特表 2022-516202 ハイブリッド推進システム、水素エンジンのピストンを爆発燃焼の影響から保護する方法及び水素エンジンを動力とするヘリコプターのインペラーシャフト上に追加的な周期的トルクを与える方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-24

(54)【発明の名称】ハイブリッド推進システム、水素エンジンのピストンを爆発燃焼の影響から保護する方法及び水素エンジンを動力とするヘリコプターのインペラーシャフト上に追加的な周期的トルクを与える方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 75/28 20060101AFI20220216BHJP

   F02B 75/24 20060101ALI20220216BHJP

   F02B 75/32 20060101ALI20220216BHJP

   F01B 7/16 20060101ALI20220216BHJP

   F01B 9/02 20060101ALI20220216BHJP

   F02B 43/00 20060101ALI20220216BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20220216BHJP

   F02M 25/038 20060101ALI20220216BHJP

   F02F 1/00 20060101ALI20220216BHJP

   F16C 29/02 20060101ALI20220216BHJP

   B64C 27/04 20060101ALI20220216BHJP

【ＦＩ】

F02B75/28 C

F02B75/24

F02B75/32 A

F01B7/16

F01B9/02

F02B43/00 Z

F02M21/02 G

F02M25/038

F02F1/00 G

F16C29/02

B64C27/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021547033

(86)(22)【出願日】2018-10-17

(85)【翻訳文提出日】2021-06-17

(86)【国際出願番号】 PL2018000099

(87)【国際公開番号】W WO2020080963

(87)【国際公開日】2020-04-23

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521167682

【氏名又は名称】ガジュ－ヤブウォニスキ、ヴォイチェフ

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】ガジュ－ヤブウォニスキ、ヴォイチェフ

【テーマコード（参考）】

3G024

3J104

【Ｆターム（参考）】

3G024AA22

3G024DA20

3G024EA12

3G024GA18

3G024HA12

3J104AA41

3J104AA43

3J104AA63

3J104AA69

3J104AA75

3J104EA10

(57)【要約】

【解決手段】本システムは、対向するピストンエンジンを備える。ピストン（１）は、頂部ピストン（１ａ）と、スプリング（１ｂ）と、底部ピストン（１ｃ）と、から構成される。シリンダー（３）は、圧縮空気の入口チャネル（８）と、出口チャネル（１０）と、燃料噴射装置（１２）と、水蒸気噴射装置（１３）と、点火要素（１４）と、を有する。二連クランクシャフト（１５）が、クラッチ（２０ａ、２０ｂ）を介してインペラー（２２）に接続された出力シャフト（１９ａ、１９ｂ）と組み合わされる。インペラーの周囲のローターリム（２６）は、磁気双極子（２８）を含む。ステーターリム（２７）は、誘導コイル（２９）を有する。ある方法は、２つのハーフピストン間に配置されたばねの弾性を利用することに関する。さらにハーフピストンは、圧縮空気の噴射により冷却される。別の方法は、インペラーのエネルギーの一部を、エネルギーを回収及び伝達するためのシステムに伝えることに関する。インペラーシャフトのトルクが不十分な場合、このエネルギーが利用される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素燃料エンジンを備えたハイブリッド推進システムであって、
補助電気機器を備えた１ストローク二重反転内燃エンジンと、２室シリンダーの内部に配置された一対の二重往復ピストンと、を備え、
前記２室シリンダーの内面はダイヤモンドコーティングで覆われ、
前記２室シリンダーは、互いに対向してエンジンケースの内部に固定され、
前記２室シリンダーは、ヘッドによって外部から封鎖され、
前記２室シリンダーが前記エンジンケースに固定される部分では、前記シリンダーは、内部に摺動リニア軸受を備えた隔壁によって封鎖され、
プッシュロッドが、前記摺動リニア軸受を通って前記エンジンケースに導かれ、
前記２室シリンダーの壁の中央部に、ファンに接続された掃気の入口チャネルと、排気システムに接続された燃焼廃棄物及び掃気の出口チャネルと、が存在し、
前記２室シリンダーの各々のヘッド及び前記隔壁には、燃料噴射装置と、水蒸気噴射装置と、点火要素と、が存在し、
前記２室シリンダーの対の各々に配置されたピストン同士は、前記エンジンケース内に配置された二連クランクシャフトを用いて接続され、
前記二重往復ピストン（１）の各々は、頂部ピストン（１ａ）と、補償ばね（１ｂ）によって前記頂部ピストン（１ａ）から隔てられた底部ピストン（１ｃ）と、から構成され、
前記頂部ピストン（１ａ）及び前記底部ピストン（１ｃ）は、前記頂部ピストン（１ａ）及び前記底部ピストン（１ｃ）にそれぞれ設けられた頂部摺動軸受（１ｄ）及び底部摺動軸受（１ｅ）を通って摺動可能に、前記プッシュロッド（７）上に配置され、
前記プッシュロッド（７）上に固定的に配置された頂部リミッタ（１ｆ）及び底部リミッタ（１ｇ）が存在し、
前記頂部リミッタ（１ｆ）及び前記底部リミッタ（１ｇ）は、前記頂部ピストン（１ａ）及び前記底部ピストン（１ｃ）の外面に対して調整されることを特徴とするハイブリッド推進システム。

