(57)【要約】この機構は二重半径の円内を転動する円の各点は直線的なハイポサイクロイドを描くというLaHireの原理に基づいて作動する。動力学的に完全に平衡化されているので、この機構は摩擦を最小に低減し、振動とシリンダに対するピストンの摩擦が主な難点であった従来型のクランク−連接棒機構と有利に置き換わる。この機構はあらゆる熱源又は水素を含むあらゆる燃料を使用することの可能な回転式機関を製造するために使用することができる。この機構は、また、冷媒として空気を用いる冷凍機械又はヒートポンプや、太陽エネルギを利用して空気から水を抽出するための機械を製造するために使用することができる。更に、この機構は、コンプレッサ、圧縮空気機関、ポンプ、又は油圧モータ、並びに排風機、ベンチレータ、又は船舶用推進器を製造するために使用することができる。
2004530841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式のクランク−連接棒機構であって、この機構の各側に対称的に配置され固定軸線（4）を中心として回転する２つのクランクシャフト（1）を支持する固定中央部材（7）を備え、前記中央部材は、また、ピストン−シリンダ対を収蔵し他の固定軸線（6）を中心として回転するシリンダブロック（18）を支持し、前記ピストン（2）は２つのクランクピンを中心として枢動する連接棒大端部（17）と連接棒（16）によりクランクシャフト（1）に連結されており、前記クランクピンの可動軸線（5）は各クランクシャフト（1）上に対向配置されており、その特徴は、前記クランクピンの可動軸線（5）は、前記固定軸線（4）とシリンダブロック（18）の固定回転軸線（6）との間の距離に等しい長さＬだけクランクシャフトの固定軸線（4）に対して偏心させてあることからなり、これらすべての軸線は互いに平行である回転式クランク−連接棒機構。
【請求項２】
固定中央部材に配置されたシール装置（15）を備え、このシール装置は、固定中央部材の輪郭内に配置され、シリンダブロックの内径に等しい外径を有し、斜めカットを備えたセグメントからなり、前記セグメントは２つの幅遷移部を備え、一方の幅遷移部は斜めカット（21）のところに、他方の幅遷移部は真っ直ぐなカット（22）の領域に設けてあり、外部に又は比較的圧力の低い室（12）に開口するポートが、一方においてシリンダ（8）の底部に、他方において固定中央部材（10又は11）内に配置した高圧室の領域において同一面内においてセグメント上に設けてあると共に、前記ポートと対向してやはり同一面内において固定中央部材の輪郭上にポートが設けてあることを特徴とする請求項１に基づく機構。
【請求項３】
固定中央部材をシリンダブロックの内側に離間させることにより得られた、固定中央部材とシリンダブロックとの間のシール装置（15）を備え、前記中央部材の外径はシリンダブロックの内径に等しいので中央部材の長さ方向の帯（31）が低減され、長さ方向の孔（32）がこの帯に対向して設けてあり、この孔と帯との間にカット（33）設けてあり、最初の孔と同じ直径の２つの孔（34）が最初の孔に垂直に、カット（33）に沿って、シールすべきポート（10又は11および12）の各側に設けてあり、２つのパイプ（35）がこれら２つの孔（34）の内部に導入されていることを特徴とする請求項１に基づく機構。
【請求項４】
固定中央部材とシリンダブロックとの間のシール装置を備え、前記中央部材の外径はシリンダブロックの内径に等しいか極僅かに小さいので、固定中央部材とシリンダブロックとの間の空間の寸法特性によってシール性が得られ、場合によりシールすべきポートの周りにラビリンス溝が設けてあることを特徴とする請求項１に基づく機構。
【請求項５】
４対のピストン−シリンダを備え回転式熱機関に適用される請求項２から４のいづれかに基づく機構であって、これらの対はその２対について圧縮室を画成すると共に他の２対について膨脹室を画成し、これらの室は圧縮の終期と膨脹の始期にポートを介して固定中央部材に配置された単一の連続燃焼用又は連続熱入力用中央室に開口することを特徴とする機構。
【請求項６】
排気ガスは正の残留圧力を有し、反動による推進力を生成するべく管を介して排出されることを特徴とする請求項５に基づく機構。
【請求項７】
４対のピストン−シリンダを備え回転式熱機関に適用される請求項２から４のいづれかに基づく機構であって、これらの対は、夫々、固定中央部材側の圧縮／膨脹室と反対側の換気室を画成し、第１室は圧縮の終期と膨脹の始期に異なるポート（10および11）を介して固定中央部材に配置された単一の連続燃焼用又は連続熱入力用中央室に開口し、シリンダ（20）の閉鎖によって画成される第２室は膨脹行程と圧縮行程との間に孔（19）を介して第１室に開口して膨脹後の燃焼ガスを掃気することを特徴とする機構。
