JP2003524723A

JP2003524723A - レバー機構式モータ又はポンプ

Info

Publication number: JP2003524723A
Application number: JP2000596256A
Authority: JP
Inventors: ランタラ，ベイコ，カレビ
Original assignee: ランタラ，ベイコ，カレビ; バルデ，アイリス，キリッキ
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2003-08-19
Also published as: AU768063B2; KR20010108090A; US7044725B2; FI990083A; FI990083A0; EP1147292B1; NO20013511D0; KR100718372B1; EA003122B1; CN1283899C; US6887059B2; EP1147292A1; US20030170136A1; CA2355843A1; CN1336979A; US20050087156A1; EA200100657A1; CA2355843C; DE60025160D1; ATE314561T1

Abstract

(57)【要約】シリンダ（１）と、軸受に取り付けられかつ偏心配置の軸（１１）を備えた本質的に円筒形のピストン（５）と、入口ポート又は弁（８）と、出口ポート又は弁（９）と、軸受によって軸（６）に取り付けられ前記ピストン（５）と本質的に密に接触するようになっているレバー装置（７）とを備えるエンジンのような機械。前記シリンダ（１）は前記ロータリーピストン（５）用の本質的に円筒形の室と、前後に動く前記レバー装置（７）用の部分的に円筒形の室とを形成している。前記ピストン（５）は、該作動室の内部に、滑りリング型の軸受（１３、１４）を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、レバー機構式（lever-mechanism）エンジンに関し、特に以下にお
いて一般的にレバー・ピストンエンジンとして言及するレバー機構式エンジン又
はポンプに関する。エンジンは、２個の別々に動作するピストンを有する型式の
ものである。エンジンの動作は、媒体の熱膨張又は熱収縮に基づいている。その
動作は、密閉及び／又は開放熱力学法則に基づいており、そして一般的には媒体
圧力の利用に基づいている。

【０００２】

【従来技術】

本発明の範囲に入るエンジンは、その作動原理の観点からは、通常蒸気タービ
ン及び蒸気機関又は高温空気エンジンのような、閉じられた媒体の膨張に基づく
エンジン及び機器である。この型式のエンジンは、密閉熱力学サイクルを通して
ガス状の媒体を動かすことにより熱エネルギーを機械エネルギーに変換する。熱
エネルギーは、ボイラ又は同様な加熱機器において外側から媒体を加熱すること
によって発生される。

【０００３】蒸気タービン及び機関は、そこで利用するために多くの適当な燃料が入手可能
であり、凝縮熱も利用できれば相対的に高効率が得られるなどの利点を有してい
る。しかしながら、欠点として、装置全体が大寸法であること、その運転を連続
してモニターする必要があること、及び煤やボイラースケールが蓄積するので保
守の必要があることが挙げられる。

【０００４】例えば、従来の内燃機関に対する高温空気エンジンの利点の一つは、排気ガス
が比較的清浄であり、二酸化炭素含有量が少なく、未燃炭化水素が実質的に無い
ことである。

【０００５】利用されている開放熱力学法則エンジンは、容易に機械的仕事として利用でき
る回転運動にピストンの往復運動を変換するクランクシャフトを一般的に利用す
る最も常套的なものである。しかしながら、クランクシャフトのトルクは、常に
変動し、そして動作段階（working stage）の短い期間のみで最大となるが、そ
の動作段階自体、エンジンの全動作のごく一部である。この型式の古い燃焼エン
ジンにおいて、いわゆる行程、すなわちピストンの移動長さは、ピストンの直径
よりも大きい。しかしながら、より新しいエンジンにおいて、行程はピストンの
直径とほぼ同じ寸法であるが、これらにおいても非有効（シリンダの内面及びシ
リンダヘッドの）表面面積に対する有効（ピストンの）表面面積の比は相対的に
小さく、これがエンジンの低効率の一因になっている。

【０００６】ピストンがもはや往復運動をせず、回転によって仕事を行ういわゆるロータリ
ーピストンエンジンもまた知られている。この型式の最も良く知られたエンジン
は、ワンケルエンジンであり、これはピストンのシールに特に大きな困難がある
ため、その開発に時間がかかったことでも有名である。

【０００７】直線運動を行うピストンを備えた従来型のエンジンに比してロータリーピスト
ンエンジンの最も大きな利点は、動作が均一であること、トルクが均一であるこ
と、摩耗を受ける部品点数が少ないこと、軽量であること、そして基本的にシン
プルであることである。

【０００８】当然のことながら、ロータリーピストンエンジンは、特に内燃機関として利用
されると、既述したシール問題、エンジンを簡単に冷却するようにアレンジする
上での困難性、及びかなり低い効率というようないくつかの欠点を持っている。

【０００９】要約すると、現在利用されているエネルギー装置は、次のような一般的な欠点
、すなわち、再生ができない数少ない資源のエネルギーしか利用できないこと、
燃料の燃焼によって大量の汚染が発生すること、効率が低いこと、出力の調整が
遅いこと、装置のサイズが大きく複雑であること、そして更に有意の観点として
、低温エネルギーをどうしても利用できないこと、を有している。

【００１０】

【発明の要旨】

本発明は、エネルギーの利用を改良するために役立ち、そして、レバー機構法
則に基づいて動作する機械、エンジン、又はポンプを作成することを意図する。
それは、媒体の全圧力差を利用できるために効率的であり、少数の可動部品、短
い移動経路そして容易に配置することができ、かつ軸受内の転がり摩擦が主であ
る摩擦を有するシールを有し、装置全体が多目的で、シンプルで、軽量である構
造を持っている。本発明によるエンジンは、広いトルク範囲を持っているが、一
方ピストンの有効表面面積はシリンダの容積に対して大きい。

