切な往復動機構５０９４と連接している。ここでの従動子は、本願明細書に記載している他の形の従動子であってもよい。ヨーク５０９５は従動子のステム５０９６に取り付けられている。好ましくは、ヨーク５０９５は従動子のステム５０９６のオリーブ様の形を有するエストラマー系のワッシャーあるいは軸受５０９７に取り付けられている。ヨークが矢印５０９９の方向に側方運動すると、５０９４内の往復運動の度合いが変化する。同様に、ヨークが他の側面方向に移動すれば、カム／クランク角度に対する往復動のタイミングが変わってくる。別の態様では、クランク軸とは異なる機能を有するカム軸がそのカム従動子に対して側方に移動できるように構成されている、および／または、当該カム従動子がカム軸に対して側方に移動できるように構成されている。本願明細書に示すように、カムとそれに従動する装置の、タイミングの可変と有効なプロファイルはあらゆる往復動装置の作動に用いることができ、また、弁の開放またはプランジャやポンプの操作によって排気バルプまたは吸気バルプを作動させたり、燃料の分配に用いることができる。本願明細書に示すように、クランク軸／カム軸は可変圧力気体軸受に支持される。ここで、この気体は、ガスとして提供されてもよく、あるいは、クリアランス空間あるいはその近傍に加圧下で提供される液体であって、当該クリアランス空間の環境を圧力低下および／または温度上昇とすることによって気体に変わる当該液体を提供してもよい。これら流体圧力は、回転の間に変化するものであり、これは、回転体内でのポンプ動作を実現する運動プロファイルカムとして最も良く表される。例えば、図５２に示すカム／クランク部の概略図では、２つの異なる態様が示されている。軸５１００ａを回転軸として回転するクランクディスク５１００は、大きな先端支持体５０２１を有している。また、貯留部５１０２によって中断される内部通路５１０１であって、軸受流体を供給することができて移動可能なプランジャ５１０３によって閉塞されている当該内部通路５１０１を有している。当該プランジャは可動ペダル５１０４の自由端に連接しており、ディスク表面５１０５且つディスク周辺面５１０６にて旋回する。固定カム従動子５１０７は、軸が方向５１０８に向きを変えてペダル５１０４およびプランジャ５１０３がカム従動子５１０７の下を通るとこれらが押し下げられる位置に在る。ペダル５１０４およびプランジャ５１０３の配設位置はまた、回転カムが回転ペダルもしくはちょうつがいペダルを動かす所においてエンジン燃料のデリバリを行うのに適用することができる。更に別の形態においては、流体の圧力は、クランクの回転角度だけでなく、クランクの回転速度とともに変化するように構成されている。一例を図５３、および図５３に示したＡにおける断面図である図５４に示す。位置５１１１において旋回するペダル５１０９はクランクウエブディスク５１１０の周辺面５１１０ａに搭載されており、貯留部５１０２は、可動プランジャ５１０３を覆っており、燃料供給部５１１４およびデリバリ路５１１５と連通している。ペダルの外表面には、加重蹄鉄５１１６が摺動可能に搭載されている。回転動作５１１７の間、蹄鉄５１１６は固定カム従動子５１１８の下部を通過することができ、これにより、ペダルが押し下げられて軸受の流体に圧力波が形成される。ペダル表面での蹄鉄の半径方向動作５１１９は、バネ５１２０によって規制される。プランジャの動作を規制する留め部は、図中の５１２１で示している。回転速度は蹄鉄の上の遠心力を増加させて、バネが伸長して蹄鉄はペダルの傾斜面上を半径方向に外向きに動く。これにより、蹄鉄のヘッドがディスク表面から突出し、従動子の下部を通るプランジャ動作を増加させる。このような半径方向の動きは遠心力に比例して変化するので、流体の圧力はクランクの回転数に比例して変えることができる。
【０１７３】
２つの同期する回転クランク軸を連接するピストンには、緩み（遊び）が必要である。あるいは、当該連接部分に、エラストマー系の複数の素子または装置、あるいは、圧縮性があり伸縮性がある複数の素子または装置を含める。このような複数の素子または装置は、動作サイクルの間の或る時点でエネルギーを吸収し、且つ、同じサイクルの間の別の時点で当該エネルギーを放出するように構成されている。このようなエネルギーの蓄積はサイクルの拡張局面および圧縮局面のどちらの場合でも負荷を配分するために用いることができる。上述したような引張ピストンとクランクとの連接については、図３７から図４１に示す構成によって特徴部分を概ね表している。説明する特徴部分の全てはまた、スコッチヨーク型の連接体を用いてピストンとクランク軸とを連接する。或る形態においては、クランクは、連接体によって主に張力がかかったピストンに連接されているか、あるいは、ピストン／ロッド組立体に連接されており、循環エネルギー吸収装置を付加的に用いてシステムの緩みを常に吸収するために構成されている。図５５から図５８に示す一例では、クランクピン組立体１１４３ａにかかっているかまたはクランクピン組立体１１４３ａからかけられている全ての負荷が除かれた状態で、張力が負荷されて位置１１３７まで開いているバネ鋼連接体１１３６を示している。また、ピストン／ロッド組立体のロッド様拡張部１１４８ａに取り付けられた２つの端部とクランクピン組立体とを包み込んだバネ鋼連接体の中心も示している。図５５は平面図であり、図５６は断面図であり、図５７は（ｂ）に示した部分の詳細を示した図であり、図５８は（ｃ）に示した部分の詳細を示した図である。上記連接体１１３６は、図５７に示すように、断面がテーパー形状のＵ字型を有するように曲げられて、クランク軸１１３８の方向１１３８ａに沿って側方に動く構成となっている。バネ１１３９または流体貯留部１１３９ａにおける平面断面部分は、位置１１３７まで曲がって緩み部分１１４０を補う。此処では５つのバネ〔バネ鋼連接体１１３６、バネ１１３９、流体貯留部１１３９ａ、（ａ）に示す装置、および、マット１１４３〕の動作を示しているが、本発明はそのうち１つがあれば効果を奏する。上記（ａ）に示す装置とは、実線１１４２で示すリンクによって連接された２つのローラ１１４１から構成された、効果的な緩衝材であり且つエネルギー吸収手段である。圧縮性マット１１４３は、バネ鋼ループ１１４４と外部軸受胴１１４５との間に配設されている。図５８は、バネ鋼連接体１１３６とピストン／ロッド組立体のロッドの端部１１４８ａとの間をつなぐ拡張部分を示しており、１つのバネ鋼連接体１１３６に設けられたくさび型の複数の分割端１１４６は、ロッドの端部１１４８ａにおける浅い円錐凹部１１４８内部においてシールされており、そこにはカラー１１４７が配設されている。なお、流体貯留部１１３９ａは概略を示しているだけであり、容積は実寸のものではない。流体は、フレキシブルチューブ１１４１ａを介して提供され、フレキシブルチューブ１１４２ａから出て行く。サスペンションの硬直の違いは、２分の１の張力からの緩みの移行の間に、ピストンの加速および減速に影響を与えることになる。バネ鋼連接体１１３６のためのバネ鋼に代えて、あらゆる材質のものを用いることが可能である。
【０１７４】
あるいは、図５５から図５７に示した構成は、２つの同期した回転クランク軸にピストンを連接させ、付加的に機械的な連接を実現した単純な形態である。トング様の装置１１３６の代わりとして、当該装置自体を折り曲げ、単純なエラストマー系の引張連接体あるいは湾曲型の引張連接体を、周知の大型端部を有する軸受および小型端部を有する軸受の間に付加的に提供する態様であってもよい。このエラストマー系あるいは湾曲型の引張連接体は、バネ鋼を含むあらゆる好適な材料から構成することができる。一例として、周知の連接ロッドに代えて、各端部に軸受を有した湾曲バネ鋼部材を有するものが挙げられる。この新規な湾曲バネ鋼部材は、連接ロッドであるが、主に張力がかかった状態で連接されている。湾曲した連接体の有効な長さ（実線）は、大型端部を有する軸受の中心と、小型端部を有する軸受の中心との間の長さで測定する。一形態として、当該連接体が上死点または下死点に在る場合、当該連接体は最も短く、これは、当該連接体が自然な、すなわち何も力が加えられていない状態である。そして、当該連接体が、移動経路の中心まで移動するピストンのように引き伸ばされてエネルギーを吸収する。これに代えて、当該連接体が最も長くなった状態が上記自然な状態であって、上死点に達するピストンのように圧縮されてエネルギーを吸収する態様であってもよい。更に別の態様として、当該連接体が狭い線長を有しているときが上記自然な状態であるものを用いても良い。当該連接体の上記自然な状態の長さは、３６０度周期において、当該連接体によってエネルギーが吸収される場所であって、且つ、エネルギーが放出される場所で決まる。ピストンが（連接体によってかかる力を含む力がかかった或る時間におけるピストンの正確な位置に）効果的に規制されていないので、連接体構造の毎分回転数（ｒｐｍ）の変化は、ピストン速度、ＴＤＣ／ＢＤＣにおける滞留時間、および、多くの場合はこれに加えて最終幾何学的圧縮比といったパラメーターに影響することになる。これらの因子は、ピストン／ロッド組立体の往復質量の変化によっても同様に影響する。使用できる設計オプションの範囲の目安を得るために、概略図として図４９９を示す。図４９９は、シングルピストンと、シングルシリンダと、２サイクルエンジンのツイン燃焼室エンジンとの配置関係を示している。図４９９では、走行経路４を双方向２に往復するツイン・クランク・ピンに連接したピストン／ロッド組立体１を示しており、２つのトロイダル作動室３によって規定される円筒体５の内部をピストン／ロッド組立体１が双方向２に往復する構成となっている。また、図４９９には十字形によってさまざまな回転中心を示している。ピストン／ロッド組立体１は、往復経路のちょうど中点にあるように示されており、破線で示された位置がＴＤＣにあるピストンを示している。全ての図面において、破線の円はクランクピンの経路を示しており、当該経路上の４つの十字形はＴＤＣ／ＢＤＣにあるクランクピンを示しており、ＴＤＣとＢＤＣとの間にあるのが当該中点である。連接体は、実線でその自然な状態の湾曲を示しており、負荷がかかって変形した状態を破線で示している。図４９９Ａでは、爆発行程の第１部の間にエネルギーが吸収され、第２部でエネルギーが放出され、反対側の作動室にチャージが圧迫されるのを援助する。これはピストンのＴＤＣ／ＢＤＣにある時間を短縮する傾向にあり、走行中点の周囲においてピストンを減速させることができ、おそらくは幾らか圧縮比を高めることができる。図４９９Ｂにおいては、状況が逆転しており、爆発行程の第１部の間にエネルギーが放出され、第２部の間にエネルギーが吸収され、反対側の作動室においてチャージが圧縮されるのを妨げている。これはピストンのＴＤＣ／ＢＤＣにある時間を延長する傾向にあり、走行中点の周囲においてピストンを加速させることができ、より大きな動力を提供することができるだろう。なぜなら、最小の圧縮比（少なくとも図４９９Ａに示した構成よりは小さな圧縮比）に近い圧縮比でより大きな燃焼を起こすことができる。図４９９Ｃにおいては、複数のクランクがＴＤＣ／ＢＤＣから４５度である場合に、連接体が自然な状態の形となる。初期爆発によって放出されるエネルギーは、ピストンが中点に達するときに吸収され、その後に再度放出されて、最終的には、反対側の作動室において最終的な圧縮がおこっている爆発の終盤に吸収される。図４９９Ｄに示す連接体は、その配置位置によって有効長が所望の長さよりも常時短い湾曲した連接体である。図４４９Ｃの構成は図４９９Ａの構成と類似しており、爆発行程の第１部の間にエネルギーが吸収され、第２部でエネルギーが放出され、反対側の作動室にチャージが圧迫されるのを援助する。これはピストンのＴＤＣ／ＢＤＣにある時間を短縮する傾向にあり、走行中点の周囲においてピストンを減速させることができ、おそらくは幾らか圧縮比を高めることができる。両者の違いは、軸受に常に同じ方向に負荷がかかっており、クランクピン同士の間の連接に常時引張負荷がかかっている点にある。別の態様としては、連接体が湾曲していないで都合の良い形状をしている態様であってもよい。具体的には、階段状、ジグザグ状、折り畳まれた形状、蛇腹状、あるいは、ふいご状がある。あるいは、例えばコイルバネのように２次元に湾曲している形状であってもよい。
【０１７５】
更に別の形態として、クランクは、例えばケーブルやワイヤーやロープや糸などのようなフレキシブル引張素子によって、ピストン／ロッド組立体と連接されている。一例としては、図５９および図６０に示すように、ハンマーヘッド型のピストン／ロッド組立体１１４９を有した構成である。圧縮流体貯留部１１５０は、流体供給ライン１１５２および逆止め弁１１５３によって、外部軸受胴１１５１および流体供給貯留部１１５８に連接されている。これにより、流路１１６０を介して軸受の位置１１５９に流体を配送する。ツイン引張ケーブル１１５７は、受け口１１５６を通過して、外部軸受胴の周りを覆うように配され、その端部１１６２は圧迫または付着して搭載されている。またツイン引張ケーブル１１５７は、上記と同様に、取り外し可能なハンマーヘッド１１６４の受け口１１６３を通して取り付けられている。ツイン引張ケーブル１１５７は、以後の形態に示すようにピストン／ロッド組立体を通過する。中空ロッド１１６５は、位置１１６８においてチャージの通過を可能にするよう開口している。ハンマーヘッド１１６４は、複数のネジ山１１６６を用いて、ピストン／ロッド組立体の中空ロッド１１６５に取り付けられている。別の形態では、圧縮性の流体貯留部がＩＣ機関の燃焼作動室に燃料を供給する。一例としては、１つの作動室内での爆発の初期において、対応する連接体が引っ張られ、これが、流体貯留部の圧縮を起こして、第２の作動室に燃料を送り込む。図６１に更なる形態を示す。図６１は、ピストン／ロッド組立体の一定直径を有するロッド先端部１１６７に搭載された単一ケーブルを示している。当該ケーブルは、分裂している受け口１１６９を通じて挿入されており、ロッドを通して、反対側の端部を通過させて再び挿入させる。ロッド先端部１１６７には、流体のための内部通路１１６８が設けられている。図６２は、円筒ヘッド１１７０を通過する単一ケーブルを示しており、付加的な、非対称あるいはねじれたクランク回転ローラガイド１１７１と、クランク側方移動ローラガイド１１７２とによってガイドされている。当該ケーブルは、一体型ピストン１１７３に提供された打込み通路１１７４を通過し、周囲を覆って、再びピストンを通過している。任意の空隙はこのピストンに設けられている。通路１１９８は、ピストンから離れたところの引張部材の領域１１９８ａに達する潤滑流体のために設けられている。液体は、連続的または断続的に領域１１９８ａに提供される。図６３には、上記と同様の構成が示されている。図６３には、周囲にケーブルが巻きついた中央シリンダあるいはドラム１１７７によってピストンの複数の王冠部１１７６が互いにネジ止めされている３構成ピストンの構成が示されている。圧縮性のスリーブ１１７８が、ケーブルを突出させて、耐磨耗および衝撃吸収体として作用するようにしている。図６４は、裾開きの３構成のピストンを示しており、小型の中央シリンダ１１８０によってピストンの複数の王冠部１１７９が互いにネジ止めされている。図６５は、裾開きのピストン／ロッド組立体を示しており、ロッド１１８１は中空で連続しており、ピストン１１８２は強化フランジ１１８４を有している。ピストンはロッドに圧迫固定され、しっかりと締め付けることによって（冷却ロッドを加熱されたピストンに挿入されることによって実現される）、および／または、構成をジョイントするためのライン１１８３によって分割された１つのボリュームに栓をすることによって、あるいは、両者を連接することによって、取り付けられる。中空のロッドは、端部においてピストン／ロッド組立体に取り付けることができる連続した引張部材１１８５を収容することができる。これは、図６１あるいは図５９および図６０に示している。図６６は、３構成の裾閉じ型ピストン組立体１１８６を示しており、２つの独立したロッド１１８７が組み込まれている。圧縮性の材料は、衝撃吸収のためにロッド上でピストンが小さく動くことができるように位置１１８８に配されているとともに、ネジをロックするために位置１１８９に配されている。中空通路１１９０は、ピストンの内部構成と連通することができ、ガスを含む燃料を運ぶことができ、冷却などの目的のために方向１１９１に沿ってピストンを燃料が通過できるようにしている。図６７は、ツインケーブルが配されたピストン／ロッド組立体の端部を示している。ピストン／ロッド組立体は、付加的に、図６１に示したガス用の流路を設けることができる。図６８は、ツインケーブルが配されている点を除いて図６３に類似した構成である。
【０１７６】
シリンダヘッドは、従来のポペット弁を包み込むような構成であれば特にその形状は問わない。中央引張部材があることによって、当該弁の推定径を、中央ロッドまたはケーブルに用いられている４つの弁を除いて、縮小させることができる。多くの適用例において、円弧のような、あるいは、環状のような形状を有する弁が用いられる。リング弁とは、可動の環状型素子で、周囲もしくはコア表面とほぼ同一平面で構成されているものである。この弁が作動すると、周囲のコア表面のあらゆる箇所から突出し、燃料または他の物質を当該環の周辺の外側および内側の双方に流す。当該環の中位径“ｘ”は、一定の上昇で、同一径“ｘ”を有する従来のポペット弁のクリアランスの２倍を上回るようになる。図６９および図７１に一例を示す。図６９は、シリンダ１００３を通してヘッド１００４のほうを向いている状態である。図７０は、シリンダ１００３およびヘッド１００４の断面図であり、図７１は、弁の動作機構を示すために所定の角度から見た図である。なお、全ての図は概略図である。ここに、複数のガイド１２０３内に設けられたツインステム１２０２を有する単一の中心リング弁１２０１を示す。中心リング弁１２０１は、ヘッド１２０５の中央部分を支持するブリッジ１２０４内に提供されており、反対に、ピストン／ロッド組立体の中空ロッド部分１２０６を支持している。そして、バネ１２０９を押し下げるために構成された下部を有する環状カラー１２０７であって、ヘッド１２０５上の台９９５上の位置９９４においてヒンジで動くように構成されたレバー１２０８を受けるように構成された突起部１２０７ａを１つまたは複数有する上部を有する環状カラー１２０７に、上記ツインステム１２０２は取り付けられている。レバー１２０８は、中空ロッド部分１２０６を囲むように構成されており、且つ、カム９９６によって押し下げられることによって突起部１２０７ａを収容することができる凹面を有している。そして、カム９９６によって押し下げられることによって突起部１２０７ａを収容した凹面を有するレバー１２０８は、開放リング弁１２０１のバネの耐性に対抗して環状カラー１２０７を押し下げる。これにより、作動室９９８内へと弁周囲の内側および外側の双方を通過するように矢印９９７に示す方向に燃料を流す。本形態においては、燃料は、ヘッド１００４の上方の弁で閉鎖されたボリューム９９９から供給される。リング弁はあらゆる好適な手法を用いて構築することが可能であり、また、あらゆる好適な手法で作動させることが可能である。また、好ましい位置に配設することができる。例えば、シリンダ１００３内部からみたヘッド１００４を示している図７２は、ｙ次元およびｚ次元によって心合わせされたシリンダ／引張部材１２０６からオフセットした軸１２０８ａを有するリング弁１２０１を有している。当該オフセットは、一次元のみである。単一の燃料デリバリ装置は、位置１２０５ａに配置されるか、あるいは、複数が、例えば位置１２０５ｂに示すような好適な位置に配設することができる。別の形態としては、単一の作動室に向けて開く１つ以上のリング弁を備えている。この形態は、４サイクルのモードでＩＣ機関を往復動させるのに適している。一例を図７３に示す。図７３では、単一の引張部材またはピストン／ロッド組立体１２０６が貫通しているヘッド・シリンダ組立体１００４にある内側リング弁１２１０および外側リング弁１２１１を示している。外側リング弁１２１１は、弁ステム１２１１ａを介して作動し、トロイダル燃焼室１００２と、排気処理弁１２１２とをつなぐ。付加的に、図２０および図２１に示したようなシリンダ組立体のシリンダ１００３の周囲にある円周状の排気処理ボリュームがあってもよい。リング弁は、破線で示すように、異なる高さの最大クリアランスまたは上昇を示しても良い。内側リング弁１２１０は、ヘッド１００４の外側のチャージ保持ボリューム１２１３と、弁機構を含む作動室とをつないでいる。別の形態では、リング弁の変形例として、図３２１から図３２４に示すような、三日月状、円弧状、あるいは、バナナ状の形を有する弁を示す。一例としては、単純に半円形状を有する弁がある。２つの半円形状の弁を併せて環状にすれば、ヘッドブリッジを燃焼室のヘッド表面まで伸ばすことが可能になる。各半円形状の弁は、それぞれ単一のステム上に搭載すればよい。適切な位置合わせを確実に行うために、好ましくは、楕円のような、あるいは、円形でないものが良い。また、適切な手法で最新のポペット弁を作動させれば良い。なお、後半で説明した形態は、普通の円形の座部でないことから、従来のポペット弁またはリング弁のいずれかよりも、製造もしくは修繕のいずれかにおいて機械化することはかなり困難であるが、本形態として説明している。
【０１７７】
引張部材は、複数の経路でヘッドを通過することができる。ピストン／ロッド組立体では、軸受表面は、クランク回転によって生じる様々な角度負荷に対応するために、ヘッドを通過するロッドに近い位置に提供されていなければならない。フレキシブルクランク連接部の場合、図６２に示すように、ローラによって対応させることができる。別の態様としては、往復動するピストンまたはピストン／ロッド組立体と、ヘッドとの間に、単一のスリーブを配設するものであってもよい。例えば、異なる角度からみた状態を示した図７４および図７５のように、シリンダヘッド１００４を通過するピストン／ロッド組立体のロッド部１１９２を示す。ロッド部１１９２は、スリーブ１１９４によって補強されている。更に別の形態では、ロッド部１１９２は方向１１９５に沿って可動に構成され、および／または付加的に燃料デリバリを実現する。スリーブ１１９４の先端は、１１９２ａで示した破線のように延びている。作動室１００２が最も膨張していて、ピストン／ロッド組立体がＢＤＣに在る場合のロッドの先端部を、１１９６で示している。スリーブ１１９４には、過度の角度１１９３ａでのクランク連接部１１９３の可動範囲に適合する切込み部１１９７（図７５）が設けられている。なお、クランク連接部１１９３は概略的に示している。ロッド部の中央部分を通る断面を図７５の“Ａ”に示しており、ここでは、側方の押しに対して強度を確保するために、ロッド部が一次元において広く構成されている状態を示している。上記引張部材が側方のクランク回転負荷を受けなければならない所において、軸受には高圧ガスが通る。これは、ブローバイによって自然に引き起こされることであり、もし軸受の許容範囲が小さければ、このフローバイ損失は、提供する軸受作動を、非常に穏やか且つ価値あるものとする。これに加えるか、もしくは、これに代えて、軸受は、水、または、液体、あるいは、上述したようなガスが通り、図６２に示すように直接供給１１９８によってか、もしくは、ウィック、または、透過性材料、あるいは、図７４にある代替構成に示すような多孔質材料１１９９を介して、通路１２００によって供給される。通路１２００は、燃料を提供し、スリーブにおいてギャラリー１２００ｂと連通する。また、スリーブ通路１２００ａは末端が、スリーブが伸長している場合だけ燃焼室に露出したスリーブ面に至る。もしスリーブが伸張可能で収縮可能であれば、ピストン（上死点にある破線１００１）は、予燃室または椀の一部を構成する窪み部１００１ａを有していてもよい。通路およびギャラリーにおける流体は、圧力波を受けると、１１９９ａに示すように燃料ボリュームに噴霧される。また付加的に、１２００ａおよび１２００ｂに示す流体ギャラリーまたは流体通路は、スリーブが伸張している場合に作動室に対して露出されるだけである。引っ込んでいる場合には、１２００ｂに示す通路はマスクされ、燃焼室への燃料ドリブリングまたは燃料沸騰の可能性を低減することができる。引張部材１１９３とピストンロッド１１９２との間の連接は図式的に示しているだけであり、あらゆる適切な接続手段、または、締結方法を、上述した構成に採用することができる。更に別の形態としては、弁ステム、引張部材、および、図７４の支持部材１１９４としての構成の“潤滑”に、燃焼室に入れられた場合に燃焼処理に影響をあたえる物質を必要とする。このような物質は、ディーゼルのような燃料があるが、これに更に別の構成を潤滑するものを加えることも可能である。他の流体として、水、燃料、水−メタノール混合物、水素を、液体または気体状態で含む流体を用いることも可能である。なお潤滑とは、液膜や気体軸受などを含む低摩擦の軸受手段を提供することを意味する。
【０１７８】
流体ギャラリーを含むスリーブは、作動室に流体のデリバリを行うために作動してもよい。これを図３１０から図３２０に示す。流体は、適当な時点で流体供給体に圧力を加えることによって、作動室に送り込まれる。そして、当該圧力は、付加的に弁を開放して、流体を作動室に連接したオリフィスを介して流体供給体から離す。これは、本質的には、燃料を直接注入する今日使われているシステムや、新規のエンジンに採用されるものである。このようなシステムは、ヘッドあるいはインジェクターの一部を構成する部材を形成することによって、最新のエンジンおよび／または本発明に係るエンジンに適用することができる。図７６は一例を示しており、１つのリング弁１２０１と２つの引張クランク連接部１２０６とを有するシリンダヘッド１００４を示す。プランジャ１６０１はその台座に保持されており、作動室１００２に直接連通しているノズル開口部１６０２を、ボルト１６０４およびワッシャー１６０５によって保持されたバネ１６０３を用いて閉じる。燃料供給ライン１６０６は、通路１６１１および燃料ギャラリー１６０７を充填した状態で維持する。燃料供給ライン１６０６内の鋭い圧力波は、プランジャ１６０１をバネ１６０３に対抗して方向１６０８に沿って動かし、スプレー状の燃料１６０９を燃焼室に供給する。燃料供給ライン１６０６の圧力波が標準のレベルよりも弱くなると、バネ１６０３はプランジャ１６０１を台座まで押し戻し、作動室１００２への燃料供給を絶たせる。付加的に燃料戻しライン１６１０を、通路１６１１に設けても良い。燃料供給ライン１６０６か燃料戻しライン１６１０かには、都合の良い位置に逆止め弁が設けられていても良い。
【０１７９】
インジェクターが無い燃料デリバリシステムであっても使用可能である。そのようなシステムには、少なくとも作動サイクルの間の少なくとも一部分においてエンジン燃焼室と直接連通する燃料通路が設けられる。インジェクターの無いシステムの一形態においては、燃料通路には、燃焼室に向けて常に開口している微小な開口部が設けられている。通常操作においては、当該燃料通路は燃料の本体を覆うことになる。所望の燃料デリバリの時点で、供給源から当該燃料に圧力波が付与され始め、当該微小な開口部から燃焼室に対して燃料デリバリにある燃料の一部が噴出される。噴出量は、圧力波の強度と時間とに依存することになる。燃料のデリバリが行われた後、作動サイクルの残りの部分の間、燃焼室内の圧力に対応した圧力で当該燃料通路には別の燃料本体が入り、燃料供給体からは圧力が与えられない。この燃焼室からの戻し圧力が、燃焼室への燃料ドリブリングの大部分を制限することになる。多くの形態において、作動サイクルの一部の間における燃焼ガス温度が、そのときの圧力での液体燃料の沸点よりも高くなるようにする。いくらかの沸騰が上記微小な開口部の径にて起こることになるが、この沸騰は以下の２つの要因によってそれ以上進行することはない。第１の要因は、初期の分子沸騰のとき、これら分子は、熱伝導速度が液体の場合と比べて比較的小さいガスを形成することになり、形成されたガスの背面で直ぐに液体の分子は沸騰が遅れるという要因である。また、第２の要因は、液体燃料における初期の分子は、気体燃料に相遷移するために燃焼室内のガスに隣接しているところからかなりの熱エネルギーが吸収されることになり、既に形成されたガスの温度が、更なる沸騰が起こるような温度よりも低い温度に冷却されるという要因である。開示しているエンジンは、従来のものよりも格段に早い速度で駆動するように設計されており、最少量の沸騰の時だけにこのような早いスピードで駆動するようになり、ほとんどの場合において、上記サイクルの残りの期間の間に燃焼室内で形成される気体燃料の量は無視でき、予爆発あるいはノッキングが構築されるほどにはならない。図７７は、燃料供給体１６０７と燃焼室１００２とを連接するシリンダヘッドまたはそれに類似した構成１００４内に配置される長くて薄い燃料デリバリ通路１６１１を拡大して示している。図中の領域Ａは加熱された液体燃料の領域を示しており、領域Ｂは気相燃料の領域を示しており、領域Ｃは燃焼室内において圧縮された熱チャージまたは排ガスの領域を示している。燃料が装填されていなければ、これら３つの領域の圧力は燃焼室におけるガスの圧力と等しい。すなわち、Ｐ１＝Ｐ２である。まず、液体燃料と、加熱した燃焼室のガスとの間にあたる地点Ｅでは、領域Ｂに示す燃料デリバリ通路の先端において局所的な沸騰が起こる。領域Ｂにおいて物質が相遷移するのにエネルギーを必要とするので、領域Ｄにおける燃料温度が急に下がる。沸騰するためには、更なるエネルギーをかなり必要とし、このエネルギーのほとんどが、燃料室内のガスから与えられることになる。しかしながら、ガスは熱エネルギーを伝達するのが遅く、領域Ｄにおいて燃料を沸騰させるためには時間を要する。効果的には、領域Ｂの初期沸騰によって燃料が燃焼室内にしたたり落とされる。早い速度で駆動しているエンジンにおいて、燃料デリバリの間を除いて、極わずかな燃料が燃焼室に入ると、圧力波が燃料供給体１６０７に起こる。燃料通路にはこのサイクルの間は燃焼室に露出している必要はなく、これとは別の形態として開放型の通路を有する燃料デリバリシステムの場合には、燃焼サイクルの一部の間、通路の開口部分が部分的にマスクされるか、あるいは、当該開口部分が燃焼室と直接的には連通しない代わりに供給体と連通するようにする。この場合の供給体は、当該サイクルの間のわずかな時間だけ燃焼室に露出することになる。これら形態の中には、燃料を通過させることができる多孔質材料あるいは透過性材料で構成された障壁を、燃焼質に向けて開口した部分に配置して、燃料がしたたり落ちることを制限するとともに、可能性のある沸騰を遅らせる。燃料デリバリ装置はヘッドの一部としてもよい。
【０１８０】
図７８は一例を示す概略図である。図７８の構成では、燃料を供給するための開口部１６１１を有する、シリンダの一部分もしくはヘッドもしくはピストン／ロッド組立体１００４を示しており、ウィックあるいは多孔性材料あるいは透過性材料１６１３を含む燃料供給通路１６１２と連通している。主として燃料デリバリを行う期間の間は、燃料供給通路に急激な圧力波が付与され、燃料をウィックまたは上記材質を通じてスプレー１６１３のように燃焼室１００２内に噴射させる。付加的には、予爆発には至らない弱い圧力波を予め全燃料必要量の一部分に対して付与してもよく、もしくは、何かしらの理由で拡張の間に燃焼室に燃料を加えるために弱い圧力波を後から付与してもよく、あるいは、それらの両方を採用してもよい。別の形態として、流体デリバリ装置を部分的に独立した単体から構成してもよい。これにより、標準的な間隔で当該単体を取り除いたり、点検したり、交換したりできる。セラミック材は非常に強度が高いものの、長期間の使用および燃料による消耗で、時間経過に伴って微小な開口部が広がる。ここで図７９を用いて一例を説明する。図７９では、ヘッドまたは他の構成１００４に搭載される燃料デリバリ通路１６１１を含む取り外し可能な単体１６１４を示す。単体１６１４は、正弦波部分１６１５のネジ山によって、ウィックまたはフィルタまたは多孔性材料または透過性材料１６１３を捕捉している。ＴＤＣ／ＢＤＣにあるピストンの王冠部の上部を破線１００１で示す。単体１６１４および構成１００４は、セラミックを含む適切な材料によって形成することができる。上述のような正弦波断面のネジ山には、あらゆる適切な装置に用いることができ、また、本願明細書に開示さいた機構に用いることができる。また、上述のような正弦波断面のネジ山は、セラミック材とともに用いることに限られない。単体１６１４は、図８０にも示している窪み部１６１６を有しており、窪み部１６１６は、極々小さな予燃ゾーンとして付加的に機能するか、または、単体の挿入のための特別な装置を受け入れる要所として付加的に機能するか、または、その両方として機能する。燃料は少なくとも２つの圧力波によって配送される。１つ目の圧力波は、燃料供給体１６１７の供給部分から窪み部１６１６に対して付与され、後の圧力波は、拡張が始まった後の燃料供給１６１８に付与される。取り外し可能な単体１６１４は、ネジ山１６１５によって固定されているように図示されているが、これに代えて他の適切な手段によって固定されてもよく、例えば、バネを用いたスナップや、接着剤や、ネジやボルトを有するカバー材などがある。また、ヘッドまたは他の構成１００４における燃焼室側から取り付けても良いし、その反対側から取り付けてもよい。図示した形態では、ウィックが用いられている。ウィックに代えて、あらゆる装置を用いることができ、これにより、必要に応じて、流量をある程度制限したり、ヒートシングとしての役割を担ったり、あるいは、これらを全て実現することができる。単一の流体通路１６１１は、互いに同調して燃料を配送することができる比較的小型の複数の通路に置き換えてもよい。特に、長さに対して径が小さい通路である場合には、ウィックは省略することができる（図７７）。なお、あらゆる燃料デリバリ通路において引き起こる沸騰によって生成されるガスは、流量の失速および漏出を遅らせるようになる。更なる別の形態では、図７９および図８０に示す各構成は、図７４および図７５に示すスリーブ１１９４またはヘッド１００４への挿入物１６１４の構造上の特徴の一部または全てを援用し、流体供給通路１６１２を、作動室１００２からあらゆるウィックや多孔性材料や透過性材料を付与するのに十分な大きさとすることができる。燃料デリバリが往復動する構成を介するところに、１６１４に類似したユニットを当該構成に搭載することができ、付加的には図７８に示す手法を用いることができる。
【０１８１】
流体デリバリの代替形態として、図８１に示す構成がある。図８１に示す構成は、シリンダヘッドまたは類似する他の構成１００４に、低圧の円形トロイダルのギャラリーまたは貯留部１６２０を形成している。また、図８１に示す構成は、ヘッド１００４が１つの引張クランク連接部１２０６によって穿孔されており、リング弁１２０１が配設されている。貯留部１６２０は、通路１６１１を用いて、且つ、付加的な逆止め弁１６２１を用いて、流体供給ライン１６０６につながっており、また、逆止め弁（不図示）を有する流体戻しライン１６１０とつながっている。逆止め弁１６２１は、ポンプをあらゆる戻り圧力波から保護するとともに、ポンプを燃焼室が圧縮されている間に形成される逆圧から保護する。流体が配送されている間、圧力波は、流体デリバリポンプ（不図示）内のプランジャによって提供され、供給ラインを下流に伝わって逆止め弁を開放させ、且つ、供給体へと渡る。これにより、１つの流体ジェット１６１７または複数のジェット１６２２を、通路１６２０ａを介して作動室１００２に挿入させる。供給体の容積、且つ、供給体の作動室からの距離に応じて、ジェットは流体加熱手段として機能する。一旦挿入させると、加熱された液体燃料は燃焼し、より迅速にガスになって、ＩＣ機関エンジンを高速で動かすことを可能にする。供給体１６２０はトロイダル構造である必要はなく、使い易い形状に構成することができる。別の形態を図８２に示す。図８２の構成は、バネ１６０３によって保持されたプランジャ１６２３がシリンダヘッド１００４内の流体供給体１６２０内に搭載されている。プランジャ１６２３は方向１６２７に動くことができ、通路１６２８を介して位置１６２６にて作動室１００２へと燃料を直接注入する、および／または、通路１６１６と位置１６２９にある付加的な小さい予燃ゾーン１６１６とを介して間接的に燃料を注入する。なお、付加的な流体戻し通路は図示していない。プランジャ１６２３は、クランク軸またはカム軸を介して動くカムであってもよく、あるいは、電気的に作動してもよい。もし流体が可燃性であり発火点より高温で且つ高圧下で作動室に配送されると、低圧で十分加熱された圧縮チャージエアーに接触した途端に当該流体は発火して、十分高温のチャージが提供される。得られる膨張体は、燃焼ガスのジェットを生じさせることになり、当該ジェットは１６２９で示すようにあらゆる予熱室の開口部分から出て行く。上記小さいゾーンにあったエアーが果てて無くなるか、流体が気化するときの潜熱の熱吸収によって発火点を下回るまでゾーンの温度が下がると、上記小さいゾーン内の燃焼は中止されて流体のジェットは当該小さいゾーンの開口部分を通じてメインの燃焼室１００２へと配送される。付加的な窪みは１６３０で示しており、表面積を拡げて予熱室周辺の材料へ熱を伝える。
【０１８２】
あるいは、クランク連接部あるいはピストン／ロッド組立体が流体デリバリ装置の一部を構成してもよく、更に別の形態として、当該クランク連接部の、あるいは、当該ピストン／ロッド組立体の往復動作が流体デリバリの全てまたは一部分を起こすように構成してもよい。図８３は流体搬送の別の方法について示した図である。図８３は、一部が燃料デリバリに用いられるクランク連接部１２０６の、燃焼室１００２の上部においてヘッド１００４を通過している箇所が示されている。クランク連接部１２０６はピストン／ロッド組立体のロッド部分である。環状溝１６３１および／または少なくとも１つの窪み部１６３２は連接部１６０６が通過しているヘッド１００４に設けられている。あるいは、環状溝１６３１は、環状だったり断続的な構造だったりなど、用い易い構造のものであってよい。窪み部１６３２および／または溝１６３１は、一定もしくは変動する圧力下において供給通路１６０６からの流体によって充填されている。所定位置において、方向１６４３に往復動する連接部１６０６内の少なくとも１つの通路１６３３は、ヘッドの窪み部または溝と提携することができる。通路１６３３は１６３６で示す溝の形状として構成されていてもよく、これにより、連接部とヘッドの交差部分に近い１６３７に燃料を配送することができる。連接部が動くと、第１の連接通路または溝が断ち切られるが、直ぐに、別の窪み部１６３８および／または通路１６３９がヘッドと提携して、作動室１００２への制御された流体供給を提供する。１６３８に示すような窪み部は流体の一部を燃焼室へと輸送すると、１６４０で示すように連接部に隣接しているところで燃え始める。同様の現象が、水または水−メタノール混合物を含む他の燃料を作動室に供給しても起こる。各窪み部に入っている残りの燃料は、それぞれ作動室と連通すると、作動室内の圧力とおおよそ釣り合う。流体供給圧力に応じて、引張部材に設けられた窪み部は完全にもしくは部分的に燃料によって充填され、引張部材とヘッドとの間の軸受の潤滑をすることができる。あるいは、ヘッドに設けられた溝または窪み部の変わりに、ウィックあるいは他の多孔性または透過性材料１６４１を設けても良い。後述するように、ピストン／ロッド組立体が往復動と同様に回転することができ、また、その場合に通路とともに流体供給体が正確な配置位置および並びであることにより、燃焼貯留部に燃料を運ぶことによってか、それとも、供給される燃料の体積の調整と供給される燃料への加圧との組み合わせによって、所望のタイミングで作動室への確実な流体デリバリを実現することができる。付加的な流体戻り通路は図示していない。図８３に示す形態は、流体を配送するために強力な圧力波を必要としない。今日の小型のディーゼルエンジンにおいては、燃料ポンプおよびインジェクターは、エンジン出力の１０％まで消費する。このような燃料ポンプおよびインジェクターを排除することによって、エンジン効率を格段に向上させることができる。作動室への流体搬送については後述する。
【０１８３】
様々な流体デリバリの配設位置は、あらゆるやり方でアレンジすることができる。図８４は、リング弁１２０１を有するシリンダヘッドの平面内図であり、当該リング弁１２０１はピストン／ロッド組立体１２０６と同軸上にあり、燃料ジェットオリフィス１２２８および／または予燃室１２２９が構成されている例を示している。分散型の燃料デリバリは、効率的な燃焼を実現するために、速度制限が増しているようである。或る形態では、燃料デリバリがカム駆動プランジャによって起こる。図８５および図８６に示す一例では、燃料デリバリを促進するためのプランジャ機構１２３０を示しており、反対に当該プランジャは回転可能に搭載されたカム従動回転体１２３２によって動かされる。ここで、カム従動回転体１２３２はクランクディスクまたはカム軸１２３３上に配置されているカム１２３１と連携している。シリンダ表面を１００３で示している。ここでプランジャは、作動室ヘッド１００４に搭載された構造体１６１２ａに含まれる流体供給体１６１２を超えて配設されており、且つ、引張部材またはピストン／ロッド組立体１２０６を無くすために伸張していて腎臓の形をしている。カム従動回転体１２３２は、高い負荷を含む一定で可変の負荷を可能にするような構造となっている。燃焼室の圧力が高くなると、オリフィス１６０２および通路１６１１を介して流体が配送され、流体からカム軸／クランク軸１２３３へと配送される。クランク連接部に主として引張の負荷が付与される場合、作動室が高圧である間のクランクへの負荷は、方向１２３４にかけられ、流体によって方向１２３５にクランク／カムに移送される負荷によって、部分的にオフセットし、よって、クランク軸受の最大負荷を低減する。操作では、カムが流体デリバリ１６１７に影響するプランジャを押し下げる。当該カムおよび当該従動体は、本願明細書に記載しているように、様々なタイミングと様々な往復動作のタイプで実現することができ、様々な量とタイミングで燃料を提供することを可能にする。カムを動かす同様のプランジャ機構は、エンジン構造に対する、あるいは、エンジンに連接する、トランスミッションや流体ポンプやコンプレッサなどといったシステムに対する潤滑流体を提供するために用いることができる。なお、図８５および図８６は概略図であり、図示した寸法は実際のものと異なる場合がある。
【０１８４】
他の実施形態では、シリンダアセンブリのある部位は、互いに対して鏡像となるように配置されたほぼ同一の構成成分を含んでいる。この構成成分は、オプションとして、該構成成分の間に位置するポートに対して配置される。また、オプションとして、シリンダアセンブリは、すでに最終位置にある、ピストンあるいはピストン／ロッドアセンブリに対して形成される。例えば、図８７および図８８は、それぞれ、概略として、「Ａ」における縦断面と横断面とにおいて、「ツインカップ」１２４４であるシリンダアセンブリで往復動するピストン１２４３を示しており、各「カップ」は、完全なハーフシリンダとヘッドの構造を有している。ピストンがＴＤＣに戻ってきたときの、領域「Ａ」に位置するときのクリアランススペース１２４５を、図８９に拡大して示す。ピストンは、硬化フランジ１２５２を有する。クリアランススペース１２４５は、断続的であり、環状ではない。ただし、オプションとして、環状であってもよい。ここで、流体供給中の圧力波によって、通路１２４６ａを介して供給される燃料が、ウィックを通じて、あるいは多孔性または透過性の材料１２４６を通じて、伸張部材の窪みまたは通路１２４７を介して、オプションである予備燃焼室１２４８へ押し進められ、そこからクリアランススペース１２４５へ進む。後者であるクリアランススペース１２４５は、実際には、図８９に１２４５ａで示される、一般のクリアランススペースを拡張させたものである。オプションである、関連の予備燃焼スペース、窪みまたは通路を有するこのようないくつかのクリアランススペースは、ヘッドの周囲に配置してもよい。このような断続的なクリアランススペースへ、流体を、どのような方法で送ってもよい。ウィックや他の材料１２４６を介して送られる流体は、ピストン１２４３のロッド部分と「カップ」１２４４との間をある程度なめらかにするのに用いることができる。シリンダアセンブリの２つの半「カップ」１２４４は、排気ポート１２４９に対してその継ぎ目を有しており、そこでの作動室圧は低い。そして、本実施形態では、これらの半「カップ」は、１２４４ａで示されるように連結され、それによって正確に配置されている。他の実施形態では、「カップ」は、連結はせずに配置させるが、その配置手段としては、別途用意した構成成分やキーを含め、都合のよいどのような手段でもよい。ツーストロークＩＣエンジンへの応用に適切なように選択された実施形態では、ピストンは多かれ少なかれ水平に往復動するが、他の実施形態では、水平面に対して任意の角度を持って往復動する。上記の選択された実施形態では、残っている排ガスによって、給気が浄化される。動作時には、ピストンが排気ポートをマスクした後、圧縮給気に残っているこれらの最も熱い排ガスが、ボリュームの最上部へ上昇し、特別に設けられた窪み１２５１を満たす。ピストンがシリンダを上げると、この窪みがピストン隙間１２５３と連通し、次いで、排気ポートと連通する。他の実施形態では、作動室に流体を運ぶのを調節するのに、シリンダ内のピストンの往復動、または、ピストンに対してのシリンダの往復動が用いられる。流体のみを含有する、または、移動できるおもりによって部分的に含まれている流体を含有する、ボリュームすなわち貯蔵器が、移動する構成成分と合体している。この合体は、求心力および／または流体の減速によってボリューム内で圧力波が生まれ、この圧力波が、通路および／または、作動室に向かって開口する水抜き穴またはオリフィスと連通するような方法で行われる。例えば、図９０は、概略として、シリンダヘッド１００４内で、破線１６４５で示される位置の上死点のすぐ前で方向１６３４に往復動するピストン／ロッドアセンブリ１２０６を有する作動室１００２の部位を示している。ピストン／ロッドアセンブリの流体ボリューム１６４６は、通路１６４７を介して供給される。そして、該流体ボリューム１６４６は、通路１６０６を介して供給される大量の流体１６４８を保持するウィックまたは多孔性または透過性のある材料と連通する。これは、すでに述べた実施形態と同様の方法で行われる。オプションである燃料の帰路は図示していない。ボリューム１６４６には、スプリング１６０３により抑制されたおもり１６４９があり、このおもりの後ろにはエアポケット１６５０があり、オプションとして、狭い通路１６５１により作動室と連通する。オプションとして、１６５２に、窪みによって、浅い予備燃焼スペースが設けられる。ピストンが上死点に向かって減速するとき、おもりと流体両方の質量によって、流体に圧力波が形成される。このような圧力は、１６５３での水抜き穴またはオリフィスの表面張力や、燃焼スペースの圧力に十分打ち勝つことができる。もし、ピストンが、往復動と回転の両方をすれば、後述するように、流体や任意のオプションのおもりの質量に対して働く求心力によって、別の圧力波を起こすことができる。このような、ピストン／ロッドアセンブリの組み合わされた動作では、１６４６ａで概略的に一点鎖線で示すように、室１６４６を傾けることによって、回転数が増すにつれて、サイクルごとの流体供給を増加させることができる。
【０１８５】
さらなる実施形態では、圧力低下による「構成成分なし」の燃料デリバリが用いられる。他の実施形態では、燃料は過熱され、または、所定圧力下でシステムに置かれる。この圧力は、変数として、燃焼室圧の関数とすることができる。燃料デリバリを開始しようとしたちょうどそのときに、燃料デリバリオリフィスに隣接して燃焼室の局所的圧力低下が含まれる。それによって燃料が飛び出る。燃料に関するすべてあるいは部分的な必要事項を供給するために、このような技術を用いることができる。例えば、予備燃焼ゾーンにおける燃焼を開始するための必要事項である。燃料供給通路の制限を変化させることによって、供給される燃料の品質の調節が可能である。例えば、図９１は、概略的に、シリンダヘッド１００４の部位の方向１６３４に往復動して、上死点／下死点にあるときのピストン／ロッドアセンブリ１６０６の一部を示している。構成成分１２０６のロッド部分は、１６５５に任意の構成の窪み、およびボリュームを有している。このボリュームは、圧縮ストロークの初期に燃焼室からマスクされる。圧縮ストロークの初期の構成成分１２０６の概略を破線１６５６で示す。上死点の近くで、上記窪みは、相対的に小さな予備燃焼領域１６５２と連通する微細通路１６５７と一直線に並ぶ。ここでは、１６５５の圧力が１６５２の圧力よりはるかに小さいので、鋭い圧力低下が起こり、燃料が燃料室１６５８から出て、通路１６０６およびオプションの非帰還バルブ１６２１によって供給される。オプションの燃料帰還通路は図示していない。室１６５８の圧力は、以前は、小さな開口した燃料デリバリ水抜き穴１６５３により燃料室の圧力と等しかったであろう。水抜き穴タイプのシステムでは、穴のすぐ後ろにボリュームがあるのが通常であろう。なお、このボリュームは、ある動作条件下で一つの燃焼サイクルに対する十分な燃料を含んだボリュームとすることもできよう。このボリュームは、今度は、燃料供給と連通する。各燃焼サイクルの間に配送される燃料を所望の温度にまで加熱するために、コールドスタートの間に、１６６０で電気回路に結合された小さな電気ヒータ１６５９を室１６５８で用いることができる。オプションとしては、開始時の様々な回転数を補償するために、可変の熱を入力する。供給通路１６０６における、従来の、一つ以上含まれる圧力波によってこのシステムを増加させることができる。供給通路１６０６は、燃料室１６５８を再充填するため、あるいは、燃料デリバリ期間に追加の燃料を供給するために、非帰還バルブ１６２１を開く。他の実施形態では、置換可能または除去可能な、組み合わせられた燃料デリバリ／予備燃焼ゾーンユニットを、ヘッドを含めた、ピストン／ロッド構成成分またはシリンダアセンブリに配置することができる。例えば、図９２は、スロット１６６４におけるドライバやキーによって、ピストン／ロッドまたはシリンダまたはヘッド１００４へねじ込まれた、組み合わせユニット１６６５を示している。線１６６３は、概略の湾曲断面のためのものでる。燃料供給通路１６０６を介して燃料デリバリ貯蔵器すなわちボリューム１６５８が供給される。ヘッドにおける雌型開口部１６６７の端部１６６６には、ヒータ１６５９が結合され、ヘッド１００４の電気回路１６６８に接続されている。１６２１に、オプションの非帰還バルブを示す。軟質金属については、封をするために、ユニット１６６５が、一つ以上の洗浄機１６７１に載置されている。破線１６１０でオプションの燃料帰還通路を示す。供給通路１６０６の一つ以上の圧力波を介して燃料を配送することができる。しぶき１６６９で示すように、ユニット１６６５のオプションの予備燃焼ゾーン１６５２へ，燃料を十分配送することができる。および／または、しぶき１６７０で示すように、サイクルの一部または全体または残りの部位に対しては十分配送可能である。配送される燃料の量は、燃料デリバリ圧力波の強さや期間に左右される。ここでは、取り外し可能なユニットが、ヘッドの燃焼室１００２側から載置されている。しかし、ヘッドの他の側から、図９に概略的に示す線に沿っても、同様に問題なく載置できる。ここまで述べた燃料デリバリ装置はすべて、図９２の１６６５のように、取り外し可能なタイプのユニットを用いるのに適合可能である。このユニットは、ねじ山によって取り付けるように示している。しかし、バネや、接着剤や、ねじとボルトとを有するカバープレートなどを用いてスナップで取り付けるものを含め、ユニット１６６５に類似の装置やユニット１６６５を含んだ装置のために、任意の代替の固定・取り付け手段を採用可能である。
【０１８６】
さらなる実施形態では、いかなる位置でもガスの吹き抜けを減らすために、典型的には小さな窪みや溝を含んだ、一つ以上の、迷路のように複雑な封を、ピストン／ロッドアセンブリおよび／またはシリンダアセンブリに設けることができる。例えば、概略を示す図９３は、シリンダアセンブリ１２４４の一部分の圧縮中にピストン１２４３の一部分が矢印方向に移動することを示している。窪み１２５４は、ピストン／ロッド１２４３に位置している。選択された実施形態では、シリンダアセンブリ１２４４の壁に、対応する、間隔を開けた窪みすなわち溝１２５５が設けられている。ＩＣエンジンの最上部に配置した場合は、上記溝は、通常の給気よりむしろ、不活性な排ガスで満たされる傾向があるであろう。ピストンがシリンダの上へ移動して給気を圧縮するときには、溝の圧力は、常に、そのときの給気の圧力に近いがそれより少し小さい。Ｐ１，Ｐ２などで様々な圧力レベルを示す。２つのガス貯蔵器間の圧力差が小さいほど、それらの間の単位質量あたりのガス移動速度が遅いということが知られている。それゆえ、可能性として、ピストン／シリンダのクリアランススペース１２５５（吹き抜け）においてガスが移動する場合の移動速度は下がるであろう。明瞭にするために、窪み１２５４・１２５５は、一般の実際よりも大きく示してある。後者は前者より大きく示しているが、互いに対し、相対的にどのような大きさのものであってもよい。窪みは、単一でも複数でもよく、連続的でも断続的でもよく、どのような形状・深さ・範囲でもよく、直線的でも曲線的でもよく、往復動の軸に対してどの方向に走っていてもよい。選択された実施形態では、窪みは、連続的で、環状である。ここでは、窪みすなわち溝は、ピストンとシリンダ壁の両方に示しているが、片方の構成成分だけにあってもよい。
【０１８７】
さらなる実施形態では、ゴム弾性を有して曲げやすい伸張クランクリンクを形成してたるみを調節するための代替物として、軸受においてたるみを取る。この伸張部材は堅くて曲がらないものでもよい。もし、軸受の動きを一方向に制限することができ、かつ、たるみを調節するこの軸受が負荷の転送を常に許可するようなものであれば、伸張部材は、圧縮についても機能するように設計してもよい。ツインクランクエンジンでは、もし上記リンクが、伸張負荷と圧縮負荷との両方を転送することができれば、２つのリンクが、各拡張処理を分け合うようにしてもよく、これにより、単一のリンクによって運ばれる負荷や、おまけに、各軸受とクランクスローによって運ばれる負荷の、合計を減らすことができ、至る所で構造物を軽量化することができる。さらに、クランクシャフトが、よりいっそう公平に分配される負荷を受けるので、よりなめらかにエンジンが稼働する。ここでの例では、クランクと伸張リンクとの間の軸受を考慮した。しかしながら、上記特徴のいずれも、またすべてが、伸張リンクとピストン／ロッドアセンブリのロッドとの間の軸受にも等しく適用できる。あるいは、任意のエンジンや機械システムの適切な任意の軸受にも等しく適用できる。例えば、図９４および図９５は、概略的に、たわみを取ることができる「ストレッチサークル」軸受の断面の２つのバージョンを示している。そこでは、伸張と圧縮との両方に取り込み可能なリンク１２８２が、非環状の外側軸受シェル１２８３に一体的に取り付けられている。クランクディスクの部分的な外観を１２９５で概略的に示す。外側のシェルと内側の軸受１２８４のシェルとの間に、圧縮物質１２８５があり、図９４に、この圧縮物質を含む中間シェル１２８６を示す。この中間シェルは、自由に回転でき、１２８７で概略的に示すガイドによって外側のシェルに対して相対的に配置可能である。１２８５には、弾性セラミック繊維アセンブリや、ポリマーや、バネなど、任意の種類の圧縮物質を包含することができる。選択された実施形態では、流体が用いられる。好ましくはガスである。リンクが方向１２８９で取り込まれるとき、「ａ」位置のシェル間の隙間が減少する傾向にある。もし１２９０に開口部が設けられていて１２９１にてクリアランススペースが最小化されていれば、圧力下の流体は、この隙間で力を受けて主軸受のクリアランススペース１２９２へと押され、軸受支持部を供給する。ガス軸受の場合は、圧力波、このような手段によって、負荷に比例するようにできる。もし図９５において圧縮物質が流体であり、１２９３においてクリアランススペースが最小に保たれていれば、動作中の軸受面への流体圧力は、多かれ少なかれ持続的に、負荷に対して比例する。１２８５での圧縮構成成分は任意の材料が可能であり、固体、液体、気体、またこれらの組み合わせでもよい。シェル１２８４の可動範囲を破線１２９４で示す。さらなる実施形態では、もし、互いに対する関係において迅速に軸受シェルを移すことが望まれるのであれば、迅速なシェル移動を支援するために、段階的な圧力リリーフを設ける。例えば図９５では、クランクウェブディスク１２９５には、通路１２９７に結合した開口部１２９６が設けられており、ディスクが方向１２９８に回転すると、リンク１２８２に対する相対角度が変わり、両方の開口部が同時にボリューム１２８８と連通することが可能になり、ボリュームの片方の側からもう片方の側への流体の迅速な転送が可能になる。クランクが回転を続けると、１２８２の相対角度が変わり、開口部の一つをマスクし、それゆえ、通路を介したガスの転送が遮断される。図９６に、外側のガス軸受シェルの内面の可変の半径の概略を示す。このシェルには、開口部１２９９を介して、流体が、オプションとしては圧力下で、供給される。それにより、内側の軸受シェル１３００がその相対的移動範囲の中間点に近づくときに、接触領域の周辺に対し次第に大きくなるクリアランスギャップが可能になる。シェル１２８３の中間断面の内側プロファイルが異なるため、内側シェル１２８４の移動速度が端部間で異なる。それゆえ、ピストンの加速と減速との速さが、シェルプロファイルの変化によって左右される。ガス軸受の圧力は、室と連通する小さな通路１３０１によって、燃焼室の圧力に直接比例するようにできる（そしてそれゆえ、リンクへの負荷に対しても部分的に比例する）。それにより、開口部および／またはオプションとしての非帰還バルブ１３０２を介して、図９４のようにボリュームの両側、あるいは、図９５のように片側のみのいずれかにおいて、高い負荷を受けた軸受領域へガスを供給できる。燃焼室からの通路は、１３０３で概略的に示す、フィルタすなわち一方通行のバルブ機構によって、遮られる。１３０３の機構の一部としての一方通行の圧力リリーフバルブにより、１３０４方向のみの高圧ガスの通行が許可される。それにより、ガス軸受の圧力を、そのサイクル部位の期間中の燃焼室の圧力よりも高くすることができる。
【０１８８】
ピストンまたはピストン／アセンブリと、クランクシャフトのクランクピンまたは大きい端部の軸受との間の、ゴム弾性または可変長のリンクのさらなる実施形態では、リンクは、どこでも、しかしながらオプションとしてはその端部の少なくとも一つにおいて、金属コイルばねを含んだ、一つ以上の任意の種類のばねを用いた、軸受へのバネ連鎖（spring linkage）を有する。例えば、図５００は、この連鎖の任意の場所に配置できる軸受を概略的に示す。これが、従来の、大きい端部の軸受および／または小さい端部の軸受を置き換えることができることは自明である。外側の軸受シェル１４は、接合部１６や、任意の種類の特別なブラケットを含めて、任意の手段でこの連鎖に付加される。ここでは、閉じた端部１５を有する蹄鉄の形をしている。クランクと、貫通端部を有するピストン／ロッドアセンブリ１７との間の接続は、接合部１６のような任意の手段でこの端部に固定されたつば１８を含んでおり、それを覆うように配置された一つのばね１９を有し、ブラケット１５において穴を通して押され、さらに、別のばね１９と、それを覆って配置さえた洗浄部２０とを有し、すべてが、ツインロッキングナット２１により所定位置に設定される。図５０１に示す他の実施形態では、緩衝材に似た装置を用いうる。もし流体ポンプのロスが我慢できるならば、修正した緩衝材そのものを用いることができる。ここで、接合部１６を含む任意の手段によって、外側の軸受シェル１４に、外側の管２３が取り付けられている。そして、他の外側の軸受シェル１４に、閉じた端部を有する内側の管２４が、同様に取り付けられている。１９にばねが配置され、圧縮または伸張のいずれかにおいて取り込み可能であり、オプションとして、今日知られている多くの従来の任意の手段によって、その軸受表面に取り付けられて固定される。図４９９に示す様々な条件に合ったばねを含めて、任意の構造のばねを用いることができる。例えば、図５００の実施形態は、図４９９Ｃの構成に適しているが、ブラケットのいずれかの側のばねを除去するか、ばねの速度を変えるかによって、図４９９の任意の構成に適用可能である。また、リンクは、主として圧縮する部材および主として伸張する部材の両方として用いることができる。同様に、もし、ばねがその軸受表面に固定されるならば、図５０１の実施形態は、図４９９の任意の構成に適用可能である。また、リンクは、主として圧縮する部材および主として伸張する部材の両方として用いることができる。
【０１８９】
例えば、複合発動機の場合、タービンに動力を供給するために、高い温度と圧力で排ガスを用いること、および、ツーストロークの燃焼室から不要物を除去するのに都合がよいように、排圧は低いという条件を有することが望ましい、としてもよい。入ってきて置き換わる給気に対し、全排ガスのうちの少量があるだけなので、これは容易である。選択された実施形態では、少なくとも２つの個別の排出処理ボリュームがエンジンに設けられている。そのそれぞれは、異なる温度と圧力で排出を行う。ツーストロークエンジンに適したさらなる実施形態では、取り入れバルブが開くのよりも十分前に、十分な量の排ガスが、高温高圧で燃焼室を出発する。残りの、量の少ないほうの排ガスは、低温低圧であり、入ってくる給気である空気によって置き換わる。これにより容易に不要物を除去し、その後、ガスは、オプションとしては、再度混合され、処理され、および／または、もっと早い時期の２つの温度と圧力との平均値でのタービン取り入れ口を供給する。後述するように、代替の実施形態では、複合往復動／タービンＩＣエンジンの往復動段階は、排ガスを、２つ以上のタービン段階へ配送してよい。オプションとして、往復動エンジン段階の、異なる排ガスボリュームからの排ガスは、排ガスの熱エネルギーからの抽出処理の目的のために任意の組み合わせのエンジン段階へ進んでもよい。（これは、底サイクルを混合または添加するものとして一般に知られた処理である。）1つ以上の段階は、スターリングエンジン、蒸気エンジン、高温ガスから電気エネルギーを取り出す装置、温度や圧力を変える多数のタービン段階、またこれらの任意の組み合わせを含むことができる。高圧／高温の排ガスを混合に用いさえすれば、他の任意の目的に対して低温／低圧の排ガスを用いることもできる。これは、排ガスが底サイクルを出発した後にそれをすることができるのと同様、ビル、自動車、船、飛行機の暖房を含む。２段階排ガスを有するエンジンの例として、図９７は、概略的に、高圧、高温の排ガスボリュームを１３０８に持ち、１３０９に出口を持つ、５シリンダエンジンの断面を示す。このボリューム１３０８は、１３１１の２つの出口を持つ低圧、低温のボリュームで囲まれている。単一シリンダエンジンや他の多数のシリンダエンジンに対するものを含め、分離した排ガスボリュームに対する好適な構成を採用できる。他の例として、図９８は、周囲の空気取り入れ口１３１３、高圧排ガス１３１４、低圧排ガス１３１５を有する往復動エンジン１３１２を有する混合システムの概略構成を示す。高圧排ガスは、この高圧排ガスの混合相手である低圧排ガス１３１５の圧力とほぼ等しい圧力で、高性能タービン１３１６および１３１７の出口へ案内され、また、低温タービン、または、蒸気エンジンやスターリングエンジンのような他のエネルギー回復装置１３１８を通じて案内され、できるだけ周囲の圧力に近い状態で１３１９から出てくる。オプションとして、第１タービン１３１６は、軸１３２０によって、第２タービンまたは他の装置１３１８に結合させてもよい。これは、エンジン１３１２に対するオプションの管１３１３ａを介して圧縮給気を供給するターボチャージャーとしてもよい。加えて、��るいは代替として、タービンは、１３２０ａにてエンジン１３１２に機械的に結合させてもよい。および／または、第２エンジン１３１８は、１３１３ａにてエンジン１３１２の空気取り入れ口に熱エネルギーを伝達する蓄熱システムを含んでもよい。
【０１９０】
例えば、図９９は、図９７の概略エンジンの一部の横断面を示す。ここでは、圧力で活性化された非帰還バルブ１３２２によって閉じられた高圧排ガスポート１３２１が、高温高圧排ガス貯蔵器１３２３と連通する。ピストン１３２３Ａは、ＢＤＣ／ＴＤＣに近いときにポート１３２４のマスクを取り、低温低圧排ガス貯蔵器１３２５と連通する。断熱構造１３２８は、ボリューム１３２３とボリューム１３２５との両方を包含している。他の例は図１００に縦断面を示し、図１０１に「Ａ」でシリンダを切った横断面を示す。図１０２は一つのバルブ１３２６を示す。２つのほぼ同一の「コップ」のような構成成分１２２４が、互いに相対的に鏡像となるように配置され、第３の構成成分１２２４ａによって分離され、往復動するピストン／ロッドアセンブリ１３２３ａおよびリング弁１２０１を有し、２つの別々の、ほぼ周辺を取り巻く排ガス処理ボリューム１３２３・１３２５を合体させている。高圧ボリューム１３２３は４つの、スナップで取り付けられる非帰還ばね負荷のボリューム１３２６を有している。拡張ストロークでは、ガスは、非帰還バルブ１３２６を開けられるほど十分高い圧力下にある。ピストンが中央ポート１３２４を介して低圧排ガスボリューム１３２５を露出させると、室の圧力が下降し、ばね負荷バルブ１３２６を十分閉じることができる。圧縮ストロークでは、圧力は、はるかに低くなっており、バルブを再び開けるには不十分である。モジュールは、伸張留め具１３２７を介して組み立てられる。これは、部分的に真空にされた断熱カバー１３２８をも取り付け、トラップの空気スペース１３２９により構造素子から分離される。中間的な断熱仕切りを１３２８ａに示す。多数のシリンダモジュールは、伸張留め具１３３０を介して互いに取り付けられ、クランクカバー１３３１は最後に１３３２にて取り付けられる。伸張留め具１３２７を含む同様の構成が、図８７、図８８にも示されている。
【０１９１】
浅い中心を持つスタブシリンダの作動室としては、トロイダル形をしていてもよい。図１０３および図１０３は、例えば、シリンダヘッドに向かって見たときの、このような作動室の横断面を示している。もし多数の流体デリバリ点２００１が各トロイダル２００２に設けられていれば、トロイダルは、一連の、隣接する、同期作動する作動室２００３を考慮することができる。概念的な境界を２００４に示す。特に、本発明のエンジンの特徴が、設計の制約としての往復動する質量を大幅に減少させることであるので、このアプローチを行えば、全体の作動室は、事実上、単一のシリンダの適用において所望されるのと同じくらい大きくすることができることがわかるであろう。構成成分は、事実上、任意の大きさでよい。船や鉄道などの応用のように非常に大きなＩＣエンジンでさえ、１、２、３、または４つのシリンダ構成とすることができる。トロイダル型の利点は、単位体積あたりの、表面積および封の長さの両方を相対的に減少させることである。そして、単位体積あたりの、ストロークや、またそれゆえピストン速度も、減少させることができる可能性がある。表１は、図１０５Ａ、図１０５Ｂ、図１０５Ｃ、図１０５Ｄの室を例として、これらや他のパラメータが作動室の幾何学とともにどのように変化するかを示している。このダイヤグラムでは、数は、任意の単位の長さを表し、記号「ｄ」は直径を表し、図１０５Ａの室は、注入口と排ガスポペットバルブとを有する従来の作動室を表している。「Ｒ」は、従来のエンジンのシリンダ作動室の半径を表す。「Ｒ１」、「Ｒ２」は、トロイダル型の作動室の内側の半径および外側の半径を表す。図１０５Ｂ、図１０５Ｃ、図１０５Ｄの室は、ここでは、別のどこかに開示した、バルブの無い構成である。すべての室は、１６：１の幾何学圧縮率を有すると仮定する。この文書においては、圧縮率は、ＣＲと略記することもある。
【０１９２】
表１：燃焼室幾何学のパラメータのバリエーション
エンジンタイプ（図１０５参照）            Ａ      Ｂ      Ｃ      Ｄ
容積：単位は立方                          50.3    150.8   251.3   502.6
平均ピストン速度（100rps時）単位はｐｓ    800     800     800     800
ピストン速度／単位容積：比率              15.9    5.3     3.2     3.2
ストローク／単位容積：比率                0.079   0.027   0.016   0.016
室の表面積（ピストンを除く）：単位は平方  62.9    138.2   213.6   364.4
表面積／単位立方（容積）：単位は平方      1.26    0.92    0.85    0.73
シールリネッジ：単位                      23.9    37.7    62.8    62.8
シールリネッジ／容積：単位                0.475     0.25  0.25    0.125
【０１９３】
ピストンの表面積は除外している。これは、従来のエンジンでは、熱損失、またそれゆえ効率低下は、主として、冷却された表面、エンジンブロック、シリンダヘッドによるものであるからである。本発明のエンジンでは、ピストンによる、熱の伝送、またそれゆえ熱損失は、無視できる。同等の掃引容積の従来の作動室と比較して、トロイダル型の構成の作動室では、３つの重要な設計上の制約が減少する。すなわち、単位容積、ストローク、またそれゆえピストン速度に関する制約、表面積またそれゆえ伝統的な冷却された表面による熱損失に関する制約、および、シールリネッジ、またそれゆえ吹き抜け損失に関する制約である。従来の円筒形の作動室に対するトロイダル型の作動室の利点は、冷却されたエンジン、ポンプ、コンプレッサにも適用される。
【０１９４】
他の実施形態では、駆動されるバルブと該バルブが要求するすべての機構とを消失させることによって、さらなる簡素化が達成される。ピストン／ロッドアセンブリの内部は、給気、排気、またはその両方の、エンジンガスの導管としてのものを含めて、多くの潜在的な目的のために用いることができる。ピストン／ロッドアセンブリが往復動するので、ツーストロークエンジンの直交流形ポーティング用に調整することができる。例えば、図１０６は、このような構成を概略的に示す。ここでは、完全な往復動するピストン／ロッドアセンブリ２００６が円筒形のハウジング２００５内を移動し、ここでは、トロイダル型の作動室２０１１が最大に拡張し、トロイダル型の作動室２０１２が最大に圧縮し、ピストンが上死点／下死点に位置する。ピストンロッド２００６ａは浅く、取り込みまたは排出導管２００８を含んでおり、それらのうちの一つは、露出したポート２００９を介して、燃焼室２０１１と連通する。２ストローク装置のこの例では、流体の流れが、トロイダル型の作動室の断面を斜めに横切るように誘導されることが明らかである。流れはどちらの方向でもよい。図１０７、図１０８、図１０９の例で示される他の、弁の無い装置の概略的な例では、作動室の排出「端部」と取り込み「端部」ともまた、交換できる。図１０７は、内部ポート２００９のすべてが、往復動するアセンブリ２００６の一つの端部２０１４と連通する様子を示している。図１０８は、トロイダル型の作動室２０１１、２０１２の両方に対する内部ポート２００９が、中央通路２０２０の両端から供給されて、この中央通路２０２０と結合している様子を示している。図１０９は、往復動するピストン／ロッドアセンブリ２００６が、例えば２０１５の伝送ポートを使用して、取り込まれる流体と排出される流体との両方のための導管として動作できる様子を示している。ポート２００９は、管形状の処理ボリューム２０１７と連通する。この処理容器２０１７は、他の筒型の流体処理ボリューム２０１８から分離されている。次いで、処理ボリューム２０１８は、開口部２０１９と、閉鎖型通路２０１６とによって、伝送ポート２０１５と連通する。これは、雑音低減のためにここに示されるような形状すなわちテーパー形状である。他の実施形態では、多数の、直径が変化する、トロイダル型の作動室が、同時に圧縮し、次いで拡張する。例を図１１０と図１１１とに概略的に示す。ここでは、完全なピストンとシリンダアセンブリの半分だけを示している。トロイダル型の燃焼室２０２１、２０２２、２０２３のそれぞれは同じ断面を有するが、異なる直径を有する。寸法「ｂ」はストロークとクリアランススペースとの和を表し、寸法「ａ」はトロイダル型の燃焼室の外側の半径から内側の半径を引いたものの半分を表す。２つの構成成分が階段状の構成であるため、必要な硬さの軸受の表面を設計するのが容易である。図１１０に示す構成により、下死点でのポーティング時間と比べて（ピストンが最大速度で移動してから）相対的に短い時間、２つのポート２００９・２００９ａが、ピストン移動の中間点の近くで互いに適うようにすることが許可される。これは、余分の空気をＩＣエンジンの排ガスへ供給する、あるいは該排ガスを冷却する目的に合っている。図１１１は、このような重なり型配列すなわちポートツーポート型配列の無い構成を示す。図１１０と図１１１は、概略的であり、駆動されるピストンの一方の「側」の作動室、すなわち各端部で動力を供給している作動室のみを示している。すなわち、同期してすべて上死点または下死点にある作動室である。前述内容から、ピストンのもう一方の「側」に作動室を追加してもよいことは明らかである。このような、直径の変化する同軸型でトロイダル型の作動室により、図１１１に概略的に示すように、全エンジン寸法内で、ＩＣエンジンの給気処理と他のシステムとの結合が許可される。この図では、２０２４と２０２５が同軸の補助システムである。このようなシステムは、スーパーチャージャー、送風機、羽根車、ターボチャージャー、始動機、発電機、タービン、あるいは他の結合したエンジンシステムを含んでもよい。あるいは、２０２４や２０２５に示すボリュームは、液体または気体ポンプ、ロケットモータ、排ガス処理ボリューム、発電機および／または開始モータなどのように、エンジンの直接的な部分ではないシステムによって占められていてもよい。明らかに、固定された構成成分と可動の構成成分とを入れ替えることもできる。例えば、（最大拡張で同期した燃焼を示す）図１１０と図１１１では、構成成分２００６は固定され、構成成分２００５は可動である。液体を運ぶパイプと同軸またはそのパイプ上で同軸に載置された液体ポンプ装置のためにこのように応用してもよい。このセクションのすべての図は簡略化されており、燃料デリバリおよび潤滑システムは図示していない。
【０１９５】
本発明のエンジンのさらなる実施形態では、往復動する素子は、スコッチヨークとして知られる装置を用いるクランク軸に対して載置することができる。例を、断面平面図１１２および断面正面図１１３に概略的に示す。ここでは、軸３００２に対して回転する従来のクランク軸３００１が、ピストン／ヨーク素子またはアセンブリ３００４の細長い溝３００３を通り、方向３０１３に往復動し、硬く相互連絡するハウジングシステムすなわちアセンブリ３００７に含まれ、対向する作動室３００５・３００６を規定する。動作時には、溝３００３の内表面３００８は、軸３００３ａを有するクランクピン３００９を押し、クランク軸３００１を回転させる。簡素化のため、クランク軸受と軸受ハウジングは図示しない。選択された実施形態では、図１１４は、クランクピン３００９に載置されて表面３００８上に交互に位置する軸受３０１０の詳細を概略的に示す。都合のよい任意のタイプの軸受を使用できる。ここでは、ローラ軸受を示す。好ましくは、溝３００３の内幅は、クランクピンまたは軸受の直径より少し広くすべきであり、ピンや軸受の一方の側でクリアランスギャップ３０１０ａがいつでも供給される。ここでは、その他の場所で述べたように、エネルギーの貯蔵と取り出しのシステムが望ましければ、あるいは衝撃の吸収を含めた他の理由によっては、３０１２に概略的に示すように、往復動する素子とクランクピンとの間に、エラストマーまたは圧縮性の素子を導入することができる。ここでは、該素子は、軸受３０１０とクランクピン３００９との間に載置されている。図の下部に破線で示すように、細長い軸受スリーブ３０１１を、往復動するアセンブリ３００４内に載置して溝３００３を規定し、エラストマー材料３０１２によって溝から分離されるようにしてもよい。軸受３０１０とクランクピン３００９との間のエラストマー材料の代わり、あるいはそれに加えて、ローラや他の軸受の上にコンタクトシェルを載置し、エラストマー材料によって該ローラや他の軸受から分離されるようにしてもよい。エラストマー材料は、軸受の外表面と、溝３００３に接触する環状シェルとの間に挟まれる。同様の構成を図１２１に示す。いくつかの応用では、スリーブまたはシェルとエラストマー材料とのセットを、一つだけ有するのが現実的であろう。スコッチヨーク／クランク軸アセンブリは、それの片側または両側に載置された一つ以上の作動室によって駆動してもよい。例を図１１５に概略的に示す。中央のスコッチヨーク機構を、図１１２ないし図１１４に示す。図１１５の右側は、トロイダル型の作動室３００５と、円筒形の作動室３００６である。左側は、トロイダル型の作動室３００５ａおよび３００６ａである。これは、ピストン／ロッド／ヨークアセンブリ３００４が、「Ａ」においてハウジングまたはシリンダアセンブリ３００７を通じて広がって、なんらかの他の機構やエンジンを駆動するからである。この他の機構が回転すれば、ここで他の箇所で述べているものを含めて、往復動を回転運動に変換する装置を、「Ａ」の位置または「Ａ」の外側に載置することができる。もし往復動するヨークアセンブリが伸張と同様圧縮にもほぼ同じ程度に強ければ、図１２２の実施形態と同様のやり方で、そのヨークアセンブリの片側だけに作動室を載置することができる。図１１２ないし図１１５の単一往復動素子／多数の作動室モジュールは、増加させ、および／または、任意の方法で他の素子と組み合わせることができる。選択された実施形態を図１１６、図１１７、図１１８に例として概略的に示す。ピストン／ロッド／スコッチヨークアセンブリを有する多数の作動室、全体的にいえばモジュール３０２８は、上記の図にオプションとしてそれぞれ示されるように、軸３０２８ａによって結合され、該モジュールは、概略的な図１１６のように同じ平面に方向づけられるか、概略的な図１１７のように互いに直交する２つの面に方向づけられるか、概略的な図１１８のように互いに規則的な角度関係を持たない多数の面に方向づけられる。外部の軸アセンブリ３０２９は、任意の種類の構成成分や機構を駆動するとともに、変速機３０３１、ホイール３０３２、プロペラ３０３３、図示しない他のシステム、例えば発電機および／またはモータ、ポンプ、コンプレッサ、さらには、第２エンジン３０３４と連通してよい。単一または多数のユニット３０２８が多数の駆動軸システムに対して載置されると、各軸は、従来のギアおよび／または図１１９、図１２０に示す装置や他の任意の手段によって、互いに相対的に異なる速度で動作し、また、スコッチヨーク／クランク軸とも相対的に異なる速度で動作する。
【０１９６】
選択された実施形態では、往復動する素子は、少なくとも２つの同軸の、しかし別々の、互いに逆向きに回転するクランク軸を押す。主な目的は、バランス負荷を向上させることである。断面平面図１１９と断面正面図１２０は、共通軸３０１４ａに対して逆向きに回転する２つの別々のクランク軸３０１４を有する実施形態を概略的に示す。これらの各クランク軸は、突出したクランクピン３０１６を有する、クランクのディスクまたはホイール形のクランクスロー３０１５を有する。クランクピンは、完全なハウジングまたはシリンダアセンブリ３００７において方向３０１３に往復動するピストン／ロッド／ヨークアセンブリ３００４の、単一の細長い溝３００３に位置しており、２つの作動室３００５および３００６を規定している。各軸は、軸受け３０１７に載置され、次いで、完全なハウジングシステムまたはアセンブリ３００７に載置され、さらに、オプションである推進軸受３０１７ａによって抑制される。軸受３０１７への追加または代替として、クランクスローホイールの周囲３０１８は、共通のアイドルホイール軸受３０１９によって抑制される。オプションである可変の２速駆動は、別個に連動可能なベベルギア３０２０によって駆動され、各ギアは、連動したとき、クランクスローホイールにて完全と成る同心円状のノコギリ歯状のリング３０２３とかみ合い、各クランクスローホイールは、一時は、単一のベベルの対向する側を駆動する。一つのベベルが軸３０２１に載置され、２番目は軸３０２１ａに載置され、その２つの軸は、互いにスライド可能なように載置される。これらの軸は、スプライン３０２２によって回転可能に結合されている。あるいは、室の動作は、クランク軸の一方または両方により伝送され、少なくとも一つのギアが、軸を結合させるためだけに供される。ここで、単純な２速システムを図示するが、３つ以上の駆動軸速度を有するさらに複雑なシステムを設計することも容易である。図は概略であり、一定の比率でない。クランクスローとベベルの両方について任意の好都合な大きさを選ぶことができ、それらは、駆動比率の任意の好都合な変動を与えるために任意の所望の数の歯を選ぶことができる。あるいは、固定比率の最終駆動を供給するために図１１９と図１２０の構成を用いることができ、そこでは、クランクスローは、ただ一つのベベルとかみ合うために１組の歯を有する。固定の駆動を有するにしろ可変の駆動を有するにしろ、ベベルは、オプションとしては、なんらかの形のクラッチを供給するために、かみ合わないようにしてもよい。これは、シンクロメッシュタイプのギアを含んでいてよい。歯リング３０２３の半径の違いは、機械のギア段階を、重大な程度にまで決定する。段階を増やすために、図１２０の左上部位の破線３０１８ａで示すように、クランクディスクをより大きくすることによって、外側の歯リングの半径を増加させることができる。クランク軸とクランクディスクは、等しくない負荷を吸収するために、等しくない大きさとすることができる。ベベルギアの代わりに、任意の種類のギアや他の機械的駆動でクランク軸を結合するようにしてもよい。あるいは、特に、各軸がほぼ等しい負荷のシステムの接続されているのであれば、クランク軸は機械的に結合する必要はない。クランクピンは、任意の都合の良い方法で構成してよい。
【０１９７】
例として、詳細な図１２１は、（クランクホイールに取り付けられた）クランクピン自身３０１６を含むピンアセンブリを示す。そこには、ローラや他の軸受３０１０が載置されており、その上には、軸受シェル３０１１に入れられた任意の都合の良い材料の圧縮可能なシリンダ３０１２がある。細長い溝の面の部分的輪郭を破線３００８で示す。ここでの図１１４の圧縮可能な材料３０１２は、往復動の向きの迅速な変化の衝撃を吸収する傾向がある。また、図１２０に示すように、排ガスで駆動されるエンジンまたはタービンシステム３０２５により駆動してよい、軸とベベル３０２４のオプションの第２のシステムであり、次いで駆動軸３０２１、またはクランク軸３０１４の一方または両方により取り出されるクランクスローホイールに対して作動する。図１２０の実施形態では、作動室は燃焼室である。また、作動室は、３０２７で概略的に示される通路を介して、スターリングエンジン、タービンエンジンまたは蒸気エンジンのようなエンジンシステム３０２５と連通するほぼトロイダル型の排ガス容器３０２６によって取り囲まれており、システム３０２５からの作動は、ベベルギア３０２４への通路３０２７ａを介してメインクランクへ伝送される。明らかに、駆動は、ツインクランク軸を結合するシステムを介してメインエンジンから、または該エンジンへ行われる。上記ツインクランク軸は、ここでは少なくとも一つのベベルギア３０２０である。軸受システム３０１７、３０１７ａ、３０１９、３０１９ａは例として示している。個々の応用において、不要なものもある可能性もある。逆回転するクランクは、いくつかの固定された、あるいはオプションとしてかみ合う装置によって、発電機やポンプなどの個々の装置に結合させてよい。例えば、ベベルギア３０２４は、ガスコンプレッサや発電機への駆動鎖の一部や開始モータからの駆動鎖の一部とすることもできる。このような開始モータユニットは、エンジンの全処理を電気エネルギーに変換できる発電機として機能してよい。他の実施形態では、もしピストン／ロッド／ヨークアセンブリが伸張と同様に圧縮にもほぼ同じ程度に強ければ、駆動力を、クランクホイールの片側のみに載置された作動室へ、あるいは該作動室から、伝送するために、単一のクランクホイールまたは逆回転するクランクホイールを用いてもよい。図１２２の例では、図１１２と図１１３の特徴と関連するヨークは、図１１５の作動室３００５ａおよび３００６ａと組み合わされ、堅い囲い３００７に載置されている。この開示の好適な任意の特徴は、ピストン／ロッドアセンブリ、作動室のヘッドの一つ以上のリング弁、図１０６、図１５３、図１６９の直交流形ポーティング、図１７０ないし図１８４の構成などを含めて、スコッチヨークを有する任意のエンジン、コンプレッサまたはポンプにおいて具体化してよい。
【０１９８】
さらに別の実施形態では、クランク軸と、長さが固定または可変である連接棒とをまとめて除く。代りに、“クランク軸”となる、往復可能なピストン／ロッド組立体に“スピン”または回転を与えて、実質的な駆動軸とする。これにより、さらなる簡略化が実現される。スピンは、ガイド、ランプ、カム等を組み合わせて実現される。このような態様で、燃焼により作動する往復動は、ねじれ動作に変換されるので、ピストン／ロッド組立体は、往復動と回転とを同時に行う。以下の例からも分かるように、１つのピストン／ロッドの回転を終えるために、複数の往復サイクルを必要とするように配置することは、一般的に容易である。高速でより効果的に動作するエンジンの場合、往復動の周期に対応する、駆動軸の毎分の回転数の低下−桁の異なる、即ち１０倍の、差異−は、上記エンジンを広範囲のアプリケーションに用いることを可能にする。新しいエンジンは、ユニットよりも高速で往復動するので、これらは置き換えることが出来る。しかし、据え付けられた変速装置、プロペラ等は、今日の比較的低速であるエンジンスピードに適している。高速往復動の低速回転への変換は、新しいエンジンが既存のアプリケーションに容易に適合することを示している。以下の実施形態及び実施例では、主に、往復動と回転とを行うピストンアセンブリについて述べられている。また、“ピストン”は固定され、それを取り巻いて、シリンダアセンブリが往復動と回転と行う。ここに示された、適切な全ての実施形態は、固定されたピストン／可動シリンダアプリケーション及び実施形態に適用可能である。ここに示す例により開示されたガイドシステムは、作動室の一部であるか、当該作動室に比較的近接した２つのピストン及びシリンダモジュールの間に搭載されているか、ピストン及びシリンダモジュールの外側に搭載されており、任意の利便性の良い距離で用いられる。
【０１９９】
例えば、エンジンは、ポンプや、エンジンから離れた側面でポンプ上に位置するガイドシステム等の他の機構を駆動しても良い。さらに別の実施形態では、複数のガイドまたはカムシステムの１つは、ある時刻に動作可能として、他のガイドまたはカムシステムは、別の時刻に動作可能とし、及び／または、ガイドシステムは置き換え可能である。減速比を変化させることにより、同一のベースエンジンについて異なるアプリケーションが実行できる。ガイドまたはカムシステムは、いくつかのアプリケーションにおいて、取り外し可能及び置き換え可能であることを意図されており、他のアプリケーションにおいては、１つのエンジンに、２つ以上のガイドまたはカムシステムが含まれる。エンジンのように、独占的かつ選択的に運動するものは、それのガイドまたはカムシステムと共に、速度が可変である変速機として機能する。カムシステムは、燃焼チャンバに含まれてもよい。例えば、トロイダルチャンバは、表面の一部が正弦波である区域を有している。このような場合、カムシステムは、一連かつ個別であるが伝達する燃焼チャンバを共に含んでおり、おおよそ正弦波状のトロイドを形成する。多くのアプリケーションにおけるカムシステムは、少なくとも部分的に２つの表面を含まなければならない。これら２つの表面は時々、直接的にまたは間接的に互いに影響を与える（直接接触するベアリングは、空気ベアリングシステムが用いられる場合は不要である）。また、カムシステムは、ポンプやコンプレッサ等の他の機能を果たすために用いることができる。ポンプやコンプレッサは、エンジンのガス、またはオイルや水、空気などの流体を、取り入れる及び／または排出する処理を行う。本発明のエンジンは、２つの主要な構成要素であるピストン／ロッド及びシリンダアセンブリを含むことが特筆されている。先述した実施形態において、一方は固定されており、他方は可動である。エンジンまたはカムシステムを備える装置の場合、１つの構成要素が、他の構成要素と関連して、回転と往復動とを同時に行う。シリンダアセンブリが、ハウジング内で回転するように搭載される場合、２つの独立して回転する軸は、単一のエンジンからの動力を伝達してもよい。このようなエンジンは同時に、差動装置として機能し、車輌、逆回転航空機、または、プロペラ、スクリュー、インペラ等の船舶用駆動部に、動力を伝達するために用いられる。
【０２００】
例として、図１２３は、１つのカムシステムの基本原理を示す図である。周囲の形状が正弦波状である溝２０４９は、ピストン／ロッド組立体２０５０の中心点を囲んでいる。ピストン／ロッド組立体２０５０は、２つの作動室２０１１及び２０１２を決定するように、シリンダアセンブリ２０５２に搭載されている。上記溝において、シリンダアセンブリ２０５２にガイド２０５１が固定されている。これにより、全ての往復動が、部分的に回転に変換される。寸法“ａ”は、カムシステムが動作する周囲のバンドにおける幅の範囲を示している。基本的に、カム及びトレンチシステムは、対向するシステムであり、対向面は、方向２０５３に沿って並べられている。カムシステムが、便宜上、正弦波状に沿って参照される時、実際の形状は、任意のジグザグまたは反復型の構造となってもよい。各アプリケーションにおいて、特定の最適なプロファイルが存在し、ここでは、内部に正方形２０５４が示されている。正方形２０５４は、１つの往復サイクルと繰り返しの多いユニットを、概略的に記載している。図１２４は、ＩＣエンジン、コンプレッサまたはポンプ等の装置のプロファイルを示す図であり、図１１０及び１１１において開示されるタイプの随意的なものである。図１２４のプロファイルは、３つのカムシステムを有しており、それぞれが専用のガイドを備えている。これらのガイドはそれぞれ、バンド“ａ”，“ｂ”，“ｃ”の内部で動作する。１つの往復サイクルに関する上記カムのプロファイルは、各々のバンドに関して同一であってもよい。一方、異なる数のプロファイルまたはサイクルは、各々の周囲のバンドの内部で連続して配置される。また、上記バンドは、様々なカムのプロファイルを有していてもよく、様々なガイド構造を有していてもよい。上述したシステムはそれぞれ、雌型要素と雄型要素とを有しており、図１２３における溝２０４９及びガイド２０５１に対応している。図１２４の３つのカムシステムにおいて、雄型要素は、全体的にまたは部分的に縮められており、１つのバンドの雄型要素が、任意の１つの時刻において噛み合わされている。なぜなら、負荷は、１つの対向面から他の対向面へ交互に伝達され、溝のプロファイルは、ハウジングに関連したピストンの運動経路に、厳密に対応する必要が無いからである。１つのカムシステムが外れる時に、他のカムシステムが噛み合い、往復動に関連して回転の比率が変化する。これにより、図１２４に概略的に示される装置を、３段可変変速機とすることができる。上記溝は、図１２３に示されるように、小さなガイドが往復動の無いピストンの回転を可能にする明瞭な経路２０５５を有してもよく、及び／または、回転の無いピストンの往復動を可能にする経路２０５６を有してもよい。図１２３は概略図に過ぎず、目盛りを描画していない点は、特筆されるべきである（溝及びガイドにより可能となる往復動のピッチは、作動室２０１１の行程には対応していない）。上記図面は単に、上述した原理を示す役目を果たすに過ぎない。図１２５は、様々な大きさのガイドの例を概略的に示す図であり、全体的にまたは部分的に縮められている。それは、ハウジング２０５８内に縮められた部分にバイアスされた、連続したスライド管２０５７を含んでおり、幾つかの水圧式のまたは他の動作は、各々の管を順次突出させる。直径が最も小さい管は、逆の順序でもたらされる後退に伴い、直径がより大きい管よりも前に突出させられる。ウィックまたはポーラス材または他の潤滑装置は、小さな毛細管の穴２０５７ａを備えて、２０５８ａで据え付けられる。穴２０５７ａは、潤滑クリープを個々の管に容れる。上記ガイドの最小の形態が、溝における明瞭な経路を描画する場合、図１２４の構成は、延長される３つの全てのカムシステムのガイドそれぞれにおいて、最小の形態を有することによって成し遂げられる。延長の際、回転をもたらすためのカムシステムの１つだけについて、ガイドを選択的及び／または連続的に拡張する。これは、収縮ガイドなどの調節可能な部分を有するカムシステムが、クラッチとして機能させるために用いられてもよいことを意味している。噛み合わせ無しでは、エンジンは往復動のみを行い、カムシステムの噛み合いに伴って回転が始まる。ガイドがローラである場合、傾斜したカムの対向面に対応して、ローラにテーパーがつけられていることが好ましい。例として、図１２６は、回転軸２０６０を有するシリンダ２０６２内のピストン２０５９を通り抜ける横断面図を示す。２つのローラ２０６１は、シリンダ２０６２に固定されて搭載されており、溝またはチャネル２０６４に嵌め込まれた時に、軸２０６３を中心として回転する。
【０２０１】
図１２７は、バンドのような溝の一部に対向する、周囲の形状が正弦波状である対向面を含むカムシステムの一部を概略的に示す図である（バンドのような溝は、反復して前後にねじれる場合は、図１２３における箱型の部分２０５４に対応するが、ここでは異なるカムシステムを示す）。雄型要素またはガイド２０６５は連続しており、正弦波状の対向面２０６６を有している。回転軸は、２０６７で示される。対向面に対して作用する溝は２０６７ａで示される。溝２０６７ａは、１つの上部／下部の死点部において実線で示され、他の上部／下部の死点部において破線で示されるシステムと共に示される。運動エネルギは、“ａ”においてブリッジを横断する上記システムを駆動する。このようなカムシステムは、１対のトロイダルチャンバの一部であり、ポンプ、コンプレッサ及びＩＣエンジンにおいて用いられる。例えば、コンプレッサの場合は、２０６８に注入口があり、２０６９に排出口があり、２０７０に輸送ポートがあり、２０７１に輸送チャンバが存在する。２ストロークエンジンの場合、または、上記カムシステムにより行われる作動の組み合わせでは、ガイドの一方の側は、エンジンのチャージを圧縮し、他方の側は、排出ガスを噴出する。上記カムシステムが、少なくとも１つのトロイダル燃焼チャンバを規定することは明白である。図１２７の事例では、圧縮下のボリューム２０１２と、膨張下のボリューム２０１１とを備える２つのトロイダル燃焼チャンバが組み込まれている。このような燃焼チャンバは、後の記載でより完全に述べられる。回転と往復動との両方を行うピストン／ロッド組立体の内部が、チャージを供給するために用いられる場合、ピストン／ロッド組立体の内部の設計及びポートの配置は、チャンバ内のチャージの点火及び／または燃焼を望む場合に、上記チャージを、スピン、スルー、旋回させるために用いられる。