【請求項８】
２つのクランクシャフトが車輪又はプロペラの中央に配置してあってそれらに一体的に連結してあり、中間的な伝動機構なくして直接に回転運動を伝達することを特徴とする請求項５又は７に基づく機構。
【請求項９】
吸気と排気との間の正の圧力差により得られる圧縮空気による始動装置を特徴とする請求項７に基づく機構。
【請求項１０】
４対のピストン−シリンダを備え、熱機関の過給に適用される請求項２から４のいづれかに基づく機構であって、前記対は、その２対について、この機関の燃焼ガスを受け取り、燃焼ガスが最初の膨脹を受ける、率可変の膨脹室を画成すると共に、他の２対について、新気を受け取り、冷却と機関への導入の前に新気を最初に圧縮する、率可変の圧縮室を画成することを特徴とする機構。
【請求項１１】
電気モータ、熱機関、風力機関、又は水力タービンによって駆動される請求項５から７のいづれかに基づく機構であって、中央室への熱入力は、機関については、熱奪取によって置換され、この機構は冷凍機械又はヒートポンプに使用されることを特徴とする機構。
【請求項１２】
圧縮と冷却後の凝縮により空気から水を抽出するために使用される請求項１１に基づく機構であって、次いでこの空気を、第２の圧縮段の後で、膨脹せられる前に、例えば太陽エネルギにより加熱することを特徴とし、この熱入力は冷却と水の損失を容積において補償するのを可能にすると共に、機械の自律的作動を可能にすることを特徴とする機構。
【請求項１３】
コンプレッサ又は圧縮空気機関に適用される請求項２から４のいづれかに基づく機構であって、ピストンとシリンダは、一又は複数の段として構成され固定中央部材内に配置された一又は複数の中央室に圧縮終期又は膨脹始期に開口するコンプレッサ圧縮室又は機関膨脹室を形成し、前記中央室は各段の間に外部熱交換器に開口することを特徴とする機構。
【請求項１４】
コンプレッサ又は機関の作動を可変と考えられる圧縮空気圧力に適合させるため、中央室は圧縮又は膨脹段の数を変えるのを可能にする回転式ディストリビュータ装置に開口することを特徴とする請求項１３に基づく機構。
【請求項１５】
ポンプ、油圧モータ、排風機、又はベンチレータに適用される請求項１３に基づく機構であって、流体の圧縮又は膨脹は容積比を１とする一段で行われ、シリンダ基部に設けたポート（8）はシリンダ自身と同じ断面を有することを特徴とする機構。
【請求項１６】
複数の段を有する請求項１３に基づく機構であって、第１段は容積比を１としシリンダと同じ断面のシリンダ基部のポート（8）を有する水ポンプとして使用され、他の段は圧縮空気機関として使用され、後者から出た空気はポンプの下流において水中に噴射されて水中で最終膨脹してパイプによる水の噴射速度を増大させ、この機構は圧縮空気式の船舶用推進器に適用されることを特徴とする機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に連続内燃式のピストン機関を構成することの可能な、より一般的にはどのような熱源でも使用することの可能な、回転式のクランク−連接棒機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日産業上の発展を博している内燃機関は以下の通りである：
−先ず、２サイクル又は４サイクル式のディーゼル又は火花点火式の往復機関は、従来型のクランク−連接棒システムのところに非調和運動があり、摩耗や振動や騒音の源となるという難点がある。更に、従来型のクランク−連接棒システムにおいては、シリンダの軸線に対する連接棒の傾斜によりピストンは必然的にシリンダに対して強い圧力を与え、これは摩擦と効率低下をもたらすと共にシリンダの効果的な冷却と定常的な潤滑を必要とする。この種の機関は、また、各サイクル毎に燃料を導入し点火すると共に４サイクル機関の場合には弁を開閉するための複雑な付属装置を要するという不便がある。特に、２サイクル機関は更に効率が悪いという難点がある。
【０００３】
−他方、ヴァンケル機関は回転機関であるから非調和運動は全くないが、前記と同様の不都合を呈する点火行程が必ずある。この機関は更に特殊な豆型のサイクロイド特性を利用するので、複雑なシール部材を必要とし、それらの効率と摩耗は制御が困難であり、それ故にこの形式の機関は殆ど消失している。
【０００４】
−最後に、ガスタービン機関も非調和運動が全くない。機関のサイクルには爆発行程はなく、燃焼は連続的である。しかしながら、タービンの効率は大きな回転速度かつ非常に高温でしか最大に達しない。更に、圧縮は空気の速度の作用により得られるので、制御困難な騒音を発生する。最後にその製造原価が高い。これらの理由で、タービンは高出力かつ特殊の用途に留保されている。
【０００５】