【００１１】加えて、該装置は多くの色々なエネルギー源を利用して運転することができる
。特に、本発明によるエンジンはまた、再生可能なエネルギー源と、他の装置が
利用することのできない「残余の（residual）」エネルギーとを特に活用するよ
うに用いることができる。

【００１２】本発明による装置はまた、相対的に低い温度のエネルギーを利用するように用
いることができる。該エンジンはまた、高温エネルギー又は他の装置からの「残
余の」エネルギーを利用するときに外部冷却を必要とせず、代わりにそれ自体が
放熱器及び／又は冷却器として機能することができて、同時に全体的な効率を向
上する。

【００１３】本発明による機械がエンジンとして利用されると、後述するように、汚染負荷
を小さくし、他の別のエンジンの排ガスの汚染作用を低減するようにさえも利用
できる。これらの特性はまた、エンジンの利用をある特別な用途にも拡大する。

【００１４】本発明による装置は、特定の要求に対応する形に構成することができるので、
効率よく媒体の圧力を利用するように利用することができる。例えば、急流動力
又は潮力を利用するとき、該装置はダム構造体と同じ大きさにすることができ、
そして水及び圧力の大小値に合わせて建設することができる。

【００１５】本発明による機械の前述及び他の利点及び効果は、その特徴が添付の請求の範
囲に既述されている解決手段によって達成される。

【００１６】

【発明の実施の態様】

本発明を、次に添付の図面を参照してより詳細に説明する。図１乃至図８は、本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるとき
の、全３６０度サイクルを４５度間隔で示す図である。これらの図に対応する説
明が、エンジンの動作を種々の段階に基づいて詳細により記述している。図９は、本発明による機械の、簡略な一実施例における側断面図である。図１０乃至図１７は、本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジン
の一ユニットの全３６０度サイクルの図を４５度間隔で対応する説明とともに示
す図である。

【００１７】以下において、より簡潔であり、そしてポンプは本発明による解決策における
もののような技術的構成品を利用するので、概括的な言及はエンジンについての
みなされる。したがって、エンジンについての言及は、本発明の全ての実施態様
に適用されることを意図している。一方、以下において、種々の構成品の非常に
詳しくかつ限定的な定義を用いて本発明について概括的に言及する。しかしなが
ら、これは平明さのためにのみなされるのであり、用いる用語は、問題とする構
成品の相互に同等な代替形態の一例を表しているにすぎない。

【００１８】はじめに、本発明によるエンジンについて、例えば図３に従って、そして例外
的なケースとして他の図面にも従って概括的に述べる。

【００１９】本発明によるエンジンの最も簡単な実施例は、従来のエンジンの用語を用いれ
ば、参照番号を利用せずに図面中に陰付きの領域として概括的に示されているエ
ンジンブロックを有している。そのブロックは、本発明によるエンジンの典型的
な利用において、例えば通常の内燃機関において要求されるのと同じ水準の寿命
は必要とされていないが、この目的のために一般的に利用される任意の材料から
製作することができる。このようにして、利用材料は、従来利用可能であったも
のより広い範囲から選択できるが、少なくとも多くの適用例において、相対的に
軽量で低熱伝導率の材料も利用できる。

【００２０】エンジンブロックは、図１乃至図８において紙面に沿って見れば、全体的に平
べったい形状を有している。それは、互いに重なり合うように載せられる２以上
の部品から組み立てられるが、それらの部品は、例えば内燃機関のシリンダヘッ
ドがそのシリンダブロックに固定されるのと同じ要領で互いに適切に固定される
。しかしながら、既述したように、望ましい特性を達成するのであれば、数個の
部品があってもよい。

【００２１】本発明による解決策の他の構成品は、媒体用のガスケット、種々の出入流路を
繋ぐ配管、弁、ヒータ等、及びエンジンから動力の取出しを行う装置を当然なが
ら有している。

【００２２】動作を例示するために、これらの構成品及び技術的解決策は、図面及び説明に
おいて別個には出現しないが、種々の応用物並びに各要件に対する付加的な構成
品及び装置は、技術に精通した者には本開示及び図面に基づいて十分に明らかに
なるであろう。

【００２３】このようにして、一般に、本発明によるエンジンは、エンジンブロック（陰付
きの領域）を有し、このケースでは、２個の円筒部が穴明けされて作動室（work
ing chambers）２、３を形成している。軸６、１１が作動室２、３を貫通し、図
において紙面に直角に延びており、そして軸受に装着されているが、例えば紙面
の上方の軸端がエンジンの「頭部（head）」内の軸受にセットされ、一方、紙面
の下方の軸端がエンジンの「基部（base）」内に延入してその内部の軸受に装着
されている。

【００２４】動力取出しは軸１１から行われるが、これは例えば、キー溝とこれにキーを用
いて取り付けられた偏心ロータリーピストン５を有している。ロータリーピスト
ン５は転がり軸受と、リング又はカラー（collar）１３、１４を有し、これらは
摩擦を低減しかつ作動室３内でロータリーピストン５をシールする。

【００２５】以下において、平明にするためにロータリーピストン５について述べることは
、ロータリーピストン５と転がり軸受１３、１４から形成される組立体（combin
ation）に適用される。ある種の動作又は構成を理解するために必要であれば、
ロータリーピストン５を、例えば転がり軸受１３、１４とヒンジ部品１５に関連
づけて言及される。

