(57)【要約】  発明は、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータに関し、圧縮した燃焼媒体が、連続的に動作する燃焼室の燃料によって燃焼されて作動媒体を形成し、その作動媒体は、機械的エネルギーを得るために周期的な作動シリンダに供給され、作動シリンダで得られる機械的エネルギーはまた、燃焼媒体の圧縮のために使用される。圧縮は、２つの工程、若しくは、１０以上の圧縮比を有する３００℃未満の圧縮端温度で実行され、並びに／又は、回転式ディストリビュータは、点火連結部を周期的に開閉する少なくとも２つのディストリビュータ開口部を備え、及び／若しくは、点火チャネルを越えるか、若しくは、通過して周期的に誘導される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータ（１０）であって、連続的に動作する燃焼室（２０）を有することと、少なくとも２つの作動シリンダ（３０）を有することと、前記作動シリンダ（３０）によって駆動させる少なくとも２つの圧縮機シリンダ（４１、４２）を有することと、前記連続的に動作する燃焼室（２０）と前記作動シリンダ（３０）との間の点火連結部（２５）が、周期的に開閉することができ、前記連続的に動作する燃焼室（２０）に圧縮した燃焼媒体を供給するための燃焼媒体供給ライン（２１）が、前記圧縮機シリンダ（４１、４２）と前記燃焼室（２０）との間に設けられ、
前記２つの圧縮機シリンダ（４１、４２）のうち第１の圧縮機シリンダ（４１）の排出口（７２）が、前記２つの圧縮機シリンダ（４１、４２）のうち第２の圧縮機シリンダ（４２）の流入口（７３）と連結されることを特徴とする、アキシャルピストンモータ。
【請求項２】
前記第１の圧縮機シリンダ（４１）の流入口（７１）が、燃焼媒体流入口（７５）と連結され、前記第２の圧縮機シリンダ（４２）の排出口（７４）が、前記燃焼媒体供給ライン（２１）と連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項３】
前記第２の圧縮機シリンダ（４２）の表面積、又は、前記第２の圧縮機シリンダ（４２）全体の表面積が、前記第１の圧縮機シリンダ（４１）の表面積、又は、前記第１の圧縮機シリンダ（４１）全体の表面積と、圧縮比の平方根との積に相当することを特徴とする、請求項１又は２に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項４】
前記第１の圧縮機シリンダ（４１）の直径が、前記作動シリンダ（３０）のうちの１つの直径の９０％未満、好ましくは８５％未満、特に好ましくは８３％未満であることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項５】
前記第１の圧縮機シリンダ（４１）の寸法、又は、前記第１の圧縮機シリンダ（４１）全体の寸法が、前記アキシャルピストンモータ（１０）のアイドリングのために十分に圧縮した燃焼媒体を、前記第１の圧縮機シリンダ（４１）によって利用可能にするように寸法決めされることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項６】
回転式ディストリビュータ（２７）が、燃焼室底部（２８）であることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項７】
回転式ディストリビュータ（２７）が、少なくとも２つのディストリビュータ開口部（２９）を有し、周期的に前記点火連結部（２５）を開閉し、及び／又は、周期的に点火チャネル（２６）を越して移動させ、又は、点火チャネル（２６）を通過させることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項８】
作動ピストン（３５）が前記作動シリンダ（３０）で動作し、前記作動ピストンが動力取り出し部（６０）のカムディスク（６２）に作用し、ディスクが２回のストロークで１回転を生じさせることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項９】
それぞれ排出口（７２）を有する、複数の第１の圧縮機シリンダ（４１）、及び／又は、それぞれ流入口（７３）を有する、複数の第２の圧縮機シリンダ（４２）が設けられ、前記排出口（７２）のそれぞれが、前記流入口（７３）のうち１つと正確に連結され、又は、前記排出口（７２）が、複数の流入口（７２）と連結され、及び／若しくは、１つの流入口（７３）が、複数の排出口（７２）と連結されることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項１０】
中間蓄積ユニット（４８）及び／又は中間冷却器（４９）が、前記第１の圧縮機シリンダ（４１）の前記排出口（７２）と前記第２の圧縮機シリンダ（４２）の前記流入口（７３）との間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のアキシャルピストンモータ（１０）。
【請求項１１】
内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータ（１０）の動作方法であって、圧縮した燃焼媒体が、燃料と共に連続的に動作する燃焼室（２０）で燃焼されて作動媒体をもたらし、前記作動媒体は、機械的エネルギーを得るために作動シリンダ（３０）に周期的に供給され、前記作動シリンダ（３０）で得られた前記機械的エネルギーはまた、前記燃焼媒体の圧縮に使用され、圧縮が二段式で行われること、及び／又は、圧縮が３００℃以下の最終的な圧縮温度で行われることを特徴とする、動作方法。
【請求項１２】
前記燃焼室（２０）が、同時に少なくとも２つの点火連結部（２５）をそれぞれの作動シリンダ（３０）に対して開口することを特徴とする、請求項１１に記載の動作方法。
【請求項１３】