これら３種の機関には、更に、あらゆる種類の熱源に容易に適合できないという共通の不都合がある。これらの機関は現在燃料で作動し、燃焼ガスは汚染性であり我々の惑星の未来にとって危険である。
【０００６】
本発明が目的とする回転式のクランク−連接棒機構は、また、熱機関の構成に類似する構成に従い、逆に作動しかつ冷媒として空気を使用する冷凍機械又はヒートポンプを形成するために使用することができる。
今日存在する冷凍機械およびヒートポンプはすべてフレオン型の冷媒を使用するという不都合を有し、遺憾ながら不可欠なその漏洩はオゾン層の破壊を招く。
【０００７】
更に、本発明が目的とする回転式のクランク−連接棒機構は、１段式又は多段式のコンプレッサ又は圧縮空気機関を製造するために使用することができる。
これらの装置は現在のところ可逆的ではなく、ピストン式のコンプレッサは壊れやすく騒音源となる自動弁を備えている。ピストン式の圧縮空気機関は制御された弁を備え、同じ不都合を有する。クランク−連接棒システムは更に熱機関に関するのと同じ不都合を有する。
ベーン、ファン、スクリューなどで作動するコンプレッサ又は圧縮空気機関には、前記のタービンと同じ不都合がある。
【０００８】
最後に、本発明が目的とする回転式のクランク−連接棒機構は、容積比が１に等しく１段式で作動するコンプレッサ又は圧縮空気機関と同様の構成に従い、ポンプ又は油水圧式機関、並びに、排風機又はベンチレータの製造に使用することができる。
これらの機械は、現在のところ、ピストンかベーンで作動し、コンプレッサ又は圧縮空気機関と同じ不都合がある。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の回転式のクランク−連接棒機構は、正に、前述した問題点に対して技術的かつ産業上の解決をもたらすことを目的とするもので、図１の分解図に示した以下のような一般構成を特徴とするものである。
【００１０】
１）この機構の各側に対称的に配置され同一の固定軸線（4）を中心として回転する２つのクランクシャフト（1）。これらのクランクシャフトは連接棒（16）と連接棒大端部（17）（一般にその数は４）とを介してピストン（2）を支持している。それらの偏心度（クランクシャフトの固定回転軸線（4）と連接棒小端部の可動回転軸線（5）との間の距離）はＬに等しい。これら２つのクランクシャフトはクラウン又はキャリパ（13）によって相互に連結されている。夫々のクランクシャフトは一般に直径方向に対向する２つのクランクピンからなり、これらのクランクピンは後述する固定中央部材の一部を成す固定雄シリンダを収蔵する軸孔に対して長さＬだけ偏心してある。これら２つのクランクピンに対して４つの連接棒（各クランクシャフト毎に２つ）が枢動し、これらの連接棒は軸孔（この中に各クランクピンが嵌合する）を備えたプレートと、その両端に設けた連接棒大端部固定装置で構成されている。これらの連接棒大端部は連接棒の両端を２つづつ連結する部材からなり、この部材はシリンダに外側から貫入するピストンと一体である。周辺のクラウン又はキャリパは２つのクランクシャフトに外側から嵌合し、それらを互いに一体化している。従って、２つのクランクシャフトとクラウン（又はキャリパ）は駆動トルク（又はこの機構のレセプター）を受け取る単一で同一の外部クランクシャフトを構成する。逆のトルクは後述する固定中央部材が受け取る。留意すべきことに、この外部クランクシャフトは伝動機構を収蔵する。
【００１１】
２）シリンダ（3）を支持し、クランクシャフトの固定回転軸線（4）に平行な軸線（6）を中心として回転するシリンダブロック（18）。これら２つの軸線間の距離もＬに等しい。このシリンダブロックは、固定雄シリンダを中心として回転し、後述する中央部材の一部を成す軸方向雌シリンダからなる。ほぼ直交する２つの軸線に沿って配置されたピストン（2）を収蔵するシリンダ（3）はこの軸方向雌シリンダに取付けてある。シリンダ（3）の底部にはこれらのシリンダをシリンダブロックの内部と連通する開口またはポート（8）がある。
【００１２】
２）クランクシャフト（1）およびシリンダブロック（18）の回転軸線を支持する固定中央部材（7）。連接棒小端部は、従って、シリンダブロックに関して、いわゆるラ・ヒール（La Hire）の直線サイクロイドを描き、これが正にこの機構が作動するのを可能にする。この固定中央部材には、後述するシール装置（15）が設けてある。固定中央部材の中央には固定軸線（6）（これを中心としてシリンダブロックが枢動する）上に配置された雄シリンダが設けてあると共に、固定中央部材の各側には固定軸線（4）（これを中心として２つのクランクシャフトが枢動する）上に配置された２つの雄シリンダが設けてある。これら２つのシリンダの軸線（4）と第１雄シリンダの軸線（6）は平行であり、互いに長さＬだけ距っている。固定中央部材の内側にはコンパートメントがあり、ここには異なる相対圧力で流体が循環している。留意すべきことに、固定中央部材の各側には、この機構を搭載する固定フレームにこの中央部材を固定するための装置がある。