【請求項2】

第１の出力シャフト（１９ａ）及び第２の出力シャフト（１９ｂ）が、前記二連クランクシャフト（１５）から突出し、
前記第１の出力シャフト（１９ａ）及び前記第２の出力シャフト（１９ｂ）は、それぞれ第１のクラッチ（２０ａ）及び第２のクラッチ（２０ｂ）を介して、それぞれ第１のインペラーシステム（２１ａ）及び第２のインペラーシステム（２１ｂ）に接続されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド推進システム。

【請求項3】

前記第２のインペラーシステム（２１ｂ）は、前記第１のインペラーシステム（２１ａ）と同一であり、
前記第１のインペラーシステム（２１ａ）及び第２のインペラーシステム（２１ｂ）は、別々のマルチブレードインペラー（２２）から構成され、
前記マルチブレードインペラー（２２）は、前記第１のクラッチ（２０ａ）及び前記第２のクラッチ（２０ｂ）の対応するシャフト（２３）に固定されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド推進システム。

【請求項4】

前記第２のインペラーシステム（２１ｂ）は、前記第１のインペラーシステム（２１ａ）と同一であり、
前記第１のインペラーシステム（２１ａ）及び第２のインペラーシステム（２１ｂ）は、２つのマルチブレードインペラー（２２）の対を構成し、
前記マルチブレードインペラー（２２）のドライブシャフト（２４）は、それぞれ第１の伝達ベルト（２５ａ）及び第２の伝達ベルト（２５ｂ）を介して、それぞれのシャフト（２３）に配備された第１のクラッチ（２０ａ）及び第２のクラッチ（２０ｂ）に接続されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド推進システム。

【請求項5】

前記マルチブレードインペラー（２２）のブレードの端部は、ローターホイールリム（２６）に固定され、
前記ローターホイールリム（２６）は、ステーターホイールリム（２７）に偏心的に配置され、
前記ローターホイールリム（２６）と前記ステーターホイールリム（２７）との最小間隔は、前記ローターホイールリム（２６）が自由に回転できる大きさに維持され、
前記ローターホイールリム（２６）の各々には、ネオジウム磁石の形をした磁気双極子（２８）が、円周方向に均等に取り付けられ、
ステーターホイールリム（２７）の各々には、誘導コイルが円周方向に均等に取り付けられ、
上記の構成全体により、前記マルチブレードインペラー（２２）に接続された電気機器システムが形成され、
前記ステーターホイールリム（２７）の各々のすべての誘導コイル（２９）は、個別の交換システム（３０）と接続され、
前記交換システム（３０）は、電気エネルギーを回収及び伝達するための共通システム（３１）に接続され、
前記交換システム（３０）及び前記共通システム（３１）は、制御システム（３２）に接続されることを特徴とする請求項３又は４に記載のハイブリッド推進システム。

【請求項6】

水素エンジンのピストンを爆発燃焼の影響から保護する方法であって、
水素混合物の点火の結果前記ピストン上で急激に増加する圧力の部分的動力化を実現するために、前記ピストンがシリンダーの閉鎖された領域を運動中に、補償ばねの弾性力及び前記ピストンを構成する頂部ピストンと底部ピストンとの間に生じるエアバッグ効果を利用するステップと、
前記ピストンの温度を低下させるために、前記ピストンが前記シリンダー内を運動中に、前記ピストンの特定の位置において、圧縮空気の噴射により前記頂部ピストン及び前記底部ピストンを掃気するステップと、を備え、
前記補償ばねは、前記頂部ピストンと前記底部ピストンとの間でプッシュロッド上に配置され、
前記頂部ピストン及び前記底部ピストンの少なくとも一方は、他方に向けて運動可能であることを特徴とする方法。

【請求項7】

水素エンジンを動力とするヘリコプターのインペラーシャフト上に追加的な周期的トルクを与える方法であって、
インペラートルクのエネルギーの一部を、電磁誘導を用いて、磁気双極子を備えたインペラーブレードの端部から、前記磁気双極子の回転経路の周囲に配置された電気的ネットワークに伝えるステップと、
誘導コイルの周囲に電流を供給するステップと、
前記エネルギーを、電気エネルギー回収及び伝達システムに伝えるステップと、
インペラーシャフト上のトルクが不十分な場合、電気エネルギーを、前記電気エネルギー回収及び伝達システムから前記誘導コイルに戻すステップと、を備え、
前記誘導コイルは、回転する前記磁気双極子に電磁力を発生させることにより、インペラーシャフト上のトルクを発生させることを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に水素燃料エンジンを備えたハイブリッド推進システム、こうしたエンジンのピストンを爆発燃焼の影響から保護する方法、及び特にこうしたエンジンを用いるヘリコプターに関しインペラーシャフト上に追加的な周期的トルクを与える方法に関する。

