(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギーを効率的に活用できるフリーピストン圧縮ガスエンジンを提供する。【解決手段】圧縮空気タンクと、複数のシリンダと、ピニオンを備える。シリンダは、ピストンと、排気バルブと、周囲空気の入り口とを備え、パイプとバルブを介して圧縮空気タンクに接続され、ロッドを介してチェーンの一端に接続され、チェーンはピニオンに接続される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
いくつかの減圧段階とリターンスプリングとを備えたエンジンである変形型フリーピストン圧縮ガスエンジンであって、エンジンは、圧縮空気タンクを、排気バルブと、パイプと、前記タンクをモータピストンにリンクするバルブとともに備え、前記モータピストンは各々、そのそれぞれのシリンダに位置し、各シリンダのロッドは、チェーンに接続されており、チェーンの他方端部は、スプリングにリンクされており、スプリングの他方端部は、ある箇所に固定されており、各ピストンの各チェーンは、ピニオンに接続されており、各ピニオンは、エンジンが適用される装置が車であっても発電機であってもまたは別の装置であっても、装置のモータ軸である同一の軸に位置しており、エンジンは、ＰＬＣ、マイクロコンピュータなどの既知の手段で構成されていてもよい然るべき時間および形態でのバルブ開閉命令システムも含む、エンジン。
【請求項２】
３つのピストンを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
任意の数のピストンを有する、請求項１および２に記載のシステム。
【請求項４】
一旦ピストンがその経路の上限に達すると、ピストンを後続のピストンに接続するバルブを開ける電子的もしくは機械的または組み合わせシステムを有し、後続のピストンは、それを大気に接続する、請求項１から３に記載のシステム。
【請求項５】
ピストンを後続のピストンに接続するバルブを開くために、アクセルの位置によっては、出力を加速し、空気を次のピストンに投入する前に空気が暖まるための時間を増やすために、ピストンがその経路の上限に達した瞬間から特定の時間を経過させるシステムを有する、請求項１から４に記載のシステム。
【請求項６】
グループになったエンジンピストンを選択して、それらを減圧し、グループを交替させて、空気が暖まる時間を増やし、効率を高める、請求項１から５に記載のシステム。
【請求項７】
同じ方向に動作するが、逆向きにかつ異なるピニオンにおいて動作する２つのピストンがそのロッドを通してエンジン軸に関して一方から他方に１８０°でリンクされている、請求項１から６に記載のシステム。
【請求項８】
螺旋状または別の種類のチェーンおよびスプリングに代えてテープが用いられる、請求項１から７に記載のシステム。
【請求項９】
ピニオンが設置されるところおよびボール軸受が設置されるところにねじれた軸が用いられて、前記軸を内側がねじれており外側が平坦な部品上に保持し、そこにたとえばカーカスおよびキャップのようなボール軸受のための保持システムを作ることができ、前記ボール軸受は、車両シャーシまたはエンジンに接続されている、請求項１から８に記載のシステム。
【請求項１０】
コッタを備えた軸を、ピニオンを軸と前記軸を締結するためにボール軸受が設置されるところとに接続するために用い、コッタが置かれる軸の直径は、大きさが異なり、そこにたとえばそれらのボール軸受を車シャーシまたはエンジンに接続するカーカスおよびキャップのような締結システムを、ボール軸受のために作ることができる、請求項１から９に記載のシステム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この実用新案出願は、概してモータ機構の分野に関し、特に圧縮ガスの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景および利点
本出願人は、自動車分野を含む同じ技術分野のいくつかの特許の権利者である。
【０００３】
この考案の目的には、とりわけ以下の理由により、エネルギを一層活用することを可能にする利点がある。
ａ）  ピストンおよびそれらのロッドの運動が直線的のみであることによって摩擦がより少ない。
ｂ）  各段階において減圧を使用する。各段階は、力＝圧力×表面であるので直径がより大きいシリンダを含み、減圧し、後続段階のピストンの直径は増大し、駆動力の値を維持することができる。
ｃ）  ガスが膨張すると、その温度は低下するが、通常はより高い温度で周囲空気がシリンダ中に入り込むと、これもシステム中の圧力の上昇に繋がる。
【考案の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
説明および機能