【００１３】
３）シリンダ（3）内で摺動し、シリンダ内に圧縮および／又は膨脹室を画成するピストン（2）。これらの室は、圧縮行程の最後および／又は膨脹行程の初期に、シリンダ底部のポート（8）、および、固定中央部材に設けられた圧縮ポート（10）、および膨脹ポート（11）を介して、この固定中央部材の内側に配置された一又は複数の中央コンパートメント（9）に開口する。前記圧縮および／又は膨脹室は、吸気行程および／又は排気行程には、シリンダ底部に設けたポート（8）および固定中央部材に設けたポート（12）を介して、外部に、又は、比較的低い圧力のコンパートメントに開口する。
【００１４】
このような一般構成は、あらゆる非調和運動（回転運動）を回避し、従来のクランク−連接棒システムに不可避であったシリンダに対するピストンの押圧に起因する摩耗を解消し、この機構の潤滑と冷却を容易にするのを可能にする。更に、このような一般構成は、有効性と摩耗が完全に管理された環状のシール部材を使用するのを可能にする。
【００１５】
留意すべきことに、各ピストンはシリンダ内で2Lsin ztタイプの伸びを有し、所定角度y（一般にΠ／２）を成す２つのシリンダの伸びと伸びとの間に所定角度yのオフセットが認められるが、２つの連接棒小端部はクランクシャフト上に角度2y（一般にΠ）を成す。従って、ピストンのストロークは偏心量の４倍（4L）に等しく、シリンダブロックおよびピストンの回転速度はzに等しいが、外側クランクシャフトの回転速度は2zに等しい（即ち、２倍大きい）。
【００１６】
更に留意すべきことに、クランクシャフト回転軸線（4）とシリンダブロック回転軸線（6）は固定であるのに対して、クランクピンの軸線（5）は、平面視における理論的作動図を表す図２に示したように、クランクシャフト軸線（4）を中心として枢動する。
【００１７】
最後に留意すべきことに、この機構の運動時の摩擦は、一方においてクランクシャフトに対する回転において連接棒小端部の領域に位置する（一般に４回転）と共に、他方において固定中央部材を中心として枢動するクランクシャフトの中心に位置し（２回転）、最後に、シリンダブロックと固定中央部材との間に位置する（１回転）。これらの摩擦は、ボールベアリング又はニードルベアリングの使用や、油膜式ブッシュの使用や、適合した材料間の摩擦（例えば、鋼対テフロン、鋼対カーボン）によって最小限化することができる。更に、摩擦はシール部材の領域にも認められる。
【００１８】
更に、一方においてシリンダブロックと固定中央部材との間のポートの開放と閉鎖を任意の時期に行うのを可能にすると共に、他方において流体が異なる圧力レベルで存在する異なる室間のシール性を得るのを可能にするための、シール装置（15）に関する３つの技術的解決手段を以下に提案する。
【００１９】
固定中央部材の一部を表す図３に示した第１解決手段は、シリンダブロックの内径に等しい外径を有し、角度aに対し幅mを有し、角度２Π−aに対しmより大きな幅lを有する、固定中央部材に配置された中央セグメントからなる。斜めのカット（21）がセグメントの全幅にわたって２つの幅遷移部の一方に設けてあり、真っ直ぐなカット（22）が幅l−mにわたって他方の遷移部に設けてある。ポート（10）又は（11）はセグメントの最大幅部分に開口しており、斜めのカットとポートに最も近い縁との間に角度bを残していると共に、真っ直ぐなカットとポートの他方の縁との間に角度cを残している。このセグメントはセグメントの形状に合わせて固定中央部材の輪郭内に配置してあると共に、前述のポート（10）又は（11）と同一平面内に配置されたポート（12）を備えており、後者は前記輪郭の一方の縁から他方の縁へとポートに相対峙して角度aにわたって開口している。従って、シリンダブロックがこのセグメントを中心として回転する時には、前述したのと同一の平面内においてシリンダ底部に設けたポート（8）は、シリンダが回転する間に、順次に、先ず角度aおよび外部（又は比較的圧力の小さなコンパートメント）に開口するポート（12）に一致し、次いでそれらが閉じられる角度bに一致し、次いで固定中央部材内に配置された高圧チャンバに開口するポート（10）又は（11）に一致し、次いでそれらが再び閉じられる角度cに一致するであろう。一方において高圧チャンバと外部との間のシール性を保障し、他方において圧縮行程および／又は膨脹行程の際にシリンダ底部に設けたポートの閉鎖を保障するのは、高圧チャンバ内の流体である。留意すべきことに、この解決手段においては、シリンダブロックの回転方向は無関係ではなく、シリンダが臨むセグメント各部の順序を遵守しなければならない（a、次にb、次にc）。更に留意すべきことに、互いに対称的な右セグメントおよび左セグメントが存在し得る。最後に留意すべきことに、角度aの二分線は２つの軸線（4）および（6）の平面に垂直である。