【００２６】以下においてレバーピストン７と呼ばれるレバー装置（lever device）は、軸
受によって軸６に取り付けられ、例えば、ロータリーピストン５内のヒンジ部品
１５に転がり軸受１３、１４の間で取り付けられており、このため動くときに大
きな摩擦を生じることなく、これらは互いにぴったりと接触している。代替とし
て可能なことはまた、レバーピストンにばね１０を備え、そして摩擦を低減しシ
ールを行うための軸受１６を付加的に備えることである。

【００２７】エンジンの内部構造は次のとおりである。上述したように、軸６及び１１がシ
リンダ１の作動室２、３の穴を貫通して延びている。

【００２８】例えば上述のように、ロータリーピストン５は偏心して軸１１に取り付けられ
、レバーピストン７は、例えば上述したように軸６に取り付けられるが、それに
もかかわらず、図において明瞭に見られるように、偏心してその外端に接近して
いる。このケースにおいて、大きな偏心量が有利である、というのはそれがまさ
にレバー機構エンジンにおいて動力が発生される手段だからである。

【００２９】レバーピストン７と、作動室２を形成するその対応穴は、ロータリーピストン
５よりも明らかに大きい。ロータリーピストン５は本質的に、円形の断面を備え
た円筒形の部材である。レバーピストン７の外側は、特に円弧形に成形されてい
る。軸６から最も遠い軸端に近接して、図に示されるようにロータリーピストン
５のほぼ半分の大きさの穴がある。ロータリーピストン５は事実、各サイクルに
おいて、回転してレバーピストン７の穴内に入り込み、その際排気室４はほとん
ど完全に見えなくなり、図において低圧の室に開放している開放出口流路９内に
吐き出される。

【００３０】出口流路９は、例えば第２のレバー機構エンジンの入口弁８に導くことができ
るが、それは単に弁装置を有しない入口流路であってもよく、このため本発明に
よる解決策において直列に連結することができるエンジンの数に制限が無い。モ
ータユニットは、互いに連結される各ユニットのロータリーピストン５と共に、
軸１１によって同じ位置かあるいは互いに対して所望の角度で、互いに連結する
ことができる。

【００３１】結合されたエンジンユニットの容積は、利用される媒体に対して適当であるよ
うに、あるいは他の要求及び目的に合うように所望により変えられる。エンジン
ユニットの容積は、例えばシリンダの直径又は長さを変更することにより、ある
いはレバーピストン７及びロータリーピストン５の相対寸法を変えることにより
、変更することができる。

【００３２】図１乃至図８において、エンジンに適合する入口弁系及び装置がたくさんある
ので、入口弁８は略図化された解決策として示されている。図９は、円筒形の多
孔板が軸１１に取り付けられ、そして入口弁８のところにあるエンジンの入口通
路を所望により開閉する、そのような簡単な解決策の一つを示している。

【００３３】エンジンはまた、エンジンブロック（陰付きの領域）の内部で、外側ジャケッ
トとシリンダ１との間に流路又は室１７を持つことができる。流路１７の形状、
大きさなどは、各要求に合致するように変えることができ、そして、入口ポート
１８及び出口ポート１９又は特定のケースに必要とされる弁及び他の装置を持つ
ものであってもよい。図及び説明は、実施例による一つの解決策を提供する。

【００３４】以下は本発明によるエンジンの動作の詳細な説明であり、図１から図８の順に
段階を追ってエンジンの全３６０度サイクルを詳述している。

【００３５】図１仕事行程と排出行程の開始入口弁８が開いているので、作動室２内の媒体の圧力の作用により、レバーピ
ストン７が軸１１からの最遠位置を過ぎてすでにそれに近づくように動いている
位置にシリンダ１のロータリーピストン５がある。媒体の供給と膨張は続いてお
り、レバーピストン７はロータリーピストン５を時計方向に押していて、一方同
時に、圧力がロータリーピストン５に作用して時計方向に回転させる作動室３内
で媒体の作用が始まっている。同時に、ロータリーピストン５は、排出室４の先行する仕事段階からの媒体を
、出口流路９を通して本質的に低圧の空間へ押し込んでいる。

【００３６】図２仕事行程と排出行程媒体は作動室２、３内で膨張を続け、レバーピストン７がロータリーピストン
５を押すがこれもまた媒体の膨張の作用であり、そしてロータリーピストン５の
圧力表面面積が増大すると、媒体入口弁８が閉じていても、軸１１が時計方向に
回転する。ロータリーピストン５は、排気室４内の先行する仕事段階の媒体を、
出口流路９を通して本質的に低圧の空間内に押し込み続ける。必要な動力と所望の効率に応じて、仕事行程の最終段階に至るまで、媒体は入
口弁８を通って作動室２内へ供給され続けることができる（図５）。

【００３７】図３仕事行程と排出行程媒体は作動室２、３内で膨張を続け、レバーピストン７がロータリーピストン
５を押すがこれもまた媒体の膨張の作用であり、そしてロータリーピストン５の
圧力表面面積が増大するので、媒体入口弁８が閉じていても軸１１が時計方向に
回転する。ロータリーピストン５は、排気室４内の先行する仕事段階の媒体を、
出口流路９を通して本質的に低圧の空間内に依然として押し込み続ける。ロータリーピストン５は転がり軸受１３、１４を有し、これらは摩擦を低減し
、作動室３内でロータリーピストン５をシールする。同様に、レバーピストン７
は軸受１６を有して、スプリング１０付きであり、あるいはヒンジ部品１５を備
えている。この解決策は後でより詳細に説明する（図９において）。レバー機構エンジンの効率は、媒体よりも高温でありかつ媒体を加熱すること
によりあるいは他の燃焼により発生される可能なガス又は液体を、入口ポート１
８と出口ポート１９とを通し、エンジンの熱遮蔽された外側ジャケットの間へ導
く流路１７を利用することにより増大させることができる。