【０２０２】
特定のアプリケーションに関して、多くのポンプ及び／またはコンプレッサを含むと、回転が要求される。往復ピストン／ロッド組立体の端部を、汲み上げまたは圧縮を行う装置に接続することは、単純かつ明白である。その代りに、エンジンは、発電機に連結される。発電機／モータがリニア式である場合、即ち、往復動を行う場合、エンジンのピストンは回転を必要としない。他の実施形態では、発電機／モータがロータリー式であり、往復動と回転との両方を行うピストンにより、随意的に電力供給が行われる。ロータリー式の発電機／モータは、ピストンに連結または適合されてもよく、ピストンよりも高速で回転する。
【０２０３】
以下の記載では、往復動と回転とを結合した駆動を、回転のみの駆動に変換するために用いられる装置の幾つかの例を示している。このような装置では、エンジンが回転専用の出力軸を有するエンジンアセンブリの一部であるか、または、結合された駆動の出力軸を備えるエンジンが、発電機等の他のシステムに連結されている。この場合、エンジンとシステムとの間に、駆動変換装置を含んでいる。一例として、図１２８では横断面図で、図１２９では正面図で、車輌用で同軸の入れ子になった雄型３３０４及び雌型３３０５を示す。雄型３３０４及び雌型３３０５は、互いに関連して往復動することが可能である軸を駆動する。回転は、対応する溝３３０２にスライド可能に搭載されるスプライン３３０１を介して変換される。往復動の方向は、３３０３で示される。構成要素３３０４及び３３０５のいずれか一方は、ピストン／ロッド組立体に機械的に連結されているか、ピストン／ロッド組立体の一部である。図１２８及び図１２９に原理が示された例の変形例では、図１３０における平面図において概略的に示されているように、ギアが採用されてもよい。矢印３３０３の方向に往復動するとともに回転する軸“Ａ”に搭載される第１の先細ギア４６４は、回転のみを行う軸“Ｂ”に搭載される第２のギア４６５と噛み合う。これらのギアの間の関係は、往復動の一端で示され、他端における往復動は、破線４６６で示される。第１のギアの歯は、十分に長く、第２のギアの歯と常に噛み合っている。第１のギア４６４は、任意の数の他のギアを駆動してもよい。選択された実施形態では、結合された駆動が、フランジまたはローラベアリングに連結された表面により、回転に変換される。一例では、負荷は、主に回転の方向に変換される。図１３１では横断面図で、図１３２では正面図で、ピストン／ロッド組立体２０７８の端部と、最終駆動軸２０７９ａに搭載されるフランジ２０７９との間での連結の概略を示す。構成要素２０７８及び２０７９ａは、互いに関連して往復動すると共に、時計方向に回転する。ローラベアリングの案内溝２０８１は、ピストンロッド内部及びシャフト２０８３上の平面２０８２と連結している。２つのシステム間の接続は、ピストン／ロッド組立体のピストン部内部の任意の箇所で行われる。構成要素２０７８は、ピストン／ロッドの一部である必要は無く、代わりにピストン／ロッドに機械的に連結されていればよい。両方の回転方向に負荷が伝達されなければならないアプリケーションに好適である他の実施例では、変更された構成が、図１３１に対応する図１３３の横断面図に示される。駆動する構成要素２０７８は、駆動する構成要素２０７９ａに関連して往復動すると共に回転する。各々のフランジ２０７９は、対向する２つの効果的なトロイダル型作動室面を有しており、各々が、個別であるとともに組となっている２つのローラ２０８１ａ及び２０８１ｂに当接している。この実施形態では、それらは大きさが不揃いである。なぜなら、一次回転は、時々時計回りの回転を伴う反時計回りであり、フランジの表面は、ローラを間接的に支持するだけである。このローラは、圧縮可能な材料２１５２の内側の層に接合されるか留められた硬質の板２１５１上で動作する。材料２１５２は順に、フランジの表面に接合されるか留められる。構成要素２０７９ａの軸に対応して、構成要素２０７８の軸を適切に位置決めするために、２１５３で概略的に示される、随意的な推進ベアリングが用いられても良い。推進ベアリング２１５３は、各々のフランジの、“Ｙ”または“Ｕ”の字の先端２０７９ｂに配置される。互いに関連した軸に遊びが有る場合、フランジの先端における圧縮可能な材料上に、“Ａ”で示される相似なベアリング板が随意的に搭載されてもよい。アセンブリに遊びが有ってもよく、回転方向が反転する時に、一方の側から他方の側に遊びが切り替わる。または、遊びが無く、全ての圧縮可能な内側の層は、常に数度圧縮される。この場合、金属板の端部は、２１５４で概略的に示されるようにフランジに打ち込まれる。これにより、アセンブリの間に、１つの構成要素を他の構成要素へ容易に挿入することが出来る。加えて、または、代わりに、金属板及び圧縮可能な材料は、構成要素２０７８に搭載されてもよい。アセンブリの全ての構成要素では、任意の使いやすい形態、寸法、材料からなってもよい。図１３１〜１３３では、４つのフランジが示されている。選択されたアプリケーションにおける車輌のプロペラ軸に好適であるさらに別の実施形態では、図１３３の硬質の板２１５１及び圧縮可能な材料５１５２は省かれており、ローラ２０８１ａ及び１０８１ｂは、フランジ２０７９上で直接的に動作する。代わりに、本発明の原理は、均等に配置される任意の数のフランジを伴って実施されてもよく、あるいは特に、構成要素２０７８及び２０７９ａの回転軸が適切に並んでいる場合は、１つだけのフランジを含んで実施されてもよい。
【０２０４】
補助的な実施形態では、結合された駆動は、ベロー型の装置により、回転に変換される。ベロー型の装置は、回転方向に対する剛性と、軸方向に対する柔軟性とを有している。このようなベロー型の装置は、任意の適切な材料からなり、ばね鋼、プラスティック、セラミックを含んでいる。上記ベロー型の装置は、２つの広い集団の内の１つである。２つの広い集団は、内部の可変容積を有してポンプまたはコンプレッサの付加的な機能を実現する近接型または密封型、あるいは、端部から端部まで連結された一連の蝶番の対を考慮に入れた開放型である。多くの場合、エネルギは、ベローを変形させるために要求される。単一のピストン／２つの対向する作動室の構成において、ピストンが、その行程の中間点にある時に、ベローシステムが、自然な位置または無負荷の位置にあるように配置されている場合が好ましい。ピストン／ロッド組立体が、その中間点まで移動するときに、貯蔵されたエネルギが再びピストン／ロッド組立体まで与えられることに伴い、ベローの変形及びエネルギの吸収は、ピストンの行程における上部／下部の死点において生じる。エネルギの吸収能力及びベローユニットにおいて設計される行程が、多数のエンジンパラメータをもたらすまたは調節するために用いられても良いということは明白である。多数のエンジンパラメータは、可変圧縮比、エンジン速度、ピストンの加速度及び減速度、最小限のベースを越えた幾何学上の圧縮比によるピストンの故障等である。一例として、図１３４では軸方向の横断面図で、図１３５では長手方向の横断面図で、不連続のベローシステムを概略的に示す。異なる実施形態を示すために、２つの異なる型のベローが示されている。本来は、１つのシステムに１つの型のみが採用される。２０８４において、ベローは有効に連続した剛体の蝶番である。一方、２０８５においては、類似の構造が、従属的なベロー２０８５ａを支持することにより囲まれて密閉されたボリューム２０８９ａを定義する。これらの様々なボリュームは、関連付けられたポンプまたはコンプレッサ機構に随意的に使用可能である。類似の概略的な例では、図１３６及び１３７は、連続的なベロー２０８６を示している。連続的なベロー２０８６は、ポンプ運動が行われるボリューム２０８７を決定し、非復帰バルブ２０８８を有しており、最終駆動部２０８９により決定されるボリュームと、往復動及び回転を行うピストンロッド２０９０により決定されるボリュームとの間における流体の移動を許容する。さらに別の実施形態では、結合される駆動を回転に変換する機構は、任意の型のエネルギ吸収装置を含む。任意の型のエネルギ吸収装置は、流体ポンプまたはコンプレッサ、ガス式または機械式ばねなどを含む。一例として、コイル式のばねは、構成要素３３０４及び３３０５の間に配置され、これらの往復動の軸と同軸である。また、図１２９における破線３３０５に示されるように、任意の便宜的な手段によって、両者に随意的に留められる。２つの燃焼チャンバ／単一のピストンアセンブリの設計、及び、同期マルチピストンの設計の場合、エネルギ吸収システムは、ピストンが行程の中間点に移動する時に中立であり、ピストンがＢＣＤ／ＴＤＣにある時に最も多くのエネルギを吸収するように配置される。貯蔵されたエネルギの放出は、工程の中間点へのピストンの再加速の助けとなる。駆動機構は同時に、ピストンの移動を調節する主エネルギ吸収装置として機能する。ばね以外に、任意の型のエネルギ吸収装置が用いられてもよく、上述したようなポンプまたはコンプレッサを含んで、エンジンのチャージを圧縮するために用いられてもよく、下流タービンにおいて用いられる排出ガスを圧縮するために用いられてもよい。エネルギ貯蔵装置は、図１３２，１３５及び１３７において示される破線の箱３３０５ａにより示されるように、他の実施形態において含まれてもよい。ベロー及び蝶番要素を含んでここで開示されるエネルギ貯蔵装置は、ピストンの一部であるか、ピストンに連結され、回転を行わないピストンを含んで、往復動を行う任意の型の構成要素に用いられてもよい。
【０２０５】
選択された実施形態では、ピストン／ロッド組立体は、実質的に同一であって正弦波状である２つのトロイダル型作動室の間で、往復動及び回転を行う。これに先立って、図１２７において、トロイダルかつおおよそ正弦波状の燃焼チャンバが概略的に示された。おおよそ正弦波状の構造である有効なフランジにより分離された２つの上記チャンバがあり、往復動を行う構成要素に搭載されている。フランジの高さ（往復動の軸に平行な方向の寸法）は、一定で示された。フランジの形、及び、燃焼チャンバの頭部の形は、厳密に正弦波状ではなく、どちらかと言えば、互いのなす角度が９０度である連続した直線で近似されたプロファイルであり、ラジウス曲線により連結されている。一定の速度で向きを変える往復動を行う本体−エンジンの場合に好ましい目標−の場合、上記本体における単一の点は、連続した正弦波により近接して付随し、３６０°毎にその経路を後退させる。図１３８に示されるような最も単純化された形態の１つにおいて、本発明の１つを検討すると、我々は、上部３０３５及び下部３０３６に、不可欠なハウジングまたはシリンダシステム３００７におけるトロイダル燃焼チャンバを有している。不可欠なハウジングまたはシリンダシステム３００７において、往復動を行う要素３００４が、回転も行う。各々のチャンバにおける先端の表面３０３７は、図１３９に描かれているような、類似の組み合わされた正弦波構造を有している。この正弦波構造では、２つの表面の間での垂直距離の差異が、最大になりうる。突出するフランジ３０３８を有する往復動を行う要素は、シリンダにおける凹部３０３８ａにおいて往復動を行い、凹部の側壁は、２つの表面３０３７である。フランジは、往復動を行う要素の作動部であり、圧縮をもたらし、拡張力を伝達する。フランジの上部および下部の表面３０３９は、図１３９に示される形状をしているが、上記フランジの厚みは、一定となるように構成されている。なぜなら、往復動は一定の範囲であるので、正弦波（または類似の形状）の高さ（頂点から頂点までの距離）は、トロイダル燃焼チャンバの外側の半径における最大値から、内側の半径の最小値まで変化する。“Ａ”で２つの燃焼チャンバを通じて部分的に曲げられた横断面を取ると、往復動及び回転を行うフランジの経路は、図１４０に描かれる。正弦波の高さについて、ピッチ直径比１：３であり、４つの全ての正弦波の表面が同一であると仮定する。フランジ内／フランジ上の固定点の経路は、“ａ”，“ｂ”等で印をつけられた、複数の連続する位置に示される。対応する時刻におけるフランジ表面の位置は、３０３９ａ，３０３９ｂ等で示される。間隔は、回転の一定の部分に対応する。“Ａ”における表面の最小限の区分けは、“Ｂ”におけるフランジの一定の垂直方向の高さに対応する。以上のように、４つの全ての表面が同一の形状を有している場合、エンジンは、領域Ｂにおける隙間により示されるように、動作しない。通常、任意の１つの燃焼チャンバにおいて、当該チャンバの上部の表面は、当該チャンバの下部の表面と異なる表面を有していなければならない。
【０２０６】
ほぼ全ての任意の異なる組合せが可能であるが、上部の表面と下部の表面とが整合しないので、理論上可能である圧縮比の上限が、しばしば生じる。図１４１の正弦波の高さ／ピッチ直径比（１：３）において、約７．５：１の圧縮比が実用的である。各々のチャンバにおける最外周の表面で、その正弦波形状が保持される場合、部分“Ａ”の動作可能な形状は、図１４１に概略的に示される。この事例では本質的に、フランジの谷において、正弦波形状が幾分保たれるが、頂では頂点を有する。設計上の圧縮比が、理論上の最大値未満である場合、表面３０３７に当接しないフランジの頂点に関しては、一定の速度での動作が可能である。図１４１のフランジ上の点は、おおよそ正弦波形状の経路を描写するであろう。これは、隙間の創造により起こりうる。これにより、表面３０３７を正弦波形状に保ってフランジの表面を不規則にする。逆のこと−フランジの表面を正弦波形状に保ち、表面３０３７を不規則にすることにより、同一の効果が達成されることは明白である。これに関連して、不規則は、正弦波形状を意味しない。図１４０における領域Ｂで概略的に示される“隙間”問題に対する代替案は、表面３０３７を互いに分離することであり、フランジの厚みは増やさずに、その上で表面３０３９を分離する。このような構成を、図１４２に概略的に示す。これは事実上、全ての表面が正弦波形状の横断面を有していたとしても、フランジ上の点がもはや正弦波を描画しないことを意味する。フランジ３０３８の結合された回転及び往復動は、フランジ上の点に、往復動における２つの頂点の間で、ほぼ線形で浅く曲げられた“Ｓ”字形状の経路を描画させる。この経路は、相対的な形状を伴って、これらの頂点で方向が変化する。従来のエンジンと比較すると、圧力が極端である期間が相対的により短いか、フランジの１つの回転の範囲内で回転速度が可変である。この効果を補償するために、及び、ＢＣＤ／ＴＤＣの領域におけるピストンのドウェル時間を増やすために、正弦波のプロファイルが不規則にされてもよいが、“ａ”及び“ｂ”の周辺に示される、上記領域における湾曲を広げる。フランジの各々の側における２つの燃焼チャンバが、共通の出入り口システム（排出または注入）を有するためである場合、フランジは、図１４１及び１４２に示される場合よりも、ストロークに関してより厚くなければならない。厚みを増したフランジは、図１４３に概略的に示される。燃焼チャンバ３０３５，３０３６は、図１４１に示される表面に対して形状が類似の表面を有している。図１４４は、縮尺をより小さくした、図１４３の“Ａ”における概略断面図である。ここでは、共通の出入り口システム３０４５は、トロイダル燃焼チャンバの内周に配置される、１つのチャンバに対して特定の他の出入り口システム３０４６を備えて、トロイダル燃焼チャンバの外周に配置されている。当然、チャンバ３０３５は、３０４６に対する同一の出入り口システム（不図示）を有していてもよい。必要である場合は、出入り口３０４５が内側にあり、ピストン組立体に開口部があり、出入り口３０４６が外側にあり、シリンダ組立体に開口部があってもよい。フランジが移動する場合、出入り口３０４５は、固定された構成要素内にあってもよく、出入り口３０４６は、移動するフランジ／ピストン構成要素内にあってもよい。図１４０，１４１及び１４２における曲線は概念的であり、トロイダル燃焼チャンバの内側半径と外側半径との間の中程にある一定半径における曲面での横断面を表すと考えられている。よって、図１４３に示される出入り口は、この平面において検討された突起であり、実際は、より大きい外側の出入り口と、より小さい内側の出入り口とを備えている。実際には、作動室の形状は、図１４１及び１４２の原理の組み合わせで構成されると思われる。
【０２０７】
“固定された”構成要素のハウジング３００７に関連した、“駆動する”構成要素３０３８／３００４の、結合された、即ち、往復動と回転との両方の駆動は、始動モータにより始められることを想定されている。表面３０３７及び３０３９の形状は、力の結合した駆動を導くのに効果的である。燃焼によりもたらされる、幅のある往復動は、一部は回転に転換される。質量を有している構成要素３０３８／３００４は、角運動量と線運動量との両方を有している。各々の周期で、縁運動量は、チャージの圧縮動作により、実質的に吸収される。しかし、角運動量は、構成要素３０３８／３００４により保持される。各様の方向が、回転軸に平行であるとみなされたとしても、角運動量は、３０３８上の点に、図における表面３０３７及び３０３９に類似した形状の、波状の経路を描画させる。これは、構成要素３０３８／３００４における質量の個数及び分布を調節することにより、及び、燃焼の期間、配分及び／またはタイミングを調節することにより、特定の動作条件下での非常に変化に富む内容を可能にすることを意味する。対向する正弦波型の表面は、一度も接触する必要は無い。これらの条件下における、構成要素３０３８／３００４の駆動の固有振動数は、完全燃焼の期間中、表面３０３７が表面３０３９を常に飛び越えるようになっている。これらは、機械的な理由から、接触しないことが望ましい。なぜなら、シヌソイダル／トロイダルチャンバは、複数の区域に分けられ、各々の区域は、表面形状における正弦波または他の波の一周期に対応してもよいからである。１つのチャンバの区域は、連続かつ隣接した同期燃焼チャンバとしてみなされる。よって、上記周期における一部の間における表面の接触の除去は、上記区域内でのガスの圧力の均等化を可能にして、より多くのガスの混合を許容する。表面が非接触であることが望ましい場合、または他の理由から、燃焼プロセスは、ピストン組立体を所望の経路に導くための燃料送出点の選択的な配置により調整されてもよい。例えば、選択的な実施形態は、図１４２に示される。３０６０は、構成要素３０３８／３００４の回転方向を示す。図示された物は、燃料送出点３０４７の従来の型の配置であり、ここでは、往復動を行う構成要素上に配置されている。主チャンバへの燃料の移動方向は、回転軸におおよそ平行である。代わりとなる燃料送出点は、図１４２において３０４８でも示されている。燃料の移動方向は、少なくとも１つの平面において、回転軸に対して十分な角度をなしている。ここでの、及び、以下に示す図面での全ての燃料送出点は、それぞれ、燃料送出毛細管と連結する前燃焼区域を含んでいるが、ここで開示されたもの以外の構造を含む、任意の適切な燃料送出構造が用いられてもよい。理論上、主チャンバにおけるガスの拡張は、全方向であるが、実際には、３０４８の構造は、３０４７の構造よりも、構成要素３０３８／３００４に対して幾分回転を含む移動を与える。その他の点では、燃焼パラメータは等しい。図１４２及び１４３の両方は、１つの燃焼区域毎につき２つの位置で燃料送出を伴う構成要素３０３８／３００４を示す。上記２つの位置における、一連のまたは差動の燃料の送出は、３０３８の自然的な移動を調節するために用いられてもよい。任意の数の燃料送出点及び／または１つの区域毎の前燃焼区域が用いられてもよく、それらは、任意の便宜的な位置に配置される。一例として、図１４３は、正弦波または他の波の中間点の近くの主チャンバに単一の開口部を有する前燃焼チャンバ３０４９を示す。その上、３０５０は、同様に配置された前燃焼チャンバを示す。前燃焼チャンバ３０５０は、開口部を２つ備えており、一方の開口部は、他方の開口部よりも大きいので、回転軸に平行な状態、及び、回転軸に対して一定の角度を伴った状態の両方で燃料送出を生じさせるような形状となっている。３０５１は、同様の２開口部前燃焼区域を示している。２開口部前燃焼区域３０５１は、角度を伴った燃料送出点のみを備えている。この角度を伴った燃料送出点は、上記波の頂点に、または、上記波の頂点近くに配置されている。３０５２及び３０５３は、上記波の頂点に、または、上記波の頂点近くにおける、単一の開口部を有するチャンバを示し、燃料送出点は、それぞれ、回転軸に平行な状態、及び、回転軸に対して一定の角度を伴った状態である。１つの燃焼区域における燃料送出点の位置及び方向は、任意の型及び組合せで設ければよいが、１つの燃焼チャンバの区域毎に設ける必要は無い。これらの概略図では、実際の燃料送出機構は示されていない。燃料送出に関する任意のシステムが用いられてもよく、従来の注入器も含まれる。燃料送出点は、往復動を行う構成要素３０３８／３００４に配置されて示されるが、燃料送出点はシリンダ組立体３００７に追加してもよく、往復動を行う構成要素３０３８／３００４に配置するものの代わりにシリンダ組立体３００７に配置してもよい。燃料送出点及び／または前燃焼区域は、ピストン／ロッド組立体にあってもよく、シリンダ組立体にあってもよい。それらは、他の物の往復動に関連して、移動する構成要素内にあってもよく、固定された構成要素内にあってもよい。
【０２０８】
シリンダ組立体３００７は、固定されたと述べられている。先述したように、他の実施形態において上記シリンダ組立体は、他のハウジングまたは囲いの内側で、ベアリングに搭載されており、往復動無しで自由に回転することが出来る。一例として、図１４５は、対角線によりニ分して表示された長方形がベアリングを示す構造を概略で示す。２つのトロイダル燃焼チャンバシステムは、図１３８のシステムと類似した随意的なものであり、３０５９で概略的に示されている。これらのチャンバは、正弦波状であるので、あるいは、３０５８ａで概略的に示されるようなガイドシステムがあるので、燃焼プロセスは、シリンダ型構成要素３０５６に関連して、ピストン型構成要素３００４に、与えられた速度での往復動及び時計回りの回転の両方を行わせる。構成要素３００４は、板金３０５３または他の適切な機構により、構成要素３０５４及び３０５５に連結されている。構成要素３０５４及び３０５５は、自由に回転することが出来るように搭載されているが、往復動は行わない。それらは、構成要素３００４と、同じ方向−ここでは時計回り−、及び、同じ速度で回転する。シリンダ構成要素３０５６は、自由に回転することが出来るように、固定されたハウジング３０５７に搭載されているが、往復動は行わない。実際には、構成要素３００４に構成要素３０５４及び３０５５を加えた状態で、抵抗力の釣り合いが取れている場合は、構成要素３０５６に関連して約２０００ｒｐｍで回転する。それらはまた、ハウジング３０５７に関連して時計回りに約１０００ｒｐｍで回転する。その上、構成要素３０５６は、ハウジング３０５７に関連して反時計回りにほぼ同じ速度で回転する。それ故、３０５４及び３０５６は、効果的に逆回転する軸であり、Ａ及びＢは、ギア、摩擦材料、または他の適切な手段を用いて、動力取り出し点または領域として用いることが出来る。このような組立体は、例えば、逆回転スクリューまたはプロペラを有する海事用船舶または航空機等のアプリケーションに好適である。軸の速度は、ハウジング３０５７に関連して変化させることが出来るが、必ずしも互いに関連しているわけではない。これは、ブレーキパッド３０５８により概略的に示される抵抗力の負担による。この構成では、構成要素３０５５は、過給装置、始動モータまたは発電機等の他のエンジンシステムへのリンクとして用いられてもよい。図１４５により示される種類の配置における利点は、囲み３０５７に加えられるトルクが無いことであり、特定の高動力アプリケーション、または、船舶や航空機などの振動が問題となる場所のアプリケーションにおいて、重要な利点である。
【０２０９】
別の実施形態では、同心状の共回転部品（concentric co-rotating components）を用いるシステムが構成される。例として、図１４６は概略的にシステムを示しており、図１４６では、上記装置は、中心線の片側のみが示されている。等しい断面を有するトロイダル燃焼チャンバの一対のセットが３０６１〜３０６４に示されており、チャンバの各セットは、次第に小さくなる半径を有している。燃焼チャンバの設計および／またはガイドシステム（示されず）によって、燃焼プロセスは、部品３０６５〜３０６９の各々を、隣接する部品に対して、往復運動および回転運動させる。筺体３０６５は、固定化されており、上述した他の部品の全ては、筺体３０６５に対して同じ方向へ回転する。そして、部品３０６７および部品３０６９が往復運動の一頂点に達した時に、部品３０６６および部品３０６８が同時に往復運動の他の頂点に到達するように、往復運動が、ガイドシステムによって制御されるとともに同調される。回転運動に対する往復運動の比率（ratio of reciprocation to revolution）は、各燃焼システムにおいて同じである必要はない。３０６１の比率を１４：１にし、３０６２の比率を１１：１にし、３０６３の比率を８：１にし、３０６４の比率を５：１にする。往復運動が同調している場合、仮に１分間あたり１０，０００回の往復運動を行うとすれば、部品３０６６は１分間あたり７１４．３回転し（ｒｐｍ）、部品３０６７は１６２３．４ｒｐｍであり、部品３０６８は２８７３．４ｒｐｍであり、部品３０６９は４８７３．４ｒｐｍであって、上記部品の全ては、筺体３０６５に対して回転している。ここで、部品３０６９は、３０７０にて概略的に示されている同軸のタービンシステムを駆動する。燃焼チャンバの断面は等しいが掃引容積は等しく無く、部品０６８と部品３０６９との間よりも、部品３０６５と部品３０６６との間において、より多くの仕事が行われる。上記部品間における仕事量をより等しくする場合には、燃焼チャンバの断面を外側から内側へと増大させて、燃焼チャンバの容積をより等しくすればよいが、異なるチャンバのストロークを、任意で等しくしてもよい。別の実施形態では、上記ストロークは、往復運動している部品の異なる質量を補償するために、異なっていてもよい。これによって、作動している全てのチャンバの往復運動の頻度が同調される。一緒に回転する部品を用いる別のシステムの一例が、図１４６と同様に、図１４７に概略的に示されている。４つの同じトロイダル燃焼チャンバ３０７９のシステムが存在し、全てのセットにおいて、回転運動に対する往復運動の比率が同じである。固定化された筺体３０７１内には２つの部品３０７３および部品３０７５が設けられており、部品３０７３および部品３０７５は、回転のみを自由に行い得る。部品３０７３および部品３０７５内には、同軸上に、別の２つの部品３０７２および部品３０７４が設けられており、部品３０７２および部品３０７４は、回転運動および往復運動の両方を行うことが可能である。部品３０７２および部品３０７４は、ガイドによって制御および同調されている。そして、部品３０７２および部品３０７４は、互いから最も遠い往復運動の頂点に同時に到達するとともに、互いから最も近い往復運動の頂点に同時に到達する。固定化された筺体３０７１に対して部品３０７２が５０００ｒｐｍにて回転し、かつ、作動している全ての部品が同じ方向へ回転している場合、部品３０７３、３０７４および３０７５は、筺体３０７１に対して各々１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍおよび２００００ｒｐｍの速度にて回転する。部品３０７５は、要素３０７８（例えば、同軸のエンジンシステムのタービン）を部品３０７２と共に駆動することが可能であって、部品３０７４は、スプラインを介して、あらゆる部品またはエンジンの他の要素３０８０および３０８１を、異なる速度で駆動することが可能である。図１４６および図１４７に示す概要および部品は、高性能および／または高効率な大きなエンジン（例えば、航空機の推進機、巨大船舶、巨大発電機などに用いられるエンジン）に適している。それらはまた、タービン段を有する複合発動機に適しており、往復運動しているＩＣエンジンの回転速度は、タービンのシャフト速度に適合するように増加され得、これによって両方のエンジンによって１つのシャフトが駆動される。
【０２１０】
上述してきたように、注意深く部品を設計するとともに、注意深く燃焼プロセスを制御することによって、往復運動している部品／回転運動している部品の動作の固有周波数を、正弦波状の燃焼室の波状の作動面が互いに除去できるような固有周波数にすることができる。このような設計および制御は、状態が変化するエンジン（例えば、自動車、またはオートバイで用いられるエンジン）内で達成するよりも、定常状態のエンジン（例えば、船舶用の推進機、または発電機で用いられるエンジン）内で達成する方が、より容易である。どちらの場合であっても、変更または変動させるために、動いている部品の動作の固有周波数に対して規定が作られるべきである。というのも、たとえ、そのような変化が稀にしか生じないとしても、燃焼チャンバの表面の不調和を避けることが好ましいからである。標準的な（例えば、非正弦波状）トロイダル燃焼チャンバを備えるエンジンについては、ガイドシステムによって、往復運動が如何にして連動した動作（combined motion）へ変換され得るのか開示されている。記載しているように、正弦波状のトロイダル燃焼チャンバの表面の接触を妨げるように動作を制限するために、同じ種類のガイドシステムが用いられ得る。表面が接触することを防止するために、フランジ上の点の移動経路に対応した形状を有するローラ／カム  ガイドシステムが用いられ得る。上記ガイドシステムは、ピストンアセンブリの動作を制御する第１の手段であり得、または、上記ガイドシステムは、機能するように調節されたシステムのバックアップ用いられ得る。このとき、曲がった表面は接触することなく、正弦波状の表面が互いに非常に接近した後で、単に係合して接触を形成する。これは、燃料が予想外に過剰でることや、異常なＧの力などの出来事によるものであって、その後、曲がった表面の接触が妨げられる。正弦波型の機能チャンバの補助システムとして用いられる場合には、上記ガイドシステムは、標準的なトロイダルチャンバにおけるよりも、より軽くより少ないものであり得、ここにおいて、回転動作はガイドによってのみ達成される。例として、図１３８中の２０４９の破線に、補助的なガイドシステムが示されている。更なる実施形態は、往復運動／回転運動についての機械的なガイドを包含している。当該ガイドは、１個以上のローラ、または一連の対向したローラを包含しており、当該ローラは、少なくとも１つの略絶え間のない正弦波状の経路または溝の上または中を通過する。例として、図１４８および１４９は選択された実施形態を示しており、図１４８は略平面図であり、図１４９は、略正弦波状の形状をした６つの波を有する絶え間のない溝の中に配置された６つのローラシステムの部分的な正面図に対応する。ローラ３０８４は、往復運動の１つの頂点に示されており、反対側の頂点は、３０８２にて示されている。溝筺体３０８３は固定化されて備えられているのに対し、ローラ３０８４は往復運動／回転運動の部品３００４上に備えられている。ローラの経路に、異なる動作に起因する摩擦を生じさせないために、溝の外周の高さは、溝の内周の高さよりも高くなくてはならないことは明らかである。ローラは円錐型の形状をしているべきであって、部品３００���の回転軸、および、ローラの回転３０８６の軸のインターセプト（intercept）が交差するように、ライン３０８５が円錐形に広がっている。（上記ローラの一部分（上記ローラの全てが１つの速度にて回転している）は、溝の内周に沿って移動するローラの他の部分よりも、溝の外周に沿ってより遠くへ移動しなくてはならない。それ故に、ローラは、徐々に変化する直径を有している必要がある。）上記溝筺体３０８３は、１つの部品として示されているが、ローラに対して集まった複数の部品であってもよい。例として、図１５０は、溝の中のローラの詳細を示している。上記ローラは、ローラベアリング３０８７によってシャフト３０８８上に設けられており、上記シャフト３０８８は、円筒状の部品３００７に付着している。上記溝は、可動式のピストンである部品３００４の中に配置されているか、または、部品３００４の上に設けられている。ここで、上記溝は３つの作動体（上部トラック３０８９、下部トラック３０９０、および、任意の末端トラック３０９１）からなる。負荷および圧力をより良く伝達するためには、これら３つの部材間の連結は円形であって、３０９２に任意に通気穴を備え得る。明らかに、上記ローラの一側のみが常に上記溝と接触しているべきであって、ある種の隙間３０９３が存在する必要がある。エンジンシステムにおける他のベアリングにはゆとり（play）が存在し得、ローラはその端部にベアリングを備えており、当該ベアリングは、ピストン／ロッド  アセンブリの区画３００４ａの表面３０９１上を転がるボール３０９４を備えており、これによって、ローラが溝の中へ押し出されて隙間を閉じることを防いでいる。上記ローラおよびアクセルアセンブリ（axle assembly）は、幾つかの状態にて、上記溝から収縮したり、上記溝内へ挿入され、上記２つの間の相対的な動作の間に、ローラは、丸い正面形状を有している。選択された実施形態では、上記ローラの作動部は、薄いエラストマー中間層３０９６上に備えられ、次いでエンジニアマテリアルの内部シェル３０９７上に備えられ、次いでローラベアリング３０８７上に備えられる外被３０９５（上記溝と接触している）を形成する、硬くて強いエンジニアリング材料を含む。作動中、３０９８にて図示するローラ上の負荷は、シャフト３０８８を幾分か歪め、これによって、シャフトの軸が、トラック３０８９に対してずれる。当該ずれは、エラストマー材料３０９６が変形することによって除去または吸収される。別の形態では、シャフトおよびローラは、ピストンアセンブリ上に備えられ、溝は、シリンダアセンブリ内に備えられ得る。
【０２１１】
上述した原理はまた、ローラの第２のセットのトラックおよび／または供給（provision）を広く分離することによって、具体化され得る。例えば、図１５１は、筺体３００７内を移動している部品３００４を図示しており、２つのトロイダル燃焼チャンバ３０３５および３０３６の両方を規定している。図１５０に示されたトラックに機能上対応するトラックが３０８９および３０９０に示されているとともに、２つのセットのローラが３０９９および３１００に示されており、両者は実線および破線にて示されている。下部トラック３０８９に対する上部トラック３０９０の関係は、一定であると考えられる。つまり、経路上にあるローラ、および、溝を上り下りしているローラは、常に同じ隙間を維持している。この状態を適用しなくてもよい。更なる実施形態では、下部トラックに対する上部トラックの関係では、図１５０または１５１のようにトラックが配置されているか否かに関係なく、１回の完全な作動サイクルまたは溝の波動の間に、隙間が変化する。例として、図１５２には、３１０１に鎖線にて示されているローラの回転軸の線と共に、溝の周囲の一部の曲線に沿った上昇が示されている。隙間が一定になるように設計された上部トラックおよび下部トラックの位置は、３０８９および３０９０に実線にて示している。隙間が変化するトラックの可能な位置は、破線にて示されている。隙間が変化するトラックの最も有用な適用は、本明細書の他の箇所に記載した、可変的な圧縮比を有するエンジンである。図１５２では、往復運動の頂点にて圧縮比が最小になり、その間、その領域において、第２のトラックが、第１のトラックからより離れて生じる。これによって、特定の状況下において、移動している部品（例えば、ピストン／ロッド  アセンブリ）が、設計された圧縮比を超えて移動する。動作におけるトラック分離の対称的な頂点が３１０２に示されており、非対称的なトラック分離が３１０３に示されている。可変的な隙間は、可変的な圧縮比以外の理由から好ましいといえる。３１０４は、往復運動の中間点付近における部品の動作の範囲をより広くすることを可能にするトラック分離を示している。勿論、一度トラック分離が生じれば、ローラの回転軸の経路は、もはや、常に線３１０１に従っているとは予測されない。更なる実施形態では、“溝”またはガイド経路（guide channel）は、全体的または部分的に背部が無く、端部トラックが無く、上部トラックと下部トラックとの間の空間を液体が通過することができる。例えば、図１５０に示すように、部品３０９４および３００４ａは、削除され得る。図１５０に示すように、任意で、ガイドシステムは、作動しているチャンバに向かってまたはチャンバから、流体の側または中に配置され得る。ある種のエンジンでは、ガイドシステムは排気中に配置されるが、一般的には、ガイドシステムは、吸気ガス中に配置される（というのも、排気は、ガイドシステムの作動表面および機能部位を汚染する傾向にあるからである）。例として、図１５３は、２つのトロイダル燃焼チャンバ３０３５および３０３６（これらは各々、破線３００５および３００６としても示されている）、互いに分離されるとともにガイドの部品によって間隔があけられたチャンバを規定する部品、並びに、張力部材３１０５（例えば、ボルト）によって一体化された（および、前もってプレスされた）可動部品およびシリンダ部品、を備えたエンジンの断面の半分を示している。本明細書において、燃焼ボリユームを含む部品は窯業製品であり、ガイドの部品は金属であり、任意に鋳物である。ガイド３１１３を受けるための、絶え間のない正弦波状の溝を有する１つのトロイダル金属部品３１０６は、任意で軸３０８６に対して回転するローラベアリングを含み、当該トロイダル金属部品３１０６は、実質的に同一であるが相対的に反転する２つのトロイダル部品３１１０を分離する。吸気は３１０８にて示されており、排気は３１０９にて示されている。互いに反転している同一のトロイダルシリンダ部品３１１１は、周囲に設けられている一連の金属部品３１１２によって分離されており、各々がシャフトおよびローラアセンブリ３１１３を備えている。部品３１１２は、吸気が通過するための一連の穴３１１４を備えている。下部トラック３０９０の曲率のみが同じであって、簡略化のために、上部トラック３０８９の曲率は省略している。圧縮性の断熱材が３１１０ａおよび３１１１ａに示され、セラミック製の断熱材が３１０５ａに示されている。
【０２１２】
ガイドシステムは、作動しているチャンバと、あらゆる方法にて関連し得る。例として、図１５４は、４つの同一の作動しているチャンバ３１１５と、２つの同一の完全なガイドアセンブリ３１１６とを備えている装置を示しており、各々は、上部トラックおよび下部トラックを備えている。ピストンアセンブリ３００４およびシリンダアセンブリ３００７は、共に複数の部品によって形成されており、当該部品は、各々留め具３００４ａおよび３００７ａによって繋ぎ合わされている。上記部品がトロイダルである場合には、装置は全てが１つに繋ぎ合わされる。つまり、留め具を介して、まずシリンダ部品、次いでピストン部品、次いで他のシリンダ部品と繋ぎ合わされ、完成時には、留め具が徐々に一緒に締め付けられる。ガイドは、１回転あたり同じ数の往復運動を有している。エンジンは、ガイドが互いに完全に同調できるように非常に注意深く一体化されなくてはならず、および／または、ローラアセンブリは、エラストマーの中間層を有するタイプでなくてはならない。別の実施形態では、ガイドシステムは、回転運動に対する往復運動の比率が異なっていてもよいし、ガイドシステムは、別々に機能してもよい。別の実施形態として、図１５５および詳細には図１５６に、作動している２つのチャンバ３１１５エンジンを示す。ここにおいて、往復部品３００４は、シリンダアセンブリ３００７に対して、時計回りに回転している。上記シリンダアセンブリ３００７は、ベアリング３１２０ａ上に設けられており、それ自体が、筺体３１２０に対して、反時計回りに回転している。上記回転は、逆回転にされ得る。３つの完全分離のローラ−トラック  トロイダルガイドシステムが、３１１７、３１１８および３１１９に配置されている。各ガイドシステムにおける正弦波または他の波は、同じ振幅および全体的な直径を有しているが、異なるピッチを有している。それによって、各システムにおいて、往復運動に対する回転運動の比率が異なっている。伸縮性のローラアセンブリ（extensible / retractable roller assemblies）の手段によって、１つのシステムのみが、常に係合可能である。係合させるガイドシステムの選択は、リング３１２１の動作によってなされる。リング３１２１は、作動装置３０２１（ａ）によって、シリンダアセンブリ３００７と同じ速度で回転している。上記リングは、一連のスライドシャフトまたは要素３１２２に接続されており、これらは、ローラアセンブリの伸長または収縮を実現する。好ましくは、ローラアセンブリは、バネによって収縮位置に向かって負荷がかけられている。このような収縮／係合装置は周知であって、図１５６に、２速度システム（two-speed system）の原理を示す。このとき、シャフト３１２２は、ローラ／ガイドアセンブリ３１１９ａの一部分と係合する、板状の部分３１２２ａを有しており、当該部分３１２２ａが、バネ３１１８ａによって収縮位置へ付勢されている。正弦波状のトラックは、本明細書中に示すように、収縮性または固定化された、非回転性のガイドまたは固体のガイドへ係合され得る。図１４８および図１５１に示すように、任意で、ガイドはローラを有する。図１５５に示すシステムは、効率的な機械であって、内部燃焼エンジン、可変段変速機および差動装置の機能を組み合わせることが可能である。クラッチの機能は、２つの回転要素とあらゆるパワーテイクオフポイントとの接触部に配置され得る。図１４５も参照のこと。図１５７は、内部燃焼エンジン、および可変的に段が設けられた変速機の機能のみが組み合わされた機械を示している。２つの燃焼チャンバ３１１５の２つのセット（全部で４つのチャンバ）は、歯車の形をしたパワーテイクオフポイント、シャフト３１２２ａ、および段が設けられた変速システムによって分離されている。上記変速システムは、３つの分離されたガイドシステム３１２３、３１２４および３１２５を含み、各ガイドシステムは、上部トラックおよび下部トラックを有している。各ガイドシステムにおける正弦波状のシステムまたは類似の波のシステムは、同じ振幅、ピッチおよび曲線を有しており、これらは同一である。ガイドシステムは徐々にサイズが増すので、当該ガイドシステムは、サイクル数が徐々に増すか、あるいは、１回転あたりの往復運動の数が増す。図１５５に示すシステムのように、常に１つのガイドシステムのみが係合される。当該構成では、ガイドシステム３１２５はローギア（low gear）を示し、ガイドシステム３１２４はインターメディエイトギア（intermediate gear）を示し、ガイドシステム３１２３はハイギア（high gear）を示す。エンジン／トランスミッション  システムの別の態様では、ガイドシステムのピッチおよび曲線は類似しているが同一ではなく、各々は、燃焼に対して調節されているとともに、特定のギア比における特性に操作されている圧縮比が可変であるエンジンでは、ガイドの振幅も可変であり得る。複数のカムを備えるシステムでは、１回の往復サイクルの全てまたは一部を行うために、ガイドの動作を連結させ得る。当該動作では、同時に１つのガイドを突出させるとともに１つのガイドを引っ込める。例えば、ガイドの交換は、往復部品がＴＤＣ／ＢＤＣにあるときに、常に起こり得る。
【０２１３】
ここまでの開示では、主として、１つまたは複数の同心トロイダル作動室は、燃焼室になるという構想で言及された。そこでは、クランク、ガイド、またはどのような駆動システムも必要ない。２つの流体作動室を有する、１つのピストンを備える１つのシリンダは、一体型エンジン／ポンプとして機能するだろう。図１５８は、トロイダル燃焼室３１４６が、ポンピングボリューム３１４７に作用するピストン３１４５を駆動する装置を示す。動作において、燃焼室の膨張は、逆止弁３１４９を通って符号３１４８の方向にボリューム３１４７が出て行くように流体を送り出す。そして、燃焼室の圧縮は、逆止弁３１５１を通って符号３１５０の方向から入ってくる流体のボリューム３１４７の圧力によってもたらされる。（このような機構は、配管の流れの圧力を高めるために利用できる。）あるいは、および／または、それに加えて、１つまたは複数の作動室は、エンジン吸気空気を含む任意の気体の圧縮、または任意の気体を送り出す機能として利用することができる。例として、そのような装置の半分が、概略断面図として図１５９に示されている。ここで、ピストンロッドアセンブリ１７０１は、シリンダアセンブリ１７０３の中で符号１７０２方向に往復運動し、最大に膨張したときの作動室１７０４および最大に圧縮されたときの作動室１７０５の２つの作動室を形成する。作動室１７０４が最大に圧縮されたときの、ピストン／ロッドの一部が、破線で示されている。ポート１７０７ａを通って入ってくる、例えば外気のような気体１７０７は、ピストン／ロッド・アセンブリによって圧縮され、それから、輸送ポートまたは凹部１７０８と、輸送通路１７０９と、第２ポート１７１０とを通ってピストン／ロッド・アセンブリの内部ボリューム１７１１の中に排出される。輸送ポートまたは凹部１７０８は、円周経路に沿って、無端かつ環状に配置されてもよいし、分割され不連続に配置されてもよい。上の作動室１７０４のために別の構成が示されている。ここでは、圧縮されたまたは送り出されたガスは、凹部１７０８から、ピストン／ロッド・アセンブリのボリュームに通じていない通路１７１２へ輸送される。別の実施形態では、作動室の１つは、本明細書の他の箇所で開示されているように、燃焼室であってもよく、他の作動室は吸気圧縮のために使われた。これまでのところ、ほとんどの実施形態は、２つの作動室の間を往復運動する１つのピストンを含んでいた。さらなる実施形態では、例えばばねのようなエネルギー吸収装置を使用することにより、対のクランクシャフトおよび／または対の燃焼室を用意する必要がなくなる。ピストンの片側のみに燃焼室を有するエンジンのバランスのとれた動作を実現するために、２ストロークエンジンの場合、大部分の応用においてエネルギー吸収装置は、少なくとも燃焼室を圧縮するために十分なエネルギーを蓄え、解放する容量を有している。例として、図１６０は、ヘッド１００４を備えるシリンダ１００３の中を符号１６３４の方向に往復運動をする内部ボリューム１６７６を有する１つのピストン／ロッド・アセンブリ１６０６と、１つのトロイダル作動室１００２と、ピストンの反対側にある円筒状の作動室１６７４とを有するエンジンまたはポンプまたは圧縮機を概略的に示す。作動室は、燃焼室への吸気を含む、ポンプ、気体圧縮機として、または他の任意の目的のために使用される。この実施形態では、循環的なエネルギー吸収・発生装置は、金属ばね１６７５である。しかし、任意の適したエネルギー吸収装置を使用してもよい。図示された実施形態では、作動室１００２は、燃焼室である。しかし、もし符号１６７４が燃焼室になり、符号１００２がエネルギー吸収・発生装置を含む作動室になったとしても、本発明の原理は同等に作用する。その場合、ばねは燃焼室の圧縮のために作用し、その負荷は選択的に入れ替わる。簡単のために、全ての、ポート、バルブおよび燃料供給装置を省略するが、ここで開示したこれらが使用されてもよい。図１１０および図１１１のエンジンの上記原理が具体化されてもよい。
【０２１４】
さらなる実施形態では、１つまたは複数の作動室の中のピストン／ロッド・アセンブリの往復運動は、１つまたは複数の他の作動室の中に流体を送り出す。多くの応用において、カムシステムの機能を、ある種の排出動作または圧縮動作と組合わせることが好ましい。カムフェースは、生じた仕事のほとんどを直接的または間接的に輸送するので、摩耗の理由により、直接の接触がないことが好ましい。排出された流体は、ベアリングおよび熱輸送機構として機能する。例として、図１６１は、ある実施形態の断面の半分を概略的に示している。その主要部は、回転および非回転の往復運動構成要素の両方に適応可能であり、かつ、燃焼室に入る前の吸気の圧縮に特に利用することができる。ピストン／ロッド・アセンブリ３０３９は、シリンダアセンブリ３００７の中で符号１７０２の方向に往復運動をする。十分に膨張したときのトロイダル燃焼室が、符号３０４０として示されている。“Ｂ”ポート３００７ａを通る排気に置き換わるように、圧縮された吸気が、“Ａ”ポート３０３９ａを通って燃焼室の中へ移動する。吸気は、複数の平衡ばね３０４４と圧力との組合せによって選択的に作動するポペット弁３０４２を介して導かれ、トロイダルまたは円筒形状の室３０４１の中で圧縮される。燃焼室３０４０での圧縮ストロークに対応する、室３０４１での圧縮ストローク端では、ピストン／ロッド・アセンブリ３０３９は、破線で示される符号３０３９ｂに位置し、ポペット弁は、破線で示される符号３０４２ａの位置にある。圧縮された気体は、“Ｃ”のクリアランス空間および“Ａ”のポート３０３９ａを介して、気体リザーバ（貯蔵室）３０４３に入る。ストロークは固定されているので、室３０４１での圧縮の度合いは、半径Ｒ１およびＲ２の関係に大きく依存している。エンジンおよび圧縮機の両方が、一緒に１つの固定されたアセンブリ（好ましくはシリンダアセンブリ）、およびそれに関連して往復運動をする１つのアセンブリ（好ましくはピストン／ロッド・アセンブリ）を有するような選択された実施形態において、ＩＣ機関は、それに搭載されている図１６１のそれと類似の吸気圧縮機を有してもよい。他の箇所で開示された２ストローク・クロス・フロー・バルブレス・ポーティングを使用すれば、エンジン全体は、１つの重要な移動部を有するだけになる。なぜなら、ハウジングまたはシャフトに回転的に取り付けられていなければ、他の部分は固定されているからである。エンジンの半分のみが示されている概略図１６２の実施形態では、“Ａ”は、燃焼室の断面を示し、“Ｂ”は、吸気圧縮機の断面を示す。ここに示す構成は、２つのトロイダル作動室１７１９および１７２０に加えて、２つのトロイダル燃焼室１７０５および１７０６があることを除き、図１５９に開示した構成に類似している。ピストン／ロッド・アセンブリ１７０１の圧縮突起１７１５は、より半径が大きい。圧縮突起１７１５は、通路１７１３によってメイン内部ボリュームにつながった空洞部１７１２を有する。外気１７０７が圧縮されボリューム１７１１に移動させられた後、排気が共通ポート１７１６に出て行くと共に、高圧の吸気が、ポート１７１４を介して燃焼室１７１８および１７１９に入る。最大に膨張したときの燃焼室１７１８は、実線で示されており、ピストン／ロッド・アセンブリの突起部１７１７によって、燃焼室１７１９から分離されている。室１７０４および１７１８が最大に圧縮されたときの突起１７１５および１７１７は、符号１７０６および１７２０の破線で示されている。ストロークは一定であるので、圧縮比は、（半径Ｒ１−半径Ｒ２）と、（半径Ｒ３−半径Ｒ４）との間の関係に依存しているだろう。トロイダル燃焼室１７１８および１７１９は、標準的な形状であってもよいし、または、図１２７、図１３８から図１４４に示される広く正弦波状の形状を有してもよい。同様に、トロイダル圧縮室１７０４および１７０５は、標準的な形状であってもよいし、または、図１２７、図１３８から図１４４に示される広く正弦波状の形状を有してもよい。輸送ポートまたは凹部１７０８は、無端かつ環状であってもよいし、円周経路および／または広く正弦波状の経路に沿って、分割され不連続に選択的に配置されてもよい。そのような凹部の線は、概略的に、図１４２の左側にある破線３０３９ａによって示されている。もし、対の室の両方が広く正弦波状の形状であった場合、各室は、異なるデザインであってもよい。例えば、燃焼室が図１４３に示されるものと類似のデザインを有して、圧縮室が図１４２に示されるものと類似のデザインを有してもよい。そのような場合、通常の動作の間に燃焼室の表面が物理的接触をするのを防ぐために、圧縮室は、システムガイドとして機能するデザインであってもよい。さらなる実施形態では、図１５９、図１６１および図１６２に開示される構成は、燃焼室を出た後の排ガスを圧縮するために適応させられる。選択的に、高温高圧の排ガスは、ガスに含まれるエネルギーから機械的仕事を引き出すために、タービンを通過する。
【０２１５】
さらなる実施形態では、作動室の複数の対は、作動室からの流体が通過する同軸の且つ少なくとも部分的に円筒形状またはトロイダル型のボリュームとともに、軸に沿って配置されており、ボリュームは作動室にほぼ並行して位置している。大きさが統一されていない複数の同軸の燃焼室は、上記で開示された。アセンブリの理論的問題は存在しない。なぜなら、図１１０および１１１にあるように、統合構成要素２００６は、移動し、構成要素２００５にフィットする。同一のサイズおよび構造の２つより多くの燃焼室を有することは有用であるが、図１５４で検討したように、（特に移動要素について）アセンブリの問題があるだろう。１つのエンジンにおいて、同一の２つより多くの室を組合わせることの有利な点は、燃焼室の部品の１組またはモジュールを使う範囲のエンジンを製造することができることを含む。出力および掃引する体積を変更したエンジンを作るために、１つの燃焼室モジュールを使用する場合、モジュールの中の気体通路は、そのモジュールを使うのに適当な最大のエンジンの気体の流れに適応するサイズになる。例として、図１６３から図１６６に種々の可能な気体の流れのレイアウトを概略的に示す。ここで符号３１２６は、重複した同じサイズのトロイダル作動室を示し、符号３００４は、符号３００８の方向に往復運動をする移動要素を、符号３００７は、全ての実施形態において回転可能である“固定された”シリンダアセンブリを、符号３０５７はハウジングまたはケースを示す。“Ａ”は、吸気ボリュームを表し、“Ｂ”は、高温高圧排気を表し、“Ｃ”は、より低い温度／圧力の排ガスを表す。続いて説明されるように、フィラメント状の物質は、概略的に符号３１２８ａで示される。弁およびポートは示されていないが、この明細書の他の箇所で説明したように、および／または任意の都合のよい方法によって具体化することが可能である。実線矢印は、ポートを通過する気体の流れを示し、点線矢印は、輸送ポートからおよび／または輸送ポートへの気体の流れ、または、通路あるいは高圧空間（plenums）を経由した流れを示す。全ての他の要素のように、断熱材は概略的に符号３１２７で示される。１組のトロイダル作動室３１２６を示す図１６３では、断熱材３１２７は、燃焼室の中に入る吸気の流れ、中央の排ガスリザーバにはいるそこからの排気の流れ、熱い要素から吸気の流れを分離する。ボリュームＡおよびＢを入れ替え、要素３００４および中央（今は吸気）ガスリザーバまたは高圧空間の境界面に、示すように、断熱材３１２７を設ければ、流れは逆にできる。２組のトロイダル作動室３１２６を含む図１６４は、符号３１２８で概略的に示される輸送ポートを有する系を示す。ここで再度、ボリュームを入れ替え、断熱材を配置し直せば、流れを逆にできる。２組のトロイダル作動室３１２６を含む図１６５は、構成要素３００４および３００７に隣接する排ガスの流れとが、熱の流れを減少させるために使用される。すなわち、エンジンの中央を含み、これらの要素に渡った熱勾配は、例えばタービン、または蒸気機関のための蒸気発生器等の、機械システム３１３０に部分的に占められる。符号３１３０が燃料供給システムであった場合、これは、沸騰する��り高い温度で、圧力の下で液体燃料を維持することに役立つ。圧縮機および／またはタービンシステムの代わりの場所は、符号３１２９／３１３４に概略的に示される。図１６３、図１６５および図１６６では、ケースまたはハウジング３０５７は、ボリュームＡを規定する構造の一部を含み、一方、図１６５では、断熱材３１２７はボリュームＣを規定する構造の一部である。別の例が、２組のトロイダル作動室３１２６を含む図１６６に示されている。ここで、外気３１３６は、圧縮機３１２９に入り、高圧の吸気が高圧空間または環３１３１を経由して管状のボリュームＡに供給される。ここで、熱交換器３１３２は、アフタークーリング（後の冷却）の目的のために配置されている。他の箇所で説明したように複合体（compounding）に利用するために、および／または、上述したようにベアリングに圧力を与えるために、状況に応じて熱交換器の中を、圧力が加えられた水が循環する。管状のボリュームＢからの熱い排気は、高圧空間または環３１３３を経由してタービン３１３４にいく。これは、圧縮機３１２９と機械的に結合している。タービンを過ぎると、低温低圧の排気は、管状のボリュームＣを通って出口３１３５に流れる。同等の同心のトロイダル室３１２６の対の数が、比較的多い場合、エンジンは、魚雷のような、または管状の形状を有しているだろう（有しているかもしれない）。これは、符号３１３６および３１３５で示される単一の方向の気体の流れとともに、エンジンを、飛行機または魚雷を含むある船舶（マリンクラフト）のような、特定の応用に適したものにする。符号３１３５においてまたはその後で、明らかに、追加の複合体は、低温の排ガスからさらなる仕事を抽出することができる。ある実施形態では、特に気体の流れが単位体積辺り大きく、かつ／または、符号３００４および３００７で使われる構造の要素が適度なよい断熱性を有する場合には、分離断熱材３１２７を用いる必要はない。
【０２１６】
さらなる実施形態では、ピストンは、直接的または間接的に、リニアな（すなわち往復運動をする）電気モータまたは発電機に、動力を供給する、またはそれらによって動力を供給される。燃焼室は、上述のもの−従来のクランクシャフト、スロット駆動クランクシャフト、およびガイドシステム−以外の機械システムによって、（個々にまたはグループで）分離されてもよい。例えば、燃焼室は、電気モータまたは発電機によって分離されることもできる。構成要素３００４が、電気モータ／発電機の一部を含み、複合的な動きを有する（すなわち往復運動と回転運動とを有する）場合、電気アセンブリの巻線の少なくとも１つは、従来の帯形状を有する必要がなく、正弦波状・トロイダル形状、符号３００４上の点の運動に対応した電気巻線の正弦波状の形状、を有してもよい。複数の作動室の間の電気モータおよび／または発電機の代わりの配置では、そのような電気システムは、図１１０および１１１に概略的に開示するように、複数の同心のトロイダル燃焼室の外側または内側に配置できる。電気機器をこのように配置できるので、他の機械または機械装置を配置することができる。上記他の機械または機械装置は、計数装置、速度計、出力取り出し点、変速機、クラッチ、燃料供給器または燃料供給ポンプ、給油（潤滑供給）機械または給油ポンプ、内部冷却に関する機械またはポンプ、排ガスから追加の仕事を抽出するために（複合的に）使用されるエンジン、ポンプ、（トロイダルまたは他の構造の両方の）圧縮機等を含む。例として、図１４５では、ハウジング３０５７の中で順に回転するシリンダアセンブリ３０５６の中で、往復運動および回転運動をするピストン／ロッド・アセンブリ３００４によって規定される、１対のトロイダル作動室３１２５を有するエンジン、ポンプ、または圧縮機が示されている。他の場所にガイドシステムが備えられているとすると、発電機または電気モータは、要素３００４に搭載された１組の巻線と符号３０５６の他のものと共に、符号３０５８ａに配置することができる。電気的性能は符号３０５６に関連した符号３００４の複合的な運動に関連している。別の実施形態では、図１６７は、ゾーン“Ｂ”および“Ｃ”で示される電気モータ／発電機を、ゾーン“Ａ”で示されるポンプ、圧縮機、またはＩＣ機関に結びつける代替の方法を概略的に示す。この実施形態では、結合されたピストン／ロッド／主電気要素・アセンブリ１１０２は、２つのトロイダル作動室１００２を規定するシリンダ１００３およびヘッド１００４のアセンブリの中の軸１００６に沿って往復運動をする。アセンブリ１１０２は、実線で往復運動の１つの端のときの位置が示されており、他の端での位置が破線で示されている。空間１２７５は、例えば吸気増進装置、弁作動機構、往復運動を合成された運動に変換するためのガイドシステム等、任意の都合のよい機構を収容する。全ての機構は、状況に応じて符号１０１０の断熱材によって囲まれる。往復運動をするピストン／ロッド・アセンブリをクランクシャフトまたは輪止めくびき（scotch yoke）に直接的または間接的に結合させることは明らかである。これは、回転する電気モータ／発電機を同様に駆動する。このオプションはここでは���示されていない。代わりのオプションは、“Ｂ”で概略的に示されるように、往復運動をする要素１１０２をリニアまたは往復運動をする電気モータ／発電機に結びつけることである。ここで、２組の主巻線のうちの１つは、符号１１０２ｃおよび１１０２ｄのそれぞれに搭載されている。要素１１０２も回転する場合、代わりのオプションは、“Ｃ”で概略的に示すように、要素１１０２を合成された運動をする電気モータ／発電機に直接的または間接的に結びつける。ここで、２組の主巻線は、符号１１０２ａおよび１１０２ｂに搭載されており、要素１１０２ｂに関連する要素１１０２ａの往復運動と回転運動との合成によって、電気的な力が生成または使用される。図１６７は、全体的に概略図である。複数の要素は、別の要素と関連して概略のスケールで示されており、斜面および／または減速ギア装置の手段を含む、都合のよい手段によって、任意の方向または位置で結合される。要素１１０２は、固定されていてもよく、符号１００３、１００４、１１０２ｂおよび１１０２ｃを含む他の主要な要素は往復運動と選択的に回転運動をしていてもよい。図１６７の実施形態は、水平に往復運動をする要素１１０２と共に示される。別の実施形態では、それは垂直（縦）に往復運動している。さらなる実施形態では、往復運動をする部品が重い場合、複数の作動室は形はどうあれ同等ではない。例えば、重力に対抗して上の方向に往復運動をする（複数の）要素を押す下方の室は、例えば、上方の室の中より下方の室の中で、作動室を通過する断面がより小さくなる伸びることができる結合を構成するような、より大きい掃引容積を有する都合のよい任意の手段でデザインされてもよい。さらなる実施形態では、ポンプまたは電気リニアモータ／リニア発電機のような往復運動機械に結合するエンジンであるか否かに関わらず、往復運動をする質量の重力（引力）を補うことを含むなんらかの理由によって、同等でない容積の複数の作動室を構成する方式は、上述した任意のエンジンに適応する。別の例では、図１６８は、シリンダアセンブリ３００７および中で往復運動および回転運動を行うピストン／ロッド・アセンブリ３００４によって規定される、２対のトロイダル作動室３１２６を有するＩＣ機関または圧縮機またはポンプを、概略的に示す。ピストン／ロッド・アセンブリは、ガイドシステム３１５３によって運動が支配される。随意で、要素３００７は、符号３０５７の破線で示すハウジングの中で回転してもよい。流体は、“Ａ”から複数の作動室３１２６を通って流れ、“Ｂ”を経由して出て行く。電気モータおよび／または発電機は、符号３１５２に示されるように、その主要要素の、おおよそ正弦波状の無端の電気巻線の少なくとも１つを有し、他の主要要素の巻線は任意の便利な形状である。（複数の）巻線３１５２は、要素３００７および／または要素３００４と一体であってもよい。
【０２１７】
リニアの電気モータまたは発電機と結びついた本発明の（複数の）エンジンの別の実施形態では、エンジンとモータ／発電機との間の繋がりにおいて、ある種のストローク拡大機が含まれる。種々の実施形態では、ストローク拡大機は、機械的ばねまたはガス式ばねを含む。理論的には、複数のばねは、ストロークの一部の間でエネルギーを吸収し、ストロークの別の間に同等の量のエネルギーを放出する。実際には、小さい往復運動の損失または機械的損失があるが、エンジンまたはモータ／発電機により生成される仕事に対して、これらは比較的わずかである。他の実施形態では、ガス式ばねは、同様に、ガスポンプまたは圧縮機である。例として、図５０２は、２つの代替の構成を概略的に示す。図では、固定された要素は、単一の平行線のハッチ（ハッチング）で示され、エンジンストロークで往復運動をする要素は、プラス４５°の角度の二重平行線のハッチで示され、拡大されたストロークで往復運動をする要素は、マイナス４５°の角度の二重平行線のハッチで示される。シリンダモジュール１２７１は、符号１１の方向に５寸法単位のストロークで往復運動をする、往復運動の中心ＣＲに示されるピストン／ロッド・アセンブリ１１０２を含む。ピストン／ロッド・アセンブリは、排ガス処理ボリューム１００８によって少なくとも部分的に囲まれる対の燃焼室１００２を規定する。ピストン／ロッド・アセンブリは、吸気ガスのためのボリューム１２を有し、ストローク拡大機を囲む構造１３に固定して取り付けられており、リニア電気装置の固定的に搭載されたトロイダル・ステーター１４を含むハウジングの中で往復運動をする。エンジンは、上述したどのような方式で動作してもよく、どのような構造でもよい。ステーター１４は、冷却フィン２３、一端に閉鎖板（closure plate）１５を有し、シリンダモジュール１２７１のハウジングに取り付けられた他端を有し、これまたシリンダモジュールに固定的に取り付けられた追加的な断熱ケース１０１０によって囲まれている。２つの代替の構成が構造１４の中で示されている。中央線より下の“Ａ”では、リニア電気装置のトロイダル往復運動部１６（往復運動部は、回転装置のローターと同等のもの）は、各端部にガス式ばね１７を有し、中央線より上の“Ｂ”では、トロイダル往復運動部１６は、各端部にある種の、ここでは一組のコイルばね１９として示される金属ばねを有する。各ガス式のばねは、一定の容積のガスを含むトロイダルボリュームを含む。時間がたてばいくらかのガスの漏れがあるだろう。しかし、ガスの量を一定に保つために、任意の都合のよいガス補充装置を用いることができる。両方の往復運動部は、符号２０の方向に７寸法単位の拡大されたストロークを有する。往復運動の端を破線で示す。動作において、要素１１０２はＴＤＣ／ＢＤＣからストロークを始めるので、往復運動部１６および１８の慣性により、１７および１９は圧縮され、エネルギーを吸収する。要素１１０２は、運動の中間点に向かってより一定の速度に達するときに、要素１１０２より速い速度に往復運動部を加速する過程で、ばねのエネルギーが放出される。燃焼室１００２の中の吸気を圧縮するために要素１１０２が減速するとき、往復運動部の運動���ネルギーのせいで、エネルギーを吸収するばね１７および１９によって減速されるまで、それらは一定の速度であり続け、その後、サイクルが反転し繰り返される。別の実施形態では、複数のばねと、ガス圧縮機としてまたはある種の流体のポンプとしての複数の往復機能とを含む複数のトロイダルボリュームを、往復運動部の複数のばねは含む。他の実施形態では、複数の、ボリュームまたはステーターまたは往復運動部は、トロイダルではなく、トロイダル配列に配置された、一連の個々のボリューム、ステーター、または往復運動部であってもよい。さらなる実施形態では、ボリュームまたはステーターまたは往復運動部は、任意の便利な方式で配置された、少なくとも１つのまたは一連の個々のボリューム、ステーター、または往復運動部であってもよい。構造１３は、一方の側のプレート１５と他方の側のシリンダモジュール１２７１との間の各側面で、随意である種のポンプまたは圧縮機として働く２つの循環的に変化するトロイダルボリューム２１および２２を規定する。別の実施形態では、一連の個々のボリュームが、トロイダル配列２１および２２に配置されてもよい。随意で、破線矢印によって示される吸気は、符号２４に入り、ケース１０１０とステーター１４と端部プレート１５との間の空間２５を通って流れ、固定されたシリンダ２６を通って流れ、構造１３の内部のボリューム２７に入り、そこからボリューム２１の中に弁または開口部（図示せず）を経由して流れ、そこで随意で膨張または圧縮される。“Ｂ”の構成では、随意で冷却フィン２３を備えた、随意の中間のトロイダル第２往復運動部２８が、往復運動をする構造１３の一部を含む。往復運動部１８は、随意で、複数の巻線、ステーター１４に関連した１つまたは複数の電気／磁気の発生、および中間往復運動部２８に関連した１つまたは複数の電気／磁気の発生を与えられる。吸気は、ボリューム２１から複数の開口部または弁（図示せず）を経由して金属ばね１９を収容するボリュームの中に入り、往復運動部１８の中の１つまたは複数の開口２９を通って、追加の金属ばねを通過し、複数の開口部または弁（図示せず）を経由してボリューム２２の中に入る。ボリューム２２では随意で膨張または圧縮され、複数の開口部または弁（図示せず）を経由してボリューム１２の中に入り、明細書の他の箇所に開示した方法で、そこからポート１２ａを経由して燃焼室１００２の中に入る。符号２４の入口からの通路において、吸気は、ステーター１４、中間往復運動部２８、および往復運動部１８から熱エネルギーを吸収して、複数の燃焼室に熱エネルギーを取られる。ここで、いくらかの仕事は、それから得られる。これは、５％から１０％の典型的な効率の損失（浪費した熱の形のほとんど全て）は、ここで保存されるので、電気装置は１００％に近い効率であることを意味する。“Ａ”の構成では、符号３１の複数の開口部によって、吸気が、冷却の目的のために往復運動部１６の中のボリューム３２に循環する。吸気は、複数の開口部または弁（図示せず）を経由してボリューム２７からボリューム２１へ進み、そこから通路３０を経由してボリューム１２に進み、ポート１２ａを経由して燃焼室１００２に進む。燃焼の後、���字の矢印で示される排ガスは、ポート１２ｂを通過して外周の排ガス処理ボリューム１００８に進み、そこから複数の開口部または弁（図示せず）を経由して通路３３に進み、ボリューム２２に至る。ここで、それは、随意で膨張または圧縮され、随意で通路３４を経由して、小さい長方形３５で概略的に示されるタービンに進む。これは、１サイクルの半分の間に、要素１１０２は５距離単位移動するが、往復運動部は１２距離単位移動するので、符号２０で示されるストロークが、符号１１で示されるストロークに加えられたように見ることもできる。別の実施形態では、異なる動作モードの間で、往復運動部のばね定数を変更するために、ガスの量が変化される、または、金属ばねの支持体が動かされる。ストローク拡大機の有利な点は、所定のｒｐｍで、増加した運動の速度および幅によって、所定の出力のための電気要素の質量を減少させることができることである。ストローク拡大機の力学および運動学は複雑で、その特徴、特に往復運動部の質量およびばね定数の特性は、サイクルの別の部分に関連して、サイクルの一部において要素１１０２の速度に影響するだろう。ある実施形態では、ストローク拡大機の結合は、要素１１０２に、ＴＤＣ／ＢＤＣに近いサイクルタイムの比較的大きな割合を過ごさせ（よりよい効率のために限られた期間の中での燃焼を可能にする）、その移動経路の大部分を通してより速く動くようにする（電気的性能を改良する）傾向があるだろう。図５０２は、全体的に概略図であり、その特徴は、他の任意の特徴に関連して特定のスケールでは示されていない。別の実施形態では、本発明のストローク拡大機に結合された部材と共に、往復運動部を有する従来のエンジンが使用される。別の実施形態では、コンピュータおよびコンピュータプログラムの使用に関して明細書の他の箇所で説明した類似の方法によって、符号４１で概略的に示される、１つまたは複数のコンピュータに読み出された１つまたは複数のコンピュータプログラムが、ストローク拡大機および／またはエンジンの、任意の要素またはパラメータの、調節、制御、測定または監視に使用される。さらなる実施形態では、電気モータまたは発電機の、本質的要素の両方が回転する。回転装置の場合、通常はステーターであるものは、ローターとは反対方向に回転し、随意で合成された動きと往復運動をし、それは回転−リニア・電気モータまたは発電機とみなしてもよい。そのような、回転−リニア・発電機および／またはモータは、図１４５から図１４７のエンジンへの取り付けに好適である。他の実施形態では、図１４５から図１４７のエンジンに類似の任意のエンジンに結合されたモータまたは発電機で、逆回転の動きのみが望まれる場合、合成された動きを有するエンジン要素の１つは、ここで開示された機構のような、合成された動きを回転のみの動きに変換する機構を介して本質的電気的要素の１つに結合されてもよい。さらなる実施形態では、ここで開示されたストローク拡大機は、ポンプおよび／または圧縮機に適応される。後の方では、ある実施形態では、ストローク拡大機の寸法幅は一般的に速度と共に変化するので、速度を変化させることが、各サイクルで仕事をする容積を変える。図５１２���はストローク拡大機のさらなる実施形態が開示されている。ここで開示された任意の電気モータおよび／または発電機では、１つまたは複数のステーター、ローターおよび／または往復運動部上の複数の巻線は、分離した区域に配列することを含んで、どのように配列されてもよく、また、交流電流を生成するまたは受け取るために、ある区域に流れる電流を、接するまたは隣接する区域に関連して、異なる極にするまたは逆にするような方法を含んで、一緒にどのように結合または配線されてもよい。さらなる実施形態では、少なくとも１つのステーター、ローター、および／または往復運動部は、他の導線と近接する導線の部分が空気または電気的絶縁体によって互いに離間されるように、適当なコアの周りに巻かれた導線を含む１つまたは複数の巻線を有するべきである。さらなる実施形態では、少なくとも１つのステーター、ローター、および／または往復運動部は、１つまたは複数の永久磁石を含むべきである。さらなる実施形態では、少なくとも１つのステーター、ローター、および／または往復運動部が動いている場合、動いている要素と任意の固定された要素との間の電気回路は、ブラシおよび／またはここで開示された任意の装置を含むある種のブリッジを含むべきである。
【０２１８】
別の実施形態では、作動室を通る断面は、平行四辺形に近い形状を有している。選択された作動室のトロイダル形状の断面の半分の概略図が図１６９に示されている。そこには、高さＨと外側半径Ｒ２−内側半径Ｒ１との比が６：５に等しい場合が描かれている。ここで、開口“Ｉ”の最大吸気ポートは符号３１３７で示され、開口“Ｅ”の最大排気ポートは符号３１３８で示され、ＩおよびＥの寸法は、それぞれ０．１８３×Ｈおよび０．２６７×Ｈである。符号３００７に対する符号３００４の動きが正弦曲線で表される場合、上死点からクランク角で測られるポート／弁の開口は、排気開１１４．７°、吸気開１２６．９°、吸気閉２３３．１°、排気閉２４５．３°である。（Ｒ２−Ｒ１）とＲ１との比が１：２．５の場合、最大吸気ポートの面積と最大排気ポートの面積との比は、１：１．０４である。寸法Ｓはストロークを表す。作動面ＡおよびＢは、示されるように、ピストンおよび／またはシリンダ壁ＣおよびＤに対して角度Θを有する。燃焼室を横切るガスの流れが可能な限り滑らかになり、応力が軽減され、モノリス（一体）の要素３００４および３００７の中で応力がより一様に分布するように、複数の面の切片は、示されるように、丸くされている。２ストロークＩＣ機関の場合、滑らかなガスの流れの目的は、２ストロークの不要物の除去を最適化し、ポートを閉じた後の吸気に残る未処理の排ガスを最小化することにある。室は最大の容積の時が示されており、要素３００４は、符号３００４ａの破線で示される位置のときに最大の圧縮の効果をもたらすために、符号３１３９の方向に動く。別の実施形態では、流体の流れは逆でもよい。
【０２１９】
さらなる実施形態では、実質的に同一の要素を、図１７０から図１７４（図示された装置は全て４つのトロイダル作動室を有する）に示されるように、単一のデザインの１つの装置および／または実質的に異なるデザインの装置の製造に繰り返し使用することができるように、複数の要素はモジュラー構造である。そのような装置は、複数の、ＩＣ機関、圧縮機またはポンプを含む。特徴および流体の流れは、主として燃焼エンジンに関連して説明されるが、それらはポンプ、圧縮機および他の機械装置に適応可能であり、ここで燃焼室としてデザインされたボリュームは、作動室になる。複数の、ピストンアセンブリおよびシリンダアセンブリは、両方とも、留め具によって共に固定された複数の要素で構成される。図示されるように、複数の要素が一体のトロイドである場合、第１のシリンダ要素と、それからピストン要素と、それから別のシリンダ要素等とが、締結具上にまたは締結具を通されて、ボルトタイプの締結具によって徐々に一緒に締められ、装置は一斉に組み立てられる。図１７４の場合、各要素が適当な位置に通された後、ピンまたはキーによって位置を動かされる。図１７０は、複数の燃焼室がモジュラー構造であるエンジンアセンブリの例による方法を示している。ここで、詳細ＡおよびＢは、詳細Ｃ、ＤおよびＥに示す異なる半径部分に沿った垂直断面の半分であり、垂直断面に示される平面に沿った断面図である。アセンブリ３００４は、アセンブリ３００７に関連して（対して）往復運動をし、下死点時が示されている。詳細Ｃ、ＤおよびＥは、互いに異なる位置での要素３００４および３００７を示し、このとき垂直断面ＡおよびＢ上に示される適した詳細線は、互いに近い配置である。複数の同一のセラミック往復運動要素は、符号３１５５で示され、複数の同一のセラミックシリンダ要素は、符号３１５６で示される。吸気は、ボリューム３１５７を通過して循環し、吸気ポート３１５８を経由して燃焼室３１２６に入り、排気ポート３１５９を経由して出て行く。排ガスは、管状のボリューム３１６０を通過して循環し、ボリューム３１６０を囲う構造として機能する断熱材３１２７によって外側の囲み３０５７から隔離される。排ガスは、空間３１６１、３１６２の中である程度循環する。これらは、主排ガス循環ボリューム３１６０に直接的または間接的に通じているので、それらは、燃焼室要素３１５５および３１５６の選択された箇所の熱勾配を減少させる役割を果たす。符号３１６３に概略的に、過熱された液体を供給するガスベアリングが示されている。ラビリンスシーリングのための追加のまたは別の凹部が符号３１６３ａに示されている。ガスベアリングおよびラビリンスシーリングは、それぞれ固定されたまたは往復運動をする要素の１つにのみ示されている。それぞれは、代わりに他のものにあってもよく、または両方にあってもよい。それぞれの要素は、伸びることができる締結具３１６４および３１６５によって、好ましくは圧縮の与圧を加えられ、組み立てられ、締結される。締結具３１６４は、比較的冷めた吸気の流れのボリュームの中に位置し、それゆえ、従来のデザインである。一方、締結具３１６５は、熱い要素３１５６および熱い排気ボリュームに隣接しており、それゆえ、管状のデザインである。管の内部は、“Ｌ”に示されるような位置の、例えば吸気を含む、より冷えたボリュームに通じている。冷めたガスのこの循環は、締結具の内部を通過し、これらの温度を要素３１５６の温度より下に維持するために役立つ。負荷は、破線で示される負荷分配要素３１６６、３１６７、３１６８、３１６９の手段によって、要素３１５５および３１５６の周縁または先端に沿って分配される。選択された実施形態では、要素３１６６〜３１６９は、ガイドシステム、ベアリングおよび／またはシーリング要素を可能であれば含む追加的な他の（複数の）機能を有する。それらは、燃料供給システムまたは摩擦システムの要素として機能してもよく、追加的にまたは代わりに、断熱材であってもよい。シーリングと同様に、摩擦およびベアリングの問題は、この明細書の他の箇所で説明される。ここでは、要素３１６８が、管状の排ガスボリューム３１６０の一部を遮断する。図１７１は、締結具３１６５の追加の代替物の詳細の断面を示す。ここで、空洞の伸び得る部材３１７０は、（複数の）要素３１５６の中でしっかりとフィットしておらず、セラミックウールを含む任意の好適な物質である断熱および／またはエラストマーの中間層３１７１によって、それらから分離されている。図１７０に描かれたエンジンは、４つの同一の燃焼室を有する。２つの燃焼室を有するエンジン、および、もしボリューム３１５７および３１６０が十分大きければ、６つまたはそれ以上の燃焼室を有するエンジンを含む、要素３１５５および３１５６を使用する他のエンジンを構築することが可能であるのは明らかである。あるいは、要素３１５５および３１５６は、１ツノマタは複数の対の燃焼室を有する他のエンジンに使用することができる。ここでは、例えば、複数の熱交換器がボリューム３１６０の中に位置し、それゆえ、囲い３０５７はより大きな直径になる。標準的な要素３１５５および３１５６を使用する異なるエンジンを構築するとき、締結具、囲い等のような他の要素は、各エンジンのデザインに特有または異なっていてもよい。図１７０および他の箇所で示される複数の燃焼室は、一般に、壁と頭部／冠部との間の角度（図１６９の角Θ）が１１０°から１２０°ぐらいで示される。実際は、複数の室は、９０°を含む任意の好適な角度Θで設計することができる。続いて説明するように、排ガスのクリーニングにおいて役に立つフィラメント状の物質は、任意の便利な位置に設けてもよく、符号３１６０ａに例として示される。
【０２２０】
図１７２、図１７３、および図１７４は、モジュール構造の複数の燃焼室を有するエンジンのさらなる例を示す。図１７２、図１７３、および図１７４はそれぞれ異なるエンジンを示すが、図示の方法は、図１７０に類似している。複数の燃焼室のサイズおよび配置の両方、およびトロイダル要素３１５５および３１５６の基本的配置は、４つのエンジン全てにおいて類似している。変異（差異）は、主に、ガスの流れと、要素３１５５および３１５６へ、および要素３１５５および３１５６から負荷を伝達する方法とにある。図１７２および図１７３は、２つの実質的に異なるエンジンが、複数の同じ燃焼室要素を使用して組み立てられる方法を説明（図示）しているので、各図の詳細Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥは、比較のために、並行して表される。垂直断面は、１つのシートの上に一緒にあり、横断面は、次のシートに一緒にある。それゆえ、各図はＡおよびＢの部分に分かれており、図１７２Ａおよび図１７３Ａに続いて、図１７２Ｂおよび図１７３Ｂがある。締結具３１６４の断面と同様に、燃焼室要素３１５５および３１５６は、両方のエンジンにおいて同一であるが、それらの長さが必ずしも同じであるとは限らない。断熱材３１２７は、負荷分配要素３１６６および３１６８のように、両方のエンジンにおいて示されているように配置される。図１７２のエンジンでは、吸気は、管状のボリューム３１７２の中を循環し、吸気ポート３１７３を経由して燃焼室に入り、排気ポート３１７４を経由して高温／高圧排ガス循環ボリューム３１７５の中に出て行く。図１６６に示されるようなある実施形態では、排ガスはターボ過給器に通り、そこから低温／低圧の排ガスが中央ボリューム３１７６へ通過する。随意で、ここに概略的に描かれているフィラメント状の物質は、排気ボリューム３１７５および３１７６の一方または両方に配置してもよく、符号３１７６ａの例で概略的に示される。複数の要素３１５５は、複数のスペーサリング３１７７および調節ボリューム（accommodate volume）３１７５への穴を有する複数のスペーサプレート３１７８によって複数の負荷分配要素からおよび互いから分離されている。複数の要素３１５６は、複数のスペーサリング３１７９および複数の吸気ポートリング３１８０によって複数の負荷分配要素からおよび互いから分離されている。各スペーサリングは、ガスの循環および均等化をさせる穴を任意で有する一連の内部突起を有する。吸気ポートリングは、吸気を通過させる１つまたは複数の穴を有する。管状の吸気ボリューム３１２７は、ケース３１８１によって囲われており、ここでケースは、ケースを冷やし、それによって間接的に吸気を冷やすために、循環する液体を含む通路３１８２をその内部に有する。ケース３１８１は、ボリューム３１２７を囲う構造の一部を形成している。図１７３のエンジンは、図１７２のそれのように、同じ燃焼室要素３１５５および３１５６を有するので、同じストロークと、それぞれ符号３１７３と符号３１７４で示される類似の吸入および排気ポートの開口とを有すると推測される。しかしながら、ガスの流れは異なり、通路３１８４および輸送ポート３１８５を経由して吸気ポートへ流れる中央ボリューム３１８３の吸気の流れは、その後、排気ポート３１７４を経由して燃焼室を去り、本質的に管状の排気処理ボリューム３１７５に行く。図１７２のエンジンとの違いは、（複数の）スペーサプレート３１７８の代わりに、それぞれがボリューム３１７５を調節することができる１組の８つのより高いリング形状の（複数の）スペーサプレート３１８６を用い、（複数の）吸気ポートリング３１８０の代わりに、（複数の）より高い輸送ポートリング３１８７を用いることにすぎない。複数のスペーサ要素３１７７および３１７９は変更されていないままであることに注意してほしい。ガスの流れが異なるので、外側のケース３１８１は、廃止できる。両方のエンジンでは、複数の要素３１５６の中のまたは隣接するところに、ボリューム３１７５に通じる特別なボリューム３１８８があり、それゆえ、排ガスをも含むことがある。以前のように、複数のボリューム３１８８の目的は、複数の要素３１５６を通じた燃焼室の熱損失を低減することにある。複数の要素３１５５および３１８６の一部は、ボリューム３１５５を囲む構造の一部になる。ボリュームＢが吸気のために使用されるとき、図１６３に示される断熱の方式で、随意で、符号３１８３ａの破線で示される断熱材が、ボリューム３１８３の周辺に設けられてもよい。符号３１２７ａの破線に示されるように、随意で断熱性を有している、追加の外側の構造が設けられてもよい。
【０２２１】
さらなる実施形態では、ピストンアセンブリおよび／またはシリンダアセンブリは、張力が加えられた管によって共に固定されてもよい。随意で管は全体的にまたは部分的に通されている。例として、図１７４のエンジンは、管を使った、複数の燃焼室要素の組立／締結／取り付けの代替方法を説明している。複数の要素３１８９および３１９０は、以前に説明したそれに類似しており、排ガスの通路を収容または通過を可能にするボリューム３１８８がある。ここで、吸気は、管状のボリューム３１２７の中で吸気ポート３１７３を経由して燃焼室に進み、排気は、排気ポート３１７４を経由して中央管状排ガスボリューム３１９１に進む。外側のケース３１８１は、ボリューム３１７２を囲む構造の一部を含む。（図１７２および１７３の符号３１６４のような）従来の複数の伸張の（張力の）締結具を使用する代わりに、このエンジンは、貫通された管の手段によって組み立てられる。内側の管３１９２は、その外側の表面が、連続的に貫かれている（穴が空けられている）（threaded）。（複数の）負荷分配リング３１９３は、内側の管３１９２上で貫かれており、複数の位置決めピンまたはキー３１９４の手段によって固定された最終的な位置にある。複数のリングは要素３１８９を支持し、それはさらに、丸い角を有する長方形状のスリーブ３１９５によって拘束され、管３１９２にあらかじめ形成された穴に挿入され、複数のピン３１９６の手段によって拘束されている。排ガスは、ポート３１７４からこのスリーブ３１９５を通りボリューム３１９１に通過する。同様の方法で、複数の要素３１９０は、外側の管３１９８の中に通された（複数の）負荷分配リング３１９７の手段によって支持されており、複数の位置決めピンまたはキー３１９４の手段によって固定された最終的な位置にある。複数の要素３１９０は、さらに、外側の管３１９８にあらかじめ形成された穴の中に通された円形のスリーブ３１９９によって拘束されており、また複数のピン３１９６の手段によって拘束されている。吸気は、ボリューム３１７２からこのスリーブ３１９９を通り吸気ポート３１７３に通過する。外側の管３１９８の中で外側の管に接している断熱材３１２７は、ボリューム３１８８の中の排ガスからの熱の損失を防ぐ。外側のケース３１８１は、ボリューム３１７２を規定する。別の実施形態では、詳細ＢおよびＥのみに描かれ、ケースは、吸気の流れの中にある多数の突起３２００を有し、随意でアフタークーリングの方式のように、吸気からケース３１８１を越えて熱を輸送するために、よい熱伝導性を有する物質で作られている。この装置は、船舶（marine）の応用の水面下、または飛行機の応用の高い高度といった、ケースを囲む流体が低温である状況、および／または、例えば事前の圧縮のために、吸気が既に熱い状況において特に役に立つ。複数の突起３２００は、概略的にのみ示され、それらは、どのような方法でケースと一体にまたはそれに取り付けられて、どのように構成されてもよい。あるいは、任意の吸気圧縮によって生じた熱をそのままにすることが望まれる場合、ケース３１８１は、符号３１８３ａの破線で概略的に示される外側の断熱材を含むように構成されてもよく、および／または、符号���１８３ｂの破線で概略的に示されるように、それは要素３１８１の内側にあってもよい。排ガスは、ボリューム３１９１から内側の管３１９２の複数の穴３２０１を経由して、要素３１８９に関連したボリューム３１８８に到達する。それは、横断面における厚さが変化し、排気スリーブ３１９５の間の管の内側上を垂直または縦方向に走るリブを強化する。各リブの中には、流体分配システムの一部である２つの毛細管３２０３があり、一方は、ある方向に動く（３００４）全ての複数の室に供給するためであり、他方は、他の方向に動く（３００４）複数の室のためであり、それらは（複数の）負荷分配リング３１９３を介して燃焼室に通じている。ここで、２つの管３２０３は、縦方向の各リブの中に示されており、管または細長い部屋（gallery）の任意の対のシステムが使用されてもよいが、（複数の）リング３１９３を経由して、および／または直接的に、燃焼室に供給する。燃料供給は、管の中である必要はなく、ボリューム３１９１の中で複数の燃料ラインの中にあり、複数の接続、結合等を介して貫通３１９２に行ってもよい。燃料デリバリは、ここでは、内側の管に関連付けられて示され、それは外側の管３１９８に関連付けられても同様に可能である。複数の、管／通路／燃料ラインの類似のシステムを、またはエンジンの中の任意の望まれる位置の他の目的のために、または給油（潤滑）のために使用される流体を供給することに使用することができる。図１７２および図１７３では、複数の締結具は、複数の負荷分配要素３１６６および３１６０に取り付けられた。ここでは、最も外側の複数のリング３１９７は、内側のリング３１９７と同一でもよく、または、それらは、図に示されるようにベアリング、ガスシール、ガイドシステム要素のような別の機能を有する要素３２０４と一体でもよい。
【０２２２】
複数の要素３１８９／３１９０とそれらのそれぞれの支持リング３１９３／３１９７との間の差動回転を防止するために、複数のリングの支持表面は、複数の燃焼室要素の対応する支持表面の起伏と等しく一致する複数の突起および／または起伏を有してもよい。概略図では、図１７５は、支持表面起伏を有するリングの部分的な正面図を示す。一方、図１７６は、同様に、燃料デリバリパイプ３２０３を有する複数の突起またはニップルを有するリングの一部を示す。なお、ピストンアセンブリおよびシリンダアセンブリは両方とも、複数の締結具によって共に固定された複数の要素から作られる。複数の要素が図示されるような一体のトロイドである場合、第１のシリンダ要素と、それからピストン要素と、それから別のシリンダ要素等とが、締結具上にまたは締結具を通されて、複数のピンまたはキーによって決められる位置に通された後の各要素と一体になって、装置は一斉に組み立てられる。船舶のエンジン（marine engine）のような、大きな装置の場合、複数の要素を、セラミック材の１つのピースで作るのは簡単ではないかもしれない。そのような場合、複数のトロイダル要素は多数のピースから作り上げられる。例えば、平面図にあるトロイダル要素を考えると、それは６つの同等のピースまたは部分から構成されてもよく、それぞれの弧（アーク）は６０°であり、随意で、各ピースの間に縦のまたは垂直の薄い圧縮可能なガスケットおよび／またはある種のパウダーを備えてもよい。図１７０から図１７３の装置の場合、ピストンアセンブリおよびシリンダアセンブリは、それぞれ１２個のボルト、全部で２４個を持っている。それぞれのピースには２つのボルトが通されている。図１７４の場合、管状締結具の各貫通部のうちの３６０°回転の始めと終わりとは、全部で６つある平行な貫通部のうち、５つの他の貫通部とは分離されている。そのように、６つのトロイダル要素部分のそれぞれは、同じ方法で加工されるだろう。
【０２２３】
エンジンが大きくなるにつれ、図１７０、図１７２、図１７３の要素３１５５および３１５６、および図１７４の要素３１８９および３１９０のような、１つの均質的なピースの複数のセラミックトロイダル“リング”を作ることは、より困難にまたはより高価になるだろう。別の実施形態では、そのような複数のトロイダルリングは、任意の便利な方法で組み立てられる任意の数の部分（断片）から作り上げられる。さらなる実施形態では、締結具が通ることができる空洞のセラミックスペーサのピースは、トロイダル構成の複数の同一のセラミック要素またはアセンブリと分離されている。複数のアセンブリは、例えば図１７２および図５０４に示されるように、随意で、互いに鏡像の位置に配置される。例として、図５０３は、図１７２の符号３１５６似る維持のリング要素１１の半分を平面図として示す。一方、図５０４は、要素１１を通る典型的な横断面である。それは、高温ステンレス合金、ある種の炭素化合物等を含む、任意の便利な材質の無端バンド１３によって共に固定された６つの同等のセラミックピースまたは断片１２から作り上げられる。この箇所では、一点鎖線ＣＲによって示される往復運動の中心と共に、円筒表面１６ａを有する作動室１６が最大に膨張したときの往復運動をする要素１５の破線の形が示されている。要素１１と同等のリングの破線の形が、鏡像の配置ではあるが、符号１６に示されている。符号２０の破線で示される断熱ピースによって部分的に境界が示される排気処理ボリューム１９と共に、スペーサピース１７は、ここでは排ガスのためのポート１８に示されている。随意で、吸気ガスは、ゾーン２１にあり、複数の作動室にはいる前に符号２２のバンド表面と通じている。複数の断片１２の複数の穴２３は、複数の締結具２４を収容する。ここでそのサイズは、複数の、締結具と穴の面との間に吸気が循環するようにされる。焼き（焼成）の後、複数の要素１２の隣接部２５の面は、随意で機械加工され、複数のピースが組み立てられ、バンド１３が任意の便利な手段でそれらの周りに配置される。随意で、冷却されたまたは冷めた組立用の複数の断片の周りの位置に、とても熱い温度の状態のバンド１３を配置し、自然放熱で温度が戻ったときに、複数の断片が膨張し、バンドが収縮し、張力の強い負荷がかかるようにする。組立の後、随意で、複数の面１６ａ（および随意で面１６ｂ）は、機械加工される。随意で、組み立てられたリング１１は、複数の面２５が一緒に融合するのに十分な時間、加熱する（熱浴させる）。別の実施形態では、複数のキーが、符号２７に概略的に示されるように、複数の面２５を互いに揃えるために使用される。エンジンの中に結合される前、および／または最初の作動／慣らし運転の間に、バンド圧力および／または加熱（熱浴）のために、随意で、セラミックパウダーの細かい塵が、任意の融合を助けるために複数の面２５の間に配置される。パウダーは、断片と同じ物質であってもよく、あるいは、異なるセラミックまたは他の物質であってもよい。別の実施形態では、複数の面２５は正確に焼成され、機械加工されずに、符号２６に示されるように、複数の面の間に、厚いセラミックパウダーのコーティングまたは粘性のスラリーが配置されることが有益である。エンジンの中に結合される前、および／または最初の作動／慣らし運転の間に、バンドの圧力および／または加熱のせいで、スラリーは乾いて硬くなり、それおよび／またはパウダーは、隣接する複数の面と互いに物理的に結合し、融合するだろう。別の実施形態では、複数の断片の面１６ａ（および随意で面１６ｂ）は、リング要素１１に組み込まれる前に機械加工される。別の実施形態では、複数の断片を互いに内側に押しつけることで張力の負荷を与える周囲を取り巻く装置によって、複数の断片は共に固定される。装置は、任意の手段で徐々に引っ張りまたは締め付ける端部を有するバンドを含む。さらなる実施形態では、複数の断片が共に融合した後で、張力の負荷を与える周囲を取り巻く装置は取り去られる。