【００２０】
従って、シリンダ（8）の幅をシリンダブロックを構成するシリンダの半径で割ったものがdに等しいならば、a＝Π−d、膨脹を行うためにはb＝d、圧縮を行うためにはc＝dであり、容積圧縮比又は膨脹比は2／（1+cos(c-b)）に等しいことが証明される。
【００２１】
図４に示した第２の解決手段は、遊びがなく完全に滑らかな表面状態をもった、シリンダブロックの内径と同じ外径の固定中央部材を作ることからなる。この場合、幅約Πr/2の帯（31）に沿って、中央部材上にミリメートルの100分の一のオーダーでこの中央部材の半径rの縮径部を設ける。帯（31）に直径方向に相対峙して、固定中央部材の長さ方向に孔（32）を形成する。この孔（32）と帯（31）との間にカット（33）を設ける。このカットに沿って、孔（32）と同じ直径の２つの孔（34）を、孔（32）に垂直に、かつ、そこに開口するように設ける。この場合、これらの孔（34）の内径と同じ外径を有する長さ方向に開口した２つのパイプ（35）を孔（34）内に導入すれば充分である。従って、必要なシール性はシリンダブロックの内部に対する中央部材の圧力自体によって保障される。
【００２２】
第３の解決手段は、遊びのない或いはミクロン台の遊びをもち、ラビリンスを形成する溝によって場合により完成された完全に滑らかな表面状態をもった、シリンダブロックの内径と同じ外径の固定中央部材を作ることからなる。従って、必要なシール性はシリンダブロックの内部に対する中央部材の圧力によって保障されるか、この中央部材とシリンダブロックとを離間する空間の狭さと形状によって保障される。
【００２３】
どの解決手段を採用しようとも、シリンダブロックおよび固定中央部材のために選ぶ材料は適合的でなければならず、最小限の摩擦で互いに摺動できなければならない。この摩擦は場合により楔形の空間に導入する圧力下の油膜によって最小限化することができる。
【００２４】
以上の一般構成の応用例は多数存在し、以下はその実施例である：
−従来型の火花点火機関又はディーゼル機関（燃料の爆発又は燃焼は空気の圧縮および膨脹と同じ室で起こる）の熱力学サイクルを利用しながら、本発明のクランク−連接棒機構を用いて熱機関を形成するための多数の解決手段が存在する。以下に述べる２つの解決手段は、固定中央部材内に配置された単一の中央室（又はそれに連結されたフレーム）内で行われる連続燃焼又は連続熱入力で作動する。この構成は、特に、連続燃焼機関の場合には、点火装置を省略し、燃料のより完全な燃焼を可能にすると共に、燃料として水素を使用する可能性を開くという利点があり、これは従来の火花点火機関では想定するのが非常に困難であった。以下の記載を良く理解するためには、熱機関においては、熱エネルギから機械的エネルギへの変換は５つの行程（即ち、吸気、圧縮、燃焼、膨脹、排気）からなるサイクルによって起こるということを喚起するとよい。これら５つの行程がピストンの１往復で起こる場合には“２サイクル”機関と言い、ピストンの２往復で起こる場合には“４サイクル”機関と言う。従来の２サイクル又は４サイクルの火花点火機関においては熱入力は一定の容積で行われ、ディーゼル機関においては熱入力は最初に一定の容積で、次に一定の圧力で行われる。以下に述べる２つの解決手段の場合には、熱入力は一定の圧力で行われる。
【００２５】
第１の解決手段は、２つのシリンダをコンプレッサとして使用し、２つのシリンダ（場合により最初の２つのシリンダとは容積が異なる）を膨脹器として使用することからなり、熱入力は圧縮と膨脹の間のほぼ一定の圧力で行われる。最初の２つのシリンダは固定中央部材内に配置された中央室に圧縮空気を供給する。これらのシリンダ内で起こる２つの行程は吸気と圧縮である。他の２つのシリンダはこの中央室から圧縮空気を取る。これらのシリンダ内で起こる２つの行程は膨脹と排気である。この中央室内では熱入力は一定の圧力で起こる。この熱入力が内部燃焼で起こる場合には、これはボイラーにおけるように連続的に行われ、燃料は、液状或いはガス状の炭化水素であれ水素であれ、直接にこの中央室に導入される。従って、これは火花点火機関ではなく、ガスタービン機関に比較できる連続燃焼機関である。留意すべきことに、コンプレッサとして作動している最初の２つのシリンダのポート（10）は燃焼室の一端に開口し、膨脹器として作動している他の２つのシリンダのポート（11）は燃焼室の他端に開口する。従って、中央室内には前述の連続燃焼を可能にするほぼ連続的な空気流が生成される。