【００３８】図４仕事行程と排出行程媒体は作動室２、３内で膨張を続け、レバーピストン７がロータリーピストン
５を押すがこれもまた媒体の膨張の作用であり、そしてロータリーピストン５の
圧力表面面積が増大するので、媒体入口弁８が閉じていても軸１１が時計方向に
回転する。ロータリーピストン５はなお、排気室４内の先行する仕事段階の媒体
を、出口流路９を通して本質的に低圧の空間へ押し込み続ける。

【００３９】図５仕事行程と排出行程媒体は作動室２、３内で膨張を続け、レバーピストン７がロータリーピストン
５を押すがこれもまた膨張する媒体の作用であり、そしてロータリーピストン５
の圧力表面面積が増大するので、媒体入口弁８が閉じていても、軸１１が時計方
向に回転する。ロータリーピストン５はなお、排気室４内の先行する仕事行程の
媒体を、出口流路９を通して本質的に低圧の空間内へ押し込み続ける。必要な動力と所望の効率に応じて、仕事行程の最終段階に至るまで、媒体は入
口弁８を通って作動室２内へ導き続けることができる（図５）。同時に、ロータ
リーピストン５が出口ポート１９を通り過ぎたので、燃焼ガスはもはや効率を向
上しない。同一の軸１１上に２個のレバー機構エンジンがあり、それらのロータリーピス
トン５が互いに１８０度の角度を成していれば、他方のエンジンは仕事工程と排
出行程を開始（図１）する。

【００４０】図６仕事行程と排出行程を終了シリンダ１のレバーピストン７とロータリーピストン５は、作動室２及び３内
にあって、膨張媒体によって囲まれているが、一方先行の仕事段階の媒体は、ロ
ータリーピストン５がレバーピストン７の穴内で回転して該穴を完全に占めるよ
うに出口流路９を通って排気室４内で無くなっている。同一の軸１１上に２個のレバー機構エンジンが、それらのロータリーピストン
５が互いに１８０度を成して、あれば、他方のエンジンは仕事行程と排出行程に
入る（図２）。

【００４１】図７排出行程の開始ロータリーピストン５はレバーピストン７の穴の外側で回転し始めており、一
方シリンダ１内において、排気室４は出口流路９を介して完全に開放している。同一の軸１１上に２個のレバー機構エンジンが、それらのロータリーピストン
５が互いに１８０度を成して、あれば、他方のエンジンユニットは仕事行程と排
出行程に入る（図３）。

【００４２】図８排出行程ロータリーピストン５はレバーピストン７の穴の外側で回転し続けており、一
方、排気室４は出口流路９を介して完全に開放している。同一の軸１１上に２個のレバー機構ユニットがあり、それらのロータリーピス
トン５が互いに１８０度の角度を成していれば、他方のエンジンユニットは仕事
行程と排出行程に入る（図４）。図１乃至図８を参照した以上の説明は、いわゆる密閉熱力学法則に従って生ず
る動作サイクルを描いている。

【００４３】そのようなケースにおいて、作動動力の解決策の可能な一例は、エンジンのシ
リンダ１の所望の領域を加熱するために従来型の内燃機関の高温排ガスが流路１
７を通って導かれるというものである。膨張を生ずる媒体は、通常水／水蒸気で
あり、これらは、本発明による一連の数基のエンジンユニットにおいて必要であ
れば冷却され又は凝縮されることができる。各目的のために適当な温度の媒体を発生するいかなる方法又は要領も、高温ガ
ス又は媒体を生成するために利用できる。

【００４４】本発明によるエンジンは、例えば、シリンダ１の壁の外面が太陽熱により、例
えば太陽熱を適当に集束された光線ビームとしてエンジンの側部の所望位置に導
くミラー及び／又はレンズを利用することにより、あるいは流路１７を通る媒体
を利用することにより加熱されるように利用される。代替的に、本発明によるエンジンは、例えば、シリンダ１の外面に接する火炎
を用いてそれを加熱することにより、動作できる。この場合において、火炎の燃
焼によって生ずる高温ガスは、入口弁８を通してエンジンの中に吸い込むことに
よって、そして入口弁８が閉じているときは、別の入口弁を経由して媒体を作動
室２内に送って膨張させることにより、回収することができる。

【００４５】図９並列に運転されエンジンユニット、その第１は仕事行程と排出行程の開始にあり、かつ他方は仕事行程と排出行程にある図９は、エンジンブロック２０、４０、レバーピストン７、２７、ロータリー
ピストン５、２５、転がり軸受１３、１４、３３、３４、及びそれらの間のヒン
ジ部品１５、３５を、軸１１の中心を通る断面で示しているが、軸１１は切断さ
れていない。断面は、図１及び図５の立面図である。加えて、第１エンジンユニットにおけるヒンジ部品１５へのレバーピストン７
の連結は、部分断面として示されている。その動作の説明はまた、図１、図３及
び図５の参照番号を用いる。

【００４６】図は、そのロータリーピストン５、２５が互いに１８０度を成している同一の
軸１１上の２基のレバー機構エンジンユニットを示している。第１エンジンユニ
ットは仕事行程と排出行程の開始状態にあり（図１）、かつ他方は仕事行程と排
出行程にある（図５）。図９の解決策の例において、媒体は共通の流路４１を通ってエンジンユニット
に入り、そこから弁板１２が、平明にするため矢印を用いて図中に示すように、
媒体を各エンジンユニットに導く。流路１７は各エンジンユニット内に連絡しており、このため同じ媒体が入口ポ
ート１８から出口ポート１９へそれらの中を循環するが、別に述べたように、代
替解決策はいくつかある。