エンジンは、圧縮空気タンクを、排気バルブと、パイプと、上記タンクをモータピストンとリンクさせるバルブとともに含み、各モータピストンは、それらそれぞれのシリンダに位置している。各シリンダのロッドは、チェーンに接続されており、このチェーンの他方端部は、スプリングにリンクされている。上記スプリングの他方端部は、ある箇所に固定されている。
【０００５】
各ピストンのチェーンは各々、ピニオンに接続されており、各ピニオンは、エンジンが適用される装置が車であっても発電機であってもまたは別の装置であっても、装置のモータ軸である同一の軸に位置する。
【０００６】
パイプは、タンクバルブの排気を、各シリンダへの導出部とリンクする。各導出部の前には、バルブがあり、別のバルブが、上記パイプの端部に位置している。
【０００７】
開示されたものから浮かび上がってくるように、エンジンに、いくつかのピストンを設けてもよく、それらはすべて、モータ軸の同じ側に位置するか、または半分が一方側に他方の半分が他方側に前者と対向して位置するかしており、これによりエネルギを一層活用することが可能になる。
【０００８】
エンジンは、ＰＬＣ、マイクロコンピュータまたは機械的手段などの既知の手段で構成されていてもよい然るべき時間および形態でのバルブ開閉命令システムも含む。
【０００９】
図面
上記の説明およびその機能を理解しやすくするために、次に説明される好ましい実施例の図面が添付されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】好ましい実施例を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
機能
車両が停止されているとき、タンク１には圧力空気があり、ピストン５、１４および１９は、それらの経路のバルブに最も近い箇所にあり、バルブ３が開く。空気は、タンク１からシリンダ４へパイプ２およびバルブ３を通って行く。空気は、ピストン５を押し、これにより軸６が引張られ、これによりチェーン８が引張られ、これによりピニオン７が回転し、これにより軸１０が回転し、これにより車輪が回転する。所望量の空気がシリンダ４に入ると、バルブ３は閉まり、バルブ１１が開く。空気は、シリンダ４から１３へパイプ１２およびバルブ１１を通って行く。空気は、ピストン１４を押し、これにより軸１５が引張られ、これによりチェーン２４が引張られ、これによりピニオン２３が回転し、これにより軸１０が回転する。バルブ１６が開き、空気は、シリンダ１３を通ってシリンダ１８へパイプ１７およびバルブ１６を通って行く。空気は、ピストン１９を押し、これにより軸２０が引張られ、これによりチェーン２５が引張られ、これによりピニオン２２が回転し、これにより軸１０が回転する。バルブ２１が開く。シリンダ４、１３および１８の空気は、パイプ１２、１７および２８ならびにバルブ１１、１６および２１を通過し、大気中に出て行く。
【００１２】
ピストンは、それらの初期位置、つまりそれらの経路のバルブに最も近い箇所までスプリング９、２７および２６の力によって運ばれて戻り、このスプリングは、それぞれチェーン８、２４および２５を引張り、これにより軸６、１５および２０が引張られるものであり、空気が周囲から上記シリンダへそれらそれぞれの入口２９、３０および３１を通って入り込む。バルブ１１、１６および２１は、サイクルを繰返すために閉まる。
【００１３】
このシステムを機能させる方法のうち１つは、以下のとおりである。
ピストン５がその経路の終わりに達すると、バルブ１１が開く。これは、いくつかの方法で行なわれ得る。それらのうち１つは、その経路の終わりに達すると、軸６がバルブを機械的に開ける機構に接触するものである。別の方法は、その経路の終わりに達すると、軸６がソレノイドを動作させかつバルブ１１を開ける電子回路を閉じるものである。空気がシリンダ４から１３に行くと、空気は、ピストン１３を動作させ、ピストンがその経路の終わりに達すると、バルブ１６は、バルブ１１が開けられたのと同じ方法で、開けられる。次に空気はシリンダ１３から１８まで行って、ピストン１９を動作させる。ピストン１９がその経路の終わりに達すると、バルブ２１が開けあられるので、空気が大気中に逃げることを可能にする。次に４つのピストンがそれらの初期位置、すなわちバルブの最も近くまでスプリングによって運ばれる（周囲空気が上記シリンダ中にそれらの入口２９、３０および３１を通って入ることを可能にしている）。なお、スプリング８により大きい強度を与え、スプリング２４の強度が続き、スプリング２６の強度が続くようにして、ピストン４が最初に、次に１４、その次に１９が初期位置に到達するようにすることができる。ピストン５が初期位置に達すると、バルブ１１が閉じられる。ピストン１４が初期位置に達すると、バルブ１６が閉じられる。ピストン１９が初期位置に達すると、バルブ２１が閉じられる。一旦３つのピストンが初期位置に達すると、バルブ３は、サイクルを繰返すために開かれてもよい。空気が大気圧で出て来ることが理想的であるが、より高い圧力で出て来得る。また、バルブ３は、１つまたはいくつかのピストンがそれらの経路を終えた後でさえも、開いたままにされ得る。