【００２６】
外部熱源（太陽エネルギ、核エネルギ、など）から熱入力が行われる場合には、中央室は圧縮空気が熱入力を受け取るようになった外部室と連通する。この場合、中央室は２つのコンパートメントに分割され、一方のコンパートメントはコンプレッサとして作動する最初の２つのシリンダのポート（10）に開口し、他方は膨脹器として作動する他の２つのシリンダのポート（11）に開口する。こうして外部室を通過しながら第１のコンパートメントから第２のコンパートメントへと流れるほぼ連続的な空気流が生成される。
【００２７】
各熱力学サイクルはピストンの２往復に２回起こるので、この解決手段は４サイクル機関に似ている。
留意すべきことに、このタイプの機関は、特に、燃焼ガスが膨脹後なお残留圧力をもっている間に押されるようになった外部室に供給するために使用することができる。この室はパイプを介して外部に開口し、この機関は反動によって機器を駆動するために使用することができよう。
【００２８】
図５に示した第２の解決手段は、シリンダの外側部分をシリンダブロックの中央に接続するべくシリンダ壁に設けた孔（19）を介して新気を吸入するために各シリンダの外側部分を使用することからなる。シリンダのこの外側部分は、軸シール（この中をピストンの軸が摺動する）を備えたシリンダ閉鎖部材（20）によって限定されている。こうして吸入された新気は、同じ孔（19）とポート（8）を介して膨脹行程の最後にシリンダの内部室内へ送られ、燃焼ガスは同時に他のポート（8）を介して外部へ排出される。このため、各シリンダは２つのポート（8）を有し、一方は圧縮の最後に開口するポート（10）の向かいにあり、他方は膨脹の始期に開口するポート（11）の向かいにある。固定中央部材に配置されたこれらのポートは熱入力が起こる中央室と連通している。前記場合のように、ポート（10）は燃焼室の一端と連通し、ポート（11）は他端と連通し、空気流は中央室を通過しながらポート（10）からポート（11）へと流れて、連続燃焼を可能にする。前記場合のように、この機関は中央室を外部化する目的で、前記と同じ構成で、外部熱源によって作動する。
【００２９】
各シリンダの内部では、ピストンの１往復毎に、新気による燃焼ガスの掃気と、この新気の圧縮と、熱入力後の膨脹が順次に起こる。
この解決手段は従って２サイクル機関に似ている。これは、前記場合と比較して、非常に小さな回転速度においても非常に規則的に駆動トルクを出力するという利点を有する。
【００３０】
留意すべきことに、この機関は単に吸気のところへ圧縮空気を供給するだけで始動させることができる。即ち、この圧縮空気は吸気と排気との間の正の圧力差によりピストンの外側部分へ作用するであろう。
更に留意すべきことに、これらの機関は車輪又はプロペラに直接取付けるに適している。このため、２つのクランクシャフトは一体的に車輪又はプロペラに連結され、クランクシャフトは中間的な伝動機構なくして車輪又はプロペラに直接に回転運動を伝達する。
【００３１】
この場合、機関の出力の変化は過給により得られる。このため、排気ガスの膨脹により新気を圧縮することができる。圧縮されたこの新気は、機関に供給する前に外部との熱交換により冷却されるであろう。このため、固定中央部材に沿ったクランクシャフトの変位により、新気に対する可変圧縮率および燃焼ガスに対する可変膨脹率を得るのを可能にする、本発明の同じ回転式クランク−連接棒機構を用いた独立の装置を使用するのが好ましい。このため、４対のピストン−シリンダを備えた機構を使用するもので、この機構は、これらの対が、その２対についてこの機関の燃焼ガスを受け取る膨脹率可変の膨脹室（ここで燃焼ガスは最初の膨脹を受ける）を画成すると共に、他の２対について新気を受け取り、冷却し機関へ導入する前に新気を最初に圧縮する圧縮率可変の圧縮室を画成することを特徴としている。
【００３２】
−熱機関について前述した２つの解決手段は、冷媒として空気を用いた冷凍機械又はヒートポンプを製造するために同一構成で採用することができる。この種の機械と熱機関との２つの差異を強調して置かねばならない：
第１の差異は、要求される圧縮率に関する。これは熱機関の場合（例えば、容積比15、圧力比45、温度比3）には、最大効率を得るためには最大となる。反対に、この圧縮率は冷凍機械又はヒートポンプの場合（例えば、容積比2、圧力比2.6、温度比1.3）には、最大の性能係数を得るためには最小となる。
【００３３】