【００４７】第１エンジンユニットの仕事行程と排出行程の開始シリンダ１のロータリーピストン５は、作動室２内の媒体の作用により、レバ
ーピストン７が軸１１からの最遠位置を過ぎてすでにそれに近づくように動いて
いる位置にある。それは弁板１２のポート、すなわち入口弁８が流路４１に開い
て、加圧媒体の供給を続けさせるためである。作動室２、３内の媒体のヒータからの燃焼ガスのような、流路１７の高温媒体
がシリンダ１を加熱し、そしてレバーピストン７がロータリーピストン５を時計
方向に（図において上向きに）押す。同時に、流路１７の高温媒体は、作動室２
の容積の増大により冷却している媒体の再加熱をすでに開始しており、その圧力
を増加させる。

【００４８】流路１７の媒体に対応する作用も、作動室３の内部で開始しており、その中で
は圧力がロータリーピストン５に作用してそれをも時計方向に回転する。作動室２、３の容積が増大すると、それらの中の媒体は同時に冷却し、今度は
媒体、すなわち流路１７内の燃焼ガスを冷却する。同時に、ロータリーピストン５は、排気室４内の先行する仕事行程の媒体を、
出口流路９（断面線の外側）を通して本質的に低圧の空間内へ押し込む。

【００４９】第２エンジンユニットの仕事行程と排出行程媒体は、シリンダ２１の作動室２２、２３内で膨張し続け、レバーピストン２
７は膨張する媒体の作用も受けるロータリーピストン２５を押し、そして、ロー
タリーピストン２５の圧力表面面積が増大すると、弁板１２のポート、すなわち
入口弁２８が閉じているにもかかわらず、軸１１が時計方向に回転する。ロータリーピストン２５は、排気室２４内の先行する仕事行程の媒体を、出口
流路２９（排気室２４と出口流路２９は断面線の外側にある。）を通して本質的
に低圧の空間内へ押し込み続ける。必要とする動力と所望の効率に従って、現在（図５）の仕事行程の最終段階ま
で、媒体は入口弁２８を通って作動室２２内へ供給し続けることができる。仕事
行程の最終段階において、流路１７の燃焼ガスの加熱作用は、ロータリーピスト
ン２５が出口ポート１９を通過しているので、シリンダ２１内で減少している。

【００５０】エンジンユニットは、第２エンジンユニットが異なるサイズを持つことによっ
て、例えば種々の部品の直径を同一したまま、異なるニーズを満足するために軸
１１に平行に長くして、図９に示されたものとは異なるものとすることができる
。エンジンユニットはまた、例えば、媒体を正しい場所に正しいタイミングで導
くように弁板１２内に作られた必要な数の開口と、流路とを備えて、直列に連結
することにより図９とは異なるものとすることができる。媒体は、それから流路４１へ、弁板１２と流路８とを通ってまずシリンダ１へ
導かれ、そして全ての段階（図１乃至図８）を通過した後、媒体は、出口流路９
を通り、弁板１２と流路２８とを通ってシリンダ２１へ移動し、そこで、全ての
段階（図１乃至図８）を通過した後、冷却し、出口流路２９を通って低圧の空間
へ移動する。流路１７内を移動する媒体、例えばヒータの燃焼ガスは、それらが冷却し出口
流路１９を通って排出されるときに、まずシリンダ１を加熱し、次いでシリンダ
２１を加熱する。

【００５１】図１０乃至図１７は、例として、本発明による直列３基の機械／エンジンから
形成されたユニットのダイヤグラムを、全３６０度回転における４５度間隔で示
している。説明は、各エンジンユニットの図１乃至図８の適用段階を参照して、
枠内の参照番号を含んでいるが、図１乃至図８は、エンジンの動作を種々の段階
を通じて詳細に説明している。本発明によって複合列として連結されたエンジンユニットは、高圧ユニット、
中圧ユニット、及び低圧ユニット（ここで左から右へ列挙されている）を有して
いる。

【００５２】高圧ユニットの参照番号は、概して図１乃至図８のそれらに対応している。中
圧ユニットの参照番号は、図９の第２のエンジンユニットのそれとほとんど同じ
である。低圧ユニットは、他のエンジンユニットおけるものと同じ論理順の部品
及び参照番号５２−６９に対応している。エンジンヘッド７１、中間ヘッド７２、７３、及び基部７４はまた、軸１１の
軸受としても作用する。これらのヘッド７１−７４は、また、媒体を毎回必要な
場所に導くのに利用することもできるが、平明のために、図１０乃至図１７は前
の図面と同じ入口流路と出口流路とを利用している。明確にするために、矢印と参照番号はまた、加熱流路の媒体とガスの通路を示
すために利用される。

【００５３】図１０乃至図１７は、互いに異なる角度で、軸１１上に本発明によるエンジン
として、直列に結合された３ユニットのロータリーピストン５、２５、及び５５
を示しているが、エンジンブロックが互いに対して異なる角度で対応していれば
、ロータリーピストン５、２５、及び５５は、軸１１上で互いに関して同一の位
置に置くこともできる。後者の解決策は実際の機器で生じやすいが、前者の解決策は、図面及び説明を
明確にするために、例として利用される。連結されたエンジンユニットの容積は、入手できる媒体又は他の必要性と目的
に合わせるために所望により変更することができる。エンジンユニットの容積は、例えば、シリンダの直径又は長さを、あるいはレ
バーピストンとロータリーピストンの相対的な大きさを変えることにより変更す
ることができる。