中間冷却が前記二段式の間で行われることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の動作方法。
【請求項１４】
圧縮が、２８０℃以下、好ましくは２７０℃以下の最終的な圧縮温度で行われることを特徴とする、請求項１１〜１３のうちいずれか一項に記載の作動方法。
【請求項１５】
前記アキシャルピストンモータ（１０）のアイドリングのために十分に圧縮した燃焼媒体が、１段階目で利用可能にさせることを特徴とする、請求項１１〜１４のうちいずれか一項に記載の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータに関し、連続的に動作する燃焼室を有し、少なくとも２つの作動シリンダを有し、作動シリンダによって駆動させる少なくとも２つの圧縮機シリンダを有し、連続的に動作する燃焼室と作動シリンダとの間の点火連結部は、周期的に開閉することができ、連続的に動作する燃焼室に圧縮した燃焼媒体を供給するための燃焼媒体供給ラインは、圧縮機シリンダと燃焼室との間に設けられている。同様に、本発明は内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの動作方法に関し、圧縮した燃焼媒体が、燃料と共に連続的に動作する燃焼室で燃焼され、作動媒体は、機械的エネルギーを得るために作動シリンダに周期的に供給され、作動シリンダで得られた機械的エネルギーはまた、燃焼媒体を圧縮するために使用される。
【背景技術】
【０００２】
完全に異なる性質のモータが、独国特許第６９１１２１４２（Ｔ２）号、米国特許第４，７８３，９６６号、又は米国特許第５，９６４，０８７号において開示され、息継ぎ燃焼を提示しており、各実施例において、空気又は混合気が圧縮され、続いて、圧縮した空気又は混合気が、燃焼室又は変動する作動シリンダに供給され、その場合、圧縮空気については、燃料が圧縮空気にも加えられ、その後、圧縮した混合気が点火され、その全てが作動シリンダに供給される。そして、燃焼手順が終了し、圧縮空気が再度利用可能となったとき、再び初期状態にされるだけである。これは、全ての燃焼プロセスが、それぞれの燃焼手順の最初と最後によって大いに確定されることを意味する。圧縮／膨張比もまた、圧縮及び膨張におけるシリンダ径又はシリンダ容積の比率よって決定的に確定される。
【０００３】
内部連続燃焼部を有するモータは、例えば、ピストンモータとして、米国特許第９７２，４０４号よりすでに十分に既知である。また、アキシャルピストンモータは、米国特許第５，２２８，４１５号、又は、独国特許出願公開第３１３５６１９（Ａ１）号にて記載され、そのような内部連続燃焼部は、本モータタイプについて開示されていない。欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号、及び国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）号もまた、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータを開示し、後者の２つの明細書のアキシャルピストンモータは、各実施例において、連続的に動作する燃焼室と、少なくとも２つの作動シリンダと、作動シリンダによって駆動される少なくとも２つの圧縮機シリンダとを有し、連続的に動作する燃焼室と作動シリンダとの間の点火連結部は、周期的に開閉することができ、連続的に動作する燃焼室に圧縮した燃焼媒体を供給するための燃焼媒体供給ラインは、圧縮機シリンダと燃焼室との間に設けられている。同様に、後者の２つの明細書は、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの動作方法を開示し、圧縮した燃焼媒体は、燃料と共に、連続的に動作する燃焼室で燃焼されて作動媒体をもたらし、作動媒体が作動シリンダに周期的に供給され機械的エネルギーを得て、作動シリンダで得られた機械的エネルギーが燃焼媒体の圧縮にも使用される。ここで、欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号は、点火連結部の周期的な開閉のためにスリーブを使用し、各実施例において、スリーブが作動シリンダ周辺で配置され、それらのまわりで回転し、そして、これらのスリーブの開口部は、点火連結部を開閉するために使用される。国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）によると、制御ピストンは、これらのスリーブの代わりに使用されることもでき、従って、ピストンが点火連結部を周期的に開閉する。更に、後者の明細書は、作動媒体が、圧縮シリンダ内で圧縮中に示される圧力比よりも、作動シリンダ内で膨張中のより大きな圧力比によって膨張すると推定されることを開示する。更に、これら２つの文書の２つのアキシャルピストンモータは、圧縮機シリンダから来る圧縮した燃焼媒体が、最初に一種のマニホールドに収集され、続いて、圧縮した燃焼媒体が、１つ以上の熱交換器を貫く燃焼媒体供給ラインを経由して、マニホールドから連続的に動作する燃焼室へ供給されるといった共通点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許第６９１１２１４２（Ｔ２）号
【特許文献２】米国特許第４７８３９６６号
【特許文献３】米国特許第５９６４０８７号
【特許文献４】米国特許第９７２４０４号
【特許文献５】米国特許第５２２８４１５号
【特許文献６】独国特許出願公開第３１３５６１９（Ａ１）号
【特許文献７】欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号
【特許文献８】国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）号