【０２２４】
以前に図示した実施形態では、輪止めくびき、クランクシャフトピンまたはクランクシャフトへの伸張可能な結合のような、出力伝達要素に結合された一端を少なくとも有するピストン／ロッド・アセンブリが示されていた。ここで、ピストン／ロッド・アセンブリの複数のセラミック面とシリンダ壁との間のクリアランスはとても小さく、ロッドの出力伝達端での公差または摩耗率は比較的大きく、出力伝達端での歪みは、作動室の複数の面の間の小さなクリアランスギャップを埋めるぐらい十分に、堅いピストン／ロッド・アセンブリをねじれさせる、またはずれさせる。別の実施形態では、出力伝達要素に対するピストン／ロッド・アセンブリの小さな運動範囲を許すように、ピストン／ロッド・アセンブリは、その回転の軸のおよその中心が出力伝達要素上に任意の方法で取り付けられる。別の実施形態では、複数のピストン／ロッド・アセンブリおよび／または複数のシリンダアセンブリは、複数の金属プレートの間で挟まれることによって、組立の状態で固定される。複数の金属プレートは、随意でトロイダル形状であり、複数のプレートの間を通る複数の（随意で金属の）締結具で互いに取り付けられたものである。さらなる実施形態では、（随意で金属の）任意の負荷伝達要素が、往復運動をするアセンブリの中心の付近のセラミック要素の間に挟まれる。付加的な実施形態では、往復運動をするアセンブリの先端に近接する少なくとも１つの金属プレート、またはそこにそれを固定する複数の締結具は、任意の負荷伝達要素を固定するために使われる。さらなる実施形態では、常温始動（コールドスタート）を補助するために、空気加熱装置が、燃焼エンジンの複数の吸気ポートに近い所に配置される。別の実施形態では、シリンダアセンブリの最も外側のセラミック要素は、組立の状態のシリンダアセンブリを維持する外側寄りの金属プレートに締め付けられ、固定される。さらなる実施形態では、流体輸送装置および／またはグロープラグが搭載されているので、その大部分は、ガスが複数の作動室に入る前に吸気ガスにさらされる。さらなる実施形態では、流体輸送装置および／またはグロープラグは、随意で組立の状態のピストン／ロッド・アセンブリまたはシリンダアセンブリのいずれかを固定する２つの内の１つである（随意で金属の）プレートによって、直接的または間接的に位置に固定されている。さらなる実施形態では、締結具が通ることができる空洞のセラミックスペーサのピースは、トロイダル構成の複数の同一のセラミック要素またはアセンブリと分離されている。複数のアセンブリは、例えば図１７２および図５０４に示されるように、随意で、互いに鏡像の位置に配置される。別の実施形態では、燃料および／または給油のための複数の流体のライン（配管）、および／または、配線（ワイヤー）または他の電気または電気回路または信号の配線のような伝送部材は、それらの長さの大部分において、循環する吸気ガスがそれらの横断面の大部分と接するように、配置される。さらなる実施形態では、感知または測定装置の大部分が、循環する吸気ガスにさらされる。付加的な実施形態では、ＩＣ機関の断熱ケースは、排気処理ボリュームを含む、エンジンの任意の箇所にアクセス可能な取り外し可能なパネルまたは扉を有している。さらなる実施形態では、作動室を規定するために使用されるセラミックまたは他の物質が、排気処理ボリュームのほとんどを規定するために使用される物質ではない。別の実施形態では、ここ（セクション）で考慮されたエンジンに対する断熱ケースは、実質的に３つの基礎部分を有する。それは、（１）任意の合理的な硬さおよび耐久性の外側のケース、（２）外側のケースの内側の、熱および／または振動および／または音に対する絶縁物質の、または部分真空のような欠けた物質の、１つまたは複数の層または部分、（３）絶縁物質および／または部分真空の内側の、エンジンの一部に固定され、かつ、エンジンの他の部分との（複数の）空間的関係を規定し、一定に保つようエンジンの一部を保持する役割を果たす、（鋼鉄のような、随意である種の金属の）任意の好適な物質の内側構造とである。別の実施形態では、（随意で貫通されたまたは不連続な）おおざっぱに円錐形状の部材が、ピストン／ロッド・アセンブリに、またはピストン／ロッド・アセンブリから、仕事を伝達するために使用される。さらなる実施形態では、断熱材が、吸気ガスの流れのためのボリュームと少なくともピストン／ロッド・アセンブリの一部との間に配置される。別の実施形態では、随意で明細書の他の箇所で開示したような、ストローク拡大装置が、ピストン／ロッド・アセンブリと、ピストン／ロッド・アセンブリに、またはピストン／ロッド・アセンブリから、仕事を伝達する部材との間に配置される。さらなる実施形態では、往復運動を回転運動に変換する装置が、エンジンの中の吸気ガスの流れの中に（随意で部分的にまたは全体的にピストン／ロッド・アセンブリの中に）、配置される。
【０２２５】
少なくとも部分的に、例として上の段落のいくつかの実施形態を説明するために、図５０５は、共通の排気ポート３４を有する２つの作動室３２および３３を規定する符号３１の破線で示される“固定された”シリンダアセンブリの中で、符号３０の方向における往復運動の中間点に位置する、互いに関して鏡像に配置された２つの“リング”１１を含むピストン／ロッド・アセンブリを示す。（随意でセラミック物質の）複数の要素は、二重線のハッチで示され、（随意で金属の）複数の要素は単一の線のハッチで示され、セラミックおよび／または金属を含む任意の好適な物質で構成してよい複数の要素は交差のハッチで示される。組み立てられた複数のリング１１の間には、任意の構成かつ任意の部品数のボール保持部３５がある。それは１つのピースとして概略的に示されるが、大抵、線３６に隣接する２つの部分から作られる。構造的な負荷伝達部材３７は、符号３８で強調して示すように、負荷伝達部材の端が比較的簡単にとても小さな横方向の動きをできるように、ボール保持部によって把持されるその中心のボール３８を大きくする（enlarge）。ピストン／ロッド・アセンブリは、複数のリング１１およびボール保持部３５を全部一緒に挟みつける複数の（随意の）トロイダル端部プレート４０の上で支える締結具３９によって、組立の状態で固定される。１つの締結具のみが明瞭にするために示されているが、任意の数の締結具を使用することができ、図示の実施形態では５つから８つが妥当な数である。随意で、複数のリングから複数のプレートへ熱が流れることを制限する断熱性を随意で有する、固体および／または圧縮可能な複数の中間層またはガスケット５８によって、複数のプレートは、複数のリング１１から分離されている。吸気ガスが、通路４２を経由して複数のリングの内部に通じるようにされた、複数の締結具の周囲に循環するように、複数の締結具は、複数のリング１１の中の複数の大きすぎる穴４１を通る。ボール保持部３５の中の複数の穴または通路４５を（随意で符号６０の方向に）経由して、または吸気保持ボリューム４４から１つまたは複数の通路４３を経由して、複数のリングの内部を吸気ガスが通過する。図の下半分に示すように、複数のリング１１は、セラミック・マット（敷物）を含む任意の圧縮可能な物質、任意のガスケットである堅い物質、あるいは、随意でパウダー、スラリー、または概要を言えば互いにおよび／または複数のリングと融合するような他の物質である、任意の種類の分離中間層を有する。“Ｂ”で示されるように、ボール保持部３５は、任意の圧縮可能な物質または圧縮可能なガスケット４７に取り付けられている。ここでは、それは３つの側面にあるものが示されているが、任意の数の側面にあってもよい。また、ボールは、任意の種類の中間の圧縮可能な物質または中間の圧縮可能なガスケット４８によって保持されている。また、“Ｂ”で示すように、グロープラグ４９は、プレート４０によって位置を固定され、弾性的なまたはコイル状に巻かれた電気配線５０を経由して、電力を供給され、常温始動のための空気加熱装置５１は、同じように電力配線５０によって電力を供給される。随意で、グラファイトのような物質を含む任意の種類��潤滑が、ボール保持部３５とボール３８との間に供給されてもよい。“Ａ”には、弾性的なまたはコイル状に巻かれたライン（配管）が通路５２を経由してボールジョイントに潤滑流体を供給する実施形態と、少なくとも１つの弾性的なまたはコイル状に巻かれたライン５５を経由して供給され、プレート４０によって位置を固定され初期の燃焼ゾーン５９の中に放出するインジェクタ（噴射装置）のような流体送出装置と、作動サイクルの少なくとも一部の期間、複数のリングの内側のボリュームに少なくとも部分的に突出する、シリンダアセンブリのプレートまたは他の部材に取り付けられた常温始動のためのガス加熱装置５６とが示されている。複数の電気コネクタまたは配線５７は、および随意で符号５０の複数の電気コネクタまたは配線もまた、常に、吸気ガスが循環する１つまたは複数のボリュームの中に取り付けられ、決してエンジンのより熱い部分を通過しないことを示すために、シリンダアセンブリは“固定されて”いるが、電力供給装置５７は、記号的にコイル状に示されている。類似の実施形態では、（複数の）流体供給ライン５５および／または５２は、常に、吸気ガスが循環する１つまたは複数のボリュームの中に取り付けられ、決してエンジンのより熱い部分を通過しない。別の実施形態では、構造部材３７の少なくとも一端がクランクシャフトに結合されるように、ボールジョイントは、十分な動きの幅を有するように設計されている。さらなる実施形態では、ピストン／ロッド・アセンブリの中心を通るように測ったとき、複数のクランクピンが、他方のものと実質的に１８０°になるように、構造部材３７の各端は、２つのクランクシャフトのうちの１つに結合され、随意で機械的に結合される。そのような構成では、ピストン／ロッド・アセンブリの側面の負荷は、ほぼ均衡しており、ピストン／ロッド・アセンブリとシリンダアセンブリとの間のエアベアリングにおけるクリアランスギャップが破れる（breach）可能性は低い。さらなる実施形態では、機械的に結合された２つのクランクシャフトのうちの１つと部材３７の各端が通じている（伝達する）とき、弾性的なまたは伸縮性のあるベアリングまたは他の装置は、図５０５に示されるボールジョイントに置き換えるために、複数のクランクシャフトの間の繋がりの任意の箇所に含まれる。任意の箇所は、部材３７の端と任意のクランクピンとの間の少なくとも１つの接続部、または、部材３７のほぼ中心に位置する回転する点を含む。例えば図５５〜図６０および図９４〜図９６にあるような、ここで開示されているようなものを含む、任意の種類の弾性的なまたは伸縮性のあるベアリングまたは他の装置は、複数のクランクピンの間の全部の繋がりにおけるボールジョイントがある、図の位置または他の任意の位置に、含まれるまたは適応されることができる。上記の実施形態では、複数の作動室に入る前に吸気を暖めるための複数の、加熱コイルまたは他の装置によって、追加的にまたは代わりに複数のグロープラグの使用によって、常温始動が成される。別の実施形態では、エンジンが始動する前にケースの中のエンジン全体の少なくとも一部（および随意で他の任意のアセンブリ）が、始動前加熱（熱浴）のように説明された最良の手段、任意の手段で徐々に加熱される期間によって常温始動が補助される。加熱（熱浴）は、複数の加熱コイルを含む任意の手段によってケースの中の流体を加熱すること、および／または、電気回路５０に接続された破線で示される加熱素子５１ａによって概略的に示されるように、要素の上に設置されるまたは要素の中に埋められる加熱素子の手段により、固体の“固定された”または往復運動をする複数の要素を加熱することを含む、任意の手段によって実現される。
【０２２６】
図５０６および図５０７は、上記の実施形態のさらなる例を概略的に説明するものであり、それぞれは、往復運動の中心ＣＲの片側のみの配置を示している。随意でセラミックの材質である複数の要素は、二重線のハッチによって示され、随意で金属である複数の要素は、単一の線のハッチによって示され、セラミックおよび／または金属を含む任意の適切な材質でよい複数の要素は、十字のハッチによって示されている。それらは、互いに鏡像の位置に配置される２つの“リング”１１を構成する中間点に位置するピストン／ロッド・アセンブリと、排気処理ボリューム６１に通じる共通の排気ポート３４を有する２つのトロイダル作動室３２および３３を規定するための、互いに鏡像の位置に配置されるさらなる２つの“リング”３１を含む“固定された”シリンダアセンブリの内側の、符号３０の方向における往復運動部とを示す。排気処理ボリュームは、随意で排気処理ボリュームに特有の断熱材６２によって部分的に包まれる。エンジンケースの一部は、任意の好適な固体の物質である外側の表皮（外表面）６３、任意の好適な物質である断熱材６４の中間層、および任意の好適な（しかし随意で鋼鉄またはアルミニウムのようなある種の金属の）物質である内部構造６５と共に、図の上側の部分に示される。図５０６を参照すると、ピストンロッド・アセンブリは、図５０５に描写されるように、一般的には、同じ数の類似の要素を備える。複数のピストン／ロッド・アセンブリリング１１は、複数の軸９６、複数のプレート４０、および随意の、複数の中間層または複数のガスケットの上の複数の締結具（図示せず）の手段によって、組み立てられた状態で固定される。組み立てられたとき、複数のリング１１の間には、任意の種類の輪止めくびきまたは部材６８に結合する任意の便利なベアリング６７が端にある、フランジがついた穴が開いた円錐体６６がある。輪止めくびきまたは部材は、随意で吸気ガスが循環するための複数の穴６８ａを有し、クランクシャフト上を経路７０に沿って移動する少なくとも１つのクランクピン６９と通じる細長いスロット１３５を有する。円錐体は、吸気ガスボリューム４２へおよび吸気ガスボリューム４２から方向６０に広く吸気ガスが流れるようにする複数の穴７３を備える。別の実施形態では、符号６８ａで示される第２の円錐体が、第２の輪止めくびきに結合されている。（複数の）クランクシャフトベアリング（図示せず）は、（随意で複数の中間層またはガスケットを備える）シリンダアセンブリの一部であるプレート７１に締結され、符号７２の破線によって概略的に示される構造に支持されている。他の実施形態では、ここに開示したものを含む任意の型の輪止めくびきが使用され、要素６８は、任意の型の単一のまたは二重のまたは分割されたプレート、あるいは、細長いスロットを有する任意の構造であってもよい。さらなる実施形態では、符号６７のベアリングは省略され、円錐体要素６６は、プレート要素６８と一体である。別の実施形態では、２つの型の円錐体要素と２つの型の輪止めくびき要素とがあり、それぞれの一方は、往復運動の中心ＣＲの片側に位置するクランクシャフトに結合している。別の実施形態では、要素６８は、円錐体の形状をしておらず、平らな形状、ドーム型の形状、ピラミッドのような形状等を含む、任意の便利な形状をしている。さらなる実施形態では、１つまたは複数の要素６８は、“ビッグエンド（big end）”および“スモールエンド（small end）”ベアリングを有する任意の方式で取り付けられる１つまたは複数の連結部（connecting links）によって置き換えられる。２つの連結部および２つのクランクシャフトがあり、それらが同期して回転する場合、少なくとも１つのベアリングは、随意でここに開示したように、弾性的または変形可能なタイプである。シリンダアセンブリは、任意の物質の（随意で各リングの外側の金属である）複数のプレート７１と共に、両方の作動室に共通の１つまたは複数の排気ポート３４に位置する複数の中空のスペーサ７４によって分割される、互いに鏡像に配置される２つのリング３１を含む。それらは全て、部分的に貫通した空洞の金属管７５、複数のワッシャ７６、複数のナット７７をそれぞれ含む１つまたは複数の締結具によって、組み立てられた状態で固定される。別の締結具の軸は符号９６で示される。締結具は、複数のリング３１および複数のスペーサ７４の中の複数の大きすぎる穴を通り、締結具（faster）の複数の穴７８は、矢印７９によって示すように、吸気ガスを、ボリューム４４から締結具と複数の穴との間の空間に循環するようにさせる。随意で、締結具の端の上にスクープ（scoop）が通される。他の実施形態では、この図に示される締結具の構成の全てまたは一部が、ピストン／ロッド・アセンブリの複数の締結具に適応される。排気ボリュームの断熱材６２は、構造６５および複数のプレート７１に接する。構造６５は、重量の減量を含む任意の理由のために、ここに示すように、穴が空けられたり、または不連続であったりする。符号８１の例で示すように、構造６５の不連続な箇所を含む任意の好適な位置に、随意で、１つまたは複数の部分真空が、ケースアセンブリの中に設けられる。プレート７１は、スロットが空けられた複数の、ブラケットまたはフランジ９１に取り付けられる。ブラケットまたはフランジは、複数のシム９２、複数のねじ付きスタッド９３、および複数のナット９４の手段によって構造６５に取り付けられている。随意で、符号９５に示されるように、強化する複数のフランジを設けてもよい。締結具がないリング３１の下部を通る部分は取られており、一点鎖線９６で示されるその囲いが、符号８２の高さに示されている。１つまたは複数の流体送出装置５４は、プレート７１によって位置を固定され、細長い部屋８３から流体を供給され、随意で複数の熱伝達フィン８４を有し、随意でトロイドまたはリング形状をしている。細長い部屋のボリュームおよびフィンを設ける程度の変化により、吸気ガスの温度に関連する燃料の温度が調節可能である。符号４９の破線で示される曲がったグロープラグは、曲がった穴に挿入され、プレート４０によって位置を固定され、弾性的なまたはコイル状に巻かれた配線５０によって電力を供給される。
【０２２７】
図５０７は、ストローク拡大器が、ピストン／ロッドアセンブリの中心で、必要に応じて先に開示したその他のストローク拡大器と同様に、展開された状態を示している。任意の物質（必要に応じて金属であってもよい）のビラミッド形状の構造が、一端では環状のリング８６に取り付けられ、もう一端では任意の適した軸受８７に取り付けられた４つの支柱８５、およびここで開示された任意の部材を備えており、６０に示唆するように、給気ガスボリューム４２からの、および、給気ガスボリューム４２への、支柱８５間での給気空気の循環を可能にする。上記軸受は、任意の種類の構造部材８９に接続され、この構造部材８９は、任意の種類の電気モータ／発電機を含めた任意の種類の往復メカニズムに接続される。フランジ８６は、任意の適した物質（例えば金属）からなるばねセット９６間の、リング１１の凹部または窪み部に設置されている。必要に応じて、ばね９６は、環状のプレート８８に基づいた構成であってもよい。プレート４０は、必要に応じて中間層またはガスケット５８を有し、ファスナー（ここでは図示しない）を用いて、必要に応じて本書中の他の場所に記載するように、ピストン／ロッドアセンブリを一つに保持する。必要に応じて、シリンダまたはピストン／ロッドアセンブリのいずれかの任意の特定の接合部において、例えば、ここに図示する、プレート７１がリング３１に直接接触しているシリンダアセンブリの様態で、中間層もガスケットも設けられてなくてもよい。湾曲した流体供給アセンブリ５４は、リング１１の同様に湾曲した穴５４に設置され、プレート４０によって固定され、そこには流体がエラストマー系またはコイル状流体ライン５０を介して供給されている。９７の構成は、湾曲した注入器または点灯プラグ９８が、プレート４０の底部および窪み部で圧入を用いて、過大なサイズを有する穴９９にどのように設置され、ヘッドを精密に配置しているのかを概略的に示している。必要に応じて、給気ガスを、例えば１つ以上の穴をプレート４０に開けたり、および／または１つ以上の通気筒またはスクープ８０を設置したり、必要に応じて図５０６と同様に設置したりするなどの任意の便利な手段によって、注入または点灯プラグと穴の壁との間のスペースで循環させることが好ましい。本実施形態では、リング３１は相互には取り付けられておらず、障害を受けない円周排出ポート３４の形成を可能にしている。その他の構成としては、各リングを、リング３１の特殊な形状の窪み部１０５にそれぞれ設置された、１つ以上の鉤型ファスナー１００を利用してプレート７１に取り付けてもよい。プレート７１は、構造物または枠６５に、任意の便利な手段によって（必要に応じて１０１に示すように溶接することによって）締めつけられている。必要に応じて、硬化フランジ９５を設置してもよい。フィラメントの物質または任意のその他の物質１０４を取り外し、または置き替え、または改造するために、および／または排ガスボリューム絶縁部６２を置き替えるために、軸１０２を有するファスナーによって取り付けられたケーシングの外側表面６３と同様の物質のハッチまたはドア１０３を、排ガス処理ボリューム６１は有する。別の実施形態では、プレート４０および７１は、単一の完全な環状型プレートではなく、一連のプレートおよび／またはその他の部材である。
【０２２８】
図５０８および図５０９は、上述の実施形態のさらに別の例を概略的に示している。各図面は、往復運動ＣＲの中心の片側だけの配置を示している。必要に応じてセラミック物質製の部品を二重線で網掛けして示し、必要に応じて金属製の部品を一本線で網掛けして示し、さらに、セラミックおよび／または金属を含めた任意の適切な物質でできた部品をクロスハッチングして示している。図５０８は、「固定」シリンダアセンブリの内側の方向３０の往復運動の中央の点に位置し、互いに鏡像の位置に配置された２つの「リング」１１を備えたピストン／ロッドアセンブリを示している。この「固定」シリンダアセンブリは、互いに鏡像の位置に配置された、さらに２つの「リング」３１を含んでおり、排ガス処理ボリューム６１に通じる共通の排出ポート３４を有する、少なくとも部分的には熱的絶縁部物質６２と並ぶ２つのトロイダル型の作動ボリューム３２および３３を規定する。シリンダアセンブリは、ねじ山を切ったボルト１０８、ワッシャ７６、およびナット７７をそれぞれ備えた２つのプレート７１および軸上ファスナー９６によって一つに保持される。このボルトは、リング３１およびスペーサ部材７４の過大なサイズを有する穴１０９に、「Ａ」で示される構成で配置されている。必要に応じて、ボルト１０８および穴１０９の壁との間に、ボリューム１０９に通じる通路１１０が、リング３１の中に、プレート７１に設置された取り付けシリンダ１１１ともに設けられる。ホースまたはライン１１０ａが、給気ガスおよび／または液体冷却剤を含めた任意の流体を供給し、ボリューム１０９内で循環させる。必要に応じて、穴のもう一方の端部に向かって同様の通路、取り付けシリンダおよびホースまたはラインを設けて、流体を導いて、その大半が穴を通って１つの方向に流れるようにしてもよい。別の実施形態では、穴に通じる通路は１つだけであって、流体は必要に応じてパルス波を形成して負および正の圧力波を生み、穴の中で流体の移動を引き起こす。別の一実施形態では、穴１０９の上記もう一方の端部から、ヘッド７１を通ってすべてのアセンブリの背面を横切り、第２の取り付けシリンダ１１１および流体帰還ラインまたはホース１１２ａで終了する第２の通路１１２が設けられ、穴１０９を通る流体が広く一定の流れを形成することができるようにする。この流体の流れは、ここでは、ファスナーを冷却するために提供されるが、必要に応じて任意のその他の理由で提供されてもよい。
【０２２９】
別の実施形態では、ここで開示したピストン／ロッドおよびシリンダアセンブリは、ここで一般的に開示するように互いに鏡像をなすように構成された上記リング対を、主要な部品として有していないが、任意の個数の主要部品、任意の構成、任意の様態の配置を有していてもよい。ここで開示したすべてのエンジンのさらに別の実施形態では、ピストン／ロッドアセンブリの、１つ以上の作動ボリュームに接触する部分がすべて、１つの部材を形成している。別の実施形態では、上記の構成「Ａ」の記載において開示した広範な原則が適用され、本開示のどの部分かを問わず、本開示に記載された任意のエンジンの任意の部品に対して、冷却および／または潤滑を含めた任意の理由で、循環する流体の流れを供給してもよい。例えば、図５０８には、圧力測定装置１１３が、穴の開いたチューブ１１４に取り付けられ、どちらも、リング３１の過大なサイズを有する穴１１５に設置されている様子が示されている。穴およびチューブ内のボリュームは、プレート７１の開口を介して、取り付けリング１１１および流体供給ラインまたはホース１１０ａと通じている。こうすることによって、上述のようにパルス波を形成する流体が供給される。リング１１を含めたピストン／ロッドアセンブリは、環状の負荷分配プレート１１９にしっかりと固定されたボルト１１８を保持するヘッドを各端部に有する一連のストラップ１１６によって、組み立てられた状態で保持される。必要に応じて中間層またはガスケットが、先に図示したように、プレート１１９とリング１１との間に提供される。上記ストラップは、リング１１の窪み部の間にクランプまたは挟持されている負荷転送プレート１２１の過大なサイズを有する穴１２０に通してある。この穴は、矢印６０によって示唆するように、給気ガスボリューム４２への、または給気ガスボリューム４２からの、給気ガスの循環を可能にする。負荷転送プレートは硬化構造１２９を有し、その上には、引張連接部１２３に対して挟みつけ固定を形成するための、ここでは十字記号１２４によって示される任意の種類のデバイスが設置されている。なお、この引張連接部１２３は、ここでは、１つ以上のローラ１２４上を通過し、そして経路７０をなすクランクピンの軸受１２５を通り、ばね１２６および軸つば１２７を通り、軸つば、ばね、または軸受を通過することができない任意の種類の拡大（ここでは結び目１２８）で終端となるケーブルである。上記クランクピンはクランクシャフト（図示せず）の上に設置され、該クランクシャは７２に破線で示す支持構造の中またはその上に設置されている。支持構造内は、任意の手段によってプレート７１堅く取り付けられている。ストラップ１１６とストラップ１１６との間は、支持構造７２を誤作動させないように距離をおいて配置されている。別の一実施形態では、引張連接部１２３は、１３０で破線で示すようにピストン／ロッドアセンブリ全体を通過し、第２のクランクシャフトに接続する。さらに別の実施形態では、もう一つのメカニズムを駆動する、または２つのクランクシャフトを機械的に接続するなどの任意の目的で、１３１に一点鎖線で図示した任意の種類のオフセット駆動シャフトを、ピストン／ロッドアセンブリに通してある。図５０９は、「固定」シリンダアセンブリの内側の方向３０の往復運動の中央の点に位置し、単一の「リング」１０６（先の図面中で、互いに鏡像の位置に配置された２つの「リング」１１を組み合わせた形態をほぼ有する）を備えたピストン／ロッドアセンブリを示している。この「固定」シリンダアセンブリは、互いに鏡像の位置に配置された、さらに２つの「リング」３１を含んでおり、排ガス処理ボリューム６１に通じる共通の排出ポート３４を有する、２つのトロイダル型の作動ボリューム３２および３３を規定する。別の実施形態では、リング１０６が、任意の構成の任意の個数の部品に分割される。上記シリンダアセンブリは、互いに鏡像の位置に配置され、ファスナー、９６に図示された軸、および中間層またはガスケット５８の上のプレート７１を利用して、組み立てられた状態で保持されている２つの「リング」３１を備えている。金属などの任意の適した物質で作製された２つの負荷転送ボウル１３２は、任意の適した物質からなる中間層またはガスケット５８の上に載置され、ボルト１０８、ワッシャ７６、およびナット７７などの任意のタイプの留め部材によって、リング１１の内側の面に設置された熱的絶縁部１０７に当たらないように結合されている。また、この中間層またはガスケット５８は、リング１１の面に載置されている。穴１２０がボウル１３２の底部に設けられており、矢印６０で示すように、給気ガスボリューム４２への、および給気ガスボリューム４２からの、給気ガスの循環を可能にする。少なくとも一方のボウルが、ここに図示したプレート１３３などの、任意の種類の負荷転送構造（必要に応じて１３４に示すように穴を開けてもよい）を有する。この負荷転送構造は、クランクシャフト（図示せず）の上に設置された経路７０を有するクランクピン６９を駆動する細長いスロット１３５を有するスコッチ・ヨークを備えている。また、該クランクシャフトは、プレート７１に固定された、７２に破線で示した構造の中または上に設置されている。必要に応じて、ここで開示したものを含めた、任意の種類のスコッチ・ヨークを使用する。別の一実施形態では、もう一方のボウル１３２もスコッチ・ヨークを備えた同様の構造を有し、第２のクランクシャフトを駆動する。別の実施形態では、もう一つのメカニズムを駆動する、または２つのクランクシャフトを機械的に接続するなどの任意の目的で、１３１に一点鎖線で示した任意の種類の駆動シャフトを、上記ピストン／ロッドアセンブリに通してある。このような駆動シャフトは、負荷転送構造１３３の少なくとも一部がオフセットしているのであれば、ピストン／ロッドアセンブリ中心などの、任意の便利な位置に設ければよい。エラストマー系またはコイル状または折り畳み式の電気および／または電子回路５０が、開放時に吸気口に入る直前に給気ガスを加熱する目的で、１３６に概略的に示す、給気ガスの温度および圧力測定装置および加熱コイル１３７と通信を行う。なお、この電気および／または電子回路５０は、どちらもボウル１３２の上に設置されている。必要に応じて、加熱コイルは、吸気口が開く直前にオンされ、吸気口が閉まる直前に
オフされる。別の実施形態では、クランクシャフト支持構造が、上述のようにシリンダアセンブリに直接固定されてはいないが、替わりに、エンジンのケーシングの構造部取り付けられている。
【０２３０】
重要な実施形態では、ピストン／アセンブリがシリンダアセンブリ内で往復する。また、ピストン／ロッドアセンブリ内部に位置する、給気ガスのための通路は、電気モータおよび／または発電機、クランクシャフト、スコッチ・ヨークアセンブリ、クランクシャフトまたはスコッチ・ヨークアセンブリにつながる接続構造部、任意の種類のギア部または変速機、ポンプ、コンプレッサ、排ガス処理ボリューム、スターリングエンジン、蒸気エンジン、および／または任意の種類のタービンなどの、任意の種類のメカニズムの大半を収容するために十分な大きさを有している。先述のように、トロイダル型の作動室を用いて、単に内径および外径を同じ量増加させることによって、ストロークの増加または室の断面のその他の変化にともなって、トロイドを介して、押しのけボリュームを大幅に増加させることが可能である。こうするためには、複数の流体供給装置をトロイドの周囲に間隔をおいて設置しなければならないことがほぼ確実であるが、所望の容量を実現するには、このほうが、シリンダの個数を増加させるより煩雑さは少なく、しかも安価である。図５０６に６３で示したギャラリーと同様の、複数の枝部が複数の流体供給装置に延びるトロイダル型の流体供給ギャラリーが使用できるので、流体供給はあまり問題なく実現できる。所定のストロークとの関連において、半径をどこまで増加させることが可能であるかについては、理論上の制限はほとんどないと考えられる。比が非常に大きくなると、非常に短いストロークの連接部を介して大量の力を転送する際に難点が発生し得る。力の単位当たりの往復運動をする質量の比は、直径が増加するにつれて徐々に減少し、ある任意のストロークの場合、大きなトロイダル型エンジンは、より小さなトロイダル型のエンジンと少なくとも同じぐらいの速さで往復運動をすると考えられる。所望であれば、大きなエンジンを、例えば船の推進に使用されているエンジンのような、現在使用されている従来型の大きなエンジンよりずっと速く作動することができる、単一のシリンダ／ツイン作動室の形態で製作することが可能である。これらの大きなトロイダル型の単気筒エンジンを、いわゆる「パンケーキ型」エンジンであると考えてもよい。一例をあげれば、図５１０は、「パンケーキ型」エンジンの一実施形態の全般的な配置を非常に概略的に示しており、ここでは、「固定」部を平行線で網掛けして図示し、往復運動部を一本線で網掛けして図示してある。往復運動ＣＲの中心に図示されたピストン／ロッドアセンブリ２は、方向１１に移動し、往復運動の端点は、シリンダアセンブリ１の内側に１０に破線で示してある。ツイン型のトロイダル型燃焼室６がバンド「Ａ」を占め、ツイン型のトロイダル型給気ガス圧縮室７がバンド「Ｂ」を占め、ツイン型のトロイダル型排ガス圧縮室８がバンド「Ｃ」を占める。なお、円周に位置する排ガス処理ボリュームは９で図示されている。給気ガスは、矢印１２で示すように、ピストン／ロッドアセンブリ２の内部を通って循環する。ピストン／ロッドアセンブリ２の内部には、上記シリンダアセンブリに設置された破線４で示す構造に（必要に応じて図５０６および図５０８に示す線にそって）取り付けられた、斜線の入った矩形５で示す、任意の種類の機構または装置が収納されている。別の一実施形態では、図５１１は、別の「パンケーキ型」エンジンの全般的な配置を非常に概略的に示している。ここでは、「固定」部を平行線で網掛けして図示し、往復運動部を一本線で網掛けして図示してある。エンジンＣＲＥの往復運動の中心に図示されたピストン／ロッドアセンブリ２は、方向１１に移動し、往復運動の端点は、シリンダアセンブリ１の内側に１０に破線で示してある。ツイン型のトロイダル型燃焼室６がバンド「Ａ」を占める。なお、円周に位置する排ガス処理ボリュームは９で図示されている。給気ガスは、矢印１２で示すように、ピストン／ロッドアセンブリ２の内部を通って循環する。２つの回転電気モータ／発電機が、１３に塗りつぶした矩形で概略的に示されており、支持構造４に繋留されている。１４に一点破線で概略的に示すように１つを使用し、その軸が往復運動１１の軸に平行であれば、その直径は大きくなり、回転する部品において発生する向心力によって速さが限定される。したがって、このような構成ではなく、１１に平行な軸で回転する、２つのより速くより小さなモータ／発電機を使用する。ここでは、上記エンジンは、そのもっとも長い長さを水平線に平行に有している。特にピストン／ロッドアセンブリが方向１１に往復運動をするリニアモータ／発電機に機械的に接続されている場合、往復運動をする部品の総質量は大きく、「Ｇ」で示す重力による引きつけのせいで、一方の作動室では、もう一方の作動室より大きな仕事が要求される。本明細書の他の場所では、一方の作動室の押しのけボリュームを、他方の作動室の押しのけボリュームより大きくすることによって、どのようにして、重力による引力と釣り合いをとるのかが開示されている。ここに開示するエンジンのうちのいずれかの別の実施形態では、気体による付勢および機械的な付勢などの、任意の種類の付勢を、往復運動をする部品と「固定」部品との間で使用して重力による引力に対抗し、必要に応じて、エンジンが作動しておらず停止している時に、往復運動ＣＲの中心まで往復運動をする部品を付勢する。図５１１では、矢印１５が、ピストン／アセンブリの中心を支持構造４につなぐ複数の機械的なばねのうち２つを示している。さらに別の実施形態では、上記機械１３が、ＣＲＥに対して平行および／または垂直な方向などの、任意の角度および／または任意の便利な方向を向いた、往復運動の軸および／または回転軸を有している。例えば、ＣＲ１は左側機械１３に平行な軸を示し、ＣＲ２は右柄機械１３の軸に平行な、紙面に対して奥向きの軸を示している。
【０２３１】
さらに別の実施形態では、リニアまたは往復電気モータおよび／または発電機の１つの主要部品が、ストロークが拡大されるような様態で、ピストン／ロッドアセンブリによる任意の種類の付勢によって支持されている。別の一実施形態では、電気モータおよび／または発電機の主要可動部品の巻き線が、２つ以上の固定子の間で仕事を転送させる。さらに別の実施形態では、複数の固定子のうちの少なくとも一つも、例えば、図５０２に開示されたラインにそって移動する。別の一実施形態では、電気モータおよび／または発電機の２つの主要部品の可動部品は、可動部品に作用する重力による引力を効果的に低減し、および／または少なくともこの引力に対して部分的に対抗できるように、気体による付勢および機械的な付勢などの、任意の種類の付勢によって支持されている。一例をあげれば、図５１２は、別の「パンケーキ型」エンジンの一部の全般的な配置を概略的に示している。ここでは、「固定」部を平行線で網掛けして図示し、往復運動部を一本線で網掛けし図示する。往復運動ＣＲの中心に図示されたピストン／ロッドアセンブリ２は、合計で長さの単位５つ分だけ、方向１１に移動し、共通の排出ポート１６を有する複数のツイン型のトロイダル型燃焼室６を規定する。往復運動の端点は、シリンダアセンブリ１の内側に１０に破線で示した。給気ガスは、矢印１２で示すように、ピストン／ロッドアセンブリ２の内部を通って循環する。構造４は、シリンダアセンブリ１に固定され、リニア電気モータ／発電機の（必要に応じて冷却フィン１８を有する）固定子部１７を支持する。このリニア電気モータ／発電機の上では、（必要に応じて冷却フィン１８を有する）往復運動部１９が、方向２３に長さの単位１５個分だけ可動である。往復運動部１９は、矢印２０で示す中央のばね、および矢印２１および２２で示す側方ばねによって支持されている。また、繋留点は小さな円で示す。これらのばねは、燃焼室６によってなされる仕事との関連でと釣り合いをとってあり、往復運動部は２４で示す端点の位置まで進む。図の上半分に示すように、必要に応じて、給気ガスなどの任意の種類の気体が、往復運動部１９および／または固定子１７のいずれかにおいて供給ライン２５を介して通路２６へ圧力下で供給され、気体軸受を提供および／または冷却剤として機能する。図の下半分に示すように、必要に応じて、液体または給気ガスなどの任意の種類の流体が、往復運動部１９および／または固定子１７のいずれかにおいて供給ライン２７および帰還ライン２８を介して通路２９へ圧力下で供給され、冷却剤として機能する。上記ばねは、さらに調節または微調整可能であって、可動部品に作用する、矢印Ｇで示す重力による引力に対して補償することができる。例えば、Ｇが「ＧＡ」に示す方向であれば、図の上半分のばねは、図の下半分のばねより強力である。エンジンが９０°回転し、ＧがＧＢに示す方向であれば、ばね２１はばね２２より強力であり、ばね２０はおそらく省略される。さらに別の実施形態では、この開示の中のエンジンを含めたどのエンジンにおいても、往復運動部品または回転運動部品に作用する重力による力は、気体による付勢および機械的な付勢などの任意の種類の付勢によ���て、補償されるか、またはその付勢と釣り合っている。例えば、矢印３０で示すばねは図示するように位置しており、Ｇが方向ＧＡを向いている場合、上半分のばねはより強力である。さらに別の実施形態では、任意の種類の付勢によってストロークの拡大が実現されるエンジンにおいては、どの可動部品も重力による引力が少なくとも部分的には付勢によって補償されている。図５１２において矢印で示すばねは、いかなる種類であってもよく、必要に応じてコイル状金属ばねであってもよい。
【０２３２】
さらに別の実施形態では、必要に応じて、ここで開示したエンジンなどの任意のエンジンにおいて、ピストン／ロッドアセンブリの内部の相当多くの部分が、クランクシャフトおよび接続連接部（例えばスコッチ・ヨーク）の使用などの任意の便利な手段によって往復運動を回転運動に変換するために使用される。さらに別の実施形態では、往復運動を回転運動に変換するメカニズムが、ほぼピストン／ロッドアセンブリ内に配置された任意の種類の回転機に直接または間接的に結合している。このような回転機には、変速機、ディファレンシャル、電気モータおよび／または発電機、コンプレッサ、ポンプ、タービン、またはその他の任意の装置などが備えられている。例として、図５１３は、さらに別の「パンケーキ型」エンジンの一部の全般的な配置を概略的に示している。ここでは、「固定」部を平行線で網掛けして図示し、往復運動部を一本線で網掛けして図示する。往復運動ＣＲの中心に図示された３１に熱的絶縁部を有するピストン／ロッドアセンブリ２は、方向１１に移動し、共通の排出ポート１６を有する複数のツイン型のトロイダル型燃焼室６を規定する。往復運動の端点は、シリンダアセンブリ１の内側の１０に破線で示した。給気ガスは、矢印１２で示すように、ピストン／ロッドアセンブリ２の内部を通って循環する。手前に一つ、奥に一つ配置された２つの構造的枠４は、シリンダアセンブリ１に固定されており、図１１９および図１２０の構成と同様の構成において、細長いスロット１３５に通じるクランクピン６９を有する軸３３の上の歯付き抗回転クランクシャフト３２を支持する。実施の際には、該枠は、エンジン自体が組み立てられた後に互いに接続される部材を備える可能性が高く、最終的に枠を組み立てる前に、枠部材をピストンの内部に通すことができる。スロット６９は、軸３７上の負荷軸受環状型プレート３６およびファスナーを介してピストン／ロッドアセンブリに取り付けられたボウル３５に中心を有する、プレート３４内にある。右側では、シャフト３９の上のベベル歯車３８が、斜線の入った矩形４０で示す電気モータおよび／または発電機などの任意の回転式機械を駆動する。左側は、ベベル歯車３８が、任意のその他の機構（図示せず）と嵌合するシャフト４１を駆動する。さらに別の実施形態では、図１１９および図１２０の特徴を修正して、シャフト３９および４１が互いに異なる回転速度で回転するようにする。別の一実施形態では、クランクシャフトが設けられておらず、替わりにプレート３４が、往復運動機（例えばポンプまたはコンプレッサ）の一部であるシャフト３９に直接接続されている。他の実施形態では、エンジンは、複合的機械（例えば電気モータおよび／発電機のセットまたは例えばポンプセット）のモジュールであって、エンジンは、例えば発電機またはポンプまたはコンプレッサなどの代替用の二次的な機械的デバイスが、４０に示すスペースにほぼフィットするように構成され、必要に応じて、互いに異なる構成を有する入れ替え可能な枠がフィットするように構成されている。このような状況下では、エンジン、および必要に応じてそのケーシングも、多数の複合的機械においてほぼ使用可能になるように製造することが可能である。
【０２３３】
別の一実施形態では、流体冷却が、個々の燃料供給デバイス（例えば注入器）または加熱デバイス（例えば点灯プラグ）に対して別々になされる。一例をあげれば、図５２２は、プレート５３およびガスケット５４によって所定の場所に保持されたエンジン５１の一部が、流体供給装置５５がそのガスケット５８とともに設置され、流体供給ライン５６が取り付けられる作動室５１を、先述のラインにそって規定する様子を概略的に示している。流体供給は５７に図示する。上記デバイスは、筐体６１の上から底部の近傍に延びるパーティション６０によって同心を有する互いにリンクされた内部のボリューム６１および外部のボリューム６２に分割されたスペースを規定する一体的な筐体５９によって囲まれている。筐体６１の最上部に接続されるチューブ６２は、プレート５３を貫通する。さらに、チューブ６２は、破線状矢印で示す低温冷却流体が、ボリューム６１の内側部分を下へパーティション６０の底部まで、さらに暖かくなってボリューム６２の外側部分を上へと通過できるように、冷却流体ラインイン６３および冷却流体ラインアウト６４に接続される。少なくともいくつかのエンジン動作モードの間は、冷却流体が、上記の流れの中で上記ボリュームを介してポンプで供給される。必要に応じて、冷却フィン６５が筐体５９内部またはデバイス５５の上のどこかに設置され、および／または（必要に応じて熱的絶縁部、防音装置および／または振動減衰を提供する）圧縮可能な物質６６を筐体５９とエンジン部分５１との間に設置する。必要に応じて上記冷却流体は、冷却流体が吸収した熱エネルギーを無駄にせず、エンジンが使用できるように、給気空気であってもよい。さらに別の実施形態では、本発明のエンジンを収納するケーシングが、少なくとも２つの基本的な要素からなり、エンジンを含有する内側部から切り離された外側部を備えており、内側部は、外側部に対して相対的に相当独立した移動ができ、複数部分からなるケーシングのこの構成が振動減衰器として機能する。一例をあげれば、図５２３は、このようなケーシングの２つのバージョンを、中心線ＣＬのそれぞれの側方に１つずつ、概略的に示している。両方のバージョンともに、幾分堅い物質からなる外側表面７１、液体流体ライン７６のためのエラストマー系および／または柔軟架橋、気体流体７８、電気回路７９、および本発明のエンジンを任意の二次的な機械とともに支持する枠または構造物７５を有する。これらの部材はすべて形式的に斜線８０で示す。表面７１に対して相対的な構造物７５の移動の範囲を、破線８１で概略的に示す。左側では、上記表面が必要に応じて一体的でなく、ファスナーによって表面７１に取り付けられた、取り外し可能な部分または蓋７２を有していてもよい。軸を７３に示す。表面／蓋と構造との間には、任意の圧縮可能な物質がある。この物質は、必要に応じて、繊維状またはウール状の構成であって、必要に応じて熱的絶縁体および／または音声減衰装置としても機能する。必要に応じて、重量を削減するために、上記構造は穴７７を有する。右側には、必要に応じて設ければよい熱的および／または音声的絶縁部８５を表面７１の内側に適用する。これと構造７５との間のスペースは部分真空である。また、任意の種類のばね（必要に応じてここに図示した金属コイルばね８４）は構造７５を表面７１に取り付けるように作用する。必要に応じて、負荷分配装置または繋留プレートが、８６に破線で示すように、ばねの端部に載置されている。別の一実施形態では、本発明のエンジンは、封止された使い捨て可能なユニットであって、維持作業または修理をうけず、オペレータの有用な寿命が終わると捨てられる、および／またはリサイクルおよび／または改造するために製造業者に戻される。上記２つの図の特徴はいずれも、互いに対して相対的になんら特定のスケールで図示されているものではない。その他の実施形態では、エンジンは、例えば電気モータおよび／発電機のセットまたはポンプセットなどの、複合的機械からなるモジュールである。また、該エンジンは、例えば発電機またはポンプまたはコンプレッサなどの代替用の二次的な機械的デバイスが、図５１１の４０に示すスペースにほぼフィットするように構成され、必要に応じて、互いに異なる構成を有する入れ替え可能な枠がフィットするように構成されている。このような状況下では、エンジン、および必要に応じてそのケーシングも、それぞれに入れ替え可能な二次的な機械を有する多数の複合的機械においてほぼ使用可能になるように製造することが可能である。別の一実施形態では、熱的絶縁性を有する物質を有するケーシングが、本発明のエンジン、さらに、ここで開示された任意の１つ以上のその他の往復運動機および／または回転運動機を内包している。さらに別の実施形態では、上記一つ以上の二次的な機械の一つ以上の軸が、例えば図５１１に図示するように、本発明のエンジンおよび／または上記ケーシングに対して相対的に、任意の便利な角度に配置されているおよび／または任意の便利な向きを有している。
【０２３４】
さらに別の実施形態では、ファスナーが、従来のねじ山を切ったボルト、またはワッシャおよびナットを有する鋲などとして、本開示の実施形態のうちのいずれかに示されている場合、その他の、任意の種類の、任意の適切な締め付け方法が使用される。本開示では、作動ボリュームは、円形、シリンダ状、またはトロイダル型の形状を有すると示唆されてきた。別の実施形態では、作動ボリュームが、卵型形状、卵型トロイダル型、矩形状、または不規則形状などの、任意の形状であってもよい。この開示全体において、互いに鏡像をなすように配置された同一の部品について参照がある場合、その意味するところは、ほぼ同一なのであって、例えば流体用の通路、些細な寸法の差異、あるいは、取り付けを目的として挿入と穴のどちらを使用するのか、といった小さな差異については考えないということである。さらに別の実施形態では、ここで開示したエンジンのうちのいずれも、給気ガスがシリンダアセンブリ中のボリュームを介して入り、排ガスがピストン／ロッドアセンブリの内部を介して出るように、逆方向の流体の流れに対して任意の様態で構成されている。さらに別の実施形態では、図５０３〜図５１３および図５２２〜図５３７を含めて、ここで開示したエンジン構成のうちのいずれも、図１〜図４２５、図４６２〜図５０１、および図５１４〜図５２１のエンジン、およびエンジンを搭載した乗り物または車両に合わせて構成されている。
【０２３５】
図１７２、図１７３、および図１７４のエンジンは、すべて、往復運動の軸に平行に配置された、円形の断面を有する引張ファスナーを示している。該ファスナーは、ストラップまたは薄い短冊状のシートの断面を含めた、任意の適切な断面を有していてもよく、往復運動の軸に対して任意の角度に配置されていてもよい。図１７７は、往復運動の軸に対して斜めに、かつ、往復運動の軸から一定の半径で配置されたストラップ状のファスナー３２０９のシステムを非常に概略的に示している。大半の適用例では、回転軸（図示せず）に対して反対または平行な方向のいずれかの角度に配置された、第２の、対応するファスナーのシステムが必要になると考えられる。例えば流体冷却用の内部通路３２１０を有するシリンダ状の筐体またはケーシングの場合、図１７８に非常に概略的に図示し、図１７２には３１８１の中の３１８２の詳細および部分から読み取られるように、これらの通路は、ほぼ斜めに延びていてもよい。同様に、図１７４の３１９２や３１９８のようにチューブが構造的に使用される場合、そのようなチューブのいずれの開口または通路も、任意の形状および／または方向（例えば斜め）を有していてもよい。図１７７に示すように曲線上で延びるストラップの場合、または薄壁のチューブもしくは主な寸法が往復運動の軸に平行ではない切り欠きを有するチューブのいずれかの場合、このようなストラップおよび／またはチューブは制約を受けると考えられる。通常、制約のもっとも実用的な形態は、トロイダル型燃焼室の中にある部品である。このような制約として作用する際に、燃焼室の部品は、圧縮時には、半径方向内向きに往復運動の軸に向かって、かつ、往復運動の軸に多少垂直に充填される。したがって、直前に言及したストラップまたは薄壁またはその他のチューブの設置は、燃焼室の部品中の所望の充填物を分布させるまたは生成するための設計道具として使用可能である。流体供給路は、一般に互いに等しく、一連のまっすぐなラインとして伸びているとして図示してきたが、流体供給路は等しくなくても、あるいは直鎖状でなくてもよい。共通の流体供給用貯蔵部またはギャラリーから供給を受けるいくつかの流体供給点の場合、供給点が貯蔵部またはギャラリーから等しく離れているわけではないが、供給路が等しい長さを有していることが望ましい可能性がある。このような場合、３２０５は流体供給点、３２０６は長さが等しい通路、３２０７はギャラリーであって、すべてチューブ３２０８内に配置されている、図１７９の構成が可能になる。図１６３〜図１７４のモジュール式機構または燃焼室は、部品アセンブリ３００４が往復運動だけをするエンジン、または往復運動も回転運動もするエンジンに使用されるように、設計されている。これによれば、例えば、構造要素（例えばファスナー、チューブ）に取り付けられた３１６６〜３１６９、３２０４などの部品の機能はばらつきを有し、また、案内システムおよびなんらかの種類のクランクシャフトのいずれかにリンクされている。燃焼室は、通常のトロイダル型の構成を有すると仮定されるが、３００４の複合的な動きが所望であれば、その発想および部分は、（図１３８〜図１４４に開示するように）正弦のトロイダル型燃焼室にも同様に適用可能である。同様に、部品３００４および３００７の役割を、３００４が固定され、３００７が３００４に対して相対的に往復運動をするまたは往復運動および回転運動をするように、入れ替えてもよい。すべての適切な状況において、部品３００７は、任意の筐体またはケーシング内で回転するように設置されてもよい。図１７０〜図１７４に図示したすべての部品は、任意の適した材料で作製可能である。一般に、燃焼室の部品３１５５、３１５６、３１８９、３１９０はセラミック製の材料で作製され、一方で、締め付け部品または構造的部品３１６４、３１６５、３１９２、３１９８は金属材料で作製されることが好ましい。部品３１８０（吸気口用リング）および３１８７（転送ポート用リング）は、セラミックまたは金属（その他の物質とともに）で適宜作製されてもよい。その他のスペーサ部品は任意の適した材料で作製されてもよい。簡素化を目的として、上記部品は互いに当接しているとして図示されてきた。実際には、ガスケット、セラミック製のウールなどの、任意の種類の適した中間層または物質が使用されてもよい。スケールが小さすぎるので、図１７０〜図１７４では、中間層が一般に図示されないが、ダブル・ガスケット３１５５ａは、図１７０の部品３１５５の上側の対の間に一例として図示されている。選択された実施形態では、部品は、組み立てに先立って、静電蒸着によって粉末でコーティングされている。最終的な組み立て後、この粉末は非常に薄いスペーサとして部品と部品との間に残存する。粉末の組成は、エンジンの使用ならびに熱および冷却に対する暴露の増加にともなって、粉末がゆっくりと部品のいずれかに結合することを引き起こす組成である。あるいは、組み立ての後におよび使用に先立って、ＩＣエンジン、コンプレッサ、またはポンプ全体をある期間、熱に浸して、隣りの表面に粉末が結合してもよい。さらに別の実施形態では、図１、図１３、図１６、および図２０に概略的に開示した、燃料供給システムのすべてまたは一部、およびエンジン動作パラメータの電子制御の少なくとも一部は、図１６３〜図１６６および図１７０〜図１７４のエンジンのうちのいずれかに合わせて構成される。
【０２３６】
これまで、エンジンまたはそのケーシングの内部に設けられた、種々の形状の排ガス処理反応室を開示した。その中には、図１８０で基本形状が要約される、円筒形状の図１６３の反応室Ｂ、図１６６の反応器Ｃ、及び、図１８１で基本形状が要約される、管状の図１６４および図１６６の反応室Ｂ、図２０の反応室２００、図２１の反応室１２９０、及び、図１８２で基本形状が要約される、図９７の反応室１３１０に類似した半矩形形状の反応室などが含まれる。これらの半矩形の形状は、通常、排ガス処理室の一部を規定する、矩形のケーシングまたはハウジングを備えたエンジンに対応する。いくつかの用途において、反応器としても知られている排ガス処理反応室は、エンジンの外部、またはエンジンのケーシングの外部に設けられうる。これは、排気マニホールドが現在、エンジンブロック、またはシリンダヘッドに取り付けられているのとほぼ同じことである。以下の開示では、多くの例において、排ガス処理は反応器の外部に取り付けられている。しかしながら、開示される構成および原理は、エンジン内部に取り付けられる反応器または反応室にも適用される。
【０２３７】
汚染物質の生成量を燃焼点において最小限に抑制する技術とは対照的に、排ガス浄化技術は、通常は排ガス中でゆっくり行われる傾向にある化学反応を迅速に行う技術が軸となって展開されることが知られている。そして、その迅速な化学反応は、２つの基本的手段を組み合わせることにより実現する。つまり、（１）触媒の供給、（２）熱および／または圧力条件下での反応の促進、である。内燃機関は高熱を発するが、その高熱は、実質的に、燃焼室から排出される排ガス中に含まれる。排ガスを浄化するためにその熱を利用する最良の方法は、排ガス処理室または排ガス処理反応器をエンジン内部、またはエンジンに可能な限り近づけるというものである。通常、エンジン排ガスを処理する処理室の運転温度が高いほど、所望の化学反応は迅速に行われる。そのような反応室がエンジン自体の外部に存在する場合、排気口に近いほど、排ガスは高温となる。また、容積が大きいほど、その内部にガスが滞留する時間が長くなり、所望の化学反応がより完全に行われる。多くのエンジン設計において、ポートに最も近い室は排気マニホールドであり、その排気マニホールドは、本発明では排ガス反応器として機能するよう適合されている。このとき、その容積を大きくし、および／または、化学反応を迅速に行うために、特にマニホールド内に特別な材料、製品、または装置が組み込まれる場合がある。マニホールドは、その容積を大きくし、かつ、おそらくは標準的な共通管の断面形状を変更し、マニホールドに取り付けられるスタッブマニホールドを保持し、また標準的なエンジンブロック上にマニホールドをボルト止めすることによって、上記の適合が行われる。今日の厳しい排ガス規制を確実に遵守するため、反応器への出口は、低温始動期間の少なくとも一部において、選択的に、完全または部分的に閉められる。以下の開示事項においては、多くの例および構成において、排ガス処理は反応器の外部に取り付けられているケースに関する。しかしながら、開示される構成および原理は、エンジン内部に取り付けられる反応器または反応室にも適用される。本発明に係る排ガス処理室または排ガス処理反応器は、異なる方法によって組み立てられ、取り付けられる種々の構成の実施例により開示される。これらの排ガス処理室または排ガス処理反応器は、本開示に示されていない事項を含め、あらゆる適切な構成、組立方法、取付方法を包含する。
【０２３８】
今日、内燃機関エギゾーストマニホールドの周辺スペース、および、内燃機関エギゾーストマニホールドとエンジンブロックとの間のスペースは使用されていない。エンジン・アセンブリの所与のスペースにおいて最大の反応室を得るために、そして、その反応室を可能な限り高い温度とするために、排ガス反応器は、しっかりとエンジンに取り付けられる。これにより、排出ポートは、反応室の内部へ排ガスを直接排出する。実施例が、図１８３から図１８５に示される。ここでは、反応器アセンブリは、金属を含む好適な任意の材料からなる外部ケーシング１０と、場合によっては、外部ケーシング１０の内部表面と形状がほぼ一致し、優れた保温特性を有する硬質セラミック材料からなる内部チャンバ１１と、外部ケーシング１０と内部チャンバ１１との間に設けられた、ある程度の圧縮性を有する一層の材料１２と、を有する。圧縮性を有し、および／または繊維状の上記材料は、場合によって、保温特性を有する。その他の実施例として、内部セラミックチャンバ材料が構造的強度を得るために選択され、特に優れた保温性を有していない場合、上記の圧縮性材料または上記繊維状材料は、十分に高い保温効果を有する。外部ケーシング１０および繊維状材料１２の層の表面にはそれぞれ、位置決めされた複数の開口を有するフランジ１３およびフランジ１４が設けられる。そして、その開口にボルト１５が通されて、エンジン１６に反応器アセンブリが取り付けられる。これにより、エンジンの全ての排気口１７が内部セラミックチャンバ１１の内部と連通する。内部チャンバ１１の内部には、ニッケルクロムアレイなどのフィラメント材料が２つの形態で収容される。1つ目の形態は、ワイヤ１８がランダムに配設された形態であり、２つ目の形態は、より厚みのあるワイヤのスパイラルコイル１９が各排気口１７に近接して取り付けられた形態である。これにより、上記開口部を通過する排ガスの速度を低減することができる。内層１２は、ケーシング１０とチャンバ１１との熱膨張係数の違いを補填するため、部分的に圧縮性を有する。圧縮性材料１２は、あらゆる種類の繊維状の発泡材料、セラミック、プラスチックなどのあらゆる種類の材料を含み、選択された実施形態においては、セラミックマットや繊維素材を含んでよい。運転中、エンジンに対する反応器の位置および反応器の内表面の保温により、チャンバの内容物、例えばガスやフィラメント材料などが高い温度で保持される。そのため、エンジンシリンダから排出される排ガスは、セラミックチャンバに流入した後に、可能な限り速く反応を続ける。加えて、フィラメント材料１８は、排ガス中のあらゆる固定物を捕捉するフィルターとして機能する。そして、固形物は、時間をかけてフィラメント材料１８上でゆっくりと分解される。また、フィラメント材料１８は、フィラメント材料の高温表面と可能な限り最短時間で接触するガスのガス量が最大化するように局所的乱流を引き起こす。他の実施形態では、チャンバ１１の材料として選択されたセラミック材料の保温特性がさほど高くない場合において、圧縮性の内層は、極めて高い保温特性を有し、図１８４および図１８５で図示するよりも厚く形成されてよい。さらに他の実施形態では、��層１２材料は設けられていない。その代わり、セラミックチャンバ１１がケーシング内に配設される。セラミックチャンバ１１は、ケーシングと直接接触するか、あるいは、ケーシングから空隙を介して分離されているか、場合によっては、ケーシングからスペーサを介して分離れている。そのスペーサは、分離部材、またはケーシングあるいはチャンバ上に突出部を含む。図１８７は、ケーシング１０とチャンバ１１との間の空隙１２ａの例を示し、間を置いて、スペーサ突出部１２ａが存在する。選択される実施形態において、低温始動期間にフィラメント材料１８・１９の迅速な暖機を確実に行うために、バルブ部材２０が、反応器アセンブリの排出端の近傍に、スピンドル２１上に旋回可能に取り付けられている。金属性のケーシング１０および圧縮性材料１２にはそれぞれフランジ２２・２３が設けられており、図１８５に示すように、フランジ２２・２３は、ボルト２４および止めナット２５によって、自動車でいうところの排気システムの一部を構成する排気管２７のフランジ２６に連結される。低温始動条件下において、概して点火開始後の数サイクル、バルブ２０はリンケージ２８によって手動または自動で密閉される。これにより、新たに燃焼した排ガスがチャンバ１１の内部に滞留し、所定の圧力に到達するまで、チャンバ１１内部の温度が迅速に上昇する。その後、バルブ２０が、少なくとも部分的に開となる。また、適宜、トーションスプリング（不図示）により閉位置にバイアスが与えられたバルブ２０を備えることで、上記と同様の効果を得ることもできる。そのバルブは、低温開始プロセス時のみ作動し、スピンドル２１上に取り付けられている。そして、反応器アセンブリ内部が昇圧することでバルブ２０に回しモーメントが付加され、そのモーメントがスプリングによって印加される力を超えたときにバルブが開となるよう、スピンドル２１設けられている。図１８３に示すように、チャンバ内のバルブ部材２０の前方に、圧力逃しバルブ４０および導管４１が設けられる。反応器の排出端に設けられたバルブは高温排ガスを保持し、その結果、フィラメント材料が急激に昇温し、それにより捕捉ガスの連続的反応が補助される。バルブ部材を部分的に閉として、徐々に昇圧して排ガスの通常の通気を遅らせることにより、フィラメント材料および高温表面に長時間ガスを接触させ、より完全に反応させることで、程度は低いが、同様の効果が実現される。あるいは、エンジンおよび反応器の初期暖機時において低温始動期間を制限するために、あらゆる好適な手段が用いられてもよい。
【０２３９】
他の実施形態では、図１８６に示すように、反応器ハウジングはモノシリック構造のセラミック材料であり、および／または、フィラメント材料の一部は排気ポートに取り付けられる。ここで、厚みを有する、外面的にスレッドベースのスパイラルコイル２９の一端が、排気ポート１７において、排気処理室の開口部に直接ねじ込まれている。反応器ハウジングは、４２で部分的に図示されているが、「Ｌ」クランプ４３及びボルト１５によって所定の位置に保持される。図１８７に示す改良された構成では、外部に排出される排ガスからエンジン１６に向かう熱伝導を軽減する必要がある場合には、各開口１７に、その外表面とエンジン１６との間に配設される圧縮性材料３１、および／または、繊維状材料３１の層を有するセラミック材料のスリーブ３０が設けられる。場合によっては触媒効果を有する金属または他の材料の表面３２が反応処理を促進するために反応器の保温内部に設けられる様子が示される。図１８７において示され、しかし選択される実施形態では、金属または他の材料の表面３２は、ほとんど厚みがなく、堆積処理に利用されているフィルム、または、圧力および／または粘着材に利用される箔（いわゆる、金箔と同様の構成）を構成する。さらに、フィルムは、いわゆるセラミック構造にも用いられるが、これは、そのようなセラミック構造の製造プロセスにおいて、鋳型の表面にパウダー状の上記金属を堆積するというものである。このプロセスに熱および／または加圧下での成形工程が含まれる場合、異物がセラミックに固着し、実質的にフィルムを形成する。表面３２は、連続的であっても、非連続的であってもよく、反応器の選ばれた箇所にのみ用いられる。反応器は、上述したように構成されている。つまり、反応器は、硬質セラミックまたは多層構造で構成されており、セラミックの内部表面と、繊維状のセラミックウールなどの圧縮性材料による内層と、金属または好適材料による外部構造ケーシングとを備える。あるいは、反応器アセンブリの一部として、その他の適合物が用いられてよい。ハウジングは、複合構造であってよく、例えば、ある一つの層を、他の既加工層の内部または外部に備える。このように、保温特性が極めて高い一方で、耐磨耗性または耐腐食性には特段優れていない高温樹脂層が、セラミックシェルの外部に形成されてよく、セラミックセルの強度および耐高温性により、セラミックシェルは、後ほど詳細に説明するように、さらに排ガスからの影響を受けにくくなる。
【０２４０】
運転中、上記装置は、熱／触媒排ガス反応器として機能する。いわば、上記装置は、高温環境および触媒作用を同一の反応器アセンブリで提供することにより反応プロセスを促進する、という目的を達成できる。後に詳細に説明する理由によって、概して、より重要であるのは、つまり、より効果的であるのは、温度である。そして、触媒作用は、ある用途においては、温度指向のプロセスにおいて補助的なものと言える。基本的に極めて清浄なエンジンにおいて、無視しうるような触媒作用、または偶発的な触媒作用によって、排ガスが最高レベルにまで浄化されるということは予想しうる。ここで、偶発的な触媒作用とは、本来の触媒作用とは無関係な理由でガスと接触する、何らかの触媒効果を有する物質が存在することを意味する。すなわち、そのような物質は、ある設計パラメータ、例えば耐熱性など、を満足する最も好適な物質であると言える。ある選択された実施形態では、触媒は、排ガス中の好ましくない構成物質を除去または変質させるために反応器アセンブリの内部に設けられる。上記の金属または他のフィルムに関する図１８７の実施形態は、どのように触媒が反応器の内部表面と関連しているかを示す。しかしながら、適切に効果を奏するためには、触媒は、チェンバ内の至るところに存在するべきであり、それにより、すべてのガスを触媒作用に供することができる。触媒は、チェンバ内に配設されるフィラメント材料の内部に、またはフィラメント材料そのものに組み込まれる。ここで、触媒は、プラチナ、パラジウムなどの極めて強い触媒作用を有する貴金属を意味することが多い。しかしながら、本開示では、触媒は、有効で測定可能な触媒効果を有する材料であればよく、したがって、ニッケル、クロム、ニッケル／クロムアレイ、アルミナなどのセラミック等の中程度の触媒作用を有する材料であってよい。特に、ニッケル／クロムアレイは、あまり高価ではなく、かつ、腐食、磨耗、高温に対して相対的に良好な耐性を示し、また触媒評価が中〜高程度であるため、好適な材料といえる。しかしながら、ニッケル／クロムは、高温下でニッケルクロム酸化物層が表面に形成されることから、ベース素材と比較して触媒評価が著しく高くなる。排ガス反応システム内に触媒作用を提供する一般的方法は、セラミック基板などの担持材料上に少量の貴金属等の強触媒を配置するというものである。同様に、フィラメント材料は、触媒特性を有する少量の他の物質を自身に堆積する。あるいは、フィラメント材料は、ニッケル／クロムアレイ、アルミナなどの中〜高程度の触媒効果を有する材料から形成される。あるいは、フィラメント材料は、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）などの高温金属アレイ、セラミック材料、ポリマー、炭化水素、樹脂、シリコン、あらゆる金属酸化物などからなる。ここで、「フィラメント材料」は、ガスを通過させる相互連結した材料の一部を意味し、ガスの流れ方向を変化させることで、ガスに乱流および混合を生じさせる。従来、そのような材料は、無秩序または規則的に配置されたファイバー、より糸、またはワイヤの形態であった。しかしながら、フィラメント材料は、複数の開口部を有すシートまたはスラブ、鋳造物、拡大面を有する、圧搾または型打ちされた三次元部材という形態も取りうる。
【０２４１】
特に、排ガスの温度が７００度〜１０００度、あるいは、さらに高温領域である非冷却エンジンの場合に、本発明は、極めて効率的なサーマルリアクタ（熱反応器）を構成する。反応器が排出口に近接して設けられているため、高い運転温度が実現する。その排出口は、排ガスを反応室に直接排出し、かつ、反応室に対して小さな外部表面を含む形状を有しており、それにより、熱損失を最小限に留めている。反応器が本エンジンの外部に適用されるケースにおいて、ハウジングの形状は、図１８３から図１８５の実施形態において、大雑把に説明すると、メガフォンが反転した形であり、内部のフィラメント材料（おそらく、ウールのような構成）は、相当程度、消音器として機能する。消音効果は、音波を消滅させ、そのエネルギーを熱に変換し、その熱を消音材に残すというものであることが知られている。このようにして、音波および物理的振動が消滅することで、フィラメント材料の内部およびチャンバ壁に相当量の熱が蓄積される。主要な化学プロセスでは、その反応の一部として酸化反応を伴い、これらの全体的な発熱反応によってさらに相当量の熱が発生する。上述した要因すべて、または幾つかの組み合わせによって、本発明に係る反応器内の温度は、排出ポートにおける温度よりも高くなりうる。今日のエンジンは、アイドリング状態または低負荷状態において温度が低下する。本発明は、比較的厚みのあるセラミックシェルがヒートシンクとして機能し（多くの産業プロセスにおけるセラミックライニングのように）、排出温度がハウジング内部の温度よりも低下した場合に熱が内側に放射されるという点で、他の幾つかのシステムよりも優れている。この熱放射は、図１８３から図１８６の実施例に類似する、曲線的または放射状の断面形状を有するハウジングにおいて最大の利点となる。本反応器では、保温が排出ポートに近接しているため、今日の一般的な排気システムに比べて運転温度が極めて高い。温度が上がるほど触媒効果が際立って高くなるため、本反応器では、所定の排ガス処理のために必要な触媒量が少なくてよく、システムコストが低減され、同量の触媒量でより処理効果を高めることができる。ここで述べる大部分の利点は、特に温度に関するものであるが、反応器がエンジンに含まれる排ガス処理室の全てまたは一部である場合に、その利点はさらに大きくなる。高温による有益な効果は、基本的に多くの高温表面に排ガスを曝すフィラメント材料を提供するという本願発明において最も効率的に享受される。これまでのところ熱力学的には明確に完全に理解されていない理由によって、化学反応は、加熱表面が存在する箇所で迅速に行われる。この現象は、材料の性質に関連する触媒反応とは明らかに異なる。そのため、複数の近接した加熱表面をフィラメント材料という形で提供することにより、確実に、連続的に反応する排ガスのすべてを加熱表面に近接させることができる。さらに、排ガスは、ポートから離れるとすぐに上記表面に曝されるが、このとき排ガスは、最も温度が高く、かつ反応準備が整っている。フィラメント材料は、軽度の乱流を引き起こし、適切にガスを混合し、これにより反応プロセスが促進され、ガス移動に係る運動エネルギーによって熱を発生させるという追加的な利点を有する。乱流は、より迅速にガス組成を「平均化」するという理由で重要である。燃焼プロセスの間、シリンダの種々の場所において異なる生成物が生成される。これは、温度差、火炎拡散の様々な性質、燃料注入の場所、スパークプラグ、燃料の存在、シリンダ壁上の炭素などが理由である。通常、これらの異なる燃焼生成物はポートへ移動するまでにある程度混合される。しかしながら、ある「非平均化」ガスのポケット（箇所）が存在すると、望ましい方法で作用し合う適切な組成が得られない。これにより、今日しばしば触媒コンバータで用いられるハニカム構造の長い非接続キャピラリ管が、特に、これらのキャピラリ管が排気ポートから極めて遠い箇所に取り付けられている場合などに、問題を引き起こしうる。本発明に係るフィラメント材料の性質によって、確実に、この適切な「平均化」またはガス組成が実現する。本発明では、このフィラメント材料を高温と組み合わせることで、粒子状物質、および不純物または微量物質に対する耐性が著しく向上する。フィラメント材料は、少なくとも部分的に繊維性またはウールに似た構成であるときに、相当程度に粒子状物質をトラップする機能を果たす。このとき、反応器の性能に著しい影響を与える反応器内での粒子状物質の堆積は発生しない。触媒ハニカム構造などの他のシステムは、粒子状物質による閉塞、燃料に起因する不純物またはオペレータのミス操作によるダメージによる影響を受けやすい。本発明に係る反応器システムに堆積する粒子状物質の大部分は、極めて高い温度によって、特に触媒特性を有する表面上に堆積している場合に、分解し、酸化し、あるいは反応する。サーマル運転モードおよび触媒運転モードの両方において、これらは実際には粒子状物質が結合するように同種の働きかけを形成するために組み合わされるが、反応器は、３つのモードで機能しようとする。つまり、主たる汚染物質は、１つの装置を通過する間にすべて軽減する。化学反応の大まかな説明はＵＳ特許広報第5 031 401号に見出すことができる。
【０２４２】
特有の利点が複数存在することから、排出問題を解決する最初の試みではサーマルアプローチが用いられていた。だが、その研究は、低温始動状況において大きな問題が生じることから、徐々に放棄されていった。効果を得るには反応器が高温でなければならず、相当の時間をかけて暖気する間に許容範囲を越えるレベルの汚染物質が排出されていた。本開示の低温始動プロセスが発展を遂げたのは、こういった従来の問題を解消するためであった。反応器は不可避的に極めて大きなものとなるため、出願人は、反応プロセスにおいて影響を受けない部分を含むアセンブリ全体ではなく、有効に動作する反応器の少なくとも一部が所望の温度を実現するシステムを開発するよう尽力した。本発明での表面は、その有効に機能する部分であって、ほとんど全て、反応器アセンブリの内部ライニングを備え、そこには保温材および内部に設けられたフィラメント材が含まれる。セラミックなどの保温材は、低導電性であり、そのためチャンバ内部の熱をさほど多く伝導せず、内部温度まで表面分子を加熱するための熱入力もさほど必要ではない。こういった重要な理由により、本発明では、反応室が直接保温材で囲まれている。内部のフィラメント材料は、より重量のあるバッフルまたは他の反応器の内部チャンバとは異なり、基本的に、容積が小さく、かつ拡大面領域を有する。初期の低温スタートのために他の熱源からわざわざ熱を供給するのではなく、すぐに利用可能な熱を燃焼プロセスから利用するために、チャンバからのガス出口は、少なくとも一部が点火開始後に密閉されている。新たに燃焼されたガスすべてがチャンバ内に滞留されるという条件で、作用面は、点火後５〜１５サイクルの間で約７００度の熱を得るという計算であった。ただし、この計算は、エンジンタイプ、フィラメント材料の伝導率、排気ポートの保温がしっかり行われているかどうか、などに拠る。総反応容積はエンジン排気量の約２倍であり、エンジン排気量２リッターごとに５００グラムのフィラメント材料を用いる仮定である。上記によると、アイドリング時の回転数１２００ｒｐｍで、４ストロークのエンジンにより、暖機期間は０．５秒〜５秒である。ガスが加圧下で保持され、その圧力がすぐにピストンへの負荷となり、それにより、エンジン、及び、特に燃焼室の暖機が速く行われるという事実が温度上昇の寄与要因である。選択される実施形態では、反応器ガス出口は、機械的手段または自動手段によって低温開始時に密閉されている。そのタイミングは、点火開始後から新たな燃焼ガスが密閉手段に到達する直前迄であり、４ストロークエンジンのケースでは点火後約２〜５サイクルの間であり、これは反応器の容積などに拠る。こうして滞留ガスが放出され、燃焼プロセスにより生成された熱エネルギーとポートにおける排ガス中の熱エネルギーとがすべて、本発明に係る作用面を加熱するために完全に利用され、暖機が素早く行われる。新たに燃焼して捕捉されたガスは、所望の方法で反応する。ただし、通常の運転温度の時よりも遅い反応である。通常運転の高温状態と比べて上記ガスが反応面とより長い時間接触し続けることにより、遅い反応が埋め合わされ、それにより、最初のガスは、反応器から排出されるときに汚染物質が殆どなく、このことが低温排出規制を遵守するうえで重要な利点となる。
【０２４３】
本発明は、ゼロエミッションという特有の利点を有しており、実際に、低温開始期間でも排ガスはない。反応器が運転温度に到達するには最小のサイクル数（例えば点火）でよい。また、低温開始プロセスにおいて、新たに点火された排ガスの少なくとも十分量もしくは可能であれば全量を確実に滞留させる（つまり、密閉手段が完全に閉である）ために、出口を密閉する前に経過しうる最大のサイクル数は、エンジン、反応器の構造、容積関係などのパラメータによって、出口を密閉するタイミングに実質的に重なるほどに近くてよい。選択される実施形態では、密閉手段は、反応器内部が或る圧力に達するまで完全に密閉されたままである。その圧力とは、反応器の圧力に対してポンピングするエンジンがアイドリングを停止する圧力よりも僅かに低い圧力である。使用にあたり、低温始動プロセスの数秒間はエンジンを使用できないことが好ましい。エンジンがその動作を許されると、暖気プロセスにとって最適な圧力よりも低い圧力が適用されなければならないためである。反応器の圧力限界値は、低温始動プロセスにおいて、手動または自動による特別なエンジンの設定、例えば、点火の変更、バルブタイミング、特別な燃料混合、圧縮比率の変更など、によって高くすることができる。反応器が最適な許容圧力に達すると、ガス出口密閉手段は、（ａ）完全に圧力を逃がし、システムを通常運転にする、または、（ｂ）圧力を維持するために部分的に開けて、流入時とほぼ同じ割合で反応器からガスを放出する、または、（ｃ）第１密閉手段を閉とする一方で、第２密閉手段が、完全にまたは部分的に開となり、ガスを逃がすか、または、圧力を維持し、通常排気システム以外の導管に排ガスを導く。この選択については後ほど詳述する。代替案（ｂ）では、低温始動プロセスが効果的に継続する。なぜならば、反応器の圧力を維持することによって、ガスは、通常の運転状態と比べて、チャンバを通り抜ける時間が長くなり、これにより、ガスから、ガスよりも温度の低い反応器への伝熱が進み、かつ、ガスが反応環境に長く留まることで低い温度が埋め合わされ、汚染浄化反応が実質的に行われるためである。同様に、代替案（ｃ）においても、低温始動プロセスが維持される。選択される実施形態では、所望の運転温度が得られると、第１密閉手段は完全に開となる。通常のガス量が流れ始めると圧力が低下し、エンジンのアイドリング回転数の最初の上昇が起こる。これにより、エンジンの運転準備が整ったことの可聴表示がオペレータに示される。反応室が暖気し、反応バルブが開となった後でのみ運転が可能となるように、自動車に温度駆動スイッチが組み込まれる構成とすることもできる。
【０２４４】
反応器アセンブリの構成は、特定の技術分野に限定されず、本発明の技術的事項、つまり排ガス流れは、種々の技術分野に適用される。その技術は、長い間、ほぼガスのピストン運動とガスのコラム運動とのみ、特に、運動エネルギーと容積を有する一定のガスコラムに蓄積されるパルス効果との関係でのみ関連付けられていた。ここで開示される実施形態の大部分では、排気システムに係る、最初でかつ最も重要な部分における標準的な管状構造について説明を省略している。そして、これまで殆ど検討されていない態様で排ガスが流れる。当初の研究により、本発明のガス流れによる利点が見込まれることが分かった。第１に、反応室の断面領域が排気口の断面領域全体に対して相対的に大きくなることにより、ガス速度が大幅に低下する点である。速度が低下することで、反応器アセンブリの少なくとも一部の耐用年数が大きく伸びる。というのも、ほとんどの磨耗は、速度の速いガス流れおよび含有粒子物による磨耗効果により起こるためである。第２に、各シリンダまたは開口から排気されるガスが反応室で合流し、排気管をブランチングする必要がなくなるという点である。枝管において著しいパワーロスが発生することから、ブランチングは、従来の排ガス流れ技術における問題点のひとつである。注意深く枝管を設計することで大幅なパワーロスの発生を回避しうるが、それは、最適な流れ範囲内について該当する。エンジンスピードが最適な流れ範囲以上または以下に変化すると、パワーロスが増える。第３に、反応室は、有益なレベルで振動を吸収し、また上述したように、音も吸収する。従来の一般的なチューブ管および金属管は、振動や騒音を伝達し、また、自身が振動や騒音を大きくする場合がある。エンジンでの燃焼に起因し、排ガスによって運搬される振動は、大量のガスと反応器内のフィラメント材料とによって分散される。周知のシリンダ型排気ポート開口の上部に反応器を配設することは有効である。しかしながら、突然にガスがコラム状形態から反応室の不定形な流れに変容することで、さらに、開口とエンジン面との間のジャンクション端の形状とが組み合わさって、不必要で非効率なガス流れとなり、それがパワーロスにつながる。そのため、選択された実施形態では、排気口のネックがベル状に、つまり、何らかの方法で次第に直径または断面を大きくしており、これが図１８５および図１８７に示される。ガス速度が徐々に低くなるという有利な効果がある。基本的な実施形態では、チャンバの開放側をエンジンブロックまたはケーシングの側に配置し、従来のエグゾストマニホールドを不要のものとしている。そのブロックは、反応器のハウジングの一部を形成し、そうして、上記の反応器アセンブリ、つまり、適用されたハウジングおよびフィラメント材料の一部として汚染物質の低減において重要な役割を果たす。ポートライナまたはフィラメント状スパイラルなどの他の構成を有するか否かにかかわらず、ハウジングがどのようにエンジンの上部に直接固定されるかを説明した。他の実施形態では、エンジンと反応器ハウジングとの間に、完全または部分的に反応室の定義を満たす中間部材が設けられる。あるセクションが中間部材ではなくエンジンの付属品であるという点は厳格には定義できないが、一般的に、中間部材は、ハウジングの外面と接触するものであると考えられる。ここで述べられた種々の構成は、それが中間部材またはエンジンの付属品に対するものであろうとなかろうと、両者に対して適用可能であり、またハウジングの外面にも好適に適用可能である。
【０２４５】
幾つかの例が図１８８から図１９６に記載されている。図１８８は、反応室５２を内包するチャンバまたはハウジング５１を示す。チャンバまたはハウジング５１はともに、自身とエンジン５３との間に排気口５４を挟んでおり、中間部材５５は実質的にフラットに構成されている。図１８９は同様の構成を示すが、この構成では、中間部材５５が、その一方の側でエンジン５３および排気口ライナ５６の両方に関連しており、実施の形態では、中間部材５５によって位置が制約されている様子が示される。図１９０は、図１８８と同様の構成を示すが、ほぼフラットな中間部材５５が、エンジン５３の対応する凹部５９に埋め込まれる。そして、中間部材５５は、被包化されたハウジング５１で示される実施形態において、ブロックに対して制約を受ける。図１９１は、図１８８と同様の構成を示すが、中間部材５８は封入された構造であり、処理室側からの正面図では、周辺リップ６１によって規定される凹部５９を有するように見え、その外形は、被包化されたハウジング５１のリップ６１に対応する。そのリップを横断する概念的な平面図によって、反応器の動作室の２つの区分が規定され、一方の区分は６２のハウジング内に、他方の区分は中間部材の凹部５９内である。図１９２は、概して同様の構成を示すが、ハウジングと中間部材との間の取付部がフィラメント部材６３を支持するために用いられ、図１８９においても６３で示される。図１９３は、図１９１と同様の構成を示すが、被包化される中間部材６４は、少なくとも１つの完全な突起部６５をエンジン側に有しており、それにより、エンジンブロックに設けられた対応する凹部に取り付けられる。本実施形態では、中間部材６４はほぼリング状または中空コーン状の構造であり、排気口ライニングとして機能する。図１９４は、図１８８の（Ａ）における固定部の詳細を示し、Ｌクランプ６６およびボルト６７が、中間部材５５、つまりエンジン５３の方向にハウジング５１を押圧する。選択的に、圧縮性耐熱素材６８が、適切なシール、様々な部品間に起こりうる膨張率の違い、そして、僅かに適合しない場合の表面間の負荷分布などを許容するために、ジョイントの間に設けられる。図１９５は、図１９０の（Ｂ）と同様の固定部の詳細を示し、中間部材５５が排気開口ライナ５６を或る位置に保持する他の実施形態を示す。図１９６は、図１９２の（ｃ）での使用に好適な固定部の詳細を示す。実質的にエンジンをマスクせず、内包するハウジングの有効な分割部の一部である、異なるタイプの中間部材６９が固定部によって保持される。この構成で得られる効果は後述する。ここでは、２つの部分が別々にブロックに固定されている様子が示されるが、詳細設計によっては、ある実施形態において、外側のハウジングのみを固定する必要がある。例えば、ハウジング５１は、環状部７２のウィングエクステンション７１に旋回可能に取り付けられたストラッピングバンド７０により中間部材６９に保持されている。その環状部７２は、破線で示されるナット７５およびワッシャ７６を介して、段状異径スタッド７４の非ネジ部７３に取り付けられる。中間部材６９は、同じスタッド７４、Ｌクランプ６６、及び、一組の７５・７６よりも大きな内径を有するワッシャ７７、ナット７８によってエンジン５３に取り付けられる。ストラッピングバンド７０は、ハウジング５１の周囲を包み、図１９２の“Ｄ”と同じように固定される。選択的に、圧縮性耐熱素材６８が、対になる表面の間のジョイント内部に設けられる。中間部材を与えることで、少なくとも３つの主たる効果が得られる。最も重要な点は、反応室からエンジンへの熱伝導を防止しうる点である。というのも、中間部材は、主要部をなすハウジングと同様にセラミックなどの保温材で作製されうるためである。２つ目の点として、種々の部品間に付加的かつ便宜的に設けられるジョイントが、図１９２における中間部材とハウジングとの間、及び、図１８９における中間部材５５およびライナ５６との間のフィラメント部材６３などの付随的な物体の支持部として機能するためにも用いられる点が挙げられる。３つ目の点として、中間部材によって、内表面（または、外表面）が断面で１８０度以上の曲線を描く反応室ハウジングが分割されうる点である。これにより、分割された部分が雄型モールド（または、雌型モールド）で製作され、安価でかつ構造的に望ましい方法でハウジングが製作される。例えば、図１９２の反応器アセンブリは、断面図において完全構造であれば、モールドで製作できない場合がありうる。どちらのケースにおいても、中間部材は１つのみで記載されている。しかしながら、１つの被包化されたハウジングに対して結合する複数の中間部材が用いられてよく、そのようなハウジングを形成するために、複数の中間部材が組み合わされてもよい。
【０２４６】
選択された実施形態では、エンジンブロックに形成された凹部は、排ガス反応室の一部を形成する。図１９７および図１９８は、エンジン５３の排気口５４の上部に取り付けられた反応器ハウジング７９の断面図の例を示す。ここでは、凹部８０が、通常はエンジンアセンブリが占めるスペースに形成されており、凹部によって得られたスペースは、反応室５２の不可分の領域となる。図１９７では連続的な凹部が存在し、図１９８では、８１における他の構成物に対して与えられている場所に凹部８０が連続して形成されている。なお、他の構成物としては、液体冷却路が含まれうる。上記２つの例とは別に、あらゆる構造において、通常はエンジンが占めるスペースを反応室が占めることが可能である。排ガス処理を目的とするために、一般的には反応容積はできる限り大きい方が好ましが、それを限定する要因としては、しばしば、自動車のフード下のスペースが十分でない場合や、より大きく、かつより高い強度の反応器ハウジングを提供するコストであったりする。本発明の場合、エンジン内部を“空洞化”することで、フード下のスペースを犠牲にしたり、ハウジングのサイズ、コストを上げたりすることなく、反応容積を大きくすることができる。これが可能になるかどうかは、本発明を適用するためにエンジンを特別に設計したかどうかといった要因によって決まる。また、エンジンを空洞化することによって、反応室を徐々に形づくり、かつ、効率的でスムースなガス流れを実現することができる。さらなる実施形態において、あらゆる排気ポートが、それらの軸が平行ではなく、最適な方向でガスが反応室に流入するように個々に角度が決められている。図１９９は、エンジン５３の上部に取り付けられた反応器ハウジング７９の断面図の例を示す。そのエンジン５３は、互いに軸８２が平行ではない、および／または、エンジン面に対して垂直ではない排気口５４を有する。一方、図２００は、垂直断面における同様の構成を示す。排ガスがチャンバ内に可能な限り等分に流入することが重要であり、それにより、露出表面領域を掛け合わせた時間の係数が、異なる開口から排気されたガスで可能な限り等しい値となる。そして、磨耗、腐食、ガス速度によって生じる磨り減り、および／または、負荷が、反応器内において均等に分布する。この最適均等化は、とりわけ、それぞれの開口から排気されるガスを最適な方向に角度付けすることで実現し、これは、しばしば、図１９９および図２００の記載例の線分に沿った排気口軸またはポート軸のレイアウトが必要となる。選択された実施例では、端部開口軸は、平面図においてエンジン軸に対して垂直方向から最も遠く離れており、中央開口軸は、垂直方向断面図において垂直方向から最も遠くに離れている。これにより、ガスは、反応器ガス出口までの同じ距離をより速く移動することができる。以下では、ガス流れ分布をさらに改善する代替手段を説明する。
【０２４７】
上述した幾つかの実施形態では、反応プロセスを促進するために、および／または、排ガスの流れを適切に方向付けるために、排気口領域にフィラメント材料を取り入れている。ガス流れの制御は、実質的に、羽根付き、ハニカム構造、またはフランジ構造の部材が開口内に設けられていることで実現する。そういった部材は、金属またはセラミックなどのあらゆる好適材料で製造される。選択される実施形態では、ガス流れ方向を反応プロセスに大きく寄与させるのであれば、反応室内のフィラメント材料または部材はいずれも、ニッケル／クロムアレイまたはアルミナなどの触媒効果を有する材料によって作製される。特定の実施形態として、断面領域が相対的に制限され、かつ、反応チャンバと比較してガス量の多い排気口領域に好適なフィラメント材料は、その断面領域が特段大きいわけではなく、フィラメント材料を通るガス流れの障害となる。しかしながら、反応プロセスに大きく寄与させるのであれば、以下に述べる幾つかの実施形態を含めて、フィラメント材料はいずれも開口領域に取り付けられる。一例として、図２０１の断面図、およびＥから視た平面図である図２０２では、ハニカム構造のガス流れ指示部８３と組み合わされた排気口ライナが、中間部材５５によってエンジン５３に対してその位置が保持されている。耐熱圧縮性材料６８は、ジョイントの間に存在する。開口５４内では、より多くのガスが曲部８４の外側に向かって集中し、それによりハニカム構造は、その端部において、図示される開口にわたって、対角面８４ａがガスに面する。そして、ハニカム羽根８５がいかなる前面領域を有していたとしても、偏位によってガスが当該構造内をより等分に通過する。ガスが流れるにつれ、羽根は互いの距離が広くなり、それによりガス速度は低下する。そして、ガスが流れるにつれ、羽根は互いに曲面を持って離れていき、それにより当該構造の口８６はガスを複数の方向に方向付ける。ハニカム構造は、その断面構造が好適なものであればいかなるものでもよく、例えば、通路が６つの面を有する図２０３や、図２０４のように、通路が放射状部材および同軸上部材の交差によって形成されてもよい。他の実施形態において、図２０５の断面図や図２０６の部分断面図に例示されるように、ガス流れは、排気口の全長の一部に設けられるフランジ部材によって方向付けされる。フランジ部は、８７において“Ｙ”型であったり、８８においてほぼ十字型であり、アセンブリの長さ方向の合間に配設されるスペーサリング８９によって、互いに距離を開けて保持される。説明した実施形態におけるフランジアセンブリは、開口部の周囲９１の溝９０に嵌め込まれて保持される。溝は、選択的に、図２０５のＦにおける圧縮性ベッド９２を有し、圧縮性材料６８を介して９３においてフランジのベントエクステンションを挟み込みつつ、中間部材５５によって５３に対して保持される。開口部へ移動するまでの間に、排ガスに対して回転動作や渦を加えることが望ましい。このため、図２０７に示すように、連続する開口部が交互の渦方向を有してよい。その渦は、ガス流れ軸にわたって対角上に配設される羽根部材によって与えられてよい。その羽根は、開口領域内であればどこに設けられてもよいが、図２０８の選択される実施形態では、羽根９４は、排気口壁またはライニング９５から突出するとともに一体化されている。もしガスに対して乱流や渦を与えるのであれば、個々の羽根は、図２０９の正面図、及び、図２０９のＧを通る断面図の例に示されるように波状であってよい。ここで示される構成は、適宜または所望の方法で組み合わされてよい。図２１１は、選択された実施形態の断面を示す例である。反応室は、セラミック素材からなる中間部材５５によって封入されている。そのセラミックは、排ガス開口ライナ５６を有する突出部を備え、セラミックウールなどの圧縮性耐熱材６８によって、一体型セラミック構造のハウジング５１とともに、エンジンから距離を置いて設けられている。２つの主要な封入部材の間のジョイントが、異なる角度で互いに連結された短い直線状の金属ロッドの構成であるフィラメントスペースフレーム９６を支持する。そのフィラメントスペースフレーム９６は反応室の前部をほぼ充填し、反応室の後部は、例えばセラミックベース混合物であるウール状のフィラメント材１８によって占められる。排気ポート領域内には、破線９８で示される突起バイオネット固定具により背面同士が取り付けられた、２つのコーン状の金属スパイラル７９が設けられている。突起バイオネット固定は、グルーブ９９に位置し、最初の入口から排気バルブの方向に向かって連続しており、それにより、スプリングの突起またはバイオネットは、ガス圧によって溝の端部に収容される。