第２の差異は、室（9）内の熱交換に関する。機関の場合には熱入力があるが、冷凍機械又はヒートポンプの場合には熱の奪取がある。このため、室（9）は、外部熱源を用いる熱機関の場合のように、圧縮空気を放出し空気を冷却後再導入しながら、外部化されるであろう。この熱の奪取の帰結は、電気モータや熱機関や風力機関や水力タービンによって冷凍機械又はヒートポンプを駆動しなければならないということである。
【００３４】
このように構成された冷凍機械は、冷たい室の中の空気をポンピングし、外気温度より高い温度になるまでそれを圧縮し、外部との熱交換によってそれを冷却し、次いでそれを膨脹させて冷たい室の中に再導入し得るであろう。この装置の利点は、同時に、膨脹行程の直前に凝縮水を回収し得ることである。従って、空気が乾燥され、冷たい室の中への着氷が制限される。
【００３５】
このように構成されたヒートポンプは、冷たい外気をポンピングし、加熱すべき部屋又は水の温度より高い温度になるまでそれを圧縮し、部屋又は水との熱交換によってそれを冷却し、次いでそれを膨脹させて外部へ再放出し得るであろう。凝縮水は膨脹行程直前に回収し得るであろう。この構成の利点は、前述の場合のように、着氷が制限されるということである。
【００３６】
−以上の構成の大きな用途は、例えば太陽エネルギを利用して水を生成（空気から抽出）するために、冷凍機械と熱機関とを結合することにある。このため、機械的な条件を変更することなく前述と同様の構成を使用することができる。相違点は室（9）内で起こる熱交換にある。この室は冷凍機械の場合のように外部化される。外気は先ず圧縮され、次いで外部との熱交換により一定の圧力で冷却される。それから凝縮水を回収する。場合により第２の圧縮段の後に、こうして乾燥された空気は、適当な手段（放物面反射鏡、レンズ）によって太陽光線が集中されたパイレックス又は同等の囲いを通過しながら、太陽エネルギによって加熱される。次いで、この空気は外部へ再放出する前に膨脹せられる。太陽エネルギによる加熱は、全体装置が自動的であるべく、最初の熱交換の冷却と水の損失を容積において補償すれば充分である。このような用途は、特に簡素な技術を用いて、砂漠の真ん中で水を生成することができるので、その実用的効果は非常に大きい。
【００３７】
−コンプレッサ又は圧縮空気機関に関しては、それらは一般構成から直接に導かれる。４つのシリンダが同一である場合には、コンプレッサ又は圧縮空気機関は一段式であり、これは１から約40（ピストンのストロークが大きい場合にはそれ以上）までの圧力比に適する。
【００３８】
例えば200バールを用いるダイビング装置のために、又はより一般的に最小限の自律性を必要とするあらゆる装置（圧縮空気で作動する車両）のために、圧力比を大きくしたい場合には、各段の間で外部と熱交換を行うのを省略することなく、圧縮又は膨脹が等温線に近づくように、複数の圧縮又は膨脹段を設ける必要がある。図６の分解図は、例えば、５段式のコンプレッサ又は圧縮空気機関を示す。第１段は２つの最大のシリンダ（51）で構成され、第２段はシリンダ（52）で構成され、第３段はシリンダ（53）で構成され、第４段はシリンダ（54）で構成され、第５段は最小のシリンダ（55）で構成されている。固定中央部材内に配置された室は外部化されており、外部との熱交換器に開口している。
【００３９】
空気回路は、ベースとなる５段式のコンプレッサ又は機関が、また、４段式（この場合、シリンダ（55）はシリンダ（51）に接続される）、３段式（この場合、シリンダ（55）はシリンダ（52）に接続され、シリンダ（54）はシリンダ（51）に接続される）、２段式（この場合、シリンダ（55）および（53）はシリンダ（51）に接続され、シリンダ（54）はシリンダ（52）に接続される）で作動するように、固定中央部材を中心してこれらの熱交換器を回転させることにより修正することができる。この配置は、図７に示した回転式ディストリビュータによって保障されるもので、コンプレッサ又は機関の作動を圧縮空気タンクの可変圧力に適合させるのを可能にする。この配置は、また、圧縮空気機関のために、タンクの圧力如何に拘わらず機関の出力を任意に変化させるのを可能にする。
【００４０】
この回転式ディストリビュータは、この機構の各側における固定中央部材（固定中央部材の２つの側方シリンダから続く）と、外部との３つの熱交換器を備えた枢動する外周部によって実現することができる。これら３つの交換器は（66）,（67）,（68）で示してある。第１段のための空気入口と出口は（61）,（71）で、第２段のためのそれは（62）,（72）で、第３段のためのそれは（63）,（73）で、第４段のためのそれは（64）,（74）で、第５段のためのそれは（65）,（75）で示してある。
【００４１】