【特許文献９】欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、明示されたタイプのアキシャルピストンモータの効力、又は、アキシャルピストンモータの動作方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題は、独立請求項の特徴を有する、アキシャルピストンモータ又はアキシャルピストンモータの動作方法によって、達成される。更に有利な実施形態は、事によるとそれからも独立しており、従属請求項及び以下の説明にて見出される。
【０００７】
内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの場合には、連続的に動作する燃焼室を有し、少なくとも２つの作動シリンダを有し、作動シリンダによって駆動させる少なくとも２つの圧縮機シリンダを有し、連続的に動作する燃焼室と作動シリンダとの間の点火連結部が、周期的に開閉することができ、圧縮した燃焼媒体の供給用の燃焼媒体供給ラインが、圧縮機シリンダと燃焼室との間に設けられ、２つの圧縮機シリンダのうち第１の圧縮機シリンダ排出口が、２つの圧縮機シリンダのうち第２の圧縮機シリンダ流入口と連結されている場合、効力を改善することができる。
【０００８】
また、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの動作方法の場合、圧縮した燃焼媒体が燃料と共に連続的に動作する燃焼室で燃焼して、作動媒体をもたらし、作動媒体は機械的エネルギーを得るために作動シリンダに周期的に供給され、圧縮が二段式で行われる場合、作動シリンダで得られた機械的エネルギーは、燃焼媒体の圧縮にも使用され、効力を改善することができる。
【０００９】
二段式によって、即ち、第１の圧縮機シリンダ排出口が、第２の圧縮機シリンダ流入口と連結されているという点で、現況技術による解決策に反して、非常に大きな圧縮を１工程で実行する必要はなく；これ自体は、弁制御及び圧縮機シリンダの構成、並びに、圧縮機ピストンのストロークに多大な要求を課す。二段式の解決策では、即ち、第１の圧縮機シリンダ排出口と第２の圧縮機シリンダ流入口の連結の場合、最終的に、圧縮機シリンダ並びにその排出口及び流入口の制御が、大幅により複雑になるけれども、驚くべきことに、効力がより大きくなることが判明している。
【００１０】
内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの動作方法の場合、圧縮した燃焼媒体が、燃料と共に連続的に動作する燃焼室で燃焼されて作動媒体をもたらし、作動媒体が機械的エネルギーを得るために、作動シリンダに周期的に供給され、作動シリンダで得られた機械的エネルギーは、燃焼媒体の圧縮にも使用され、圧縮が３００℃未満の最終的な圧縮温度で行われるという点で、効力を改善することもできる。低い最終的な圧縮温度によって、圧縮手順が等温圧縮に近づくことができ、これは対応する効力の増加をもたらす。
【００１１】
対応する圧縮中の低い温度は、圧縮した燃焼媒体が使用可能な熱交換器と共に加熱された後に、連続的に動作する燃焼室へ入ることを鑑みると実際に逆効果にみえる。ただし、可能限り等温でかつ低温で圧縮を行い、続いて、熱交換器により熱をただ供給することが、効力に関して有利であると判明している。
【００１２】
この点に関しては、圧縮の二段式の性質によって、上記で説明されているように、即ち、第２の圧縮機シリンダ流入口を有する第１の圧縮シリンダ排出口の連結部によって、温度の監視を非常により単純な方法で行うことができることが理解されている。これは特に、二段式の性質のため、より小さなストローク、及び事によるとより小さい圧縮機シリンダも使用することができるといった理由として有効である。また、累積的に、又は代替的に、中間冷却を二段式の間に行うことができ、それで同様に、対応して低い最終的な圧縮温度を保証することができる。第１の圧縮機シリンダ排出口と第２の圧縮機シリンダ流入口との間に中間冷却器を設けることができ、例えば、中間冷却として、冷却器は、冷却リブ、冷却コイル、水冷、又は目標を定められた空冷のような対応する冷却装置によって特徴付けられる。必要であれば、このような中間冷却器は、中間蓄積ユニットとしても使用されることができ、その場合、中間蓄積ユニットは、冷却装置に対応して備えていなければならない。
【００１３】
特に国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）号のデビエーションにおいて、起程点は、膨張段階、又は、作動シリンダでの膨張中に、圧縮段階で、言い換えると、圧縮機シリンダでの圧縮中よりも大きな圧力比で、燃焼媒体が膨張させられると考えられていることであり、即ち、圧縮段階は、膨張段階よりも少ないストローク容量を有すると考えられ、アキシャルピストンモータの効力、特に圧縮比もまた、特に点火連結部の制御によって、最適化することができることが示され、驚くべきことに、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの場合での効力は、連続的に動作する燃焼室を有し、少なくとも２つの作動シリンダを有し、作動シリンダによって駆動される少なくとも２つの圧縮シリンダを有し、連続的に動作する燃焼室と作動シリンダとの間の点火連結部が、周期的に開閉することができ、連続的に動作する燃焼室に圧縮した燃焼媒体を供給するための燃焼媒体供給ラインが、圧縮機シリンダと燃焼室との間に設けられ、回転式ディストリビュータが少なくとも２つのディストリビュータ開口部を有し、点火連結部を周期的に開閉するという点で、改善されることができる。このように、正確に計れる制御期間が、それぞれの作動シリンダ内の作動ピストンの比較的小さなストロークで実現されることができ、期間が、圧縮機シリンダ内の圧縮機ピストンの小さなストロークに対応して次々にもたらし、それによって、圧縮中の効力に対応して改善する。