【０２４８】
何らかの種類のハウジングまたは箱内に配置されたフィラメント材料は、相互接続された材料、または、隣接若しくは近接した材料の一部であって、流体がその間を通ることを可能にし、撹流を誘発すると共に、流体の一部が移動する方向を変更することによって互いに混合させる材料の一部として規定されるものである。相互接続された、または隣接若しくは近接したという表現は、総合的にまたは持続的に、互いに噛みあってまたは互いに適合しあっているだけでなく、（必ずしも接触する必要はないが）断続的に、互いに噛みあってまたは互いに適合しあっていることを意味する。上述の定義は、全体として、ハウジングまたは箱内の材料の両方に当てはまり、あらゆる流体処理ボリューム内の材料の個々の一部またはこのような流体処理ボリュームの一部にも当てはまる。ここでの開示では、フィラメント材料は、主に、反応装置のような排ガス処理ボリューム内に配置されているように記述されているが、本発明に係るフィラメント材料は、任意の流体を格納する任意のボリュームに配置されてよく、任意の流体の成分の混合を補助するか、または任意の流体における化学反応もしくはその他の反応を速める。一つの排ガス反応装置内のフィラメント材料は、その最も効率的な形態において、様々な構成を有する部分からなり得る。厚板またはシート材料、ワイヤ体、およびウール体が、フィラメント材料の３つの主クラスを構成するということができる。もし材料が同じであった場合には、厚板またはシート材料、ワイヤ体、およびウール体は、この順に、摩損および衝撃に対する耐性が低くなる。したがって、排気口の付近には、より頑丈な形態を配置し、反応装置の後方に向けてより壊れやすい形態を配置することが合理的である。触媒効果が要求される場合、最も好適な材料は、反応装置の特定の部位に配置されるために最も適切な形態で組み込まれることが好ましい。一つ以上の触媒が要求され、それらの触媒が、それらの異なる形態に最も適切な位置に組み込まれていてもよい。主たる化学反応は、一定のシーケンスに従って起ころうとする。また、特定の反応のために特別の触媒的な補助が要求される場合、その触媒は、フィラメント材料の最も適した形態と組み合わせて、当該反応が最も起こり易い室内の領域に配置され得る。例えば、問題の反応が起き難いことが予測される場合、適切な触媒／フィラメント材料が、排気口から最も遠い反応装置の後ろ半分に配置され得る。フィラメント材料の規定は、全体としての反応装置内において適用され得、一つの反応装置アセンブリを構成するおそらく多くの様々な要素の各々においても適用され得る。記述したフィラメント材料の様々な実施形態は、一つの反応装置アセンブリ内において、任意の都合のよい態様で組み合わされ得る。
【０２４９】
一例として、一実施形態の断面図を、図２１２に示し、「Ａ」における部分断面図を、図２１３に示す。当該実施形態では、交互に並んだ、ハニカム構造１０１の厚板と、ウール様層１０２とが、反応装置１００の少なくとも後部を構成している。各図において、システムを通過するガスポケットの経路を矢印１０３で示す。なお、当該ハニカムは、通路の各束または列が、隣接する列とは異なる方向に伸びている通路からなるため、従来技術に係る形状ではない。一番目のハニカム板１０４では、区分１０６に示される通路は「下方」に伸びているが、その直後の通路（１０７の点線）は「上方」に伸びており、略垂直面における方向およびガス流が分離している。次のハニカム板１０５は、同じ構造を有しているが、９０度回転して配置されており、略水平面においてガス流が分離している。これにより、ガスポケットの経路１０３ａ（点線にて示す）によって示され得るように、異なる部分のガスが適切に混合される。ガスポケットの経路１０３ａは、一番目のポケットの隣から開始し、アセンブリ内を通過する経路において、より広範囲に分離している。個々のハニカム通路は乱流を誘起しないものの、一つのハニカム構造内における通路同士の間の相対的な配置が乱流を誘起する。前後並んで配置されているハニカム構造の連なりが提供されることも、同様の効果を有し得る。ある種のフィラメント材料の形態は、厳密にワイヤ状または厚板状ではなく、本発明に好適に適用することが可能であり、展伸金属または金網である。一例として、図２１４は、波様の構造に形成された金網シートが、反応装置１００内において順々に配置されている様子を示す断面図であり、図２１５は、Ｈにおける詳細拡大図であり、網の構造を示している。網は、通常、シートをプレスすることと、シートを裂くこととの組み合わせにより形成される。これらの処理は、鋭い角を残す傾向にある。材料が平滑でなく丸められていない場合、熱、摩損および腐食に対する耐久性に劣るため、用いられる網は、形成後、サンドブラスティング他の平滑化処理が施されることが好ましい。金網は公知の製品であり、触媒活性を有する金属から容易に製造することができる。上述した詳細な形態は、本発明に対して内在的な適正を有しているため、適用可能な代替的な形成手法により、セラミックのような非金属材料からも製造され得る。ウール様または繊維状の構造を有するフィラメント材料は、質量に対する表面積の比率が高く、より容易に微粒子捕集器として機能することから、特に有利である。耐久性の観点から、可能な限り平滑かつ丸められているように、ウール体は、複数の微調整されたワイヤが、織られるか、編まれるか、積層されるか、ランダムに並べられたものであることが好ましい。ウール体が、セラミックガラスのような材料の繊維または紐から構成されている場合、金属に比べて、温度、磨耗および腐食に対する耐性が高くなり得るが、「剥離」され易くもなり得る。「剥離」とは、すなわち、ガス流の勢いによって、粒子またはヒゲ様物体が主物質から離れることであり、粒子またはヒゲ様物体は、バルブのような下流の繊細な領域に滞留し得る。この理由から、金属が、ガスの全熱量および勢いを避けて後方にある場合、および、セラミック繊維が排気口から遠くにある場合には、ウール体は反応装置におけるウール体に最も適切な区域に配置されることが好ましい。代替的に、および、好ましくは、図２１２に例示するように、ウール体は、他の形態のフィラメント材料によって挟まれるか、格納されているべきである。
【０２５０】
フィラメント材料の他の適切な形態は、ワイヤ体である。これは、特に、金属の場合において、多くの場合ワイヤ形態で入手することが容易であり、必要な加工が折り曲げだけであるか、またはそもそも所望の形状に形成すればよいことが理由である。耐久性上の理由から、配置されるワイヤ体は、概して、反応装置内において排ガス源に近いほど、太くなっていることが求められる。ワイヤ体は、図２１６の立面断面図に示されるように、網状に織られ得るか（１０８）、編まれ得る（１０９）。また、通常の紐同士のコンタクトを避けるように、ワイヤの配置を工夫することが好ましい。これは、ある種の内燃エンジンの振動は、結合部における摩耗を引き起こす傾向にあり、初期故障を引き起こす場合があるためである。したがって、ワイヤ体は、ワイヤ体の様々な部位においてコンタクトが最小となるとともに、ハウジングの限定された領域中に、比較的長い長さ（すなわち、比較的広い、反応を促進する表面積）を組み込み得るような形態に構成されていることが好ましい。近接しているが接してはいないワイヤ体間において幾つかのコンタクトか存在することが想定される。このようなコンタクトは常在しないことが好ましい。しかし、異常振動時または動作モードにおける上記コンタクトの発生は、実質的には耐久性に影響を与えない。明白に好適なワイヤ体の配置は、らせん形状またはコイル形状であり、図２１７の立面図に示すように、軸がガス流に対して垂直に配置されているもの、および、図２１８の立面図に示すように、軸がガス流と同軸に配置されているものである。一例として、直径が等しい規則的なコイルを有するらせんを１１０に示し、直径が序々に変化する規則的なコイルを有するらせんを１１１に示し、非円形の構造、および／または、ランダムな直径を有する不規則的なコイルを有するらせんを１１２に示す。これらの３つの構造は、実質的に直線構造からなる軸を有するらせん群を構成する。図２１９は、方向１１４からのガス流の勢いに好適に耐えるよう弓なりに曲がった、曲線状の軸を有するらせん１１３の断面図である。上述した任意のらせんの形状は、曲線状の軸を有し得る。ワイヤ体はまた、２次元または３次元的なヘビのような構造に配置され得る。このような２次元的な形状について、一例として、図２２０に立面図を示す。また、３次元的な形状について、同様に、図２２１に立面図を示し、図２２２に平面図を示す。このような形状は、反応装置中において、図２２３の平面断面図に一例を示すように、任意の数の態様で配置され得る。図２２３には、平らな「ヘビ」１１５、および、曲がった「ヘビ」１１６（各ヘビは、示す平面内においてループ状のワイヤ体からなる）が、隣同士に、前後並んで、スペースを開けて（１１７）、または、噛み合うように（１１８）積み重ねられている。これらループ状の、またはカーブした積み重ねは、また、ランダムに配置され得る（図示せず）。カーブを包含する平面１１９は、図２２４に示すように、真っ直ぐでもよく、図２２５に示すように、１１４からのガス流に耐えるように曲がっていてもよく（１２１）、図２２６に示すように、ガス流に、より簡易で自然な経路を提供するよう、曲がっていてもよい（１２２）。図２２７は、ヘビ様のループまたはカーブを包含する平面が、示すように曲がっていようと、真っ直ぐであろうと、任意の１以上の次元において互いに噛み合い得ることを示している。線で示された平面１２２は前面にあり、破線で示された平面１２３は背面にある。図２２８は、カーブを包含する平面が、正面から示すように、他の態様で噛み合い得ることを示す立面断面図である。１２４は、線で示される平面１２４は、正面から見た端面（ここでは、３次元的に曲がっているが、真っ直ぐでもあり得る）であり、他の方向に伸びている破線で示された背面の平面１２５の経路に対して斜めである。あるいは、これらの３次元的な曲がり具合は図１２６に示すように一致してなくともよいが、図１２７は、３次元的な屈曲が、これらの平面の近接した積み重ねを可能にしている様子を示している。好適には、示すように、上記平面はより低い次元に亘っているものであるが、より高い次元に亘っているものであってもよい。他の代替的な実施形態において、図２２９の立面断面図に一例を示すように、ワイヤ体は反応装置を横断する紐に配置される。前面のワイヤ体１２８は線で示され、背面のワイヤ体１２９は破線で示される。共振をなくすことを助けるため、様々な紐を、完全に平行でない（すなわち、互いに対してわずかに角度が付けられている（図示せず））ように配置してもよい。一般に、後で説明した構造の紐は、張った状態で配置され得るため、らせん状またはヘビ様のループ状のような概ね自立した構造に比べ、より細い構造を有することが求められる。ワイヤ体は、ここで説明したものに限らず、図２３０の断面図に一例を示すように、一つの紐または複数の紐から構成される。材料は、ガス流に対して最大限の表面積を露出することが望ましいため、個々の紐についてガスを通過させ得るとともに、各紐が互いに支持し得る程度に分離されるように、ワイヤ体に含まれる紐が個々に分離されていることが好ましい。例えば、セラミック等の従来技術に係るセパレータを用いることができるが、他の実施形態では、図２３１の立面図に示すように、個々のワイヤ体を縮れさせている（すなわち、全ての方向に細かく綿密に折り曲げている）。図２３２の断面図に示すように、上記ワイヤ体は、効果的に、実際の太さよりも長い直径（破線で示す）を占め、図２３３の複合ワイヤ体を構成する。ワイヤ体および他のフィラメント材料の反応装置のハウジングへの固定については後述する。
【０２５１】
さらなる実施形態において、フィラメント材料は、シートまたは厚板から構成される。単純な形態のシートまたは厚板は、一連のヘビ状のワイヤ体のループと同様に、いくらかの厚みを有する平面として記述され得る。これらの平面は、上述したワイヤ体のループと同様に、反応装置内に配置され得る。例えば、上記平面は、真っ直ぐまたは曲がった長いシートから構成され得、図２２３から２２８に示すように配置される。他の例は、図２３４から２４７に示される。厚板またはシートは、さらに、図２３４の断面図に示すような単純な交互の波の形状、より複雑な波の形状、または、図２３５に示すような窪みが設けられた形状であり得る。図２３６に示すように、上記シートは、代替的に、方向１１４からのガス流に対して大きな前面面積を付与するために、急峻に折れ曲がった、または、ねじれた断面を有していてもよい。また、図２３７の断面図に示すように、上記シートは、折り畳まれたヒレまたは羽根の形状であってもよく、好ましくは、ガス流１１４に対向する側に向けて、より厚い、より丸められた断面を有し得る。図２３８および２３９に示すように、上記シート中の孔は、プレスされているか、突き出た口唇部または口唇部群を形成し得る。あるいは、例えば、図２４０および２４１の断面図に示すように、上記シート中の孔は、穿孔、プレス、および／または引き裂きによって、材料の顕著な除去なしに形成された開口であり得る。このようなシートの部分立面図である図２４２は、孔、またはプレスされた、または引き裂かれた開口の形態の例を示す。上述したように、鋭い角は、形成の後にブラスティング他の手段により除去されることが好ましい。シートまたは厚板は、図２４３の立面断面図に例示するように、３次元的に連結されたか、または噛み合わされた形態であり得る。図中、１３０は、一連の連結している輪であり、１３１は、一連の連結している六角形である。図２４４は、コニカルリング１３２を用いた連結のパターンの一例を示す断面図である。図２４５は、同様に、連結手段を示すが、ここでは、全体の形状は、線状というより曲線状である。図２４６は、個々のシート１３３が、どのように連結して３次元形状を構成するかを示す断面図であり、図２４７は、同様に、任意に１３４において折れ曲がっている個々のシートが、集められ複合的な３次元形状を形成し得ることを示す図である。さらなる実施形態において、フィラメント材料は、略球状の物を含む、任意の適切なサイズまたは形状のペレットを含む。球状ではない場合、ペレットは、任意に、略球状の空間を充填し得る。ペレットは、公知の、小さな規則的な表面の球である。代替的な実施形態において、ペレットは、非規則的な、かつ／または、図２４８に示すような半卵形様の形状、または図２４９に示すような腎臓に似た構造、または豆のような構造であり得る。しかし、質量に対する表面積の最も有利な比率が得られるように、ペレットは、好適には、全体的に球状の外見を有し、一つのペレットの突起は、好適には、他のペレットの窪みに容易に勘合しないような、一連の突起および窪みを有する形態からなることが好ましい。もし、このような内部の勘合を最低限に維持されれば、ペレットは、他のペレットに対して密接せず、ペレットの周りおよび間における容易かつ適切なガスの流れを確保することができる。図２５０は、中央のコアから放射する４つの等間隔の突起３９０を有し、略マッシュルーム構造または電球様構造を有する上述したような形状の一例を示す立面断面図である。（これに似た形状は、防波堤の構造物のためのコンクリートブロックにおいて用いられている。）同じ原則は、図２５１に示すような、多くの数の突起を有するペレット、または、好適には、図２５２に示すような、隣接するペレットと好適な間隔をとれるように互いに角度が付けられた複数の突出する羽根を有するペレットに対しても適用され得る。図２５３において、ペレットは、その表現に設けられた丸い断面を有する、実質的にヘビ様の形状の窪みを有する球からなり得る。図２５０の実施形態に近い実施形態が、図２５４に示される。図２５４では、突起３９１は、より一層、所謂マッシュルーム様形状となっている。このようなペレット様材料では、その最も圧縮された形態は、嵌め込んだときではなく、振動下において見込まれる。最初の定着の後、ペレットが（過剰に移動して、より速く磨耗するのではなく）基本的に定常な物理的な相互関係を維持するように、ペレットは、一定の圧力下に置かれることが好ましい。これは、例えば、ウール体および／またはワイヤ体のフィラメント材料構造の間にペレットを配置することにより達成され得る。図２５５の断面図に一例を示すように、ハウジング３９２は、ウール体３９４に隣接し、反対側でワイヤ体３９５に隣接するペレット３９３を格納している。選択された実施形態では、排気物質反応装置内のフィラメント材料は、その分解が所望であり得、コントロールされ得るという除去的効果をさらに有しており、これは、求められる反応プロセスに寄与する。漸進的に分解される材料を用いることができ、フィラメント材料は、意図的に限定された寿命を有し、任意に、一定の条件下において反応装置内で汚染物質および／またはガスと反応する化合物を提供する。
【０２５２】
フィラメント材料は、適宜ハウジング内に嵌め込まれ得る。例えば、シートまたは厚板１３９、および、部分的にループしているか、らせん状になっているワイヤ体１３６、または、図２１８に示すような構造体の支持体として働くワイヤ体１３５はともに、図２５６の詳細断面図に示すように、ハウジング１３８の窪み１３７に滞留するか、または、図２５７の詳細断面図もしくは図２５８の平面図に示すような突起１４０によって捕集されている。振動に伴う摩損を防ぐため、圧縮可能な材料１４１が、フィラメント材料およびハウジングの間に挿まれ得る。代替的に、図２５９の平面図および図２６０の立面図は、シート１３９が、連結部材１４２によって結合され得る様子を示している。連結部材１４２は、その後、ハウジング１３８の突起１４０の間に、図２５６および２５７に示される線にそって付加される。しかし、シートが、セラミックのような好適な材料からなる場合には、そのようなシートは、ハウジングの製造プロセス時に、ハウジングに組み込まれ得る。一例として、図２６１の断面図および図２６２の立面図は、適切かつ好適に穿孔された連結部材１４２を有する厚板１３９が、予め形成され、予め配置された連結された厚板のアセンブリから、依然、打ち延ばし可能なハウジングの形成時における圧縮により、ハウジング１３８に組み込まれる様子を示している。このような技法は、フィラメント材料およびハウジングがセラミック材料であるとき、実行可能であると考えられている。一般に、従来の実施形態では、排ガスに露出される反応装置のハウジングの内面は、規則的である。このことは、図２６３に示すように、反応装置内で用いられるフィラメント材料の性質は、ガス流３００に対して弱い耐性を有する経路を規定する傾向にあるため、不利益をもたらし得る。なお、図２６３において、３０１はハウジングを示し、３０２はエンジンを示し、３０３はフィラメント材料のウール体を示し、３０４は、ウール体とハウジングとの間の非妨害的な区域を示す。このことは、フィラメント材料を適切に意図どおり通過せずに、より低い耐性を有するこの経路を通過するガスの比率が大きくなり過ぎることを引き起こし、一部のガスが、システムが許容する程には、十分に相互反応し得ないことがある。この度々ある望まれない効果を緩和するために、ハウジングの内面には、ハウジング表面近くのガス流を分散し、できる限り多くのガスをフィラメント材料のコアに向けて適切に内部へと導くように、一連の窪みおよび／または突起を組み込み得る。図２６４は、一連の交互の突起を有している反応装置のハウジングの内面の部分立面図であり、図２６５は、対応する断面図である。一例として、３０５は、一連の感覚を空けられた真っ直ぐな尾根部を示し、３０６は、曲がった噛み合っている尾根部を示し、３０８は、相互連結している尾根を示す。３０９は、窪みまたは突起部を示し、３１０は、星状または十字架状の構造を有する非規則的な突起を示す。図２６６は、フィラメント材料を固定する手段が、溝状の窪み３１１、突き出している襟部３１２、上述した尾根部３１３および谷部、ならびに、フィラメント材料が支持されている部位３１２によって、ガス流を分散させる様子の一例を示す。ハウジングの内面は、さらに、図２６７の部分立面図に示すように波状であってもよい。図２６８の部分断面図では、同様の構造であるが、波が継続的でなく、砂丘様の形状が連なっている形態を示す。波形状および砂丘様形状は、３１４のような規則的な断面構造を有するものであってもよく、接近する排ガス３００に向けて浅い傾斜を有するものであってもよく、３１５のように浅い傾斜がガスの下流に存在していてもよく、その逆であってもよい。図２６９は、任意にフィラメント保持手段として機能する内部の尾根部３１６が、無方向性のガス流３００を、ハウジング３０１および（ハニカム構造の）フィラメントコア３１７の連結部から遠ざかるように導く様子を示す。ハウジングは少なくとも部分的に、断熱材料からなるため、ハウジングアセンブリの内面と、外面３００ａとの間には、大きな温度の落差が存在し得る。反応装置の高い内容温度（おそらく、１１００から１２００度Ｃの範囲）のために、温度の落差は、動作またはサービスマンによる不慮の燃焼を防ぐように表面温度が十分に低くなるために十分ではないことがあり得る。この危険性を取り除くことを主目的として、ハウジングの表面は、図２６８に示す３１８のような保護のための尾根部、または図２６９に示す３１９のような突起部とともに提供され得る。表面と、突起の先端との間にはさらなる温度の落差が存在し得る。しかし、不慮の接触のためにより小さくなった高温の表面が用いられ、熱の吸収および燃焼の可能性の程度を制限している。
【０２５３】
ここに開示される流体分配システム、排気物質システム、レシプロまたはロータリエンジン、ポンプ、コンプレッサ、および車両、航空機、および海洋艇の重要な実施形態では、以下の可変のパラメータのうちの少なくとも幾つかのパラメータが、手動の動作によって、および／または、コンピュータプログラムによって、または、これらの組み合わせによって、決定され得る。手動の動作とコンピュータプログラムとを組み合わせる場合、これらが別々に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。可変のパラメータとは、すなわち、エンジンの速度；車両または艇のようなエンジンが設置された任意のシステムの速度；供給される燃料の量および／またはタイミング；２次的または３次的に供給される燃料の量および／またはタイミング；排ガスに添加される任意の物質の量および／またはタイミング；供給される燃料の温度および／または圧力；排ガスに添加された物質の温度および／または圧力；入れることができる混合気（チャージ）の温度および／または圧力；任意の弁の開閉のタイミングおよび／または程度；コールドスタート時の加熱のための燃料および／または混合気の量および程度；排ガス再循環（ＥＧＲ）の変更のタイミングおよび程度、始動時の低温度における排ガス流の制限の程度；任意の潤滑流体の温度および／または圧力；動作のための任意の筐体および／または任意の他の囲われた空間内の空気の温度および／または条件；である。任意のコンピュータプログラムが、１つまたは複数のコンピュータにロードされ、任意の適切な手段により、決定制御および／またはパラメータを直接的にまたは間接的に変更するための、変更される電気回路を提供し、場合によっては受け取る。このような決定、制御、および／または変更は、任意の手段により行われ、ソレノイドの使用、サーボモータの使用、および／または、１つまたは複数の駆動機構内の油圧モータまたはポンプと共に圧力液体を使用することが含まれる。これらのコンピュータは、エンジンの外側ボードの上若しくは中、またはどこかの任意の好適な位置に取り付けられている。コンピュータは、任意に、１つまたは複数のセンサまたは測定装置から、電気信号または電子信号を受信し、コンピュータプログラムは、１つまたは複数のセンサまたは測定装置からのデータを処理するように意図されている。この測定装置は、次の項目のうちの少なくとも１つまたは複数を測定する。これらの項目とは、もし移動するならば、移動の速度；外気の温度および／または圧力；動作のための任意の筐体内の空気の温度および／または条件；燃料供給の温度および／または圧力；エンジン回転数および／または負荷；任意のエンジンの１つまたは複数の部分における温度および／または圧力；任意の潤滑流体の圧力および／または温度；排ガスの成分の組成；混合気の、その流動経路内における任意の地点での温度および／または圧力；排ガスの温度および／または圧力；排ガスに添加される物質の温度および／または圧力；エンジンの水平からの傾斜角度の振動；使用される燃料の割合；使用された燃料および／または残っている燃料の量；取り囲んでいるか、接近しているか、または近接している物体との間の距離またはその速度；動作のための任意の筐体および／または任意の他の囲われた空間内の空気の温度および／または条件；である。上述したように、コールドスタート動作を効果的にするために、ガス排出バルブは、現実的な範囲で長時間閉じられているべきであり、制限因子は、エンジンをエンストさせることなく反応装置において達成可能な圧力の量である。幾つかのケースにおいて、反応装置が非常に速くウォームアップする特性を有している場合、動作温度に達する閾値まで、上記バルブを閉じて置くことはさして困難ではない。他のシステムにおいては、これは不可能ではないにしても、より困難である。このようなケースでは、ガスの排気口を部分的に開けて圧力を維持することは、出てくるガスが部分的にしか脱汚染されていないことがあり得るため、有利でないことがあり得る。任意の代替形態として、排ガス槽につながっている通路を反応装置に取り付けてもよく、また任意に、反応装置および上記槽の間に第２の独立した閉鎖手段を、好ましくは上記通路と反応装置との連結部に設けてもよい。動作時において、反応装置内において許容されるレベルの圧力（外気以下の圧力を含む）が到達されたとき、全く障害が存在しないか、上記槽への障害が取り除かれているため、ガスは通路を通過する。一度、反応装置がウォームアップする温度が達成されたならば、上記槽に向かう排ガスの流れは実質的に停止する。任意の手段によって、好ましくはエンジンの暖機運転中に、ガスは上記槽からエンジン吸気システムに排出されて、燃焼プロセスを経て再循環されるか、上記槽から、ウォームアップし、十分にガスを処理可能な反応装置に排出される。ガスは、ゆっくりではあるが、常に恒常的に反応しているため、通路および上記槽を滞在中に、より著しく無汚染になる。この滞在の時間は、通常の動作時において、ガスが反応装置を通過する時間の数倍、おそらく１００倍以上になるだろう。一例として、図２７０の立面断面図に示すように、モータ車両の前部のエンジン室１５２には、拡張可能な排ガス槽１５０に結合された本発明に係る反応装置１５１を有するエンジン１６が取り付けられている。図２７１の正面断面図を構成し、左半分が、拡張し、排ガスで満たされた上記槽を示し、右半分が、縮小し、比較的空の上記槽を示す。反応装置１５１の上部には、吸気マニホルド１５４が、任意に反応装置ハウジングの上部に一体化されて存在している。上記槽１５０は、ベース部１５９上に設置された折り畳み式ふいご部材１５８を備えており、ふいごは、ベース部の反対側の端部（ここでは、下端）に、一体化されたＴ字補強部材１６０を有している。Ｔ字補強部材１６０は、各端部において三角部材１６１によって強固に、垂直方向レール１６３に設置されたスライド可能ガイド１６２に連絡している。各ガイドの底部は、圧縮バネ１６４に連絡し、さらには、車両構造体１６５の下部に連絡している。連結部１６７から上流には、メインの反応装置ガス排出バルブ１６６があり、通路１６８は、上記槽のベース１５９に連絡し、任意にベース１５９から、第２の通路１６９が、吸気マニホルド１５４に連絡している。図２７１の右半分に示すように、上記槽は示すような位置に配置され、これにより、通常使用時、すなわち、縮小し空であるときに、比較的保護された位置を占めるようになっている。上記槽は、部材１６１が、上記槽が満たされるにつれ上昇するように、１８０度回転した状態に設置されていてもよい。
【０２５４】
動作時、メインバルブ１６６が閉じられ、連結部のバルブ１６７が開けられた後、排ガスが、通路１６８から移動して槽１５０を満たす。上記槽は、バネ１６４の力に対してのみ拡張することができるため、圧力の増加がもたらされる。上記槽と、吸気マニホルドとの連絡には障害がなく、開口のサイズと上記槽の圧力との比に応じた速度で、ガスはマニホルドに逃げる。上記槽がその下方への拡張の限界に近い点（安全なマージンが許容される）に到達したとき、メインバルブ１６６が、完全な動作温度が達成されていない場合において圧力を維持するため、部分的に、または、完全に、開けられる。本実施形態において、通路１６９および吸気マニホルドの間の開口は、排気槽システムの設計上最大の圧力より下であっても、マニホルドに向かうガス流の割合の、排気部において生じる流れに対する比が、十分に小さくなり、排ガスの再循環の割合を十分に低減し得るように、小さく製造される。上記槽が満たされ、ガスが、通常の排気システムに流用されるようになった後、バネ１６４の負荷は、ふいご１５８がゆっくり折り畳まれること、および、上記槽が空になるまで吸気システムへのガスの流出が継続することを確かにする。通路１６８と連絡する第２のバルブを１６７に設置することは、いくつかの構成において、連結部１６７における反応装置と通路との間の比較的小さな（メイン排気パイプ１７０よりも断面積において数倍小さい）開口を設けることにより、省略され得る。開口の小ささは、暖機運転およびメインバルブ１６６の閉鎖の開始時における反応装置からのガス流を、反応装置におけるより高い圧力が通路１６８に沿ったガス流の速度を加速し、より速く上記槽を満たすようになるまで、制限する。上記槽が折り畳まれたとき最低の容量を有するとしたときに、小さい開口１６７の非閉鎖は、動作が一度開始すれば、排ガスがある程度まで反応装置に効果的に再循環することを確かにする。エンジンのポンプ動作は、通常、ばねの強さよりもはるかに大きいため、上記槽のバネ１６４の強度に応じて、上記開口を逆流するガス流の割合は、上記槽に向かうガス流の割合よりも低くなる。槽システムに流用されたガスが、反応装置に再入する時点では十分な反応がなされないと考えられる場合、触媒材料が、上記槽またはその内面の部品、および／または、通路１６８、１６９の内面の部品に関連付けられるか、それらが触媒活性を有する材料、例えば、銅またはニッケルによって製造され得る。代替的にまたは付加的に、戻ってくるガスが、実質的に、温まって完全に動作可能な反応装置の部分を通過するように、連結部１６７は排気口に可能な限り近接して配置されていてもよい。代替的な実施形態では、反応装置および上記槽の間に少なくとも２つの通路が存在している。上記槽のアセンブリは、必要な程度の熱耐性を有する任意の適切な材料から製造され得る。選択された材料の熱耐性が低い場合、図中１７１に示すように、通路またはパイプ１６８に付加的な熱分散手段が付加され得る。もし材料が熱耐性で有る場合、例えば、ふいごアセンブリが金属またはシリコンラバーから製造されている場合、図中１７２に示すように、断熱手段が通路に組み込まれ得る。これにより、上記槽中においてガスを暖められた温度に維持することができ、反応プロセスを加速することができる。ガスが暖かいことは、ガスが吸気システムに再循環されるときに有利に働く。コールドスタート時（上述したように、反応装置は、燃焼が開始してから幾つかのサイクル後には既にある程度動作可能となり得る）に暖かいガス流を提供する事は、エンジンのウォームアップ時における燃料の気化を助ける。通常の使用において、吸気の入り口点におけるガスは、早過ぎる燃料の燃焼のリスクに寄与する程に加熱されることはない。任意に、再循環を制御するため、バルブ１５５が槽と吸気システムとの間に設けられ得る。代替的な実施形態において、上記槽は、図２７２の斜視図に一例を示すように、互いの内部に畳み込めるようになっているスライド可能に設置された一連のハウジングから構成され得る。図２７２では、６００は側面および底面を有するベースハウジングを示し、６０１は側面のみを有する中間ハウジングを示し、６０２は側面および上面を有するトップハウジングを示し、６０３は、ガイドとして働くプレスされた突起を示す。上述したバネの付加の設定およびガイドは、このような槽にも関連付けられ得る。槽の実施形態は、一例として示されており、任意の適切な槽を用い、構成し、任意の態様で動作させ得る。上記ベースは、任意の好適な位置であり得る。槽の拡張および縮小は、任意の方向において、任意の手段によってガイドされ得る。
【０２５５】
バルブは、好ましくはエンジンの全寿命に亘って、排ガスの非常な高温および磨耗性に耐性であることが求められているため、バルブの構造が問題になる可能性がある。セラミックまたはニッケル合金を含む、好適な高温材料の範囲は、後で詳細に説明する。ここでは、一例として、取替えまたはメンテナンスの必要がある場合の容易な修理に寄与し、適切な封止、付加的な、ガスの貯留または再循環への転用、および、任意のフィラメント材料からの粒子またはヒゲ様物体への耐性を提供し得るバルブを組み立てるための一つの方法を説明する。記述される主な実施形態の特徴は、バルブ軸と一致する二つの主要な部品の間に存在する連結部またはつば部であり、バルブおよびスピンドルを一体化されたユニットとして製造可能にし、二つの主要な部品が組み合わさったとき嵌り合う。この構造は、バタフライバルブについて特に好適である。図２７３の平面図は、一例として、排気パイプ１８１との連結部にメインガス排出バルブ１８２を備えた反応装置１８０を備えたエンジン１６を示し、図２７４は、同様に、反応装置１８０と排気パイプ１８１との間に中間区域１８３を備えた反応装置１８０を備えたエンジン１６を示す。中間区域１８３は、第１のバルブ１８７、および、再循環用通路１８４と連絡しているブランチ１８４ａとの連結部を備えており、通路１８４は、付加的な第２のバルブ１８５を備えている。図２７５から２７９は、図２７３のバルブ１８２の詳細を示している。図２７５は拡大された平面図であり、図２７６は、図２７５の「Ｋ」に沿った断面図であり、図２７７は、図２７３および２７５の「Ｌ」からの立面図であり、図２７８および２７９は、区域間の連結の詳細を示す。偏った円形または卵型の構造を有するバタフライダイアフラム１８７は、スピンドル１８６および作動レバー１８７ａと一体的に製造され、バルブが開いた状態においてフェイルセーフとなるように、他の区域１８９よりも大きい表面積を有する一つの区域１８８を有している。排気パイプ１８１および連結部近傍の反応装置の部品の断面は、実質的にバルブと同様の円形または卵型の構造である。主要な部品の連結部は、一体化されたつば部１９０にある。つば部１９０は、同軸の空洞の負荷分散ネジ山１９１によって連結される。ネジ山１９１は、ボルト１９２、ワッシャ１９３およびナット１９４を通過し、圧縮性の材料１９５によって分離されている２つの部品を圧縮して保持する。なお、二つの分離した層が、スピンドル１８６の両端を通過していることが好ましい。このことは図２７９の断面図に、２つの主要部品１８０および１８１の間のスピンドルの通路におかれたスピンドルによって詳細に示されている。好ましくは、部品およびスピンドルは、封止が最も弱い事が予測される連結部１９６の領域において、より強い挟みつけ効果を提供し得るように、アセンブルされたとき、中心が一致しない勘合曲面を有していることが好ましい。図２７８の部分断面図に示すような、２層の圧縮性材料１９５のわずかな内部への突起は、ダイヤフラム１８７に対して近接位置にあるとき、ダイヤフラム１８７の適切な位置決めおよび封止効果を助ける。
【０２５６】
図２８０は、一例として、図２７４の実施形態を第１のバルブ１８７とともに示す平面断面図であり、付加的な第２のバルブは、感圧栓１９７および圧縮バネ１９８のアセンブリの形態であり、ハニカム構造１９９は、実質的に、繊維または紐の捕集器として機能させるために、中間区域１８３と反応装置１８０との間の連結部に配置されている。図２８１は、同様に詳細平面図であり、通路１８４は、二つの同軸の空洞の負荷分散ネジ山およびボルト１９２、ワッシャ１９３ならびにナット１９４から構成される少なくとも２つのアセンブリによって中間部材１８３に連結されている。排気パイプ１８１は、反応装置１８０に、複数の同軸の負荷分散ネジ山１９１および関連する締め具１９２から構成されるアセンブリ２００により中間区域１８３を介して結合されている。図２８２は、２つの部品の間の連結部に嵌められた、開けられた位置の空洞のボールバルブの長手方向の断面を示す。２０１は、その一体化されたスピンドル２０２および作動レバー２０３とともに「ボール」を構成する。２０４は、メイン排気通路である。２０５は、封止である。２０６は、コールドスタート時に排気再循環手段を可能にする付加的な第２の通路である。１８０は、反応装置のハウジングであり、１８１は、排出パイプであり、両者の間の連結部を破線にて２０７で示す。図２８３は、同様の断面図であり、通路２０４の軸において９０度回転させた図を示す。バルブは閉じられた状態にあり、第２の通路２０６を、メイン通路２０４と連絡可能にし、さらに、排ガス再循環手段に導かれる開口２０８と連絡可能にしている。バルブ作動手段はシンプルであることが望ましく、可能な限りフェイルセーフであることが望ましい。この目的のため、バルブは、閉鎖位置において、（機械的な挙動によりロックされずに）バネによって負荷が掛けられているべきであり、設計上の限界を超える反応装置の圧力が、いくらかのガスを逃がせる程度にバネの力を凌いで、再度、バネを作動させるために必要となる値以下まで圧力を低減するようになっているべきである。これにより、バルブがわずかに開けられた状態で維持されるように負荷のバランスを維持して、反応装置における定常的な圧力を保つ。バネの負荷はまた、バルブを完全な開状態へと付勢するようになっている。このような構成は、一例として、図２８４に説明されている。２１０は、バルブ作動レバーを太線で示し、バタフライバルブ２１１および通路２１２の内面を細線で示し、バネ２１３、バネの軸２１４およびハウジングへのバネの固定部２１５、およびレバーへの固定部２１６を、バルブの回転軸２１７とともに示す。わずかに開状態にあるバルブアセンブリを破線で示し、完全に開状態にあるものを鎖線で示し、バルブの縁が移動する孤をダッシュ線２１１ａで示す。負荷のシステムは、同じものが用いられ得る。そして、元は固定されていたバネの固定点２１５を、先端２１９および２２０の間の、ダッシュ線２１８に示される経路で移動可能なようにすることにより、バルブが作動される。ダッシュ線２１４は、各先端におけるバネの軸を示す。このようなバネの固定点の移動は、任意の態様により作動され得る。選択された実施形態では、捕集されたガスポケット、つまり、図２８５に示すような熱感受性材料の膨張によって駆動される部材によって、移動され得る。ピストン２２１は、高温の排ガス２２３の通路に露出している高伝導体の格納部２２２と、捕集された、例えば、ガスまたはワックスのような、容易に膨張可能な材料からなるボリューム２２４を介して、連絡している。ピストン２２１は、ロッド２２５および連結２２６に接続している。図２８６は、ピストンロッド２２５が、バルブ動作を、バルブの作動レバー２１０、バネ２１３、および、ピボット２２８に設置された中間アーム型レバー２２７を介して作動させる様子を示す図である。バネを用いた間接的なバルブの作動は、フェイルセーフな特性の実施を確かにする。もし、このことが必要でないならば、熱作動ピストン２２１は、バルブの開閉と直接的に連結され得る。例えば、中間レバー２２７の端部２２９が、バルブ作動アームに直接的に結合される（実施形態は図示せず）。両者のケース、特に後者のケースにおいて、バルブの開放を、排気温度に密接に相関付けることができ、これにより、さらに、温度に相関する反応装置の圧力に相関付けることができる。
【０２５７】
上記の特徴は、各々を互いに任意に好適に組み合わせて用いることができ、また、同様に、コールドスタートに関係しない機能を遂行するために適切に用いることができる。吸気システムに対するガスの循環は、ガス槽に関連付けられていてもよく、または、代替的に、直接行い、当該槽を省いてもよい。さらに、上述した排ガス再循環（exhaust gas re-circulation、ＥＲＧ）システムは、例えば、ウォームアップが達成された後、エンジンに対し、通常の動作条件下で、継続的、または特定の動作モードにおいて、ＥＧＲを提供するために用いることができる。ＥＧＲの利用を促進し、ポンプの利用を可能な範囲で省くために、図２８７に示すように、反応装置内の再循環通路との連結部近くにスコップ部が配置され得る。スコップ部２３０は、排ガス流２３１内に突き出しており、２３２において高圧力領域を生成し、ガスがＥＧＲシステム２３３に沿って流れることを助けている。好ましくは、スコップ部は、反応装置の「弱い」領域、すなわち、反応が平均よりも低い割合で生じる場所に配置される。これにより、汚染度が高いガスが再循環され、反応装置内の第２の通路を通過中において、反応を部分的に継続させることができる。スコップ部の配置は、継続的に用いられるＥＧＲの比率が、非常に低い速度と中間的な速度との間に増加した後は、ほぼ定常になるようになされ得る。循環されるガスは、その速度、および、エンジンから出されるガスの容量に依存するからである。図２８８の断面図に一例として示すような、ＥＧＲシステムと吸気マニホルドの連結部における付加的なバルブは、吸気負圧に依存し得る。２３４は、排気供給通路であり、２３３は、ＥＧＲシステムであり、２３５はマニホルドであり、２３６は、カーブした板バネ２３７からの圧力に対して開いている状態であるが、閉じられたときには、漸進的にサイズ付けされた排出口２３９が設けられた通路２３８を封止する栓であり、栓が、全体的に、または部分的に開いている状態において、動作可能状態となる。閉じられた状態において、栓の蓋は台座２４０を封止する。２４１における内部のボリュームの圧力は、２４２にダッシュで示す浸出通路によってＥＧＲシステムに対してバランスされている。吸気負圧に対するＥＧＲの比率の程度は、線形的、対数的、または他の漸進的な増加であり得る排出口２３９のサイズ付けによって制御され得る。動作モードの採用は、再循環ガスの突然の供給を必要とし得る。直接的なシステムでは、一度、開始時の要件が満たされれば、部分的な負圧がＥＧＲシステムにおいて生成され、ガス供給の速度が理想的に必要となる速度よりも遅くなる。この問題は、拡張し得るまたは拡張し得ない排ガス槽をシステムに組み込むことによって、大幅に解消される。例えば、コールドスタート処理において用いられ得るような拡張し得る槽が組み込まれた場合、その拡張動作は、漸進的にバネによって負荷が掛けられ得る。通常運転時、例えば、せき止めによって促進される再循環圧力は、低圧の範囲において、上記槽の拡張、および、例えば、最大拡張量の４分の１の範囲における縮小を許容する穏やかな第１のバネ付勢の状況を生じさせる。このような槽の動きは、ある種の動作モードの突然の導入時のより一���したＥＧＲ速度を確かにする。コールドスタート時、より大きい圧力が、強力な第２のバネ付勢の状況に対する抵抗を克服し得（第１の状況についても同様）、上記槽をその最大容量までの拡張を許容する。
【０２５８】
中程度から高速度のエンジンスピードにおいてＥＧＲが好ましい状況において、図２８９の平面断面図および図２９０の立面図に示すように、吸気ガス速度によって作動されるバルブが、ＥＧＲシステムと吸気マニホルドとの連結点に組み込まれ得る。図２８９に開いた状態で示すバルブは、通路２４４中をスライド可能なシャフト２４３を備えている。通路２４４は、ＥＧＲシステムに連絡しており、漸進的にサイズ付けされた排出口２４５を露出させている。また、シャフトはヘッド２４６で終端している。ヘッド２４６には、スコップ部または羽根２４７が取り付けられており、ヘッド２４６は、ループ状の板バネ２４９の動作に対向するガス流２４８内に突き出している。図２９０は、吸気マニホルド壁２５１の空間側に向けて突き出しているハウジング２５０に収容されているバルブについて、閉位置にて、同様の構成を示している。好適には、適切にバランスが取られたＥＧＲシステムは、例えば、負圧、および／または速度、または他の手段により作動され、吸気システムの様々な位置に配置され、全てが、好ましくはガス槽を備えたＥＧＲシステムと連絡している一連のバルブを備えている。注意深く、これらのバルブを配置し、それらのバネのバイアスを調整し、通路の直径を選択することにより、様々な駆動モードに対して、正しい量のＥＧＲを提供することができる。排ガスの出口を、バルブによって完全に、または部分的に閉じる事によって、反応装置内にガスをせき止める効果によって、アセンブリのウォームアップが促進されることが示されている。このようなせき止めは、好ましい実施形態において、反応装置のガスの出口に隣接した排気システム内にファンまたはタービンを提供することを含む任意の適切な手段によって達成され得る。なぜなら、ファンは、コールドスタート時には不活性であり、システム内において障壁または堤防を構成するため、その背後において、エンジン動作の初期段階に圧力が増加され得る。ファンが全体的な障壁を構成せず、いくらかの空気がハネ、または、ハウジングとの連結部の間を通過することにより、始動モータによって比較的容易にエンジンが起動され得ることが好ましい。燃焼が開始すると、エンジンスピードおよびガス流の急激な増加が、かなりのせき止め効果を確かにする。この効果は、ファンのハネに対する反応装置の圧力がファンの不活性を克服したときのみ開放され得る。付加的に、ファンのスピンドルおよびそのベアリングは、異なる膨張係数を有していてもよく、これにより、低温時において、温暖時に比べ、ベアリングをよりタイトに締めて、回転へのより大きい抵抗を確かにすることができる。一例として、図１４の４７１にファンが示されている。ファンの代わりにタービンホイールであってもよい。付加的な空気を吸気システムに供給して、正確に制御された空気対燃料の混合比の提供を助けるために、上述したバルブ操作、および、ＥＧＲの供給に関連して説明した供給のシステムが用いられ得る。空気は、槽から供給され得、図２９１に示すように、フィルターの前または後ろの空気清浄アセンブリを介して提供され得る。同軸の室２５２が、メインの吸気パイプを取り囲んでおり、空気清浄機２５３に隣接している。室２５２は、開口２５４から空気が供給されており、槽内の空気を低圧に維持するために設けられている付加的な堤防またはスコップ部２５５が備えられている。エンジンモード（および混合気圧）によって作動される同じバルブシステムが、例えば吸気システムにおいて、ソースから反応装置へと、配置されたバルブを介して導く通路により、再循環排ガスまたは空気を反応装置へと供給するために用いられ得る。そのようなバルブの動作は、図２９２に示されている。吸気システム２５８のシャフト２５６およびヘッド２５７は、自由通路２６０に対して負荷を掛けるバネ２５９に対して開く。排気に含まれる微粒子物質を捕集するフィルターが任意のＥＧＲシステムに組み込まれていることが好ましい。このような物質は、エンジンの磨耗を引き起こすことが知られており、従来の不適切なフィルターシステムの多くにおいて機械的な故障を起こしがちである。本発明によれば、反応装置に対する実質的な空気の供給は、必要なくなるかもしれない。しかしながら、任意の排ガス成分の反応プロセスの正確なバランスを支援するような運用条件下でのみ、少量の空気を、好ましくは上述したような手段により供給することが好ましい。空気の槽は、例えば、弾性を有する側面が設けられて拡張可能になっており、動作モードが突然切り替わっても、空気をより定常的な圧力で提供することができる。代替的に、上記槽は、例えば図２７２の斜視図に示すような、互いの内部に畳み込めるようになっているスライド可能に設置された一連のハウジングからなっていてもよい。
【０２５９】
上述した排ガス流に関連するハウジングおよびフィラメント材料形状、内容、および構造は、全て、任意の組み合わせで用いることができるとともに、生じるエンジン混合気を、任意の態様において、扱い、制御し、または処理する手段を提供するための実施形態において用いることができる。従来では、多くの内燃機関エンジンは、管状のマニホルドパイプを通る環状のカラムの形態で、混合気が供給されるようになっている。本発明のハウジングを混合気が通過することにより、特に、動作モードが変換するときにおいて、より円滑な混合気の流れを提供し、パルス効果の殆どを解消し、従来技術のマニホルドに関連する臨界的な調整を省略することができる。混合気ハウジング内におけるフィラメント材料の提供は、乱流の改善、熱の交換、凝集の解消等を助ける。混合気ハウジングは、上述した反応装置ハウジングに類似し、また、混合気処理ボリュームの一部分が、通常、エンジンによって占められる領域に入り込むように形成することができる。吸気部は、ボリュームと吸気部の主部分との間の円滑な流体の流れを確かにするよう、漸進的に断面が変化するように形成され得る。フィラメント材料は、混合気処理ボリュームの任意の位置に設けることができる。しかし、選択された実施形態において、フィラメント材料は吸気口内またはその隣接部に設けられる。隣接部および混合気処理ボリューム内に突き出している領域を含む吸気口領域は、流体の分布または流れを制御する、例えば図２０１から２１０に記載の、またはそれに類似する部材を有し得る。流体は、混合気処理ボリュームから、例えば図１９９および２００において開示される、またはそれに類似した非平行な経路を辿って進み得る。中間部材が、混合気処理ハウジングおよびエンジン本体の間に、図１８８および１９６に記載されているような線に沿って設けられ得る。これらは、混合気を環境温度に維持するための任意の断熱材料である。燃焼機関のケースにおいて、本発明のハウジング、構造、各部の配置、およびその中身は、混合気プロセスもしくは排気プロセスまたはその両方について適用することができる。後者の場合、混合気ハウジングは、（「直交流」エンジンにおいて例示されるように）排気ハウジングと反対側に配置されるか、両方ともエンジンの同じ側に隣接して設置され得る。また、両ハウジングは、分離していてもよいし、結合していてもよいし、一体化していてもよい。選択された実施形態において、ハウジングは、複数の吸気口に連絡している。本発明の更なる利点は、改善された吸気の静音性を提供することである。上述した排ガスの流れに関連するバルブおよび流体制御システムは、エンジンの混合気流体の流れを制御するために用いてもよい。
【０２６０】
重要な実施形態では、本開示にかかる全ての燃料デリバリ装置は、好適であれば、微粒子を含む固体の送出に適用することができる。さらなる実施形態では、２つの異なる流体が１つの作動室に送出される。２つの異なる流体は、互いに独立した状態で、単一の装置によって送出されてもよい。ＩＣ機関の場合、第１物質が燃料であり、第２物質が不燃性剤、または、アルコール／水混合物のような燃料を混合した不燃性剤である第２燃料である。第２物質の導入は、常にまたは選択された動作状態の下で、エンジン動力、および／または、改良された排気放出、および／または、燃料節約に寄与する。第２物質は、急加速、高負荷（高荷重）または最大出力のような、所定の動作状態の下で導入し、有効に補助してもよい。そのような動作モードでは、燃料消費が大幅に増加するが、主燃料を通常流量に保ち、増加した燃料需要を第２物質（非化石燃料源から入手可能であることが望ましい）で埋め合わせることにより、主燃料をかなり節約することが期待できる。消費される第２物質は、古紙、生物由来物等の物質から精製されるアルコールまたはメタノールのような別の燃料であってもよい。その代わりに液体、蒸気、または気体の水を用いてもよく、これにより、所定の条件下において、性能を向上させ、またアンチノック効果を有することが２０世紀の初頭から知られている。選択された実施形態では、それは、水と、メタノールのような燃料との混合物からなる。さらなる実施形態では、エンジンの容積効率を改善するために、水を液体としてシリンダに導入し、その後、燃焼による熱、および／または、圧力下で導入された蒸気によって蒸気に変える。水から蒸気への変換時にエネルギーが吸収されるため、液体として導入された水は、燃焼空間内で冷却効果を有する。メタノールに加えて、適当な炭化水素（例えば、エタノール）が水と混合されていてもよい。水の導入は、大気中の湿度と関連してセンサーによって調節されていてもよい。
【０２６１】
以下では、燃料を送出するガス速度によって燃料を気化させない吸い込みチャージ（intake charge）に物質を導く装置について記載する。ここで開示されている何れの燃料デリバリ装置も、チャージに第２物質および／または主燃料を導入するために使用することができる。圧縮点火機関、または、第１燃料注入シリンダを有する他の機関の場合、他の物質は、追加のインジェクタによって供給されてもよく、または、複合インジェクタ、つまり、同じインジェクタの異なる配管系によって導入されてもよい。送出は関連していてもよい。つまり、１つの物質の送出は、別の送出を自動的に引き起こしてもよい。または、その系が互いに独立して動作してもよい。適用例の大部分は後述するが、ここで作動室への流体の送出に関して開示したものは、適用が可能な任意の圧縮機、ポンプおよびＩＣ機関に利用できる。燃料デリバリ装置は、一般に、頭頂部に搭載され、燃焼チャンバーである作動室に通じているように示されるが、ＩＣ機関または他の機構の場合、上記装置は、吸込み口内もしくは吸込み口の近くを含む、任意の燃焼チャンバーまたは作動室内の任意の位置に、任意の角度で搭載することができる。ある実施形態において、図２９３は、一例として、複合インジェクタの底部断面の概略を示すものである。ノズル２７４がインジェクタ本体２７４ａに往復動が可能なように搭載されており、圧力波によってノズル２７４が矢印の方向に持ち上がることにより、配管２７２ａから供給されるギャラリー２７２内の燃料が、通常の流路２７３で流出する。ノズルは、配管２７６ａから供給がなされる第２流体空間２７６とノズルが持ち上がっているときだけ連結し、これにより燃料の送出が起こる中空の中央管２７５を有する。第２流体には常に圧力がかかっており、それゆえ、ノズルが持ち上がったときだけ２７７の送出が起こる。第２流体に対する燃料の割合は、それぞれの圧力と、空間と中空管とが重なる段階の継続時間とによって決まる。他の実施形態において、図２９４は、外ノズル２７９と同軸、かつ、外ノズル２７９内にある内ノズル２７８を有する複合インジェクタを概略的に示すものである。外ノズル２７９は、インジェクタ本体２７４ａに搭載されており、これらのノズルは通常モードで独立に持ち上がり、送出能力を有し、２７３及び２７７で示す異なる流体を送出する。外ノズルは、配管２７２ａによって供給される空間２７２内の圧力波によって、方向２７９ａに持ち上げられている期間のみ、２７３で示す流体の送出を行う。一方、内ノズルは、独立して、送出流路２７５によって供給される空間２７７ｂ内の圧力波によって、方向２７７ａにピントル／ノズル２７８が持ち上げられることにより、２７７で示す流体の送出を行う。少なくとも２つの異なる流体を送出可能な燃料デリバリ装置のここでの記述において、使用する燃焼チャンバー及び燃料である１つの流体については、一般的な参照が行われる。上記装置は、任意のＩＣ機関、圧縮機、またはポンプに用いることができ、任意の組み合わせの任意の異なる流体を送出することができる。さらに他の実施形態では、図２９３および２９４の原理は、３以上の異なる流体を送出可能な一の燃料デリバリ装置を含むように適用できる。
【０２６２】
さらに他の実施形態では、作動室と通じている燃料デリバリ装置の部分は、流体送出の間、図２９３および２９４のノズルまたはピントルの線状の相互運動とは別の挙動で動作する。一例として、２つの独立した流体を送出する装置の概略断面図を図２９５に示し、図２９６に該装置を底部から見た平面図であって、ノズルアセンブリを作動空間から見た図を示す。中央ノズル２８０は、通常の方式で作動し、その収容部内で圧力波によって矢印の方向に持ち上げられ、２７７に概略的に示すように流体が送出される。一方、インジェクタ本体２４７ａに収容されている外ノズル２８１は、２８４で示す流体の放出の間、最初のものと同軸で、その収容部内において、回転方式で動作する。そのような回転は、ベアリングによって制御されてもよいし、または、２８２で概略的に示す摩擦シールの抵抗で制御されてもよい。その回転の動きは、流体送出による力によって、流体送出の期間中、それに対してねじる動きを伝えることにより、ノズルの直径の接線方向で終端となる流体送出管２８３を用いて伝達する。代わりに、回転動作は、例えばソレノイドによって、電気的に発動されてもよい。この動作により、庭のホースの挙動と同様に、２８４に示す挙動で燃焼空間を横切るように流体が振り撒かれる。同図の右側に示すように、同軸のそして取り囲む構成の流体空間２８５に、配管２８５ｂを介して供給される圧力波によって、管２８５ｂから管２８３への送出を発生させることによって、外ノズルの送出を発生させてもよい。代替の実施形態では、左側に示すように、圧力波によって、ばね２８７の荷重に対抗して１又は複数のプランジャー２８６を押し下げ、プランジャーの内側への動きにより、流体空間と管に続く流路２８５ｂとを結びつけ、送出２８４を発生させてもよい。この振り撒き動作は、ノズルを回転動作させると共に、流体噴霧のほぼ接線方向への送出という運動学的な反応にも用いられてもよいし、機械的または電磁的な発動作用にも用いられてもよく、従来の送出システムよりも多大な利点を有する。後者は燃料の送出を直線状で行うが、本発明の噴霧によれば、より長いヘビ状の形状となり、これにより霧状にする前に、液体が落ちたり、チャンバー壁内で燃焼したりする機会を減らすことができる。また、振り撒き動作は、従来の一方向の放出に比べて、より大量に充填した場合の燃料の飛沫の分散を促す。回転送出部は、主に、２つの物質を１つのアセンブリによって送出可能である混成の実施形態に記載されている。代替の実施形態では、回転原理は、単一の物質を扱うインジェクタに具現化されてもよい。作動空間または燃焼空間に突き出している回転部材は、どのような形態であってもよく、回転インジェクタに適した頭部の形態は、固定されたまたは回転不可能な頭部のインジェクタで具現化されていてもよい。回転は、燃料の送出速度のみによって成し遂げられてもよいし、ソレノイド、電動機もしくは磁石のように電気的な発動作用によって、または、可変もしくは固定のインジェクタに対する機械駆動によって成し遂げられてもよい。回転は、間欠的、連続的または回帰的であってもよい。例えば、頭頂部は、注入の間、回転している場合、全体的にまたは部分的に、ばねもしくはその他の作用によって前の位置に戻らされる。回転は、上記の手段の任意の組み合わせによって成し遂げられてもよい。例えば、小型の電動機が、通常、ベアリング／シール摩擦負荷に抗して頭部を回転させるには不十分な回転機動力を供与するインジェクタでは、ベアリングの摩擦を超える追加の回転動が供与される、実質的に接線方向の放出が行われる期間にのみ回動が達成される。機械的または電気的な回転は、回転する頭部に不可欠な中身の詰まったまたは中空の針、管またはインジェクタノズルシールを使用して伝達してもよく、スプライン、歯、摩擦表面等を使用することによって、これらに伝達し、および／またはこれらを駆動することによって伝達してもよい。針／シャフト／管は、収容部から持ち上げることにより回転駆動手段および燃料放出手段としての機能も果たしてもよい。そのような場合、垂直運は、従来の流体圧縮バルブまたはソレノイドによって発動されてもよい。
【０２６３】
回転動作がソレノイドによって発動される場合、図２９７に概略的に示すように、１つのソレノイドアセンブリを用いて、適切な角度でソレノイドを作用させることにより、垂直動作および回転動作を同時にもたらしてもよい。電気回路の活性化により、シャフト８００は引っ張られ、ばねまたはその他の抵抗体に抗して、矢印８０１で示す大きさおよび方向の、回転および往復運動の両方の成分を有する１つの合成運動をする。ここで、電気回路の停止により、シャフトは、破線矢印８０２で示す大きさおよび方向に移動し、シャフトは元の位置に戻る。抵抗体は、一次元のみ（例えば往復動）で、８０２で示す回帰移動を生じさせるものであってもよく、これにより各活性化によってシャフトは円弧状に回転する。往復型運動および回転型運動は、機械駆動によるものを含むあらゆる手段によって、燃料デリバリ装置の全ての部分または何れかの部分に伝達してもよく、運動は、独立してもよいし、関連していてもよい。電磁的な発動の間の運動は、任意の方向であってよく、あるいは直線上であってもよい。例えば、図２９８に概略的に図示しているように、インジェクタヘッドに動力を伝える部材８０３は、固定された、スリーブまたは“山谷”形状のカム８０４上に回転可能に搭載され、参照される合成の動きを伝達してもよい。往復運動および／または突出／収縮運動は、例えばばね荷重に抗して、送出圧力がヘッド部を伸長または突出させることによって、インジェクタヘッドに伝達されてもよい。流体送出の間に回転する他の実施形態の装置を、図２９９から３０３に概略的に図示している。図２９９は、回転可能で、末端の穴８１２ａから８１０の流体流出が可能な３つのクランク状に曲げられた中空の管８１１を有するインジェクタヘッド３１３の正面平面図である。図３００は、類似の構成を示すものであり、複数の直線状の中空管８１２のそれぞれが、８１０の流体流出が可能な複数の孔８１２ａを有している。図３０１は、回転可能であり、８１０の流体流出が可能な、円周上の穴が通じている１つの内部空間を有する中空円盤８１３の形状のインジェクタヘッドの正面平面図である。その穴の構成は、末端部分の正面図として図３０２に詳細に示している。上記円盤は、回転軸と同軸であり、第２流体の通過を許容して、開口８１６から２７７の送出が可能な、もう一つの内部空間８１５を有し、開口８１６は、図２９５に示す線に沿って中央ノズル８１５を持ち上げて戻した後、閉じることができる。図３０３は、回転式および非回転式の適用に好適であり、管の側壁の一連の送出孔８１２ａの向かいに示す流体流出８１０を伴う、半らせん形状の環状中空管８２６（端部が閉じていてもよい）を有するインジェクタヘッド８１３の正面平面図を示している。往復運動、回転、または他の動作が可能な部材が、インジェクタヘッドの集合体と結合した態様を説明したが、ヘッドを含むインジェクタの本体部分が動作するようになっていてもよい。インジェクタヘッドの回転軸は、送出が供給される空間との任意の関係に応じて位置調整してもよい。さらに他の実施形態では、ほぼ全種類の構造において、送出する流体の一部を潤滑油として使用することができる。一例として、図３０４は、回転可能な駆動部材８２８にねじで固定されている回転可能なヘッド８２７の概略断面図を示している。これらはインジェクタ本体８２９に固定されて配置されており、ベアリング表面８３０は、流路８３１ａから毛管性、多孔性または透水性の物質であるリング８３２を介して供給を受ける送出流体空間８３１からの漏出により、潤滑油が差されるリングおよび流路８３２ａを通る流体の圧縮波による送出を８１０で示している。上記のまたはここに記載の他の実施形態では、インジェクタ本体の全部または一部は、シリンダヘッドのように、作動室の一部として不可欠である。
【０２６４】
本発明はさらに、往復運動をすると共に、回転可能および突出可能および／または入れ子式の動作をするインジェクタヘッドを含んでいる。往復運動するインジェクタヘッドは、圧縮および／または膨張ストロークのようなエンジンサイクルまたはその一部に対して固定されたことに応じて、行ったり来たりの動作を行ってもよい。これらは、中空部材を同様の構成の中空のガイド部材の内部または外部に滑動可能に搭載するか、または互いに一群として搭載された、多数のそのような滑動部材に滑動可能に搭載する必要があり、これにより、他の平面に固定し、または動作可能（例えば回転可能）としてもよい。滑動部材は、正面の側方から見て直線状であってもよいし、曲がっていてもよく、また、断面は、円形、ブレード型、十字形、星型等を含む任意の適切な形状であってもよい。伸長可能／収縮可能な動作は、２つの重要な理由のうちの１つまたは両方のために、インジェクタに組み込まれてもよい。その理由とは、エンジン本体部の周期的な運動が許容されているとき（例えば、ピストンが圧縮ストロークの例えば１０分の９まで来る前）に、インジェクタ基部から遠くに離れた作動領域に制御された流体の供給を行うため、あるいは、流体の混合または広範な霧状化を改善するためである。これは、特に、例えば船舶エンジンのような、単一のインジェクタによって供給がなされる大きな燃焼チャンバーにおいて有用である。内部の中空部分とつながる滑動部材の端部の孔及び／または他の部位を通して流体を送出してもよく、送出は、互いに滑動可能な近接する部材における、断面の、面積、位置、数、および／または配列を異ならせた孔を配置することにより、相対的に動く異なる構成における孔の連続的な配列によって、動作時において一連の複数の流体の送出が制御されるようにしてもよい。選択された実施形態では、注入前の圧力増大によって、インジェクタのヘッド部は伸張し、これにより、インジェクション装置を通って、流体の一部が流出する。そして、伸長が開始すると、非常に高い圧力で主要な噴出が発生し、その後、圧力が減少して、噴出が停止し、ヘッド部が収縮する。その代わりに、例えば、インジェクタのヘッド部が、燃焼機関の前燃焼の領域又はチャンバーを規定しているような場合には、ヘッド部の伸張は、例えばばねの負荷に抗して、燃焼処理それ自体によって達成されてもよい。このような構成によれば、前燃焼領域内のガス圧力は、点火の開始によって増大し、例えばばねの動作に対抗して、インジェクタヘッド部が“噴出（blown）”となるか、又は異なる部分へと押しやられ、主及び前燃焼領域の圧力が等しくなったときを含む、任意の時間後に戻る。回転、往復、又はスライド可能な部材は公知であり、本発明の構成及び実施形態に、これらの公知技術を適用することは容易である。一例として、３つの部分からなるインジェクタヘッドアセンブリを備える、振り出し式の往復動又は“トカゲの舌”式の動きをするブレード状（blade-like）の断面図を、図３０５では正面図で、図３０６では部分平面図で示している。図３０５では、非注入状態を実線で示し、完全に伸張した状態を破線で示している。流体流出８１０のための多数の穴８１０ａは、ブレード状部８３５の細長い末端又は側面に設けられており、後葉しは、流出位置から後退位置へと戻る力を与えるウィッシュボーン構造の板ばね８３３に向かって伸張している。さらに、アセンブリの伸張時のあるステージにおいて、互いに一列に配列するように穴８３６が設けられている。図３０５では、流出の構成要素がカーブしているが、直線状であってもよい。図２９３から３１３を含む、本開示における任意の実施形態のインジェクタヘッドは、一例として、作動室１００２の上側の平面に垂直に、またはほぼ平行に配列した例を一般的に示した。その代わりに、インジェクタの一部が回転するか否かにかかわらず、シリンダヘッド又は作動室に対して任意の角度で配列させてもよい。
【０２６５】
さらに他の実施形態では、燃焼機関の使用のために、点火手段を含み、及び／又は前燃焼領域を含み（又は規定する）、及び／又は流体デリバリ装置は、作動室内の圧縮率を変化させることを含む任意の理由で回転又は往復動が可能である。前燃焼領域は、燃焼チャンバーのヘッド又は他の部位の付属品、装置の一部、及びヘッドが共に前燃焼領域の壁面又は境界部を形成することによって、適切に規定されていればよい。共に部分的に前燃焼領域を囲む、アセンブリ又は凹部（depression）の壁面又は囲みは、流体デリバリ装置に隣接した、又は流体デリバリ装置にあるシリンダヘッド上又はシリンダヘッド内に配置してもよい。追加的に又は代替的に、スパーク又はアークイグニッションを、装置に搭載された回路の間をまたぐ、あるいは装置に搭載されたある端子と、チャンバー又は前燃焼領域の壁又はバルブ、ピストン又はローターヘッド等を含む、エンジンの他の任意の構成要素に搭載され、又はこのような構成要素で形成される他の端子との間をまたぐ電気ブリッジによって、発動させてもよい。代替の実施形態では、電気ブリッジの１つの端子は、上記装置上に存在し、他方が作動室内の他の場所に存在してもよい。複合装置ユニット上の端子は、ドーム、Ｌ字型部材、ユニットの軸と同心のものを含む環状を含む任意の構成であってよく、金属及びカーボンを含む任意の好適な電気伝導性の物質で形成されていればよい。イグニッションは、周知の“コールド”スパーク原理に従ったものであってもよいし、近年開発中であり、プラズマイグニッションと呼ばれるシステムを含む“ホット”アークを用いる原理に従ったものであってもよい。プラズマイグニッションでは、アークによって超高温に加熱されたガスを噴出させ、これを開口又は制限部（restriction）を通して高速で射出することにより、可燃性の混合ガスに点火する。後者のイグニッションシステムが複合イグニッション及び燃料デリバリユニットに含まれている場合、単一又は複数の構成にかかわらず、イグニッション手段は、燃料口（orifice）の隣に搭載してもよいし、あるいは、上記装置の少なくとも一部（ノズルのような部分）と同軸となるように搭載してもよい。選択された実施形態では、アーク及び超高温に加熱されたガスがプラズマイグニッションを提供する狭小領域には、この領域が、プラズマイグニッションの供給源、及び前燃焼領域として機能するように、燃料供給手段を追加的に設けてもよい。他の選択された実施形態では、流出システムにおける、イグニッションシステムの１つの末端として機能する部分（例えばノズル）は、プラズマイグニッションシステムのアークを含む。一例として、図３０７は、前燃焼領域８４１が主燃焼チャンバー８４２につながるように形成されたエンジンヘッド又はブロック８４０に装着されたインジェクタの下部を示している。インジェクタ８４３ａは、インジェクタヘッド８４３を有しており、例えば図２９８の装置の手段により、実線８６０で示す位置から破線８４４で示す位置まで、及び／又は任意の位置の間で、圧縮率を変化させることを含む任意の目的で、回転移動可能、及び／又は往復運動可能であってもよい。任意であるが、シーリング環が８６１に設けられている。インジェクタ��４３ａは、セラミックのような非電導材料で構成される。従来型のスパーク端部を８４５で示していると共に、電気回路の一部となっているか又はこれに接続されており、電導材料で構成されているか、又は部分的に電導材料を含む、エンジンの壁部８４７にスパークを供給するための、代替の単一末端を８４６で示している。代替的に、スパークを金属のインジェクタヘッド８４３に向けてもよい。他の例を図３０８に示しており、これについて以下説明する。
【０２６６】
流出部が往復動し、これにより燃焼チャンバーの圧縮率又は前燃焼領域の受容容積を効率よく変化させることは、本発明のさらなる一側面である。図３０７に一例を概略的に示しており、インジェクタアセンブリ８４３ａの多くの代替位置のうち２つ（８６０及び）を示している。前燃焼領域の容積は、全体として燃焼チャンバーの容積の一部分であるから、前者の容積を変化させることにより、有効な圧縮率が変化する。また、インジェクタヘッドの動き、そしてこれによる前燃焼領域のサイズ変化は、エンジンの動作時において、手動又は自動で、温度、開始状態、エンジンの速度及び／又は負荷、吸入充填圧力（intake charge pressure）、大気圧、充填の配合（charge composition）、使用燃料等に応じて可変としてもよい。このような、位置が可変のピストン又はヘッドのアセンブリの構成は、他の装置に関して公知であり、任意の好適な方法で具体化できる。本発明を機能させる一方法では、ばねの加重によって、流出部に対して、インジェクタアセンブリ基部に対向して機能する回転カムに抗して、最も収縮した位置の方へ向かう力を与える。インジェクタの動きは、ガイド、経路、溝、突出物、凹部、棚（ledge）、カム等の任意のシステムによって方向付けてもよい。インジェクタの素材は、セラミック、セラミックガラス等を含む任意の好適な物質であってよい。本発明の任意のインジェクタヘッドアセンブリは、各流出時に（流出液体を回転させる効果がある）、往復動及び／又は回転動を行ってもよく、例えば回転及び／又は軸方向の動作が可能なカム手段を用い、エンジンの動作モードに応じて、往復及び／又は回転の程度を可変としてもよい。一例として、図３０８は、ヘッド１００４に搭載され、前燃焼領域８５０を規定する囲み又は壁部８４８を形成するセラミックの本体部８４３ａを有し、中央末端穴８４９ｂと複数の角度の側方穴８４９ａを有していると共に１８０２の方向に往復動可能に搭載された伸張可能な針部８４９を含む複合インジェクタ／イグニッションの概要を示している。針部８４９は、構成８５４に方向１８０２に往復動可能に又は調整可能に搭載されている。構成８５４は、収縮時の位置を図示しているが、その下端に破線で“Ａ”及び“Ｂ”で示すように、任意の数の伸張位置に移動させることができる。任意であるが、移動可能な構成８５４の内部又は外部のベアリング表面に注油するための滲出穴８４９ａ及び連結管が設けられている。プラズマ又はスパークイグニッション８５２は、端部８５２ａと８５２ｂとの間に設けられ、電気回路８５１に接続されている。針部が図示のように最も収縮した位置にあるときには、側面の穴は覆い隠されており、このときに、針部と本体８４３ａとの間にゆっくりと油を滲出させてもよい。端部の穴は、覆われておらず、１８１８で示すように、動作サイクルの間、燃焼混合気体を領域８５０内で発生させるのに十分な少量の燃料が漏出する。代替の実施形態では、作動室内の圧力は、圧力の波の前に、領域８５０内のイグニッションが開始されるには、少なすぎる燃料が漏出するような圧力である。代わりに、１８１８におけるイグニッションのための燃料は、始めから区別された“前波”、又は基の圧力波の始めの部分による、故意の圧力波によって噴出させてもよい。領域８５０内の混合気体に点火される頃の時間には、燃料供給における圧力波は、針部８４９を伸長させ、全ての穴から、前燃焼領域及び燃焼チャンバー８４２の本体の両方に、８１０で示すように燃料を噴霧させるのに十分なものとなる。圧力波が減衰したときには、針部は収縮位置に戻る。代替の実施形態では、初期の圧力は、針部を動かすには低く、チャンバー８５０に少量の燃料１８１８を噴出し、続いて、圧力を増大させるか、又は別の大きな圧力波により、針部を伸長させ、主チャンバー８４２に燃料を供給する。シリンダ８５４の伸張を変化させることの効果は２つある。望ましい特徴点として、燃焼チャンバー内の全体の圧縮率を変化させる、そしてサイクルにおける非流出期間に燃料の圧力を調整しないことを想定して、領域８５０内の混合を変化させる。上述のように、シリンダ８５４の位置変化は、エンジンの動作時であってもよい。代わりに、例えば高度又は燃料品質のような特定の条件に適応させるために、エンジンの動作と動作の間であってもよいし、又は異なる適用のための異なる仕様のエンジンを供給するために、エンジンの組み立て時であってもよい。他の実施形態において、図３０９は、図３０８と類似の構成を図示しており、同様の特徴点には一般に同一の番号を付している。先の図面との相違点は、構成８５４を有さず、また針部８５３の穴８４９ａが、最大限に伸張させたときに、作動室８４２内に大部分の流体を供給するように構成されていることである。サイクルの一部の期間において、燃料１８１８は端部の穴から滲出する。領域８５０内の混合気体に点火された後、圧力波が、８１０で示すように燃焼チャンバー８４２内に燃料の大部分を流入させる。
【０２６７】
他の実施形態では、噴射器の下方部分はディスクの形状（任意の形状で良いがおよそ円形）であり、当該ディスクは周辺部に流体を配送するための開口部を有する。さらなる実施形態では、当該ディスクは、流体を配送する間の少なくとも一部において、作動室にて回転及び／又は往復運動する。一例として、図３１０に、ヘッド１００４にて１８０２の向きに往復運動するように備えられ、主燃焼室８４２から予備燃焼区域８５０へ収縮した位置（部分的にマスキングされている部分）にある噴射器のディスクの２つの実施形態を概略的に示す。図３０９及び３０９に示した機構と同様の機構には同じ番号を付している。ここで、ニードル８５５はシリンダヘッド１００４に直接備えられ、不可欠なディスク型のヘッド８５６、及び、内部流体搬送ボリューム８５５ａを有している。この実施形態では、ヘッドは、金属であって、ヘッドの電気接続アウトボード（不図示）を介して火花８５２を生成するための電気回路８５１の一部である。ニードルとヘッドとの間の軸受インタフェースの潤滑のための排水口が８４９ａに用意されている。本実施形態の左側において、区域８５０における圧力は、常に、主燃焼室の圧力と合致しており、通路８５８は、ボリューム８５５ａをディスクの周辺部につないでいる。ニードル８５５内の小さな流体通路は、破線８５６ａで示されている。サイクルの一部の期間、燃料は、軸受インタフェースの端部８５９ｂから漏れ、また、通路８５６ａから、及び、任意に少量が通路８５８から漏れる。ボリューム８５０での混合気は、火花８５２により発火し、結果として生じる膨張は、ニードル／ヘッドアセンブリ８５５／８５６を、燃焼室８４２の破線８５６ｂの位置に押し出し、任意に、伸縮バネ荷重（不図示）に反して、圧力波が通路８５８を介して８１０に燃料を運び出す。本実施形態の右側において、ニードルヘッドは、大きな燃料排出口８５９を覆うために、シリンダヘッドにきつく取り付けられている。密封がヘッドの周辺で連続的に行なわれる場合、ヘッドが座部に戻ったとき、区域８５０の圧力は燃焼室の圧力となり、燃焼が理想的に起こったときの最大圧力率よりも常に低くなる。ヘッドの座部への戻りが早すぎて、区域８５０の圧力が低い場合、ディスクヘッド８５６内に設けられた適切な通路８５７によって区域８５０の圧力が徐々に増す。なお、通路８５７は、所望のサイクル時間内に区域８５０の圧力を室８４２の最大圧力と等しくするには小さすぎる。燃焼は、図の左側にて説明したとおりに起こる。十分大きな排出口は、全排出の間、高圧燃料ポンプのパワードレイン、コスト、質量、体積を保存して、圧力波のための必要条件を低減又は削減する。通路８４９ａを介して潤滑を提供する燃料システムにおいて維持される通常の低圧力は、ヘッドが座部にない間、排出口８５９を押し出す十分な大量の燃料に十分である。たくさんの噴霧を形成することもなく、開口の近くに残存する傾向にある。燃焼室の温度が十分に高い場合、燃料の一部は直ちに燃焼し、膨張速度は、室を通じて残りの燃料にすばやく分配される。この低圧力及び低速度分配は、後述する、流体を作動室に運ぶ方法と同様である。
【０２６８】
他の一例として、図３１１に、２つの個別の流体を独立して噴射する噴射器の底部を示す。第１の流体は“Ａ”から入り、第２の流体は“Ｂ”から入る。噴射器本体１８０１は、シリンダヘッド１００４内で矢印１８０２の方向に往復運動するものであり、収縮して座部に位置する場合とともに、最大に膨張した位置が示されている。メインの流体“Ａ”は、通路１８０４を下方に向かって、任意に環状の流体ギャラリー１８０５に移動し、任意に圧力波が発生した後、コンポーネント１８０１が最高潮に達したとき、通路１８０６を介して噴霧１８０７として噴射される。そして、任意に、ピストンヘッドは破線１００１で示される領域に位置し、コンポーネント１８０１は、ピストンヘッドとコンポーネント１８０１の底部との狭い隙間に圧縮されるガスを給気し、１８０６の方向に加速されたガスの流れを噴霧１８０７とし、流体／給気の混合の効率の速度を増加させる。噴射器本体が通常の座部である１８０３に戻ったとき、燃料配達通路はヘッドにより覆われ、それゆえ、作動／燃焼室の圧力によってわずかに影響を受ける。第２の流体“Ｂ”は、流体供給室１８０９に入り、圧力波が流体“Ｂ”に誘導されたとき、プランジャー１８１０が離昇して流体を１８１１にて噴射する。流体“Ｂ”は、コンポーネント１８０１が収縮する場合と着座する場合とを含み、いつでも噴射可能であることを想定している。固定又は図３１１のように膨張及び収縮可能なディスク形状の噴射器の他の実施形態では、流体ギャラリーは、流体に圧力波が生じたときに膨張する、バネ荷重の柔軟な開口部を有しており、圧力波が減少したとき、当該開口部が元の位置に戻ることにより生じるエネルギーにより、最初とは反対の方向に小さな第２の圧力波を引き起こす。この第２の波は、流体デリバリシステムのバランスを保つ、及び／又は、付加的な流体を作動ボリュームに取り込む。一例として、図３１２に、このような噴射器本体１８０１の下方部分を示す。ここでは、１８０２の方向への往復運動の下限を示している。流体が“Ａ”から入って通路１８０４から流体ギャラリー１８０５に下り、通路１８０６は本体１８０１のディスク部分の周辺部と連絡している。流体の圧力波が引き起こされると、バネ荷重ギャラリー開口部１８１２が破線１８１３のように膨張し、流体は１８０７にて作動室１００２に噴射される。主圧力波が停止したとき、開口部１８１２の戻りによって、ギャラリー１８０５内のさらなる流体が噴射されることによって噴射期間が幾分延長されるとともに、通路１８０４にて第２の小さな逆の圧力波が発生する。再び、噴射器本体が１８０３の通常の座部に戻ると、燃料デリバリ通路はヘッドにより覆われる。他の実施形態では、コンポーネント１８０１は、主圧力波が収まるにつれて一部収縮しており、開口部１８１２のバネ作用は、通路１８０４において逆の圧力波を生成させる。図３１０から３２０では、所定数の流体通路が本発明の原理を示すために図示されている。他の実施形態では、他の数の通路が装備されていてもよい。
【０２６９】
さらなる実施形態では、流体デリバリ装置は、噴射動作が少ないか又は無く、その代わりに、室動作サイクルにおける適時に作動室に流体を搬送する。非常に高温で動作しているＩＣ機関において、燃料の広拡散を保障するために、噴射器に燃料を高圧で燃焼室に送り込ませるためにエネルギーを消費する必要はない。燃料のポケットは、所定の方法で燃焼室に搬送されるか又は燃焼室にさらされるとき、ほとんど瞬間に燃焼する。燃料がある程度熱せられている場合は特にそうである。デリバリ時点での最初の燃料の燃焼は、燃焼の最初の生産物の十分急速な膨張をもたらし、膨張の運動エネルギーは、燃料ボリュームを通じて、残りの燃料の効果的な瞬時の拡散を保障する。既に開示したディスク噴射器の他のバージョンは、流体を噴射するのではなく、流体を作動ボリュームに搬送する。一例として、図３１３には、ヘッド１００４に備えられた往復運動する燃料デリバリ装置の一部である２つの実施形態が並列に示されており、流体のデリバリが起こったときの最も膨張した位置が示されている。流体が配送されていないとき、装置は座部に戻り、下面はほとんどヘッド作動室の表面に重なっている。分離又は連続する、及び／又は、環状の１８１３である円周の凹部は、引張部材１８１４が中心にあるディスクの周囲に備えられている。噴射器本体１８０１と引張部材１８１４とは独立して１８０２の方向に往復運動することができる。低圧力の流体デリバリ又は無圧力の流体デリバリの２つの方法が示されている。右側では、コンポーネント１８０１が破線１８０３に示すように収縮又は着座したとき、流体“Ａ”は通路１８０４を下り、凹部１８１３に溜まる。左側での手順についても、ヘッドに形成されたいくつかの凹部１８１６に流体“Ｂ”が溜まることを除き、同様である。いずれの場合にも、コンポーネント１８０１が膨張したとき、凹部１８１３にある流体が、作動ボリューム１００２にある流体と交わる。“Ａ”又は“Ｂ”の場合、燃料の蒸発又は沸騰は、領域１８１８にて生じる。左側では、１８０１が膨張している間、ボリューム１８１７は全体的又は部分的に流体で満たされている。１８０１は、座部に戻ると、流体を通路１８１５に逆流させ、大きな逆圧力波を生成する。加えて、又は、その代わりに、ボリューム１８１７内の流体は、全部又は一部が、通路１８１９を介して作動室１００２に噴射され、都合の良い方向に曲げられる。図３１３の左側に示される他の実施形態では、室１００２での燃料を開始する少量の流体が凹部１８１３を介して配送され、コンポーネント１８０１が座部に戻ったとき通路１８１９を介して大量の燃料が導かれる。他の実施形形態では、燃料デリバリ装置は、往復運動の代わりに回転する。一例として、２つの実施形態を同時に、図３１４にて一部分を、図３１５にて燃焼室から見た平面図を示す。回転する 燃料デリバリ装置１８０１は、４往復毎に往復及び回転するピストン／ロッドアセンブリ１８１４の引張クランク連接部又はロッド位置に備えられており、燃焼室と気体流をつなぐために中空である。装置１８０１は、ロッド１８０４を中空にするために１８２４で締め付けられており、ヘッド１００４内又は上の手段（不図示）によって制約が設け��れており、ロッドと回転するが往復運動は行なわない。右側では、装置内の燃料通路１８０４は、ボリューム１８１３を充填し、左側では、ヘッド内の燃料通路１８０５は、ボリューム１８１３を充填する。９０度毎に離れて配置されている４つのボリューム１８１３がある。ヘッドには、４つの凹部１８２１が９０度毎に離れて配置されており、それぞれは、効果的な予備燃焼区域のタイプである。図３１５は、燃料を燃焼させるためにボリュームに搬送するための、１８２６にて概略的に示された凹部１８２５に位置合わせされ、さらされるボリューム１８１３を示している。左側に示される本実施形態では、装置が及び４５度回転し、ボリュームが燃料デリバリ通路１８１５に位置合わせされ、ボリュームが再度燃料で充填される。右側では、ボリュームは、次の凹部１８２１へとおよそ９０度回転している間に、通路１８０４を介して再充填される。他の実施形態では、左側に概略的に示されているように、装置１８０１は、通路１８２２、小さな開口１８２５、及び噴霧１８２３によって燃焼室１００２に少なくとも他の流体を配送する。ここで、流体は、本明細書で開示した方法を含む任意の流体デリバリ方法を用いて、圧力波によって通路１８２２を下る。他の実施形態では、ロッド１８１４は回転せず、１８２４での締め付けはない。その代わりに、機械駆動又は電機駆動を含む任意の手段により装置１８０１の回転がもたらされる。燃料及び／又は第２の流体が潤滑特性を有する場合、１８２７の両側に示された第２の通路は、軸受表面に装備される。
【０２７０】
他の実施形態では、流体デリバリ装置は、引張クランク連接部又はピストン／ロッドアセンブリを取り囲むものではなく、シリンダヘッドの任意の位置又作動室内の構造物の他の位置に備えられたスタンドアロン装置である。一例として、図３１６及び３１７に、図３１３の２つの実施形態、並びに、図３１４及び３１５の２つの実施形態と等価なスタンドアロンを示す。図３１７の実施形態の作動室の内側からの平面図は、中央の部材１８１４を除き、図３１５となる。同様の機構には同じ番号を付している。第２の通路１８２７は、流体を潤滑剤として軸受表面に装備する。他の実施形態では、スタンドアロン装置が小型かつ軽量であり、特に往復運動する場合、ニードルのような構造を有している。図３１８に一例として示されるある実施形態では、１００４に備えられ１８０２の方向に往復運動するニードルのような流体デリバリ装置１８３１が、１８１８で生じる室１００２の燃焼によって最大に膨張した位置が示されている。装置が収縮した位置にあり、座部１８３４に位置するとき、前述のボリューム１８１３は、破線１８３３で示される、円環状の凹部１８３２となる。この位置では、凹部１８３２は、ヘッド１８３５内の１又は複数の環状の凹部であって通路１８３６を介して流体が供給されている凹部からの流体で充填される。任意の第２の通路１８２７は流体を軸受表面に供給する。他の実施形態では、ニードルのような流体デリバリ装置は、図３１９に概略的に示すように、流体を供給する内部通路を有している。同様の機構には図３１８と同じ番号を付している。中央の通路１８３７からの流体は、装置１８３１が座部１８３４に位置するとき、破線１８３３に示すように、環状凹部１８３２を充填する。装置１８３１は、座部に戻すためのバネがヘッドに付いている、電気ソレノイド又はロッカーアームを含む任意の手段により作動するポペット弁のラインに沿って構成されている。さらなる実施形態では、収縮した位置において、装置の先端がヘッドとほぼ重なることを確実にするための締め具を任煮の手段によって組み込んでいる流体デリバリ装置が、ヘッドの上から挿入される。このような上から挿入される装置は、複数の個別の流体を作動室に搬送するようになっていてもよく、図３１８及び３１９の装置はそのようになっている。一例として、上から挿入される装置の一部を図３２０に概略的に示す。前述の図面と同様の機構には同じ番号を付している。装置１８３１は、１８０２の方向に往復運動するものであり、収縮した位置が示されている。装置１８３１は、低圧力の流体を環状又は他の形状の凹部１８３３に流すための通路１８０４、及び、同じ又は他の流体を作動室１００２に供給する別の通路１８２２を有している。圧力波を含む任意の手段による、通路１８２２及び開口１８２５を介した流体のデリバリによって、１８２３にて噴射がなされる。装置１８３１が、点線１８４０に示す位置に膨張したとき、ボリューム１８３３に搬送されるいかなる燃料も作動室にさらされ、１８１８に示されるように燃焼する。１８３８に位置するＴＤＣ内の破線で示されるピストンは、膨張時に装置を調整するための任意に凹部１８３９を有していてもよく、ＩＣ機関の場合は、凹部１８３９は、予備燃焼区域を効果的に構成するものであってもよい。
【０２７１】
選択された実施形態では、流体デリバリ作動及び／又はバルブ作動は、任意の手段による、ピストン／ロッドアセンブリの往復運動の直接的な影響を受ける。このような手段は、ロッカー装置を含んでおり、一端は、流体デリバリ装置を作動させるか又はバルブを作動させ、もう一端は、ピストン／ロッドアセンブリの内部又は他の一部分の突起又は凹部と通じており、当該部分は、任意に、ヘッドを貫通し、ヘッド上のボリュームに配置されている。機械的なリンケージのいくつかの方法による効果的な作動はほぼ無限にあり、ここでは、２つの例について概略的に示す。垂直断面図３２１及び平面図３２３は、三日月形のヘッド８６２を有する流体デリバリ装置８６１を示す。一方、垂直断面図３２２及び平面図３２４では、共通の中央線で調整した視点で、ポペット型のバルブ８６３が三日月形のヘッド８６４を有していることを示している。（なぜならば、三日月形は、図７０から７３に開示したリング弁にある意味では類似しているリング弁８６３の断片とおよそ等しいからである。）各々の例では、１８０２の方向に往復運動する中空のピストン／ロッドアセンブリ１２０６は実質的に同一であり、ヘッド１００４から作動室１００２への最大噴射時点の流体デリバリ装置及びバルブが図示されており、その円筒型の面が８６５で示されている。流体デリバリ装置及びバルブの両方は、ヘッド内の収縮した位置に戻すためのつば８６６及びコイルバネ８６７を有している。図３２１及び３２２を考慮すると、流体デリバリ装置は、図３１６の流体デリバリ装置と幾分類似しているが、三日月形ヘッドの垂直面に配置されている複数の凹部１８１３を、柔軟かつ任意のコイル流体ライン８６８及びオリーブ８６９及びつば８７０を介して装置の最上部に供給される流体を充填させる中央通路１８３１を有している。ピストン／ロッドアセンブリ１２０６のピストン部分は、流体が配送される上死点又はこれの近くに示されている。枝分かれしている又は“Ｙ”型のロッカー８８４は、締め具８８３によってヘッドに備えられた２つの離れたブラケット８７２上で軸８７１で回転し、ローラ８７４をホールドするために上昇及び収束させる２つのアーム８７３を有し、装置８６１用の開口を有し作動中のバネつば８６６を押し下げるボール状の表面８７５において下側に集めた“Ｙ”型の２つの分岐を有している。作動は、キー８７８により位置付けされた正弦曲線断面８７７のスレッドを任意に用いて、ピストン／ロッドアセンブリのロッドの位置の頭頂部へ取り付けられたリングの形でカム８７６を通過するローラの影響を受ける。ロッドにおけるカムのねじ込みを上下にすることより、タイミングのバリエーション及び装置８６１の膨張度合いを調整する。
図３２２及び３２４において、往復運動のみ行うピストン／ロッドアセンブリ、又は、往復運動と回転とを同時に行うピストン／ロッドアセンブリ（図３２２及び３２４の構成のように、カム８７６に対してローラ８７４が側面を移動するための潤滑剤及び／又は手当がある場合）に適する構成を示す。ピストンは、バルブが開くように、下死点に向かい、任意に、ポート８８０を介してヘッドボリューム８７９の上からの給気を行う。異なる“Ｙ”型のロッカーは、締め具８８３によってヘッドに備えられ、可変に着脱可能なシム８８４によって分離されている２つのブラケット８８２上で軸８８１で回転するように備えられている。ロッカー８８５の２つのアームは、プレート８８６に集められ、バルブステムの頭頂部を受けるために凹部を有しており、ホイール８８８が回転可能に備わる軸８８７にて接続されている。ホイールは、任意に、正弦曲線断面８７７のスレッドを用い、キー８７８によって配置され、ピストンロッドの頭頂部にねじ込まれる、異なるカム８７６とかみ合う。実施形態では、ピストンがさらに回転する場合、カムの表面は、任意に、８８９にて概略を示すように、およそ正弦曲線の構成の部分を有している。図３２１から３２４の実施形態において、一例として、流体の作動室へのデリバリを直接作動させるための、及び／又は、作動室とつなぐためのバルブを開閉するために、ピストン及び又はピストンロッドアセンブリの往復運動及び／又は回転運動を引き起こすメカニズムはどのようなものであってもよい。本明細書で開示されている流体デリバリの原理は、いかなる種類の往復運動装置又は回転装置により具現化されてもよい。本明細書で開示されている流体デリバリに関する特徴は、本明細書に記載されていない実施形態を構成するために、互いにいかなる方法で組合せてもよく、他の特徴及び装置と組合せてもよい。例えば、図３０８から３１０の噴射器は、ヘッドに回転可能に備えられていてもよい。流体デリバリ装置の説明及び図面は、図２９３から３２４に示されたものを含み、各実施形態は、燃料であろうと他の物体であろうと、液体がより適している。応用としては、開示された原理は、燃料であろうと他の物体であろうと、ガスのデリバリ、ガスと液体の混合物のデリバリ、パウダー状の固体物に使用してもよい。他の実施形態では、本明細書に記載されたいかなる流体デリバリ装置は、例えば、図５０８及び５０９に示したような湾曲したエンジンコンポーネントにおける穴や開口に適合するように、湾曲した本体であってもよい。
【０２７２】