【００１４】
少量の空気がピストンの中に入り、ピストンの一部またはピストンのすべてが最後まで行かない場合は、バルブ１１、１６および２１を、機械的にまたは別のシステムによって独立して開けることができる。次に、これらのバルブは、サイクルを開始するために閉じられるであろう。
【００１５】
このシステムを機能させる別の方法
このシステムを機能させる別の方法は、他方と同じ方向だが逆向きに同軸に引張るピストンを、つまり一方が上から引張る場合、他方は、軸の下から引張るピストンを設けることであろう。何もかもが同じように接続されるが、両ピストンは、互いにリンクされるであろう。この方法において、スプリングにおいてエネルギを損失せず、ピストンの後方への運動をより高速にするという２つの利点が得られる。これにより、エンジンにおけるより大きな出力が得られる。一方のピストンが動作しているとき、このピストンは、他方を初期位置に移している。
【００１６】
なお、この考案の目的であるフリーホイールおよびピニオンエンジンには、多数の利点があるが、最も重要な利点の１つは、このエンジン自体が優れた熱交換器であるため、熱交換器が不要である点である。空気が膨張し、冷えるにつれ、ピストンが暖まる。これは、おそらくより高い温度の周囲空気が、シリンダがその趣旨で有する通気孔を通してシリンダ中に入り込み、よってシリンダの温度を主にその内側で上昇させ、これにより、ピストンが動作するときに空気が暖められるためである。また、ピストン軸は、大気中に出て行くときに加熱され、ピストン軸は、ピストンが動作するときに空気を加熱する。高圧ピストンには、シリンダと軸との間に２ｍｍの間隔があり、これによりシステムは、速やかに暖まる。加えて、さらに加熱するために外部補助翼（alerones）を設置することができる。
【００１７】
車エンジンの中に、たとえば、１２個のピストンを設置することができ、これらは、減圧において３つからなるグループで動作して、これらのグループを３つからなる第１のグループ、３つからなる第２のグループ、３つからなる第３のグループ、および３つからなる第４のグループ、の順に動作させる。そのため、第１のグループが再び動作しなくてはならないときに、第１のグループは、既に暖められている。
【００１８】
熱交換器としてよりよく機能するために、エンジンは、より大きく、ピストンをより多く備えるものであり得る。
【００１９】
ピニオンが設置される、ねじを備えた軸は、単一の部品を含んでもよい。この軸は、クランクシャフトとしても機能することができる。この軸をよりよく固定するために、シャーシを保持するボール軸受が置かれる場所に、内側からねじ付けられ外側が平坦であるいくつかの部品を設置することができ、これは、従来の台板に等しい。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月1日(2011.6.1)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この実用新案出願は、フリーピストン圧縮ガスエンジンに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
このシステムを機能させる方法のうち１つは、以下のとおりである。
ピストン５がその経路の終わりに達すると、バルブ１１が開く。これは、いくつかの方法で行なわれ得る。それらのうち１つは、その経路の終わりに達すると、軸６がバルブを機械的に開ける機構に接触するものである。別の方法は、その経路の終わりに達すると、軸６がソレノイドを動作させかつバルブ１１を開ける電子回路を閉じるものである。空気がシリンダ４から１３に行くと、空気は、ピストン１４を動作させ、ピストンがその経路の終わりに達すると、バルブ１６は、バルブ１１が開けられたのと同じ方法で、開けられる。次に空気はシリンダ１３から１８まで行って、ピストン１９を動作させる。ピストン１９がその経路の終わりに達すると、バルブ２１が開けられるので、空気が大気中に逃げることを可能にする。次に３つのピストンがそれらの初期位置、すなわちバルブの最も近くまでスプリングによって運ばれる（周囲空気が上記シリンダ中にそれらの入口２９、３０および３１を通って入ることを可能にしている）。なお、スプリング８により大きい強度を与え、スプリング２４の強度が続き、スプリング２６の強度が続くようにして、ピストン４が最初に、次に１４、その次に１９が初期位置に到達するようにすることができる。ピストン５が初期位置に達すると、バルブ１１が閉じられる。ピストン１４が初期位置に達すると、バルブ１６が閉じられる。ピストン１９が初期位置に達すると、バルブ２１が閉じられる。一旦３つのピストンが初期位置に達すると、バルブ３は、サイクルを繰返すために開かれてもよい。空気が大気圧で出て来ることが理想的であるが、より高い圧力で出て来得る。また、バルブ３は、１つまたはいくつかのピストンがそれらの経路を終えた後でさえも、開いたままにされ得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気タンクと、