この点に関しては、圧縮機側の効力の改善が計画されない場合であっても、アキシャルピストンモータの効力が、このような実施形態によって改善されることができると示されており、回転式ディストリビュータという理由から、点火連結部を周期的に開閉する少なくとも２つのディストリビュータ開口部を有し、周期的な開閉の範囲内で、極めて速くかつ正確に定義可能な開閉期間を保証することができる。同一のことが、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータに対しても有効であり、連続的に動作する燃焼室を有し、少なくとも２つの作動シリンダを有し、作動シリンダによって駆動させる少なくとも２つの圧縮機シリンダを有し、連続的に動作する燃焼室と作動シリンダとの間の点火連結部が、周期的に開閉することができ、燃焼媒体供給ラインが、連続的に動作する燃焼室への圧縮した燃焼媒体の供給用に、圧縮機シリンダと燃焼室との間に設けられ、アキシャルピストンモータは回転式ディストリビュータが少なくとも２つのディストリビュータ開口部を有するという点を特徴とする場合に、周期的に点火チャネルを越えて移動するか、又は点火チャネルを通して移動する。従って、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの作動方法は、圧縮した燃焼媒体が燃料と共に連続的に動作する燃焼室で燃焼して、作動媒体をもたらし、作動媒体が、機械的エネルギーを得るために作動シリンダに周期的に供給され、作動シリンダで得られた機械的エネルギーが、燃焼媒体の圧縮にも使用され、燃焼室が同時に少なくとも２つの点火連結部（２５）をそれぞれの作動シリンダ（３０）に対して開口する場合、有利である。これは、後者は回転式ディストリビュータを経由して行われる場合、対応する制御期間は、このような方法で保証されることができるので、特に有効である。
【００１４】
回転式ディストリビュータは、燃焼室に同軸に配置されるのが好ましいと理解されている。これは、特に簡単な構成、及び目標を定めた配置を可能にする。後者は、特にディストリビュータも、累積的に、又は代替的に、動力取り出し軸と同軸に配置されるか、又は動力取り出し軸上に実際に設けられる場合に有効である。必要であれば、制御期間は、ディストリビュータと動力取り出し軸との間の目標が定められた相対移動によって、この期間を異なる回転数又は異なる他の動作条件に適応させるように、わずかな範囲内で変更することができる。
【００１５】
特に簡潔な実施形態では、エネルギー、更には構造の点で更に有利であり、回転式ディストリビュータが燃焼室底部である場合に実現することができる。これは特に、関係する最小限の構成要素で、作動媒体の目標を定めて、直接的な分配を保証する。
【００１６】
好ましくは、作動ピストンが作動シリンダで動作し、そのピストンが動力取り出し部のカムディスクに作用し、２回のストロークで１回転生じさせる。特に２つのディストリビュータ開口部との相互作用では、それらサイクルに関して、同時に動作する作動ピストンによって、調整されることが好ましく、各実施例において、アキシャルピストンモータのより大きな効力は、それゆえに保証されることができる。
【００１７】
好ましくは、それぞれの圧縮機シリンダで動作する圧縮機ピストンの駆動は、各実施例において、一般的な連接棒を用いた、作動シリンダによって行われる。従って、作動シリンダで得られ、燃焼媒体の圧縮に使用される機械的エネルギーが、更なるどんなエネルギー変換もなく、圧縮に使用されることができる場合に有利である。これも、特に圧縮に関連した、特に大きな効力を可能にする。
【００１８】
必要であれば、三段式以上でさえ、圧縮に関連して設けることができ、これは、対応する効力の増大が、二段式ですでに達成されることができ、即ち、第１の圧縮機シリンダ排出口が、第２の圧縮機シリンダ流入口と連結されるため、現時点では必要のように思えない。
【００１９】
従って、第１の圧縮機シリンダ流入口が燃焼媒体流入口と、例えば流入開口部と連結される場合に有利である。累積的に、又は代替的に、第２の圧縮機シリンダ排出口が、燃焼媒体供給ラインと連結されることができ、従って、第２の圧縮機シリンダで圧縮された燃焼媒体が、連続的に動作する燃焼室に供給されるように、これは、特に１つ以上の熱交換器によって行われることができる。
【００２０】
圧縮の場合の効力は、特に、第１の圧縮機シリンダが、第２の圧縮機より明らかに大きな直径を有する場合に、比較的高く選択されることができる。このように、従って、第１の圧縮機シリンダが、非常により大きな空気量を圧縮することができ、次にその空気量を第２の圧縮機シリンダが利用できるようにすることができ、その結果、圧縮方法において、後者は、同時に少なくともおよそ同じ空気量を更に圧縮することができる。ここでは、わずかなずれが設けられることができ、全システムによって最終的に許容されることが理解されている。
【００２１】
好ましくは、第２の圧縮機シリンダは、第１の圧縮機シリンダの表面積と圧縮比の平方根との積に相当するシリンダ表面積を有する。これは、−アキシャルピストンモータの動作点に応じて、−燃焼剤が最適に利用可能となり、このように、アキシャルピストンモータを大きな効力で作動することができるといった結果をもたらす。同一のことが、複数の第１及び第２の圧縮機シリンダが存在する場合、類似して有効であり、シリンダ表面積は、お互いに比較される。
【００２２】
この点について、圧縮比は、一段階目、又は、第１の圧縮機シリンダの圧縮と、二段階目、又は、第２の圧縮機シリンダの圧縮との間の比率であることが指摘されるべきである。圧縮は、それぞれのピストンが移動するストローク、及びそれぞれのシリンダの直径によって決定される。ただし、利用可能な入力圧力及びそれぞれの出力圧力も、大きな役割を演じ、しかしながら、これらは、それぞれのアキシャルピストンモータの動作状態に依存しており、その一方で、ストローク及び直径は、それぞれのアキシャルピストンモータの幾何学的に固定された変数を表す。同様に、供給ライン及び排出ラインの直径、並びに弁の開放期間が、圧縮を決定する。本点において、圧縮比に関する記載は、二段式の所望の圧縮比に関し、これらの因子の全てを考慮に入れる。