ピストン／ロッドアセンブリの回転とは反対方向にハウジング又はケーシング内で回転するシリンダアセンブリに備えられるピストン／ロッドアセンブリをいかに回転及び往復運動させるかについてこれまで開示した。実施形態において、燃焼機関、流体、燃料などは、少なくとも、ハウジング又はケーシング上又は内の固定的な供給ポイントから回転するシリンダアセンブリに転送されなければならない。これは、下記に開示する方法を含む任意の方法によりなされる。垂直に近い回転軸を有するエンジンについての実施形態において、回転する本体に流体用の環状の開口が装備されており、当該開口への固定的な供給、及び、当該開口のレベルを決定するセンシング装置が任意に装備されている。一例として、図５３８は、ピストン／ロッドアセンブリ２の中央線ＣＬの片側の構成を概略的に示す図である。ＣＲを中心に、重力の方向と略一致する方向３の向きに往復運動することが示されている。６にて概略的に示された軸受によってケーシング又はハウジング５内に回転可能に備えられたシリンダアセンブリ１内の２つの作動室８を示している。往復運動の両端は破線４で示されている。環状のギャラリー７は、レベルセンサが組み込まれており、供給ライン９により所定レベルの充填が維持されている。噴射器１０は、内部通路１１を介して重力がかかっており、内蔵回路１２、ブラシ１４、接点１３、及び電気配線１５を介した電気信号によって、流体のデリバリが開始される。供給ライン及び流体レベルセンサ９の組み合わせは、ギャラリー７における流体の表面の角度が、破線１６に示すように強い遠心力によって変化した場合、適切に機能するように構成されている。他の実施形態は、回転する本体のいかなる構成にも適するものであり、いかなる形状の、任意にはリング状の、固定的な流体デリバリコンポーネントが、回転する本体の適切な位置に対して配置されており、リング内の流体デリバリ通路は、回転サイクル中の選択された位置及び／又は時間にて、回転する本体における流体受け入れ通路と並んでいる。一例として、図５３９は、ローラ軸受６を含む任意の手段によってケーシング又はハウジング５に備えられた、破線４で示される往復運動部品を含んでいる回転体１の選択された部分の概略を示す図である。回転する表面１９は、混合フランジ１８を有するリング１７とをつなぐものであり、２０で示されるようにケーシング又はハウジング５を固定するために部分的に用いられる。リングは、流体デリバリライン２２で充填された内部流体ギャラリー２１を有しており、ギャラリーは、回転中の選択された時間に流体デリバリ装置（不図示）に通じる１又は複数の通路２４と並ぶ１又は複数の開口２３を有している。任意に、流体は、通路２３及び２４が並んでいるとき以外は低圧力又は無圧力であり、それらが並んでいるときは、流体デリバリ装置を含む装置への圧力が増加する。任意に、通路２３は、２２におけるいかなる圧力波のタイミングの変化が、流体デリバリ装置内の流体デリバリのタイミングの変化をもたらし、図５４０に概略的に示すように、リング１７の位置は、実線で示される表面１９の位置の上に重ねされた破線で示される。流体の漏水が起こり、多くの応用が表面１９にて潤滑剤として作用するであろう。任意に、２５にてフランジによるシールが装備され、任意に、これらのシールは凹んでおり、破線で示される供給ライン２６を介して他の又は同一の流体が、任意にわずかに供給される。シールの凹部にて引き起こされる圧力波は、ライン２２を通じて引き起こされる圧力波と時間的に関連するか、又は、一致する。
【０２７３】
他の実施形態では、逆回転するシリンダ及びピストン／ロッドアセンブリを有する任意のエンジンが、駆動する、又は、タービン又は電気発電機及び又はモータなどの、主要な逆回転するアセンブリを有する他の機械的な装置によって駆動される。他の実施形態では、ピストン／ロッドアセンブリは、効果的に可変長のコネクタによって、他の装置の回転するアセンブリの１つに取り付けられる。このような可変長のコネクタは、ピストン／ロッドアセンブリを装置の回転するアセンブリと結びつけ、２つのコンポーネントを互いに独立して動かし、許容される耐性、磨耗率、及び／又はクリアランスが異なる場合に有用である。一例として、図５４１及び５４２は、このような構成の“Ａ”における半分及び四半分を概略的に示す図である。作動室８は、ハウジング又はケーシング５に備えられた軸受６上で反時計回りに回転するシリンダアセンブリに備えられた、３の方向に往復運動するとともに時計回りに回転するピストン／ロッドアセンブリ２によって規定される。装置の部分２８は、３２を軸とする締め具によってシリンダアセンブリに取り付けられ、他の部分２７は、ピストン／ロッドアセンブリ２の片端の、任意に開口３０を有する管状の延長線２９から吊るされている。本明細書にて開示しているものを含む任意の機械バネ又は気体バネなどの、円によって示されているアンカレッジに取り付けられている、弾性的な又は伸縮自在なコネクタ３１によって吊るされている。例えば、図５０８の１２４、１２５、１２６、１２７、及び１３５で示されるリンク及びアタッチメントに類似する、弾性的な又は可変長のアタッチメントを端又は両端に有するロッドであってもよい。コンポーネント２７は、２０を軸とする締め具によってケーシング５に取り付けられたアーム３４によって横方向に固定されている。アームは、回転するコンポーネント２７に備えられた２つのガイド３３の間に位置する、中枢として備えられたホイール３２を端部としている。往復運動の両端では、コネクタは、位置３１ａにある。コネクタが可変長であるため、及び、多数のコンポーネント２及び２７は固定的につながれていないため、図５４２の３１ｂに示す位置にコネクタがいる間に、コンポーネントの１つを加速又は減速させることは容易である。他の実施形態では、コンポーネントが、アーム３４、ホイール３２、及びガイド３３などによって横方向に制約を受けておらず、往復運動及び回転が自在な場合、コネクタは、任意に、本明細書の他の箇所で開示しているものを含む、ストロークマグニファイヤーの一部であり、３５で示されるように、コンポーネント２７が、往復運動の両端の間で動くことを許容する。上述の例では、装置の２つの主要なコンポーネントは、実質的に円筒型の構成で示されている。他の実施形態では、電気発電機及び又はモータは、実質的に２つの逆回転ディスクの形状の２つの主要なコンポーネントを有し、一方はローターであり他方は動く「ステータ」である。他の実施形態では、ディスクの一方は固定されたステータであり他方はローターである。一例として、図５４３は、図５４１と類似の配置を示しており、類似のコンポーネントには同じ番号を付している。違いは、３２を軸とする締め具によって、ディスク３６がスペーサ３４を介してシリンダアセンブリ１に取り付けられており、往復運動及び回転するアセンブリは、端のプレート３８及び３３を軸とする締め具によってピストン／ロッド２に取り付けられているフランジシリンダ３９を含む。第２のディスク３７は、ディスク３６とは反対方向に回転可能であり、斜めに突き出た軸受３５によって、ケーシング５に対して横方向に固定されており、図５４１を用いて上述したように、シリンダ３９とディスク３７との間のコネクタ３１を有している。他の実施形態では、シリンダアセンブリ１及びディスク３６は、回転せずにケーシング５に直接的又は間接的に固定的に備えられている。さらなる他の実施形態では、固定点と移動体との間の電気回路は、固定的な回転軸にて回転可能に備えられた金属ホイールによって維持されており、任意に、軸とホイールとの間に位置する、導電性の潤滑剤及び／又はペーストを有する。一例として、図５４４は、軸ＣＬにて回転するシリンダアセンブリ１の一部を概略的に示す図であり、金属プレート３８は３２を軸とする締め具によって取り付けられている。金属ローラ軸受４４はプレート３８を接して維持されており、固定された金属軸３９、金属ローラ４０、及び回転金属外殻４１を含んでおり、軸及び回転プレートに接続された電気回路４５を有している。操作において、電流は、金属軸、ローラ、プレートの外側を通じて、又は、その反対方向に流れる。任意に、４３にてシールが装備され、ローラが備えられる、及び／又は、電気導電性のペースト又は流体４３に取り囲まれる。この場合、プレートの外端の微片が内端の微片よりも速く移動するので、外殻とプレートとの間の接触面において差動の滑り又は摩擦が生じる。他の実施形態では、軸ＣＬに対して９０度回転させた配置であり、軸受は、図５０３及び５０４にて開示したものを含む円柱の金属バンドに接している。ディスク又はシリンダのいずれか又は両方、或いは、本明細書で述べた電動機及び／又は発動機の主なコンポーネントの他の形状において、巻き線は、断片をいかなる順序及び／又は方向で配置し、どのような方法で互いに巻き上げたものであってもよい。
【０２７４】
高圧下で流体デリバリを行う多くのエンジンでは、流体中に高圧波を生成する方法は、重く、巨大な、高額で、電力を消費する装置をエンジンに又はエンジンそのものが必要とする。他の実施形態では、流体は、エンジンの作動サイクルの任意の箇所で必要な最大圧力に近い状態で、任意の場所に位置する貯蔵器又はタンクに保持され、流体デリバリが必要な任意の時間に、任意の量で、離散的及び任意に可変の間隔で放出される。気体の場合、及び任意に液体の場合でも、流体のタンクは、少なくとも、エンジンに適切な流体デリバリを行うための最も望ましい圧力以下の圧力で充填されており、いかにタンクから流体が引き出されても、タンク内の流体が所定の下限値に達するまで、その圧力に近い圧力で維持する。流体の場合、及び任意に気体の場合でも、タンクは、大気圧を含む任意の圧力で充填されており、タンクは密封されており、タンク内の流体は、いかにタンクから流体が引き出されても、タンク内の流体が所定の下限値に達するまで、多かれ少なかれ一定の圧力にされる。いずれの場合でも、タンクは任意に熱的に絶縁される。一例として、図５４５は、逆止め弁６３を有する５２から流体ラインが入り、逆止め弁６３を有する５３から流体ラインが出るようなタンク５１を概略的に示す図である。流体は、タンクを貫通する長い幹、及び、任意に凹部６３に着座するコイルバネ５６を有するピストン５７によって、ボリューム５４での圧力下で維持されている。任意に、５９の方向に移動し、破線６１及び６１ａで示される両端の位置に来るピストンヘッド上に、シール５８が設けられている。任意に、ピストンは、ギア付きの又はウオーム歯車装置、ソレノイド、電動機及び／又は油圧機械を含む、６０で概略的に示されるような任意のメカニズムによってバネの力に反して６１ａの位置に移動する。他の実施形態では、ボリューム５４での圧力を維持するピストンの力は、さらに又は代わりに、機械バネ、気体バネ、又は圧力下の流体である。さらなる実施形態では、ライン５２からの同じ流体の別個の貯蔵器が、ボリューム５５にて装備される。さらなる実施形態では、ボリューム５５は、通路６４を介して、破線で示す他の貯蔵器又はタンク６５につながれている。ボリューム５５内の流体が空気の場合、任意に、６７で示される空気口を有する、６６にて破線で概略的に示される逆止め弁を有する、可変的に操作可能なポンプによって、ボリューム５４内の圧力と部分的にバランスをとるように圧力が維持される。他の実施形態では、ボリューム５５は、さらに又は代わりに、ボリューム５５内の流体の圧力を、少なくとも、ボリューム５４内の圧力とおおまかにバランスを取るように維持するために、通路６８によって、任意のバネ７０を備えたピストン７１を有する貯蔵器又はタンク６９につながれている。ボリューム５４内の流体が燃焼機関のための水素である実施形態では、ボリューム５５の流体は空気である。シール５８は完全ではなく、ボリューム５４内の水素の少しの希釈は、エンジンの性能に重大な影響を与えるものではない。さらなる実施形態では、タンク内にどの程度流体があるかに関係なく、タンク内の流体の圧力を一定に維持する上述した主要な構成は、いかなる装置又はメカニズムにも採用しうる。
【０２７５】
次節では、本発明に係るエンジンが、車両、船舶、及び航空機を、任意に変速機を介して作動させるために、どのように使用されるかについて説明する。本明細書では、変速機は、特に、図３２５〜４２５、４６３、４６４、４７３〜４７６に言及されており、固定された単一比の変速機、可変比率の段階的変速機、又は、図４２６〜４６１にて開示した無段変速機（ＣＶＴ’ｓ）を含む無段変速機である。
【０２７６】
ここでは、航空機の新たな実施形態を開示する。一般に、説明及び図面を簡潔にするとともに、進歩性の明確な理解を提供するために、新たなかつ特徴的な構成のみを説明し、周知及び一般的なコンポーネントについては省略する。ここで開示する航空機の場合、航空機は、全て、船体としてのコンポーネントを有しており、ローターを含む、固定又は固定されていない１又は複数の翼、プロペラ、ローター、又はタービンなどの空中推進装置、電送機及び／又は内燃機関を含む、推進装置を駆動させる任意のエンジン、レバーなどの制御装置を含む、エンジンの速度及び／又は出力を調節する手段、ホイール、ティラー、又はレバーなどの１又は複数のコントロールによって作動する、舵及び／又は補助翼及び／又はフラップなどの飛行方向又は高度を変更する手段、任意に、セカンドローター、又は、方向の安定性を維持するための水平尾翼などの縦の噴射などの装置、少なくとも１つのパイロット用の座席を含み、上述したコントロールが調整されている、コックピットとして知られている、航空機の１又は複数のコントローラ又はパイロットのための空間、少なくとも、赤色の左舷灯、緑色の右舷灯、及び白色の後部灯、並びに、救命胴衣、非常用出口、非常用脱出シュートなどを含む、法的に必要とされる安全装置又は緊急装置を有している。ここで開示する航空機の重要な他の実施形態では、少なくとも、次に示す可変パラメータが定義され、手動及び／又はコンピュータプログラム或いは両者の組み合わせによって制御及び／又は変更する。なお、コンピュータプログラムは遠隔地又は同時であってもよい。１又は複数のエンジンの速度を同時又は独立に制御及び／又は変更する。任意の推進装置の推進方向を同時又は独立に制御及び／又は変更する。ラダー風圧版又はフラップの位置又は角度を同時又は独立に制御及び／又は変更する。風圧版又はフラップの拡張度合いを同時又は独立に制御及び／又は変更する。風圧版又はフラップの走入角を同時又は独立に制御及び／又は変更する。他の部位に対する風圧版の位置の拡張度合いを同時又は独立に制御及び／又は変更する。機体に対する光電池アレイの位置又は角度を同時又は独立に制御及び／又は変更する。適切な手段によって、パラメータを直接的又は間接的に変化させるために、コンピュータプログラムが、多様な電気回路を装備する又は任意に受け取る１又は複数のコンピュータにロードされる。このような手段は、１又は複数の作動メカニズムにおけるソレノイド、サーボモータ、及び／又は、油圧モータ又はポンプ付きの圧力液体などの使用を任意に含み、上述した制御及び／又は変更により決定される。コンピュータは、航空機内又は上の任意の位置に備えられる。コンピュータは、任意に、電気又は電気信号を受け取り、コンピュータプログラムは、次に示す１又は複数の事項を決定するために、少なくとも１又は複数のセンサ又は測定装置からのデータを処理するように設計されている。前進速度、風向、風圧、ウインド・シヤー、通常の水平位置からの機体の角度、地上からの高度、外気圧、外気温、最寄の物体との近接性、最寄の物体の動作速度、航空機の重量、航空機のボード上で作動しているデバイスにおける流体の圧力、航空機のボード上で作動しているデバイスにおける流体の温度、エンジンの１又は複数箇所の温度、エンジンの１又は複数箇所の圧力、燃焼機関の排ガスの一部の成分、オペレータ及び／又は他の密閉空間のための囲い（enclosure）における空気の温度及び／又は状況、使用した燃料の度合い、使用した燃料及び／又は残燃料の量。
【０２７７】
新しいエンジンは、従来の往復動機関よりも出力密度が非常に優れており、おそらく従来のタービンよりも優れているので、一般に航空機、及び、特にプロペラ又はローターを有するものに適している。ヘリコプターの場合、無冷却エンジンが軽ければ、全体的な航空機のバランスに重大な影響を及ぼすことなく、例えばローラの直下に設置可能となる。所望の最大性能を提供する２つのエンジンは、直接的又は間接的に羽根が取り付けられたローターシャフトを駆動させるために用いられ、各エンジンは個別に作動したり作動しなかったりする。一方のエンジンが機能しなくなった場合、他のエンジンに、より低い速度で安全に航空機に動力を供給させる。選択された実施形態では、ヘリコプターは、本発明に係るエンジンを使用したハイブリッドの電気／ＩＣ機関システム、及び／又は他のＩＣ機関により、動力が供給される。ハイブリッド動力源のヘリコプターのさらなる実施形態では、電動機の半分が、ローターシャフトの一部であり、他の半分が、固定されたローターポストに備わる又は一部であり、任意の位置に備えられた本発明に係る１又は複数のエンジンにより動力を供給される発電機によってモータが駆動される。モータは、直接的又はコントローラを介して駆動され、バッテリーパック、蓄電池、フライホイールを含む任意の種類のエネルギー貯蔵システムに任意につながっている。エネルギー貯蔵システムは、付加的に及び任意に、航空機に備えられた光ボルタ電池により補給され、尾部ローターを含む第２のローターを駆動するためにも使用する。さらなる実施形態では、安全緊急パラシュートが、ローターシャフトが備えられた固定された中央ポスト内に格納されている。中央ポストは、任意に、電動機のステータを組み込んでいる、又は、取り付けている。エンジン又はローターが故障した場合、パラシュートが自動的に又は手動で開き、航空機の降下を遅くし、ホイール又はスキッドでの着陸の適切な調整を確実にする。他の実施形態では、ホイール又はスキッドは、着陸する航空機を徐々に減速させる装置を吸収するエネルギー、及び／又は、乗組員及び乗客の座席に組み込まれた装置を給するエネルギーによって、航空機に取り付けられている。
【０２７８】
一例として、概略図３２５は、ローターシャフト４６０２が回転可能に備えられている固定された中空のローターマウンティングポスト４６０１の断面図を示すものである。航空機側の一部は４６０３で示されており、頭上のローター羽根は４６０４の破線で示されている。２つの駆動処理が示されている。図の下部分では、エンジン４６０５が、歯車４６０６で終端しているドライブシャフトを有しており、歯車４６０６では任意に小さく、ローターシャフト４６０２に備えられ任意に大きい歯車４６０７と噛み合ったり噛み合わなくなるようになっている。図の上部分では、エンジン４６０５が、歯車４６０６で終端しているアウトプットシャフトを有する変速機４６４４を介してローターシャフトを駆動する。他の実施形態では、変速機が、可変のドライバーローターを有している。このような可変のドライバーローターは、異なる前進速度、異なる操作状況、及び異なる天候に適応するために、推進装置又はブレードにより生成される推進力を、ＩＣ機関により生成される動力に対して相対的に変更するのに有用である。主ローターの回転方向が４６０８で示すように時計回りである場合、各エンジンのドライブシャフトは反時計回りに回転する。２つのエンジン、又は、２つの変速機を駆動する２つのエンジンのいずれが用いられても、故障した場合は、各システムは個別に噛み合い、指定された着陸を行うために一方のシステムからの動力を航空機に残す。代わりに、１又は複数のエンジンの間の一般的なメカニズム及びローターシャフトが採用されてもよい。他の実施形態の一例として、図３２６は、４７００で示される通常方向の動作をしているハイブリッド航空機の長手方向の垂直断面図である。１又は複数のエンジン４６０５及び接続された電気発電機４６０９は、前部座席の下に備えられており、バッテリーパック４６１１及び電気コントローラ４６１２は乗客席の下に備えられており、破線で示される発電パネルアセンブリ４６１３が航空機の屋根に備えられている。スキッド４６１４は支柱４６１５により取り付けられており、着陸時の衝撃に対して、通常よりもエネルギーを落として吸収するように設計されている。少なくとも、左舷灯１５、緑色の右舷灯（不図示）及び白色の後部灯１６を含む航行ライトが装備されている。胴体３９内のコックピット領域３５は、少なくとも、高度と方向とが組み合わされたコントロール３６、可変の動力又は推進力のコントロール３７、及びパイロットの座席３８を装備している。航空機は、上述したように、測定装置からの情報を受信し、操作変数（operating variables）を変更及び／又は制御するために、任意に、１又は複数のコンピュータプログラム及びコンピュータを有しており、１つを３４にて概略的に示している。発電機４４１６及び発電パネル４６１７からの破線で示された電気は、４６１８で主回転翼４６２０に供給され、また、４６１９で尾部ローターに供給される。発電機のステータ部４６２５は、不可欠でありベース４６２３に取り付けられたマウンティングポスト４６０１に取り付けられており、アンカー４６２４によって航空機の構造に安全に留められている。電動機のローター部分４６２２は、ブレードローターシャフトの内側に取り付��られており、ベース４６２３上のローター又は他の軸受４６２６で回転する。詰められたパラシュート４６２７は、４６２８にて、爆発装置の上の、固定されたマウンティングシャフト４６０１に収められている。マウンティングポストは、電送機を天候から守るため、及び、４６３０の破線で示すようにパラシュートが開いたときに主回転翼４６２０と絡まる危険を抑えるために、シュラウド４６２９とともに収められている。任意に、パラシュートの囲い（enclosure）は、リッド４６３１を有しており、選択された実施形態では、パラシュートが開いたときにパラシュートの頂上に付いたままである。緊急時に、爆発装置は、折り畳まれたパラシュートを４６３２の方向に押し上げて、４６３０の破線で示すように適切な形状に広げるきっかけを起こす。ハウジングから詰められたパラシュートを取り出す技術は、例えば、自動ドラッグ・レースにおいて周知である。大きな塊を押し上げる技術は、例えば、軍用航空機のパイロット及び座席及びパラシュートを放出するところで周知である。マウンティングポストは、パラシュートが開くときの推進力の負荷に逆らうために、実質的な屋根又はベース４６２３を必要とする。固定された魔運手寝具ポスト４６０１に含まれるパラシュートは、図３２５の実施形態で装備されているものと同じであってもよい。
【０２７９】
さらに他の実施形態では、本発明のエンジンを、空中での部分的な推進力を得るため、または航空機に搭載された１以上の補助システムの動力源として、任意の固定翼の航空機に用いてもよい。一般に、騒音は、航空機の運行における重大な制約となる。空港が狭い場合は特にそうである。世界中における多くの空港では、日中の騒音の限度を１デシベルとしており、夜間の飛行ではそれ以下に制限しているか、または夜間の飛行を禁止している。本発明のエンジンは、通常、熱及び音を遮断するハウジング内にあり、エンジンそれ自体が実質的に騒音を出さないため、このエンジンを搭載した航空機は、従来のエンジンを備えた航空機が空港を利用できないときにも、その空港を利用し得る。新規のエンジンは、動力対重量比が改善されているため、航空機も軽量化が可能であり、より経済的となり、使用する滑走路も短縮される。あるいは、より重い積荷を運ぶこともできる。これらのエンジンは、動力対体積比も改善することができ、翼に搭載するエンジンの体積を小さくして空気抵抗を減らすことも可能となる。これらのエンジンは、冷却されないため、従来のエンジンを用いる場合のように、空気力学的効率の低下を招く、エンジンを冷却するための向きに空気を流す必要がない。このように空気抵抗を下げ、抗力を改善することにより、さらに燃費及び経済性を改善することができる。おそらく、最も重要なことは、新規のエンジンは効率が飛躍的に向上していることであり、これにより、所定の移動距離に対する必要な燃料が少なくなり、また、航空機を軽量化及びより経済的なものとすることができ、あるいは重い積荷を運ぶことができる。図３２７は、一例として、推進装置４６４２と、任意であるがプロペラとを備え、４７００の方向を通常の運動方向とする単一エンジンの軽量航空機４６４１の概略を示している。プロペラの代わりが、全体または部分が囲まれた、インペラー、プロペラ、またはファンであってもよい。少なくとも赤色の左舷灯１５、緑色の右舷灯（図示せず）、及び白色の後部灯１６を含む夜間航行灯が設けられている。胴体３９内部のコックピットエリア３５には、少なくとも高度及び方向の複合操縦装置３６、可変出力または推力制御装置３７、及び運転席３８が設けられている。また、この航空機は、計測装置からの情報を受信し、操作変数を変更及び／又は制御する、上述したような１以上のコンピュータプログラム及びコンピュータ（１つを３４の番号で図示している）を備えていてもよい。胴体４６４１の内部では、スターターモータ４６４３が変速機４６４４に接続され、そして変速機４６４４が遮蔽ハウジング４６４５内の本発明のエンジンに連結されている。これらは全て破線で示している。他の実施形態では、変速機のドライブレート（drive ratios）は可変である。このような可変レートは、異なる前進速度、異なる操作条件、及び異なる天候に適応するために、上記推進装置が生成する、ＩＣ機関が発生させる動力に対する相対的な推力を変更するために便利である。スターターモータは、エンジンと任意の変速機の間、又はプロペラに対してエンジンと反対側の位置を含む、適当な代替位置に配置してもよい。図３２７の構成では、プロペラを除く全ての機械システムに対して航空機内から接触できる。さらに他の実施形態では、エンジン及び／又は任意の変速機は、本書面の他の箇所で開示したように、”スナップイン（snap-in）”モジュールとしてパッケージ化されていてもよい。また別の実施形態では、航空機は、本発明のエンジンまたは他のＩＣ機関を用いたハイブリッド電気／ＩＣ機関駆動システムを動力としてもよい。一例として、図３２８は、２つのプロペラを備えた軽量の航空機１６５１の推力／動力アセンブリの断面の概要を、４７００を通常の運動方向として図示している。少なくとも赤色の左舷灯、緑色の右舷灯（これら両方を図示せず）、及び白色の後部灯１６を含む夜間航行灯が設けられている。胴体４６５１内部のコックピットエリア３５には、少なくとも高度及び方向の複合操縦装置３６、可変出力または推力制御装置３７、及び運転席３８が設けられている。また、この航空機は、計測装置からの情報を受信し、操作変数を変更及び／又は制御する、上述したような１以上のコンピュータプログラム及びコンピュータ（１つを３４の番号で図示している）を備えていてもよい。推力動力アセンブリ（propulsion power assembly）は、回転可能なシャフト４６５４にはめ込まれた推進装置４６４２を備え、そして、このシャフトは、ベアリング４６５３によって、モータカウリング４６５２内において航空機の構造体の一部に固定されている。上記推進装置は、プロペラであってもよいし、代わりに全体または部分が囲まれた、インペラー、プロペラ、またはファンであってもよい。電動機の回転部４６２２は、シャフト４６５４に取り付けられているか、又はシャフト４６５４の一部を形成しており、上記電動機の固定子部分は、上記カウリング内で航空機の構造体に固定されている。この航空機は、はずみ車又は電池パックのような、エネルギー貯蔵システム４６１１を有し、これは、本書面で開示する任意の設計のＩＣ機関４５０５で駆動される２セットの発電機４６０９からエネルギーの供給を受ける制御部４６１２に接続されている。翼の電動機への電力供給を４６１８で示している。任意であるが、１または複数の光起電性（ＰＶ）アレイアセンブリ４６１３が胴体に搭載されており、制御部への供給を４６１７で示している。さらに、または、その代わりに、光起電性のアレイアセンブリ４６５５が、航空機の翼に登載されていてもよい。この構成によれば、プロペラ、翼上の電動機、及び搭載が任意のＰＶアレイを除く、航空機駆動システムの全ての部分への航空機の飛行中の接触が可能である。
【０２８０】
上述のヘリコプターまたは航空機のエンジンは、温度的、音的、振動的に任意の程度に遮蔽することのできる本発明のエンジンであって、ヘリコプター又は翼のある航空機の機内に搭載されてもよく、あるいは、翼の上を含む機外の適当な位置に搭載されてもよい。選択された実施形態では、本発明の複合発動機は航空機での使用に適合させ、タービン又はジェットの全体又は部分を駆動するために用いられる往復動機関からの高温高圧の排気によって、１または複数の、全体又は部分が覆われたプロペラ又はファンを駆動する往復動ＩＣ機関第１ステージを有する。往復動期間を用いて複合ＩＣ機関のタービンに動力を与える原理については、既に説明し、概略図を示し、図１４から図１９に基づいて説明した。ヘリコプターを含む任意の航空機への本発明の複合発動機の適用は、任意の適切な方法で行うことができる。例えば、図３２９は、ナセル又はハウジング４７３０内に配置され、推力４６６６を発生させる一般的なプロペラ４６６１を駆動する往復／タービン複合ＩＣ発動機の概略構成を示している。プロペラは、空気４６６４を取り込む往復動機関ステージ４６６２によって、４７００で示す通常の運動方向に駆動される。高温高圧のエンジン排気は、タービンステージ４６６３を全体的又は部分的に駆動し、追加的にバイパスエアー（by-pass air）４６６５を供給して推力４６６７を発生させる。また、プロペラは、回転シャフト４６６８によって、直接又は間接に、機械的にタービンステージに接続されていてもよい。往復ステージ出力シャフトの最適回転速度がタービンステージシャフトの最適回転速度と異なっている場合、４６４４で示しているように、それらの間に任意の変速機を配置する。他の実施形態では、変速機のドライブレートが可変である。このような可変レートは、異なる前進速度、異なる操作条件、及び異なる天候に適応するために、上記推進装置が生成する、タービンステージが発生させる動力に対する相対的な推力を変更するために利用できる。また、本書面で開示しているものを含む、任意の汚染物質及び／又はＣＯ２除去システムを、往復ステージとタービンステージとの間の高温高圧の排ガスのフロー中に、４７２２で示すように配置してもよい。他の例として、図３３０は、全体又は一部が覆われた逆回転のインペラー又はプロペラ又はファン４６７１を駆動する複合発動機の概略構成を、４７００を通常の運動方向として図示している。囲み部材（shroud）又はカウリング４６７２は、往復動機関ステージ４６６２が空気４６６４を取り込んで、逆回転推進装置４６７１に動力を与え、推力４６６６を発生させるように、支柱又はフィン４６７３によって複合発動機に取り付けられている。高温高圧のエンジン排気は、タービンステージ４６６３を全体的又は部分的に駆動し、追加的にバイパスエアー４６６５を供給して推力４６６７を発生させる。また、プロペラは、回転シャフト４６６８によって、直接又は間接に、機械的にタービンステージに接続されていてもよい。さらに、囲み部材の正面には、鳥や他の物体の飛込みを防ぐ保護グリル４６７４が設けられていてもよい。また、グリルのブレードは、囲み部材内の空気フローを適切に整えるように、あるいはある領域に他���領域よりも空気が向かうように配列してもよい。さらに、本書面で開示しているものを含む、任意の汚染物質及び／又はＣＯ２除去システムを、往復ステージとタービンステージとの間の高温高圧の排ガスのフロー中に、４７２２で示すように配置してもよい。また、必要であれば、４７２２ａで示すように、駆動ラインに変速機を組み込んでもよい。
【０２８１】
複合往復／タービンＩＣ機関のさらに他の実施形態では、往復動機関ステージは、直接には推進装置を駆動せず、それが機械的に接続されるタービンステージへの高温高圧の排ガスの供給のためだけに用いられる。一例として、概略図３３１は、ナセル又はハウジング４７３０内のこのような複合発動機を、４７００を通常の運動方向として図示している。往復動機関ステージ４６６２の囲い（enclosure）は、４６７４番の方に向かって伸張し、エンジン４６６２への空気４６６４が通過する保護グリル４６７４を支持する。グリルは、鳥を含む外部の物体の吸い込みを防ぐ遮蔽物として機能する。高温高圧のエンジン排気は、少なくとも部分的にタービン４６６３ステージを駆動し、推力４６６７を生じさせる。また、４６６５番で示すように、タービンのためにバイパスエアーを供給してもよい。そして、ＩＣ機関は、シャフト４６６８によって直接又は間接にタービンに連結されていてもよい。往復ステージ出力シャフトの最適回転速度がタービンステージシャフトの最適回転速度と異なっている場合、４６４４番で図示しているように、それらの間に任意の変速機を配置する。他の実施形態では、変速機のドライブレートが可変である。また、本書面で開示しているものを含む、任意の汚染物質及び／又はＣＯ２除去システムを、往復ステージとタービンステージとの間の高温高圧の排ガスのフロー中に、４７２２番で示すように配置してもよい。図３２９から図３３１のエンジンは、翼又は水平尾翼、及び／又は、胴体上又は胴体内を含む任意の態様で航空機に取り付け又は搭載することができる。実際、エンジンを機外に搭載する場合、図３２９から図３３１において一重線で図示しているハウジング４７３０は、図３３０でより写実的に示しているように、二重の外板のナセルとなることが想定される。エンジンが機内に搭載される例として、図４３２は、複合往復／タービンＩＣ機関が後部に搭載され、水平尾翼４７３２及びハイマウント後部翼（high-mounted rear wing）４７３３と、胴体３９の後部に後部白色航行灯１６とを備える航空機４７３４を、４７００を通常の運動方向として図示している。エンジンは、図３３０に示したものであり、これは、プロペラ又はファン４６７１、往復ステージ４６６２、及びタービンステージを伴っており、これらの外形を破線で示している。エンジン及びファンのハウジング４７３０は、胴体内部にあり、機外に搭載された空気取り入れ口４７３１を介して、胴体４７３４及びハウジング４７３０に、任意のラム効果（ram effect）４７３２により、空気が供給される。実際には、ハウジングは、周囲の外板が膨らんだ形状であることが好ましく、タービンステージの後方に合わせて広がった管状であってもよい。また、特にそれが２工程サイクルエンジン（two-stroke）である場合には、往復動機関ステージのために、ファンによって空気を部分的に加速及び／又は圧縮してもよく、これは、タービンへの追加の又はバイパスされた空気の供給にも幾分か寄与し、これにより推力４６６７が生じる。エンジンを胴体内に配置することにより、機外の観測者に知覚される航空機の騒音を実質的に低減することができると考えられる。図３３１及び３３２の実施形態、及び本書面の他の箇所で説明した任意の好適な実施形態において、本発明の往復動機関の代替の構成では、タービンステージへの高温高圧ガスの供給をガス発生器のみで行ってもよい。このような構成によれば、往復ステージは、従来のタービンエンジンにおけるコンプレッサ及び燃焼器を効率的に代替する。
【０２８２】
動力源がハイブリッドである航空機（ヘリコプターを含む）に好適なさらに他の実施形態では、複合往復／タービンが、発電機の動力源として用いられ、複合機関のタービンステージが、航空機の駆動及び／又は操縦における推力のアシストを生成するために用いられる。他の実施形態では、複合の異なる構成要素は、重量を分散するため、共鳴及び／又は振動を低減するため、あるいは他の任意の理由により、比較的広範に分散配置してもよい。ハイブリッドシステムの異なる構成要素は、任意の好適な位置に、任意の好適な向きで配置することができる。例えば、図３３３は、固定翼又はヘリコプターである航空機の後部の正面図を示している。この図では、４７０１が胴体の後部であり、１６が胴体３９の後部に搭載された白色後方航行灯であり、４７０２が尾部アセンブリの基部（ヘリコプターの場合、ローターを含んでいてもよい）であり、通常の運動方向を４７００で示している。胴体内部の部材は、破線で示しており、この部材には、１または複数の発電機４７０３、制御部又はモータ（図示せず）の電源４７０４、駆動シャフト４７０５、及び自在継手（universal joint）、往復動機関ステージ４７０７、及びタービンステージ４７０８が含まれる。２つのステージは、断熱材４７１０で被覆された管４７０９で分離されており、この管は、往復動機関ステージからタービンステージへと高温高圧の排ガスを送出し、これにより推力４６６７が生じる。往復動機関のための空気取り込みカウリングが胴体表面の、４７１１で示す位置に設けられており、また、タービンステージのバイパスエアーのために４７１２で示す位置にも設けられていてもよい。また、本書面で開示しているものを含む、任意のＣＯ２除去システムを、往復ステージとタービンステージとの間の高温高圧の排ガスのフロー中に、４７２２で示すように配置してもよい。さらに他の実施形態では、タービンの推力の方向が制御により可変となっており、これはヘリコプターに好適であるがヘリコプターに限られない。例えば、図３３４は、ヘリコプターの平面図を示している。なお、後部ローターの代わりに、推力の方向が可変のタービンステージが設けられていてもよい。少なくとも赤色の左舷灯１５、緑色の右舷灯１５ａ、及び白色の後部灯１６を含む夜間航行灯が設けられている。胴体４７１４内部のコックピットエリア３５には、少なくとも高度及び方向の複合操縦装置３６、可変出力または推力制御装置３７、及び運転席３８が設けられている。また、この航空機は、計測装置からの情報を受信し、操作変数を変更及び／又は制御する、上述したような１以上のコンピュータプログラム及びコンピュータ（１つを３４の番号で図示している）を備えていてもよい。外形を破線４７１３で示すメインローターの動作は、胴体４７１４を時計回り方向４７１５に回転させる。タービンの排出ガスは、調整可能なディフレクター管（deflector tube）４７１６を通り、４６６７の方向の推力を発生させる。この推力は、メインローターの回転による負荷をキャンセルするために十分な、胴体を反時計回りに回転させる力であり、この力によって、４７００で示す方向に正しく進むことが可能になる。方向を変える必要が生じたときには、推力ディフレ���ター管４７１６は、破線４７１７で示すような新たな位置に傾けられる。また、推力管の軸は、水平な平面上で可変であるのみならず、垂直な平面上でも可変となっている（図示せず）。代替の実施形態（図示せず）では、ピッチを調整可能なエーロフォイル、フィン、フラップ、又は方向柁のような手段によって推力を欠損させてもよい。後部ローター及びその駆動部の体積及びコストを削減し、また、代替のタービンには、実質的に追加の推力を供給すると共に、航空機のバランスを取るという２つの役割を果たすという重要な利点があり、これにより燃費が著しく向上する。往復／タービン複合発動機は、動力総計の１５％から４０％を推力向けとし、残りを発電機の動力とするように構成してもよい。発電機は、他の場所に配置された電動機を駆動してもよいし、直接または変速機を通して、任意の車輪、プロペラ、又は他の駆動システムを駆動してもよい。
【０２８３】
他の実施形態では、複合往復／タービンＩＣ発動機は、大きく離れた配置となっていてもよい。往復動ステージは、翼、突き出したナセル（projecting nacelle）、又は航空機の後部を含む、他の位置に搭載されたタービンステージに、配管（断熱されていてもよい）を介して高温高圧の排ガスを供給することによって、航空機の前部から推進装置を駆動してもよい。一例として、図３３５は、固定翼の軽量航空機５７２１の正面入り口側を図３２７と同様に図示したものである。少なくとも左舷灯１５、緑色の右舷灯（図示せず）、及び白色の後部灯１６を含む夜間航行灯が設けられている。胴体４７２５内部のコックピットエリア３５には、少なくとも高度及び方向の複合操縦装置３６、可変出力または推力制御装置３７、及び運転席３８が設けられている。また、この航空機は、計測装置からの情報を受信し、操作変数を変更及び／又は制御する、上述したような１以上のコンピュータプログラム及びコンピュータ（１つを３４の番号で図示している）を備えていてもよい。航空機の胴体４７２１内部の部材は破線で示している。複合発動機の往復動ステージ４５４５は、変速機４６４４を介し、プロペラと変速機の間に配置されたスターターモータ４６４３によって推進装置（ここではプロペラ４６４２）を駆動して、推力４６６６を発生させる。他の実施形態では、変速機のドライブレートは可変である。往復動発動機からの高温高圧の排ガスは、配管４７０９（断熱されていてもよい）を介してタービンステージ４７０８の動力源の全部又は一部として伝達され、これにより推力４６６７が発生する。往復動ステージのための空気取り込み口が４７１１の位置に設けられていると共に、タービンのバイパスエアーのための第２の取り込み口（任意）が４７１２の位置に設けられている。また、本書面で開示しているものを含む、任意の排気除去又はＣＯ２除去システムを、タービンステージに向かう高温高圧の排ガスのフロー中に、４７２２で示すように配置してもよい。さらに他の実施形態では、推進装置を駆動する電動機がナセル又はハウジング内に搭載され、同じナセル又はハウジング内において、発動機の背後にタービンステージが搭載されている。このタービンステージは、複合往復／タービンＩＣ発動機の一部であり、他の場所（航空機の胴体内部であってもよい）に搭載された往復動ステージを伴う。往復動ステージからタービンステージに、中空の支持部材（hollow strut）又はナセルを支持するフィンを介して、断熱配管によって高温高圧の排気を導いてもよい。一例として、図３３６は、中空の支持部材又はフィン４５５３によって、ヘリコプター、あるいは固定翼の、又は空気より軽い（lighter-than-air）航空機の胴体４７０１に接続されたナセル４６７２を示している。ナセル内には、推進装置４６７１を駆動して推力４６６６を発生させる電動機４６９９が搭載されており、４７２０の位置に該電動機の冷却のための空気取り込み口４７２０（任意）が設けられている。その背後には、往復／タービンＩＣ複合発動機のタービンステージ４６６３が設けられている。航空機内の他の部位には、往復動ステージがあり、ここからの高温高圧の排出ガスが、支持部材４５５３を通り、配管４５６２（断熱されて��てもよい）を介して送出される。また、本書面で開示しているものを含む、任意の排気除去又はＣＯ２除去システムを、往復動ステージとタービンステージとの間の高温高圧の排ガスのフロー中の適当な位置に、４７２２番で示すように配置してもよい。排気は、４６９７の位置でタービンステージ４６６３に入って、その全体又は一部の動力源となり、推力４６６７を発生させる。航空機内の他の場所にある往復動ステージは、これもまた航空機内の他の場所にある発電機の動力源となる。発電機は、航空機内の他の場所にある電動機４６９９に、直接、又は制御装置及び／又はエネルギー貯蔵装置を介して電力を供給する。また、任意のタービンにバイパスエアーを供給する空気取り込み口４６６５が設けられていてもよい。電動機及びタービンのセンタル（cental）の回転シャフトシステム４５５７は、共軸であってもよいし、直接又は変速機４６６４を介して、機械的に接続されていてもよい。他の実施形態では、変速機は、ドライブレートが可変であってもよい。支持部材４５５３は、排出ガスの配管４５６２に加えて、電力回路４５５７、及び電気発動機、タービン、及びセンサーの制御手段４５５８を収容してもよい。図３３６の動力ユニットは、任意の適切な方法で航空機上又は航空機内に搭載してよく、露出した又は囲われたプロペラ又はファンを駆動してもよい。例えば、図３３０と類似した構成において、ナセル内の囲われたファンを駆動してもよく、この場合、電動機は往復動ステージ４６６２に代替され、高温高圧の排ガスは、ナセルを通ってタービンステージ４６６３に送出される。また、ナセルは、図３３６に示すようにして、中空の支持部材又はフィンに搭載されてもよい。
【０２８４】
他の実施形態では、図３３７にツインエンジンの軽量航空機４７２５の平面図を、４７００を通常の運動方向として図示しているように、ハイブリッド電気駆動の航空機に２つの動力ユニットが搭載されている。少なくとも左舷灯１５、緑色の右舷灯（図示せず）、及び白色の後部灯１６を含む夜間航行灯が設けられている。胴体４７２５内部のコックピットエリア３５には、少なくとも高度及び方向の複合操縦装置３６、可変出力または推力制御装置３７、及び運転席３８が設けられている。また、この航空機は、計測装置からの情報を受信し、操作変数を変更及び／又は制御する、上述したような１以上のコンピュータプログラム及びコンピュータ（１つを３４の番号で図示している）を備えていてもよい。主翼の上面は、前縁４７３６及びフラップを除いて、広くハッチングで示すように、全面的に光起電性アレイで覆われている。動力ユニットは、ナセル４７３０内に搭載され、ナセルは、ここでは尾翼として機能し、フラップ４７３７を有する中空の支持部材又はエーロフォイル４５５３によって航空機に取り付けられる。また、方向陀４７３９を有する水平尾翼４７３８が設けられている。各ナセルは、電動機４６９９が囲まれたファンブレード４６７１を駆動することを除き、また、内部の中空の支持部材４７２９に支持されていることを除いて、図４３６の基本動力ユニットを含む。これにより、複合往復／タービンＩＣ機関のタービンステージ４６６３への空気のための部分的に円形の空間４７２８を作り出し、ファン及びタービンステージが可変の割合で４６６７の推力を生じさせる。また、タービンステージのために、ファンブレード４７６１によって、空気を部分的に加速及び／又は圧縮してもよい。航空機の胴体内には、各複合機関往復動ステージ４６６２が、エネルギー貯蔵装置４６６１への供給を行う発電機４６０９を駆動し、そして、エネルギー貯蔵装置は、制御装置４６１２（任意）を介して、ナセル内の電動機４６９９に動力を供給する。２つの往復動ステージからの高温高圧の排気は、共通の排出ガス処理システム４７２２に放出される。排出ガス処理システムは、上記ガスから、ＣＯ２を含む任意の物質を除去してもよく、共通の配管（断熱されていてもよい）４７４０から、ナセル４６６３内のタービンステージに向かって分岐した配管内の流れを形成する。分岐している部分には、その後方の４７４２を軸とし、４７４３の方向に旋回調整が可能であり、これにより各動力ユニットにおける必要に応じて高温ガスの流れを割り振るフラップ又はゲート４７４１を設けてもよい。例えば、傾いて飛行するとき、又は回転するときには、１つのタービンステージは、他のものよりも大きな出力を発生させ、このため、それに釣り合ったより多くの高温ガスが必要となる。さらに他の実施形態では、複合往復／タービンＩＣ機関は、複数のタービンステージに高温高圧のガスを供給する１つの往復動ステージを備えている。図３３７では、１つの往復動ステージからのガスが、２つのタービンステージの動力源となる、２つの往復動ステージ及び２つの発電機を示している。これは安全のためであるが、これらの代わりに１つのより大型のエンジン及びより大型の発電機を用いてもよい。それぞれ動力ユニットを有するナセルが、中空の支持部材によって胴体に取り付けられている構成を示しているが、その代わりに支持部材及びナセルを主翼上に搭載し、また別に尾翼を設けてもよい。代わりに、動力ユニット及びそれと結合されたハウジングは、主翼の一部として、及び／又は胴体の一部として、図３３２の配列のラインに沿って搭載されてもよい。航空機の電気ハイブリッド駆動システムに関して述べた、複合発動機を用いる全てのそして任意の特徴点は、適当であれば、同様にして、水を前方又は後方に水を排出するタービンステージを備えた船舶に適用することもできる。さらに他の実施形態では、図１、１３、１６、及び２０に示した、全ての又は一部の燃料供給システム、及び／又はエンジン操作変数の電気的制御の少なくとも一部は、図３２９から３３７の任意のエンジンに適用される。
【０２８５】
代替の実施形態では、翼、尾翼、及び胴体を含む航空機の外部の表面に光起電性のアレイ又はパネルが、フレーム又はパネル上に搭載され、このフレーム又はパネルがある種のボール又は回り継手に搭載され、継手の他の部分が伸張可能で収縮可能な支柱に接続されていてもよい。航空機の動作時において、光起電性（ＰＶ）アレイの機能面は、航空機における隣接する表面と実質的に同一平面上であり、ほぼ平行である。航空機の静止時には、手動、自動、又はこれらの組み合わせによって、上記支柱を伸張させて、パネルを太陽光又は他の光に向かう最適な位置に向けてもよい。旅客機に乗客がおり、滑走路に止まったり、移動したりしているときには、空調、照明、無線通信、及び他のサービスを維持するために、大量のエネルギーが必要となる。太陽が頭上にあるときには、ＰＶアレイは、天候に応じた最適な電力を供給するであろうが、太陽が低い角度にあるときには、ＰＶのパフォーマンスはかなり損なわれてしまう。ＰＶアレイの位置を高くし、太陽に向く角度とすることにより、発電量はかなり上がる。ＰＶアレイを搭載することによって、重く、燃料を食う予備の動力ユニットが必要なくなる。明るい月夜にはかなりのエネルギーが生産されることが知られているものの、一般に、夜間においてＰＶアレイの機能は低下し、あるいは全く機能しない。しかし、冷房は必要が無く、またほとんどの乗客は眠っていることから、航空機のシステム使用は減少するため、夜間における航空機の電力必要量はかなり少なくなる。この他、調整可能なＰＶアレイは、長期間留め置かれていたり、格納されていたりする航空機に利用される。これにより供給される電力は、空気を調節し、又は乾燥させて、内部温度を適切に保ち、湿度を下げることによって、カビや腐食の発生を防ぐのに十分であろう。また、供給される電力は、状態をモニターし、一定時間間隔で外部に無線でレポートするシステムや、航空機内に押し入ろうとする、及び／又は盗もうとすることを、無線又は他の方法で報知する警報システムに用いてもよい。ＰＶアレイと共に、小型のエネルギー貯蔵システムを用いることにより、無線又は他の連絡を、時間に関係なく維持することが可能となる。例えば、図５１４は、フレーム又は他の支持構造体７２に搭載されたＰＶアレイ７１を示している。フレーム又は他の支持構造体７２は、ボール継手７３の上部に取り付けられ、その下部７４が、ハウジング７７内で７６の方向に伸張可能かつ収縮可能な支柱７５に取り付けられている。アレイは、収縮時の位置で図示しており、その機能面は、隣接する航空機の外表面７８と実質的に同一平面及び平行となっている。アレイの支柱の伸張時には、ＰＶアレイは、任意の手段によって、任意の位置とすることができ、太陽に向かう最適な任意の方向に適応させることができる。一例として、１つの位置を破線７９で示し、他の位置を一点鎖線８０で示している。ＰＶアレイは、任意の好適なサイズであってよく、例えば、本実施形態では、航空機のリブ８１とリブ８１の間に配置している。支柱は、伸張／収縮し、アレイは、手動、機械的、あるいはその組み合わせによって、旋回又は他の方法で調整される。手動の場合には、不均等な風加重の存在下で動かないようにするため、ボール継手のかみ合わせの摩擦は大きいことが好ましい（アセンブリは、多かれ少なかれバランスが取れている）。操作が機械的である場合には、オペレータによって制御されるか（遠隔操作であってもよい）、自動制御されるか、あるいはこれらの組み合わせで制御される。重要な実施形態では、操作は、少なくとも一部が自動であり、少なくとも一部の制御が１又は複数のコンピュータにロードされた、１又は複数のコンピュータプログラムによって行われる。コンピュータプログラムは、コンピュータに、支柱の収縮／伸張の程度、ピッチ（水平に対する角度）、コンパスの方位、決定されたある位置において不均等な風加重又は航空機の動きに抗するためのアレイの保持力の程度、のパラメータの少なくとも１つを、任意の好適な手段によって、決定、制御、又は変更する電気信号を発生させる（受信もさせてもよい）。このような決定、制御、及び／又は変更は、１又は複数の作動機構としての、ソレノイド、サーボモータ、及び／又は水圧モータ又はポンプと作動液に利用されてもよい。あらゆるコンピュータプログラムは、任意の好適な手段によって直接的又は間接的にパラメータを変化させる変化した電気回路を提供する、１又は複数のコンピュータにロードされる。コンピュータは、航空機上又は航空機内の任意の好適な場所に搭載される。コンピュータは、水平線上の太陽の高度／角度、太陽光の方位、平均風速、及び最大風速、の少なくとも１つを決定する少なくとも１つのセンサー又は計測装置から電気又は電子信号を受信してもよく、コンピュータプログラムは、上記センサー又は計測装置からのデータを処理するようになっていてもよい。代替の実施形態では、回り継手又は他の手段で伸張／収縮可能な支柱に搭載された調整可能なＰＶアレイを、船舶の上面で用いる。例えば、このようなアレイを、図３４５の固定アレイ３８４２の１つ、図３８５から３９５及び図４１５の固定アレイ７１の１つと置換してもよい。さらに他の実施形態では、回り継手又は他の手段で伸張／収縮可能な支柱に搭載された調整可能なＰＶアレイを、任意の乗り物の上面で用いる。例えば、図４６３及び図４６４の固定アレイ７１や、図４７３及び図４７４の固定アレイ２７４を、このようなアレイと置換してもよい。
【０２８６】
選択された実施形態では、翼のある航空機は、主翼、第２翼、又は任意の自由選択の垂直尾翼又はエーロフォイルにおいて、翼又はエーロフォイルの末端が選択的に伸張／収縮可能である。このような翼を伸張させることによって、低速時により大きな揚力が得られ、またこれにより抗力も大きくなる。抗力は、高速時よりも低速時の方が比例的に小さくなる。可変の翼端が伸張された航空機は、より短い滑走路から低速で離陸することができる。これにより、離陸間際の移動速度が遅くなり、離陸の中止がより容易且つ安全となる。通常速度で移動中に緊急事態が生じたときには、収縮させていた翼の末端を伸張することによって、滑空能力を向上させ、失速する速度を低減し、速度の低下により、任意の緊急着陸をより制御しやすくすることも可能である。現在、広大な大洋を横断する航空機は、安全上の規制により、４つのエンジンを有することが要求されている。可変の翼端により安全性が加わった２つのエンジンの航空機は、大洋を横断するときに国際的なコミュニティが求める全ての安全標準を満たしていると考えられる。船舶用の水中翼に関し、可変の翼端を機能させるための、本書面で開示した任意の実施形態、構成、及び特徴点を含む任意の好適な手段を適用することができる。何れも流体の流れに関するものであり、水と空気は共に流体であるため、水中翼の技術とエーロフォイルの技術に含まれる基本原理は同様である。選択された実施形態では、伸張翼の表面は、羽布又は他の素材であり、収縮時に蛇腹式に折り畳まれる。一例として、図３３８から３４０は、蛇腹式の伸張翼を示しており、図３３８は平面図、図３３９は“Ａ”で示す位置の縦断面図、図３４０は“Ｂ”の位置の横断面図であり、前進時の移動方向が４６８０である。伸張翼は、フィン又は垂直エーロフォイル４６８１を終端とし、シリンダ４６８４に取り付けられた管４６８４によって伸張／収縮され、これらは主翼の部分に取り付けられる。これは、液圧式で駆動してもよい。伸張翼の羽布又は外板４６８５は、その一端にフィン４６８１が取り付けられており、もう一端が主翼の固定部における凹部４６８７の垂直面に対して取り付けられている。図３３８では破線で示し、図３３９では実践で示す、羽布又は外板内の垂直なシート、リブ、又は成形物４６８８が、外板内に一定間隔で取り付けられており、このシート、リブ、又は成形物は、管４６８３を動かすための穴を有している。上記のシート又は成形物は、平坦に折り畳むことができるように、軸４６８９上に配列する、一連のエネルギー吸収装置（半径が変化しているコイルばね４６８９ａであってもよい）によって分離されていてもよい。このばねは、伸張翼を伸張させる又は収縮させる力が生じるように歪ませる。図３３８では、蛇腹式の構造の原理を説明するために、羽布における折り畳み線を示す４６９０を図示しているが、折り畳み線は、任意の形状、任意の数、任意の位置であってよい。同様に、上記管と外板の間の隙間の空間４６９１は、象徴的に記載したのみであり、実際の寸法は羽布又は外板４６８５の折り畳みの様式に依存する。伸張翼を収縮させるためには、図３３８において破線４６８８ａで示すようにリブ又は成形物を含む伸張翼の全体が凹部内に収容され、破線４６９２で示すように、固定部に対してしっかりと接触するまで、フィン４６８１を主翼の固定部４６８２に向けて引っ張ることにより、羽布がシート、リブ、又は成形物４６８８の間で折り畳まれるようにして、上記管をシリンダ内に収容する。好適な実施形態では、システムの一部又は全部が停止した場合に、翼を自動的に伸張させて、低速移動用の、滑空に好適な、着陸時の必要条件が少ない状態とするために、任意のコイルばね又は他のエネルギー吸収装置が、伸張翼を伸張した状態とする力を与える。前述したシート、ワイヤー及び／又は金属又は他の素材の管フレームを含む、任意の好適な種類の、任意の好適な素材及び構成のリブ又は成形物４６８８を用いることができる。外板の素材は、繰り返しの折り畳みに適した任意のものであってもよい。
【０２８７】
図３２５から３４０に開示した全ての特徴点は、小型軟式飛行船（blimp）や飛行船（dirigible）のような空気より軽い航空機に適用することができる。例えば、図３２５及び３２７のハイブリッド動力システムは、空気より軽い任意の航空機に適用することができ、図３２９から３３１のエンジンは、小型軟式飛行船及び飛行船の航空機に取り付けられるナセル内に搭載することができる。任意の特徴点は、他の任意の特徴点と、任意の方法で組み合せることができる。図面では、固定翼の航空機を軽量航空機として図示しているが、サイズは任意である。図３２５から３３７の実施形態は、一例であり、ヘリコプターのローターと同じ軸に格納されたパラシュートを展開する任意の好適な方法と同様に、本発明のエンジンを航空機の動力源とする任意の好適な方法が適用可能である。本発明のヘリコプターと固定翼の航空機は、任意の燃焼機関を用いることができ、ここからの排気はＣＯ２、及び本書面で任意の汚染物質及び／又は有害物質（ＣＯ２を含む）の除去を含む任意の方法で処理してよい。本書面で開示した、航空機に適用する任意の特徴点は、好適であれば、船舶にも適用することができる。例えば、図３２９から４３１、及び図３３６のエンジンは、高速水中翼船又は他の船舶、及び／又は本発明の船舶を含む船舶における、任意の種類の船体又は主甲板上の構造物の上部又は内部に、水上となるように搭載することができる。図３３８から３４０の伸張／収縮可能なエーロフォイルは、同様にして水中翼として具現化し、水上となるように船舶に取り付けてもよいし、水中翼として機能するように、水面下となるように取り付けてもよい。伸張可能且つ収縮可能な水中翼は、図３５９、３６２、３６５、及び３６７から３７１に実質的に開示されており、これらは航空機のエーロフォイル又は翼として具現化されるように適応できる。図面は概略的なものである。特徴点は何れも、航空機との関係においても、他の構成要素との関係においても、特定のスケールで示したものではない。
【０２８８】
ここに、船舶の新規な実施形態を開示する。説明および図解を簡素にすると共に、本発明の進歩性のより明確な理解を提供するために、一般に、新規で際立った特徴についてのみ記載し、既知の一般的な部品についての説明は省略する。ここに開示される船舶の場合には、船舶は全て、船体、ホイールまたはティラー等の手動でまたは機械的に制御されることにより作動する、舵等の進む方向を変える手段、純粋な帆船でない場合には全ての種類の燃焼機関または電動機の少なくとも１つによって駆動される、プロペラ等の１つまたは複数の水中推進装置、レバー等の制御により作動される水中推進装置を駆動する全てのエンジンの速度を変えるための手段、推進装置の推進力の方向、すなわち船舶の方向を反転させる少なくとも１つの手段、ＣＯＬＲＥＧＳ等のいずれかの法律により要求される、少なくとも赤色左舷灯、緑色右舷灯および白色船尾灯を含むありとあらゆる夜間航海灯；ならびに任意に、良好な針路安定性を維持するための、船体の水中部分における竜骨などのいくつかの長軸方向の窪みまたは突起などといった部品を有していてもよい。ここに開示される船舶であって５〜１０メートルより長い船舶は、少なくとも、しばしば操舵室と言われる、船舶を運転又は操縦するための空間を含む、何らかの上部構造を有し、その中に、上述した少なくとも１つの制御部が必要に応じて設置されている。上部構造は、必要に応じて、船員および／または船客のための、および／または船荷および／または機械類を含む他の何らかの目的のための宿泊設備を含む。ここに開示される船舶は、必要に応じて、余分な、または不必要な液体を船体の中から移動させるためのポンプが備え付けられてもよい。船舶は、法律によって要求されるように、いくつかの安全救命胴衣、救命具、救命いかだまたは救命ボートが備え付けられなければならない。ここに開示される船舶の重要な実施形態では、以下の多様なパラメータのうちの少なくともいくつかが、手動および／またはコンピュータプログラムにより、または両者の組合せ（時間によって分離する組合せ、もしくは同時に行なう組合せ）により、決定され、制御され、および／または変更される：同時にまたは別々に、１つまたは複数のエンジンの速度；同時にまたは別々に、いずれかの推進装置の推進力の方向；同時にまたは別々に、舵またはいずれかの水中翼の下げ翼の位置または角度；同時にまたは別々に、水中翼または下げ翼の全てまたは部分の伸長度；同時にまたは別々に、水中翼または下げ翼の迎え角；同時にまたは別々に、他の部分に対する水中翼部分の伸長度；同時にまたは別々に、船体に対するいずれかの光起電力アレイの位置または角度。全てのコンピュータプログラムは、直接的または間接的にパラメータを変更するための多様な電気回路を供給するとともに必要に応じて受け取り、１つまたは複数のコンピュータに、いずれかの適切な手段によって搭載される。これらの手段は必要に応じて含まれるが限定されるものではなく、そして上述した決定、制御および／または変更はいずれかの適切な手段によりなされる。この手段は、１つまたは複数の作動メカニズムにおける油圧モータまたはポンプが有するソレノイド、サーボモータおよび／または圧力液体の使用によるものを含む。コンピュータは、船体の上または中の便利な位置のいずれかに取り付けられる。コンピュータは、以下のうちの少なくとも１つまたは複数を測定する１つまたは複数のセンサまたは測定装置から、必要に応じて電気または電子の信号を受け取り、コンピュータプログラムは、以下のうちの少なくとも１つまたは複数を測定する１つまたは複数のセンサまたは測定装置からのデータを処理するように設計される：前進速度；風の向き；風力；あらゆる風のシャー；正常な垂直位からの船体の角度；船体の下側より下の水深；外圧；外気温；最も近い物体に対する近接度；船体の下の水深；最も近い物体の移動速度；船舶上のあらゆる作動装置中の液体の圧力；船舶上のあらゆる作動装置中の流体の温度；あらゆるエンジンにおける１つまたは複数の部分の温度；あらゆるエンジンにおける１つまたは複数の部分の圧力；あらゆる燃焼機関の排ガス部分の組成；オペレータのためのあらゆるエンクロージャおよび／または他のあらゆる密閉空間内の空気の温度および／または状態；使用されている燃料の割合；使用された燃料および／または残っている燃料の量。
【０２８９】
本発明におけるエンジンは、船舶における適用に役立つ可能性を有し、この船舶は有意な燃料の節約を行ないうる。初期計算では、この新規のエンジンは、今日の市販製品よりも何倍も高い割合の動力対重量および動力対容積を有し、仕事の単位あたり、現在のエンジンにより必要とされる燃料の量の半分に一致する燃料の量を要求することが示されている。所定の行程のためのエンジン重量が減少すること、および所定の行程のための要求される燃料の重量が減少することが組み合わされることは、船舶に特に有利である。エンジンおよび燃料の重量および容積の減少によって、船体の大きさ及び形状の減少を許容し、さらなる重量、容積および費用の節約をもたらす。本発明におけるエンジンは、部分的に帆により動力が供給されようとされまいと、取引または娯楽のために用いられる全ての種類の船舶に適合する。このエンジンは小さくかつコンパクトにしうるため、プロペラ、スクリューまたはノズルなどの推進装置の隣に取り付けることができる。選択される実施形態では、エンジンは、船体における舵柱の一側部に取り付けられ、舵とともに水中における柱の他の側部にある推進装置を駆動する。このエンジンは、船体外で旋回する舵および水深装置とともに、船体内で旋回する。例として、図３４１の立面図及び図３４２の平面図に、船舶の後方部分を模式的に示す。これらの図中、３８０１は、船体３８０２の船尾部分に取り付けられた舵柱であり、この柱は外部の舵３８０３と内部の進水台３８０４との両方を支持している。外部の舵３８０３と内部の進水台３８０４とは、軸受３８０５内の柱とともに旋回している。本発明におけるエンジン３８０６、またはあらゆる他のエンジンは、任意の変速機３８０７とともに進水台内に取り付けられているとともに、舵と水深装置３８０８との質量に釣り合う量となっており、本発明におけるプロペラでは、軸３８０９によって変速機と装置３８０８とが接続されている。他の実施形態では、変速機は、ここに記載されるようなものを含んでいる、駆動比率を変化させることができる。さらなる実施形態では、変速機がない。これらのように比率を変化させることは、ＩＣ機関により生成される動力に対する、推進装置により生成される相対推進力を、異なる前進速度、異なる作動条件および異なる天候に適応するように変更するために有用である。可動性の給気の通路３８１０および可動性の排気の通路３８１１は、可動性の燃料ライン３８１２および可動性の電気／電子導線３８１３とともに、エンジンと任意の変速機とを有する進水台を船体内の設備に連結させる。舵、進水台およびエンジンは、船舶を旋回させるために傾く場合に破線で示される。船体に水が浸入するのを防ぐために、舵柱と船体との間の継手および軸と船体との継手の周りに、適切なグランドおよびシールが取り付けられていてもよい。他の実施形態では、エンジンは、図３４３および図３４４に同様に模式的に例示したように、船体の舷外の舵の進水台内に取り付けられてもよい。図３４３および図３４４では、類似する特徴は、同様の番号を付され、かつ図示されている。ここでは、舵柱の周囲の適切な軸受およびシールとともに、任意の釣り合いおもり３８１４が、船体の内部で回転している舵柱に接続されていてもよい。この立面図では、船体内の部材が破線で示される。他の実施形態では、釣り合いおもりは、燃料または貯水槽である。いずれの特徴も、互いに特別なスケールであることを意図して示されたものではない。さらなる実施形態では、図３４１〜図３４４における立体配置およびレイアウトにおいて、エンジン３８０６および任意の変速機３８０７は、電動機と置き換えられる。
【０２９０】
選択された実施形態では、本発明におけるエンジンは、船舶のハイブリッド電気推進システムの一部である。このハイブリッド電気推進システムでは、電動機が推進装置に動力を供給し、エンジンが発動機に動力を供給する。電力は、発動機から直接電動機に供給されてもよいし、発動機から蓄電システムおよび／または何らかの形式の制御装置を介して電動機に供給されてもよい。蓄電システムは、例えばバッテリパックまたはフライホイールである。他の実施形態では、船舶のハイブリッド電気推進システムは、エネルギーをエネルギー貯蔵システムに供給する１つまたは複数の光起電力アレイを含む。エネルギー貯蔵システムは、フライホイールおよび／または１つもしくは複数の電池などである。絶対的にあらゆる種類の船舶がハイブリッド電気水深システムによって駆動されうる。例として、図３４５は、ハイブリッド駆動システムを有するヨット３８２０の船体部分を示す。このハイブリッド駆動システムでは、電動機３８２１は、推進装置３８０８、つまりプロペラを駆動する軸３８０９を駆動する。船体の内部は、直接または間接的に電動機３８２１を駆動する電気的な発電機３８２１ａを駆動するエンジン３８０６である。任意のエネルギー蓄電池３８２２は、ここではバッテリパックとして備えられ、制御装置３８２３を介して充電および放電される。制御装置を介してエネルギー蓄電池を充電するために、必要に応じて、１つまたは複数の光起電力アレイ３８２４が、ここでは船室の屋根の上および甲板部分の上にあり、任意の風力発電機３８２５が、ここでは船尾にある。いずれの型のエネルギー蓄電池を使用してもよい。エネルギー蓄電池は、電動機／発電機の可変速度により駆動されるフライホイールを含む。光起電力アレイおよび風装置から制御装置への電力の経路は、模式的に３８２６で示され、推進動力への電気の供給は３８２７で示される。水面は３８２８で示され、主甲板の外側の表面は３８２９で示される。このヨットは、救命具２９、白色尾灯１６、緑色右舷灯１５ａ、および操舵室部分である上部構造３０を有している。上部構造３０は、ホイールタイプのステアリング制御２８、および推進速度制御と反転制御とが一体化されたレバータイプ３２を含む。船舶は、必要に応じてコンピュータを有する。コンピュータは、模式的に３４で示される。他の実施形態では、船舶は燃焼機関を持たず、代わりに電気駆動システムを有する。この電気駆動システムでは、推進装置は、必要に応じて回転可能な軸を通して、電動機により駆動される。電動機には、電池などのエネルギー貯蔵システムから電力を供給する。エネルギー貯蔵システムは、必要に応じて、少なくとも部分的に、風力発電機または光起電力アレイにより充電される。このエネルギーシステムは、必要に応じて、船舶に取り付けられた光起電力アレイおよび／または風力駆動の発電機により充電される。追加的に、かつ任意に、１つまたは複数の帆により駆動され得る。例として、船舶は、エンジン３８０６および発電機を削除し、他の全ての特徴を変更せずに残すように、図３４５を変更することにより、模式的に図示されることができる。１つまたは複数の光起電力アレイおよび／または風力発電機を有するか、または有しない、ハイブリッド駆動システムおよび電気駆動システムは両方とも、非常に大きな貨物船、軍事船などのいかなる型および大きさの船舶に対しても、この船舶が帆柱および帆をもまた有しているかいないかにかかわらず、拡大縮小されて適用されることができる。例えば、大きなオイルタンカーは、典型的に、いくぶん水平の広い甲板の表面を有しており、理想的にはその多くを光起電力アレイに適応させるのに適している。
【０２９１】
さらなる実施形態では、本発明におけるエンジンを含んでいるＩＣ機関が、水中翼船に取り付けられている。この水中翼船は、固定されている、または拡張可能／格納可能な、水中翼柱を有している。本発明におけるエンジンは、従来のエンジンよりもかさばらず、かつ重くないため、水中翼船に特に適している。プロペラなどの推進装置の全エンジンは、水中翼柱の最下部または支柱における、十分に連続的に水中に沈んでいる竜骨部に設置されてもよく、また燃料および空気の供給、排気出口および電気／電子制御部は、全て支柱の中空または支柱の中に取り付けられている。例えばプロペラなどの推進装置は、通常の水面より下の、水中翼柱の最下部に格納されてもよい。このレイアウトによって、伸長可能／格納可能な水中翼柱を設計することがさらに容易になる。以前の水中翼船の設計における制限要素は、柱の下に長い駆動軸を設け、これらを水面下の容器内で自在継手および短い駆動軸に接続し、プロペラに到達させる必要があることであった。他に、水中翼柱の最下部の竜骨部にある電動機に電力を供給するために、コンパクトでかつ軽いＩＣ機関、必要に応じて実質的に振動のない本発明におけるＩＣ機関、が船舶の中に格納されてもよい。今日の重くかつ振動する伝統的な船用機関を空中の船体に適用することは、水中翼の長い駆動軸とともに、頻繁に過剰な騒音と過剰な振動とを生成するため、さらに困難である。必要に応じて、電動機は、光起電力アレイを有するか有しない、図３４５に記載するようなハイブリッド船舶駆動システムの一部であってもよい。この新規な船舶の例を以下に開示する。
【０２９２】
水中翼船は、悪天候などの特定の理由のため、船体を水の上に上昇させることができないときは、効率的に、かつ安全に操縦されなければならない。船体を水の上に出して、穏やかな速度または速い速度で操縦可能な場合は、船舶における水面の下に残る部分は、後退翼の突起を有する流線型の側面を有することが好ましい。これは、外形を破損させる危険を減らし、遭遇した物体をよりそらすため、また、水底を引きずる可能性を最も少なくするためである。船舶が船体を水の上に出して通常の方法で操縦される場合、船体の主要部分の下部と水面との距離は、船体における所定の振幅による揺れまたは打撃を十分になくし、上昇変化する水面下において水中部分を常に最小限の深さに維持するように、十分でなければならない。この距離は、水中部分の高さ／深さとともに、船体が水中で操縦されるとき、または停泊しているとき、船舶を相対的に喫水の深いものとさせるおそれがある。選択される実施形態では、これらの船舶が適切な浅水能力を有するために、水中部分が船体に対して格納可能／拡張可能である。このような格納／拡張の効力は、いかなる簡便な方法によって得られてもよい。簡便な方法は、水中翼柱を伸縮自在にさせることによる方法、および／または柱の先端に蝶番を取り付けることによる方法、および船体を中心に柱を自由に回転させることによる方法を含む。水面下のハウジングにＩＣ機関もしくは電動機を取り付けること、またはつりかごを取り付けることによって、船体内にエンジンを有する従来のレイアウトと比較して、柱を伸長可能／格納可能にすることが実現可能になる。蝶番を取り付けられた駆動軸または伸縮自在の駆動軸を用いることは、固定長の軸を用いるよりも困難であるためである。柱の中に駆動軸を有さないこともまた、従来の水中翼に関連する騒音および振動の多くを排除する。他の実施形態では、本発明における水中翼の相対的配置は、船体内にエンジンまたは電動機を有し、また水中翼柱内に少なくとも１つの駆動軸を有する。動いている間の柱の格納中または伸長中における船舶のバランスの多様性によって、おそらく伸縮自在の柱を維持することが容易となる。例として、図３４６は、水面４００２の上の船体４００１の、主に方向４００３における任意の動きを支持するための基礎部分を有する船舶の側面または立面図を、模式的に示す。これらは、おおい、ハウジングまたはガイドシステム４００４ａから伸縮自在に伸長可能／格納可能な柱４００４を備える。覆い、ハウジングまたはガイドシステム４００４ａは、従来のいかなる型でもよく、従来のいかなる方法によって船体の構造に固定されていてもよい。柱の低い端は、少なくとも一部が常に水中にある竜骨または竜骨様部材４００５に接続されている。水中翼４００６は、竜骨部および／または柱に接続される。柱は、軸４００７ａに対して旋回し、少なくとも１つの調節可能な垂直方向の水中翼または舵４００７である。プロペラなどの推進装置が４００８で示され、任意の変速機３８０７と組み合わされたＩＣ機関または電動機の電源モジュール４００９および連結軸４００８ａが破線で示される。この船舶は、白色尾灯１６、緑色右舷灯１５ａ、操舵室３１を含む上部構造３０を有し、操舵室３１はホイールタイプのステアリング制御２８、および推進速度制御と反転制御とが一体化されたレバータイプ３２を含む。必要に応じてコンピュータが設置され、模式的に３４で示す。反転メカニズムが必要に応じて変速機に組み込まれる。他の実施形態では、変速機は駆動比率を変化させることができる。このように比率を変化させられることは、ＩＣ機関により生成される動力に対する、推進装置により生成される相対推進力を、異なる前進速度、異なる作動条件および異なる天候に適応するように変更するために有用である。引っ込められたときの柱の位置を覆い４００４ａ中に破線で示し、船体が水中にあるときの水面を破線により４００２ａで示す。船舶は、側面図に示されるように単一の柱のデザインであってもよいし、柱と水中翼との組合せが２つ平行に配置されたデザインであってもよい。図３４７は、図３４６の船舶の断面の模式的な立面図を示す。この船舶は、終端部が竜骨部４００５内にある単一の柱４００４を有する。竜骨部４００５は、両側に水中翼４００６を有する。図３４８および図３４９は、異なる船舶の断面の立面図を示す。この船舶は、図３４６の船舶と同様の長軸方向の立面図を有する。図３４７〜図３４９では、同様の特徴には図３４６と同様に番号を付している。図３４８では、船舶は、対となる、平行かつ垂直に並べられた、伸長可能／格納可能な柱４００４を有する。柱４００４は、覆い４００４ａ内に取り付けられ、かつ竜骨部４００５に接続される。竜骨部４００５は、少なくとも１つの水中翼４００６によってそれぞれ互いに順々に接続される。この船舶は、川などの狭い水路における、水から外に出た船体のナビゲーションに適している。図３４９では、船舶は、対となる、角度のある互いに接続されていない、伸長可能／格納可能な柱４００４を有する。柱４００４は、覆い４００４ａ内に取り付けられ、竜骨部４００５に接続される。それぞれの竜骨部４００５は、実線で示される外側寄りの水中翼４００６を有する。図３４９における実施形態が狭い水路での使用を意図される場合、水中翼は、破線により４００６ａで示すように、内側寄りに取り付けられてもよい。水の上の船舶を指示するために用いられる柱は、いかなる数およびレイアウトであってもよい。単一の柱または対となる平行な柱のレイアウトは、船舶を小さく、軽くするために実用的であり、オートバイのように、前進する運動量によって安定性が得られる。コンテナ船および大型タンカーを含むより大きい船舶のために、多数の柱が所望され、この多数の柱は好ましくは長軸方向に千鳥状に配列される。これにより、１つの竜骨／水中翼の組合せにおける撹流が、互いに過剰に衝突しない。より大きい船舶の相対的配置は、以下に開示される。
【０２９３】
竜骨素子または他の部材を変更した船舶の例において、次の、一般的に伸長可能／格納可能な柱が示されうる。他の実施形態では、例えば、浅水能力を要求しない船舶の場合には、柱は固定される。すなわち、柱は格納可能／伸長可能ではない。本発明における原理は、両方の型の柱に適用される。単一の下部構造の船舶の設計は、特別な柱システムを有していてもよいが、この下部構造の設計における特別な実施形態のために変更した竜骨素子を有する。水中翼または水中翼部分は、竜骨素子に固定して取り付けられてもよい。これにより、水中翼または水中翼部分は、水の上の船舶を、特定の速度／天候の組合せにおいて、所定の高さに支持しうる。あるいは、水中翼または水中翼部分は、現在の可動な先端側面に、旋回するように、または旋回しないとしても可動に、取り付けられてもよく、それゆえ特定の速度／天候の組合せにおいて揚力を変化させることが可能となる。加えて、またはこれとは別に、水中翼は、揚力を変化させることができるため、下げ翼の角度を変化させることができる。一般的に、本明細書では例として、偏向／揚力を変化させることができる水中翼部分を示すが、本発明における原理は、固定して取り付けられた水中翼部分にも適用される。本発明におけるエンジンを有するいかなる船舶においても、帆柱に取り付けられた帆による別の動力が、さらに、または別に、備えられてもよい。そして、たとえ明確に示されていなくとも、本明細書に示した船舶のあらゆる実施形態は、帆柱および帆を有していてもよい。機械的に動力を提供される船舶では、プロペラまたは水ジェットなどの少なくとも１つの駆動手段は、竜骨素子に組み入れられることが好ましい。あるいは、少なくとも１つの駆動手段は、柱または水中翼部分の中または上に取り付けられることもできる。単一の柱を有し、または並行した多数の柱を有し、かつ互いの背後に取り付けられた柱を有さない船舶の場合には、それぞれの竜骨素子／柱の組合せは、一方が他方の後部に取り付けられた水中翼部分のセットを少なくとも２つ有し、そして必要に応じて、低速で進む制御を容易にするためのいくつかの種類の舵をも有する。高速では、船舶の一側面における水中翼の迎え角を、他方の側面の水中翼とは異ならせ、効率的に船舶を傾けることにより、および／または他方の側に対して一方の側の推進力を増加させ、もしくは減少させることにより、方向の制御を達成することができる。図３４７における単一の竜骨素子および図３４８における対の竜骨素子は、中央線が垂直な翼板を有する。これらの翼板は、それぞれの柱の軸に沿って並べられても並べられなくてもよい。他の実施形態では、竜骨素子は角度をつけられた翼板、または傾斜する翼板を有し、この翼板は、例えば図３４９に４００５ａで模式的に示すように、水面に対して９０°以外の角度であり、つまり垂直ではない。さらなる実施形態では、柱および竜骨素子は、一方が他方の背後に取り付けられる。例として、図３５０は、旅客用河川フェリー４００１を模式的に示す。旅客用河川フェリー４００１は、水の上の船体が橋の下を通過できるように高さが低い。図３５０は、合計２つの組合せを提供するため、または、少なくとも１つの柱のペアが図３４８お���び図３４９のように備えられる場合には、合計３つまたは４つの組合せを提供するため、柱および竜骨素子が互いの背後に取り付けられる方法を図示する。同様の特徴には、図３４６と同様に番号を付す。選択された実施形態では、竜骨素子は、蝶番によって動くことができるように、または旋回するように、柱に取り付けられる。図３５０における実施形態では、後部の竜骨素子は、柱に、軸４００５ａに対して旋回するように取り付けられる。舵４００７、推進装置４００８、および任意の軸４００７ｂの位置は、全て置き換え可能である。推進装置に動力を供給するエンジンは、竜骨素子の中、柱もしくは水中翼の上もしくは中、または船体の中に取り付けられてもよい。図３４６〜図３５０における特徴は、互いと比較して特別なスケールで描いたものではなく、また軸４００７ａおよび４００７ｂと、全ての水中翼４００６とは、便宜的な全ての角度にすることができる。
【０２９４】
竜骨／柱の組合せが前部と後部にそれぞれ取り付けられている、図３５０の配置において、竜骨素子は長軸方向に切り詰められ、水中翼の組合せをそれぞれ１セットのみ有していてもよく、かつ、後部の竜骨素子は、舵およびステアリング手段をも備えるため、柱の軸線４００５ａに沿って旋回するように設けられていてもよい。船舶は、図３８８〜図３９５の船舶に関連して記載するように、測定装置から情報を受け取り、操縦変数を変更および／または制御するため、必要に応じて１つまたは複数のコンピュータプログラムおよびコンピュータを有する。１つのコンピュータを、模式的に３４で示す。後部に取り付けられた舵部分４００７よりも前方に取り付けられた駆動手段４００８を有する竜骨素子の場合には、駆動手段は、舵を支持する竜骨素子の一部分の上と下との間に取り付けられることができる。上述した実施形態のいくつかは、図３５１〜図３５７に模式的に例として示される。これらの図中、同様の特徴は同じ番号を有し、この特徴は、柱４００４、竜骨素子４００５、竜骨素子の旋回軸４００５ａ、水中翼４００６、舵４００７および舵の軸４００７ａ、船舶推進装置４００８、駆動軸４００８ａ、ＩＣ機関または電動機の電源モジュール４００９、変速機３８０７などを含む。主要な運行方向は４００３で示される。図３５１は、柱４００４に接続された、典型的な長い竜骨素子４００５を示す。この竜骨素子４００５は、船舶を方向付けるために必要なすべての制御部を含んでおり、特に１つの柱または平行な柱を有する船舶に適する。船舶を方向付けるために必要なすべての制御部は、前部および後部の水中翼、推進装置に連結された軸を有する電源モジュール、および舵である。図３５２に例として模式的に示すように、電源モジュールが電動機である場合、電気回路３８１３は、柱および竜骨素子の中に備えられてもよい；電源モジュールがＩＣ機関の場合、給気供給用の通路３８１０、任意の排ガスの通路３８１１、燃料ライン３８１２が、さらに柱および竜骨素子の中に備えられてもよい。この相対的配置は、前部および後部の柱のレイアウトにもまた適しており、多数の柱を有するいくつかの船舶において、モータまたはエンジンは、いくつかの竜骨素子において省略されてもよい。例えば、前部の柱と竜骨素子は固定して取り付けられ、かつ駆動手段を有していないが、後部の柱と竜骨素子は、両方とも軸４００５ａにおいて旋回するように取り付けられ、かつ推進装置を有する。また、駆動手段は、固定して取り付けられた後部の竜骨素子に組み込まれるが、前部の竜骨素子は駆動部がなく、図３５０における後部の柱に示すように旋回するように柱に取り付けられていてもよい。図３５３は、柱および／または竜骨素子における駆動軸８００８ａおよび自在継手４００８ｃを介して、船体内のエンジンまたは電動機により駆動される推進装置を示す。電力の要求量が多い場合には、前部および後部の両方の竜骨素子が、駆動手段を有してもよい。図３５４は、小さい柱４００４に取り付けられた小さい竜骨素子４００５を示す。この竜骨素子４００５は、図３５０の船舶などの、多数の柱を有する船舶の前部の柱として適している。この船舶において、後部の竜骨素子は、後部の柱に旋回するように取り付けられ、効果的に舵を備える。竜骨素子は、図３５５〜図３５７に異なる位置において示すように、破線により４００８ａで示される１つまたは複数の軸および自在継手４００８ｂによって推進装置４００８に連結される、「スナップイン」エンジンまたは電動機モジュール４００９ａを収容してもよい。図３５５〜図３５７において、線４００７ａは、任意の舵のための軸を示し、４００３は、主要な運行方向を示す。図３５５における実施形態では、二重反転プロペラを備えた電源モジュール４００９ａ全体が、容易に取り外し可能および交換可能であり、中心軸と平行な方向に引き抜くことが可能である。図３５６における実施形態では、軸および推進装置が回転軸に沿って限定された距離引っ込んだ後、電源モジュール４００９ａが側方に押し出されている。図３５７における実施形態では、電源装置４００９ａが変速機３８０７ａと一体となっており、この一体のパッケージは、竜骨素子の上部に取り付けられた「スナップイン」モジュールであり、軸４００８ａおよび自在継手４００８ｃを介して推進装置４００８を駆動する。他の実施形態では、変速機は可変駆動比率を有する。舵４００７は、伸長可能かつ格納可能な部分４０１１を有し、格納された位置における部分４０１１の底部が破線により４０１１で示される。他の実施形態では、舵の伸長における相互の動きは、水平方向を含むあらゆる便宜的な方向である。以下に、竜骨素子が必要に応じて船体に最も近接した位置に格納されたときに、電源モジュールおよび竜骨素子の内部が、船体内からどのようにアクセスされうるのかを、開示する。この開示において、電気回路は、適切な場合には、モータもしくは発電機への、またはモータもしくは発電機からの、高電力回路であってもよく、または制御部、作動装置、ソレノイド、センサ、計器などへの、もしくは制御部、作動装置、ソレノイド、センサ、計器などからの、低電力回路であってもよい。
【０２９５】
水中翼は、いかなる方法で竜骨素子に配置されてもよい。以下の例において、一定の大きさの水中翼が一般的に示されるが、適切な伸長可能／格納可能な水中翼を用いることができ、そしてこれらの実施形態が以下の開示される。本明細書における水中翼は、左右対称に近い断面、または航空機のウィング型の断面、および線状の長軸方向の断面を有する例が一般的に示される。これらは、あらゆる長軸方向の翼板において、ウィングの形を含むいかなる切断面を有してもよく、曲線状を含むいかなる長軸方向の断面を有してもよい。長軸方向の断面が一定の半径の湾曲形である場合、または切断面がいずれかの型である場合、水中翼は、伸長可能／格納可能な部分を有してもよい。同様に、柱は、いかなる適した切断面および長軸方向の断面を有してもよく、伸長可能／格納可能であっても伸長可能／格納可能でなくてもよい。本明細書において、伸長可能／格納可能な水中翼および柱は、伸縮自在の作用を有するものとして通常記載されるが、実際には、あらゆる伸長可能／格納可能である適切なシステムが使用されうる。旋回される柱は、以下に開示される。この柱は、水中翼であってもよいよいに、水面に対していかなる適切な角度であってもよい。いくつかの実施形態において、水中翼は、操縦する機関中、水面の上に部分的にあるように角度をつけられてもよく、この場合には、例えば、オーストラリアのシドニー港で現在使用されているように、いくつかの保護水域の水中翼船のやり方で、揚力を減少させる。たいていは、所望の水中翼は、水面に非常に近接して操作する場合には、ある程度の揚力効率を失う。そのため、一般的に、水中翼は、連続的に水中に沈めて操作し、好ましくは揚力のパフォーマンスが顕著に改善されるような深さに沈めて操作することが意図される。本開示において、水中翼の切断面、迎え角および先端の基礎からの曲率は、模式的に、および／または明確にするために示される。実際には、水中翼は、全ての翼板において、いかなる位置、いかなる迎え角に取り付けられてもよく、いかなる切断面を有していてもよく、そしていかなる曲率度を有していてもよい。図面において、主要な水中翼は、一般的に第２の水中翼の前部に示される。他の実施形態において、主要な水中翼は、第２の水中翼の後部に位置される。上記から推測されるように、固定した長さの柱および伸長可能／格納可能な柱の両方に対する、水中翼／竜骨素子／柱の組合せの割合は、実質的には制限がない。
【０２９６】
図３５８から図３６４に示した７つのレイアウトを用いて例示する。なお、これらの各図において、図番にＡを付している図面は竜骨素子／水中翼構造の概略側面図であり、Ｂを付している図面はその概略前面図であり、Ｃを付している図面はその概略平面図である。
【０２９７】
これらの図面においては、４００３が図中の右から左に向いたメイン走行方向、４００１が船体の底部、４００４がポスト、４００５が竜骨素子、４００６が固定次元水中翼、４００７が舵、４００７ａが舵軸、４０１０が固定水中翼部分、４０１１が伸張／収縮可能な水中翼部分を示している。推進装置と、駆動軸と、電力モジュールとは、図示していないが、図３４１から図３５７に示すように適宜好ましい位置にこれらを配設することが可能である。これらの図面において、水中翼は、更に、迎え角を変えるために、回転できる構成となっているか、あるいは、別の構成部材を有していても良い。また、水中翼は、固定次元の所において、付加的もしくは代替的に固定部分と伸張／収縮可能部分との両方を有することによって次元を変えることができるような構成となっていてもよい。図３５８では、前方側第１（主）リフト水中翼と後方側第２（副）水中翼とを有した通常の対称性レイアウトを示す。ここで当該第２水中翼は、第２のリフトおよび／または安定水中翼もしくは第２制御水中翼である。図３５９には、方向３９０１に沿って伸張／収縮可能な部分４０１１を有した複数の固定水中翼部分４０１０を有しており、前面図に示すようにこれらはともに湾曲している。また図３５９には、複数の前方側第１（主）リフト水中翼にほぼ共通の竜骨素子に対する付着箇所を有する、角度がついた第２上部前方水中翼も示している。後方側第２（副）水中翼は、複数の垂直尾翼４００６ａを有しており、更なる方向安定性を提供する。なお、これらの水中翼には全て、あらゆる種類の安定板をあらゆる位置および角度で配設することができる。図３６０は、２つのポストと２つの竜骨素子とを有した構成のものを示す。図３６０の構成には、３つの構造部からなる、末尾に複数の尾翼４００６ａを有する、前方側メイン固定次元水中翼４００６が配設されている。この前方側メイン固定次元水中翼４００６は、図３６０に示すように、２つの竜骨素子同士を連接する中心体と、各竜骨素子に設けられた船外に向けて延びる部分とがあり、当該中心体は逆Ｖ字型の浅部を有する。これとは別の形態として、中心体がＶ字型で、船内に向けて延びる部分が竜骨素子から上方に傾斜した構構造であってもよい。各竜骨素子は、角度のついた１つの後方側第２水中翼を有している。図３６１は、各竜骨素子に、大きさの異なる２つの前方水中翼と、ただ１つの後方水中翼を有する、角度のついた２つのポストと２つの竜骨素子とを有した構成を示す。これとは別の形態として、船内に向けて延びる部分が船外に向けて延びる部分よりも大きく構成されており、および／または、竜骨素子から船外に向けて延びて配設された後方水中翼を有する構成であってもよい。各水中翼は、独立した構成であってもよく、あるいは、１つまたは複数の引張部材または支柱によって支持されてなるものであってもよい。例えば、図３６２には１つの支柱または引張部材４０３６によって支持されている水中翼を示している。また、図３６３には、上部および下部の引張部材４０３６によって支持されている２つの、縦揺れ調整可能な水中翼４００６を示しており、水中翼４００６は、軸４０３３を回転軸として回転可能で、竜骨素子４００５に回転可能に搭載されたディスク４０１３に取り付けられている。付加的な構成は後述する。図３６３Ａに基づけば、本形態では、引張部材４０３６の水平面からの角度が、水中翼４００６の許容される回転角度、すなわち軸４０３３を回転軸とする回転角度、よりもかなり大きくなっている。引張部材または支柱は、正または負方向の揚力を付加的に提供するために、あらゆる適切な交差した長手部分を有していてもよい。また、引張部材または支柱は自身を、異なるリフトを提供するための縦揺れを調整可能な構成としても良く、また、自身が、水中翼となるように構成されていてもよい。更に別の形態を図３６２Ｂに示す。図３６２Ｂの構成は、水中翼４００６が、固定水中翼部分４０１０と、２つの伸張／収縮可能な水中翼部分４０１１とを有しており、これらは一方の部分が他方の部分に入れ子状に伸縮自在に搭載されている。更に別の形態としては、正または負方向の揚力あるいは急ブレーキを実現するための、航空機の翼上のフラップと同じような複数のフラップを有した複数の水中翼がある。図３６４に示した一例は、ちょうつがいになった複数のフラップを概略的に４０３４で示しており、図３６４Ｃには完全に伸張した位置にある状態を示している。また付加的に、適切な垂直面に沿った、軸４０３６を回転軸として回転可能なフラップ４０３５であって、後方の竜骨素子４００５に向かって配設されているフラップ４０３５が設けられている。フラップ４０３５があることで、様々な側方の押しを提供することができるとともに、部分的な舵としての付加的な機能を提供することができる。別の形態としては、図３６４において４０３５に示すような回転可能な１つのフラップは、あらゆる水中翼に配設することができ、且つ、様々に生成される隆起または下降に対して水平である方向を含むあらゆる方向に傾斜した回転軸を有するように構成される。更なる追加形態としては、上記のような回転可能な１つのフラップは、あらゆる航空機の翼、あるいは、翼に配設される。メイン水中翼の端部に搭載された安定板（フィン）４０２９は、図３６０の構成にあるように流量を制御することができる。特定の形態においては、海洋水中翼船のあらゆる水中翼、竜骨素子、および／または、ポストは、バラスト槽（タンク）として、および／または、バラスト槽を含む構成として、全てまたは一部の機能をする。特定の形態では、海洋水中翼船のあらゆる水中翼、竜骨素子、および／または、ポストは、バラスト槽（タンク）として、および／または、燃料タンクを含む構成として、全てまたは一部の機能をする。水中翼、竜骨素子、および／または、ポストを完全または部分的に充填するために、水または、水中翼船が走行するところの液体を用いることができ、これにより、外部水圧と、水中翼船体の内圧とを等しくして、軽量構造を実現する。多量のバラストおよび／または燃料はまた、水中翼、竜骨素子、および／または、ポストに大慣性をあたえることができ、これにより、急激な縦揺れ、横揺れ、船首揺れなどを起こし難くさせることができる。帆から少なくとも部分的な動力を得る船においては、横風の負荷に対して平衡を実現するための船の一方側から他方側へのバラスト移動または燃料移動は、慣行であり、別の形態では、この慣行が本発明に係る水中翼に組み込まれる。例えば、図３５８Ｂに示す構成は、標準的メイン水中翼のバラスト量がどのようにバラストで充填されるかを概略的に示している。図３５８Ｂに示す構成では、ここでは水中翼船が走行している液体３８９１である。前方メイン水中翼それぞれにおける個々のバラストボリュームと連結する通路３８９３を有するポンプ３８９２は、竜骨素子４００５に提供される。通常のデフォルト操作においては、一方側のバラストボリュームと他方側のバラストボリュームが等しく充填されている。もし船が帆によって少なくとも動力を得る場合は、スターボード（右舷）側から強風をうける場合を想定すると、スターボード側のバラストボリュームが充填される。この船が進路を変えるか、もしくは、ポート（左舷）側から強風をうける場合を想定すると、上記ポンプはバラストをスターボードからポート側のバラストボリュームにバラストを移動させる。あるいは、燃料タンクが水中翼に配設されている場合は、燃料を一方側から他方側へと移動させる。