【００５４】エンジンユニットの容積は、例えば、蒸発した媒体が高圧ユニットから中圧ユ
ニットを通って低圧ユニットに至る全密閉熱力学サイクルを通過した後、液体に
変わるように寸法決定されることができる。本発明によるエンジン解決例において、水／水蒸気が媒体として用いられれば
、低圧ユニットの容積は、高圧ユニットの容積よりも少なくとも４倍大きく、中
圧ユニットの容積は２倍大きくなければならない。エンジンユニットの長さと幅
は、同じままであるが、容積における適当な差を生ずるように深さを変える。駆動動力の一つの可能な解決策は、従来型の燃焼エンジンの高温排ガスが、ま
ずヒータ４２に導かれ、圧力チャンバ４３内の媒体を加熱し、それから流路１７
、３７を通ってエンジンブロックの所望の領域を加熱するというものである。ヒータ４２は、同じ装置内で交互にあるいは並行して利用されるとしても、エ
ネルギー源は最も異なった熱発生作動動力の解決策であり得るように構成される
。

【００５５】図１０高圧ユニットにおける仕事行程と排出行程の開始（図１）、中圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図４）、及び低圧ユニットにおける排出行程の開始（図７）先行の回転においてそこに液体としてポンプアップされたヒータ４２の圧力チ
ャンバ４３内の媒体は、蒸発してしまっている。高圧ユニットの弁８が開くと、
高圧媒体は作動室２内に解放されて、ピストン７、５が軸１１を時計方向に回転
する。中圧ユニットの排気室４内と作動室２２、２３内において、流路１７、３７を
通って移動するヒータの燃焼ガスが、媒体が冷却するにつれてそれらに付加的な
熱を解放したとしても、媒体の圧力は容積が増大するために低下する。中圧ユニットの排気室２４と低圧ユニットの室５２、５３、５４、５９が互い
に対して開放されるので、軸１１の先行位置において（図１７）、これらの室の
結合容積が媒体の全熱力学サイクルの最大値に達して、ピストン２７、２５が軸
１１を時計方向に回転するのに伴い、これらの内部の媒体の熱量及び圧力は低下
する。

【００５６】図１１高圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図２）、中圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図５）、及び低圧ユニットにおける排出行程（図８）高圧ユニットの弁８は閉じているが、一方媒体は作動室２、３内で膨張を続け
ている。室４、２２、２３の容積は連続して増大しており、圧力は室２、３内よりも低
いため、ピストン７、５が軸１１を時計方向に回転する。中圧ユニットの排気室２４と低圧ユニットの室５２、５３、５４、５９が互い
に対して依然として開放されているので、これらの内部の媒体の熱量及び圧力は
低下しており、かつ凝縮は続いているが、一方ピストン２７、２５は軸１１を時
計方向に回転する。

【００５７】図１２高圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図３）、中圧ユニットにおける仕事行程と排出行程の終了（図６）、及び低圧ユニットにおける仕事行程と排出行程の開始（図１）高圧媒体は作動室２、３内で膨張を続けている。中圧媒体の容積は室４、２２、２３の内部で連続して増大しており、その圧力
は室２、３内よりも低いため、ピストン７、５が軸１１を時計方向に回転してい
る。凝縮は低圧ユニット内で続いており、低圧媒体は弁４７を通って常に排出する
ことが可能である（図１０乃至図１７）が、これは弁４７が過大圧力の下で常に
開放しているためであり、出口流路５９内の液体と圧力はリザーバ４６に開放さ
れ、可能性のある過大圧力は何れもポンプ／弁４５を通って放出され続ける。媒体の新しい熱力学サイクルは、ポンプ４４を利用して媒体をリザーバ４６か
ら室４３内に噴霧することにより開始される。

【００５８】図１３高圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図４）、中圧ユニットにおける排出行程の開始（図７）、及び低圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図２）高圧媒体は作動室２、３内で膨張を続けている。中圧媒体の容積は、室４、２２、２３内で増大し続けており、圧力は室２、３
内よりも低いため、ピストン７、５は軸１１を時計方向に回転してきた。中圧ユニットのピストン２５は、レバーピストン２７の穴の外側で回転を始め
、媒体圧力は低圧ユニットの作動室５２、５３内でピストン５７、５５に作用し
、これが軸１１を時計方向に回転させる。中圧ユニットのピストン２７、２５は
軸１１の回転を妨げないため、時計方向の運動は継続している。媒体は排気室５４内で凝縮し続け、その中の過大圧力は全て弁４７を通って放
出される。

【００５９】図１４高圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図５）、中圧ユニットにおける排出行程（図８）、及び低圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図３）高圧媒体は作動室２、３内で膨張を続けている。中圧媒体の容積は室４、２２、２３内で増大し続けてきた。その圧力は室２、
３内よりも低いので、ピストン７、５は軸１１を時計方向に回転してきた。中圧ユニットのピストン２５は、レバーピストン２７内の穴の外側で回転を続
け、媒体圧力は低圧ユニットの作動室５２、５３内でピストン５７、５５に作用
し、これが軸１１を時計方向に回転させる。媒体は排気室５４内で凝縮し続け、その中の過大圧力は全て弁４７を通って放
出される。媒体の凝縮は流路６９を通って低圧ユニットを冷却することにより増加するこ
ともできるが、これは図面に示されたものと異なる。