【００２３】
特に、−断続的な圧縮とは対照的に、−内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの場合の圧縮／膨張比は、本質的にバルブの制御期間による影響を受け、その一方で、この点において、従属的な役割のみがシリンダの直径又はシリンダ容積に与えられることが明らかとなっている。
【００２４】
更に、第１の圧縮機シリンダが、ほぼ作動シリンダの直径を有する場合に有利である。国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）号がすでに、作動シリンダの膨張中に、圧縮機シリンダの圧縮中に示す圧力比よりも大きな圧力比で、燃焼媒体が膨張していると考えられており、即ち、圧縮段階は、膨張段階のシリンダ容積より小さなシリンダ容積を有すると考えられていることが開示されているというのは事実である。ただし、直径に関する正確な情報は、利用できない。しかしながら、作動シリンダの直径より明らかに小さな直径でさえ、非常に良好な結果をもたらすことができることが示されている。このように、第１の圧縮機シリンダの直径が、諸作動シリンダのうち１つの直径が９０％未満であることができる。特に、第１の圧縮機シリンダの直径が、８５％未満であり、好ましくは、更に８３％未満であることができる。ここで、効力の利得が、更に低減する場合に、もはや存在しないならば、第１の圧縮機シリンダの直径は、下限値のようであり、それ以降、増加する摩擦などが発生する。従って、複数の第１の圧縮機シリンダの場合には、第１の圧縮機シリンダの直径の合計を、作動シリンダの対応する数の直径の合計と比較することができる。
【００２５】
特に、アキシャルピストンモータのアイドリングのために十分に圧縮した燃焼媒体が、第１の圧縮機シリンダによって利用可能とさせるこのような方法で、第１の圧縮機シリンダ、又は第１の圧縮機シリンダの寸法を決めることができる。また、累積的に、又は代替的に、アキシャルピストンモータのアイドリングのために十分に圧縮した燃焼媒体は、一段階目で利用可能させることができる。具体的な導入では、例えば、１つ以上の燃焼剤ラインは、第１の圧縮機シリンダ、又は一段階目から燃焼室に直接設けられることができる。また、圧縮した燃焼剤は、二段階目、又は第２の圧縮機シリンダを通して単に搬送されることができ、二段階目、又は第２の圧縮機シリンダで顕著な圧縮が行われない。（諸）第１の圧縮機シリンダのこのような寸法決め場合、又は、一段階目のこのような構成の場合には、二段階目、又は１つ以上の（諸）第２の圧縮機シリンダの更なる圧縮は、アイドリングの間なくさせることができ、これは、エネルギーに関して有利に対応している。後者は実際に、アイドリングの間、燃焼室から低圧が要求され、全負荷で高圧が要求されさえすれば、自動的に行われる。
【００２６】
特に各々が排出口を有する、複数の第１の圧縮機シリンダ、又は各々が流入口を有する、複数の第２の圧縮機シリンダが設けられることができ、シリンダは特に、アキシャルピストンモータ、又は作動方法のサイクルに従って配置される。
【００２７】
この点に関して、具体的な実施形態では、それぞれの第１の圧縮機シリンダ排出口の各々は、第２の圧縮機シリンダのうち１つが、その流入口のうち１つと正確に連結されることができ、その結果、各実施例において、圧縮段階は、これらの圧縮機シリンダとの間に正確にかつ精密に行われる。
【００２８】
他方では、複数の第１の圧縮機シリンダのうち１つのある排出口は、第２の圧縮機シリンダの複数の流入口と連結されると考えられる。同様に、第２の圧縮機シリンダのある流入口は、第１の圧縮機シリンダの複数の排出口と連結されることができ、そのため、第１の圧縮機シリンダにより圧縮された燃焼媒体は、各実施例において、続いて、少なくとも２つの第２の圧縮機シリンダが必要に応じて利用できる。これは、結果としてある種の緩衝体になり、一方及び他方のもののために、中間冷却として使用されることができ、流入口及び排出口の制御時に可能性がある不正確性、即ち、個々の圧縮機シリンダの圧縮において安定させることができる。
【００２９】
従って、各実施例において、第１の圧縮機シリンダの各々は、流入口も有さなければならず、第２の圧縮機シリンダの各々は、排出口も有さなければならず、−具体的な実現次第であって、−第１の圧縮機シリンダ流入口は、それら自体の燃焼媒体流入口か、また、あるいは、共通の燃焼媒体流入口、又は、共通の燃焼媒体流入口のみでさえ、若しくは、逸脱している実施形態において、従来の圧縮段階と連結されることができると理解されている。同様に、第２の圧縮機シリンダ排出口は、各実施例において、それら自体の燃焼媒体供給ラインと燃焼室に連結されることができ、各実施例において、ラインが熱交換器を通り抜け、共同で、若しくは、別々に、又は、各実施例において、特別に設計された熱交換器を通り抜ける。同様に、第２の圧縮機シリンダ排出口は、最初に収集され、続いて、１つの燃焼媒体供給ラインのみを有する燃焼室と連結され、又は、複数の燃焼媒体供給ラインを経由して、収集装置から伸展し、必要に応じて、熱交換器を通り抜けることもできると考えられている。また、第２の圧縮機シリンダの後に、第３の圧縮段階が続くことができ、必要であれば、各実施例において、排出口が、第３の圧縮機シリンダの１つ以上の流入口と連結される。
【００３０】
既に上で説明されたように、中間冷却は、圧縮段階の間で設けられることができる。従って、圧縮は、中間冷却が二段式の間に行われる場合、又は、中間冷却器が第１の圧縮機シリンダ排出口と第２の圧縮機シリンダ流入口との間に設けられている場合に、等温圧縮に近づくことができる。
【００３１】
このような中間冷却器は、冷却を確実にするための単純なライン誘導、又は単層壁を越える技術的な手段を有する。特に、このような中間冷却器は、冷却リブ、冷却板、又は冷却壁を含むことができる。また、冷却水、例えば、冷却用空気、又は冷却液からの別々の流入が、行われることができる。同様に、対応する中間冷却器を利用できるようにするために、燃焼媒体が冷却されることを想定される、対応する壁の先に冷却コイルを導くことが考えられる。