【０２９８】
なお、水中翼および／または舵―効果的には垂直尾翼―には、完全または部分的に伸張／収縮可能な部分が設けられている。図３６５に示した一例では、ポスト４００４を通過する平面部分、図３６６は、図３６５に示したＡにおいて竜骨素子４００５を通過する部分を示しており、それぞれ、固定水中翼部分４０１０が竜骨素子４００５に取り付けられた状態を示すとともに、方向３９０１に沿ってシースまたはガイド４０１１ａを移動可能である伸張／収縮可能な部分４０１１を覆う固定水中翼部分４０１０を示している。部分４０１１の位置とともに、移動の主方向を４００３で示して、完全に収縮した状態を破線４０１１ａで示す。これら図面に示す構成は、上述した構成と類似しているが、４０１１で示す平面形状が４０１０で示す形状とは合っていない点で異なる。更に別の形態では、固定水中翼部分が、伸張／収縮可能な水中翼部分と適応する必要がある大きさよりも大きく、よって、目的に応じて固定水中翼部分の内部に空間を提供することができ、また、構造補強材、燃料タンク、バラスト槽、ソナー、測深器、ビデオカメラ、照明部材といったものを覆うことができる。図３６５は、固定水中翼部分が竜骨素子４００５に向けて広がっている状態を示している。これにより、被覆部分１０１１ではない空間部分３９０２を提供することができ、バラストあるいは燃料のタンクボリュームを含む好都合な目的のために使用することが可能となる。別の形態においては、固定水中翼部分、または、伸張／収縮可能な水中翼部分が、竜骨素子４００５に回転可能に搭載されている。図３６７から図３７１には、伸張／収縮可能な水中翼部分が竜骨素子４００５に回転可能に搭載されている状態を示している。概要を図３６７に示しており、図３６７のＢ−Ｂ部分を図３６８に示しており、軸４０３３については図３６９に示しており、図３６７のＣ−Ｃ部分の詳細を拡大して図３７０に示しており、水中翼同士の間の部分を拡大して図３７１に示している。図３６７のＡは、図３６６のミラーを除いた部分に相当する。伸張／収縮可能な水中翼部分４０１１は、竜骨素子４００５に搭載されているメイン水中翼本体４０１０から伸張するように示されており、反対に、ポスト４００４に取り付けられ、伸張／収縮可能な水中翼部分４０１１の収縮した状態を点線４０１１ａによって示している。メイン水中翼本体４０１０は、その端部に方向安定性を得るための安定板４０２９を有しているが、説明の便宜上、図３６８では図示を省略している。これらの形態においては、メイン水中翼本体４０１０およびその伸張部分４０１１は、航空機の翼の断面とほぼ同じであり、軸４０３上で中心４０１２を軸として回転可能なように調整することができる。他の形態では、あらゆる断面の水中翼を用いることができ、且つ、都合の良いあらゆる軸を中心に回転することが可能である。取り付け角度もしくは回転度は、最も多い操作モデルにおいて、ニュートラルまたは直進の状態でのそれぞれの側部で５〜１０度よりも更に大きいくはならないようにするが、例として、図３６８には過度の角度を４０１２ａで示した構成を示す。メイン水中翼本体４０１０は、軸受ディスク４０１３に一体的に搭載されており、その内面は作動レバーあるいは引張部材４０１４ａで終わる作動部分４０１４に取り付けられている。軸受ディスク４０１３の内面はまた、水中翼の伸張部分４０１１の動きを起こすためのシステムのための接続ポイント４０１５を有している。水中翼の伸張部分４０１１のための、ここに示した一例を含むあらゆる適切な作動システムを導入することが可能であり、接続ポイント４０１５を介して接続される油圧油が、油圧ピストンおよびシリンダ作動アセンブリ４０１６の動きを起こさせる。当該システムは、メイン水中翼本体４０１０の内部に配設でき、メイン水中翼本体４０１０および伸張部分４０１１の内部の円筒形の凹部４０１７内に摺動可能に搭載することができる。中空通路４０１８は、円筒形の凹部４０１７内の固定領域４０１９へ油圧油を導く。図３７０では、流体密封装置を概略的に４０２８および４０２７ａで示す。コイルバネ４０２１は付加的に、油圧低下やそのような場合において、メイン水中翼本体４０１０内で伸張部分４０１１の収縮を促進するために上記ピストンの近傍に搭載される。伸張部分４０１１の固定された端部は、付加的に、４０２２で示すカーブで示した不均等もしくは非平行端部プロファイルを有しており、これにより、伸張部分４０１１を隆起させたり下げたりすることによってメイン水中翼本体４０１０に曲げ応力を割り当てることができる。軸受ディスク４０１３は、その境界部分に断面が階段状になった部分を有しており、竜骨素子４００５内の対応する部分に配設されている。そして、軸受ディスク４０１３は、取り外し可能なリング４０２３によって位置４０２３ａにて固定される。軸受ディスク４０１３と、竜骨素子４００５と、リング４０２３との交差部分には、軸受表面と、付加的な軸受表面と、破線４０２６で示す油路を受ける付加的な円周の油供給体とが含まれる。油供給体は、石油飽和の圧縮性多孔質もしくは透過性の材質またはウィックの形態とすることができる。トライボロジー流体は、従来周知の油、重油、グリースが含を含めたあらゆる成分のあらゆる物質とすることができ、且つ、重力または圧力がかけられたものであっても良い。本形態の油路４０２６は、メイン水中翼本体４０１０内をその先端へと延びて、別の付加的な円周の油供給体４０２７および／または代替のギャラリーか窪み部４０２７ａ、および、封止部４０２８まで続いている。双方ともメイン水中翼本体４０１０の形状と近似している。封止部４０２８は、取り外し可能なフランジかフィン４０２９および締め具４０２９ａによって固定されている。油供給体４０２７は、ファイバーのような構成要素を有した、潤滑油を吸収した多孔質もしくは透過性の材質またはウィックを有することができ、これにより、油であったり、伸長動作によってホイール伸張部分４０１１の表面に付着する他の潤滑油であったりを吸収することができる。あらゆる適切な、油などを含むトライボロジー材料を使用することができる。メイン水中翼本体４０１０か、伸張部分４０１１か、あるいは、その両方かは、軸受表面および／またはガイドとして機能する一連のインサートまたは凹部／凸部４０３０を収容することができ、柔軟な材料から水中翼が形成されている場合は特に便利である。例えば、上記インサートはセラミック材を用いることができる。図３６８に示すように、２つの水中翼部分の先頭部分は、位置４０３０ａにおいて広く離れている。これにより、小さなダメージでもメイン水中翼本体４０１０の伸張／収縮に影響をあたえることになる。メイン水中翼本体４０１０および伸張部分４０１１は、図３７１に示すように、位置決めピン４０３１および／または位置決め溝４０３２を有しており、メイン水中翼本体４０１０に対する伸張部分４０１１の伸張を制限している。また図示していないが、インサートに類似した構成を、軸受ディスク４０１３および竜骨素子４００５の軸受表面を補強するために用いることができる。空間４０３８は、竜骨素子４００５の内部ボリュームである。別の形態としては、図３６７から図３７１に示した構成のいずれでも、伸張／収縮可能な水中翼ポスト内に組み入れられる。更に別の形態として、ここで説明した本発明や構成や構造の全てを、翼、あるいは、航空機に取り付けられる翼として用いることができる。このような翼は、前方および後方の羽根と、舵と、フラップなどを有しており、これらは、その断面や線形構造や湾曲構造や平面プロファイルや回転動作の範囲や迎え角は問わず、各航空機に適したものを採用すればよい。特に、ここで説明した伸張／収縮可能な水中翼部分の構成、構造、および詳細は、航空機の翼、羽根、および／または舵に使用される。例えば、図３６７から図３７１に示す形態はまた、伸張／収縮可能な航空機の羽根でもある。操作に関しては、離陸および着陸の際あるいは大きな揚力が求められる低速走行の際に伸張位置に羽根を伸張し、高速走行する際に縮める。
【０２９９】
伸張／収縮可能なポストおよび竜骨素子は、船体のほうへ、あらゆる最終伸縮位置まで収縮することができる。各形態において、竜骨素子が完全に収縮している場合、船体を飛び越えるか、完全または部分的に船体に当たるような構成とすることができ。あるいは、竜骨素子が完全に収縮している場合、船体の下側に設けられた凹部内に、竜骨素子を完全または部分的に収納するような構成とすることも可能である。別の形態としては、竜骨素子自体が、揚力を提供する水中翼として少なくとも部分的に構成されるようにしてもよい。例えば図３７２および図３７３では、そのような竜骨素子を示しており、図３７２は上方位置にある竜骨素子４００５を示した立面図であり、一部が凹部に置かれている。一方、図３７３は、図３７２のＡで示す、下方位置にある竜骨素子４００５を示している。舵４００７は、図示しているように、軸４００７ａにヒンジで連結されている。また、ウォーター・ジェット推進装置４０４３を駆動する電動機あるいはＩＣ機関４０４４も示している。小型のフィンまたはスタブ・キールが４００６ｂとして示されており、これは、更なる方向安定性を提供するとともに、偶発的に接地した際に竜骨素子の残りの部分とその備品を保護することもできる。尾部を動かすと、フィン４００６ｂは、竜骨素子４００５が完全に凹部に入っている状態で船体４００１にある凹部４００１ａ内に配設されている上側補強リッジ４０３９の真下にある下側補強リッジ４０３９ａへと徐々に変化する。ここでは、特に迎え角がここで示しているものよりも大きい場合には、竜骨素子４００５自体が、水中翼として十分機能することができるか、あるいは、揚力効果を十分に示すことができるので、通常の水中翼は示していない。竜骨素子４００５のほぼ水平である部分４０３７の縦断面は、翼の断面のようであり、よって揚力を提供する。竜骨素子４００５の下側部分４０３８は、竜骨素子４００５の下側からくる水の横方向の流れを制限し、よって付加的な支持に寄与することができる。舵軸４００７ａの後方において、凹部４００１ａは、破線４００１ｂに示すように外側に広がった部分を有しており、よって、旋回する舵が船体に付着することはない。軸４０３７を中心に回転可能する水中翼の安定化は、尾部において得られる。あるいは、メインあるいは他の水中翼は、ポストおよび／または竜骨素子に取り付けることができる。図３７２および図３７３では、Ａで示す部分が竜骨素子の広がった部分であり、Ａで示す線の先方および後方がもっとも狭くなっている。図３７４および図３７５に示す構成は、竜骨素子の別例を示しており、図３７４はポストを通る切断部からの平面図であり、図３７５は、図３７４のＣにおける断面図である。ウォーター・ジェットまたは推進装置４０４３を駆動する電動機またはＩＣ機関４０４４は、ともに図３７２によく示されているように竜骨素子４００５内に位置しており、取り外し可能なのぞきハッチである。竜骨素子４００５はメイン水中翼と部分的に一体となって構成され、フラップ４０３４に付着した新しいタイプの合成揚力面４０４０を提供することができる。竜骨素子の後部は、軸４０３７と、軸４００７ａにヒンジで連結された舵４００７とを中心に回転可能な追加の従来型の後部水中翼４００６である。図３７５に示すＣの部分は、ポストが延びていて、且つ、上部または後部フィン４０３９が方向安定とフランジ補強として機能するとともに、竜骨素子が船体に対して当たっている場合の凹部４００１ａに陥いるための位置決めとして機能する。下側リッジ４０３９ａはまた、４００６ｂの切断型である切断線において、フランジ補強の機能を果たすとともに、方向安定機能を果たし、揚力面４０４０のスタブ水平部分４０４０ａの役に立つ。
【０３００】
他の実施形態において、竜骨素子はポストと一体であってもよい。また、付加的に又は代替的に、水中翼を備えることも効果的である。一例として、図３７６はそのようなレイアウトの正面図を示す。これは、図３７２中に鎖線矩形Ｂの中に実質的に示されていたものであり、ポストを通る断面から見た平面図である図３７７及びＤの断面立図である図３７８もそのようなレイアウトを示す。この３つの図面は異なる尺度で描かれている。この実施形態では、ポスト４００４は竜骨素子４００５と分離しておらず、一体となっている。竜骨素子４００５は、水中翼表面４０４０及び上部ハウジング又はナセル４０３９と一体になっている。これと同じ一体型の柱／竜骨素子構造はいかなる用途又は実施形態にも用いられ得る。ＩＣ機関又は電気モータ４０４４は推進装置４０４３の下に位置している。本実施形態では、ウォータージェット駆動部は入口４０４１から管４０４２を介して水の供給を受ける。４０４５に示される、ウォータージェット４０４３により生み出された推進力によって、通常、前進する移動の方向を４００３に示す。フラップ４０３４は表面４０４０の後方に設けられており、サイドフィン４０２９は、軸４００７ａ上で旋回する舵４００７の動きを仕切る。スタッブ竜骨及び固定次元水中翼４００６を組み合わせた物が、負荷をかけるために、大よそポストの下に直接設けられており、接地の際にそれらをポストに移動させる。完全に格納されているポスト及び竜骨要素による船体のラインは図３７６に鎖線で示されており、この位置で、ウォータージェットが船体のくぼみ４００１ａに沿って、船体の底４００１ｂの上昇部でくぼみの端まで水を噴射することで駆動する。ウォータージェット駆動部を高い位置に配置する必要が無い場合であって、推進駆動部及びエンジン又はモータの位置が入れ替え可能である場合は、あらゆる推進水流によるあらゆるエンジンのための空気との交差を避けることができる。更なる実施形態において、竜骨素子は、付加的な水中翼の上に搭載された、効果的な水中翼である。別の実施形態において、竜骨素子の上のナセルは二つの部分に分かれており、上部は下部に比べて若干小さい。竜骨素子が船体より遠い場合、ナセルの上部は船体の部分的に奥まった場所の中にフィットするようになっている。ナセルの上の昇降口及び船体の凹み部分の屋根の昇降口は、竜骨素子とポストの位置が完全に置き換わったときに、ナセル及び／又は竜骨素子の内部にアクセスできるようになっている。一例として、模式的な内面正面図である図３７９、柱の断面図から見た平面図である図３８０、Ｅの部分を示す図３８１により、これらの実施形態を示す。全ての図面は同じ尺度で描かれており、船体の凹みの周りの詳細をより大きな尺度で図３８２が示している。これらの実施形態では、エンジン又は電気モータ４０４４は、推進駆動部４０３４（この場合ジェット装置）より高い位置にあり、階段４０３９ａのポッド又はナセル４０３９の中に位置している。水は、入口４０４１から入り、管４０４２を通り、ウォータージェット４０４３につながる。駆動すると、４０４５の方向に推進力が生まれ、船体の動く方向は通常４００３に示す方向となる。軸４００７ａを軸とする舵は伸張可能で格納式の部位４０５１を有しており、格納されたとき、主たる舵４００７の中に入れ子となり、４０５２の上に回転して搭載される。４０４４がＩＣ機関であれば、空気を充たすための管３８１０、排ガスのための管３８１１、燃料管３８１２及び電気コントローラ３８１３がポスト４００４及び竜骨素子４００５の中に設けられており、これらは実質的に一体である。ナセル４０３９は、ここでもまた、ポスト４００４、及び水中翼の表面４０４０を含む竜骨素子４００５の主要な部分と一体となっており、スタブ竜骨素子４００６ａをそれぞれ有している垂直側のフィン４０２９と一体となっている。従来の前方水中翼４００６は垂直側の、それぞれフラップ４０３４を有するフィン４０２９上に搭載されている。表面４０４０は４０４０ａの方向にテーパー状になっており、サイドフィン４０２９の硬化フランジを形成している。そして、舵４００７のそれぞれの端が軸４００７ａ上にある。サイドフィンの端は後方水中翼４００６ａまで及んでおり、軸４０３３を軸に回転して搭載される。図３７９にあるように、竜骨素子が最も引っ込んだとき、ナセル４０３９上のふち又はステップ４０３９ａは、鎖線１００１で示される主船体の表面に寄りかかっており、ナセルの上部を船体の凹み１００１ａ中に静止させる止め具として働く。この構造では、船体が水中にあるとき、全ての竜骨素子のシステムは使用可能な状態のままであり、船は、推進装置によって動力の供給を受けることができ、舵によって操縦することができ、前方水中翼上のフラップによって傾けることができる。図３８２に詳細に示すように、竜骨要素が最も高い位置にあるとき、ナセルのふち又はステップ４０３９ａは、船体４００１の凹み４００１aの端の小さなくぼみの中に搭載されているシール４０４８に寄りかかっている。任意で、シールは圧力シールを作るために膨らませることができる中空のチューブとしてもよい。電気モータ又はＩＣ機関４００４を利用するために、水が空間４００１ａ中に残っている船体の中のナセル又は竜骨素子中の推進装置４０４２又は他の装備は、まず排水し、凹み部１００１ａの上部のハッチ４０５０が取り除かれ、ナセルの上のハッチ４０４９が取り除かれる。それぞれのハッチはシール４０４７上に静置してあり、ファスナー４０４６が取り付けられている。任意で、シール４０４７は圧力シールを作るために膨らませることができる中空のチューブとしてもよい。
【０３０１】
図３７９から図３８２の実施形態では、ウォータージェットスラスト４０４５は実質的に後方水中翼の上を向いている。代替的に、推進スラストは、水中翼、舵、竜骨素子要素、主船体等に関して、いかなる都合のよい位置又は場所を向いていることもできる。ナセル上にふち又はステップを必要に応じて設け、適度な水中翼リフトとしての効果を持つ別の表面４０５１を形成するために用いられてもよい。図３５７は、垂直に伸張可能で、伸縮自在に部位４０３７に搭載されている舵４００７を示している。図３７９は水平に伸張可能な部位４０５１に、回転式で搭載されている舵４００７を示している。他の実施形態では、舵のように垂直な水中翼を含む水中翼は、回転式で伸張可能であり格納式の部位を有している。ポストを通る断面から見た平面図である図３８３及び側面図３８４の、模式的に示された実施形態が示されており、竜骨素子４００５は、船尾のフラップ４０３４が搭載されている箇所に、実質的に４００３に示す方向に動く、三日月形の水中翼の表面４０４０を本質的に含んでいる。４０５１を中心に回転する、伸張した水中翼部位４０１１の格納された位置を点線で示している。ナセル４０３９は、シャフト４００８によって、４００６ｂのスタブ竜骨と共に、推進装置（ここではプロペラ４００８）に連結された電気モータ又はＩＣ機関４００９を格納する。舵４００７は軸４００７ａを中心とする回転式で、垂直スタブフィン４０５２の上に搭載されている。図３７２〜図３８４の竜骨素子は、伸張可能／格納式か否かに関わらず、特に、図３４６、３５８〜３６４の例に関しては、船体の凹みに深く格納することが要求されなくても、代替的に、主たる又は第二の、及び／又は前方又は後方の水中翼と組み合わせて用いてもよい。他の実施形態では、図３７２〜３８４に示される竜骨素子のタイプは、それらが最も高い位置にあるとき、凹み又は窪み部分の中に配置されない。別の実施形態では、竜骨素子及びポストは格納式ではない。図３４６〜３７４の竜骨素子は、インペラ及びプロペラを含む推進装置、電気モータ、様々なＩＣ機関、トランスミッション及び図３５１〜３５７に模式的に示された物を含むパワーシステムと共に用いられてもよい。
【０３０２】
図３６５〜３７１の実施形態において、水中翼部品４０１１の動きは４０１０に対して伸縮自在であり、ここに示されるように、固定部品中に伸縮自在に搭載された、一方向に伸張可能／格納可能な部品である。図３６２Ｂに模式的に示すように、伸張可能、格納可能、伸縮自在な素子が水中翼と合わせて用いられ、竜骨素子は複数の水中翼複合物をもっていてもよく、つまり、水中翼は、一定速度で可変な揚力を与えるために、少なくとも二つの互いに関連して移動可能な部品を持っている。図３４６の実施形態は、一つの固定部材と、任意で覆い又はガイド、そして伸張可能で格納式の部位を有する、伸縮する動きをする水中翼ポストを示している。別の実施形態において、伸縮自在な水中翼ポストは、３以上で、少なくとも一つが固定されている部位を有している。一つの例として、図３８５、図３８６、図３８７に、それぞれ、二つの離れた水中翼ポストアセンブリ４００４を有する小型高速海洋船の半平面図、正面図、番号付けされた切断線の断面外形図を示し、それぞれ、一つの固定部位３８６７、二つの伸縮自在で伸張可能／格納式の部位３８６７ａ及び３８６７ｂを有しており、船体の窪みの中に入って、一体となる、覆い及び／又はガイド機構によって、図３８７に示す角度で折りたたみ可能である。好ましくは、部位３８６７は、船体に水が入ることを防止するためのシールドバリアを形成するための覆いを格納している。同時に、この実施形態では、この覆いがガイド機構であるか、又は、別のガイド機構を有する。この図面は、３８６２の最も幅広い船体の外形を示しており、３８６３にて水の中にあるときの水位線の輪郭を示している。断面図では、１〜８の番号が付された外形は、平面図及び正面図で１〜８の番号を付した断面線に沿ったものである。主に運行する方向は４００３で示している。それぞれのポスト及び竜骨アセンブリは、ウォータージェット及び電気モータ又はＩＣ機関４０４４である固有の推進装置４０４３を有しており、また、４００７ａにて回転する固有の舵４００７、前方及び後方の水中翼４００６を有している。この船は被圧地下水中を操縦するための第三の推進機構を有している。第三の推進機構は、ドライブシャフト４００８ａによって、プロペラ４００８、３８６５で回転する後方の第三の舵３８６４に接続された付加的なトランスミッション４００９ａと組み合わされたＩＣ機構４００９を含む。ドッキングするときの低速度の操縦性を付加するため、バウ・スラスタ４０５３が前方スタブ竜骨４００６ａの中に搭載されており、水中にある船体の方向安定性を向上させることができる。高速では船体が水から持ち上がり、４００７ａで回転する舵４００７によって操縦される。付加的な帆を運ぶための追加のマストのラインを４０５５に示す。クラフトの上部表面にある付加的な光電池（ＰＶ）アレイを７１に模式的に示す。ＰＶアレイの機能する面は、船体又は甲板の部位に隣接して並列で同一平面状である。クラフトは救命ボート２９、白色後方ライト１６、赤色左舷灯１５、緑色右舷灯１５、操舵室であり、ホイールタイプステアリング制御２８及びレバー型と組み合わされた推進速度及び後進制御３２を行なう上部構造物３０を備えている。図３８８〜図３９５の船に関連して述べるが、船は、付加的に、測定装置から情報を受信し、操作変数の変更及び／又は制御するためのコンピュータプログラム及びコンピュータを備えており、一つは模式的に３４に示す。船体の特徴は更なる奥行きと、それぞれのサイドの浮力４０５８であり、竜骨が格納されたとき、回転を減少させようとする。別の特徴は、竜骨アセンブリの接触部品の間にある船体のくぼんだ形である。これにより、主船体の下の船首波を捉えることができ、船を持ち上げることができる。さらに、容易に船を水平にすることができ、水の抵抗を減らし、燃料コストを向上させることができる。竜骨アセンブリは噴射器３８６６を有している。噴射器３８６６はナセル４０３９のパーツであり、電気モータ又はＩＣ機関４０４４を収納しており、船体４００１ａの凹み部分に対応して入れ子になっている。図３７９〜３８２の線でこれを示している。任意でここに示しているアクセスハッチを設けてもよい。ポスト部３８７６ｂは竜骨素子４００５と一体になっている。船が機械的動力で走行し、推進装置によって進んでいるとき、ポストの沈んでいる部分に対する水の力及びホールに対する空気抵抗は反時計回りに船体を回転させようとする。そして、前方及び後方の水中翼は船体を反時計回りに回転させる位置にある必要がある。これを補正することは抵抗を増加させる。船が、船体を水上に上げて、風力によって航行するとき、沈んだ部分の抵抗は船を時計回りに回転させようとし、前方及び後方の水中翼は、船を反時計回りに回転させるために反対側の配置にある必要がある。これにより、また抵抗が増える。最適な状況は、回転させる負荷が互いにバランスを取るように、船が風及び機械的動力の両方の元に航行することであり、水中翼は最適な燃料コストとなるように抵抗が少なくなる位置に配置されるようにする。図３８５〜図３８７の船は、後方エンジン４００９、付加的トランスミッション４００９ａ及びプロペラ４００８のみが後方に動けるようになっている。別の実施形態では、トランスミッションは、ここで述べるように、付加的に可変駆動比率を有している。水から出た船体で走行する水中翼船が後ろ向きに動くモードを持つことは実質的には不便である。緊急事態の時で、後ろ向きの走行が求められる場合、船はまず速度を落とし、船体を水中に入れ、実質的に停止するようにさせ、そして、後ろの方向に動かす。ほとんどの水中翼船で、とまではいかないが、船体が水中にあるときに用いるための、後ろ向きに動くことができる別の動力及び推進機構を有するとしても、多くの場合、ポストに取り付けられた竜骨素子に搭載された動力及び推進機構には後ろ方向に動く能力は要求されていない。大きな一般商船では、竜骨素子／ポストアセンブリに動力を与えるそれぞれの後ろ向きに動かすことができる物を組み込むよりは、より費用効率を高くするように、船体が水の中にあり、ドッキング及び操縦するときにのみ後ろ向きに動くことができる別の低動力推進機構を有している。そのような別の機構を有することに関するもう一つの議論として、水から出ている船体を高速で前に走行すること及び水中にある船体の操縦をゆっくり行なうことは、全く異なる動力を必要とし、推進機構（プロペラ又はウォータージェット等）をデザインするという議論がある。それぞれの推進機構及び動力機構がその機能のためにデザインされるのであれば、一つの動力機構で全ての状況かで全ての事を行なう場合に比べて、エネルギー使用を最適化できる。一つのポストを有する図３４６のような小型の船には、ここに記載したような事項はあまり適用されず、トランスミッション４００９ａに付加的に、後ろ向きに進む機能を組み込む方が効果的である。
【０３０３】
特定の形態においては、水中翼海洋船舶は、ラグビーあるいはアメフトのボールの形あるいは涙の粒の形に似た、船体の設計構造を有している。あるいは、船体はあらゆる形状をとることが可能である。更に別の形態では、水中翼海洋船舶は、あらゆる数およびレイアウトの固定あるいは伸長／収縮可能の水中翼ポストを有することができ、且つ、付加的に、あらゆる高さの帆やマストを適当な数で適当なレイアウトで配設することができるとともに、あらゆる適切なリギングレイアウトをとることが可能である。上述したような水中翼抗力の低減および最適化と、風によってもたらされる付加的な動力とが、実用的な海上輸送の最も経済的な形態である。あらゆる種類の風力推進装置、あるいは、風力推進装置同士を組み合わせることが可能であり、風力推進装置としては、１つまたは複数の航空機の翼、１つまたは複数のカイト、および／または、１つまたは複数のマストに搭載する帆を含む。マストが提供されている場合は、それらを既に構造的に強化された船体に配設することによって、より経済的になる。単一のポストのレイアウト、および、ツインの平行配置されたポストのレイアウトは、既に説明している。図３８８から図３９５は、海洋船舶の設計形態の例を概略的に示した概略図であり、船体４００１の代替構造と、船体の底面から現れる様々なポスト４００４の代替レイアウトとを示している。ポスト４００４は破線で示している。また付加的な帆マスト３８６１を示しており、走行方向の主方向を４００３で示している。船舶の上面に配設された付加的な太陽電池アレイを、７１で示す。各船舶の船体構造は、大型商業船舶に適しているが、例外として図３８８に示す構造は河川運輸のような中型の船舶に適している。当該船舶は、少なくとも１つの舵１４と、１つの救命ボートあるいは救命いかだ（破線２９）と、少なくとも１つの白色後部ライト１６と、赤色ポートライト１５と、緑色スタンダードライト１５ａと、少なくとも１つのステアリング制御を含むホイール筐体を有する上部構造（破線３０）と、少なくとも１つのレバータイプの一体型推進速度・逆進制御部とを有している。各ポストは端部が、上述した構成を付加的に含む竜骨素子および／または水中翼アセンブリの形態となっている（不図示）。特定のポスト／竜骨素子に付随する推進装置のところに、プロペラ４００８を示しているが、推進装置は、ウォーター・ジェットなどの他の構成であってもよい。上述したような形態では、竜骨素子の後方に“押し”構造の推進装置を示している。これに代えて、竜骨素子の前方に近いところに配設した“引き”構造の推進装置であってもよい。あるいは、別の適当な位置に搭載することもできる。舵は、あらゆるポストに付随するあらゆる竜骨素子に搭載することも可能である。なお、船体の大きさは、図面のものに限られない。
【０３０４】
重要な形態として、後述する種々のパラメーターの少なくともいずれかを、手動にて、および／または、コンピュータープログラムにて、あるいは、それらを合わせた手法で、決定、制御および／または変更する。後者は、別々の状況であるいは同時に、１つまたは複数のエンジン速度を一緒にするか別にするか、推進装置の推力の方向を一緒にするか別にするか、舵の位置を一緒にするか別にするか、水中翼ポストの伸長度合いを一緒にするか別にするか、竜骨素子の角度を一緒にするか別にするか、水中翼の迎え角を一緒にするか別にするか、水中翼の他の構成に対する伸長度合いを一緒にするか別にするか、風力帆、翼あるいはカイトにおける船体に対する角度あるいは位置を一緒にするか別にするか、もある。これらのパラメーターを直接的または間接的に変更するために、様々な電子回路が提供された１つまたは複数のコンピューターに、あらゆる適切な手法を用いて、あらゆるコンピュータープログラムがロードされる。付加的に前記した決定、制御、および／または、バリエーションを含むこのような手法は、あらゆる適切な手法によるものである。あらゆる適切な手法には、電磁器、サーボモータ、および／または、１つまたは複数の作動機構において油圧モータあるいはポンプとともに用いる油圧油などを使用することが含まれる。コンピューターは、船体の適当な位置に搭載されるか、船体内部に搭載される。当該コンピューターは、付加的に、少なくとも１つまたは複数の条件を決定するための１つまたは複数のセンサーあるいは測定装置から、電気信号または電子信号を受信することができるように構成されており、また、コンピュータープログラムは、付加的に、これら複数のセンサーあるいは測定装置からのデータを処理することができるように構成されている。当該条件とは、前進速度、風向、風の勢い、波の高さとその平均値、波と隣の波との間隔とその平均値、船体の標準垂直位置からの角度、水深、物体との近接距離、近接物の移動速度、船体に配設されたあらゆる作動装置内の液圧、当該液の温度、あらゆるエンジンの１つまたは複数の部分的な温度、あらゆるエンジンの１つまたは複数の部分的の圧力、燃料エンジンの排ガスの組成、オペレーター用のあらゆるエンクロージャーの外気温および／または外気の状態、使用される燃料の速度、使用および／または未使用の燃料量、などである。更に別の形態では、コンピューターおよびコンピュータープログラムは、上述した本発明に係るあらゆる船舶に含まれる。
【０３０５】
図３８８には、列になった広い分割されたポストの空間がより現実的である、比較的長くて幅が狭い船体を示している。一般に前方ポスト／竜骨素子の通路は複雑で結果的に効率を損なってしまうので、あらゆるポスト／竜骨素子は後方に配置される。推進装置は、更なる複雑化を招くことになるので、一般に、小型の船舶の後方に配置されている。図３８９に示す船体は、例えばコンテナ船のような大型商船に適している。加えて、４側面ポストは、回転可能に搭載されており、また、後で補足の説明をするように、中央先方および後方のポストは入れ子状に伸縮自在に構成されている。また、もし当該船がマストを有するなら、岸壁クレーンによるコンテナの上げ下ろしの妨げにならないような位置に配設する。図３９０から図３９４に示すような涙の粒に似た形の、大型の石油または物資搬送用の船体やコンテナ船は、旧来少ないが、いくつかのメリットがある。今日、最大の商業船の船体は、水の抵抗を少なくするために細長い形状を有している。船体が水から常時出ているのがほとんどである、本発明に係る大型の商業用の水中翼船舶の場合、安全な大型船体を建造することができるように、これらの制限はもはや通用しない。大型タンカーが特に南アフリカ沖で忽然と姿を消すことがあり、２つに折れて一瞬で沈んでいったものと推測される。これは、３０００００トンものオイルが原因であるとされる。また、海ではときに高さ２０〜３５ｍのうねりが、船の長手に集まることがある。船体に何度もうねりが押し寄せると、まずは、船体の中間部分が持ち上がって重い荷が空中に浮くようになり、続いて船尾と船首が持ち上がって中間部分の荷が支えを失い、屈曲させる応力が続くことによって、その船体は真っ二つに折れてしまう。涙の粒の形状をした船体は、このような危険性を考慮して形作られたものであり、船体の中間部分が構造強化され、船尾および船首部分に荷を積まないようにしている。他の船梁はまた転覆を抑える。また、非常に海洋に適している海賊船は、涙の粒の形に似ている。このような形状に対する反対論は、特にコンテナ船や旅客船は、岸壁と連携しなければならないから適さないというものである。しかしながら、大型タンカーや、ばら積み貨物船は、荷や人を積んだり下ろしたりするときにはブイまたはアンカーにつながっているので、涙の粒の形であることに何ら支障はないはずである。もし、この涙の粒の形をした船が一般の商業用貨物船や旅客船に広く適用されたならば、岸壁との連結位置は、船の中間部分に設けることができる。大型オイルタンカーは、二重船底が義務付けられておりコスト高であるが、涙の粒の形を採用すれば、容積に対する表面の比率を低くすることができて経済的である。二重船底にするのは、座礁によってタンカーからオイルが漏れ出す事態が多発していたことが背景にあったためであり、二重船底を採用することでこのリスクを軽減できる傾向にある。
ここで説明している涙の粒の形や他の形の水中翼タンカーのかなりの利益は、通常の操作において、船体の全てが水の外にあるので、ポストや竜骨素子、更には船体にダメージを受けることがなく、よって、上述したような漏出のリスクもより一層回避することができる。
【０３０６】
図３９０に示す構成は、多くの荷を船体の後方に積むタイプの船に適した船体である。当該船体には、２つの後方動力ポストおよび１つの安定用ポストが設けられており、また付加的にステアリング手段も設けられている。図３９１に示す船体には、十字形にレイアウトしたポストが形成されており、幅広の船梁も有している。また、気象状況に広く対応できるように風力走行用のかなり広い空間に設けられた中央の平行ポストを有している。図３９２は、幅広の船梁を有した船体であって、互いに異なる離間距離を有する２組の平行に配置されたポストの設置を可能にした船体である。これにより、２組のうちの前側の組のポストのウェイクが、後側の組のポストに付随する水流をほぼ妨げない構成とすることができる。図３９３に示す構造は、大型の原油輸送船および／またはばら積み貨物船に適したものである。これらの船はデッキが広く、マストをあらゆる位置において垂直に配置することができる。或るサイズの船においては、涙の粒の形の増加した船梁が、スエズ運河やパナマ運河を通過するときに通過の妨げとなる。よって、上述した涙の粒の形の船体は、これらの運河を通過しない船舶に対して好適であるといえる。また涙の粒の形は、実質的に風力で走行する船舶にとっても、好適である。図３９４に示す形状の船体は、大型船に好適であるが、小型の船舶にも適している。２組のうちの前側の組のポスト同士が後側の組のポスト同士よりも広く離間しており、特にその角度が図４４７のようになっていれば、４００３ａで示す風による横からの力に対して適切な平衡をもたらすことが出来る。特定の形態では、コンピュータープログラムが、風の強さと方向を計測決定し、ポスト４００４に付随する竜骨素子に取り付けられた水中翼の迎え角を常に調整し、船舶が一定の直立角を維持する構成となっている。また、平衡とステアリングをアシストするために、主な重力荷重を有する上述の前側の組のポストとともに、４００４ａで示される後方のポストが設けられている。別の形態では、ポストおよび／またはマストは、横方向にずらされている。帆の動力が重要で、マストが構造的にポストに対して連結あるいはポストの近傍において連結している場合、マストが相並んでいたり平行になっているのではなく、互いをずらして配置されていて、且つ、ポストで連結されているのが、帆の最適なレイアウトである。図３９５には、コンテナ船のような大型商業用船を示している。当該船は、それぞれの側部に、平行の関係にはない配置となった３つのポストを有している。ポスト４００４およびマスト３８６１は等間隔に配設されているものの、一方の側部と他方の側部とにおいて位置がずれている。上述したように、このタイプの船のほとんどが、マストをあらゆる箇所に垂直にたてられるほど非常に大型である。商船上のマストの高さは、水位線の上７０〜９０ｍの間に制限されており、これは代表ルートにある橋のクリアランスが考慮されている。もし荷を積んでいない船のデッキの高さが１２ｍであれば、実際のマストの高さは７５ｍ近くなるだろう。もし図３９５の構造において、船の船梁が４０ｍだったなら、マストとマストとの間の間隔は５０ｍ近くになり、高さ−間隔比はおよそ７〜４で、風を効果的に捕らえることが可能となる。別の形態では、風の推力を、船体の上部にくくられたカイトおよび／またはマストによって、少なくとも部分的に実現することができる。一般に、カイトは、マストのように大きなねじれによる荷重または横方向の風荷重を含まないが、天候によっては効果を有する。図３９３のような幅広の船舶と比較して、マストに加わるねじれ風負荷は大した問題にはならない。別の形態では、図３４６から図４２５に示すあらゆる船舶が、ここに説明していないものを含むあらゆるタイプの風力推進装置を配設することができる。そのような風力推進装置は、１つまたは複数のカイト１つまたは複数の翼、および／または、１つまたは複数のマスト上の１つまたは複数の帆を含む。帆はあらゆる構成のものであってよく、あらゆるリギング手段でマストに搭載されるものである。
【０３０７】
従来構成よりも大きな幅−長さ比を有すると、いくつかメリットがある大型の商船を提供することができる。転覆を低減したり、帆船ではマストの曲げモーメントも低減することができ、側方の風荷重下での船体の曲げモーメントもまた低減することができる。（このような考えは、おそらくは、海賊船のボートが比較的幅広であるのにテーパー型の端部を有しているところからもたらされていると推測される）一定の体積および長さにおいて、船の長さが短くなれば、速度規制の機能があるトラッグといったタイプをかなり削減することができる。また、大型船に波面／水面を渡って滑走することを可能にする、船体の底部の十分な表面領域を含むことを容易にもしている。多くの例において、波を越えて滑走することによる荷重の移動は、水を通過して船体を押して移動させるよりも、より効率的になる。一定の燃料においてより短い滑走時間するほうが効率向上することになる。現在の商船においては、滑走のための設計は困難である。船体の底部は、或るルートでのクリアランスの最大深さであり、推進装置は、船体底部の位置よりも上方の後方に配置しなければならない。しかしながら、ここで説明した伸縮機構を用いることによって、１つまたは複数の伸縮自在な推進装置および／または舵のようなステアリング機構を有することが可能となる。もし伸縮機構がなかったり小型の水中翼だけだったりする場合であれば、船体が水を除いて持ち上がらず、船舶は、空の状態、空っぽで一部荷重されている状態、あるいは、全ての荷重がかかっている状態で設計することになる。今日の船舶において、もし船が大型なのであれば、波またはうねりが非常にある場合において水中で当該船体を滑走させる必要がない。別の形態では、船は、水中に船体を配置するモード、船体を滑走させるモード、および、水中翼が船体とともに水をかくモードという３つのモードの何れかで操作するように設計されている。伸縮機構は、十分に伸長した状態において水中翼として機能することができ、また、船体が滑走することができるように伸縮機構が部分的に伸長した状態において推進装置および／またはステアリング装置として機能することができ、更に、船体が完全に水中にあって伸縮機構が完全に収縮している状態において推進装置および／またはステアリング装置として機能することができる。別の形態では、幅広および／または大型の海洋船に関連する開示したあらゆる構成は、あらゆる幅あるいはサイズの船舶にも適用することができる。
【０３０８】
図５１５から図５１７には、滑走用に設計された大型船を例示したものである。図５１５は立面図であり、図５１６は平面図であり、図５１７は後方立面図である。概略的に、滑走している船体４００１の水位線を４００２として示している。また、水中に船体があるときの水位線を４００２ａとして示している。また、前進方向を４００３として示している。船体には、ホイール筐体３１を含む６つのデッキ上部構造３０が設けられており、船員／乗客セクション１１と機械セクション１２とに線分１３によって別れており、カンチバレー橋を１４として示している。ホイール筐体３１は、２つのホイール型ステアリング制御部２８と、２つのレバー型一体推進速度および逆進制御部３２とである。船は、赤色ポートライト１５と、緑色スタンダードライト１５ａと、白色後部ライト１６と、ダビットに吊られた救命ボート２９とを有している。４つのカイトが船体のトップデッキ（後方立面図には不図示）にくくりつけられており、また、船体の船尾の各凹部１９から伸長可能で且つ各凹部１９に収縮可能な４つの推進モジュール１８がある。各モジュール１８は、燃焼エンジンまたは電気モータから動力を受けるプロペラ２０のような推進装置と、小型の水中翼２１とを有している。一般的には、風力は、条件によってはエンジン動力を置換することができ、これにより、燃料がセーブされる。別の形態としては、風力推進装置（翼、１つまたは複数のマストの帆、１つまたは複数のカイト）が十分大型で、最適な風の条件下において、それら単独で船体を推進させる構成であってもよい。水中翼は、船の前部／後部の縦揺れを制御する機能を担い、船を滑走させるために船を持ち上げるのを補助することもおこなう。船体は、３つの長手方向に延びる突起部と、２つの長手方向に延びる凹部２３とを有しており、方向安定性をもたらす。また船体は、更に、舵２４と、船尾スラスタ２５および船首スラスタ２６とを有している。開放水面における走行で、転向は、推進装置の一方側と他方側とでパワーを変えることによって実現することができる。制限水域において低速で走行している場合、操縦は、船尾スラスタ２５および船首スラスタ２６を併せて使用して、推進ユニットに弱いパワーを与えるとともに、舵を、緊急ではないバックアップ役として使用することによって実現することができる。加えて船には、１つまたは複数のコンピュータープログラムおよびコンピューターが設けられている。図中では３４として示している。これらによって、図３８８から図３９５に示した船舶に関して記載したように測定装置から情報を受けて、動作を変化および／または制御する。別の形態では、風力推進装置は、１つまたは複数の翼、１つまたは複数のマストに設けられた１つまたは複数の帆、または、これらを組み合わせたもの、によって構成される。また、カイトとともに構成してもよく、あるいは、他の風力によるものでない推進を実現する構成を備えても良い。また、以上で説明した形態に限らず、推進モジュール１８の配設数はいくつであってもよく、またその配設位置もどこでもよく、その配設が固定であってもよく取り外し可能に取り付けられるものであってもよい。また、船体の上部構造も限定されるものではなく、長手方向に延びる突起部または凹部をいくつでも設けても良いし、一切設けなくてもよい。貨物は上部デッキの下方の船体内部、上部デッキの上、それら両方に置くことができる。別の形態では、船は、水中翼ポストまたは上述したポストアセンブリの１つを含む推進ユニットに搭載された十分な水中翼表面を有し、水を押しのけて船を完全に持ち上げることを可能にする。また、水中翼船舶として、滑走船体船舶として、および、好適な水中船体船舶という、３つのモードで船を動かすことを可能にする。なお他の形態として、図３８８から図３９５および図５１５から図５１７に示した海洋船舶の特徴のいずれであっても、小型海洋船舶に適用することが可能である。
【０３０９】
特定の形態においては、伸長／収縮可能な水中翼ポストは、例えば、クルーザー、旅客船、コンテナ船、ばら積み貨物船、大型オイル輸送船などのあらゆるサイズの大型海洋商船に提供することができ、伸縮動作または回転動作によるものをふくむあらゆる適切な手段によって与えられる伸長／収縮動作が可能となる。これら図面では、水中翼ポストは、上部から後方に向かって傾斜した構成となっている。これにより、水中翼ポストがとるあらゆるものをそらすことができ、航路に在る障害によって引き起こされるリスクを低減させることができる。更に別の形態としては、水中翼ポストは、垂直前方／後方面において測定されるあらゆる角度で配設することができる。一般に、海洋での最大の浮遊物は、押し流された容器である。そして、小型の船舶は少なくとも、ポストにかなりのダメージを受け、特に船体が水上にある状態で走行している場合には、そのような漂流物と衝突すると竜骨素子にも甚大なダメージが生じる。クジラと衝突することは極稀である。クジラは船舶が近づいているのを察知でき、離れていくからである。しかしながら、クジラとの衝突は全く無いわけではない。これらの理由から、水中翼操作は、ポストや竜骨素子を大型化させた大型船に適しているといえる。ほぼ全ての大型船舶は、上述した草案に対して設計されており、船梁はそのルートや港によって制限を受ける。そのため、大型の商業用の水中翼船舶となれば、水中翼は完全に収縮可能なものに近いものとすべきである。大型船であっても、水中翼ポストは様々な大きさの物体と衝突とする場合はある。別の形態として、保護用のシールドであって、付加的に犠牲用であるシールドを、水中翼ポストの前部に搭載することも可能である。このシールドは、付加的には、水中翼ポストの周囲および後方の流量を向上させて水や空気の抵抗を少なくするような設計とすることも可能である。保護用のシールドあるいは装置は、加重下で変形するバネや締結具を含むエネルギー吸収に対して、固定的に搭載あるいは単に搭載することができる。また、保護用のシールドあるいは装置は、あらゆるタイプの海洋船舶のあらゆる種類のポストに対して、固定、回転可能、伸長／収縮部材とともに搭載することができる。別の形態としては、竜骨素子および／またはポストが、ソナーおよび／または水中ライト、およびビデオカメラを含む前進搭載プローブを設けてもよい。当該プローブは、固定的に搭載されてもよいし、あるいは、加重下で変形するバネや締結具を含むエネルギー吸収装置に搭載することも可能である。更に別の形態では、分離プローブは無く、その代わりにソナーおよび／または水中ライトおよびビデオカメラを、竜骨素子にまたは当該素子内部に搭載するか、水中翼にあるいは水中翼内部に搭載するか、ポストの下方前部にあるいは当該下方前部内部に搭載するか、保護用のシールドにあるいは当該シールド内部に搭載する構成もある。ポストにあるいはその内部に搭載される場合、装置はあらゆる保護シールド内に提供される。更に別の形態では、ポストあるいは竜骨素子にダメージを与える可能性がある十分な塊の物体をプローブが見つけたりソナーが検知したりすると、ポストを直ぐに待機させ、付加的にあらゆるプローブも待機させる作動機構に対して信号を生成する。１つまたは２つのポストしか有していない船舶の場合は、船体は、あらゆるポストが待機状態となった場合に、最速走行で水中に安全に“平落ち”することができるような設計となっていることが好ましい。より多くのポストを有している船舶の場合は、１つのポストを待機させるかあるいはポスト機能を瞬時に喪失させる当該信号は、水中に残っているポストに付随する水中翼を調節するために用いることができる。これで、船舶のバランスを正確にとり、および／または、水中への船体の秩序ある進歩的な降下を実現することができる。別の形態では、水中翼ポストは、船体との交差部分にて、ヒンジ素子を含む適当な手段によって旋回可能になっており、また付加的には、水中翼ポストは、竜骨素子との交差部分でも旋回可能になっていてもよい。特定の形態では、製図ランプなどに用いられているのと同様の、並行アーム型の構造をポストが用いられる。旋回可能なポストは、側部を含め、船体上のあらゆる箇所に、そして、窪み、凹部、あるいは、へこみといった、旋回するポスト、ポスト動作機構、ポストおよび／または竜骨素子、および／または奥側に引っ込んだ位置にある水中翼に適合する船体に設けられた構造に、搭載することが可能である。あるいは、少なくとも１つのヒンジあるいは旋回する伸長部分を、４００４で示したものを含むあらゆる種類の水中翼ポストに組み込むことができ、４００７で示した舵を含む実質的に垂直である水中翼に組み込むことができる。
【０３１０】
これらの形態のいくつかを、図３９６および図３９７に示す。図３９６は立面図であり、図３９７は図３９６のポストを通過するＡにおける平面図である。これらの図面は、概略図であり、コンテナ船のような大型商船の船体４００１の下方側部に搭載された回転可能なポストアセンブリを例示している。この商船は、竜骨素子を有する複数のポストアセンブリを有し、その１つを、揚力とステアリングを供給するものとして示している。ほかのポストアセンブリ（不図示）は、推力を提供し、付加的に揚力も提供する。図示しているポスト／竜骨素子アセンブリにおいては、メイン（第１）のポストを３８４１で示しており、第２のポストを３８４２で示しており、水力で動く機能を付加的にもつ作動ピストンを３８４３で示しており、船体に搭載される回転点を３８４４で示しており、ポストあるいは竜骨素子４００５に搭載される回転点を３８４５で示している。竜骨素子は、前側水中翼４００６、軸４００７ａを中心に回転可能な舵４００７を有している。なお、主な走行方向を４００３で示している。前側水中翼４００６は、メイン船体の下側に位置する固定部分４０１０と、伸長／収縮可能な部分４０１１とを有している。伸長／収縮可能な部分４０１１は、固定部分の土台を通して、竜骨素子とメイン船体とにおける外側の突起に向けて突出する構成となっている。この構造は、水中翼システム全体を、メイン船体の境界部分あるいは当該境界部分近傍に待機することを可能にすることを目的としている。これにより、船体の側部におけるメイン垂直面３８６０を過ぎて突出することなくロックおよびドッキングをナビゲイトすることができる。ポストおよび竜骨素子が完全に引っ込んだ位置にいる破線３８４６で示す状態の場合、回転点が新しい位置３８７４に移り、よって、浅水域における移動を容易にするために、船体のメイン底部３８６５の下側に全くあるいはほとんど突出しない構成とすることができる。竜骨素子は、船体のメイン側部および水面に対して垂直な面に対して概して平行である面内を上下に動く。およそ垂直な面３８７１を有するメジャーな窪みあるいは凹部が、船体の下方部分に設けられており、凹型ポストおよび竜骨素子に適合するように構成されている。また、およそ垂直な面３８６２と傾斜または湾曲した面３６８４とを有するマイナーな窪み部３８６４が、水中翼４０１０と適合するために船体の底部に設けられている。作動ピストンは、本形態ではコイルバネ３８４８である緩衝タイプの装置を有しており、竜骨素子を船体に対して上下に動かすことを可能にしており、これはまるで路上を走行する車にサスペンションを介して搭載されているホイールのような状態を実現することができる。メインポスト３８４１は、水の外に船体がある場合に物体と衝突するリスクが大きい場所において、破線３８４９に示す付加的なエネルギー吸収および変形可能なシールドによって保護されており、やや底部に向いている。当該シールドは、付加的に、スプリング３８５０のような圧縮手段によって取り付けられる。竜骨素子への搭載は、伸縮自在の３８５１として示すＴ字の足の部分を有したＴ字型のプローブであり、Ｔ字を構成する上の棒は３８５２として示している。加えて、棒３８５２は、位置３８６７において回転する２つの部分３８６６を有している。当該部分３８６６は、３８６９として示すようにプローブが待機する場合に３８６８として示すように振り戻るかもしくは折り返される。更に、棒３８５２あるいはＴ字の頭部は、水中翼が完全に伸長した場合に、水中翼を含む竜骨素子と同じくらい広く構成されて、水中翼と並んでいる。Ｔ字の足の部分３８５１は、竜骨アセンブリにおける中空チューブ３８５３内に搭載されており、矢印３８５４で示すように、油圧ピストンおよびシリンダアセンブリを含む適当な手段によって動作および／または拘束され、付加的に、プローブを奥側に引っ込ませるスプリングを有しても良い。あるいは、Ｔ字の足の部分３８５１は伸縮自在でないかもしくは伸長部分に傾いていてもよい。別の形態としては、棒３８５２が回転部分またはヒンジ部分を有していない構成であってもよい。加えて、チューブが、プローブの位置をモニターする電子センサー３８５５を有していても良い。水中ビデオカメラおよび少なくとも１つの水中ライトを、付加的にプローブに搭載してもよい。なお、説明の便宜上、図３９７には、当該水中ビデオカメラおよび当該水中ライトは図示していない。別の形態としては、ソナーやカメラやライトなどの素子を収容するための窪み部３８５８を、竜骨素子あるいはポストに設けてもよい。また、適切な開口部３８５９が保護素子３８４９に設けられていても良い。なお、これらの構成はいずれも、図において、正確な尺度で示されたものでないことを再度付言する。
【０３１１】
別の形態では、船体の限界面まで、あるいは当該限界面近傍まで、ポスト、竜骨素子、および、水中翼の位置を引っ込めるのは、伸縮自在のポストを有する船舶にも適用することが可能である。例えば図３９８に示す構成は、大型商船の船体の一部を示す立面図であり、１つの伸長／収縮可能な一体型ポスト４００４、舵４００７を有する竜骨素子４００５、および、水中翼４００６を有している構成を示している。なお、この図の４００３は、当該船の主な走行方向を示しており、水位線を４００２で示す。固定シースあるいは部分４００４ａ内に引っ込むことが可能な部分４００４からなるポストアセンブリは、ガイドシステムとして効果的に動く。当該シースまたは固定部分４００４ａは、船体３８６０の側部に構造的に取り付けられており、また付加的に、当該シースまたは固定部分４００４ａは、船体３８６０の側部と一体的に構成されている。そして付加的に、デッキ３８７４およびレイリング３８７３の上方に向けてあいた囲い部分３８７２内部にて終結している。当該囲い部分は、船体におけるほぼ垂直な側部の一部を構成し、かつ、当該側部から垂直に延びている。ほぼ垂直になった面３８７１が設けられている凹部または窪み部３８６３は、船体の側部に設けられていて奥に引っ込んだ竜骨素子４００５を収納する構成であり、また他の凹部または窪み部３８６４は、奥に引っ込んだ水中翼を収納するために船体の底部に設けられている。船は、付加的に、概略的に３４で示す、１つまたは複数のコンピュータープログラムおよびコンピューターを有している。これらの構成は、図３８８から図３９５に示した船舶と同様に、測定装置から情報を受信するとともに、操作の変更および／または制御を行う。上述したように、図３９６および図３９７に示したポストの旋回動作と、図３９８に示すポストの伸縮とはともに、船体の側部とほぼ平行であって且つ水位線とは垂直な面内においておこる。別の形態では、伸長／収縮可能なポストの回転または伸縮動作は、あらゆる平面内において実現することが可能である。図３９９に示す構成では、大型商船の船体４００１の断面図である。当該商船は、少なくとも２つのポスト４００４−竜骨素子４００５アセンブリを有している。このうち、水中翼を有する竜骨素子４００５は、図３９６から図３９８に示した水中翼を有する竜骨素子と同等の構成であり、伸長／伸縮可能な水中翼部分４０１１を内部に有する、竜骨素子を貫通する水中翼固定部分４０１０を有している。ここでは、右側が奥に引っ込んでいて、左側が伸長している状態を示している。ポスト４００４は、固定シース部、収納および／またはガイドシステム４００４ａから伸長し、当該４００４ａに収縮する。当該４００４ａは、メインデッキ３８７４およびレイリング３８７３の上方に延びている。加えて、ハウジング３８７３は、積荷３８７５と積荷３８７５との間においてこれらを囲む寸法で構成されている。ポスト−竜骨素子が完全に引っ込むと、竜骨素子が、ほぼ垂直な面３８７１を有する窪みまたは凹部３８６３に入れ子になり、水中翼が、ほぼ垂直な面３８６２を有する窪みまたは凹部３８６４に入れ子になる。このとき、船体のメイン底部３８７６および側部表面３８６０を超えて突出することはない。別の形態では、１つのポスト、竜骨素子あるいは水中翼を収納する窪みまたは凹部は、あらゆる形状を有していてよい。水中翼ポスト構成の端部は、あらゆる種類の封止部材を提供することができ、図中では４００４ｂに示す円が、それに該当する。
【０３１２】
図３９７から図３９９に示す形態では、竜骨素子および／または水中翼のための窪みは、船体の側部の一部であり、且つ、船体の底部の一部である。別の形態では、側部をしっかり保護する必要がある場合には、窪みは、完全に船体の底部にあるように設けられる。例えば、図３４６および図３４７に示したような単一の伸縮自在の伸長／収縮可能な水中翼ポストを有する小型船舶であっても、図３４７において破線４００５ａで示したように竜骨素子の一部を収納するためのくぼみを設けることによって、図３７９から図３９９の構成の少なくとも一部を適用することができる。別の形態では、回転可能で伸長／収縮可能な水中翼ポストの回転軸は、水平面に対して傾斜している。これにより、図３９６および図３９７に示すように、水中翼ポスト／竜骨素子アセンブリが、当該アセンブリが伸長した場合の船体の縦方向の中心に垂直に下方向に動くよりも、水中翼ポスト／竜骨素子アセンブリが、当該アセンブリが伸長した場合の船体の縦方向の中心から離れるように下向きに同時に動くことを可能にしている。これにより、水中翼モードにおいて操作される船舶用の幅広の“トラック”を提供することができ、よって、横風の負荷を受けにくくなるので水安定性を増すことができる。例えば、少なくとも１つの伸長／収縮可能な水中翼ポスト−竜骨素子アセンブリを有する、大型の商業用海洋船の船体４００１の断面図である図５１８の中心線の片側および、立面図である図５１９では、収縮は完全に船体によって側部から保護される。当該船が、積荷をしている状態の水位を４００２に示し、積荷をしていない状態の水位を４００２ａに示し、水中翼モードにて走行している状態の水位を４００２ｂで示している。また、主な進行方向を４００３で示している。主な船体底部８１は、３つの突起部８２を有しており、これにより、水での安定性を向上させている。回転軸８３の全ては、水平方向に対して等しく傾斜している。図５１９では、中間位置にある、前方ポスト３８４１と、後方ポスト３８４２と、竜骨素子４００５とを実線で示し、完全に伸長しているおよび完全に収縮している竜骨素子を破線で示している。図５１８では、竜骨素子アセンブリが完全に収縮している場合を実線で示し、完全に伸長している場合を破線で示している。後方ポストは、３８４２ａで示す傾斜した下方端部を有しており、これにより、当該後方ポストは、完全に収縮した場合であっても竜骨素子を付着させない。竜骨素子は、それぞれの側に２つの伸長／収縮可能な水中翼４００６を有しており、各水中翼４００６は、固定部分４０１０と、伸長／収縮可能な部分４０１１とを有している。後方内側水中翼４００６の固定部分は、傾斜角度が可変であるピッチフラップ４０３４を有している。竜骨素子は、前方垂直水中翼または安定板（フィン）４０２９と、大型の後方垂直水中翼または安定板（フィン）とを、舵４００７が搭載された側に有している。水中翼アセンブリは、油圧油を含むあらゆる適切な手段によって動かされる３構成伸縮自在ピストン８５を用いてか、もしくは、電気モータおよび／または油圧モータおよびポンプを用いて駆動される１つまたは複数の電動式ネジロッドを用いて、方向８６に沿って伸縮する。付加的に、十字形を含む破線８４で示すあらゆる種類の材料は、少なくとも１つのポスト内部の１つまたは複数の通路に提供される。このような材料には、付加的に、後述するものを少なくとも１つ含むことができる。すなわち、（１）あらゆる種類のエンジンのためのチャージあるいは冷却空気、（２）ＩＣ機関からの排ガス、（３）あらゆる電気モータあるいは発電機へまたはこれらから延びる電力ライン、（４）竜骨素子アセンブリにおけるあらゆる作動機構のための油圧油ライン、（５）センサ、コントローラ、電磁器、サーボモータあるいは他の作動装置用の１つまたは複数の電気または電子回路のための複数のワイヤー、（６）バラスト槽からまたはバラスト槽への水、（７）あらゆるエンジンまたはタンクへまたはそこからの燃料供給ラインおよび／または燃料戻しライン、を少なくとも１つ含むことができる。加えて、この材料は、ポストと竜骨素子との間を、フレキシブルおよび／またはエラストマー系エンクロージャー８７によって移送されるものであってもよい。なお付加的に、フレキシブルおよび／またはエラストマー系エンクロージャー８７は、蛇腹状あるいはふいご状のものであってよい。竜骨素子４００５の後方には、操作中に方向４０４５に沿った推進力をもたらすあらゆるエンジンと推進装置８８とのコンビが実装される。加えて、４０４２で示すスコップまたは入り口を、冷却用の水のため、および／または、推進装置のために設けてもよい。種々の窪みまたは凹部を船体の下側に設けることも可能であり、それには、竜骨素子のためのメインの凹部８９、ピストン動作を行うのに十分な作動ピストンのための窪み９０、複数のポストのための複数の窪み９１、および、垂直水中翼および舵のための窪み９２が含まれる。船は、付加的に、１つまたは複数のコンピュータープログラムおよびコンピューターを有してもよい。その１つを、図中に３４で示す。これらにより、図３８８から図３９５に示した船舶に関して記載したように測定装置から情報を受けて、動作を変化および／または制御することができる。
【０３１３】
さらなる実施形態において、任意の種類の作動機構が、拡張可能な／伸縮自在の水中翼ポストをある位置から別の位置に移動させるために用いられる。さらなる実施形態において、互いに関連して伸縮自在に移動し、且つ、拡張可能な／伸縮自在の水中翼アセンブリの一部である２つの部品の間に、密閉材料および／または軸受材料が用いられる。重要な実施形態において、上記部品が互いに関連して動く場合、液体またはペーストを外側の伸縮部品と内側の伸縮部品との間に、任意の方法によって配置する。このとき、例えば、互いに向き合い、軸受面を形成し得る部品の表面部分全体に、液体またはペーストを多岐にわたって分配する。さらなる実施形態において、密閉材料は潤滑材料としても機能する。一例として、図５２０および５２１は、拡張可能な／伸縮自在の部品１１を概略的に示す。部品１１は、“固定”部品１２の内側で方向１３に移動可能であり、部品１１および“固定”部品１２が拡大された軸受面１５を互いに有することによって、それらの間のボリューム１４を規定する。図５２０では、下方の環状フレキシブルチューブ１６および上方の環状フレキシブルチューブ１７が存在し、これらは共に密閉して潤滑化する流体の供給を、通路１８およびまたはエストラマーもしくはフレキシブルなライン１９から受け付ける。流体は、上列および下列にそれぞれ任意の数で、任意の適切な間隔をとって配置される、一続きの密集した孔２０（簡素化のため少数のみ示す）を通って流れ出す。任意により、部品１２が拡張可能または伸縮自在である場合、供給時の圧力波によって流体はさらに流れ出す。別の実施形態において、拡張または伸縮が生じるときを除き、流体は流れ出ない。図５２１は類似しているが、わずかに異なる配置を示す。ここでは、粘性の流体またはペースト２１（機械の潤滑油（グリース）もしくはグラファイト化合物など）を、ボリューム１４の内部および特殊なつば（special collar）２２の内部に配置する。本実施形態において、図に示される位置に集中している多くのペーストは、拡張および伸張を伴う軸受面全体に分配されたペーストを含み、重力によって維持される。例えば、ペーストが密閉部のみにある場合、任意により、ペーストはつば２１に分散されない。センターラインＣＬの左辺に示される別の実施形態において、環状流体ギャラリー２２は通路１８によって提供され、フレキシブルライン１９は複数通路２３によって流体を軸受面に提供する。これらは任意の態様で配置される。任意により、材料２１が、潤滑材または封止材としては好ましいが、水環境に対して有害である場合、下方のギャラリー２２に流体を供給してもよい。当該流体は、材料２１を中和したり、さもなければ材料２１を化学的に変化させたりする。
【０３１４】
排ガスは、水を蒸発させるため、すなわち蒸気を生成するために、特に、本発明の無冷却エンジンで、とりわけ直に水を利用可能な船舶用途において用いられ得る。本明細書に開示されるシステムでは、作動のために、第２のエンジン、往復動エンジン部および蒸気エンジン部に蒸気を入れており、これらは共に複合発動機を備えている。以下に示す開示では、排ガスについて言及する。別の実施形態において、ガスは、排ガスおよび空気もしくは任意の他のガスの混合物、または複数のガスの組み合わせであり得る。船舶のＩＣ機関に適している選択された実施形態において、船舶に取り付けられ、且つ、船舶の一部である排ガス処理システム内の水と排ガスとを混合し、船舶が進行する水中に、水と一緒に排出する。さらなる実施形態では、液体から得られた水を蒸気に変えるために、船舶に取り付けられ、且つ、船舶の一部である排ガス処理システムにおいて熱い排ガスを用いる。そして、船舶が進む水中に、水を形成する湿気を帯びたガスの中の水と一緒に、排ガスを排出する。これにより、船舶を前方へ進ませるための、ある程度の追加的な推進力を提供する。別の実施形態において、排ガスは、炭化水素、粒子状物質、一酸化炭素および一酸化窒素を含む規制された汚染物質の除去を助けるために、排ガス処理システムにおいて水と混合される。別の実施形態および／または追加の実施形態において、排ガス処理システムにおいて、水および／または水溶液中の物質を含む、１つ以上の他の物質と排ガスとを混合する。このように排ガスを反応させることによって、または、他の物質および／もしくは水と組み合わせて任意の他の産物を形成することによって、排気から、現在、実質的に規制される二酸化炭素（ＣＯ２）を部分的に除去する。任意により、ＣＯ２除去用のシステムは炭酸の構成物を取り込んでおり、必要に応じて、金属もしくはフィラメント基材、または処理システムにおいて塩を形成する酸と組み合わせる他のシステムを通過する。ＣＯ２除去のために水を使った別のシステムでは、水酸化カルシウムを形成するために、石灰または酸化カルシウムを水に導入する。水酸化カルシウムは、後に除去される沈殿物である炭酸カルシウムを形成するように、ＣＯ２と反応する。別の実施形態において、ＣＯ２除去のために水を使ったシステムは、例えば本明細書において開示されるように、炭酸カリウムまたは任意の他の炭酸塩もしくは任意の他の物質の溶液を含む。
【０３１５】
これら実施形態のいくつかを例として概略的に示すように、図４００は、船舶の排ガス処理システムの水面下を通る部分を示す。ここで、排ガス処理システムは船体骨組み３９０１に取り付けられ、船体骨組み３９０１から突き出ており、標準的な船舶動作の方向を４００３で示す。特別に拡張して形成される排気パイプ３９０２は任意の適切な材料（必要に応じてセラミックを含む）からなり、任意の適切な手段、ここでは、リング３９０３、圧縮可能な密閉型の材料３９０４および留め具３９０５によって船体に取り付けられる。また、リングは、任意の適切な材料（金属を含む）からなる防具３９０６に取り付けられている。防具３９０６は、パイプ３９０２を部分的に取り囲んでおり、水を通過させるが、がれき類または有機物は実質的に通さない、一続きの細い開口部３９０９を有する。開口部は管状の構造で示されるが、徐々に変化する断面などの任意の適切な形状であってもよいし、任意の寸法または任意の数であってもよい。パイプ３９０２につながる船体内の排気通路は、必要に応じてセラミックライニング３９０７を有し、セラミックライニング３９０７は、任意によりパイプとライニングとの接続部に圧縮可能な密閉型の材料３９０４を有する。ここで、ライニング３９０７によって規定される通路は、３９０８におけるガス速度を減速させるために、必要に応じて幅広になっている。代替的に、当該通路はより急速なガスの流れを提供するために比較的狭くてもよい。処理システムがある程度の断熱を有することが望ましい場合、パイプ３９０２が作られる材料は、断熱性を有する、および／または、３９０２ａにて概略的に示すように、断熱材からなるライニングがパイプの内部に適用される。断熱材と関連があるパイプの厚みの具体的な基準はなく、パイプおよび断熱材は共に任意の適切な厚さであってよい。作動中、船舶が前方へ進行するとき、水は防具の開口部３９０９を通り抜け、選択的にサイズが標準化されて構成された、一続きの孔３９１０を介して排気パイプに入る。このとき、水は、３９１１に示すように、液滴、噴射、スプレー、流水、またはこれらのうちいくつか、もしくはすべての組み合わせの形態で入る。別の実施形態、または追加の実施形態において、水または任意の他の流体を、パイプまたは通路３９１０ａを介して供給し、３９１１ａにおいて排気および／または他のガスの流れの中に、注入、滴下、噴射または圧入する。さらなる実施形態において、少なくとも一部の排ガスと反応または混合する任意の固体状、液体状または気体状の物質を、任意のデリバリ手段（３９１０ａの手段を含む）によって、パイプ３９０２の任意の位置でガスを導入する。いったん排ガスが中に流れこむと、ジェット、液滴、スプレーまたは流水は、幾らかもしくはすべての水を蒸発および／または沸騰させるのに共に十分な時間を有する、排ガスの運動エネルギーおよび乱流によって、より小さな構成単位に分かれる。熱いガス中のＣＯ２を含む汚染物質の幾らかまたはすべては、水および水に導入される任意の他の物質と反応し、新たな物質を形成することになる。得られた排ガス、導入される物質、新たに形成された物質、ならびに液体状および気体状の水の混合物を３９１２に示す。水から蒸気への変換は、３９１３に高圧領域を作り出す。これにより、矢印３９１３ａの方向に推進力が生まれると共に、周囲の水３９１４の中に、３９２０にて概略的に示されるガス／水の境界線のようなガスの支柱を作り出す。さらなる反応を、任意により、括弧３９１６で示される領域内のパイプの中に、任意の適切な方法（排ガス中の汚染物質を除去するための方法など）によって引き起こしてもよい。これにより、導入された物質および／または新たに形成された物質を取り除く。例えば、フィラメントのカートリッジ、および／または、本明細書の他の箇所に開示されているような他の材料３９１５をパイプに収納し、保持リング３９１７および留め具３９１８によって所定の場所に保持する。フィラメント材料および／または他の材料は、任意により、新たな物質を形成するために、排ガスの成分および／または他の物質と反応する任意の構成からなる。任意により、フィラメント材料および／または他の材料は、反応を促進し、反応速度を速めるための触媒を含む。作動期間の後、多くのまたはすべてのフィラメントが炭酸との反応によって浸食または磨耗されており、フィラメント材料のカートリッジを交換する必要がある。必要に応じて、センサを任意の適切な位置（３９１９に示す位置など）に設置してもよい。これにより、任意の汚染物質、または排気パイプ３９０２を抜け出る物質の量を測定する。さらなる実施形態において、特徴的な構造の照明を、船舶上の、法施行人に容易に明らかとなる位置に設置し、余分な任意の物質、および／または任意の他の汚染物質を水中に排出しているときに、この照明を照らす。作動中、排ガスを３９０８において入れて３９１１において水と接触させるので、ガスは水を加熱し、少なくとも幾らかの水を蒸気に変換することになる。そして、比較的害のない物質を形成するように、水の一部、または構成成分である水素および／もしくは酸素の一部が幾らかの汚染物質と反応することになる。排ガス中の任意の固体状または粒子状の物質は湿ってより重くなり、速度が遅くなっているため、３９１５においてフィラメント材料または他の材料に容易に補足される。別の実施形態において、排気パイプ３９０２は、一方が他方の後方に配置されて２つ以上の領域に分割され、必要に応じて１つ以上の触媒および／またはフィラメント材料を含む、独自の処理システムを互いに有する。各領域は、任意により、独自の水デリバリ手段を有する。１つ以上の領域において、規制された汚染物質を除去することになるが、その一方、任意により、１つ以上の他の領域において、通常規制されていないＣＯ２を除去することになる。一例において、図４０１は、複数の処理領域を含む排気システムを示しており、標準的な船舶動作は４００３に示される。特徴および構造上の詳細は、図４００における特徴および構造と同様であり、それらには同じ番号を付す。水を要しない排出処理モジュール３９２２は、パイプ３９０２の接着によって通路３９０８に配置される。認定された汚染物質を除去した後、図４００に関して上述したように、ガスを任意の他の汚染物質または物質の除去用の排気パイプ３９０２に通す。ここでは、より頑丈な防具３９０６を、パイプを保護するために備える。防具３９０６は、任意により、水の周囲３９２１に高圧領域を作り出すように、パイプと関連して設置される。さらなる実施形態では、排ガスを水と直接混合せず、その代わり、本明細書の他の箇所に開示されているものを含む任意の適切な方法によって、水を、排ガスから熱交換のエネルギーを得た熱交換器に通す。この場合、排ガスは、水中または空気中のいずれかに、水生成物から分離されて排出されてもよい。さらなる実施形態において、水と相互に作用するため、また任意により、３９１３ａにて推進力を提供するように蒸気を形成するために、所望の温度および圧力で、空気または空気と排ガスの混合物が、３９０８にてパイプの中に入る。図４００および４０１に示される原理および技術革新は、船舶の船体内部に位置づけられたパイプまたは通路など、任意の適切な位置に具体化することが可能であり、船体内または船舶の他の部分における任意の適切な位置から、任意の方法で、水面よりも下または水面よりも上の大気のいずれかへ、排ガスを排出する。
【０３１６】
選択された実施形態では、図４００および４０１における３９０２のように分離ガス排出パイプを有していない。それよりも、排ガスまたは他のガスは、ＩＣ機関および／または電動機などを含む任意の手段によって、直接的または間接的に作動される航海制御システムの回転中心に沿って、任意により、羽根もしくはプロペラなどの推進装置が取り付けられた中空のドライブシャフトを通るガスと一緒に排出される。図３４１〜３９９に示される任意の実施形態は、代替的に、ダクト内のガスを、羽根もしくはプロペラなどの推進装置に搭載された１つ以上の中空の回転シャフト内部に通してもよい。一例として、図４０２は、その単純な形態の原理を概略的に示す。ここでは、適切な軸受４５１０、およびグランドまたは密閉部４５１１に取り付けられた中空の回転可能なプロペラシャフト４５０２を含む、プロペラ駆動船舶の船尾４５０１を示しており、標準的な船舶の進行を４００３で示す。中空のプロペラシャフト４５０２の内部は、熱い排ガスの流れ４５０３を伝える。右側の領域”Ａ”において、または右側の領域”Ａ”より先で、船内末端のシャフトが軸受（図示せず）に搭載されて、コネクタおよび密閉部を介してガスの供給を受け入れ、そしてＩＣ機関、電動機または変速機（すべて図示せず）によって回転動作が与えられる。４５０２ａに破線で概略的に示す、任意の断熱材をシャフト４５０２の内側に備える。シャフトベルがプロペラ翼４５０５を支持するようになっている箇所に開口機構４５０４を設置する。４５０６における、水から水、水蒸気および／または蒸気の混合物への変換は、より高い圧力がかけられて加速されたガスの柱の径４５０７（初めは程度の差はあれ横方向の）を周囲の水４５０９の中に生み出す。水とガスとの境界を３９２０において概略的に示しており、方向４５０８に、必要に応じてある程度の推進力を生み出すようにプロペラハブからガスを排出する。幾らかの推進力を提供することに加え、このガスの”柱”は、２つの方向におけるプロペラ性能を向上させる：つまり、ガスの柱は、それ自身のすぐ後ろに接するプロペラのコアにおいて、水が減衰することを防ぐ、およびガスの柱は、プロペラの径全体に対して大きなハブの割合を許容し、その結果、非効率的に制限された、翼の根元間の通路を減少させることができる。代替的に、より多くの、所定の通過領域用の翼を有するプロペラを構成してもよい。任意により、中空のプロペラシャフトは、上述したラインに沿う有効な排出処理システムであり、任意の適切な長さからなっていればよく、例えば船尾のプロペラ翼の長さを含む。また、中空のプロペラシャフトは、化学反応を補助または促進する任意の装置を備えていてもよい。当該装置としては、触媒を含むもしくは含まないフィラメント材料などであり、例えば４５１２に示されるように、任意の適切な位置に具備される。排ガス処理は、規制された排気を低減する、および／またはＣＯ２を削減するようにすればよく、そのシステムは、いくつかの種類の当該システムの異常を知らせるために、船舶内部の極めて明らかな位置に設置されるセンサおよび照明を備えていてもよい。図４０２は、露き出しのプロペラを示す。別の実施形態では、上記原理が、格納されたプロペラ、羽根または他の推進手段に適用され、後の図に示される例によって示す。駆動回転の中心を通るガスの流れの原理は、任意のガスに適用してもよく、例えば、混入物のない排ガス、および／または、本明細書において既におよび後ですべて開示する、任意の供給源からの空気と混合された排ガスを含む。本明細書に開示するいずれかの中空のプロペラシャフトは、任意により、断熱材からなるか、および／または、管状シャフトの外部または内部に適用される断熱材のライニングを有するかいずれであってもよく、それは、一定のまたは徐々に可変する断面直径からなっていてもよい。過剰に加熱され、および／または圧力がかけられているという条件において、任意の温度の水を、任意の方法によって、水／排ガス混合地点、または複合された圧力の放出地点および排出地点に、例えばプロペラシャフト壁厚み内の針状チューブまたは通路によって運んでもよい。所望される排出ガス速度に応じて、４５０７におけるプロペラコアの径を、４５０２における中空のシャフトの径と関連して調節してもよい。径４５０７が小さい場合、排気システムにおいて幾らかの後圧が生じてもよく、それはプロペラハブ４５１３の縁を通る液体流動のベンチュリー効果によりもたらされる圧力低下によって、部分的に相殺されてもよい。選択された実施形態において、ガスを代替的にまたは付加的に、水と、プロペラもしくは羽根翼の表面との抵抗を低減させるために用いてもよい。一例として、概略図４０３は、船体の外側のプロペラシャフト４５０２を示す。任意の種類のガス、必要に応じて排ガスが、中空のプロペラシャフト４５０２に沿って流れる（４５０３）。その後、ガスは中空の翼４５２０を通り抜けて流れ（上方の翼にのみ４５１４にて破線で示す）、代替的に、一続きの密集した開口部４５１５によって、水へ排出されるか、または細かい浸透ストリップ４５１６によって排出される。なお、これらはそれぞれ翼の先端に、もしくは先端近傍に配置される。方向４００３の標準的な動作における船舶の前進運動は、下方の翼に関してのみ示すように、水と翼の表面との間にガス４５１７の層流をもたらす。同様の流れを、一続きの密集した開口部、または４５１９にて翼の根元の前方、もしくは任意の適切な位置に設置される細かい浸透ストリップによって、プロペラハブ集荷室全体に作り出すことができる。任意の断熱材を４５０２ａに示す。必要に応じて、２つの異なるガスまたはガスシステムを有することによって、図４０２および４０３の特徴を組み合わせることができる。
【０３１７】
格納された駆動システムにおいてのみではないが、とりわけ、現在の同軸ガスシステムは、徐々に可変する径のプロペラまたは羽根ハブを許容することができる。これにより、翼を横断する水の加速度を適合させる。図４０４は、この原理を極めて概略的に示すものであり、ドライブシャフトハウジング４５０１形式における船舶船体の後部拡大部分から現れている中空のプロペラシャフト４５０２を示しており、４５０３においてシャフト内部を通るガスを含む。シャフトは、任意により、断熱材４５０２ａを有する。プロペラ翼４５０５は、シャフトに搭載され、支柱によって支持される覆い４５２１によって包囲される。また、必要に応じて支柱はフィン４５２６として機能し、ドライブシャフトハウジング４５０１に対して固定される。任意により、挌子のようながれき類はね板４５２３を支柱またはフィン４５２２の先端に取り付ける。羽根またはプロペラ翼４５０５を、標準的な前方への動き４００３に反対の方向における水の加速動作に、ベル状のシャフト端４５２４に定着させる。一続きの小さな開口部４５０５によって、シャフト内に、ほぼすべての水を蒸気に変える、ガスの熱エネルギーのためにちょうど十分な水を取り入れ、４５１２において排ガスと共に汚染物質除去カートリッジまたは装置に通し、４５０７において排出し、ある程度の推進力を４５０８で作り出す。中空のシャフトの外側で、前方運動とほぼ等しい速度で”Ａ”で表される断面領域を通って水をシステムに取り入れる；水の流れが”Ｂ”で表される断面積よりも小さい場合、速度は加速される。任意のガスシステムを、中空のシャフトおよびベル状端部４５２９を通るガスの流れを作り出すために用いることができる。これにより、幾らかの推進力を提供すると共に、４５０７においてコアガスシリンダを提供する。コアガスシリンダは、“Ｂ”によって規定される領域を通り抜ける加速された水のチューブ４５０９を支持しており、当該領域には、３９２０において概略的に示されるガスと水との境界線を含む。また、図４０４の配置において、図４０３の特徴を取り入れてもよい。例えば、ガスを、覆い４５２１および／またはフィン４５２２の先端、羽根もしくはプロペラ４５０５、ならびにハウジングの後端４５０１に直接通してもよい。別の実施形態では、羽根／プロペラ翼、覆いなどを横断する水の流れの抵抗を、水と部品表面との間の非常に薄いガスの膜によって低減する方法は、加熱、好ましくは上記部品の先端における加熱によって成立する。例えば、図４０３では、４５１５において一続きの密集した開口部が存在し、代替的に、同様の位置に加熱された領域を作り出してもよい。この熱は、当該領域を通り抜ける少量の水分子を、薄いガス膜を作り出すのに十分なだけ蒸発または沸騰させる。これにより、層流にとって最適条件において、ガス膜が表面に接着することになる。任意の手段によって、局所的な熱を提供することが可能である。そのような手段としては、一例として、図４０３の４５１６ａに破線で示すように、電気加熱器によって、および／もしくは排ガスによって直接に、または排ガスの流れの中に設置された熱交換器を通って循環している液体によって間接的に、を含む。ガスを、抵抗を低減するために用いる場合、ガスは連続的なスリットからの排出によって、適切な表面に沿って方向づけられる。一例として、図４０５は中空であるプロペラまたは羽根翼４５０５を通る断面を概略的に示しており、主部４５２５および先端部４５２６を備え、これら部品は任意の適切な手段（４５２７におけるブリッジ、クリップなどを含む）によって構造的に接続される。スリットのような開口部４５３０を介して、翼４５２９の内部から部品４５２５の外面を通る流れに、４５２８において示す本体の表面を通るガスの層流を伴ってガスを放出する。加熱器４５０５ａを、特定の外面を加熱する目的で概略的に示す。ガスを加熱する場合、４５２５ａにおいて概略的に示すように、様々な断熱材を翼の内側に配置することが可能であり、これにより表面温度に変化を与える。図４０３、４０４および４０５に関して示される特徴は、回転可能な推進装置に関連している。他の実施形態では、それらは船舶の任意の水面下部分に組み込まれ得る。
【０３１８】
船舶の選択された実施形態では、航海推進装置を越えるおよび／または通過する水の流れに排ガスまたは他のガスを導入する。航海推進装置は、覆い、または装置を全体的または部分的に包囲している他のハウジング内に取り付けられたプロペラもしくは羽根を含んでおり、導入するガスには標準的な前方運動に対して実質的に反対方向の装置後部を出るガスを含む。さらなる実施形態において、推進装置の回転方向が逆の場合、このような方法で導入したガスの流れすべてまたは一部を前方へ方向づけることによって、船舶は逆の動きに進む。現在利用可能な水噴射ドライブ（例えば、スウェーデンにおいてＫａＭｅＷａによって製造される）は、取り込み口および取り出し口を備えており、取り出し口は取り込み口の約５０％〜６５％の断面積からなる。これにより、羽根によって達成される水の加速を調節する。船舶を逆転するため、ドライブを通る水の流れは変わらないままであるが、はね板は基準方向から１３０°〜１８０°まで推進力を屈折させるための取り出しノズルの後方の位置に動かされる。扱いにくく重荷になる、はね板および作動機構が標準的な前方運動に対して後方位置にあるとき、特に、ドライブが実質的に水面下に搭載されている場合、はね板および作動機構は大幅に引っ張られる。さらなる実施形態において、ガスは幾らかの推進力を提供するために用いられるのみならず、背面はね板機構の削除を可能にするためにドライブ内のバルクとして用いられる。羽根の回転可能な方向が逆である代わりに、水を標準的な取り出し口の中に吸い込み、標準的な取り込み口を通って追い出し、ドライブ内のガスの逆流によって、水の加速および排出断面積の効果的な削減を達成している。一例として、図４０６は格納された推進装置の縦軸断面を概略的に示す。推進装置は、通常、一方向に回転している前方の羽根またはプロペラ４５３１と、通常、反対方向に回転している後方のプロペラまたは羽根４５３２とを備え、これらの羽根またはプロペラは、任意により、異なる構造および／または寸法からなる。標準的な前方への動きの方向を４００３に示す。後方の羽根またはプロペラは、中空のドライブシャフト４５３３に取り付けられる。中空のドライブシャフト４５３３は、前方の羽根またはプロペラが取り付けられる中空のドライブシャフト４５３４に取り付けられ、これらは両シャフトの内部ボリュームを通る方向４５３５におけるガス通路を有する。ガス排出孔４５４６を両シャフトに備える。外側のシャフト４５３４は、４５４１に概略的に示される適切な軸受、密閉部およびグランドによって、船体もしくはポストの後部４５３６またはキールエレメントに回転可能に取り付けられる。任意により、ガスの内流をシャフトの内部、または領域“Ａ：（図示せず）の近傍に入れる密閉部およびグランドと共に、他の船体内軸受を備える。覆い４５３７は、前方の支柱またはフィン４５２８で支えられており、これらはがれき類、植物および海洋生物を締め出しておく環状挌子４５４２を先端に有する。後方において、覆いが、任意のコア型後部軸受ハウジング４５４０を支えている支柱またはフィン４５３９と接着される。図４０６は概略的であって、必然的なスケールではない；実際の船尾４��３６および支柱／フィン４５３８は、覆い４５３７、支柱／フィン４５３９および後部軸受ハウジング４５４０を支えるに足るよう十分に大きく且つ強靭であればよい。作動時の前方運動が図の上半分に示される。ここで、水は４５４３において格納された空間に入り、孔４５４６から抜け出るガス４５４７と混合する前に、前方の羽根またはプロペラ４５３１によって加速される。その後、水を後方の羽根またはプロペラ４５３２によってさらに加速して再びガスと混合し、４５０８において推進力を提供するために後方にて覆いを抜け出させる。ここで留意すべきことは、標準的な作用羽根４５３１では空気を含有させていない水を作用させる一方で、羽根４５２８では空気を含有させていない水、空気を含有させた水およびガスの混合物を作用させることにある。別の実施形態では、ガスを第１の羽根またはプロペラ４５３１より前方のシャフト４５３４から排出する。船舶による後方運動を図の下半分に示す。ここで、両シャフトの回転方向は逆であり、水は４５４４において格納された領域に入って、羽根またはプロペラ４５３２によって水を前方へ押し出し、４５４８においてガスと混合する。その後、再び羽根またはプロペラ４５３１によって前方へ押し出し、４５４５において抜け出すガスと再び混合する。これにより、４５４５において推進力が提供される。羽根またはプロペラの設計が、第１に前方運動のために最適化される場合、４５４５における逆回転の間に生み出される推進力は、４５０８における標準的な前方運動の間に生み出される推進力の小さな抵抗になり得る。しかしながら、多くの用途において、この推進力は、低速操縦またはドッキングに関して十分である。任意により、４５４２における挌子と同様の保護挌子４５４２ａを、支柱またはフィン４５３９の船尾末端に備えていてもよい。これにより、逆回転中のがれき類の進入を防ぐ。さらなる実施形態において、ユニット速度当たりのガス流率は、逆回転推進の間、増加または減少する。そのようなガスの流れの増加は、任意の適切な方法によって達成され得る。当該手段としては、任意により、圧力がかかった状態で、任意のガス（排ガスを含む）を含有している、リザーバからの追加のガスの放出を含む。当該ガスは、選択された非逆回転操作モードの間に回収されている。任意の種類のガスを用いることが可能であり、当該ガスには、以下：排ガス、空気、水蒸気、蒸気、ＣＯ２などのすべてまたはいくつかを含有している混合物を含む。別の実施形態において、図４０６の配置と同様の配置にプロペラまたは羽根を１つのみ備えていてもよい。推進装置は後方船体部４５３６と関連して固定して示され、船舶の舵をとるために用いることができない。多数のポストおよびキールエレメントを有する市販の大型の船舶に関する動作において、急速な舵取りは、船舶に勾配をつけることによって、および／または、船舶の一方の側における動力を他方の側の動力に比して増加させたり、減少させたりすることによって、ある程度まで成立し得る。別の実施形態において、推進装置船体程度まで旋回され、および／または、角度を制御して変化させるはね板が４５０８に示される領域内の船尾に取り付けられる。はね板としては、任意��より逆回転機構として付加的に機能するはね板を含む。
【０３１９】
選択された実施形態において、船舶は、覆われた船舶推進システムを有する。船舶推進システムは、実質的に同心に搭載された電動機またはＩＣ機関により駆動される、羽根またはプロペラを備える。電動機またはＩＣ機関は、水流に、羽根またはプロペラから配置されているか、もしくは、羽根またはプロペラまで配置されている。さらなる実施形態において、覆われた船舶推進システムは、選択された動作状態の下および／または船が動作中である時に、前向きの動作と略平行な方向および推進システムにより生成された後ろ向きの推力の方向から、水を受ける。そして、給水は、ラム効果によって、少なくとも部分的である。例として、図４０７には、４００３で示す通常動作の方向と併せて、略規則的または不規則的な管状の構造である通路４５５１に搭載された、ウォータージェットタイプ駆動を有する柱／竜骨素子構造４５５０の断面を模式的に示している。水は、任意の保護格子４５４２を介して、４５４３の通路内へと、入るかまたは詰め込まれ、モータナセルまたはハウジング４５５２の一面およびその周りを通過し、電動機４５５６に連結されたシャフト４５５５により駆動される羽根またはプロペラ４５５４によって加速され、４５０８に出て推力が生成される。モータナセル４５５２は、柱または竜骨素子構造４５５０に配置された、覆われた水路４５５１に配置された、支柱またはフィン４５５３によって支持される。少なくとも１つの支柱は、搬送電力回路４５５７および電気制御回路まで中空である。船尾保護格子４５４２ａは、逆行中に、破片の進入を防止するために設けられている。ＩＣ機関の代わりに、電動機４５５６を用いることが可能である。別の例において、図４０８は、概して同様の構成を模式的に示した図であり、ここでは、モータナセルが、いくらかの羽根またはプロペラの後ろ側であり、ウォータージェット推進システムにおいて一般的である羽根の後の横断面領域を縮小する説明の大部分を占める。通常の前向きの動作は、矢印４００３で示されている。羽根またはプロペラ４５３１および４５３２は、逆回転システムまたはシャフト４５３３および４５３４に搭載される。逆回転システムまたはシャフト４５３３および４５３４は、モータナセル４５５２に搭載された、４５６０で模式的に示すＩＣ機関に連結される。モータナセル４５５２は、中空支柱またはフィン４５５３により支持される。中空支柱またはフィン４５５３は、柱または竜骨構造４５５０に配置された、覆われた水路４５５１に配置される。給気供給４５６０、燃料ライン４５５９、および電気制御４５５８は、柱／竜骨構造４５５０、およびモータナセル４５５２からＩＣ機関４５６０まで通じる支柱４５５３を通じる経路が決められる。ここで説明した方法によって任意で、エンジン排気は、４５６１に出て、加速された水を混合し、４５０８で推力を生成する。さらなる実施形態において、電動機はエンジン４５６０であり、本質的に同軸または平行に搭載された、１つまたは複数の、ナセルの羽根またはプロペラを駆動する。ナセルは、柱または竜骨素子に位置する、覆われた水路の支柱に配置および支持される。他の場所に搭載されたエンジンからの排ガスは、ここでの開示に含まれるいくつかの方法で、モータの後ろの水の中へと排出される。エンジンは任意で、逆回転ピストンおよびシリンダ構造を有する発明のＩＣか、または、逆回転固定子およびローターを有する電動機であり、それらのうちの１つがハウジングに回転可能に搭載されている。例として、図４０９には、柱または竜骨構造４５５０の、覆われた水路４５５１に位置する、ウォータージェットタイプの推進装置を模式的に示している。水が保護格子４５４２を介して４５４３の通路から入り、羽根またはプロペラ４５３１により加速され、その後船尾格子４５４２ａを介して排出されて４５０８の推力を得る。通常の前向きの動作は、矢印４００３で示されている。電動機は、ナセル構造４５６９に搭載されており、総合シャフトおよび羽根／プロペラハブ４５６５を駆動する。羽根／プロペラハブ４５６５は、軸受４５６６に搭載されている。モータ固定子４５６８は、ナセル構造４５６９に取り付けられており、モータローター４５６７は、シャフト４５６５に取り付けられている。ナセル構造を支持する支柱またはフィン４５３３の１つは、船の他の部分に搭載されたＩＣ機関から、ハウスモータ電源４５５７、モータおよびガスセンサー用電源制御４５５８、任意の水給送パイプ４５６３、および排ガス供給４５６２まで中空である。任意の遮蔽材は、４５７０の電動機の後ろに設けられている。電動機の冷却固定子の部分を補助する任意のフィン４５６４は、流体が流れる方向に並んで外周に設けられている。任意で、電動機の冷却システム用の分離された循環する流体は、ナセルと組み合わされてもよく、または、該流体は、いくらかの好ましい位置の船体の上または中に搭載された熱交換器を通じて、柱を下って再び上って循環される。動作において、排ガスは、処理ボリューム３９１１に入る。処理ボリューム３９１１は、任意で塩類を含まない（salt-free）水の量が制限された生成物（designedly）が任意で、排ガスと混合される場所であり、ガスおよび／または何らかの結果生じる混合物は任意で、汚染物質除去カートリッジ３９１５を通過して、４５６１の推力を排出および生成する。図示しない別の実施形態において、シャフト４５６５は中空であり、任意で、熱的に遮蔽する裏地を有する、および／または、汚染物質除去装置を含み、図４０３に示す方法で、モータのシャフト前方およびいくらかの羽根またはプロペラの後方へガスを導入する。図４０７−４１０、３１３、および３１４（後述）のナセルは、柱・竜骨素子、または水中翼船の水中翼に搭載することができる。または、これらは、船舶の船体の上またはほぼ船体の、水位線の下部に搭載することができる。