【００６０】図１５高圧ユニットにおける仕事行程と排出行程の終了（図６）、中圧ユニットにおける仕事行程と排出行程の開始（図１）、及び低圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図４）高圧媒体の膨張は、作動室２、３内で続いている。中圧媒体の容積は室４、２２、２３内で増大し続けており、圧力は室２、３内
よりも低く、このためピストン７、５は軸１１を時計方向に回転してきた。中圧ユニットのピストン２５は、レバーピストン２７の穴の外側で回転をして
きており、同時に低圧ユニットに対する媒体の直接的連絡を閉じている。排気室４は最小の大きさに収縮しており、一方作動室２２、２３内の媒体圧力
は降下しているが、流路３７を通って移動するヒータの燃焼ガスがより多くの熱
を冷却媒体に解放するにつれて、中圧ユニット内の圧力は増大して低圧ユニット
の圧力を越える。媒体圧力は、低圧ユニットの作動室５２、５３内でピストン５７、５５に作用
し続け、これが軸１１を時計方向に回転させる。媒体は排気室５４内で凝縮し続け、排気室内に過剰な圧があれば弁４７を通っ
て放出される。

【００６１】図１６高圧ユニットにおける排出行程の開始（図７）、中圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図２）、及び低圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図５）高圧ユニットのピストン５はレバーピストン７の穴の外側で回転し始め、高圧
が中圧ユニットの作動室２２、２３内でピストン２７、２５に作用し、これが軸
１１を時計方向に回転させる。中圧が、低圧ユニットの作動室５２、５３内でピストン５７、５５に作用し続
けており、これが軸１１を時計方向に回転させる。媒体は排気室５４内で凝縮し続け、過剰な圧があれば弁４７を通って放出され
る。

【００６２】図１７高圧ユニットにおける排出行程（図８）、中圧ユニットにおける仕事行程と排出行程（図３）及び低圧ユニットにおける仕事行程と排出行程の終了（図６）ピストン５はレバーピストン７の穴の外側で回転を続けており、高圧が中圧ユ
ニットの作動室２２、２３内でピストン２７、２５に作用しており、これが軸１
１を時計方向に回転させる。中圧ユニットの排気室２４と低圧ユニットの室５２、５３は互いに対して開い
ているので、その中の媒体の熱量と圧力は低下しつつあり、そしてこれらの室の
結合容積がエンジンの全熱力学サイクルに対して最大値にあるので、そこで急速
な凝縮が始まり、蒸発媒体が液体に変わり始める。排気室５４はその最小の大きさに収縮しており、凝縮媒体が排気流路と弁４７
を通って放出し続けている。本発明によるエンジンの駆動動力は、急流、河川、湖沼、及び海の潮流のエネ
ルギーのような種々の液体と気体の圧力であってもよい。

【００６３】装置の種々の型式及び作動室と排気室の中の媒体の圧力及び質量の効率的な利
用は、上述のエネルギー源に対して特に適切なレバー機構機械を作り出す。本発明による機械はまた、前に繰り返し述べたようにポンプとしても適してい
る。そのようなケースでは、外部回転力を軸１１に適用させることによって動作が
生ずるが、このとき動いているピストンは膨張、収縮室を形成し、ポンプの吸い
込み工程、及びそれに対応して吐き出し行程を形成する。可能性として、吸い込み及び出口ポートはポンプ運転において膨張することが
できかつすべきであり、そして要求に応じて弁を増やすことが必要になることが
あるが、原則はエンジン運転と同じであり、サイクルのみが逆行する。

【００６４】本発明によるエンジンの運転動力は、現在、入手可能な最も適当でかつ最も安
い代替物から選択することができ、このようにして、低温形式のエネルギーが従
来の解決策よりも効率的に利用することができる。エンジンのピストンの有効表面面積が、シリンダの容積に関して大きくかつ仕
事行程が軸１１の各回転の半分以上に対して高トルクで連続しているので、本発
明によるエンジン解決策において利用可能なヒータは、全く小さい。このことは
、必要とされる媒体の量がエンジン出力に対して小さく、このためエンジンがそ
の大きさに対しパワフルであり、かつ広範囲の目的に対して応用できることを意
味している。加えて、本発明による解決策は、比較的低い温度のエネルギーを活用し、そし
て同じ装置で多様なエネルギー源を活用するように利用することができる。エン
ジン効率は、各用途について全体のエネルギー消費量を低減し、このようにして
汚染負荷を削減する。

【００６５】本発明によるエンジンは、最もクリーンな再生可能なエネルギー源の活用を特
に可能とする。エンジン効率によるより低いエネルギー消費と多目的性によるエネルギー源選
択の容易性とは、よりクリーンなエネルギー源への切替を経済的に可能にする。本発明による装置は、高温エネルギー源の利用を許容し、排出ガスのエネルギ
ーの利用を可能とし、かつそうでなければ廃棄されるそれを冷却する。本発明によるエンジンは外部冷却を必要とせず、それ自身の冷却器／凝縮器と
して機能する。一つには、これは装置の高効率をもたらし、エンジンの汚染負荷を小さくする
。

【００６６】本発明による解決策は、別のエンジン又は装置の排気ガスによる汚染を低減す
るために利用することさえできる。本発明によるエンジンの解決策はまた、直列に連結することができ、先行する
エンジンユニットからの媒体／ガスは流路１７内を循環し、又は出口流路９を通
って放出され、次段のエンジンユニットの媒体／吸気ガスとして利用され、この
ようにして含有エネルギーをより完全に抽出する。装置は明らかに組み立てが容易でかつ、シンプル、小型及び軽量であるので、
多くのエンジンのかかる組み合わせはどのような意味でも重要になる。

【００６７】特別な応用として、流路１７を通して燃焼エンジンからの排気ガス又は他の熱
の利用と、本発明によるレバー機構エンジンユニット、又は複合大型装置を利用
した、２以上の完全に分離されかつ密閉された加熱／冷却／凝縮回路の利用とが
挙げられる。本発明によるエンジン／ポンプ／凝縮器／冷却器の各目的に対する種々の適応
及び可能性のある付加部品は、以上の開示から当業者にとって自明であろう。このようなわけであるから、本発明は、添付の請求項の保護範囲内にありなが
ら、具体的に表されたものとは別の方法で適用され得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図２】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図３】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図４】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図５】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図６】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図７】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図８】本発明による機械の、それがエンジンとして利用されるときの、全３６０度サ
イクルを４５度間隔で示す図である。