【００３２】
好ましくは、圧縮が、２８０℃以下、特に２７０℃以下の最終的な圧縮温度で行われることを確実にさせる。このような方法で、等温圧縮に近づくことができる。
【００３３】
第１の圧縮機シリンダ排出口と第２の圧縮機シリンダ流入口との間に中間蓄積ユニットを設けることができ、そのため、第１の圧縮機シリンダで圧縮された燃焼媒体のある余剰分が、中間蓄積ユニットに一時的に格納することができ、その上、余剰分は、短期的な動力の増大、又は、始動プロセスのための使用されることができる。このような中間蓄積ユニットは、別々の流入口及び別々の排出口を有することができ、そのため、−燃焼媒体はガス状であるので、−中間蓄積ユニットは、確かな方法で、中に燃焼媒体を通過させるが、これは、構造の観点から比較的難しくさせるのは確かである。好ましくは、中間蓄積ユニットは単に、第１の圧縮機シリンダ排出口、及び、第２の圧縮機シリンダ流入口を有するコネクタを備えるだけであり、そのため、燃焼媒体は、この単一コネクタによって、中間蓄積ユニットに入り、かつ中間蓄積ユニットから出ることができる。中間蓄積ユニットの精密制御を保証するために、それぞれのコネクタは、対応するバルブを備えることが望ましい。必要であれば、対応する冷却手段が設けられる場合、すでに上記で説明されたように、中間冷却器として中間蓄積ユニットも使用することができる。
【００３４】
上記及び請求項中の解決策の特徴は、適用できる場合、それに応じて、累積的に利点を実現することが可能であるために、組み合わせることもできると理解されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
更に、本発明の利点、目的、及び特性は、以下の説明の例示的実施形態を用いて説明され、特に、添付の図面にもまた示される。
以下に図面を示す：
【図１】第１のアキシャルピストンモータの概略断面図である；
【図２】図２に記載のアキシャルピストンモータの燃焼室底部の概略横断面図である；
【図３】図１及び２に記載のアキシャルピストンモータの圧縮機シリンダの概略横断面図である；
【図４】第２のアキシャルピストンモータの圧縮機シリンダの概略横断面図である；
【図５】図１と類似した描写の第３のアキシャルピストンモータの概略断面図である；
【図６】図１〜５に記載のアキシャルピストンモータの原理ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図の各々に示されるアキシャルピストンモータ１０は、燃焼室２０を有し、そこへ燃焼媒体が燃焼媒体供給ライン２１を経由して供給され、媒体が燃料と共に連続的に燃焼し、燃焼室２０の１つ以上の燃料供給ライン２２を経由して燃焼室２０に適用されて、作動媒体をもたらす。
【００３７】
作動媒体は、これらの例示的な実施形態で点火チャネル２６として構成される、点火連結部２５を経由して作動シリンダ３０に送られ、その例示的実施形態では、シリンダの作動ピストン３５が前後に動作し、ピストンが、作動媒体から機械的エネルギーを得て、このエネルギーを、次に、カムディスク６２及び動力取り出し軸６１を順次含む動力取り出し部６０に送る。
【００３８】
この点に関して、作動ピストン３５は、カムディスク６２上で前後に動作する連接棒５０に備えられている。
【００３９】
更に、作動ピストン３５によって、又は、作動シリンダ３０で得られた機械的エネルギーは、圧縮機ピストン４６、４７に送られ、圧縮機シリンダ４１、４２で前後に動作し、そのため、燃焼媒体の圧縮が向こうに伝えられる。
【００４０】
それから、圧縮した燃焼媒体は、燃焼媒体供給ライン２１を経由して燃焼室２０に戻り、このため、圧縮した燃焼媒体も熱交換器５５を通り抜け、続いて、作動媒体の熱残留エネルギーが、連続的に動作する燃焼室２０に供給される燃焼媒体に送られることができる。作動媒体は、排気ガス５６として熱交換器５５を離れる。
【００４１】
変形実施形態では、１つの熱交換器５５のみ、及び１つの燃焼媒体供給ライン２１のみ設けることができると理解されている。同様に、−ある条件下では、−熱交換器を通り抜けない燃焼媒体供給ライン２１は、特別な実施形態で設けられることができる。また、複数の熱交換器５５が設けられている実施形態が存在し、その中を、複数の燃焼剤供給ライン２１、若しくは複数の圧縮機シリンダ４１、４２による燃焼剤供給ライン２１、及び／又は、複数の作動媒体ライン、若しくは複数の作動シリンダによる作動媒体ラインが通過する。
【００４２】
燃焼室２０は、１段式、２段式、又は多段式で構成されることができるが、最終的に、これは本発明の説明にとって重要ではない。図６から明らかなように、動作媒体が作動シリンダ３０を離れた後、可能な限り多くのエネルギーを作動媒体から回収することができ、圧縮した燃焼剤の熱交換器への導入により温度が低くなる。
【００４３】
すべての例示的実施形態において、各実施例では、アキシャルピストンモータ１０は回転式ディストリビュータ２７を有し、その回転式ディストリビュータ２７は、各実施例において、作動シリンダ３０に作動媒体を連続して分配する。
【００４４】
この点に関しては、回転式ディストリビュータ２７は、これらの例示的な実施形態の燃焼室底部２８として構成されており、単に理論的には、例えば、点火チャネル２６で回転して、それらを切り離す別々の回転式ディストリビュータリングのような他の実施形態、又は、作動シリンダ３０に作動媒体を連続して分配することができる異なる回転デバイスもまた、設けられることができる。
【００４５】
回転式ディストリビュータ２７は、各実施例において、回転の間、点火チャネル２６を越して動作するディストリビュータ開口部２９を有し、そのため、このように点火連結部２５は速やかに開閉することができる。
【００４６】