【０３２０】
任意により、中空の羽根車またはプロペラのハブおよび／または軸の一部は、断熱材を有している。そのため、加熱されたガスが、ハブの一部を加熱し、該ハブを通過する水を、局所的に蒸発または沸騰させる。一例として、図４１０は、エンジン室内のウォータージェット推進装置を概略的に示す図である。エンジン室は、水中翼柱または竜骨部材内、または従来の船体の上または周りに位置している、シュラウドで覆われた水通路４５５１（シュラウドは図示されていない）内に取り付けられており、主要エンジン室構造体４５６９は、ストラットまたはフィン４５３３上に支えられている。これらの支柱またはフィン４５３３のうちの少なくとも１つは、中空である。船舶の一般的な力の運動の方向は、４００３に示されている。動作中、水は、通路４５５１を通って方向４５８４に移動し、ハブ４５６５ａに取り付けられた羽根車またはプロペラブレード４５３１によって加速される。ハブ４５６５ａは、回転軸４５６５と一体化されており、回転軸４５６５は、一連の軸受および密閉アセンブリ４５６６内に取り付けられている。加速された水は、支柱４５３３を通過して流れ、４５０８において推力を生成し、また、４５７４において、孔４５７５を介して、および、有効なスクープ４５７５ｂおよびまたはベンチュリ装置４５７５ａとして機能する凹部を介して、前部冷却流体回廊４５７２の中に混入し、エンジン室構造体４５６９に固定された電動機ステータ４５６８を通って循環すると共に、これを、通路４５７３を介して冷却する。その後、加速された水は、後部流体循環回廊４５７２の中に流れ込む。この水は、後部流体循環回廊４５７２から、ベンチュリ作用４５７５により、孔４５７７を介して取り出される。上部支柱４５３３は、中空体であり、電子センサおよび制御回路４５５８、電源回路４５５７、排ガス処理流体供給管４５６３、および、通路４５６２を収容している。通路４５６２は、任意により、他の場所に取り付けられたＩＣ機関からの排ガスのための断熱材４５７０で包囲されている。このＩＣ機関は、任意により、他の場所に取り付けられた発電機を駆動して、エンジン室内の電動機に電力を提供する。簡潔にするために、電動機の２つの基本的な部材のみが、示されている。これらの２つの部材とは、直接的または間接的にエンジン室構造体４５６９に取り付けられているステータ４５６８、および、回転軸４５６５に固定されたローター４５６７である。高温の排ガスは、通路４５６２から、３９０８を通り過ぎ、エンジン室構造体４５６９の内部の前部収容空間４５８６の中に移動し、そこから、穴４５７１を通って回転軸４５６５の内部に移動する。回転軸４５６５は、ハブ４５６５と一体に構成されており、ブレード４５３１を支えると共に駆動させる。この回転軸の内部は、任意により、収容空間４５８６の一部が任意により有しているような断熱材ライニング４５７０を備えている。この収容空間の前部は、断熱されていないため、エンジン室構造体４５６９は、ゾーン４５８３において熱くなり、外部に流れる水の一部が、蒸発および／または蒸気に変わることを可能にし、３５８７において、薄い気体流を生成する。水滴または水蒸気が、４５８３において回転軸の内部に入り込むように、任意により、ハブ内に穴または孔４５８２が設けられている。任意で混合ブレードまたはベダル４５８８を備える回転軸を過ぎた後、水は、通路４５６３、内部環状回廊４５７９、および１つまたは複数のノズル４５７８を介して、混合または処理ゾーン４５８５の中に入る。このゾーンは、任意により、少なくとも１つの選択された汚染物質の除去を支援するための流体が導入されるゾーンである。ノズル４５７８は、この流体を、噴流またはスプレー状に、４５８０に方向付ける。水は、任意により断熱材４５７０でライニングされた混合ゾーン４５８５を過ぎると、任意により、留め輪３９１７によって保持されている排気処理装置またはカートリッジ３９１５を通過して、４５６１において、流出すると共に一定の推力を伝達する。選択的または追加的に、任意の排気反応流体を、例えば４５８０において、電動機の前方に位置する収容空間４５８６内の排ガスに導入してもよい。他の一実施形態では、収容空間４５８６内には、３９１５ａにおいて示されるような任意の種類の排気処理材が配置される。モータは、中空軸の周りに配置されるので、比較的大きな直径を有していてよい。ここでは、モータは、比較的長いように示されており、この、長さと直径との組み合わせは、大きな牽引面積を可能にし、従って、実質的に大きな出力を可能にする。他の一実施形態では、回転軸の中、および／または、収容空間４５８６の中に、排気処理装置またはカートリッジ３９１５が配置されている。ここでは、電動機のための冷媒は、船舶を移動させる水である。他の実施形態では、この冷媒は、任意により支柱を介して供給される、空気を含む任意の好適な流体である。さらに他の実施形態では、排ガスは水の中には流入せず、もしＩＣ機関が、水中翼、竜骨部材、または柱の中または上の、水面下の位置に取り付けられているならば、エンジンの排ガスは、柱または船体を通って上に送られ、図３４２、図３４４、図３５２、および図３７９に概略的に示される、水面上の船体の一場所から、または、図４１２、図４１５、および図４１６に示されるような方法で、放出される。
【０３２１】
選択された一実施形態では、船舶に動力を供給する往復動／タービン複合ＩＣ機関のタービン段が、取り付けられており、水位線よりも下で、タービンの排気を放出して、これによって推力を生成するようになっている。タービン段自体は、水位線よりも下に取り付けられていてもよく、この場合、使用しない時に水の流入を妨げるための任意のカバーを備えている。または、タービン段は、水位線の上に取り付けられていてもよく、この場合、タービンの排気は、水位線よりも下に導かれる。往復動段が、タービンの近傍、側、または前に、取り付けられていてもよいし、あるいは、任意により高温且つ高圧の排気を往復動段からタービン段に導く断熱された通路を有して、船舶の他の部分に取り付けられていてもよい。往復動段は、任意により、直接、羽根車またはプロペラといった推進装置を駆動させることが可能であり、任意により、軸および／または変速機および／またはギアリングによって、タービン段に機械的に連結されていてよい。他の一実施形態では、タービン段は、推進装置を駆動させる電動機の近傍、側、または前に取り付けられており、この場合、往復動段からの排気は、任意により、タービン段に達する前に、図４１０に示されるようなモータの内部核を通過する。往復動段は、電力をモータに提供する発電機を、直接的または任意のコントローラを介して、駆動させる。任意により、水が、任意により、全体的または部分的に包囲するシュラウド内の、タービンの中に入る前、または入った後に、排ガスに導入される。電動機は、任意により、軸および／または変速機および／またはギアリングによって、タービン段に機械的に連結されていてよい。選択された一実施形態では、複合往復動／タービンＩＣ機関のタービン段は、その排気を水位線よりも下に放出して、幾らかの推力を生成する。一例として、図４１１は、大型の商業船の、手すり３８７３を有する船体４００１の船尾部分を概略的に示す図である。通常の運動の方向は４００３に、舵は４００７に、船尾白色灯は１６に、中央の水位線は４００２に示されており、エンジン室型のハウジングが、４８０１において、突出して船体の側面に融合している。船体の内部の部材は、破線で示されている。往復動機関４００９が、船体４００１のエンジン室の突出部または半体４５６９に取り付けられた推進装置４００８を、軸４００８ａを介して駆動して、４５０８において推力を生成する。ここで、高温且つ高圧の往復動機関の排気は、水位線よりも上に取り付けられたタービン段４８０３に、任意により断熱された通路４８０２によって送られる。タービンの排気は、任意により断熱された別の通路４８０４を介して移動し、エンジン室またはハウジング４８０１の後部対向口４８０５において流出し、４５６１において推力を生成する。ＣＯ２の除去のための排気処理システムを含む１つまたは複数の排気処理システムが、排ガスの流路内の任意の場所に取り付けられていてよい。例えばＣＯ２除去システム４８０６が、通路４８０２内に取り付けられている。他の一実施形態では、排ガスは、追加的または選択的に、図４００〜４１０のいずれかに示されるような方法で、水位線よりも下に放出される。往復動段および任意によりタービン段への空気の供給は、上方のデッキ（図示されていない）から行われる。他の一実施形態では、複合往復動／タービンＩＣ機関のタービン段は、その排気を、水位線よりも上に放出して、幾らかの推力を生成する。これは、一例として、図４１２に概略的に示される通りである。ここで、図４１１の図解と同様の部材には、類似の番号が付されている。プロペラなどの推進装置４００８が、船体４００１のエンジン室の突出部または半体４５６９に取り付けられており、複合往復動／タービンＩＣ機関の往復動段４００９によって、変速機軸３８０７および駆動軸４００８ａを介して駆動され、４５０８において推力を生成する。高温且つ高圧の排ガスが、任意により断熱された通路４８０２を介して一連の排気処理装置４８０６まで移動すると共に、この排気処理装置４８０６から、任意により断熱された通路４８０４を介してタービン段４８０３まで移動し、４５６１において一定の推力を生成する。任意により、４８０７には、タービン段および／または往復動段のための、空気スクープが設けられており、選択的に、上方のデッキ（図示されていない）から空気が供給される。手すり３８７３は、高温ガスが逆流する作用を最小化するために、後退した状態で示されている。さらなる一実施形態では、図４１１および図４１２の部材および開示は、水中翼船に適用される。ここでは、動力および推進システムの全てまたは一部は、竜骨部材内、および／または、１つまたは複数の水中翼の柱の下部に、取り付けられている。選択された一実施形態では、往復動／タービン複合発動機の全体が、エンクロージャまたはハウジング内に入れられて、水位線よりも下に取り付けられている。多くの適用例では、往復動段の出力の最適回転速度は、タービン段軸の最適回転速度とは異なる。さらなる一実施形態では、往復動段の回転出力軸とタービン段の回転軸とが、機械的に連結されているならば、変速機は、往復動段の回転出力軸とタービン段の回転軸との間に、配置される。さらなる一実施形態では、変速機は、可変の駆動比率を有している。このような可変の比率は、推進装置によって生成される推力に対する、タービン段によって生成される推力の相対推力を変動させて、様々な前進速度、様々な動作条件、および様々な天候に適合させるために有効である。他の一実施形態では、図４１１および図４１２の船体内および船体上の構成は、水中翼船の船体に適用される。
【０３２２】
図４１３は、一例として、４００３で示す原則的な前進運動において、船体４００１の一部に取り付けられた空洞の支柱又はフィン４５５３に支持されたナセル又はエンクロージャ４５６９を概略的に示すものである。複合の往復動／タービンＩＣエンジンの往復動段４００９は、４５０８で示す推力を生成するためのスタブシャフト４８２１を介して、推進装置４００８、ここではプロペラを駆動するために、ナセルの前方に搭載されている。あるいは、推進装置は、ここ以外に示すように、羽根車又はウォータージェットの一部であってもよく、及び／又は覆われていてもよい。複合段からの高温高圧の排ガスは、内部断熱材４８１８を任意に有し、かつ任意の排ガス処理モジュール４８０６を含む空洞の通路４８１７を、４５０３で示すように通過する。あるいは、通路４８１７及び断熱材４８１８の位置が反対である。その後ガスは通過し、４５６１で示す一定の推力を生成するために、全体的に及び／又は部分的にタービン段４８０３に動力を供給する。任意で、膨張区域４８２２において水蒸気及び／又は蒸気を生成するために３９１１で示すように十分な量の水を収容できるように、スクープが４８１３で示すように設けられる。空洞の支柱は、往復動段用でありタービン段における任意の追加熱用でもある燃料ライン４８２３、各段用の個々の電子制御及びセンサ回路４５５８、及び任意の円周のプレナム４８２０への外気供給用の通路４８１２を含む。通路４８１７は、スタブ支柱４８２１及び／又はタービン段４８０３に、任意に機械的に接続されている任意の回転シャフトである。任意で、後段のリンケージは、４８１６で概略的に示される、任意で様々な変動比率を有する変速機を介している。プレナム４８２０からの外気は、４８１４で示されるように往復動段に供給され、任意で、４８１９に示されるように、通路４８１５を介してタービンにも供給される。任意で、プレナムは、例えば始動モータ、潤滑材又は燃料、ポンプ、コンプレッサ等（不図示）を含む、１段または２段用の冷却を必要とするサブシステムを含む。別の実施形態では、複合の往復動／タービンＩＣ機関の電動機及びタービン段は、水面下でエンクロージャ又はハウジングに搭載されており、複合発動機のタービン段からの排ガスがタービンに少なくとも部分的に動力を供給する。一例では、図４１０の構成は、任意の混合区域４５８５及び／又は任意のガス処理装置３９１５を排除又は縮小することによって、及び、その領域のタービンに、任意で後段のあらゆる排ガス処理装置に搭載されることによって適用されうる。別例では、図４１４は、基本的には図４１３と同様の特徴を概略的に示し、電動機はタービン段を置換し、ここでは船体における好都合の箇所に配置されている。図４１３と同様の機能には同じ符号が付されている。ナセル又はハウジング４５６９の後部は図４１３と同じであり、シャフト４８２１及び４８１７、固定又は変動比率の任意の変速機４８１６、及び互いの任意の関係についても同じである。電動機４８２６は、４５０８で示される推力を生成するために、スタブシャフト４８２１を介して、推進装置４００８、ここではプロペラを駆動する。あるいは、推進装置は、ここ以外に示すように、羽根車又はウォータージェットの一部であってもよく、及び／又は覆われていてもよい。他の箇所に配置されている複合段からの高温高圧の排ガスは、矢印４８２４によって示されるように、任意に円周の排気プレナム４８２５に流入するために、断熱通路４５６２を任意に通る、船体４００１の任意の処理モジュール４８０６を介して進む。プレナムから、排ガスは、シャフト４８１７の穴４５７１を介して通過し、４５０３で示すように、タービン段４８０３に流入するために、排気処理モジュール４８１６を介して進む。任意の断熱材４８１８は、シャフト４８１７の内側の一部、及び排気プレナム４８２５の内周に設けられている。ナセルを船体に取り付けている空洞の支柱又はフィン４５５３は、排ガス通路４５６２、モータ用の電動パワー回路４５５７、モータ及びタービン段用の個々の電子制御及びセンサ回路４５５８、タービンへの追加熱用の任意の燃料ライン４８２３、及び、設けられているタービンバイパス、又は、その他の外気及び／又は冷却する選択された構成部材用の、４８１４で示すように任意の円周の外気プレナム４８２０に入るための任意の外気供給通路４８１２を含む。さらなる実施形態では、燃料供給システムの全て又は一部、及び／又は、図１、１３、１６及び２０に概略的に開示されたエンジン作動パラメータの少なくとも部分的な電子制御が、図４０７〜４１４のあらゆるエンジンに適用される。
【０３２３】
図４０７〜４１０、４１３及び４１４のパワーユニットは、どの種類のハウジングにも受け入れられ、任意の数又は組み合わせにおいて用いられ、船体、柱、竜骨素子、及び／又は水中翼を含む船舶の任意の部分の任意の位置に搭載されうる。図面は、パワーユニットが水面下に搭載されていることを示すために参照されるが、代わりの実施形態では、それらは水面上に搭載される。複合の往復動／タービンＩＣ機関の往復動段は、複数のタービン段に高温高圧の排ガスを供給するために用いられ、任意の場所に配置される。別の実施形態では、パワーユニットは、竜骨素子に順に搭載される１つ又は複数の空洞の水中翼に取り付けられた１つ又は複数のナセル又はハウジングに搭載されている。さらなる実施形態では、水中翼柱の足部が竜骨素子として機能する。３つの代替例は、平面図４１５及び部分立面図４１６に概略的に示され、４００３が通常の移動方向であり、４００２が船舶の船体４００１に対する水面を表している。ナセルのように丸みを帯びた２つの突出部又はハウジング４８３１は、パワーユニットを備えるために船体４００１の後部から延びており、例えばタービンの外気及び／又はバイパスの外気用、及び／又は電動機の冷却用の任意の外気供給４５４３が、スクープ４８３２を介してハウジング４８３１に流入する。船舶の上面上の任意の光電池（ＰＶ）アレイは、７１で概略的に示される。船舶は、救命ボート２９、白色後部灯１６、赤色左舷灯１５、緑色右舷灯１５ａ、少なくとも１つのホイール式ステアリング制御部２８及び少なくとも１つのレバー式推進速度及び後進制御部３２を含む破線３１で示される操舵室を含む上部構造物３０を有する。３つ全ての例では、船舶は、船体に搭載された１つの往復動機関段４００９、及びハウジング４８３１のそれぞれに設けられる２つのタービン段４８０３を有する複合のＩＣ機関によって作動する。高温高圧の排ガスは、往復動段４００９から排ガス処理システム４８３４に流れ、二酸化炭素を含む任意の物質が除去され、そこから任意の断熱通路４８３３を介して各タービン段４８０３に進む。往復動段は、コントローラ４８３６を介して任意に電動パワーを供給し、エネルギー格納装置４８３８と任意に接続されている電動発電機４８３５を駆動する。第１例は、図４１５の最上部に示されており、４５６１で示す追加的な推力を提供するために任意で外気を加速し、及び／又は、４５６１で示す推力を提供するタービン用の外気を圧縮する、タービン段のシャフト及び／又は任意の推進装置４００８を駆動する回路４８３７を介して動力を供給する電動機４８２６を示している。第２例は、図４１５の下部に示されており、タービン段は、４５６１で示す追加的な推力を提供するために任意で外気を加速し、及び／又は、タービン段４８０３用の外気を圧縮及び／又は供給するために、回転するように任意に推進装置に接続され、その接続前に搭載されている。あるいは、３つ全ての例における推進装置は省略されてもよいが、スクープ４８３２で得られた任意のラムエアは、タービンによって必要とされる外気を供給するのに十分である。第３例は図４１６に示されており、ハウジング４８３１における水面上のパワーユニットは第１例と同じである。ここで、いくつか又は全ての動作モードでは、追加的な電気エネルギーは、任意のコントローラを介して得られ、方向舵４００７及び方向舵柱４００７ａを介して４５０８で示す推力を供給するために、任意のシャフト４００８ａを介して水面下の推進装置４８３９を駆動する追加的な電動機４８４０に動力を供給する。この開示における任意の実施形態では、複合発動機は、タービン段用の高温高圧の排ガスに含まれるエネルギーに対して、往復動段出力シャフトでの総エネルギーの任意の割合となるように、何らかの方法で組み立てられうる。図４１５及び４１６の船舶は、従来の船舶又は水中翼船（水中翼構造（任意に船舶の前方にある）は不図示である）であり、その場合に示される推進力システム及び方向舵は水中操縦船体用である。船舶が水中翼船である実施形態では、柱、竜骨、水中翼及びパワーアレンジメントは、ここでのあらゆる開示に従う。さらなる例は、立面図４１７及び“Ａ”部で得られる平面図４１８を概略的に示しており、竜骨素子及び水中翼柱４００４の底部は同じである。その柱は、４００３で示された通常の移動方向に、保護用スタブ竜骨４００６ｂを有している。２つの空洞の支柱又は水中翼４８４３は柱の底部に取り付けられており、そのそれぞれが可動のピッチフラップ４０３４を有している。水中翼の端部には、任意の種類のパワーユニット４８４２を含むナセル又はハウジング４８３１が搭載されており、ここに、及び／又は実施形態及び図４１０〜４１６及び３２９〜３３１及び３３６の変形例に開示された、４５６１で示された推力を生成するために用いられるＩＣ機関／電動機／推進装置の任意の組み合わせを含む。空洞の柱４００４、及び空洞の支柱又は水中翼４８４３は、パワーユニット及び水中翼のために必要となるあらゆるものを含み、１つ又は複数の任意の断熱された排ガス通路４５６２、外気用の通路４８１２、任意の電動機４５５７用のパワー回路、センサ及び制御部４５５８用の電子回路、フラップを作動させるため、又は他の目的のための油圧パイプ４８４４などを含む。
【０３２４】
さらなる実施形態では、水面下に搭載されている全ての駆動及び推進力部材は、任意の適切な材質からなり、セラミック材、プラスティックタイプの材質、カーボンファイバー及びそれに関連した材料、及びステンレス鋼及び／又は同様の合金などのステンレス合金を含む。そのような駆動部材は、羽根車又はプロペラ、駆動シャフト、電動機ハウジング、排気パイプ、タービンエンジン部材などの推進装置を含む。別の実施形態では、移動中に推進力を生成する流体（ガス及び液体を含む）用の排出口には、部材を駆動するために有効な水又は他の物質の流入を防ぐために、船舶の速度が所定のレベルまで遅くなると閉じるフラップ又は他のバルブが設けられている。フラップ又はバルブは機械的に作動され、オペレータの行為及び／又は自動的に、及び、任意のソレノイド及び／又は同様の装置のいずれかによって、及び／又は、それは圧力により作動され、排出口を通る流体の流れが所定のレベル以下になるときに閉じる。一例として、図４１９は、方向４００３に通常の移動をする船舶用の流体排出口構造４８５１を、閉じた位置が実線にて示されたフラップ４８５２とともに示すものである。作動中、流体の流れ４５６１は、フラップ４８５２を閉じるためにバイアスされるバネ４８５３の圧力に反発して、４８６０の破線で示すようにフラップ４８５２を開いた位置に維持する。そのフラップは、断面がほぼ円又は楕円の流体排出通路構造４８５１に搭載され、４８５４で示す中心軸外に配置されているので、流体の流れが４８６０の破線で示す開位置にフラップをバイアスすることができる。回転軸はその構造を貫通し、伸張バネ４８５３によって構造４８５１の固定点４８５６に接続されたアーム４８５５に外側に取り付けられている。フラップが開くとき、そのバネが引き伸ばされ、軸４８５８沿って位置合わせされる。シールは４８５９で示すように設けられ、レッジ４８５７に引っ掛けられている。別例では、断面図４２０及び平面図４２１は、断面がほぼ円又は楕円の流体排出口構造４８５１の閉鎖の別の実施形態を概略的に示すものであり、通常の船舶進行方向が４００３で示されている。フラップ４８５２の移動は、フラップを閉じるために位置４８６０にバイアスされるバネ４８５３、任意にソレノイドを含むアクチュエータ４８６１の組み合わせによって制御され、また、フラップが閉じるときに排出口の端部を洗浄するとともに、排出口構造４８５１の外側を通り過ぎる流体の流れに突出するためにフラップに搭載された小金属薄片４８６２によって制御される。フラップは、４８６５で示すバネ固定軸及び４８６６で示すアクチュエータ固定軸を有するアームエクステンションを有し、構造４８５１と一体のヒンジ４８６４の軸４８５４を中心軸として配置されたアーム４８６３に搭載される。実線は、フラップアセンブリが開いている状態を示し、破線が４８６０で示すようにその閉じた状態を示している。フラップが開くとき、フラップ軸及びバネ軸が位置合わせされるので、バネの推力はフラップを動かすことができない。アクチュエータが閉鎖動作を開始するとき、その軸は再度位置合わせされ、バネがフラップを閉じるように機能する。対照的に、アクチュエータ軸は位置合わせされるので、アクチュエータは常にフラップを動かすことができる。バネ及びアクチュエータの両方のアセンブリは、任意に、構造４８５１と一体の小カウリング４８６８によって保護される。フラップの金属薄片は、船舶の移動がバネの閉鎖力に十分に打ち勝つときフラップを開くように機能し、かつ、船舶移動中、部分的に容易に、十分に開いた位置にするようにフラップを維持することが可能である、任意にフラップアセンブリに重力よりも大きな、４８６７で示す押し上げ力を提供する、という２つの目的を果たす。さらなる実施形態では、流体排出口は水面下に搭載され、フラップによって閉じられる場合、あらゆる過剰なガス用の吹き抜け通路、及び／又は過剰な水を除去するための、任意なポンプでもある凹部又は集水孔が設けられている。一例として、図４２２は、フラップ４８５２が閉じているときの流体排出構造４８５１を有する船体４８７１の後部の外郭をまさしく概略的に示すものであり、４００３で示される通常の船体移動である。いくつかのアプリケーションでは、通常の流体の流れ４５６１が全体的に停止しなかったときにフラップが閉じてもよく、それにより、通路４８７２は、依然としてゆっくりと蓄積している流体４８７３を、船舶の内側又は外側の任意の好都合な位置へと向ける。いくつかの例では、フラップが十分に閉じてしまう前に、いくらかの水が構造４８５１に流入してくる。任意の種類の凹部又は集水孔４８７４は、ポンプ４８７６に接続された排水通路４８７５とともに設けられ、通路４８７８を介して、過剰な水４８７７を船舶の内側又は外側の任意の好都合な位置に排出する。さらなる実施形態では、図４１９〜４２２の特徴は、流体注入口を閉じるために適用される。
【０３２５】
さらなる実施形態では、船舶が移動状態にあるとき、ガス流の薄層は、任意に、抵抗を減らし、速度及び／又は燃料節約を増すために、あらゆる水面下の船舶表面間に入り込む。そのようなガス流は、層流とも開示されうる。別の実施形態では、任意の水面下の船舶表面の任意の位置は、ある程度の水の局所的な気化及び／又は沸騰を実現するために加熱される。ガス流及び／又は加熱はどの種類の表面上でも現れ、船体、水中翼柱、竜骨素子、及び／又は、方向舵を含むどの種類の水中翼の表面をも含む。一例では、平面図４２３、“Ａ”部で得られる断面図４２４、“Ｂ”部で得られる断面図４２５は、符号を付していない破線の矢印によって示される排ガスの流れの方向に、及び４００３で示す通常の移動方向に、直接的に、又は水の局所的な気化及び／又は沸騰によって、水及び金属薄片間に層流ガス流を生成可能な水中翼４００６を有する竜骨素子４００５を概略的に示すものである。竜骨素子は、水中翼柱（不図示）に取り付けられ、その柱を通るように排ガスなどのあらゆる高温の流体が方向付けられる。水中翼表層４８９７は単線によって示され、その支持構造は不図示であり、バラストタンク４８９５及び燃料タンク４８９６は断面図のみで概略的に示される。上部（左側）の水中翼では、高温の排ガス又はその他の高温の流体は、任意の好都合な位置を、ここでは先端を加熱するために、断熱供給通路４８９０に沿って流れる。その後、それは、ここに開示のものも含むが、任意で方向４５６１に推力を供給するために、断熱帰還通路４８９２を介して流れる。その表層の断熱は、先端４８９１の後方の小帯片で省略されており、表層のその部分が、４５１７で示す層流における水中翼表層の少なくとも一部を通過するためのガスの小膜４８９４を引き起こすほど十分に水を気化及び／又は沸騰するように十分に加熱される。下部（右側）の水中翼では、圧力下の、任意で高温の排ガスは、表面に現れるガスが、４５１７で示される層流における水中翼表層の少なくとも一部を通過する小膜を形成するように、任意で、任意の好都合な位置に、ここでは先端に沿って配置された近い間隔の一連の小開口部４５１５を介して水の中を通すための断熱中央及び下部供給通路４８９０に沿って流れる。任意で、非帰還バルブは、下部通路４８９０内の圧力を維持するために、４８９８で示すように設けられ、特定の作動条件下で開口部を通る水の小粒子の進入を制限する。ガスが十分に高温である場合には、そのような水は、蒸気に戻り、先端通路内に追加的な圧力を提供する。両断面図では、ガスは、小気泡４８９９によって概略的に示される。上記の原理の概要は、航空機に適用されてもよい。さらなる実施形態では、高温の排ガスは、任意で、及び／又は選択的に、非冷却を含む任意の目的のために、航空機の翼表面の後方にある任意の部分的な断熱通路を通される。別の実施形態では、断熱通路からの高温の排ガス又はその他の高温の流体は、非冷却を含む任意の目的のために、航空機の翼表面の表層における精細な開口部を通される。さらなる実施形態では、高温の排ガスは、離陸前のエンジン暖機中の非冷却用に用いられる。さらなる実施形態では、複合の往復動／タービンＩＣ機関の往復動段からの高温の排ガスの少なくとも一部は、離陸前の非冷却用に用いられ、その一部は離陸中のタービン段に転用される。航空機の概略的な構成は、図４２３〜４２５に示されるものと同様である。図４００〜４２５に開示された特徴は、図３４１〜３９９の船舶に含まれるように、何らかの方法で組み合わせられうるものであり、その場合、車両及び航空機において適しており、ここで開示されたものを含む。
【０３２６】
適している限り、又は適用できる限り、航空機に関する図３２５〜３４０の発明、特徴、構成、及び開示は船舶に適用されてもよい。例えば、図３２９〜３３１及び３３６のエンジンは、あらゆる種類の船舶の船体又は上部構造物の内部又は上部に搭載されてもよく、高速の水中翼、及びその他の船舶及び／又は本発明の船舶を含む。図４００〜４２２に示された実施形態では、適しているのであれば、あらゆる種類のガスが用いられうるものであり、蒸気または水蒸気を含む、又はそれらから構成される。１つ又は複数の燃焼機関が図３４１〜４２５の船舶に示される場合、そのようなエンジンの排ガスは、炭化水素、粒子状物質、一酸化炭素、一酸化窒素及び／又はＣＯ２を含む選択された汚染物質及び／又は物質を除去するために、ここに開示されているように、又はその他の任意の方法で処理されてもよい。図３４１〜４２５の構成部材、特徴又は図案はいずれも、任意の特定の比率又は任意の特定の規模で互いに図示されたものではなく、羽根車又はプロペラを囲む任意の覆い又はエンクロージャの前又はその内部の任意の断面領域は、任意の好都合な大きさ及び／又は形状を有しうる。この完全な開示における羽根車及びプロペラは、概略的に示されるものであり、任意の特定のアプリケーション用の比率、形状又は大きさで示される必要はない。この開示を通じて言及された船舶の推進装置は、前述の実施形態が特定の推進装置だけに用いられるものでなければ、任意の種類であってよく、プロペラ、羽根車又はウォータージェット、アルキメデススクリューなどを含む。任意のタイプのエンジンは、ここで開示した船舶に動力を供給するために用いられてもよく、蒸気機関、スターリングエンジン、タービンエンジン、従来の往復動ＩＣ機関、及び本発明のエンジンを含む。
【０３２７】
ＣＯ２の除去用のものを含む本発明の排出処理システムは、任意の目的で船舶の任意の部分に位置している任意のエンジン又は燃焼プロセスの排ガスとともに用いられる。任意の適したグランド及びシールは、船体又は任意の他の構成部材に水が流入するのを防ぐために、柱及び船体間、柱の部分間、水中翼の部分間、船体を含む旋回している及び固定された構成部材間、回転シャフト及び船体間の接合部周辺に設けられてもよい。その開示では、ガスが水中での推力を生成、又はその他の機能を実行することが可能な技術は、一般に、その開示の往復動ＩＣ機関に関連するように開示されている。そのような技術は、任意のエンジンを組み合わせて用いられうる。水は、任意の適した手段によって加熱及び／又は膨張されてもよい。本発明の原理は、双胴船又は三胴船などのマルチ船体と同様、一例として示された単一船体に適用される。本発明の原理は、風力駆動又は太陽電池式の船舶である機械的に駆動されない船舶にも適用される。一例として、機械的に駆動される船舶が示されており、そのいくつかは任意に帆を有していてもよい。帆を有する船舶は、任意で、船体が水中にない場合には機械的な動力の下で、及び船体が水中にある場合には帆の下で作動することができる。ここで開示した特徴に関する全ての水中翼は、帆によって単独で動力を供給される船舶、又は、例えば特定の深海レース用の帆船のような緊急時だけの使用のためのエンジンを有する帆船において具現化されてもよい。帆を有し、エンジンを有し又は有さないある船舶であって、水、風力、実際の風向、見かけ上の風向及び水中速度の特定の具体的な条件下にある場合、本発明の水中翼装置は、船舶全体又は一部分が水中にない状況では、エンジンがその条件に到達するために用いられてきたかどうかに関わらず、風力だけによって船体を進ませるために用いられる。適している限り、又は適用できる限り、航空機に関する図３２５〜３４０の発明、特徴、構成、及び開示は船舶に適用されてもよい。例えば、図３２９〜３３１及び３３６のエンジンは、あらゆる種類の船舶の船体又は上部構造物の内部又は上部に搭載されてもよく、高速の水中翼、及びその他の船舶及び／又は本発明の船舶を含む。図３３８〜３４０の複数の箇所で伸縮可能な翼は、あらゆる種類の船舶の船体又は上部構造物の内部又は上部に搭載されてもよく、高速の水中翼、及びその他の船舶及び／又は本発明の船舶を含み、そのため水面下又は水面上に搭載されている。適している限り、又は適用できる限り、水の流体媒体を通じての移動に関する図３４１〜４２５の発明、特徴、構成、及び開示は外気の流体媒体を通じての移動に適用されてもよく、ヘリコプター、飛行船などの軽飛行機、固定翼の航空機などのあらゆる種類の航空機の内部又は上部に含まれる外気アプリケーションを通じての任意の移動に用いられてもよい。例えば、開口部が除去され、図４００のように任意の水が供給部３９１０ａを介して供給される場合には、図４１３及び４１４の開示は、図４００、４０１、４０２及び４０４と同様、流体媒体としての外気に適している。リバース機能が無視される場合には、図４１６の特徴及び開示は、流体媒体としての外気に同様に適用できる。僅かに異なる外気の供給及び排ガス処理用の任意の流体の蓄積においては、図４１３〜４１８の特徴及び開示は、流体媒体としての外気に適している。図３４１〜４２５では、船舶も、表現された特徴及び構成部材も、任意の特定の規模及び／又は大きさで互いに比例して示されたものではない。さらなる実施形態では、本発明の船舶は、ステンレス鋼タイプの合金、及び／又は、錆びない及び／又は実質的な耐食合金から実質的に製造され、ここでは続いて言及されるものを含む。原価がより高いが、塗装及び維持費用の大幅な削減によって相殺される。費用は、現状の安全マージンを削減することによりさらに低くされうるが、金属の有意な減少、及び、金属及び耐用期間の錆び及び腐食を通じての溶接強度を考慮に入れる。一般に、ステンレス鋼タイプ及び選択されたその他の耐食合金は、現在用いられている従来型のスチールよりも単位重量につき強固であるので、船舶構造及び表層の質量は、燃料効率及びより低いＣＯ２排出を向上させるために実質的に削減されうる。
【０３２８】
ここに開示される往復動機関、コンプレッサ、およびポンプは、従来のユニットよりも高い速度で動作する可能性が高く、幾つかの適用例では、変速機の回転速度が低減されることが望ましく、および／または、他の目的のために、変速機の回転速度が低減されることが望ましい。変速機が、固定比率の変速機でないならば、ほとんどの適用例において、速度を無限に変更可能な無段の連続可変変速機（ＣＶＴ）が、３と６との間の固定比率を有する段階的変速機よりも好ましい。段階的変速機は、ある程度は、比率変更の間に切り離す必要がある。現在商業的に使用されているＣＶＴは、一般に、約１００ｋＷ（１３３ｈｐ）よりも少ない所要電力に制限されている。本発明の目的は、所要電力に無関係に、あらゆる用途における使用のためのＣＶＴを提供することにある。このＣＶＴは、動力を持続的に、所定のパラメータの間を無限に変化可能な比率で流すことを提供する。ここに開示されるエンジンの具体的な実施形態は、２つのクランク軸を備えており、本明細書には、２つのクランク軸の電源装置による使用に適したＣＶＴ、および、単一のインプットシャフトによる使用に適したＣＶＴが、開示される。出願人に公知の今日の商業的などのＣＶＴとも異なり、一定の速度で移動する際に、理論的には無限且つ摩擦のない接触域を有するＣＶＴを提供することが、１つの目的である。幾つかの実施形態では、駆動比率の遷移の間だけは、わずかな摩擦および動力損失が存在し得る。これは、従来のＣＶＴの特徴でもある。他の実施形態では、比率変更の間に、実質的には、摩擦も動力損失も起こらない。可変の駆動比率機能を提供することに加えて、さらなる目的を達成するために、ここに開示される変速機の様々な素子を組み合わせて、クラッチ、反転機構、差動装置、動力取出源、および、例えば、四輪駆動車の前輪と後輪との間で負荷を変更するために使用する可変の負荷分配器を含むさらなる機能を、１つのユニットにおいて提供することが可能である。本発明の変速機は、動力を、任意の種類のエンジン、モータ、コンプレッサ、ポンプ、および／または回転軸に、または、これらから、伝達することに適している。また、本発明の変速機は、任意の種類の航空機、船舶、車両、軌道車、列車または鉄道車両、工業設備および／または作動機構と共に取り付けること、および／または、これらへの取り付けに適している。
【０３２９】
ここに、変動比率変速機の新規の実施形態を開示する。一般に、記載および図面を簡略化すると共に、本発明のステップの明確な理解を提供するために、新規の顕著な特徴だけについて説明し、公知の一般的な部品については説明を省略する。開示される変速機の場合、これらは、任意により、何らかの形状のハウジング内に取り付けられる、および／または、該ハウジング内に組み入れられる。このハウジングはさらに、エンジンを含む他の任意の機構を収容していてよい。さらに、この変速機には、任意により、少なくとも幾つかの変速機部品間の摩擦および損耗を低減するため、および／または、選択された変速機部品に、または該変速機部品から、熱を分配するためのシステムが設けられていてもよい。このようなシステムを、以下では、潤滑装置と呼ぶ。ほとんどの実施形態では、潤滑装置は、流体を循環させる用途を含む。流体が液体である場合、このような液体は、同時に、選択された部品を潤滑する、および／または、選択された部品を冷却するために用いられることもあることが知られている。互いに接触し合った金属部品と互いに接触し合った摩擦材料との両方を備えるアセンブリにおいて、液体を使用する方法については、例えば、湿式クラッチの場合のように、公知である。重要な一実施形態では、常に使用される特定の比率を選択すること、および／または、ローラ直径を直接的または間接的に決定する作動装置を特定の位置に設置することは、１つまたは複数のコンピュータプログラムによって、別々にまたは一緒に、制御され得る。他の一実施形態では、１つまたは複数のコンピュータプログラムは、一方のローラの直径が低減され、その一方で同時に、他方のローラの直径が増大するように、１つまたは複数の作動装置の位置を、直接的または間接的に、決定、制御、および／または、変更する。このような決定、制御、および／または、変更は、任意の適切な手段によって行われる。これらの手段には、１つまたは複数の駆動機構において、ソレノイドを使用すること、サーボモータを使用すること、および／または、圧力液体を油圧モータまたはポンプと共に使用することが含まれる。さらなる一実施形態では、任意の種類の電気ソレノイド、サーボモータ、油圧モータ若しくはポンプ、または他の作動装置が、本発明の変速機を包含するハウジング内に設置されており、電気回路が、ハウジングを貫通している手動制御装置または自動制御装置から、作動装置に接続している。他の実施形態では、任意の種類の、油圧式に作動されたピストン、モータ、ポンプ、または、他の機構が、本発明の変速機を包含するハウジング内に設置されており、圧力液体循環路が、ハウジングを貫通している手動制御装置または自動制御装置から、ピストンまたは他の機構に接続している。ここに開示される変速機の重要な実施形態では、以下の可変のパラメータのうちの少なくともいくつかが、手動の動作によって、および／または、コンピュータプログラムによって、または、これらの組み合わせによって（手動の動作とコンピュータプログラムとを組み合わせる場合、これらは、別々、または、同時に用いられる）、決定、制御、および／または、変更される。これらの可変のパラメータとは、すなわち、１つまたは複数の出力軸を合わせた速度または別々の速度、変速機ケーシング内の空気またはガスの温度および／または圧力、任意の潤滑流体および／または冷却流体の温度および／または圧力、変速機の比率変更の速度および程度である。任意のコンピュータプログラムが、１つまたは複数のコンピュータにロードされ、任意の適切な手段により、変更される電気回路を提供し、場合によっては受け取る。このような手段は、任意により、１つまたは複数の駆動機構において、ソレノイドを使用すること、サーボモータを使用すること、および／または、圧力液体を油圧モータまたはポンプと共に使用することを含み、上述の決定、制御、および／または変更は、任意により、１つまたは複数の駆動機構において、ソレノイドを使用すること、サーボモータを使用すること、および／または、圧力液体を油圧モータまたはポンプと共に使用することによって、行われる。このコンピュータは、任意の従来の位置である、変速機の上若しくは中、または、変速機がその一部を構成するシステムの上若しくは中に、取り付けられている。このコンピュータは、任意により、以下の項目のうちの１つまたは複数を測定する、少なくとも１つまたは複数のセンサまたは測定装置から、電気信号または電子信号を受信し、コンピュータプログラムは、以下の項目のうちの１つまたは複数を測定する、少なくとも１つまたは複数のセンサまたは測定装置から、データを処理するように設計されている。これらの項目とはすなわち、入力軸の速度およびトルク、外気の圧力および／または温度、任意の潤滑流体の圧力および／または温度、変速機が結合されている任意のシステムまたはエンジンから求められる、荷重、速度、および／または、トルク、１つまたは複数の出力軸の荷重および／または速度である。
【０３３０】
本発明の基本的な実施形態は、ベルトまたはバンドなどの弾性の摩擦部材によって接続された少なくとも２つのローラを備える変速機システムを含む。ここで、各ローラは、所望のように、入力軸、中間軸、および、出力軸と連絡しており、これらのローラのうちの少なくとも１つは、制御しながら変更可能な直径を有している。この直径が可変のローラは、その長さのどの地点でも常に、一定の直径を有するが、この直径は、異なる時間において、可変である。このようなシステムによって、高荷重を低損失で伝達することが可能な可変の機械変速機が実現されることは明らかであろう。なぜなら、ベルトとローラとの間の接触域は、一定の比率において、差動滑り（differential slippage）を生じさせるほどではないからである。これが、現在の車輪およびディスク駆動システム、またはベルトおよびＶ字型滑車駆動システムと異なる点である。潜在的な用途は、小型車から、トラックおよび採掘装置を含む大型車、並びに、任意の種類の、客貨車、ヘリコプター、および航空機、並びに、揚水装置および圧縮装置、産業用機械一般、小型船舶にわたり、最も大型の船舶までを範囲とする。この基本的な実施形態は、一例として、図４２６に概略的に示されている。この図では、実線で、任意の動力入力軸によって駆動される直径単位２（diameter 2 units）のローラＡが示されている。このローラは、無端ベルトＣ（引張り装置は図示されていない）によって、直径単位４のローラＢと連絡している。直径単位４のローラＢは、任意の出力軸を駆動させ、結果として、当該出力軸は、入力軸の半分の速度で動作する。破線で示される構成のように、ローラＡが、直径単位４まで増大され、ローラＢが同時に、直径単位２まで低減されると、出力軸は、仮に入力軸の速度が一定に維持されるとすると、入力軸の２倍の速度、当初の構成の４倍の速度で回転することになる。動作中には、このようなギアリングにおける変更が、動力伝達の間に行われ、歯車比が２つの極限値の間を無限に変化可能であることが、意図されている。任意により、ローラＡおよびローラＢが互いに拡大および縮小する能力は、以下に開示されるスダンを含む任意の有効な手段によって、平衡にされる。任意により、ローラＡおよびＢは、直径を増大または減少させるために、バネ仕掛けになっており、ローラＡおよびローラＢの拡大および縮小作動機構は、連結され、ローラＡが接触すると、ローラＢが自動的に拡大するようになっている。これらのローラを、任意の状態に、または任意の状態の組み合わせに配置させ、本発明の変速機装置を形成することが可能である。さらなる一実施形態では、ＣＶＴシステムは、さらに、クラッチとしても機能する。一例として、図４２７には、概略的な断面図において、さらにクラッチとしても機能する変速機装置が示されている。この変速機装置は、無端バンド３によって接続された２つの拡大ローラ１および２を備えている。無端バンド３は、ローラ間の駆動を形成するために必要とされるよりも長くなっている。ベルト引っ張り部材として動作するアイドラーローラ３が、方向５に動かすために、設けられている。入力ローラ１が駆動され、アイドラーローラ４が、引き出された位置にありベルト３を緩ませている��らば、出力ローラは、駆動されないことは明らかである。ローラ４を方向５に内側に移動させてベルトを徐々に引っ張ることによって、駆動が徐々に開始され、これによって、本システムは、クラッチとしても、可変の駆動装置としても動作する。
【０３３１】
さらなる一実施形態では、ＣＶＴシステムは、多数の出力軸を有している。さらなる一実施形態では、ＣＶＴシステムは、さらに差動装置としても機能する。一例として、図４２８には、断面図において、さらに差動装置としても機能する変速機装置が示されている。ここでは、所定の速度で回転する入力ローラ１は、無端ベルト３によって、２つの出力ローラ６および７に接続されている。２つの出力ローラ６および７は、ここでは、軸６および７が可変の様々な速度で回転可能になるように、機械的リンク機構８によって接続されているが、その一方で、軸１は、一定の速度で回転する。これらは全て、大量の任意の適切なトランスミッション液２１２を含有するハウジング２１１内に取り付けられている。任意により、ローラ６および７は、直径を増大または減少させるために、バネ仕掛けになっており、ローラ６およびローラ７の拡大および縮小作動機構は連結されており、ローラ６が接触すると、ローラ７が自動的に拡大するようになっている。本アセンブリが車両内に埋め込まれて、ローラ６が左車輪に接続され、ローラ７が右車輪に接続されると、本システムは、車両差動装置と可変変速機とを組み合わせた機能を発揮するように構成されていることが可能である。後に説明するように、幾つかの実施形態では、本発明のローラは、ベルト張力に対して拡大するようなバネ仕掛けになっていてよい。ベルト張力の増大、従って荷重の増大によって、ローラは縮小される。このような、荷重が変更されると直径が変更されるようなローラを、出力ローラ６および７として用いてもよい。あるいは、本明細書に開示される、任意または全ての変速機の実施形態では、荷重が変更されると、直接的または間接的に、ローラが、拡大または縮小するように作動され得る。他の一実施形態である図４２８では、駆動は逆であってよく、６および７が入力ローラであり、１が出力ローラであってよい。図４２８の原理は、ローラ１が出力軸に連結され、ローラ６および７が、異なる速度で回転可能な入力軸、例えば同期せずに回転する２つのクランク軸に連結されるように、構成されていてよい。同期せずに回転する２つのクランク軸については、本明細書の他の箇所において開示されている。トランスミッション液２１２が、ハウジングのいずれかの場所に取り付けられたポンプ２１３によって、パイプ２１４を通って吸引され、パイプ２１５を通って押し出され、２１６において、スプレーまたは滴注供給を提供する。このポンプは、この図で示されるように、回路２１７を介して電力を供給されて、電気的に駆動されてもよいし、または、このポンプは、ローラが取り付けられた回転軸のうちの１つによって駆動される機械的なポンプであってもよい。他の一実施形態では、ポンプは存在せず、トランスミッション液の量は、２１８において概略的に破線で示されるような量で維持されており、ローラのうちのいずれか１つ、および／または、ベルトが、動作の大部分において、少なくとも部分的にトランスミッション液内に浸るような量になっている。
【０３３２】
さらなる一実施形態では、ＣＶＴシステムは、さらに、可変の量の動力を多数の出力軸に分配するように機能する。一例として、図４２９は、概略的な断面図において、動力分配が２つ以上の出力軸の間で変更される、実施形態を示している。直径が可変である動力入力ローラ１が、無端バンド３によって、２つの出力ローラ６および７に接続されている。これらの各出力ローラ６および７は、例えば、四輪駆動車の前輪と後輪とを駆動する。方向５に移動可能な２つのテンションローラ１０および１１が存在している。実線で示されるように、ローラ１０および１１は、バンドと両方の出力ローラとの間の全接触部分の大部分が、バンドとローラ６との間に来るように配置されており、結果として、全動力のうち、より多くの量が出力ローラ６に伝達され、より少ない量が出力ローラ７に伝達されるようになっている。テンションローラ１０および１１を、破線で示される位置まで移動させることによって、全動力のうち、ローラ７が、ローラ６よりも多い割合の動力を受ける。この手段または他の手段によって、ローラを「巻きつける」バンドの程度を変更することが可能であり、これによって、伝動される動力の量を変更することが可能である。本アセンブリは、例えば、加速時に、後輪により多くの動力を提供するために、および／または、制動時に、前輪からより多くの動力を除去するために、用いることが可能である。さらなる一実施形態では、３つ以上の出力軸を備えるＣＶＴシステムは、さらに、出力軸の２つの部分集合体の間の、第１の差動装置として、および、軸の少なくとも１つの部分集合体の少なくとも２つの軸の間の、少なくとも１つの第２の差動装置として、機能する。図４３０は、一例として、断面図において、変動比率変速機、および、例えば四輪駆動クロスカントリー車に適した３つの別個の差動装置として機能するアセンブリを示している。入力ローラ１は、無端ベルト３によって、「Ｄ」および「Ｅ」で示される、ローラの２つの部分を駆動する。ここで、各対の、上部のローラ１２および１３は、左車輪を駆動し、下部のローラ１４および１５は、右車輪を駆動する。対「Ｄ」は、車両の後輪を駆動し、対「Ｅ」は、車両の前輪を駆動する。これらの対は、任意の手段によって連結されている。この手段によって、図４２８のように、一方の対であるローラ１２および１４の直径の増大が、他方の対であるローラ１３および１５の直径の減少によって平衡にされ、車両の前輪と後輪との間の差動装置が形成される。この手段は、この図では機構１６によって示されている。機構１６の両端部は、副機構１７と連絡しており、図４２８のように各対のローラを連結させているので、左車輪と右車輪との間に差動装置が形成される。出力システムが多数のローラから構成されるならば、本発明のツインクランク軸エンジンを適用するため、および／または、入力システムの接触域と出力システムの接触域とがより等しくなるように、および／または、他の理由のために、１つ以上の入力ローラを有することが望ましい。さらなる一実施形態では、ＣＶＴシステム変速機は、多数の入力軸を有している。図４３１は、一例として、断面図において、４つの出力ローラ１８を備える多数の入力軸のシステムを示している。この４つの出力ローラ１８は、矢印に示されるように反時計回りに移動する無端ベルト３によって接続されており、無端ベルト３は、矢印に示されるように時計回りに回転する２つの入力ローラ１９によって駆動される。これらの入力ローラは、任意により、機械的に接続されており、ここでは、２０において破線で示される中央軸および歯車が、２１において概略的に破線で示される歯によって、入力ローラ軸１９ａに固定され、且つ、入力ローラ軸１９ａと同心に取り付けられた歯車と噛み合うことによって、機械的に接続されている。さらなる一実施形態では、ＣＶＴシステムは、さらに、ベルトとローラ対との間の接触域を釣り合わせて、主要動作モードの間の２つのローラの接触域をできる限り平衡に近付けるように機能する。図４３２および図４３３は、軸の直径が低減されることによって自然に接触域が低減されることを、如何に補償可能であるかを示している。図４３２は、縮小されたローラ１と、拡大されたローラ２とを示している。これらのローラは、可動式のアイドラーローラ２２によって引っ張られた無端ベルト３によって接続されている。アイドラーローラ２２は、ローラ１に近接して配置されており、これによって、「巻きつけ」作用を生じさせ、ローラ１の接触域を増大させている。歯車比が変化して、ローラ１の直径が拡大し、これに釣り合って、ローラ２の直径が減少するにつれて、アイドラーローラ２２は、図４３３に示される位置に移動する。矢印２３は、アイドラーローラの移動の範囲を示しており、任意の引っ張り力を示すものではない。選択された実施形態では、ＣＶＴシステムは、さらに、少なくとも１つの出力軸の回転方向を反転させるように機能する。一例として、図４３４および４３５には、２つの実施形態が概略的に示されている。図４３４では、時計方向に回転する入力ローラ１は、反時計回りに回転する可動式の中間ローラ２４と、アイドラーローラ２５によって引っ張られた無端ベルト３とによって、出力ローラ２を駆動させる。アイドラーローラ２５は、方向２６に移動可能である。実線で示された構成では、バンドと出力ローラ２とは、時計回りの方向に回転するが、ローラ２４が、方向２７に位置２８まで移動すると、バンドは、入力ローラ１と直接接触し、入力ローラ１およびローラ２を、反時計回りの方向に駆動させる。他の一実施形態では、図４３５は、逆方向に回転する２つの入力ローラ２９および３０を概略的に示している。これらの入力ローラは、ピボット３１ａの周りに取り付けられた、線３１によって概略的に示されるピボット台の上に隣接して取り付けられている。実線で示すように、この台は、ローラ２９を、無端ベルト３に接触させるように配置されている。この台が、方向３２に、破線で示される新たな位置まで旋回すると、鎖状の破線で示されるローラ３０は、ベルトと接触し、これによって、ベルトを、反対方向に移動させる。図４２７〜図４３５において一例として示される原理によって、本発明のローラを有する単一の連続可変変速機アセンブリは、さらに、クラッチ、出力軸の回転方向を反転させる手段、回転が互いに異なる多数の別々の出力軸を提供する手段としても機能し、動力を、個々の出力軸の任意の組み合わせに、可変に分配する手段を提供することも可能である。上述の説明および、本開示の他の箇所では、別の記載がない限り、入力ローラおよび出力ローラは、直径が可変のローラである。しかし、本発明の原理は、任意のシステムまたはサブシステムの２つのローラの一方が、可変の直径でない場合にも、同様に機能する。
【０３３３】
次に、ほぼ連続的な表面および可変な直径を有するローラの、少なくとも２つの他の実施形態を開示する。第１の実施形態では、狭い端部が互いに面するように、軸を介して共通のシャフトの上にスライド可能におよび嵌合可能に設置された、２つのコーンが設けられている。これらのコーンは、狭い短部と広い端部との間で延びるように形成された凸部または凹部と、各コーンの対応する凹部／凸部の上に、２つの端部がそれぞれスライド可能に設置された一連の部材とを有する。動作時には、該コーンは、互いに向かってまたは互いにから離れる方向に移動するように駆動され、上記部材が半径方向にシャフトの軸に向かってまたはシャフトの軸から離れるように、上記部材を移動させる。該部材は、ローラアセンブリの実質上の表面を形成するように構成され、したがって、上記コーンがスライド可能に移動することによって、ローラの直径が増加または減少する。これらの原理を図４３６および図４３７に概略的に示す。図４３６には、直径が減少したローラアセンブリが図示されており、図４３７には、直径が増加したローラアセンブリが図示されている。コーン５０および５１は、シャフト５２上にスライド可能に設置されているだけである。つまり、シャフトに対して相対的に自由に回転できるわけではなく、簡素化して５３として図示された凹部を表面に有する。コーン上の互いに対応する凹部と凹部との間で広がっているのは、概要を５５として図示された駆動ベルトを支持する一連の部材５４である。図４３７には、上記アセンブリが示され、コーンは互いに向かって移動し、コーンがシャフトとともに回転することを保証するためにシャフト５２上に設置された繋止手段５６を露出し、さらに、コーンが内向きに移動することによって、どのように部材５４の、シャフト軸５７から半径方向外向きの移動を引き起こすのかを示している。本発明のローラの上記の基本的な実施形態では、どちらの実施形態においても、一般に、張力がかかった状態で無端状のバンドの可能性が高い負荷に対してローラを膨張させるために、仕事をしなければならない。ローラを対にして配置し、どちらか一方が膨張したら残りのローラが収縮するようにするのが最良であるのは、この理由による。このようにすることによって、一方のローラにおいて負荷に対してなされる仕事の割合の変化を、もう一方のローラにおいてベルトの負荷によって受ける仕事の割合の変化と釣り合わせることができる。別の実施形態では、少なくとも１対のローラを有するＣＶＴが、対の一方のローラの直径の増加を、もう一方のローラのほぼ等しい直径の減少に合わせる。例をあげれば、図４３８は、特に差分型のメカニズムの場合において、どのようにしてこれが調整可能であるかを概略的に示している。ロッカー６０は６３で回転し、その丸みを有する推力端部６１が各シャフトの１つのコーンの軸つば６２の上に載置され、ローラとローラとの間で負荷がほぼ釣り合わされる。該ロッカーは、ローラ１が大きくなり、ローラ２が小さくなる位置に図示されている。各ローラはともに回転できるように、シャフト５２上に設置されている。ローラの直径の大きさが逆転すると、回転のリンクおよびローラは、新しい位置に図示されているようになる（すべて一点鎖線で示す）。回転の中心点６３は、矢印６４で示す構造的機械的要素によって接続されている。この構造的機械的要素は、単純な実施形態では、固定長を有する堅い部材である。その他の、より複雑な実施形態（例えば図４３０に示す実施形態）では、この要素６４は長さが制御によって可変であり、こうすることによって、図４３８のツインローラ１および２の平均直径、および必要に応じて図４３０のローラ対「Ｄ」および「Ｅ」の平均直径が、可変になる。１つのローラ当たり１つのコーンしか使用しない、図４５４に示す他の実施形態では、回転可能に設置されたロッカー６０は一つだけである。ロッカーを任意の方法で駆動してもよく、例えば、圧力作用および／または電気ソレノイド型デバイスによって駆動してよい。例をあげれば、ロッカー６０に接続された圧力によって駆動されるピストン２１９が、ケーシング２１１の一部に設置されて、圧力液体２２０のためのラインに接続され、さらに、この圧力液体２２０は、外側ボードの手動式制御装置または自動圧力制御装置（図示せず）に接続される。別の例では、ロッカー６０に接続された電気ソレノイド型デバイス２２１がケーシング２１１の一部に設置されて、電気回路２２２に接続され、さらに、この電気回路２２２は、外側ボードの手動式制御装置または自動電気制御装置（図示せず）に接続される。本発明の任意の変速機の別の実施形態では、比の変化が、すべてまたは部分的に少なくとも１つの機械的なリンクによってなされ、他の位置に設置された、手動でまたは自動的に操作される少なくとも１つのレバーに接続される。例えば、リンク２２３が、ロッカー６０に接続され、方向２２５に可動であり、ケーシング壁２１１の中に設置されたスリーブまたは封止部２２４を通過する。
【０３３４】
上記コーンとコーンとの間で広がる部材は、任意の便利な形状または形態を有していてもよい。選択された実施形態では、これらの部材は、断面がほぼ”Ｔ”または”Ｉ”または”Ｌ”字形状を有し、必要に応じて、一種の虹彩のような動きと説明可能な様態で互いに重畳可能な縁部を有する。これは、概略断面図４３９に例として図示されている。この図において、ローラを構成する部材または部分７０は、実線では直径が低減した構成に配置され、破線７１では直径が増加した構成に配置された様子が示されている。図４４０は、それぞれの部品部材（図示せず）の１つの端部を支持する、負荷を受けるコーン７２の一実施形態を、概略的断面図に例として図示し、コーンは入力／出力シャフト７３に繋止されている。このコーンは、円錐状の表面にそって半径方向／軸方向に形成された一連の溝７４を有する。溝７４は、動作時には、部品部材の一部を形成または部品部材を支持するロッド状または結節状の凸部を受ける。この溝は、任意の適切な形態および断面を有していればよい。必要に応じて、ローラの直径が変化すると、部品部材が、シャフト７２の回転軸に対して相対的に傾斜を変化させて、「Ｌ」字または他の形状を有する部品部材がベルトに接触する領域が、ローラのさまざまな直径において、ベルトに対して最適に傾斜できるように、コーン上の溝７４は、図４４０に図示するように湾曲している。他の構成としては、上記コーンが、凸部を有する、溝の等価物、つまり凸部または隆起部を有していて、部品部材の溝または凹部を滑べるようになっていてもよい。別の実施形態では、少なくとも１対のローラが、複数のベルトからなるベルト複合体によってリンクされ、この複数のベルトは必要に応じて互いにリンクされる。例として、図４４１は、部品部材をベルトと交互に配置した様子を概略図に示し、左半分は高く設置された軸受凸部７５を有する部材を表わし、右半分は低く設置された軸受凸部７６を表している。部品部材は、互いに離れた当接部を備える無端状のベルト複合体を支持しており、ベルトの互いに異なる部分７７が、互いに対して相対的に移動し、浮遊架橋部材７８によってリンクされていてもよい。別の実施形態では、ＣＶＴのローラアセンブリ内のコーンが本物のコーンではないが、回転軸に対してほぼ垂直に設置された一連の凸部を有し、各凸部が、コーンの半分にほぼ対応する外形を有する。例として、図４４２は、シャフト８０に対してスライド可能かつ繋止されて設置され、軸５７を中心として回転する軸つば７９からなる円錐状の端部部材を概略的に示している。なお、軸５７の上には、一連の半径方向／軸方向に延びるフィン状の凸部８１が設置されている。凸部８１は、大雑把に表現すれば三角形状であり、硬化網８２によって相互につながれて支持されている。このフィンの縁部８３は、部品部材８４の、溝を有する支持端部８５のための軸受を形成し、「コーン」８１が横方向に動くと、部品部材８４はフィンの縁部８３にそって方向８４ａに滑べり、例えば８４ｂに破線で示した位置に達する。
【０３３５】
選択された実施形態では、ＣＶＴのための可変な直径を有するローラは、無端ベルトに接触している複数の部品部材を備え、この部品部材は、動作時には互いに重畳し負荷を転送する。別の実施形態では、部品部材は、エネルギーを吸収するデバイスおよび／または任意のその他のデバイスによって相互にリンクされている。例として、図４４３は、２つの部品部材９０を切った断面を概略的に示し、これらの部品部材９０は膨張するローラアセンブリの中で、軸シャフト９１および互いに対して相対的に配置されてもよい。該部材９０はほぼ”Ｌ”字形状であって、９３で示された圧縮負荷をほぼ伝達するように設計された、おおよそ半径方向または垂直方向の部分９２と、９５で示された剪断負荷をほぼ伝達するように設計された、もう一つのおおよそ弓形部９４とを有する。これらの負荷は、９９に破線で示したバンドによってまたはバンドを介して伝達される。１つの部材９２の軸受の結節部が、９６において正面から示されており、必要に応じて、コーン上の凸部の上を滑べるように、凹部を有している。該部材は、必要に応じて、９７に示すように凹型／凸型案内部によって、および／または張材および／または圧縮部材（例えば９８に示したばね）によって、互いにリンクされる。上記の構成に加えて、あるいは、上記の構成の替わりに、上記部材は、任意の様態の付勢手段または負荷手段または固定手段によって、コーンおよび／またはシャフトに接続されてもよい。別の実施形態では、ＣＶＴのための可変な直径を有するローラは、無端ベルトに接触している複数の部品部材を備え、この部品部材は柔軟性を有するように設計されている。図４４４から図４４６は、上記部材の弓形の部分９４同士の関係が、図４４６に示すローラの直径が低減した場合の動作、図４４５に示す中間の場合の動作、および図４４４に示す直径が増加した場合の動作との間でどのようにして変化するのかを概略的に示している。ここでは、弓形部９４の各先端１００が、各部材の肘状部１０２と隣り合った「受け止め」唇状部１０１の上に載っている様子が図示されている。ある任意の時刻において、個々の部材が、シャフト軸から互いに異なる半径をどのようにして有するのかは、後ほど図示する。これらの実施形態では、上記部材の少なくともの一部が柔軟性を有し、図４４４の９０ａに破線で例として図示したように、曲がることによって異なる半径に対応できることが好ましい。バンドとの接触部を形成するのは、部材の、弓形であり、かつ、必要に応じて柔軟性を有する部分である。また、この弓形部は任意の便利な形態を有していてもよく、さらに任意の便利な物質または組成からなっていてもよい。別の実施形態では、ＣＶＴのための可変な直径を有するローラは、無端ベルトに接触している部品部材を備え、この部品部材は、ある構造物の上に設置された摩擦材料（金属を含めた任意の材料）を備えている。例として、図４４７は、弓形部９４内の穴９４ｂの上および内部に設けられた、窪みを有する表面を有する摩擦材料９４ａを備える複合構造物を有する部品部材を示している。選択された実施形態では、ＣＶＴのための可変な直径を有するローラは、無端ベルトに接触している複数の部品部材を備え、この部品部材は、動作時には互いに重畳し負荷を転送する。この負荷の転送は、部品部材の上に設置されたローラなどの手段によってなされる。図４４８に例として概略的に図示するように、重い負荷をかける場合には、部材の先端部１００および／または弓形部９４の肘状部１０２またはいずれかの中間の点に、ボールまたはローラ要素１０３を組み込ことが望ましいことがある。別の実施形態では、ローラアセンブリが、ローラの直径とは無関係に、つねにほぼ一定のベルトとの接触領域を有するように構成される。該部品部材は重畳しているように示されているが、本発明の他の実施形態では、重畳していなくてもよく、ほとんど不連続なまたは「スラットを有する」表面を有するローラを、つねにまたは時によって形成する。スラットを有するローラの長所の一つは、ローラ表面とバンドとの接触領域を、直径が変化しても比較的一定に保つことができることである。もう一つの長所は、重畳している部品部材同士の間で接触がなく、したがって磨耗がおきないことである。例として、図４４９は、スラットを有するローラに適用する場合に適したさまざまな代替部品部材を、回転シャフト９１との関連において、概略的な断面図において示している。この部品部材の断面形状は、１０４、１０４ａ、および１０４ｂでそれぞれ示すように、複数の要素が組み合わされて”Ｔ”または”Ｉ”または”Ｌ”に似た形状を形成する断面形状であってもよい。これらの要素の接合部は、堅いものであると説明してきたが、他の実施形態では、断面形状の該接合部またはその他の点が、より大きなまたは特殊な柔軟性を有するように、ヒンジでつながれても、あるいは設計されてもよい。例えば、このようなヒンジまたは柔軟性付加手段を、例えば、図４４８の肘状部１０２または図４４９の１０５などの、任意の便利な場所に組み込んでもよい。任意のおよびすべての実施形態において、凹凸要素の場所は入れ替え可能である。例えば、図４４０および４４１では、部材５４は、スロットまたは溝７４内にスライド可能に設置するための凸部７５および７６を有しているように示されているが、図４４２では、凸部８３の上を滑べるように、凹型要素が部材８４の上に設置されている。
【０３３６】
可変直径ローラの代替実施形態は、区切り部材を有している。該部材は、重ね合わせた形、あるいはスラットのある形としてよいが、円錐形状によって各端部で支持されない。代わりに、該部材は、回転軸上の少なくとも２つの点で運ばれる対応する一連の関連システムによって、該部材の長さ上のオプションの点で支持される。シャフト軸に対する区切り部材の相対位置は、シャフトと各関連システムとの間の２つ以上の接触点の間の距離の変動によって決定される。動作原理を、概略的な横断面図４５０に例として示す。図の簡略化のため、２つの互い違いの区切り部材のタイプのそれぞれのうち一つだけを示す。回転軸１２０を有するシャフトアセンブリ１１０が、後でさらに述べるように、シャフトの上および下にそれぞれ示される、２つの異なる互い違いの関連システムによって、各区切り部材を支持している。各関連システムは、２つのピボット点１１１および１１２でシャフトに支持され、それぞれ、メジャーレバー１１４およびマイナーレバー１１５と連通している。前述のように、シャフトアセンブリは、点１１１・１１２間の距離が可変であるという特別な特徴を有している。マイナーレバーおよびメジャーレバーは、ピボット点１１６で交差し、メジャーレバーは、図の上方に示すように１１８で堅く載置された、あるいは、図の下方に示すように１１９でピボットで載置された、区切り部材１１７を運ぶために伸びている。距離１１３の変動により、メジャーレバーの端部がシャフト中央１２０から遠ざかるか、あるいはシャフト中央に近づく。それにより、多数の、好ましくは均一な区切り部材と、関連する関連システムとからなるローラの距離が変動する。本発明では、周辺で距離を変動させる載置点を有するシャフトアセンブリの任意の設計が行えるが、概略的な横断面図４５１と正面図４５２で例示するように、好ましい実施形態では、３つの同心円状の素子を含むシャフトが用いられる。駆動シャフトアセンブリは、３つの同心円状の素子からなる。スリーブまたはシリンダ１２６は、メインシャフト１２１に載置される。メインシャフト１２１は、入力／出力負荷を運ぶシャフトアセンブリの原則位置である。メインシャフト１２１は、その中に、スライド可能なように載置されたシャフト１２２を配置している。シャフト１２２は、メインシャフトの細長い軸溝１２４を通じて突き出る鍵１２３によって、メインシャフト１２１から独立した回転ができないようになっている。この鍵は、さらに、メインシャフト１２１を越えて、外側のシャフトスリーブ１２６の斜めの交差軸溝１２５を通じて突き出る。スリーブ１２６は、なんらかの機械的な手段によって、メインシャフトに対する軸方向の運動が抑制されており、メインシャフトに対する回転運動のみ行える。スリーブ１２６は、他の溝１２７を有する。この溝１２７を通じて、メインシャフト１２１に配置されたメインシャフトピボタルレバー台１２８が突き出る。このスリーブには、別のピボタルレバー台１２９が取り付けられている。メインシャフト１２１に相対的なシャフト１２２の方向１３０の軸方向の動きによって台１２８・１２９間の周辺距離が変動可能であることがわかる。可変直径ローラは多くの区切り部材と対応する関連システムを有することになりがちであるため、概略的な正面図４５３に示すように、各区切り部材１３２に対する関連システム１３１を、軸方向にずらすように配置することが好ましい。
【０３３７】
代替の実施形態では、ＣＶＴローラアセンブリの軸位置に、２つの円錐形態にあるように、鍵がかけられているシャフトの上を横方向の後方または前方にスライドするただ一つの円錐が載置されている。円錐もシャフトも両方とも同時に回転することによって、スライド可能にその円錐に載置されている部材がシャフト軸に対して上昇および下降し、なんらかの形の無端ベルトを駆動、あるいは該ベルトにより駆動される。該ベルトは、ローラの拡張に垂直な方向に、変速機台またはケーシングに相対的な固定された位置にある。例えば、図４５４は、シャフトあたり１個の円錐があるシステムの原則的な実施形態を概略的に示す。多数のシャフトを有する変速機システムの１つのシャフト１４１だけを示し、そのシャフトに、輪郭１４２で示す円錐が、方向１４３にスライドするように載置されている。凹凸である鍵１４４のシステムによってシャフトに鍵がかけられ、機構１４６にて駆動される。シャフトは、変速機であるハウジング１４８に載置された軸受１４７において回転する。区切り部材１４９は、円錐１４２の上で雄突起１５２にて方向１５１に区切り部材がスライドするのを許可する雌溝１５０を有する。図では、移動の最も左の位置に近いときを示しており、破線１５３では、移動の最も右の位置に近いときを部分的に示す。方向１５５に変速機ベルト１５４によって供給される圧力と張力とにより、区切り部材は、円錐に相対的に右方向にスライドするが、軸１５７にて回転するホイール１５６や、区切り部材１４９に載置された放射状で外方向への突起１５８に載置された他の軸受によって、抑制される。このホイールや軸受は、変速機であるハウジングに直接または関節に取り付けられた円盤状表面１５９と係合している。円錐がシャフト１４１上を後方または前方にスライドすると、区切り部材は、方向１６０へ動き、連続的に可変の直径のローラを効果的に形成する。円錐が点線１５３で示す最も右の位置にあるとき、変速機ベルトは破線１６１で示す位置にある。シャフト１４１は２１１で部分的にケーシングを貫き、オプションとしては、断熱および／または防音材２１１ａを有し、軸受２３３とシール２３４とを通る。電子タイプまたは電気タイプの入れ子式のピストン／シリンダタイプのアクチュエータ２３１がケーシング内部に載置され、電気および／または電子回路２３２が、ケーシングを通り、コネクタピース２３５によって円錐１１４２に結合している。他の実施形態では、放射状突起１５ａに載置された第２の組のホイールまたは軸受１５６ａが、構造物すなわちケーシングに接続された他の円盤状軸受表面１５９ａとともに、区切り部材の他の側に設けられる。これはすべて、図の上方中央左位置に点線で示されている。さらなる実施形態では、図４２６ないし図４４９の適切なすべての特徴と開示が、単一の円錐をそれぞれ有する１つ以上の可変直径ローラアセンブリを有するＣＶＴに適用される。代々の実施形態では、円錐１４２はスライドせず、区切り部材１４９が、オプションとしては構造物１５９とともに、方向１４３の方向に移動する。
【０３３８】
上記実施形態は、比率変化があまり頻繁には起きずに、相対的にゆっくりと起こる変速機に特に好適である。一定速度で、特定の瞬間に、１８０度にわたって包まれたベルトの場合、ローラベルトの接触面積は、ローラの半周とローラの長さとの積である。この面積は、ローラと接触するベルトの内表面の面積と正確に対応している。比率変化のときには、ローラの実効的な円周が変化し、またそれゆえローラがベルトに接触する面積の大きさや構造が変化し、ベルトのずれに差異が生じるが、ベルトの寸法は固定されている。その結果、摩擦、動力ロス、摩耗が生じる。図４５５は、この特徴を概略的に示し、ベルト１７７と係合する「Ｔ」字形状の区切り部材１７６を有するローラアセンブリの位置を示す。区切りの端を「ａ’」ないし「ｆ’」で表す。この端に直接接触するベルト上の対応する点を「ａ’’」ないし「ｆ’’」で表す。ローラが即座に拡張するのであれば、区切り部材は、ローラ軸１７９からさらに、破線１７８で示す新しい位置にまで移動し、また、寸法が固定されていると仮定すると、新しい位置「ｆ’’」からわかるように、ベルト上の点「ａ’’」ないし「ｆ’’」が、区切り部材に相対的に移動し、「Ｚ」で示すように、前の位置から極めて遠くなる。部分的な要因として、ＣＶＴが摩擦駆動であるため、ローラの拡張は即座には起きないが、にもかかわらず、比率変化の間に、スリップや著しい摩擦が起き、摩耗や動力ロスの不利益が生じる。相対的に頻繁で迅速な比率変化を要求する変速機に適した代替の実施形態では、この摩擦、熱増加、および動力ロスを実質的に減少させることができる。選択された実施形態では、円錐は、離れた部分からなり、各円錐は、一つの区切り部材を支持し、比率変化が起きるのに引き続いて該円錐が動き、部分的および連続的に直径を変化させるローラを効果的に供給する。このような比率変化の間に、ローラは、第１の弓状または放射状の角度で一つの半径を有し、第２の弓状または放射状の角度でまた別の半径を有する。例として、正面図４５６と「Ａ」での断面図４５７は、８つの等しい位置１７１の円錐を概略的に示す。１７２で鍵がかけられたそれぞれは、回転可能な軸１７３に対してスライドする。一つの部分１７４は、他とは独立して位置する。区切り部材と、そのガイドと、ベルトは図示しない。区切り部材とベルトまたはバンドが、図４５４に示す構成と同様に位置すると、部分１７４の左への動きによって、区切り部材がシャフト軸に近づくのを支援する。それによって、ローラアセンブリの実効的な直径をその点のみで減少させる。円錐の部分は、互いに、区切り部材の結合に関連して、図４４３に示すものを含めて、ばね１７５や他の伸張または圧縮装置で結合されていてよい。選択された実施形態では、個々のローラの部分は、それらがベルトと接触していない間だけ動き、ベルトと接触してからは、さらにそれとの接触が再び解除されるまでは動かない。図４５８はこの原則を概略的に示す。ここでは、ベルト１７７と、軸１７９に対して方向１８０に回転するローラアセンブリの区切り部材１７６とだけを示す。明瞭にするため、回転軸の鍵となる円錐部分とその軸とは省いている。ローラは２つのゾーンに分かれ、その一つである「Ｘ」はベルトが常に区切り部材と接触するゾーンであり、他方である「Ｙ」は、ベルトが決して区切り部材と接触しないゾーンである。各ゾーンの相対的範囲は、各実施形態や、変速機の個々の設計によって変化する。比率変化を達成するために、位置「Ｈ」の区切り部材は、破線１８１で概略的に示す新しい位置に移動する。そして、それが少なくとも位置「Ｆ」へ達するまではその位置にとどまる。１番目の区切り部材が移動した後、「Ｇ」に位置する２番目が新しい位置に移動し、その後、「Ｆ」に示す区切り部材が少なくとも位置「Ｇ」に移動したときに、それもまた、新しい位置に移動する。ゾーン「Ｘ」を移動する間は区切り部材は位置を変えない。選択された実施形態では、１回転のうちに区切り部材が行える位置移動の程度は相対的に小さい量に限定されており、大きな比率変化を達成するために、１回転につき、一連の位置増加変化を行う。増加段階は時間に依存せず、回転に依存する。多数の可変直径型ローラシステムでは、ローラ同士は異なる速度で回転するので、位置を増加させる変化は、ローラごとに異なる頻度で行う。
【０３３９】
上記実施形態では、各区切り部材はそれ自身の円錐部分に載置され、図４５８に記載の線に沿った区切り移動が、任意の都合の良い手段で、互いに相対的な一つの円錐位置の駆動によって達成される。選択された実施形態では、円錐セグメントの移動は、電子的および／またはソレノイドまたは他の電気機械的駆動部によってその入れ子式の動きが駆動され制御されるような一連のガイドによって制御される。例えば、概略的な図４５９は、鍵と溝１７２によって回転軸１７３にスライド可能なように載置された、図４５６および図４５７の円錐と同様の、８つの等しい位置１７１からなる円錐を示している。円錐部分１７４は新しい位置に移動しているのが示されている。リング状の駆動部１８５は、軸１７３に相対的に固定されており回転せず、方向１８７のリング状の駆動部の移動を制御するアーム１８６に支持されているのが示されている。リング状の駆動部には、円錐部分と等しい数と隙間の、一連の入れ子式の駆動部１８８が載置され、その大多数は、それらの自然の、すなわちデフォルトの位置に示されている。駆動部は、リング状の駆動部１８５に載置されて固定された外側の入れ子式容器において、方向１８７に動くように、スライド可能なように載置された内側の入れ子式容器１８９を含んでいる。各入れ子式容器の先端には、ホイール１９１または他の軸受があり、それを通る動作時に円錐部分のほぼ垂直な面に係合するようになっている。各駆動部の内側の容器は、ソレノイド１９２または他の電気的に駆動される装置によって、大多数の駆動部に対して示されているデフォルト位置から、円錐部分１７４をガイドする駆動部に対して示されている格納位置または拡張位置へと駆動される。駆動部が拡張されたときに円錐部分１７４をガイドする駆動部に対するホイールの位置を点線１９３で示す。動作時に、図４５８も参照して、ローラアセンブリの直径を減少させることが望ましい場合は、円錐部分１７４がベルトに接触せずゾーン「Ｚ」にあるときに、円錐部分１７４は、それが接触する駆動部によって移動し、その内側の入れ子式容器とホイールとを格納し、円錐部分１７４が、図示された部位に位置する。円錐部分１７４が次の駆動部に近づいたとき、それは再び格納し、円錐部分１７４の後ろの部分は、円錐部分１７４の位置に対応する新しい位置等に移動する。これを、円錐部分１７４がゾーン「Ｘ」を通る通路を完了できてすべての円錐部分が新しい位置に移動するまで行う。そのとき、すべての駆動部がデフォルト位置に戻り、それと同時にかつ同期して、構造物１８５が方向１８８ａに寸法「ａ」だけ移動する。ローラを拡大するには、逆の処理を行う。そして、駆動部がすべて順次伸張される。その後、駆動部はデフォルト位置に戻り、構造物１８５が逆方向に寸法「ａ」だけ移動する。この実施形態では、デフォルト位置からの格納または拡張の寸法は一つだけであり、どちらも「ａ」であり、格納や拡張の他の寸法は不可能である。代替の実施形態では、駆動部は、任意のデフォルト位置に関して任意の寸法分移動できる。さらなる代替の実施形態では、デフォルト位置がない。さらなる代替の実施形態では、構造物１８５は動かず、駆動部はより大きな入れ子式動作を行い、円錐セグメントの移動の全範囲を収容するのに十分である。他の実施形態では、駆動部は、円錐部分に載置されたホイールや軸受が接触する、リング状のセグメントにて動作を終える。さらなる実施形態では、駆動部は円錐部分に載置され、固定された構造物または往復動する構造物によってガイドされる。さらなる実施形態では、駆動部は離散的な段階ごとにすなわちある距離ごとに動くのではなく、任意の都合の良い望まれる距離に移動できる。他の実施形態では、円錐部分がゾーン「Ｘ」にあって円錐部分の関連セグメントがベルトに接触している間、駆動部により、円錐部分が移動する。ここまでは、ローラのグループをペアと記載してきており、ペアのうち一方のローラは他のローラに機械的な装置で結合している。電子的な駆動で直径が可変であるローラの場合は、任意のグループの組み合わせにてローラを構成できる。オプションとして、破線１８５ａで概略的に示すばねは、各円錐分をリング状の構造物の方へ導くことができる。
【０３４０】
各駆動部１８８は、破線１８８ｂで示す個別で離れた電気回路によって制御される（明瞭にするため、２つだけ図示する）。該破線はハウジング部分を通り、制御器として作用してここでは外板（図示せず）に載置された少なくとも一つの電気的データ処理システム（以降、コンピュータと称する）まで達する。制御器は、駆動部１８８の、該駆動部に隣り合う駆動部に相対的な移動のタイミングおよび／または程度を決定するコンピュータプログラムによって駆動される。プログラムには、所望の比率変化の程度とタイミングとに関する情報が入力されているからである。このような情報は、オプションとしては、少なくとも一つの他のコンピュータによって与えられ、他のコンピュータプログラムによって駆動され、エンジン負荷、風の抵抗、他のパラメータなどの適切な情報を供給される。代替の実施形態では、２つのプログラムが一つのプログラムに組み合わされ、および／または、いくつかのコンピュータが一つの組み合わされる。駆動部の移動の程度を制御するプログラムは、オプションとしては、一つのローラの直径を縮め、そのローラがベルトにて結合している別のローラの直径を伸ばす。他の実施形態では、一つ以上のコンピュータが、本発明の変速機を含むハウジング内部に位置する。例えば、概略的な図４５９を参照して、２つの駆動部１８８ｃがある場合に概略的に示すように、コンピュータ２２９は、ケーシング２１１の内部に載置されており、電気回路にて各駆動部１８８と接続されている。コンピュータは、任意の都合の良い手段にて電源を供給される。例えばここではケーシングの壁のスリーブまたはシール２２６とを通る電源回路２２７によって電源を供給される。ここではコンピュータは、駆動部１８８の移動を制御するためと、比率変化の適切なタイミングと程度とを決定するために、プログラムされており、外板のセンサーからの情報を、破線２３１で示すワイヤーを介して供給される。また、該情報は、オプションとしてケーシングの壁に載置された電気および／または電子回路２３１を介して、オプションとして内板のセンサー２３０から供給される。これらの電気および／または電子回路２３１のうちいくつかは、ケーシングの壁２１１のスリーブまたはシール２２６を通る。センサーは、任意の応用において任意の種類の情報を提供する。例えば、センサー２３０はケーシング内の空気の温度に関する情報を提供し、他の２つのセンサー（図示せず）は、エンジン負荷および、陸上輸送機関または船の速度に関する情報を提供する。
【０３４１】
ここまでは、出力軸は同じ方向に回転するように示してきた。他の実施形態では、少なくとも一つの出力軸は、少なくとも一つの他の出力軸の回転方向とは反対の方向に回転する。例えば、図４６０は、無端ベルト３を介して３つの出力ローラ２を駆動する一つの入力ローラ１を有するＣＶＴを概略的に示している。２つの出力ローラが一つの方向に回転し、３番目の出力ローラが他の方向に回転する。各ローラにおける直径を変化させる機構が機械的に結合されていない。その代わりに、各ローラの直径は個別に電子的および／または電気的に制御され、オプションとしては図４５９の実施形態の線に沿って制御される。さらなる実施形態では、本発明の一つのＣＶＴは、複合ＣＶＴを形成するために、少なくとも一つの本発明の他の一つのＣＶＴを駆動してよい。原理を図４６１に非常に概略的に示す。図４２６の構成を含めて、動力入力軸１９４は、本発明の任意のＣＶＴ１９７によって、敷設軸１９５に結合している。そして、よこたわる軸１９５は、本発明の他の任意のＣＶＴ１９８によって動力出力に結合している。オプションとして、各ＣＶＴに、追加の特徴が盛り込まれる。例えば、ＣＶＴ１９７は、ここで開示されたものを含めて、クラッチ機能を含むことができ、ＣＶＴ１９８は、ここで開示されたものを含めて、後進機能を含むことができる。他の利点は、比率範囲を掛け合わせる能力である。例えば、もし４：１の比率範囲を有する図４２６のＣＶＴを１９７と１９８の両方に用いると、複合変速機は、入力軸１９４と出力軸１９６との間で１６：１の比率範囲を供給する。
【０３４２】
ここで述べた変速機は、任意の種類のケースやハウジングを含めて、任意の方法で載置してもよい。さらなる実施形態では、本発明のＣＶＴは、船、飛行機、車両および／または軌道車などの任意の種類のものに載置された、推進システム、ガス発生システム、発電システム、圧縮システムおよび／またはポンプシステムなど、任意の駆動システムの一部である。様々な例のなかで、本発明のＣＶＴは、図１１の変速機４３３ａであり、図１６のブラケット５６６ａによって概略的に示される変速機であり、図３２５、図３２７、図３２９、図３３１、図３３５の変速機４６４４であり、図３４１、図３４３、図３４６、図３５１、図３５２、図４１２の変速機３８０７であり、図３５７の変速機３８０７ａであり、図３８６の変速機４００９ａであり、図４１３、図４１４の変速機４８１６である。例えば、平面図４６２は、市内小荷物配達トラックを非常に概略的に示している。エンジン「Ａ」は駆動軸「Ｃ」、ディファレンシャル「Ｄ」、組み合わされたＣＶＴ「Ｂ」を介して、オプションとしては、図４６１のＣＶＴを介して、リアホイールを駆動する。トラックは、道路ホイール２０２、ブレーキ２０４、ブレーキおよび／または停止ライト２０５、操作可能なフード２０１、ウインドシールド２００、ドア２０３、運転者シート２０６、ステアリングホイール２０７、スロットルコントロール２０８、ブレーキペダル２０９を備えている。上述の、また、図４２６ないし図４６１に関連した比率可変の変速機の特徴は、本発明を実施するために任意に組み合わせてよい。ここで述べた実施形態は、一般に、多数の直径可変型ローラシステムに関連するが、本発明の原理は、代替として、ただ一つの直径可変型ローラと一つ以上の直径固定型ローラとを有する変速機にも実施できる。変速機の組立物の構成成分は、金属、プラスチック、セラミック材料を含めて、任意の都合の良い構造物や材料のものとすることができる。これらの材料は、圧縮できる強度に比べて重量が小さいため、ある実施形態の構成成分として特に適切であると考えられる。必要な潤滑は、任意の都合のよいシステムによって、また、ドライブオフクランク軸を含めた任意の適切な手段、電気モータ、ポンプなどによって、駆動してよい。潤滑機構は、変速機が本発明のエンジンに結合した場合、多数の同心円状のトロイダル型の燃焼室に隣接させることを含めて、任意の都合の良い位置に配置することができる。
【０３４３】
ここで、陸上輸送機関の新規な実施形態について述べる。説明と図とを簡略化するため、また、進歩性のより明確に理解を導くために、一般に、新規で、他と差異のある特徴だけを述べており、既知で一般にありふれた構成成分については省いている。ここで述べた陸上輸送機関のケースでは、陸上輸送機関は、すべて、ホイールおよび／または軌道が任意の都合の良い方法で載置される構造物体すなわちシャーシや、摩擦材料が用いられてブレーキペダルなどの制御部材で駆動されるブレーキドラムまたはディスクを含む陸上輸送機関を止める手段や、陸上輸送機関が減速またはブレーキングしたときに示される背部に載置された赤いライトや、ステアリングホイールやティラーハンドルなどの移動方向を変える手段や、エンジン調節および／または陸上輸送機関の速度を調節するためのスロットルのような構成成分を有している。
【０３４４】
新しいエンジンの潜在的に重要な利点は、パッケージングに関する。ここまでに指摘したように、エンジンは、従来のユニットよりも揺れを少なくすべきである。また、供給可能な防音材を考えると、また、主要な音源である排ガスシステムが少なくとも部分的にはエンジンの内部にありうるという事実を考えると、エンジンは、従来よりもはるかに静かなものにすべきである。図２３ないし図２５からわかるように、ユニットは、長方形とすることができ、また、空気の循環が不要なので、以前は適さなかった位置に配置することができる。このユニットは、容易に取り外し可能かつ交換可能である。例えば、自動車と軽トラックとでは、このユニットは、シートの下や、二重の外皮床の中に格納できる。小さいレジャー用の船では、このユニットは、上部から、デッキから、屋外操縦室から、船室から、ラウンジから、また帆庫から、垂直にまたはそれ以外のやり方で挿入および取り外しが可能である。飛行機では、特に、小さい飛行機では、このユニットは、胴体の側面から水平に格納および取り外しが可能である。このユニットは典型的にはケーシングまたはハウジングに格納されるので、本発明のエンジンは、該エンジンが供給する設備に、より便利に載置されることができる。さらなる実施形態では、複合エンジンを含めて、完全なエンジンは、該エンジンが供給する設備に瞬時にはめ込まれるパッケージ内にあり、短い時間で格納および取り外しが可能である。この「瞬時はめ込み」動作は、引き出しでスライドして出し入れするような動作や、ほぼ垂直に上げ下げする動作や、鍵を差し込んで回すような動作や、それらを格納と取り出しとで逆にしたものなどを含めて、任意の種類のものとすることができる。本発明のエンジンは、従来の等価物よりもはるかに軽く、ほとんどの場合、一人で容易に交換可能である。さらなる実施形態では、上述のパッケージは、その中に本発明のエンジンと、例えば、発電機、コンプレッサ、ポンプおよび／または排ガス処理システムなど、他の任意の機構とを含む。この「瞬時はめ込み」の特徴は、エンジン故障により引き起こされる動作不能時間が、オイルパイプラインポンプ、病院の発電機などを含めて、問題を提示するような任意の産業上または商業上の応用に有益であり、また、任意の種類の陸上輸送機関、飛行機、船においても同様に重要である。後者の場合、運転中に、故障したエンジンの代わりとして該乗り物に積んで運ばれている予備エンジンを容易かつ迅速に交換することができる。いずれの場合も、「代替品」の交換用エンジンを格納して故障ユニットと交換することができるので、修理はそれほど不便でない。「代替品」エンジンが設備を作動させ続ける一方で、故障エンジンは、余裕のあるときに修理すればよい。加えて、エンジンを迅速に置き換えることによって、設備の性能を下げたり上げたりすることも容易である。ある設備は、様々な動作モードに対して様々な交換可能エンジンを有することができる。
【０３４５】
陸上輸送機関、船、飛行機において、排ガスパイプの出口は、伝統的に、陸上輸送機関や船の最後部に配置されている。排ガスが一般に処理されず、危険または有害な物質を含んでいたときの頃からの伝統は時代遅れである。排ガスの、陸上輸送機関や船への吹き抜けの危険は、制限される必要がある。今日では、カリフォルニアを含む世界の多くの地域で、新しい排ガス排出規制が要望されている。それに準拠している陸上輸送機関や船は、総合的に、事実上大気と同じくらい清潔な排ガスを放出している。テールパイプの配置についての古い制限は、このような地域の上記陸上輸送機関や船にはもはや事実上無関係である。選択された実施形態では、本発明のエンジンからの排ガスは非常に熱いので、テールパイプやその等価物の端は、それらの近くに生物がいるような所には配置することはできない。例えば、歩行者が、エンジン稼働中の、緊密に混み合った自動車同士の間の道路を渡るときや、あるいは、家畜の近くで作業者が機械化された農機具を使うときに、このような状況が起こる可能性がある。さらなる実施形態では、排ガスの出口は、陸上輸送機関や船の中またはその上であって、通過する生物に近い部位から遠い部位に配置される。道路輸送機関の場合、このような部位は、該機関の屋根または下部であり、該機関の外面から離れた位置である。選択された実施形態では、陸上輸送機関や船の排ガス出口は、作動時には、ガスの引き抜き機として機能し、オプションとしてはベンチュリ効果を有する。このベンチュリ効果は、エンジンの背圧を減少させて燃料の経済性を改善する。他の実施形態では、全排ガスシステムのうちの主要な部位は、陸上輸送機関や船や飛行機に固定的に載置され、オプションとして、エンジンに相対的に近いＩＣエンジンには、曲げやすい接続とする。さらなる実施形態では、熱い排ガスは、陸上輸送機関や船や飛行機の内部のすべてまたは一部を、少なくとも部分的に、熱するのに用いられる。
【０３４６】