【図９】本発明による機械の、簡略な一実施例における側断面図である。

【図１０】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【図１１】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【図１２】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【図１３】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【図１４】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【図１５】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【図１６】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【図１７】本発明による、直列に連結された３基の機械／エンジンの一ユニットの全３６
０度サイクルを４５度間隔で示す図である。

【符号の説明】

１シリンダ２、３作動室５ピストン６軸７レバー装置８、２８入口流路、ポート又は弁９出口流路、ポート又は弁１０ばね１１軸１３、１４、１６軸受１５ヒンジ１７流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｃ 21/12 Ｆ０１Ｃ 21/12 Ｆ０３Ｃ 4/00 Ｆ０３Ｃ 4/00 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ（１）と、該シリンダブロック内の軸受内に取り付
けられた偏心配置の軸（１１）を装備したピストン（５）と、作動媒体入口ポー
ト又は弁（８）と、出口ポート又は弁（９）と、軸（６）の軸受内に装着され、
かつ前記ピストン（５）と本質的に密に接触するようになっているレバー装置（
７）とを有し、この結果前記シリンダ（１）が前記ロータリーピストン（５）用
の本質的に円筒形の室と、前後に動く前記レバー装置（７）用の部分的に円筒形
の室とを形成しているエンジン又はポンプのような機械であり、前記レバー装置
（７）は、前記軸（１１）に本質的に平行な軸（６）の１端で軸受内に装着され
ており、そして前記レバー装置（７）は反対側の端部又はその近傍において前記
ピストン（５）の表面に本質的に密に接触するようになっていることを特徴とす
る機械。
【請求項２】ピストン（５）は、本質的に円形の断面、及び作動室内の領
域に滑りカラー軸受（１３、１４）を有して円筒形であることを特徴とする請求
項１に記載の機械。
【請求項３】前記軸（６）より最も遠い前記レバー装置（７）の端部が、
前記ピストン（５）又は前記軸受（１３、１４）に対峙するようになっており、
又はそれはヒンジ（１５）又は同様の装置を利用して前記軸受（１３、１４）内
又はピストン（５）の周りの前記滑りカラー軸受（１６）内に装着されているこ
とを特徴とする請求項２に記載の機械。
【請求項４】媒体入口流路又は弁（８）は前記レバー装置（７）用の前記
室の壁内に配置され、かつ前記出口流路又は弁（９）は前記レバー装置（７）の
反対側に配置されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１項に記載の機
械。
【請求項５】前記ピストン（５）用の前記室内に、可変容量の作動室（３
）があり、そしてレバー装置（７）用の前記室内に、側部に前記媒体入口ポート
（８）を備えた可変容量の作動室（２）があることを特徴とする請求項１に記載
の機械。
【請求項６】前記機械はまた熱エネルギーを前記シリンダに持ち込みかつ
それを前記作動室（２、３）に伝える装置（１７）を有することを特徴とする上
記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項７】前記装置（１７）は前記加熱媒体をそれに沿って循環させる
流路を有することを特徴とする請求項６に記載の機械。
【請求項８】前記機械は、互いに異なる仕事の段階にある少なくとも２基
の機械ユニットからなることを特徴とする上記請求項のいずれか１項に記載の機
械。
【請求項９】前記機械は、所望により、異なる仕事の段階の少なくとも３
基の直列機械ユニット（sequential machine units）からなり、前後に配置され
た該直列ユニットの該機械ユニットの前記作動媒体（複数可）を利用するように
意図されており、該ユニットは、できる限り同一の軸に連結されていることを特
徴とする上記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１０】前記レバー装置（７）内には前記ピストン（５）の寸法に
本質的に対応する穴があり、各回転の間の、前記ピストン（５）と前記レバー装
置（７）とが互いに最も接近するときに、前記ピストン（５）が該穴に入るよう
になっていることを特徴とする請求項１に記載の機械。
【請求項１１】前記ピストン（５）上の前記軸受（１３、１４）と前記可
能な軸受（１６）は、前記ピストン（５）が回転するときに、前記ピストン（５
）用の前記穴の壁に本質的に緊密に接触していることを特徴とする上記請求項の
いずれか１項に記載の機械。
【請求項１２】前記レバー装置（７）を前記ピストン（５）又は前記軸受
（１３、１４、１６）に押し付けるばね（１０）を具備することを特徴とする上
記請求項のいずれか１項に記載の機械。
【請求項１３】直列に連結された機械において、一つのユニットの前記出
口流路（９）は次のユニットの前記入口流路（２８）に連結され、及び／又は前
記流路（１７）の前記出口流路は、直列の最後のユニットの前記出口流路（複数
可）が、所望により、第１ユニットの前記入口流路（複数可）に戻し連結されて
いるときに、次のユニットの前記入口流路（１８）に連結されていることを特徴
とする請求項８又は９に記載の機械。
【請求項１４】前記レバー装置（７）の圧力表面面積が、前記ピストン（
５）の圧力表面面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の機械。
【請求項１５】前記作動媒体の入口ポート／流路（８）と、その出口ポー
ト／流路（９）とが、可動位置を有し、前記レバー装置（７）と前記ピストン（
５）とにより形成される分割壁の両側に位置していることを特徴とする上記請求
項のいずれか１項に記載の機械。