本例示的実施形態では、回転式ディストリビュータ２７は、駆動軸６１又はカムディスク６２と連結されており、そのため、後者と共に回転する。必要であれば、ディストリビュータ２７の回転と、カムディスク６２又は動力取り出し軸６１の回転との間の同期性は、必要とする短期的な動力、又は異なる回転数のような、カムディスク６２に関する、又は動力取り出し軸６１に関する回転式ディストリビュータ２７の回転角の変位によって、所与の動作条件に適応することができる。
【００４７】
本例示的実施形態の場合、各実施例において、圧縮が二段式で行われ、そのため、構造的に分離可能な第１の圧縮機シリンダ４１及び第２の圧縮機シリンダ４２が、画定される。必要であれば、回転式ディストリビュータの利点、及び関連した特性が、個々に利用されることになっている場合、二段圧縮をなくして、したがって第１の圧縮機シリンダ４１と第２の圧縮機シリンダ４２との間を分けることが可能であると理解されている。同様に、点火連結部２５が従来の方法で利用される場合、回転式ディストリビュータ２７をなくして、二段圧縮を設けることが可能である。
【００４８】
各実施例において、圧縮機シリンダ４１、４２の各々は、流入口７１、７３、及び排出口７２、７４を有する。
【００４９】
この点に関して、各実施例では、第１の圧縮機シリンダ４１の流入口７１は、燃焼媒体流入口７５と連結されており、逸脱する実施形態では、第１の圧縮機シリンダ４１の複数の流入口７１は、共通の燃焼媒体流入口７５と連結されることもできる。
【００５０】
また、各実施例では、第１の圧縮機シリンダ４１の排出口７２は、第２の圧縮機シリンダ４２の流入口と連結されており、本例示的実施形態では、これがなされ、各実施例では、マニホールド７８を経由して、中間冷却器４９としても利用される。各実施例では、マニホールド７８の代わりに、第１の圧縮機シリンダ４１の排出口７２と第２の圧縮機シリンダ４２の流入口７３との間の直接連結が設けられることができ、そのため、各実施例では、第１の圧縮機シリンダ５１は、１つの第２の圧縮機シリンダ４２に正確に通じていると理解されている。
【００５１】
中間冷却器４９として作動可能なマニホールドのために、図１〜４に記載の代表的実施形態では、冷却板４９ａを備えており、その一方で、図５に記載の代表的実施形態では冷却コイル４９ｂを有し、その中には冷却媒体が流れる。
【００５２】
このように、最終的な圧縮温度は、二段式の性質及び中間冷却のため、両方の段階を通じて１６の圧縮比で、２５０℃に制限されることができる。これは、圧縮が、その対応して良好な効力を有する等温圧縮に近づくことを可能にする。
【００５３】
図５に記載の代表的実施形態では、中間蓄積ユニット４８が更に設けられ、いかなる詳細においても番号をつけられていない、ラインを経由してマニホールド７８と連結され、そのラインに、いかなる詳細においても示されない弁が設けられ、そのため、ここでは、圧縮した燃焼媒体を一段階目で一時的に格納することができる。この例示的実施形態では、中間蓄積ユニット４８は、中間冷却器４９としても役立ち、この目的のために冷却板４９ａも備える。燃焼媒体が、長期間にわたって中間蓄積ユニット４８に一時的に格納されるとしばしば想定されるので、例えば、短期的な中間格納装置が、対応する作動方法において例外的存在である場合、中間冷却器４９としての中間蓄積ユニット４８の実施形態を省くことは、容易に可能である。
【００５４】
更に、各実施例では、第２の圧縮機シリンダ４２の排出口７４は、マニホールド７９を備えており、そこから燃焼媒体供給ライン２１が伸展する。
【００５５】
まさに明らかなことだが、それ故、燃焼媒体が、可能な限り低い温度で熱交換器５５に到達する；重要なのは、最終的には、可能な限り高い温度で燃焼室２０に燃焼媒体をもたらすように見えるので、これは実際には、熱力学の観点からは逆効果にみえる。他方では、等温圧縮は、エネルギーの観点から、非常に効果的であると判明しているため、中間冷却又は二段圧縮の効果は、正当化されるように見える。
【００５６】
本例示的実施形態では、第１の圧縮機シリンダ４１は、第２の圧縮機シリンダ４２より明らかに大きな直径を有する。第１の圧縮機シリンダ４１の直径は、第２の圧縮機シリンダ４２の直径の１．８倍である。
【００５７】
更に、これらの例示的実施形態では、第１の圧縮機シリンダ４１の直径は、作動シリンダ３０の直径とほぼ同程度に大きい。具体的に、第１の圧縮機シリンダ４１の直径は、作動シリンダ３０の直径より小さいが、作動シリンダ３０の直径の９６％以上である。
【００５８】
図１〜４に記載の代表的実施形態では、正確に１つの圧縮機シリンダ４１、４２、又は圧縮機ピストン４６、４７が、各々の作動ピストン３５又は作動シリンダ３０に対して設けられており、図１〜３に記載の代表的実施形態では、３つの第１の圧縮機シリンダ４１、及び３つの第２の圧縮機シリンダ４２が設けられており、各実施例では、動力取り出し軸６１、又はカムディスク６２、及び燃焼室２０に関して回転対称に配置され、そのため、アキシャルピストンモータ１０が可能な限りバランスが保たれるように動作し、アンバランスの可能性を、連接棒、及びピストンの構造によって更に最小化することができる。
【００５９】
基本的に、図４に記載のアキシャルピストンモータ１０の場合、配置は類似しており、そのため、正確に１つの作動シリンダ３０もまた、各々の圧縮機シリンダ４１、４２に対して設けられ、各実施例では、シリンダが同軸状に配置される。しかしながら、２つの第２の圧縮機シリンダ４２、及び３つの第１の圧縮機シリンダ４１のみ、設けられており、従って、可能な限り対照的に動力取り出し軸４１、カムディスク６２、又は燃焼室２０の周辺で配置されている。ここでもまた、カムディスク６２は、２回のストロークで１回転生じさせるように構成されることができ、その上、ディストリビュータ開口部２９は、好適な方法で構築されなければならず、適用できる場合、異なった水準で点火チャネル２６を有し、異なるディストリビュータ開口部２９と相互作用しなければならない。同様に、もちろん、ここで、点火連結部２５の従来の開口部を設けることができる。また、単に１つのディストリビュータ開口部２９だけを設け、１回のストロークで１回転生じるようにカムディスク６２を構成することも考えられる。