本明細書の開示の全体では、排気排出物の処理に関連して記述された何れの特徴も、適切に、本発明の何れの流体の何れの処理に適合させてもよい。数多くの現状の排出物の各制御は、長期間、動作が保証された排気排出物のシステムを設置する必要性を有する製造業者に基づいている。上記理由のために、例えば、ＮＯｘ低減のためのウレア（尿素）システム類といった、より短いスパン（間隔）を有すると見込まれる技術は、今日、一般には使用されない。
【０３４７】
スナップイン式（はめ込み式）のユニット類の場合に実現可能な他のアプローチは、ライフスパンの問題の無いシステムを実行し、承諾することのみことを与えることである。そのようなスナップイン式のユニットは、完全な排気排出物類のシステム、または、完全な排出物システムからなるパッケージ、または、排出物類のシステムの一部のみを含むパッケージを備えた、エンジンパッケージを含む。
【０３４８】
例えば、製造業者は、４００ユーロのコストで、２０００００ｋｍの間にて保証された乗物用のシステムより、１２５ユーロのコストで、１０００００ｋｍの間にて続く乗物用のシステムを設置し、「スナップイン式」の置き換えシステムを、顧客にて置き換え可能とすることを希望することがある。
【０３４９】
工業プラントおよび電力製造機器を含む何れの応用例にも適合される、他の実施形態では、制御される汚染物質または他の物質のための排気排出物除去システムは、固定されて取り付けられる、または、「スナップイン式」の構成でも、その内部に、または、露出されて１以上のセンサを有する。上記センサは、センサの状態、および／または、排ガスの状態、および／または、排ガスの組成をモニタするであろう。
【０３５０】
必要に応じて、１以上のセンサは、上記処理システムの条件、および／または、上記排ガスの組成が、所望されたまたは指定された標準の範囲外となった場合、電気回路または必要に応じて、耐タンパ性の電子回路のトリガとして機能するであろう。必要に応じて、上記電気回路は、アラーム（警報）の音を出す、および／または、視認できるまたは露出した場所にて光を光らせる、および／または信号を生成するように使用される。上記場所は、乗物、船舶、または、飛行機を含み、法執行役人に対し、通常に容易に観測可能なものである。
【０３５１】
必要に応じて、操作者は、上記のような光が出されるであろうといった、いくらか事前の警報が与えられ、上記システムをまたは上記システムが不良部分を置き換える機会が与えられるであろう。
【０３５２】
他の実施形態では、地上の乗物類、船舶または飛行機を含む何れの機器の場合において、上記排気物処理システムによってトリガされる電子回路は、上記光または信号が出力された後、特定の期間、上記機器、乗物、船、または飛行機を、不動作状態にする。または、上記不動作状態に代えて、上記期間において、上記機器、乗物、船、または飛行機を、上記光の出力が完了された間の操作の後、再スタートできなくする。
【０３５３】
他の実施形態では、排ガス処理システムは、除去可能な、および／または、交換可能な、モジュールまたはカートリッジを含む。モジュールまたはカートリッジは、排ガスの流路無いに配置された、互いに対向する両サイドに各開口を備え、上記ガスが、上記モジュールまたはカートリッジの一サイドから他のサイドに上記各開口を通過する。
【０３５４】
そのようなカートリッジの仕事は、茶こしといった、２つの各穴を有するスプーン形状の開閉可能な各分割部を備えたデバイスと同様な原理にて働く。上記各分割部の一方は、スプーンハンドルの上にてヒンジにて取り付けられ、茶葉が詰められ、熱水を通過させる。そのような「茶こし」といった、排出物カートリッジは、何れのサイズも構成も取り得る。
【０３５５】
さらに他の実施形態では、そのような排出物カートリッジは、幾つかの各サブカートリッジを有してもよい。各サブカートリッジのそれぞれは、互いに異なる機能を有し、および／または、上記排ガスの互いに異なる組成を除去するためのものであり、別々に除去可能および交換可能なものである。
【０３５６】
さらに他の実施形態では、上記のようなモジュールまたはカートリッジまたは各サブカートリッジは、上記排ガスを、所定の期間の間ずっと削除するまたは低減する物質を少なくとも１つ含む。上記期間は、上記流体の流れによって「消耗された」状態、または、物質が上記排ガスの組成と化学的に反応するため上記物質を定期的に交換する必要がある間である。上述したような排気処理システムは、何れかの物質の除去のため、炭化水素類、一酸化炭素、窒素酸化物類、および二酸化炭素を含む特定のものを含む、何れの目的のためのものであることが可能である。
【０３５７】
例えば、図４６３ないし図４６８は、本発明のパッケージ化されたエンジンを有する、町中用の小型荷物のデリバリトラックを示す。図４６３は、立面図であり、図４６４は、平面図であり、図４６５および図４６５は、エンジンの各接続の各詳細であり、図４６７は、縦（垂直）方向の排気パイプの内蔵されたライザーの図であり、図４６８は、エンジンの取り付けオプションの詳細である。
【０３５８】
乗物の通常の移動方向は、２４０にて示されている。トラックは、前輪および後輪２０８、ステアリングホイール１４、ブレーキペダル１５、アクセルペダル１６、および、後部に取り付けられた赤色停止灯１３を有している。必要に応じた、光電アレイ７１が、図４６３にのみ図示されているように、上記乗物のルーフ(屋根)上に取り付けられている。
【０３５９】
トラック２０１は、ドライバ側のスライドドアが、２０２にて破線にて示されているオープン位置のとき、エンジンケーシング２０３を露出して有することが示されている。エンジンケーシング２０３には、ドライバ座席２０４の下側の位置にて、凹部状引き出し型のプル（引く）用のハンドル２０６が設けられている。
【０３６０】
乗物の高さは、乗物のそばに立っている、１．９５ｍ高さの人２０５に釣り合ったものとして示されている。上記エンジンケーシングが固定されて挿入される、雌型の凹部２０８を有するバルクヘッド２０７が、上記乗物を横断する全方向に延びており、斜めの破線にて別々に全て示されている、接続ゾーン２０９、トランスミッション２１０、および、エアコンディショニングシステム等の付属的な機器２１１を収納している。
【０３６１】
図４６５は、サイド２０３、トップ２０３ａ、および裏面プレート２１４を有する上記エンジンケーシングの外観を示している。図４６６は、エンジンケーシングを、方向２１２にて内部に設置し、方向２１３にて除去する凹部２０８を示している。凹部２０８は、サイド２０８ｂおよびバックプレート２２１を有している。視覚化を補助するために、図４６６の面２０８ａは、上記凹部の床であり、一点鎖線にて示された、２０２ａは、上記乗物のサイド面に一致し、平行な面を示している。
【０３６２】
ケーシング背面２１４は、燃料用雌型の各開口にて、燃料用２１５、空気取り入れ用２１６、および、排ガス用２１７を有し、雄型の電気用コネクタ２１８および電子コネクタ２１９、並びに、雌型の各スプラインを有する、回転可能な中空の出力軸２２０を有している。上記凹部は、縦方向のバックプレート２２１を有している。バックプレート２２１は、円錐形状の各スタッブ管が、燃料用２２２、空気用２２３および排ガス用２２４、雌型の電気コネクタ２２５および雌型の電子コネクタ２２６、および、スプライン（山）が形成された回転軸２２７の端部を有している。回転軸２２７は、コネクションゾーン２０９を通して、トランスミッション２１０を駆動し、パワーが、後輪２２８に対して、ドライブ軸２２７、差動ギア２２９および後部車軸２３０を介して伝達される。
【０３６３】
排ガスは、必要に応じて熱的に絶縁された経路２３１を介して、ライザーパイプ２３２まで進み、他の必要に応じて熱的に絶縁された経路２３３を介して、ルーフ２３４の下側を横断し、大型のフラットなマフラー２３５に達する。マフラー２３５は、破線にて示され、ルーフと、細いルーフに取り付けられたハウジングまたは突出部２３６との間に配置されている。
【０３６４】
排気は、乗物の各サイドから離れ、乗物の後部から距離がある、ルーフにて方向２３７に出される。必要に応じて、マフラー２３５およびハウジング２３６の双方は、乗物が、空気流２３８の動きによるベンチュリ効果を生成して、排ガスを吸い出し、乗物のバック圧を減少するとき、燃料の経済性を改善するように設計されている。
【０３６５】
ハウジング内のフラットなマフラーを介して乗物の周辺部から離れた位置での排ガスの排出の原理は、必要に応じてベンチュリ効果を有し、図４６９に概略的に図示されているように、２４０にて示された通常の移動方向を備えた、セダン車などの小型の乗物に対しても、同等に適用可能なものである。
【０３６６】
上記マフラーのための上記ハウジングは、車２４３の下側に取り付けられ、破線２４１にて示されており、上記乗物の下側にて、２４２にて示される方向にて排出される排ガスを備えている。応用例毎のために、「ｘ」および「ｙ」の適切な寸法が決定される必要がある。
【０３６７】
図４５３ないし図４５８のトラックに戻って、排気用のライザー２３２は、「Ａ」に示された領域内の乗物内部のエンクロージャー（収納部）２３９内に収納されており、概略的に詳細な図４６７に示されている。上記エンクロージャー内では、排ガス管は、熱的には絶縁されておらず、また、必要に応じて、各伝熱フィン２４４が、排ガス管に合わせて上記排ガス管に取り付けられている。
【０３６８】
乗物内部の加温が必要なとき、上記ライザーの容器の下部および上部にて上記ライザーの容器の内部と連通する、調節可能な、下部フラップ２４５、上部フラップ２４６が、コントロールされた状態、かつ、変化可能に開口され、よって、より冷たい空気が、下部２４７から入り込み、上記排気用のライザーによって加温され、上部２４８にて、より温かい空気が出てくる。
【０３６９】
上記のようなエアコンディショナーが、幾つかの方法でつり下げられている今日の乗物類と違って、上記エンジンまたはコネクションゾーンを離れた後、上記トラックのための上記排気システムの各構成は、全て、硬く取り付けられ、各パイプ２３１、２３２、２３３およびマフラー２３５を含む。
【０３７０】
さらに他の実施形態では、エンジンケーシング内の上記エンジンは、独立した構造またはフレームである、雌型の凹部内に搭載される。上記構造またはフレームは、次に、上記エンジンが機能する上記システム内に、懸架され（つり下げられ）、または、フレキシブルに取り付けられる。
【０３７１】
そのようなシステムは、発電機セット、ポンピングまたは圧縮のセット、飛行機、船舶、または、何れの種類の乗物を含む、何れのものであり得る。例えば、詳細な平面図である図４６８は、エンジンが、図４６３、図４６４の荷物トラックのような乗物内のつり下げられたフレーム内にどのように搭載されるかを概略的に示している。
【０３７２】
凹部状のプルハンドル２０６を有する、エンジンケーシング内の上記エンジンが、位置２０３にて実装されたとき、必要に応じて設けられたロック（カギ）２５１が、破線にて示されている。上記エンジンは、ボックスまたはフレーム２５３内の、伸縮自在な、引き戸型の各ローラスライド２５２上に載置されている。ボックスまたはフレーム２５３は、上記トラックのパワーのバルクヘッド２０７内に、各スプリング（バネ）２５４および／または音響的および熱的の双方の絶縁として機能する材料２５５によってつり下げられている。バルクヘッド２０７は、座席２０４の上方にある。
【０３７３】
上記各スプリングが除去される場合、上記材料２５５は、圧縮可能なものである。同様なスプリングおよび／または材料が、上記ボックスまたはフレーム２５３の上側および下側に実装されて、上記ボックスまたはフレーム２５３を、バルクヘッド２０７内の凹部のルーフおよび床と分離し、上記バルクヘッド内のボックスまたはフレーム２２１の背面および各突出部２５６の間を分離するようになっている。
【０３７４】
必要に応じて、膨張可能な各シールが、位置２５７にて設けられている。ゾーン２０９内に各コネクションの全ては、フレキシブルなものである。エンジンとトランスミッション２１０とをリンクする、パワードライブ軸２２７は、各ベアリング２５９にて搭載され、パワードライブ軸２２７の両端部にてユニバーサルジョイント２５８を有し、２２７ａの位置にて、スプラインが形成されている。
【０３７５】
位置５６０での燃料の流れは、フレキシブル燃料ライン５６１を介する。排ガスの流れ５６２は、フレキシブルなベローズダクト５６３を介する。ベローズダクト５６３は、必要に応じて、熱的に絶縁されても、また、必要に応じて、高温度に耐える金属合金からなるっている。空気供給部５６４は、高圧部５６５を介する、フレキシブルダクト２５６である。フレキシブルダクト２５６は、必要に応じて、本明細書にて後述するように、コントロールされた状態にて変化する直径を有するものである。
【０３７６】
「Ｂ」および「Ｃ」の各領域内の各スペースは、排気排出物の処理システム類、高温の排ガスを用いるタービン類、チャージ空気のコンプレッサ類、燃料デリバリのポンプ類などのために使用されることが可能である。
【０３７７】
代替の実施形態では、図示されていないが、ゾーン２０９内の幾つかの各コネクションは、硬いものであり、ボックスまたはフレーム２５３は、固定的に取り付けられたトランスミッションおよび／または付属的な機器を含むように大型化されている。そのような場合、フレキシブルな各コネクションが、ボックスまたはフレーム２５３およびバルクヘッド２０７の間の別の場所に設けられている。上記別の場所は、必要に応じて、「Ｂ」および「Ｃ」の各ゾーンを含み、必要に応じて、上述した各ラインに沿ったものである。
【０３７８】
さらに他の実施形態では、往復動する段階は、必要に応じて、実質的に一定の空燃比の混合比にて動作する。上記混合比は、選択された各実施形態では、化学量論的空燃比である。
【０３７９】
変化する各操作条件下において、チャージ空気の燃料デリバリに対する供給をより良く合わせるために、経路を通したチャージ空気の供給の流れは、変化可能に制限される、選択された実施形態では、ポンプまたはコンプレッサまたは燃焼エンジンは、断面の直径が変化する、チャージ取り入れ喉部を有してもよい。
【０３８０】
このようなチャージ取り入れ喉部は、何れのタイプのエンジンに使用されてもよく、本発明のエンジンの取り入れポートへのチャージ空気投入用経路内の何れかの場所に使用されてもよい。または、上記チャージ取り入れ喉部は、流体の流れを取り扱う、何れのデバイス内に使用されてもよい。本質的に変化する上記喉部は、伸長された弾性チューブを含む。弾性チューブは、その周囲に、１以上の張力部材が巻かれている。張力部材の自由端が、一旦、引っ張られると、チューブの直径が小さくなる。
【０３８１】
例えば、図４７０の断面図、平面図、図４７１の横断面図、図４７２の詳細は、伸長された弾性の喉部は、位置７３９にてオープン位置にて実線にて示されており、膨張可能な各クランプリング７４１によってチャージハウジング７４０内に固定されている。
【０３８２】
弾性の上記喉部７３９の外周に巻き付けられ、各ガイドチャネル７４２内の潤滑剤７４３にとりつけられたものは、図３１６の断面に詳細に示されるように、複数の各張力部材７４４である。各張力部材７４４の両端部は、各プーリ７４５を介して、取り出され、喉部に隣り合って取り付けられた、変化する直径のシリンダ７４６の周囲に巻き付けられている。
【０３８３】
操作では、シリンダの回転は、各張力部材７４４が、喉部の部分的な阻止を有効にさせ、その結果、図４７０および図４７１の破線にて示されるように、喉部の直径が小さくなる。喉部つまりメンブレン７３９は、オープン位置のとき、方向７４８より方向７４７にて伸長することによって、顕著により大きな張力状態であるべきことが望ましい。方向７４７にて、より大きな張力状態であることは、喉部をオープンな状態に維持すること保証する。上記チューブおよび各張力部材は、ゴム、ナイロン、金属ワイヤなどを含む何れの好適な材料からなってもよい。
【０３８４】
さらに他の実施形態では、上記のような、流体経路の直径の変化は、何れの流体、何れの応用例のために使用される。各図から理解されるように、経路の断面の比較的、ゆるやかな変化は、バタフライバルブ類のような他のより従来のデバイス類と比較して、無理なく、規則正しい、妨害の無い、流体の流れを保証する。
【０３８５】
前述されたように、実装可能、かつ、取り出し可能な、「スナップイン」型のケーシングは、エンジンのみだけではなく、他の、何れのシステムまたは各システムを含むことができる。他の、何れのシステムまたは各システムは、チャージコンプレッサ類、必要に応じてスタータ用のモータ類として機能する発電機類、複合型エンジン類のためのタービン段階、制御された排出物類を除去するための排気処理システム類、および、ＣＯ２を除去するための排気処理システム類を含む。
【０３８６】
代替の各実施形態では、上記のようなシステム類の幾つかまたは全ては、別の「スナップイン」型のケーシング類に搭載することが可能であり、その結果、メインテナンス（保全）および修理を必要とするシステム類だけを取り出すことができる。
【０３８７】
さらに他の実施形態では、排ガス処理システムは、取り出し可能、かつ、置き換え可能な各部品を有している。上記各部品は、必要に応じて、「スナップイン」型のカートリッジ類やモジュール類の内部に収納されている。取り出し可能、かつ、置き換え可能な、カートリッジ類やモジュール類は、より精巧な排出物類のシステム類の一部として使用することが可能である。上記システム類は、特に、大型の乗物類や船舶、および／または、固定式の発電所類の、より大きなエンジン類のためのものである。
【０３８８】
上記のような、取り出し可能、かつ、置き換え可能な、カートリッジ類やモジュール類の各内容物は、何れの物質であってもよい。上記何れの物質は、触媒類、ＮＯｘ低減材料類、粒子フィルタ類、水、水性溶液類、新規または不良の上述した全ての物質、と共に、消耗した物質類の各置き換え、または、排気からのＣＯ２の除去のプロセス内に形成される物質類を含む。
【０３８９】
他の各実施形態では、復号エンジンのタービン段階といった、完成した推進力システムの各サブシステムは、「スナップイン」パッケージに収納されてもよい。例えば、立面図である図４７３および平面図である図４７４は、ハイブリッド電気駆動の戦車２７１を概略的に示している。戦車２７１は、従来からの各トラック２７２を有し、また、平面図では簡潔な記載の目的のために省略された、回転砲塔２７３を備えている。
【０３９０】
図４７４は、エネルギー蓄積デバイスに対するエネルギーの供給のための光電アレイ２７４を概略的に示している。本実施形態では、エネルギー蓄積デバイスは、バッテリーパック２７９である。上記供給は、必要に応じて、コントローラ２８０を介してなされる。
【０３９１】
通常の移動方向は、２４０にて示される。上記戦車内部の駆動および他の各システムは、破線にて示され、斜線によって示された主要な各アイテムを備えている。主要な各アイテムからは、実線にて示される、スナップインの取り出し可能な各ユニットの正面パネル類を除く。
【０３９２】
取り出し可能なケーシング２７５は、往復動／タービンの複合ＩＣエンジンにおける往復動の段階を含み、上記エンジンのチャージコンプレッサおよびスタータモータとしても二重に機能する発電機を共に含む。
【０３９３】
取り出し可能なケーシング２７６は、上記複合エンジンにおけるタービンの段階を含み、上記エンジン自身の発電機／スタータモータを備えている。取り出し可能なケーシング２７７は、制御された排出物類を除去するための排気処理システムを含む。取り出し可能なケーシング２７８は、ＣＯ２を除去するための排気処理システムを含む。
【０３９４】
主要な各パワー回路は、クロス十字破線２８４により示され、発電機類からのパワーをバッテリーパック２７９に供給し、上記戦車の下側からアクセス可能なものであり、必要に応じて、上記供給をコントローラ２８０を介するものである。
【０３９５】
固定して取り付けられ、熱的に絶縁された各経路２８１は、取り出し可能な各ケーシングからマフラー２８２への間において、排ガスを搬送するものである。マフラー２８２は、上記乗物の前部の下側に取り付けられ、上記乗物の下側の位置２８３に出口を有して、排ガスが上記乗物の周辺部に達する前に、外気と最善の状態にて混合されることを保証し、かつ、最も低い熱痕跡が放出されることを保証する。
【０３９６】
上記各トラック２７２を駆動する電気モータ類については図示されていない。必要に応じて、上記乗物は、非金属の各トラックを有しており、これにより、上記乗物の電気駆動は、実質的に無音になる。上記複合エンジンのタービン段階と共に往復動する段階は、熱的に、および、必要に応じて音響的に絶縁された各ケーシング内に納められて、動作している間、無視できる、ノイズおよび振動を生成するものとなろう。
【０３９７】
排気の生成ノイズは、上記排気がタービンを出た後、上記排気を、幾つかの絶縁された各経路および排気処理システム２７８を通過させることにより低減される。上記排気は、上記マフラーに入り、上記乗物の下側に排出される。このとき、上記乗物の下側にとなり合う位置に、必要に応じて、音を低減する材料類を含む。必要に応じて、上記排気システムは、本明細書の他の箇所にて開示されているように、排気希釈システムを含んで、ガスが外気へ排出される前に、上記システム内で温度を低減するであろう。
【０３９８】
概略的に詳細な図４７５は、ケーシング２７６のレイアウトを示している。ケーシング２７６は、熱的および音響的な絶縁性を共に有する材料の内張り部２９７を備えた適切な何れの材料の構造物から原理的になっている。ケーシング２７６は、タービン段階２８９および発電機／スタータモータ２９１を収納し、タービン段階２８９および発電機／スタータモータ２９１を、双方向２８５にて、上記乗物の側面（サイド）２８６から取り出し可能、かつ、実装可能となっている。
【０３９９】
高温の排ガスは、固定的に取り付けられた熱的に絶縁された経路２８１内を進んで、方向２８７から上記ケーシング内の高圧部２８８に入る。発電機／スタータモータ２９１を少なくとも２側面上から囲む上記高圧部から、排気は、タービン段階２８９に入る。上記排気は、タービン段階を駆動した後、温度が低下し、方向２９０にて進み、固定的に取り付けられた熱的に絶縁された経路２８１内を通る。
【０４００】
モータ２９１およびタービン段階は、共通の軸２９２を有し、回転軸２９３によって互いにリンクされている。空気は、位置２９４にてケーシングに入り、フィルタ２９５を通って、発電機を部分的に囲む高圧部２９６を介して、上記発電機を冷却し、必要に応じたバイパス空気を、上記タービン段階に供給するようになっている。
【０４０１】
発電機からのパワー供給線は、必要に応じて、コントローラを介して、上記バッテリーパックにつながっている。詳細な図４７６は、ケーシング２７５内の各本質素子に関するレイアウトのあらましを概略的に示す。ケーシング２７５は、往復動するエンジン段階および発電機／スタータモータを、上記戦車の後部車体２７１内の凹部内に納められて含む。図示されていないけれど、図４６８の各特徴や各詳細の適切な何れも、ケーシング２７５に収納するように使用されることが可能である。
【０４０２】
簡略化のために、燃料デリバリの各気孔、各止め具、電力配線、電子コントロール類、および配線については、全て図示されていない。再度、簡略化のために、上記ピストンアセンブリおよび上記シリンダアセンブリは、双方とも、１つの部品として示されているが、実際では、少なくとも上記シリンダアセンブリは、張力にて設けられた各止め具によって、組み立て条件にて保持された複数の部品からなっている。
【０４０３】
金属を含む、好適な何れの材料からなる、ケーシングの外側構造３０１は、通常、熱的およぶ音響的に絶縁性を有する材料３０２とリンク、つまり、つながっている。他の各実施形態では、熱的およぶ音響的に絶縁性を有する材料が存在せず、上記ケーシングは、熱的およぶ音響的に絶縁性を備えた各特性を有する一体的な材料からなっている。
【０４０４】
上記ケーシングは、３つの各領域に分割される。領域「Ａ」は、発電機／スタータモータ用であり、領域「Ｂ」は、チャージ空気コンプレッサ用であり、領域「Ｃ」は、往復動／タービンの複合ＩＣエンジンの往復動する段階用であり、本応用例では、上記２つの各段階は、互いに離れている。
【０４０５】
空気３１３が、開口３１４を介して、ゾーン「Ａ」に入る。開口３１４は、まゆ毛様に突出する各オーバーハング部３１６によってシールドされている。空気３１３は、続いて、取り出し可能および／または洗浄可能なフィルタ３１５を通り、発電機や、どのような付属的機器を冷却するようになっている。付属的機器は、燃料デリバリシステム類や、電子コントロール類などであり、必要に応じて、各ゾーン「Ｄ」、「Ｅ」内に配置されている。
【０４０６】
ゾーン「Ａ」から、空気３１８は、ゾーン「Ｂ」に行き、図１６２の実施形態の方法にて、トロイダル形状の各仕事室３０７にて圧縮される。その後、上記圧縮空気は、方向３１７にて往復動するピストンアセンブリの中央ボリューム３１９に入り、中央ボリューム３１９から、ＩＣエンジンの往復動する段階であるゾーン「Ｃ」に行く。
【０４０７】
燃焼が、上記ピストンアセンブリにパワーを与え、次に、コンプレッサおよび発電機の双方にパワーを与えた後、高温の排ガスは、各ポート３２１を介して、必要に応じて周辺部の排ガス処理ボリューム３２０に入り、続いて、実線の各矢印３１１にて示されるように、戦車２７１の後部内の高圧部３１０に入る。排ガス処理ボリューム３２０は、フィラメント状材料３１２を含む。
【０４０８】
圧縮可能の、かつ、必要に応じて熱的に絶縁性の各シールが、位置３０９に設けられている。必要に応じて、１組の各仕事室３０８および／または仕事室３０７は、ピストンアセンブリを往復動させる、および、回転させる、の双方にて動作するように構成されている。
【０４０９】
このような単一の動き、または、組み合わされた動きは、２つの各主要部分つまり各巻き部を含む発電機にパワーを与える。２つの各主要部分の一方部３０５は、ロータと同等なものであり、ピストンアセンブリ３０３上に取り付けられ、２つの各主要部分の他方部は、ステータと同等なものであり、ゾーン「Ｃ」内に固定して取り付けられている。
【０４１０】
付属的な機器と異なり、ケーシング２７５／３０１の各内容物は、単一の移動部のみを有する。上記単一の移動部は、往復動する段階、コンプレッサ、および発電機に対して共通である。
【０４１１】
他の実施形態では、仕事室の各組み３０７、３０８の一方または双方は、ピストンアセンブリ３０３を、回転させるように実施されることが可能である。このとき、上記ピストンアセンブリ３０３は、図１２３の各実施形態の方法にて、上記シリンダアセンブリ３０４に対して往復動している。上記方法は、ガイドシステムを用いている、または、図１３８の、各仕事室の正弦波または波状の各表面を用いる。
【０４１２】
上記ケーシングは、必要に応じてロック可能な、各軸３０１ａを有する各止め具によって所定に位置内に保持され、必要に応じて凹部形状のハンドルによって方向２１３にて取り出される。上記ハンドルは、破線３０１ｂにより概略的に示されている。
【０４１３】
本実施形態では、「Ｅ」は、高圧流体のデリバリポンプ、「Ｄ」は、３２にて示された流体のデリバリデバイスを備えたコンピュータである。高圧流体の各ラインは、上記ポンプから、ゾーン「Ａ」内の室温のチャージ空気を通り、続いて、長さ「Ｆ」の、ラインにおける、弾性的に、または、巻かれたつまりコイル状の部分である、往復動する部品の中心を通り、上記分割した壁を通り、上記圧縮空気ボリューム内に入り、次に、各燃料デリバリデバイスに達する。
【０４１４】
同様に、燃料デリバリを起動する目的のために、各電気回路および／または各配線が、上記コンピュータから上記各燃料デリバリデバイスまでに至っている。このレイアウトでは、上記流体の各ラインの全て、かつ、上記各回路および／または各配線の全ては、比較的低温であるチャージ空気ボリュームを通過し、何れも、各高温部品または各高温排気ボリュームの内部には収納されない。その結果、従来の各材料が、上記流体の各ライン、かつ、上記各回路および／または各配線のために使用され得る。
【０４１５】
代替の各実施形態では、本明細書に開示された各エンジンまたは各部品の何れでも、電子回路類が、選択された各部品上に、または、セラミック材料類を含む、何れの材料の各部品の各部分上に、印刷される。また、何れの種類の排ガス処理システムは、本明細書に開示された各目的を含む、何れの目的のためにも、本発明の各エンジンを備えて使用され得る。
【０４１６】
数多くの各エンジンは、景色を見るための機器、コンプレッサ類、海軍のための緊急用ポンプ類、および、多くの各応用例にて使用される発電セット類といった、携帯型の（ポータブルな）各デバイスにて使用される。
【０４１７】
代替の各実施形態では、上記各エンジンまたは上記各システムは、地面上に立った状態、および／または１以上のハンドルによって運搬された状態、および／または各人の背中にひもにて背負った状態にて、上記各エンジンまたは上記各システムが動作できるような方法にて、パッケージされたり、部分に分けられたりされる。
【０４１８】
他の各実施形態では、上記パッケージは、交換可能な、および／または、取り出し可能な、どのような各セクションも含む。上記各セクションは、必要に応じて、燃料タンク類、排気排出物コントロールモジュール類、タービン類、および、排気拡散システム類を含む、モジュール化されている。
【０４１９】
排気ポートでは、かつ、多分、第１の各排気排出物の処理ボリュームでは、ガス温度は、よく７００°Ｃを超える。人携帯型の場合、上記排ガスは、上記排ガスが人や動物に触れて、傷つける可能性がある前に、冷却および／または拡散されている必要があり、多くの各応用例では、上記排ガスは、実質的に無音である必要がある。
【０４２０】
さらに他の各実施形態では、排ガスのディフューザー類および冷却機類は、必要に応じて、少なくとも部分的にサイレンサとして機能するものであってもよく、また、本発明の各エンジンを有する、人携帯型の機器に適合されている。
【０４２１】
例えば、図５２８は、地面１上に載置されたポンプセットを概略的に示している。プロファイル（外形）２にて示されたケーシングは、破線３にて示された、各ストラップ（ひも状部）３を有している。上記各ストラップ３は、上記ポンプセットが背中にて運搬され得るようになっている。
【０４２２】
また、上記ケーシングは、必要に応じて、モジュール化された、足部４と、下部につり下げられた燃料タンクと、切欠き部１４とを有している。燃料タンクは、取り出し可能な、油ため６を備えている。燃料ライン７が、油ため６内へ延びている。切欠き部１４は、破線の矢印１１により示された、外気のための開口を確保するためのものである。
【０４２３】
破線の矢印１１により示されたチャージ空気は、取り出し可能な、フィルタカートリッジ１０を通して流れる。ポンプされて、出し入れされる流体のための各コネクタは、１９にて示される。上記タンク５は、必要に応じて、予め充填されたカートリッジであり、殻になると、他のカートリッジによって置き換えられるようになっている。
【０４２４】
実線の矢印１２によって示された、上記エンジンからの排ガスは、別に取り出し可能な、排出物類の処理モジュール１５を通り、順次後述されるように、ボール（球形）型のディフューザー／サイレンサ１７内にて外気と混合され、サークル矢印１３により、希釈された形態にて現出する。
【０４２５】
上記ディフューザー１７は、必要に応じて、破線２１にて示された、保護のための各シールドを有し、上記ディフューザー１７の基部が、上記ケーシング２の上部上における雌型の凹部１６内にはめ込まれている。上記ケーシング２の上部は、中央ハンドル２３を有している。
【０４２６】
さらに他の実施例では、図５２９は、地面１上に載置された、発電セットを概略的に示している。プロファイル１にて示されたケーシングは、必要に応じて、モジュール化される、より大きな、足部４と、より大きな、つり下げられた、燃料タンク５ａ、および破線１１にて示された外気のための開口を確保するための切欠き部１４とを有している。上記燃料タンク５ａは、燃料ライン７が内部に進入している、取り出し可能な油ため６を備えている。上記外気は、取り出し可能な、フィルタカートリッジ１０を通して流れる。
【０４２７】
上記タンクは、上記ケーシングのベース内に形成された凹部内にはめ込まれたクラウンと、サークルによって示された、上記クラウン内のフィラーキャップとを有している。出力される電気のための各コネクタは、２０の位置にて両側面に示されている。上記ケーシングは、タンク５を補助する、燃料の、小さい、ベースタンクを含む。
【０４２８】
図５２８のタンクが、同様なクラウンを有する場合、図５２９のクラウンは、交換可能なものとするであろう。上記のような方法では、全ての状況のための燃料供給は、ベースタンク９のみにて実行される、または、追加の、小さな、モジュールタンク５により実行される、または、追加の、大きな、モジュールタンク５ａにより実行される。上記パッケージが、上記地面上に載置された状態が維持されるべき場合、上記足部のみが、タンクオプションの変形として交換される必要がある。
【０４２９】
必要に応じて、エネルギー蓄積デバイス９ａおよび／または電気コントローラ９ｂは、上記パッケージ内に含まれる。上記エンジンからの排ガスは、実線の矢印１２によって示されているように、別に取り出し可能な排出物類の処理モジュール１５の両サイドから、上記処理モジュール１５を通り、順次、記述されるように、アントラー（角）型のディフューザー／サイレンサ１８内で、外気と混合され、１３の位置にて、希釈された形態にて現出する。
【０４３０】
必要に応じた、タービンモジュールが、それ自身の発電機および両サイド上に電気の出力用の各コネクタ２０を備えている。上記タービンモジュールは、上記パッケージ２４の上部に取り付けられている。必要に応じて、上記パッケージは、上記タービンが取り付けられたとき、集められた電力が、各コネクタの上部の組み（ペア）からのみ利用可能となるように配線される。
【０４３１】
上記ディフューザー１８の基部は、上記タービンモジュールの上部上における、または、上記ケーシング２上における、雌型の凹部１６内にはめ込まれている。上記ケーシング２は、ツインの各ハンドル２３を有する。排気エネルギーを仕事に変換するためのタービンモジュールを設けることは、排ガスが上記ディフューザーに達する前に、排ガス温度を実質的に低下させるであろう。必要に応じて、エネルギー蓄積デバイス９ａおよび／または電気コントローラ９ｂは、上記パッケージ内に含まれている。
【０４３２】
新たな実施形態では、排ガスディフューザーは、１以上の、穴または貫通孔が形成された各ボウルを含む。上記各ボウルは、必要に応じて、巣の形状にて寄せ集められ、幾分かの、縦軸に対し、ほぼ同軸状であり、好適な何れかの材料からなっている。上記各ボウルは、排ガスが、最も小さいボウルに対し、最も小さいボウルの、底部から入り、ネックまたはチューブを通り、最も小さいボウルの上部を通って外部に出る。
【０４３３】
必要に応じて、熱のシールド類が、最も外側のボウルおよび何れのチューブの部分の周期に配置される。必要に応じて、上記各ボウルは、熱的に絶縁性の材料からなっている、または、少なくとも部分的に上記材料の内張りを有する。
【０４３４】
例えば、図５３０は、中心線ＣＬの左側に、定型のボウル型のディフューザーを概略的に示している。上記ディフューザーは、第１ボウルつまりバルブ（球根状部）２７を備えている。バルブ２７は、引き剥がされて形成された開口２５を、バルブ２７の下部にて有し、バルブ２７の上部にて、幾分かの定型の各穴２６を有する。バルブ２７は、ケーシング２３に配置するように、かつ、排出物類のクリーニングモジュール１５とつながるように、ケーシング２３の内部と歯合するスクリューを有する。
【０４３５】
必要に応じて、第１のボウルの上に、穴が形成された、第２のボウル２８を設ける。第２のボウル２８は、３０の位置にて必要に応じた絶縁体を有するボウルである。必要に応じて、１以上の、さらに追加の、穴有りの各ボウル２９を設ける。
【０４３６】
上記排ガスが上昇すると共に、上記排ガスは、外気１１とより一層混合して、より希釈した状態になり、その結果、より低温となり、サークルの矢印１３により示されるように、空気と排ガスとの、冷えた混合物として現出される。
【０４３７】
所定の応用例のために、必要に応じて、何れの構成からなる各穴および各引き剥がし部の注意した位置決めおよびサイズ決めは、排ガスの拡散および冷却の程度を最適化するであろう。
【０４３８】
上記中心線ＣＬの右側のレイアウトは、「ヒドラヘッド（多蛇頭）」からなり、上記各穴が、チューブ様状の伸長部２７の基部である以外、広い意味では、左側と同じである。チューブ様状の伸長部２７は、チューブ様状の伸長部２７の注意深い設計および配置によって、排ガス／空気の混合物１３を、より広く拡散する。
【０４３９】
他の実施形態では、排ガスディフューザーは、第１ホロー形状部（第１中空形状部）に接続され、第１ホロー形状部から放射状に延びる、２以上の他の各中空形状部を含む。他の各中空形状部は、ホールつまり穴が形成されていて、必要に応じて、上記第１ホロー形状部と、Ｔ字形状の構成となっている。上記第１ホロー形状部は、必要に応じて、幾分かは縦方向に沿っている。上記第１ホロー形状部および他の各中空形状部の全ての何れの部分も、好適な何れの材料からなる。排ガスは、上記第１ホロー形状部に入り、ほぼ、他の各中空形状部を通り、外に出て行く。
【０４４０】
必要に応じて、各熱シールド２１が、１以上の各中空形状部における各部分の周囲に配置されている。必要に応じて、上記各中空形状部は、熱的に絶縁性の材料からなる、または、少なくとも部分的に、上記のような材料の内張りを有する。
【０４４１】
他の実施例では、図５３１は、中心線ＣＬの左側において、第１ホロー形状部３１がケーシング２３内に押し込んで、はめ込まれた「アントラー」型のディフューザーにおける一方の半分を概略的に示す。１以上の第２ホロー形状部３２が設けられている。第２ホロー形状部３２は、各穴２６を備え、第１のホロー形状部と接続されている。第１ホロー形状部３１および第２ホロー形状部３２の何れもが、必要に応じて、位置３０にて絶縁体を有する。
【０４４２】
必要に応じて、上記各第２ホロー形状部の上に、穴が形成された、１以上のカバーつまり日よけが設けられている。上記排ガスが上昇するにつれ、上記排ガスは、より一層、外気と混合し、より希釈された状態となり、よって、より冷却され、サークル矢印１３により示されているように、空気と排ガスとの冷却された混合物として排出される。
【０４４３】
図５３２は、図５３１にて「Ａ」により取り上げられた断面を概略的に示す。上記第２ホロー形状部は、２つの変形された穴が形成された各シートが、互いに融着されて、または、互いに組み合わされていて、熱シールドとして機能する、巻いた各リップ部３６を有している。
【０４４４】
他の実施形態では、チャージ空気のいくらかまたは全ては、排ガスディフューザーおよび／または排ガス処理ボリュームを通って、エンジンによって取り込まれる。このとき、熱が、排ガスからチャージ空気に伝達され、よって、上記排ガスを冷却する。
【０４４５】
例えば、図５３３は、第１ホロー形状部３１の周囲を囲む管状スリーブ３８を支持する各スペーサ３７を示している。第１ホロー形状部３１は、本実施形態では、排気処理ボリューム４０のエンクロージャー３９の上部内に歯合されている。上記スリーブは、比較的柔らかな、圧縮可能なガスケット４１上に支持されている。上記ガスケット４１は、ケーシング２４内の凹部内に配置されている。
【０４４６】
必要に応じて、各冷却用フィン４２が、部品３１上および／またはエンクロージャー３９上に設けられている。チャージ空気は、破線矢印１１により示されているように、喉部（スロート）４３を介して内部に入り、上記スリーブを下降し、部品３１および必要に応じた各冷却用フィン４２を通過する。一方、高温の排ガスは、実線矢印１２により示されているように、処理ボリューム４０を通して上昇して流れ、部品３１を通り、上述されたような、必要に応じたディフューザー内に入る。さらに他の各実施形態では、図５２８から図５３３の各構成の何れもが、何れのソースからの何れの加温された高温ガスを拡散するために適合される。
【０４４７】
さらに他の実施形態では、高温のつまり加温されたガスのためのディフューザー類は、乗物、飛行機および／または船舶に組み込まれる。上記ディフューザー類では、外気が、ホールつまり穴が形成されたディフューザーを通る方向に流れが向けられる。何れのソースからの高温ガスは、何れかの経路により、上記ディフューザー内に入り、１以上のホールおよび／または開口を介して外に出て行く。上記のようなディフューザー類は、乗物、飛行機または船舶上の何れの位置にも取り付け可能である。
【０４４８】
必要に応じて、船舶上では、ディフューザー類は、高い位置に取り付けられ、乗物類上では、車体のルーフや下側に取り付けられる。必要に応じて、エンジンの排ガスのための上記ディフューザー類は、また、マフラーとして、少なくとも部分的に機能する。
【０４４９】
図５３４は、本実施形態では、船舶または乗物４４のルーフ上に取り付けられた、上記のようなディフューザー類の一般的な原理を概略的に示している。上記乗物類は、４３にて示された、通常の前進方向を備えている。
【０４５０】
各実線矢印として示された、高温ガス１２は、経路４５を介してディフューザー４６に入り、各ホール４７および／または各引き剥がし部４８および／または１以上の後部細長スリット４９を介して外部に出て行く。
【０４５１】
上記乗物または船舶が、移動状態のとき、破線矢印１１として示された外気は、ラム効果の少なくとも一部により、位置５０にて入り、エンクロージャー５１を通して流れ、上記ディフューザーの、上部表面および下部表面を含む各表面の何れも通過し、上記高温ガスと混合する。外気と高温ガスの混合物は、サークル矢印１３により示されたように、位置５２にて、上記エンクロージャーから外へ出て行く。
【０４５２】
代替の各実施形態では、本実施形態にて示されたように、空気は、上記ディフューザーの各表面の内の１つのみの上を流れる。必要に応じて、熱的および／または音響的および／または機械的振動の絶縁体または保護層が、エンクロージャー５１および乗物または船舶４４の間の位置５３に、および／またはエンクロージャーの各下側５１、５４に、配置されている。
【０４５３】
必要に応じて、何れの種類の、突出部つまりデフレクタ５５が、ガスの各流れをより良くコントロールするために、エンクロージャー５１内の、または、上記ディフューザー４６の内側または外側の、何れの場所に配置されてもよい。
【０４５４】
必要に応じて、スコップ状部５６が、エンクロージャー５１の前部内に配置され、外気を経路５７を介して乗物または船舶の何れの部分へも向いて送るようになっている。上記空気の伝達は、必要に応じて、ラム効果によってアシストされている。
【０４５５】
必要に応じて、何れの種類の、排気処理および／または音低減システムは、位置６０にて示されたように、上記ディフューザーの前部に実装することが可能である。乗物または船舶が、ゆっくりと移動している、または停止して、ラム効果が殆どない、または全く無いとき、必要に応じて、空気は、高温ガスを希釈するための何れかの手段によって、上記エンクロージャーを通して不定量にて汲み上げられる。上記手段は、穴あきの各ダクト５８および経路５９を含む。
【０４５６】
さらに他の実施形態では、チャージ空気は、空気が、乗物、飛行機または船舶のエンジンに入る前に、上記排気を冷却するために使用される。図５３５は、本実施形態では、船舶または乗物４４のルーフに取り付けられた上記のようなディフューザー類の一般的な原理を示している。上記乗物は、４３にて示された、通常の前進方向を備えている。
【０４５７】
各実線矢印として示された、高温ガス１２は、経路４５を介してディフューザー４６に入り、各ホール４７および／または引き剥がし部４８を介して外に出て行く。代替の各実施形態では、図５３４に４９にて示されているような、後部スリットがある。乗物または船舶が、移動状態にあるとき、外気は、各破線矢印１１として示されたように、ラム効果の少なくとも部分により、位置５０にて入り、上側のエンクロージャー５１によって規定されるボリュームを通して流れ、本実施形態では上側表面を含む、上記ディフューザーの各表面の何れかを通過し、上記高温ガスと混合し合う。外気と高温ガスの混合物は、サークル矢印１３により示された、位置５２にて外に出て行く。
【０４５８】
代替の各実施形態では、空気の流れが、乗物または船舶４４から離れた上記ディフューザーの下側の上である。必要に応じて、熱的および／または音響的および／または機械的振動の絶縁体または保護層が、エンクロージャー５１および乗物または船舶４４の間の位置５３に、および／または、エンクロージャーの何れかの表面、本実施形態では、上側表面５４に、配置されている。
【０４５９】
必要に応じて、何れの種類の、突出部つまりデフレクタ５５および／または何れの種類の各冷却用フィン６１が、ガスの各流れをより良くコントロールし、熱の伝導を容易化するために、エンクロージャー５１によって規定される上記ボリューム内の、または、上記ディフューザー４６の内側または外側の、何れの場所に配置されてもよい。
【０４６０】
必要に応じて、スコップ状部５６が、エンクロージャー５１により規定される上記ボリュームの前部内に配置され、外気を経路５７を介して、エンジンを含む乗物または船舶の何れの部分へも向いて送るようになっている。上記空気の伝達は、必要に応じて、ラム効果によってアシストされている。
【０４６１】
必要に応じて、何れの種類の、排気処理および／または音低減システムは、位置６０にて示されたように、上記ディフューザーの好便な何れの部分内に実装することが可能である。乗物または船舶が、ゆっくりと移動している、または停止して、ラム効果が殆どない、または全く無いとき、必要に応じて、空気は、高温ガスを希釈するための何れかの手段によって、上記エンクロージャーを通して不定量にて汲み上げられる。上記手段は、１以上の、開放端を有する細長い各ボリューム５８および経路５９を含む。
【０４６２】
必要に応じて、スコップ形状部６２が、ディフューザー６２およびエンクロージャー５１の間の混合ゾーン内へ空気の流れを変更するために、エンクロージャー５１上の空気流中に配置されている。図５３４および図５３５では、エンクロージャー５１および各ディフューザー４６は、従来からのマフラー類の形状と広く同様な形状を有している。
【０４６３】
さらに他の実施形態では、マフラー類を設計し、製造し、取り付ける、公知の技術は、本発明の各ディフューザーおよび各エンクロージャーに適合される。さらに他の各実施形態では、エンクロージャー５１の一部および／または全てが、削除され、上記ディフューザーが、乗物または船舶の上部、または下部を流れる、または、乗物または船舶を通過するように、流れる空気流内に直接的に取り付けられる。
【０４６４】
そのような携帯型および他の発電および／またはポンプおよびまたはコンプレッサのセットは、非常にコンパクトな内部パッケージとすることができる。さらなる実施形態では、本発明のエンジンは、実質的にピストン／ロッド組立物の内部に配置されるマシンを駆動し、さらに実質的に上記マシンの内部に取り付けられたタービンから得られるエンジンの排気によって動く。一例として、図５３６は、断熱ケーシング３７の内部レイアウトを概略的に示すものである。それらは、二重線ハッチングで示される矢印３８方向に往復する構成要素、斜線ハッチングで示されるケース内で固定された構成要素、破線矢印で示される内部空間６０内を循環する周囲エアの経路、実線矢印で示される随意的に設けられる断熱ダクトもしくは設備内の排ガスの経路で示されている。往復運動ＣＲの中心で示されるピストン／ロッド組立物３９は、ここで開示される方法を含むどのような方法でも構成され、周辺ガス処理ボリューム４２と通気する排気ポート４１を有するシリンダ組立物４０の内部を往復し、一対のトロイダル燃焼室４３を規定する。構造フレーム４４は、ピストン／ロッド組立物３９に取り付けられ、リニア発電機および／またはモータの往復部４５を支持する。ステータ部４６は、シリンダ組立物４０および／またはケーシング３７の構造用部品に取り付けられた一つ以上のフレーム４７によって支持されている。往復フレーム４４は、スコッチヨークの一部であり、一つ以上のクランク軸５１に搭載されたトラベルパス５０を有する一つ以上のクランクピン４９と連結された細長いスロット４８を有する。一つ以上のクランク軸は、ここではベベルギアまたは他の手段によって随意的に開示されており、クロスの斜線が入った矩形５３にて概略的に示された断熱ケーシング内のタービンに連結された中央軸５２を駆動する。随意的に示された軸は、タービンを突き抜け、シャフト５６を駆動する第二クランク軸５４を駆動し、さらに、一方で燃料排出機構５７を駆動し、他方で他の機構５８を駆動する。給気は、５５の位置にて必要に応じて網付き開口および取り外しおよび／または交換可能なクリーニングフィルタを通ってケーシングに入り、コンピュータ５９および他の固定機器の要素６１の両方が給気流れを閉じる。排ガスは、ポート４１から燃焼室から排出され、処理空間４２を通って、そこから断熱ダクト６２を通ってタービンへ到達する。タービンは、熱された排ガスから駆動軸５２へ仕事を抽出し、さらに必要に応じてスコッチヨークを介して発電機および／またはモータへ仕事を抽出する。その後、冷やされた排ガスは、必要に応じて断熱ダクト６３から排気処理モジュール６４へ送られ、そこから中央プレナム６４および必要に応じて図５０６および５０７の記載に類似した排ガス拡散器６６へ送られる。ガス拡散器６６は、ケーシング３７の頭頂部にネジ付けされる。他の実施形態では、本発明の原則はロータリー設計の発電機および／またはモータに適用される。さらなる実施形態では、本発明の原則は発電機および／またはモータに代えて、コンプレッサまたはポンプに適用される。他の実施形態では、ここに記載されたクランク軸および他のいかなるデバイスまたは機構への変化しやすい角のある連結を含む、往復運動、回転運動の組み合わされた運動に変換するための他の有効な手段が使用される。さらなる実施形態では、本発明のいかなるタービンおよびまたはエンジンを起動するためにここに開示されたいかなる発電機および／またはモータも使用される。
【０４６５】
発電機および／またはモータおよびタービンのような回転装置では、出力密度は一般に回転速度に比例する。回転速度を制限する主要素は、大部分は回転部の最大遠心力である。新たな実施形態では、発電機および／またはモータおよびタービンのように、ロータとステータが反対回転を構成する。そのような実施形態では、特に電子機器のケースで、速度差を与えるために、もし両方の構成要素が概ね同じ速度で回転すると、各構成要素の回転速度は概ね半減し、遠心力は４分の１に低減される。もし、元の構成要素が反対方向に限界速度で回転をすれば、その速度差は２倍になり、おおよそ比例したパワーの増加を得る。タービンのケースでは、一つの構成要素が他とは異なる速度で回転し、ロータに対応するステータの“速度”は、質量、ステータ／ロータの境界部に挿入される前の熱いガスの方向および速度を含む多数の要因によって規定される。さらなる実施形態では、エンジンを格納するケーシング内部で、往復ピストン／ロッド組立物に連結される一つ以上のスコッチヨークは、自駆動するか、もしくは、発電機および／またはモータ、ポンプ、コンプレッサおよび／またはタービンのような回転デバイスまたは機械の回転シャフトによって直接駆動される。他の実施形態では、自駆動するか、もしくはピストン／ロッド組立物によって駆動される回転デバイスまたは機械は、反対回転する構成要素を有し、必要であれば反対回転するスコッチヨークデバイスを用いて、ここで開示された内容、もしくはここで開示された原理の変形例を含む。一例として、図５３７は、スコッチヨークが、断熱ケーシング３７の内部で、方向３８平行な往復軸に直交する軸９０および９１を有する四つの軸を直接駆動するレイアウトを概略的に示すものである。それらは、二重線ハッチングで示される矢印３８方向に往復する構成要素、斜線ハッチングで示されるケース内で固定された構成要素、破線矢印で示される内部空間６０内を循環する給気空気の経路、実線矢印１２で示される随意的に設けられる断熱ダクトもしくは設備内の排ガスの経路で示されている。中心線ＣＬの両側に示される２つの選択的なピストン／ロッド組立物は、それぞれ断熱材６７を有し、両方に共通し、周囲ガス処理空間４２と通気される排気ポート４１を有するシリンダ組立物４０の内部を往復し、一対のトロイダル燃焼室４３を規定する。左側の構造物４７は、シリンダ組立物および／またはケーシングのフレーム構成要素の構造に一つの完成組立物として取り付けられ、右側では、２つの組立物がシリンダ組立物の上部および底部にそれぞれ取り付けられる。左側では、ピストン／ロッド組立物が、軸６８を持つ留め具によって、２つの輪状板に挟まれたシリンダ６９および集合要素３９を含む。溶接部７１を含むあらゆる手段にてシリンダに取り付けられる板７２は、シリンダ６９のコードを形成し（紙面のうちおよび外へ延び）、２つの細長いスロット７３を有し、スコッチヨークの各部は、それぞれクランク軸７５のクランクピン７４と連結し、構造４７のブリッジ部７７内で軸受７６によって支持される。右側では、ピストン／ロッド組立物が、２つの構成要素３９ａおよび２つのボウル７８を含み、軸６８を有する留め具および／または軸７９を有する留め具によって、組み立てられた状態が保持される。溶接部７１を含むあらゆる手段にて各ボウル８０に取り付けられる板８１は、ボウル７８のコードを形成し（紙面のうちおよび外へ延び）、細長いスロット７３を有し、スコッチヨークの一部は、クランク軸８１のクランクピン７４と連結し、構造４７の拡張部８２内で軸受７６によって支持される。中心線の各側において異なる構成が他に選択でき、実際には、完成シリンダ組立物および完成ピストン／ロッド組立物のそれぞれが、選択肢の一つによって組み立てられるであろう。スコッチヨークは、共通軸９０および９１を有する反対回転する軸の各対と共に、左側のクランク軸７５を右側の軸８１と逆側に回転させるように構成される。図面の上部の中央部分では、発電機および／またはモータが象徴的に示されており、回転する“ステータ”部８３がロータ部８４と逆の方向に同じ速度で回転する。必要に応じて、クランク軸は破線で示すように互いに組み合わされ、概略的に示される軸受け８５によって互いに支持される。図面の中心部の下半分は、タービンを収容する断熱ハウジング８７を示すものであり、必要に応じて断熱ダクト８８を通って高温高圧の排ガス１２がハウジングに入り、必要に応じて低圧の冷えた排気１２ａは断熱ダクト８９を通って排出される。下側のクランク軸７５および８１は、必要に応じて図面の上側で示したものと同様に組み合わされ、支持される。一方の軸がタービン“ステータ”に接続され、他方の軸がタービンロータに接続される。この反対回転タービンの実施形態では、２つの軸は同じ速度で逆方向に回転し、質量、ガスの方向および速度が最適条件となるように設計される。さらに実施形態では、発電機および／またはモータは空間６０内にガスの流れにさらされず、それ自身のエンクロージャ内に配置され、必要に応じて何らかの有効な手段にて冷やされる。他の実施形態では、一対の反対回転軸は共通の軸を持たない。代わりの実施形態では、反対回転軸を有する何らかの機構が、本発明のエンジンを有するケーシングのどのような適切な位置に配置されても良い。他の実施形態では、少なくとも一対の軸が反対回転ではなく、同方向に回転する。さらなる実施形態では、クランク軸７５および８１の少なくとも一つは、不可欠であり、および／または一本の共通軸で連結され、それらが用いられるデバイスは主な反対回転要素を持たない。さらなる実施形態では、図４６３から図５１３および図５２３から図５３７の何れの特徴も、これらの図面の他のいかなる特徴、および図１から図３２４および図４００から図４２５に記載されたいかなる特徴と組み合わされても良い。
【０４６６】
選択された実施形態では、工業用流体床燃焼および伝統的なもしくは本発明のエンジンのどちらかのＩＣ機関を含むあらゆる燃焼源からの排ガスが、排ガスの中の選択された成分（煤塵、炭化水素、一酸化炭素、酸化窒素（ＮＯＸ）、および二酸化炭素（ＣＯ２）を含む）を除去するために水または他の流体と何らかの方法で混合される。排ガスと接する前の水は、随意的に一つ以上の物質を含む流体の一部となる。ガスは、ガス洗浄として記載される処理において、水性の流体、または、これに代えておよび／またはこれに付加して、液体、気体、蒸気またはスチーム、を含む、どのような形態の水または水性の流体を収容するタンクまたは貯水槽を通され、排ガス流れに導入される。排ガスの少なくとも一つの成分を水で湿らせ、軽くし、および／または作用した後、水は少なくとも一つの新たな成分を含み、または水内の既にある成分の量を増加させ、さらに、水または水性の流体は組成が変化する。排ガスと接触した後、変化した水性の流体は、ある時間間隔で除去され処置されるためにタンクに格納されるか、あるいは、新たな成分を取り除くまたは増加した成分を取り除くように処理することができる。必要に応じて、上記処理は、繰り返されるサイクルを目指し、水または水性の流体が実質的に元の状態に復元され、再び排ガスにさらされるようにされる。水または水性の流体が粒子状物質を捉えて吸収する場合には、変化した液体は、時々、洗浄されて元に戻されるように粒子トラップを通過させることができる、もしくは、変化した液体は粒子状物質と作用させて新たな成分を生成するための物質を通過させるまたは混合させることができる。一周期後、上記物質は、取り除かれるか、もしくは使い古されて元に戻される必要がある、そして、必要であれば、同周期後、新たな化合物の堆積物が除去される必要がある。必要であれば、除去可能な物質および除去されるべき物質の一方または両方が、ここでの開示を含むように、交換可能なカートリッジまたはモジュールで除去可能とされる。粒子状物質の除去のための上記された上記処理および手順は、排ガスのどのような成分を除去するためにも使用および／または適用できる。代わりのおよび／または追加の実施形態では、排ガスは、他の何らかの生成物を形成するための他の物質および／または水との反応または他の結合によって現在の実質的に野放しの二酸化炭素（ＣＯ２）を排ガスから取り除く排ガス処理システムの一部において、水および／または水に溶解された物質を含む、一つ以上の他の物質と混合される。一例として、ＣＯ２を除去するシステムは、必要に応じて、金属または繊維状の塩基を付加的に通過させ、もしくは、処理システムで塩を形成するための酸との結合をさせることによる炭酸の形成を組みいれる。上記塩は、必要に応じて格納場所への移動後、または新たな化合物を形成するために他の物質と結合された後、間をおいて除去される。これに代わるＣＯ２除去のための水ベースのシステムでは、石灰または酸化カルシウムが水酸化カルシウムを形成するために水へ導入され、ＣＯ２との反応によって炭酸カルシウムを形成し、沈殿後に除去される。他の実施形態では、ＣＯ２除去のための水ベースのシステムは、炭酸カリウムまたは他の何らかの物質の炭酸塩の溶液を含む。ＣＯ２のケースでは、水のみとの相互作用で炭酸が生成され、水に溶解された他の物質との相互作用はその他の化合物を生成し、一般的には溶液または混合液となる。結果として得られる水と炭酸との混合物および／または水と他の物質との混合物は、タンクに格納することができ、時折、タンクから何らかの処理システムに投入される。これに代えて、水と炭酸との混合物および／または水と他の物質との混合物は、金属または塩基または他の材料（塩および／または他の物質を形成するように反応する炭酸および／または他の物質）を通過させるもしくは混合させることができる。一周期後、金属または塩基または他の物質は取り除かれるか、もしくは使い古されて元に戻される必要がある、そして、必要であれば、同周期後、塩および／または他の物質は除去される必要がある。もし、全てのＣＯ２が他の物質と結合されて排気から取り除かれれば、燃料１キログラム当たり、およそ５〜１０キログラムの他の物質が生成されるであろう。もし、燃料補給および他の物質の除去が同時に行われれば、他の物質を保持するタンクは燃料タンクよりも著しく大きなものとなり、航空機または車両のようなシステムの一部である排気処理システムは、燃料が使用されることで重量が増大する。
【０４６７】
工業プラントおよび発電所を含むあらゆる応用において、いかなる種類の汚染物質除去システムも、その終わりに汚染物質計測センサを有しており、排ガスの汚染物質含有量が許容を上回るかどうかを電気または電子回路のトリガとしている。車両、船舶、または航空機のＩＣ機関における欠陥部品の交換および／または排気からの何らかの物質の除去のケースでは、これらは必要に応じて電子または他の既定システムを含み、排気処理システムのいかなる欠陥部品の交換もしくはタンクまたは貯留層に格納された生成物の排気前には、燃料補給および／または動作ができないようになっている。電気回路は、車両、船舶または航空機に含まれ、警報音および／または視認しやすい位置での発光を用いることができる。本発明のＩＣ機関のケースでは、燃焼室を排出される排ガスが、エンジンチューン、処理システムの応用および位置によって、およそ９００℃から１４００℃の間の温度を有していることが好ましい。これは従来のエンジンよりも高く、そして、一般に、溶液中の水および／または他の物質間の初期反応をさせ、排ガス成分をより効果的により急速に除去させる。さらなる実施形態では、ガスにさらされる水の量は、測定され、あるいはガスの流量に比例され、所望の反応を完全に行わせるのに十分なもしくは僅かに多い量とされる。幾つかの応用では、この水量が少なすぎるとその全てまたは殆ど全てが高温の排ガスによって蒸気にされ、可能なＣＯ２削減のケースでは、形成されるいかなる炭酸いくらかまたは全てが液体ではなく気体となる。幾つかの応用では、所望の反応後の全ての流体の構成物は、元の排ガスの残りおよびおそらくは水の痕跡を含め、ガス状である。そのようなケースでは、初期反応の生成物を除去するために、高温ガスは適切な金属または塩基または他のフィラメント材料を通過させることができる。もし、水から蒸気への変換後、混合物が所望の反応を制限時間内に完了するのに十分に高温でなければ、ガスに対して処理のいかなる時に付加的な加熱を加えても良い。上記した全ての実施形態および応用において、所望の反応は、必要に応じて反応環境内への触媒の配置によって促進および／または加速される。さらなる実施形態では、もし水の貯留槽またはタンクが排ガス処理の一部になるのであれば、タンクまたは貯留槽内の水または他の液体の量が適切に測られ、および／または、単独に冷却されもしくは加熱され、所望の温度で維持される。冷却または加熱は、従来のどのような手段をも用いることができる。例えば冷却は、タンクまたは貯留槽内に直接入ってくる吸気を通して、あるいは、液体の中に配置される熱交換器、挿管、または放熱器を介して空気を通すことで達成できる。加熱は、貯留槽またはタンク内に電気または他のヒータを配置することができる。上記した処理の全てを終了した後、蒸気に変換された水の量の大部分によって、排ガスの温度は下がるが依然として高温である。さらなる実施形態では、排ガス内の残りの熱エネルギーは、排ガスを大気に放出する前に、タンクまたは貯水槽内の水の所望の温度を維持するためのいかなる従来の手段においても利用され、および／または所望の堆積物を取り除くために全体的にまたは部分的に液体を煮沸するのに利用される。そのような手段は、液体タンクまたは液体および／または気体の貯留槽内に直接ガスを通す場合、あるいは、液体タンクまたは液体および／または気体の貯留槽に熱エネルギーを移送する熱交換システムを含む。この開示におけるどの実施形態または応用でも、流体の混合を促進するためのファンまたはインペラまたは他のデバイスが排気処理システムのどの部分に配置されていてもよい。
【０４６８】
上記した実施形態の幾つかは、一例として図４７７から４８０の概略が示された。図４７７は、液体タンクまたは貯留槽に基づくシステムを示す概略図であり、１８５１は必要に応じて部分的に水１８５２で満たされたタンクまたは貯留槽である。排ガスは、１８５３から入り、水を通過されもしくは混合され、必要に応じてフィラメント材料を含む付加的な微粒子フィルタ１８５５を通過した後、続いて必要に応じてフィラメント材料を含む付加的な汚染物質除去システム１８５６を通過し、システムを通過した排ガスは付加的なファンまたはインペラ１８５７によって１８５４からの大気への放出を補助される。必要に応じて、電子回路１８６０によって動力を供給されるファン１８５８がタンク内の任意の場所に設けられ、水蒸気またはスチームと排ガスとの混合を良好に行わせる。同様に電子回路１８６０によって電力を供給される電子ヒータ１８５９が水を所望の温度に維持する。必要に応じて、水はポンプ１８６１によって循環され、汚染物質除去デバイス１８６２を通過し、管１８６３を通して１８６４方向へ戻され、１８６５にてタンク内へ戻される。必要に応じて、未だ高温のガスを熱交換器１８６６に通して熱エネルギを一つ以上の他の熱交換器１８６７および１８６８に移送し、汚染物質除去デバイス１８６２および／またはタンク１８５１を加熱して所望の温度に維持する。熱交換器は流体の流れを通す管またはパイプ１８６９によって接続され、その方向は図示された番号の無い近傍の矢印方向に沿い、さらに任意の数および種類のバルブ（図示せず）を含んでも良い。汚染物質除去デバイス１８６２および汚染物質除去システム１８５５および１８５６は、粒子状物質、炭化水素、二酸化炭素、酸化窒素を含む任意の物質を除去するように構成することができ、二酸化炭素および一つ以上の除去物質は一つ以上のタンク１８７０に格納することができる。もし気体が格納されるのであれば、必要に応じて圧力下で圧縮格納される。各位置では一つのデバイス１８６２および一つのシステム１８５６のみが示されているが、各位置に配置されるデバイスおよびシステムの数は任意であり、直列または並列に接続される。図４７７に示される何れの構成要素も、断熱機能を有していても良い。これに代わる実施形態では、規定量の水が排ガスと混合され、一つ以上の所望の化学反応を完了させるための水成分を、必要に応じて十分もしくはちょうどの量とする。
【０４６９】
図４７８は排気処理システムの長手方向の断面図であり、図４７９は図４７８の符号Ｂの位置の断面図である。上記排気処理システムは、図４７８における鉛直方向下向きの矢印Ａの位置から直線状に配置されている。排ガス１８５３は流路１８７１を通過し、主処理構造１８８０に入れるために角度を変えられる。主処理構造１８８０のはじめの部分は略円形断面の混合室１８７２である。主処理構造１８８０に対して断熱材１８８２を取り付けてもよい。屈曲部１８７３において排ガスの密度が最大になり、速度もおそらく最大になる。排ガスの速度は流路１８７１の断面および混合室１８７２に比べて符号Ａの断面で非常に速くなる。１８７５の位置で水あるいは他の液体が供給される。例えば、１８７９において小さな液滴になるように１８７６の位置に滴下あるいは流入させてもよく、１８９０においてシャワーヘッド型の装置から重力によって供給してもよく、１８７７において注入装置で圧力を付与してガスの流れ方向に実質的に反対の方向に供給してもよく、これらの方法のうちの複数の方法を用いてもよい。上記液体は加熱あるいは過熱されていてもよく、上記液体が水の場合には、一部が蒸気の形態であってもよく、扱いやすい圧力および温度で供給されてもよい。その後、上記の排ガスは、符号１８５４の位置で大気に排出される前に、取り外しおよび交換が可能な処理モジュール（あるいは処理カートリッジ）１８５５および１８５６を通る。必要に応じて、排ガスを１８５４の方向に吸引することを補助するための吸引ファン１８５７を設けてもよい。また、排ガスの押し込みおよび／または加速を行うためのファン１８５８を設けてもよい。上記処理モジュールは、図４７９の断面図に示したように、断面形状が拡大された拡大部に配置される。図４７９は、上記処理モジュールあるいは上記処理カートリッジを取り外した状態の上記拡大部を示しており、標準の処理構造の内径１８８５を示している。また、図４７９における破線１８８６は処理モジュールあるいは処理カートリッジが装着される位置を示している。蓋部１８８１の内側は水分が主構造内に流れ落ちるように三日月形をしている。蓋部と同様、主構造全体を断熱材１８８２で覆ってもよい。余分な水分は、拡大部の排水孔１８８３を通ってパイプ１８３４を流れ落ち、混合室の底部に排出される。屈曲部１８７３には非常用あるいは保全用の排水プラグ１８７４が設けられている。上記システムは、ガスの流れ方向に反対の方向に下がる形状であるが、これに限らず、ガスの流れ方向に下がる形状にしてもよい。上記処理モジュールは、排ガスの構成要素の全部または一部を除去するように設計されていてもよい。また、上記処理モジュールは、繊維状であってもよく、フィラメント状であってもよく、多孔質であってもよく、セラミックス、高温合金、金属などの材料、あるいはこれら複数の材料の組み合わせによって構成されるものであってもよい。また、排ガスの構成成分と反応して当該構成成分を時間とともに除去あるいは減少させる材料、および／または、それ自身は反応しないが反応プロセスを補助する触媒を含んでいてもよい。処理モジュールあるいは処理カートリッジの取り外し／交換を容易かつクリーンにするために、排ガスが流れる面に孔を設け、この孔にフィラメント材料などの処理物質を取り付ける構成としてもよい。図４８０は、そのような容易に取り付けおよび取り外しができる「茶漉し」状の除去処理モジュールの構造を模式的に示した不等角投影図である。この除去処理モジュールは、網目あるいは孔が形成された排ガスの流れ方向に垂直な面１８８７と、排ガスの流れに平行な連続面１８８８と、内部に入れられたフィラメント材料１８８９とを有している。排気処理システムの一部である取り外し可能な「茶漉し」型のモジュールの断面形状は、特に限定されるものではなく、上記したように円形であってもよく、楕円形や長方形などであってもよい。上記モジュールは、上記したフィラメント材料、および／または、触媒および／または使用後に除去されて取り替えられる物質を含む他の物質、あるいはこれらの組み合わせなどのハードウェアを含んでいてもよい。上記構成に代えて、あるいは上記構成に加えて、各種のフィルターを備えていてもよい。図４８０の取り外し可能なモジュールは係合部材によって固定されたシステムに取り付けられる。他の実施例として、茶漉し型の取り外し可能なモジュールは、例えば図４７３および図４７４に示した戦車に備えられるスナップイン型の往復動機関２７４、およびＣＯ２除去システム２７８などの、取り外し可能なシステムの一部として備えられていてもよい。図４６３〜図４８０は、概略構成を示したものであり、図４６３の高さを除いて、寸法や部材同士の比率はこれら各図に限定されるものではない。
【０４７０】
今日の金属製のエンジンハードウェアは蒸気時代に商業化され、その後に往復動ＩＣ機関に適用されたものである。これらのエンジンには、これらのエンジンの製造設備、製造技術、組み立てに使用される多くの部品など、世界的に既に導入されている大きな基盤がある。従来とは全くことなる部品、製造方法、および組み立て方法を用いた全く新しいより効率的なエンジンが強く望まれているが、そのような技術が披露されるまでにはかなり長い時間がかかることは明らかである。重要かつ同等に魅力的な方法は、一般的なエンジンに比較的簡単な改造を施すことにより、効率的な運転、燃料消費の抑制、およびＣＯ２の削減を実現することである。今日、エンジン回転数および出力密度は、燃料の供給および燃焼プロセスを適切に行わせるために利用可能な時間などの多くの要因によって制限されている。車両、航空機、および船舶の場合、出力密度を改善することにより、輸送に必要なエンジン容量を低減できるので燃料を節約でき、それによってＣＯ２排出量を低減できる。発電装置および船舶などの大きなエンジンの場合、１つの最も重要な要因、すなわち往復運動部材の質量による応力によって回転数が制限され、それによって出力密度が制限されている。本発明の他の実施例では、従来のエンジンレイアウトと異なり、クランク軸とピストンとは主にテンションを付与した状態で連結される。他のエンジン内の連結機構についても主にテンションを付与した状態で連結される。例えば、今日のエンジンにおける押し棒（プッシュロッド）を引張ワイヤー（プルワイヤー）に置き換えることができる。さらに他の実施例では、クランク軸の近傍に配置されたカム軸が主にテンションを付与された部材によって１または複数の弁を動作させる。図４８１の例では、カム軸１２５６が旋回軸１２５８で取り付けられているロッカーアーム１２５７を動作させると、張力付与部材１２５９と旋回軸１２６１で取り付けられている作動ロッカー（揺り軸）１２６０とを介して、ヘッド１００４に備えられた、バネ１２６３によって通常時は閉じる方向に付勢されている弁１２６２が開く。張力付与部材を用いることにより、力線を直線状にする必要がなくなるので、カムおよび弁機構の位置の自由度を大きく許容することができることは明らかである。例えば、張力付与部材１２５９は、タイヤ、ローラあるいは軸受１２６５などの手段によって他のエンジン要素１２６４を迂回している。張力付与部材はワイヤーに限るものではなく、細い棒であってもよい。他の実施例では、旋回軸に取り付けられたレバーが、障害物のまわりの間接経路を生成するための部材、およびストローク拡大部材として機能する。図４８２の例では引張棒（プルロッド）４３８が用いられる。この実施例における、上部ロッカー（揺り軸）１２６０、旋回軸１２６１、弁１２６２、バネ１２６３、ヘッド１００４、カム１２５６、下部ロッカー（揺り軸）１２５７、および旋回軸１２５８は図４８１と同様である。これら２つのロッカー（揺り軸）は、２本の棒（ロッド）４３８、および旋回軸４３６で取り付けられているストローク拡大部材４３７により、障害物１２６４を避けるように連結されている。上記各棒の両端は、調整可能なロックナット４３９によって、上記ロッカーおよびストローク拡大部材に設けられた円筒状の旋回軸４４０に取り付けられている。図面は寸法を限定するものではない。上記引張棒（プルロッド）は、テンションが付与されており、曲げや変形を防止できる程度の質量および厚さを有していればよいので、下側のカム従動部材と上側の従動部材との間で通常は直線状になる必要がある従来の押し棒（プッシュロッド）よりも薄くかつ軽くすることができる。さらに他の実施例では、カムを任意の手段によって引張ワイヤーあるいは引張棒として直接機能させることにより、図４８１および図４８２における下部ロッカーが除去されている。図４８３に示したように、張力付与部材１２５９はカム１２６７を取り囲んでいる可動籠（可動ケージ）１２６６に取り付けられている。可動籠１２６６は、例えばローラ軸受、および固定された円筒状ガイド１２６９ａが移動可能に挿入される溝１２６９を有するカム従動部１２６８を備えている。円筒状ガイド１２６９ａは、カムに従動して矢印１２７０によって示される方向に移動するように設けられている。ガイド１２６９ａはカム軸であってもよい。可動籠１２６６ａの上側延長部は、エンジンハウジングの一部１２６９ａにスライド可能に取り付けられている。可動籠１２６６ａが、エンジンハウジングの一部（破線１２６９ｃ参照）にスライド可能に設けられた下側延長部（破線１２６６ｂ参照）を有していてもよい。上述のようにテンションを付与する動作メカニズムは、任意のエンジンあるいは機械システムにおいて任意の目的で用いられている動作メカニズムの機能に適用できる。
【０４７１】
事実上、全てのＩＣ機関は、負荷および回転数がある程度広範囲に変化する環境下で動作する。これらのＩＣ機関は、アイドリング時の低回転数状態から設計上の最高回転数までの範囲、および、アイドリング時などの負荷が非常に小さい状態から設計上の最大負荷までの負荷範囲で作動するように設計されている。エンジンは最大負荷および最高回転数のときに最も熱くなる。ほとんどの冷却システムは、オーバーヒートを防止するために、この最も熱くなる条件における熱エネルギーの熱量を取り除くように設計されている。熱消費率は時間の関数であり、冷却システムの能力は一般に最大負荷および最高回転数の条件に固定されているので、エンジンが低回転数および／または低負荷で動作している場合には、燃料のエネルギーの大部分が冷却グシステムによって浪費されてしまう。効率は、燃焼サイクルの開始時の温度（吸気される空気の温度であり比較的不変）と、実際の燃焼温度との差の関数で表される。今日のエンジンは一般に広い温度範囲で動作するので、効率は負荷および回転数に依存して広い範囲で変化する。本発明の目的は、どのような負荷および回転数であってもエンジンを常に設計上の最高温度で動作させ、それによって常に温度に応じて定まる最大効率で動作させることである。
【０４７２】
他の要因も効率に影響し得るが、それらの要因は本発明におけるエンジン技術の改善の主たる焦点ではない。ほとんどの従来のエンジンが、通常は、温度によって定まる最適効率よりはるかに低い効率で動作していることは明らかである。標準的なケースは今日の自動車である。今日の自動車は、最大積載荷重を積載したときに、距離約２５キロメートルの傾斜面で最大加速および最高速度が得られるように設計されている。しかしながら、一人だけで乗車することもよくあるし、多かれ少なかれ水平な地面を走行するし、走行速度は法律で定められた最高速度よりもはるかに低い速度に設定されるし、交通状況に応じてアイドリング状態にされたり低速で走行する場合もあるので、毎日使用したとしてもこれらの条件はめったに生じない。エンジンを設計上の最高温度に非常に近い温度で常に動作させることができれば、全体効率を大きく改善し、燃料消費およびＣＯ２排出量を実質的に低減できるという本発明の重要な利点が得られる。今日のほとんど全てのＩＣ機関は、微粒子、炭化水素、一酸化炭素（ＣＯ）、および酸化窒素（ＮＯｘ）などの汚染物質についての厳格な排出規制を満たし、排ガス抑制制度に適合したものでなければならない。それらのＩＣ機関は、様々なタイプの反応器や触媒などの装置を含んでいる。それらの装置のほとんど全ては、何も対処されていない場合にはゆっくりと進行する化学反応を促進させるためのものである。一般に、化学反応の速度は温度が高くなると急速に速くなる。また、与えられる触媒の有効性は温度上昇に応じて増大する。上述した自動車の場合、排ガスは、通常、排出システムの設計上の最高温度よりもはるかに低い温度で当該排出システムを通過する。エンジンの温度（排ガスの温度）を実質的に全ての動作条件において一定にできれば、エンジンの限界温度に自由に近づけることができるので、排ガスシステムを精巧かつ高価なものにする必要がなくなり、排ガスをかなりの程度浄化することができるという、本発明の重要な利点を得ることができる。最高温度で動作する排気処理システムを提供するとともに、高温の排気処理システムにガスが滞在する時間をより長くすることを提唱する。また、従来の一般的な構造を、以下の４つの点、すなわち「（１）構造上の細部および材料を変更する。」、「（２）エンジンが通常の低負荷状態で動作している場合に、追加の負荷を導入する。」、「（３）幅広く性能が変化する冷却システムを備える。また、断熱材を備え、選択された期間に冷却システムの容量を増加させることによってそれを補償する。」、「（４）低回転数および／または低負荷である期間に入ってくる空気を加熱する。」について比較的小規模の改造および調整を行うことで動作温度を一定にし、最大エンジン効率を得ることを提唱する。
【０４７３】
従来のエンジンを変更した実施例において、（１）エンジン回転数、（２）ロッカー、クランク室、あるいはエンジンの全体または一部の周囲を流れる吸気空気の流量、（３）電気充電装置の結合のタイミングおよび程度、（４）コールドスタート中の排ガスの調整、（５）燃料供給のタイミングおよび程度、（６）潤滑流体が流れるタイミングと程度、（７）冷却流体が流れるタイミングと程度、（８）吸気弁および配詭弁を開くタイミングと程度、（９）エンジンブレーキのタイミングと程度のうちの１つ以上の可変パラメータが（ｉ）決定され、および／または（ｉｉ）抑制され、および／または（ｉｉｉ）手動、またはコンピュータプログラム、または手動とコンピュータプログラムとを個別にまたは同時に行う組み合わせにより変更される。任意の適切な手段によって上記パラメータを直接または間接的に変化させるための様々な電気回路を提供する任意のコンピュータプログラムが１または複数のコンピュータに読み込まれている。上記手段は任意に備えられ、１または複数の動作機構におけるソレノイド、サーボモータ、および／または、油圧ポンプあるいは油圧モータの作動流体などを用いることにより、上述した制御および／または変化を決定する。上記コンピュータは、エンジン内、エンジン上、エンジンが積載される車両や発電機などのシステム内、上記システム上などの任意の適切な位置に搭載される。上記コンピュータは、前進速度、風向き、風力、周囲の温度および気圧、エンジンに関連する作動システムにおける流体の温度および／または圧力、冷却剤流体の温度および／または圧力、エンジンの回転数および負荷、エンジンの１または複数の部分の温度、エンジンの１または複数の部分における圧力、エンジンの排ガスの構成成分の比率、運転手の周囲および／または他の空間の空気の温度および／または状態のうちの１または複数のパラメータを検出する１または複数のセンサーまたは測定装置から電気信号あるいは電子信号を受け取り、処理するように設計されている。
【０４７４】
図１８３から図１９３に関連する開示は、標準的なマニホールドを取り除き、最高温度で動作する排ガス反応器を排気ポートに近接して配置する方法、および上記反応器の容量を比較的大きくすることで排ガスの滞在時間を長くする方法を示している。種々の適用例（特に車両）のエンジンにおいて、エンジンの構成内には図１８３から図１９３に示す反応器のハウジングのための十分な空間は無いかもれないし、既存のブロックが上記ハウジングを適用することが困難あるいは不可能な構成であるかもしれない。他の実施例では、既存のマニホールドを、既存のブロックに取り付け可能な、大きく改造されたマニホールドに置き換える。この置き換えられたマニホールドは、本発明のフィラメント材料および／または触媒を備えている。上記の置き換えられたマニホールドが、可変閉鎖装置（典型的には低温作動（コールドスタート）中に操作可能な装置）を備えていてもよい。図４８４、図４８５、および図４８６は、エンジンブロックのスタッドボルト３２１３に締め付けられたナット３２１２によってエンジンブロック３２１１に取り付けられた、弁カバー３２１４を有する従来の典型的なマニホールド３２１０の概略形状を示す正面図および図中「ａ」の位置の断面図である。上記ブロックにおける排気ポートの開口部３２１５の中心線３２２３、および上記マニホールドの内表面が破線３２２２で示されている。ブロック３２１１に置き換えられて備えられるマニホールド３２１６は、図４９８、図４８８、および図４８９の概略図に示されている。排気反応器の容量は、ナットおよび工具に必要な空間Ｂを除いて、図４８８の破線３２１７で示されているナット３２１２を覆う垂直方向を含む全ての次元において増加している。反応器を、連通する複数の孔３２２１によって互いに接続された上部領域３２１９と下部領域３２２０とに分割する部材３２１８を設けてもよい。上記各孔３２２１の合計面積は１つの排気ポートと少なくとも同程度である。上記孔および上記部材により、ポートからマニホールド出口３２２４までの最短経路を延長することができる。上記最短経路をさらに延長するために、例えば図４８７に示すように、上記孔３２２１を反応器における特定の領域に集中させてもよい。また、エンジンブロック３２１１に取り付けられる前のマニホールド内にフィラメント材料３２２５を詰め込んでもよい。他の実施例では、エンジンブロック３２１１（不図示）にマニホールドを取り付けるために、マニホールドの底に留め具３２１２を設けている。さらに他の実施例では、上記マニホールドは互いに留め具によって取り付けられる複数の部材からなる。マニホールド内に上述したフィラメント材料および／または他の物質を配置または置換してもよい。例えば、図４８９に示すボリューム３２２０の囲いは、分割された部材同士が取り付けられることによって形成されるボリューム３２２０ａの囲いであってもよい。さらに他の実施例を示す図４９０の断面図は、排出口３２３４が取り付けられる底板３２２７がマニホールド３２１６に備えられている点以外は図４８９の断面図と同様の構成である。上記底板は、下側部分にフィラメント材料および／または他の物質３２２５を配置した後に、軸３２２６において留め具でマニホールドの本体に固定される。吹き付け型の断熱材３２２８を取り付けてもよい。他の実施形態では、吸気ポートと排気ポートとが同じ側に設けられているエンジンに適用するために、吸気マニホールドと排気マニホールドとを、排ガスから吸気への熱伝導が行われるように組み合わされる。回転数が低速またはアイドリング状態においてエンジンが低温で動作している場合には、給気空気は低速であり、多くの熱を取り入れるので、エンジン温度が全体として高くなる。エンジンが高回転である場合には給気空気に取り入れられる熱は無視できる程度である。図４９１は、空気取入口３２３０を有する給気のための上部ボリューム３２３１と排ガスのための下部ボリュームとを有する組み合わせ型のマニホールド３２１６の概略的な断面図である。上記下部ボリュームは、図４９０のマニホールドにおける下部ボリュームと同様の構成であり、フィラメント材料および／または他の物質３２２５を含んでいる。部材３２１８の厚さを他の壁部よりも薄くしてもよい。また、部材３２１８に吸気ボリュームへ突き出した熱伝導フィン３２３２を設けてもよい。上記構成に加えて、あるいは上記構成に代えて、下部の排ガス空間へ突き出すように熱伝導フィンを設けてもよい。符号３２２９に示したように空気取入口および排気ポートが同軸上に配置されている場合、上記部材は符号３２３３に概略的に示したようにそれらのまわりで波打つ。吹き付け型の断熱材を上部の吸気空間を含むマニホールド全体に設けてもよい。マニホールドが鋳鉄などでできている場合、マニホールドの全体またはほとんどが熱くなるので、上部部分を断熱することにより、吸気空気への熱放射あるいは熱移動を増加させることができる。
【０４７５】
エンジンブロック、シリンダヘッド、および／またはラジエーターにおける冷却液が流れる表面には、冷却液との化学反応により、酸化物および他の合成物が堆積および／または膜状に貼り付く。冷却液における水に溶解したカルシウム等の不純物は、上記のような小さな突起物に付着して堆積物を形成し、冷却液の流れおよび冷却液からの伝熱の両方を阻害する。このことを考慮して、多くのメーカーは、設計寿命の最期（自動車エンジンの場合には１５０００ｋｍ程度）において最高回転数および最大負荷でエンジンを動作させた場合でも酸化および膜化に対抗できるように冷却システムを設計している。このため、設計寿命よりも前の期間には、上記冷却システムの性能はエンジンの冷却に要求される性能よりも高くなっている。エンジンブロック、シリンダヘッド、および／またはラジエーターの少なくとも中核部分の表面を冷却液が滑らかに流れるように、これら各部材を耐腐食性材料で構成することを提唱する。本明細書ではセラミックスが適切な材料であるとしている箇所もあるが、最も明白な効果が得られるのは、ステンレス、ニッケル−クロム族の合金などの耐腐食性合金である。これらの材料を用いることにより、エンジン寿命の全期間を通して酸化物や膜が生成されないことを視覚的に確認でき、エンジンの設計寿命の全期間にわたって冷却システムを実質的に一定の効率で動作させることができる。ヘッドをブロックに接続するためのボルト、あるいは他の部材をブロックまたはヘッドに接続するためのボルトについても、耐腐食性合金からなるものを用いてもよい。これにより、以下に示す２つの利点が得られる。１つは、上記ボルトは当該ボルトが通される部材と同じ熱膨張係数を有しており、普及している構成よりも冷却液の流れに浸透する点である。もう１つは、エンジン内の冷却液の容量を増加させることができる点である。後述するように、冷却液の容量の増加は、エンジンの最高温度の維持に寄与する。従来のエンジンブロックおよびシリンダヘッドの多くは鋳物からなる。耐腐食性合金の鋳造が実用的でない場合、あるいは鋳造では冷却液の通過面に求められる滑らかな表面を実現することができない場合であって、滑らかな表面が要求される場合には、必要に応じて、エンジンブロックあるいはシリンダヘッドを機械加工された個別の要素で構成してもよい。他の実施例では、吸入給気がメインエンジンに入ってくる経路は、開状態と閉状態とが入れ替わるように変化する動作を行うことができる、発電機または燃料ポンプを通る少なくとも１つの経路を有しており、発電機または燃料ポンプの効率ロスが熱に変換され、それによって吸入給気が温められる。他の実施例では、吸入給気がメインンエンジンに入ってくる経路は、開状態と閉状態とが入れ替わるように変化する動作を行うことができる、直接または熱交換器を介してクランクケース空間および／または潤滑油槽を通る少なくとも１つの経路を有しており、開かれたときに、クランクケースおよび／または潤滑油の熱によって吸入給気を温める。さらに他の実施例では、高回転数および／または高負荷で吸入給気がクランクケースを通らない場合に潤滑油が潤滑油冷却器を通されるように変化し、潤滑油は最大限に冷却される。低回転数および／または低負荷で吸入給気がクランクケースを通る場合には、潤滑油はほとんど冷却されないか、あるいは全く冷却されない。他の実施例では、吸入給気がメインンエンジンに入ってくる経路は、開状態と閉状態とが入れ替わるように変化する動作を行うことができる、直接または熱交換器を介してヘッドに付加された弁ギア（バルブギア）上の囲まれたボリュームを通る少なくとも１つの経路を有しており、熱を吸収して吸入給気が温められる。メインエンジンが最高回転数および／または最大負荷、あるいはそれに近い状態で動作する場合、吸入給気は上記した１または複数の経路にはほとんど導かれないか、あるいは全く導かれない。エンジンが低回転数あるいは低負荷で動作する場合、吸入給気は、上記した１または複数の経路を通って温められてエンジンへ導かれる。吸入給気を温めることにより、サイクルの始動温度を高くし、燃焼温度を高くすることができるので、ブロック、シリンダヘッド、および排ガスシステムの温度を設計最高温度に近い温度に維持することができる。エンジ菣貁볯ꒁ臣ꚵ냦뢐藥ꎏ臣覂裥邲臣龁ꓨ낕臣ꚵ냦貵럨銂鳦鞁臣蒁苣뒠郥膀裥邲臣讂觥꺁뗧꾷臣閃苣ꮃ苣벃臣讂臣꾁苣ꪃ菣讃菣낂ꏨ꺽苣궨臣ꚁ苣袂臣芀믤꺁껥붖뻤ꞁ臣膀苣뎃苣뎃臣隤鷩ꮁ雦놆菩邝臣ꦁ铧閁苣ꚁ臣誂胣讁臣膀뷤麛믨낕臣袂臣込臣龁臣躽단랍臣ꢁ臣ꮁ臣뮁臣鎂臣ꪾ鋧鮁臣膀ꯩ麛믨낕臣袂臣込臣龁臣颫단랍臣龜雩ꮁ껥ꪳ髧ꮁ뻥낒臣讂ꓥ릮蟩꺁蛥뒍뛦貁臩ꢔ臣貂臣蒁苣芀蛥뒍苣릂菣ꂃ臣袂臣ꚁ菣ꦃ菣릂臣놹臣貂臣誻韦꺁苣뎃苣뎃臣꾁胣辷蛧袶단辇臣蒴跥蚈臣ꢂ菣뢂菣誁苣뎁菣讃菣벃菣覃臣覂铦蒰臣貂臣誁苣膀臣貂苣醊裥ꞁ臣ꪁ臣ꎁ臣貁胣겜駧躘臣꾁臣貂苣醊裥ꞁ臣讂胣ં⼼䥄㹖㰊䥄㹖䐼噉邀볯钼볯隼胣㲑䐯噉ਾ†苣뎃苣뎃臣鶁苣覂臣肜ꓥ꺁꣨骮룦ꚺ臣醿臣蒁臣鲽该ꞁ臣讂苣蚁臣膀룤겈髧ꪁ铦놆臣袂苣놆臣ꎕ胩꾁胣꾏菨ꪁ駩誂胣꒙軥閁苣讂臣뚈駩閁苣讂胣鶁臣ꚁ胣랆跥랂苣蚃菣ꮁ苣讂蛧꺁闦뢀臣膀ꯩ蒁苣뎃苣뎃臣ꦸ뫥銂뛧膌臣讂臣膂臣辦裥閁苣讂胣誸꣨꺁껥붖뷥讅臣蚁臣꺁臣辁臣讁臣膀꟦ꂀ苣몤臣ꪨ雦ꊝ鯥㲳⁵浸湬㩳灪∽瑨灴⼺眯睷樮潰朮⹯灪㸢볯馼볯㲒甯誏臣ꢃ裥뎹鷩뎛甼砠汭獮樺㵰栢瑴㩰⼯睷⹷灪⹯潧樮≰钼볯鎼⼼㹵臣誁臣讂뻤ꢁ臣ꚁꓧ閁苣讂胣鎁苣覂臣뎛臣膀苣ꪃ菣肃菣莃菣鎼볯钼볯膀苣ꪃ菣肃볯銼볯銼胣閺鷦鎼볯钼볯膀룤膦菣ꮃ菣鎼볯钼볯膀苣ꦃ菣꾂믨隃菣莃苣鎼볯钼볯銂若袁臣麃菣膃苣ꪃ菣肃苣뎃苣뎃苣몤臣ꚁ臣讂胣鎁苣覂臣膀藥ꚁ胣릂菣뎃菣릂苣膃菣ꮃ郥醇臣ꊽ裦閁苣ꚁ臣讂胣钃苣袃菣鎼볯钼볯膀胩ꖎꏦ鎼볯钼볯膀迥뎁菣莃苣뮃苣뎃菣뮃菣뎃菣뮂菣뾂菣袼楢⁧湥⁤楰⁮散瑮牥볯꺁볥鎼볯钼볯꾁胣뒠럧ꞁꓧ閁苣ꚁ臣讂胣뒁鷩뾝볯銼볯馼臣袂臣ꚁ胣랆跥膵뷤꺁菣ꪃ菣벃菣鎼볯閼볯貁뇦뺁苣芀뗧鞰臣膀ꃧ骷臣ꊟ跥ꞁꓧ閁苣讂苣蚁臣膀菣벃菣鎼볯閼볯ꮁ臣ꢂ菣뢂菣ꮁ藥誂胣銎苣릂臣膀껥骷臣ꊟ跥ꞁꓧ閁苣讂苣蚁臣膀菣벃菣鎼볯閼볯貵铧ꞁ蟥ꚁꇨ辁胣ꪁ臣膀룤鶃菣袃臣뒠럧ꞁꓧ閁苣ꚁ臣讂胣邃菣隃臣ꢂ菣꾂菣벃苣ꎃ볯銼볯醼胣誏臣込臣龁臣꾂菣뎃苣놂菣릂볯銼볯銼臣膀臣貂臣貂胣醇뇥ꮁꛨ辂苣龁볯ꒁ臣놆뫤鮏駥鎼볯閼볯銂鳦鞁臣誁苣膀뷦醻뗦鎽볯銼볯鎼臣ꢃ裥蒚臣뢵臣龁苣ꦃ菣꾂苣벃苣꺁蛧꒺迦ꢙ臣놅臣膀觧骮臣開뷤ꊃ菣覃臣许臣膀菣벃菣鎼볯閼볯ꮁ꿥馁苣ꚵ냦銂臣貂臣貂껥財臣讂胣颫ꇨꊝꃩ龟볯梈杩⁨畳晲捡⁥牡慥볯銂룤袁苣芀菣ꮃ菣꾁胣랂菣뎃菣颃菣覃볯銼볯醼臣閺鷦鎼볯钼볯ꢁ苣膀臣貂苣꺁雩ꮁ苣ꪃ菣肃볯銼볯銼迥뎁臥ꊝ鷦鎼볯钼볯銂賦鎂臣膀맧躁胣鎽ꧨ鲃菣袃臣骀苣鲊臣讂ꓥ趁臣뒰苣ꎃ苣莃菣鎼볯閼볯銂뷥邈臣讂胣궠菩꾁胣Ꞥ蟩꺁냦뢂菣놂菣袃臣膀軦鞰菣벃菣鎼볯閼볯꺁臣ꢁ苣ꦁ苣随苣늛苣讂苣蚁臣膀裥誂迥覂苣讂胣궖蛧邝볯銼볯邼臣膀臥ꊝ鷦鎼볯钼볯膀菣ꮃ菣꺁苣邃菣鎼볯閼볯膀迥뎁苣ꦃ菣꾂苣벃苣꺁苣邃菣鎼볯閼볯銂ꛨ蚁胣鎁苣覂臣뎛臣膀跥ꪁ苣뎛ꇨꞁ臣誂胣邃菣隃胣ꮂ菣誁苣뎁苣ꂃ믨膀蟧首菣ꪃ菣ꪃꏨ꺽胣겂苣놂菣袃臣膀뿥骁臣节藥ꚁ臣몤臣貂臣蒁苣辂臣ꞁ臣ꪁ臣芀믤뾛臣龮雦ꊽ藦ꞁ臣膀蛧꒺迦ꢙ臣뾽铧閁苣ꪁ臣芀臣꺁믤辂苣ꮁ胣ꚵ냦꾁胣鶃菣袃볯銼볯隼臣ꖅ苣趉臣膀菣ꮃ菣꺁苣뎃苣궃菣뢂菣鎼볯閼볯膀迥뎁볯뺁臣꾁胣꾂菣뎃苣놂菣릂볯銼볯銼苣膀鯧ꖎ胩躁臣讂胣閁苣ꪁ苣龮雦ꊽ藦ꞁ臣膀雦놆鷦鎼볯隼볯꺁臣ꆁ臣蒁臣ꒁ臣膀臣讂臣꾁藥ꚁ臣膀鳧ꖕ臣貂苣芀㰊䐯噉ਾ䐼噉㰾䥄㹖胣邼볯鞼볯醀⼼䥄㹖 ꢂ菣뢂菣ꦸ뫥銂꣨袨룤꺁鳦颫룦ꚺ臣ꞁ臣讂駩誂뿨ꖁ臣讂苣蚁臣袂苣ꦁ裥ꮁꫨ뒕臣讂臣膂臣膀苣ꪃ菣肃菣莃菣膀苣뎃苣뎃菣궃菣꾂胣膼苣邃菣袼菣ꮃ菣ꮂ菣벃볯膀苣ꒂ菣醃菣ꮂ菣벃胣誁苣뎁볯뺁臣꾁郥颧臣ꢃ鷦꺁臣ꆁ臣醰臣辁臣节볯ꒁ臣꺨胣꺁뷥讅臣궖蛧邝苣随苣颻臣讂臣ꢁ苣ꮁ胣겜돨蒚臣ꆄ껦躚臣꾏ꓥꞁ臣膀裥ꆾ臣趁苣랆跥늶臣ꪾ鋧꺁꣧ꚺ苣ꢂ菣뢂菣꺁단랍臣袂臣麛믨낕臣鲿臣ꚁ껧蚐臣讂胣뢁諦閁苣龁껥붖뻤ꞁ臣膀藥鎽髧ꪁ铦蒰蛧銂鳦辰賥鞁胣莇蓧꒮臣뺁苣誂臣颠鿥讁苣随苣꒙臣貂臣놆臣蚁臣꾏ꓥ讁臣뚈뻥꾏菨ꪁ蛧鶼냥膵뷤ꮁ볤놆臣貂苣놆臣钯軧銂鳦Ꞥ臣馁苣龁苣ꮁ胣ꢂ菣뢂菣꺁ꓥꢃ苣꾏菨ꪁ駩誂雦놆鷦ꞁꛨ蚁胣ꢂ菣뢂菣隤菩꺁뗧膸臣膀볯뺁臣꾁ꓨ낕臣몟鳦蒚臣ꊽ藦ꞁꇨ辂苣讂胣견볯꺁뷥讅臣膀苣뎃苣뎃菣궃菣꾂臣讂臣꾁믤꺁ꛨꂴ臣醇뇥ꮁ雦놆鷦首臣꒱苣鞡룥馁苣ꊽ藦ꞁ臣讂胣誸꣨꒱臣膀ꏨꂀ럥讨臣誁臣ꚁ郥趁믤醁臣节苣辁胣邀臧릉胦銂룤袁苣龁苣ꮁ雦놆鷦首苣讧胩ꢔ诩誸臣릐臣颻臣ꚁ苣袂臣芀臣讂臣꾁胣꺨胣꺁뷥讅臣궖蛧麃菣袃苣隃菣莃苣ꪁ臣꺁菩邝臣趃苣ꊭ苣膀菣ꮃ菣ꂷ苣膀臣讂臣꾁闧膂藥ꪁ臣ꮁ苣ꎁ臣随苣颻臣ꚁ苣袂臣芀臣龁胣궖蛧麃菣袃臣随苣隤臣ꢃ苣궨臣讂臣ꢁ臣袂苣膀귥肯胣ꦲꏥ난鿥膀臩ꢔ鷦뚻胣誁苣뎁뷤ꢔ雦閳臣ꦁ臣鲿臣ꚁ雦놆鷦꺁ꫨ뒕胣誁苣뎁볯뺁臣꾁胣莇雦뒙냥薣뷧膀苣궃菣鞃菣낂胣릂臧鞃菣낂臣ꦁ臣궐볨閁苣ꚁ臣讂菩邝臣꺁苣꾂苣릂臣ꞁ臣讂苣蚁臣鞁臣节苣蒁胣견볯꺁뷥讅臣膀苣뎃苣뎃ꛨꂴ臣膀菣Ꚃ苣뎃苣薆臣목雩꺁釥늛苣ꪾ鋧馁苣목냦꺁뗦辇苣覤賥閁臣讂臣ꢁ臣袂臣ꚁ諥螎髧讁臣꾏ꓥ꺁雦놆苣財臣讉껦銂꣨醁苣ꊽ藦ꞁ臣讂胣誸꣨목雩뢁臣ꖅ迥誁苣뎁볯뺁臣꾁룤風ꧧ鎖臣覂臣몇迥꺁鷩趩苣覤賥꾏菨ꮁ臣讂臣ꢁ臣袂臣ꚁ룤風臣ꪾ鋧辇苣꾏ꓥꮁ臣ꚁ苣袂臣芀룤風뻥낒臣膀꿥膵胣꾏ꓥ龀뫥閃苣뎃胣芁苣蒁臣鶁苣覂臣ꆸ雦ꮁ苣ꎁ臣閼臣략臣閁苣讂苣꺁臣芁臣ꚁ苣袂臣芀룤風菣Ꚃ苣뎃苣꾁胣ꢃ鷦膀ꧧ膀臣讂臣꾁菣벃菣ꮁ苣꾂苣릂臣讂臣膂臣随苣隤臣꾏菨ꪁ苣邃菣銂若袁臣蒁臣节苣蒁胣뮛냦超럧誁苣뎁볯뺁臣꾁蟧首菣ꒂ菣貁胣릂臧鞃菣낂胣낂菣벃菣ꦃ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