前記圧縮空気タンクに接続され、それぞれピストンを備えた複数のシリンダと、
前記圧縮空気タンクを前記複数のシリンダに接続するパイプと、
前記圧縮空気タンクと前記複数のシリンダの各々との接続を開閉する複数のバルブと、
前記複数のシリンダから出る空気を排気する排気バルブと、
前記複数のシリンダの各々の前記ピストンに対向する位置に設けた、周囲空気の入り口と、を備え、
前記複数のシリンダは、ロッドを介しそれぞれチェーンの一方端部に接続されており、
前記各チェーンの他方端部は、スプリングの一方端にリンクされ、前記スプリングの他方端は固定されており、
各前記チェーンは、ピニオンに接続されており、各前記ピニオンは、同一のモータ軸に配設されており、
前記複数のバルブを、それぞれが独立して異なるタイミングで開閉する命令システムを含む、フリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項２】
３つの前記ピストンを有する、請求項１に記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項３】
一旦ピストンがその経路の上限に達すると、ピストンを後続のピストンに接続するバルブを開ける電子的もしくは機械的なシステムまたは電子的かつ機械的なシステムを有する、請求項１または２に記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項４】
ピストンを後続のピストンに接続するバルブを開くために、アクセルの位置によっては、出力を加速し、空気を次のピストンに投入する前に空気が暖まるための時間を増やすために、ピストンがその経路の上限に達した瞬間から特定の時間を経過させるシステムを有する、請求項１から３のいずれかに記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項５】
複数のグループをなす前記エンジンピストンから所定のグループを選択して、当該グループの前記ピストンを減圧し、グループを交替させて、空気が暖まる時間を増やす、請求項１から４のいずれかに記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項６】
同じ方向に動作するが、互いに逆向きにかつ異なるピニオンにおいて動作する２つの前記ピストンを含み、これらの２つのピストンは、互いにリンクしてモータ軸を回転駆動する、請求項１から５のいずれかに記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項７】
ピニオンが設置されるところおよびボール軸受が設置されるところにねじれた軸が用いられて、前記軸を内側がねじれており外側が平坦な部品上に保持し、そこに前記ボール軸受のための保持システムを作ることができ、前記ボール軸受は、車両シャーシまたはエンジンに接続されている、請求項１から６のいずれかに記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項８】
前記ボール軸受のための保持システムが、カーカスおよび／またはキャップである、請求項７に記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項９】
コッタを備えた他の軸を、前記ピニオンを、前記モータ軸と、このモータ軸を締結するためにボール軸受が設置されるところとに接続するために用い、コッタを備えた前記他の軸の直径は、前記モータ軸の直径と大きさが異なり、そこにそれらのボール軸受を車シャーシまたはエンジンに接続する締結システムを、前記ボール軸受のために作ることができる、請求項１から８のいずれかに記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項１０】
前記締結システムが、カーカスおよび／またはキャップである、請求項９に記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項１１】
前記命令システムが、ＰＬＣまたはマイクロコンピュータである、請求項１から１０のいずれかに記載のフリーピストン圧縮ガスエンジン。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のフリーピストン圧縮ガスエンジンを備えた、自動車または発電機。