【００６０】
図５に示す代表的実施形態では、２つの圧縮機シリンダ４１が、１つの作動ピストン３５と相互作用する。この目的のために、関連した圧縮機ピストン４６、４７は、互いに上に位置し、第２の圧縮機シリンダ４２の圧縮機ピストン４７を設定することは有利であり、第２の圧縮機シリンダ４２は、好ましくは、第１の圧縮機シリンダ４１の圧縮機ピストン４６上に、より小さな直径を有さなければならない。
【符号の説明】
【００６１】
１０  アキシャルピストンモータ
２０  燃焼室
２１  燃焼媒体供給ライン
２２  燃料供給ライン
２５  点火連結部
２６  点火チャネル
２７  回転式ディストリビュータ
２８  燃焼室底部
２９  ディストリビュータ開口部
３０  作動シリンダ
３５  作動ピストン
４１  第１の圧縮機シリンダ
４２  第２の圧縮機シリンダ
４６  圧縮機ピストン
４７  圧縮機ピストン
４８  中間蓄積ユニット
４９  中間冷却器
４９ａ  冷却板
４９ｂ  冷却コイル
５０  連接棒
５５  熱交換器
５６  排気ガス
６０  動力取り出し部
６１  動力取り出し軸
６２  カムディスク
７１  第１の圧縮機シリンダ４１の流入口
７２  第１の圧縮機シリンダ４１の排出口
７３  第２の圧縮機シリンダ４２の流入口
７４  第２の圧縮機シリンダ４２の排出口
７５  燃焼媒体流入口
７８  マニホールド
７９  マニホールド
【図１】
2018535360.tif 000003
【図２】
2018535360.tif 000004
【図３−４】
2018535360.tif 000005
【図５】
2018535360.tif 000006
【図６】
2018535360.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月25日(2018.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
内部連続燃焼部を有するモータは、例えば、ピストンモータとして、米国特許第９７２，５０４号よりすでに十分に既知である。また、アキシャルピストンモータは、米国特許第５，２２８，４１５号、又は、独国特許出願公開第３１３５６１９（Ａ１）号にて記載され、そのような内部連続燃焼部は、本モータタイプについて開示されていない。欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号、及び国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）号もまた、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータを開示し、後者の２つの明細書のアキシャルピストンモータは、各実施例において、連続的に動作する燃焼室と、少なくとも２つの作動シリンダと、作動シリンダによって駆動される少なくとも２つの圧縮機シリンダとを有し、連続的に動作する燃焼室と作動シリンダとの間の点火連結部は、周期的に開閉することができ、連続的に動作する燃焼室に圧縮した燃焼媒体を供給するための燃焼媒体供給ラインは、圧縮機シリンダと燃焼室との間に設けられている。同様に、後者の２つの明細書は、内部連続燃焼部を有するアキシャルピストンモータの動作方法を開示し、圧縮した燃焼媒体は、燃料と共に、連続的に動作する燃焼室で燃焼されて作動媒体をもたらし、作動媒体が作動シリンダに周期的に供給され機械的エネルギーを得て、作動シリンダで得られた機械的エネルギーが燃焼媒体の圧縮にも使用される。ここで、欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号は、点火連結部の周期的な開閉のためにスリーブを使用し、各実施例において、スリーブが作動シリンダ周辺で配置され、それらのまわりで回転し、そして、これらのスリーブの開口部は、点火連結部を開閉するために使用される。国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）によると、制御ピストンは、これらのスリーブの代わりに使用されることもでき、従って、ピストンが点火連結部を周期的に開閉する。更に、後者の明細書は、作動媒体が、圧縮シリンダ内で圧縮中に示される圧力比よりも、作動シリンダ内で膨張中のより大きな圧力比によって膨張すると推定されることを開示する。更に、これら２つの文書の２つのアキシャルピストンモータは、圧縮機シリンダから来る圧縮した燃焼媒体が、最初に一種のマニホールドに収集され、続いて、圧縮した燃焼媒体が、１つ以上の熱交換器を貫く燃焼媒体供給ラインを経由して、マニホールドから連続的に動作する燃焼室へ供給されるといった共通点を有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【特許文献１】独国特許第６９１１２１４２（Ｔ２）号
【特許文献２】米国特許第４７８３９６６号
【特許文献３】米国特許第５９６４０８７号
【特許文献４】米国特許第９７２５０４号
【特許文献５】米国特許第５２２８４１５号
【特許文献６】独国特許出願公開第３１３５６１９（Ａ１）号
【特許文献７】欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号
【特許文献８】国際公開第２０１１／００９４５４（Ａ２）号
【特許文献９】欧州特許出願公開第１０３５３１０（Ａ２）号
【国際調査報告】
2018535360.tif 000008
2018535360.tif 000009
2018535360.tif 000010
2018535360.tif 000011
2018535360.tif 000012
2018535360.tif 000013