外部空気入口（61）は直接に端部に位置する。出口（71）は他方の端部に位置し、固定熱交換器を介して入口（62）と連通する。入口（62）は、一方において固定中央部材内の第２の圧縮段のコンパートメントと連通すると共に、他方において、この機構の各側において、基準母線から120度（ここに２つの最終的圧縮空気出口（76）と（77）がある）のところで固定中央部材の外周上のポート（62）と連通している。入口／出口（63）から（65）および（73）から（75）は、夫々、一方において固定中央部材内の第３、第４、第５段のコンパートメントと連通すると共に、他方において固定部材上の同じ番号のポート（入口（63、64、65）については基準母線に関して120度のところに配置してあり、出口（72、73、74、75）については基準母線に関して−120度のところに配置してある）と連通している。枢動する外周部には、末尾に1を付した同じ番号で示したものについてはその向かいに、末尾に2を付した同じ番号で示したものについては30度オフセットして、末尾に3を付した同じ番号で示したものについては60度オフセットして、末尾に4を付した同じ番号で示したものについては90度オフセットして、前述のポートと同一面内に配置されたポートがある。
【００４２】
ポート(621), (761), (771)は塞がれている。
ポート(721)は交換器(66)によりポート(631)に接続されている。
ポート(731)は交換器(67)によりポート(641)に接続されている。
ポート(741)は交換器(68)によりポート(651)に接続されている。
(751)は(771)へ、(722)は(721)へ、(632)は(631)へ、(731)は(731)へ、(642)は(641)へ、(742)は(772)へ、(752)は(651)へ、(622)は(641)へ、(652)は外部へ、(723)は(721)へ、(633)は(631)へ、(733)は(773)と(772)へ、(641)は(763)へ、(753)は(633)へ、(643)は外部へ、(743)は(623)へ、(653)は(651)へ、(623)は(741)へ、(724)は(764)と(721)へ、(774)は(631)と(731)へ、(754)は651)へ、(624)は(741)へ、(654)と(634)は外部へ、(644)は(624)へ、(754)は(651)へ、(624)は(741)へ、(774)は(724)へ、(734)は(754)へ接続されている。
【００４３】
従って、固定部材のポートが末尾に1を付した同じ番号のポートの向かいにある時にはコンプレッサ又は機関は５段の圧縮又は膨脹で作動し、末尾に2を付した同じ番号のポートの向かいにある時には４段で作動し、末尾に3を付した同じ番号のポートの向かいにある時には３段で作動し、末尾に4を付した同じ番号のポートの向かいにある時には２段で作動する。ある作動モードから他のモードへの移行は可動部が30度回転することによって起こる。留意すべきことに、種々のポートおよび配管の断面は流体の循環速度が均一になるように計算される。これらの断面は従って圧力に逆比例して第１段における方が第２段におけるよりも小さく、第２段における方が第３段におけるよりも小さい（以下同様）。
【００４４】
−一段式の圧縮空気機関又はコンプレッサが１の容積比を呈する場合には、固定中央部材の相対寸法を増大することにより、他を変更することなく、油圧（水圧）ポンプ若しくは機関又は排風機若しくはベンチレータを実現することが可能である。固定中央部材の相対寸法を増大することは、シリンダの流路断面と同じオーダーのほぼ一定の流路断面を保障するという利点がある。この場合、シリンダの吸気ポートはシリンダ自体と同じ断面を有する。
【００４５】
留意すべきことに、この場合、４つのシリンダについて流量は、2kΠと2kΠ＋Π／2との間のztについて、sin zt ＋cos ztで記述される。従って、この流量は、１に等しい最小値（zt＝０の場合）と、1.414に等しい最大値（zt＝Π／4の場合）を有する。
この流量は、シリンダ数を増加するか（例えば、Π／4だけオフセットした８つのシリンダ。この場合、流量は１から1.09まで変化することが分かった）、流量変化を吸収する空気室又はばね付きピストンからなる補償装置を追加することによって等しくすることができる。
【００４６】
−前記構成の有用な応用は、圧縮空気機関と水ポンプを結合することにより形成されるであろう。例えば、図６に戻るに、第１段は水ポンプとして使用し、第５、第４、第３、および第２段は水ポンプを駆動する圧縮空気機関として使用することができる。船舶用推進器を得るためには、第２段から出た空気はポンプの下流において水の中に噴射すれば充分である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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