【背景技術】

【0002】

国際特許出願公開第２０１７／０３９４６４号に記載の水素エンジンは、エンジンケース（その内面はダイヤモンドコーティングで覆われている）に取り付けられ一対の２室シリンダーと、当該シリンダー内部に配置される二重往復ピストンと、を備える。シリンダー及びピストンは、二連クランクシャフト（これはエンジンケース内に配置される）の回転軸方向に１８０度の角度で互いに逆方向に配置されるか、互いにＶ字型をなすように配置される。クランクシャフトは、２つの同一のクランク要素（これらは共通の回転軸に沿って互いに逆方向に導かれる）で構成される。これら２つのクランク要素同士は、スペーサー軸受を用いて、前述の回転軸の周りに二重反転可能に接続される。さらにクランクシャフトは、両側からの駆動力を伝達する２つのシャフトを有する。クランクシャフトのカップリング機能は、２つの同一のコネクティングロッドの対を用いることによって実現する。各コネクティングロッドの一端は、逆回転クランク要素の１つに回転可能に接続される。各コネクティングロッドの他端は、２つの横シャフトの１つに往復運動可能に接続される。各コネクティングロッドは、横シャフトに垂直なプッシュロッドを通して、ピストンの１つに固定的に接続される。各シリンダー壁（その内面はダイヤモンドコーティングで覆われている）の中央部に、掃気の入口チャネルと、燃焼生成物及び掃気の出口チャネルと、がある。各シリンダーの頭部及び下部区画には、燃料噴射装置、水蒸気噴射装置及び点火要素が存在する。下部区画の中央部には、区画の摺動リニア軸受が埋め込まれる。この摺動リニア軸受を通して、プッシュロッドが運動する。摺動リニア軸受は、下方から環状封止リングを具備され、環状封止リングの上方で摺動軸受の残余部分上において、その壁と弁ロッドクラフトの表面との間に潤滑マイクロスロットが形成される。各シリンダーに割り当てられた水蒸気噴射装置は、それらの水蒸気ケーブルにより、水蒸気を投与するためのデバイスに接続され、一方でデバイスは、排気管上に装着された水蒸気発生器の適切なシリンダーから駆動される。さらに各排気管上に熱電対が設置され、その通路の観点から発電機タービン及び支援ファンのタービンが装着される。支援ファンは、反対側のシリンダーに割り当てられた主ファンを介して、掃気をこのシリンダーの圧縮空気の入口チャネルに導く。タービンの電気出力部は、熱電対の電気出力部と並列に連結され、かつ電気出力部は、交流電源から送達されたエネルギーを用いてＨＨＯ発生器の電気エネルギーを供給するアキュムレータに導かれる。酸素を有するＨＨＯ発生器のガス管は、紫外線発生装置に導かれ、その場所からガス管は三方ガスコネクタの入口の１つにさらに導かれ、三方ガスコネクタの第２の入口に、水素を有するガス管がＨＨＯ発生器から移動される。ガスコネクタの出口は、圧縮機を介してすべての個々の燃料供給装置の入口に平行に接合される。個々の燃料供給装置の出口は、燃料供給装置に割り当てられるエンジンのすべての燃料噴射装置に接続される。

【0003】

さらに、ドイツのＡｉｒｓｔｉｅｒ社のドローン用推進システムは、４つのプロペラを駆動するための４つの個別の燃焼エンジンと、それらに組み合わされた４つの補助電気エンジンと、を備える。これにより、空中での安定性と操作性が向上する。

【0004】

米国特許第６９１８３８２号に記載の水素燃料によって駆動される内燃機関エンジンは、制御された量の水素供給がされ、スクーターの動力に使われる。水素燃料供給量制御システムにより、複数のパラメータを考慮してエンジンスロットルに燃料が供給される。このパラメータは、水素貯蔵システム内の水素量を含み、マイクロコントローラ及び多くのセンサを備えた水素燃料計測システムを用いて制御される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

さらに、ＨＨＯ発生器を用いて水素燃料を製造及び使用する方法であって、オルタネーターからエネルギーを供給した後、燃料タンクからの水を電気分解するものが知られている。この処理により、非爆発性の水素と酸素との混合物が発生する。この混合物は、吸気及び通常のエンジン燃料とともに、エンジンの燃料システムに直接供給される。この既知の方法により、内燃機関における通常の燃料使用量を削減することができるが、ゼロにすることはできない。

【0006】

水素混合物を動力とする既知のエンジンのシリンダー室内の燃焼プロセスは、シリンダーの燃焼室内で最高７０００℃の水素の爆発燃焼が発生することを特徴とする。こうした現象は、エンジン部品耐久性（特にピストンなどの可動部品の寿命と安定性）にとって不利である。この課題は、以下の本発明に係るハイブリッド推進システム及びそれに対応する方法によって解決される。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るハイブリッド推進システムは、特に水素燃料のための１ストローク二重反転エンジンを備える。この１ストローク二重反転エンジンは、一対の二重往復ピストンを有する。これらの二重往復ピストンは、互いに対向してエンジンケースの内部に固定される２室シリンダーの内部に配置される。シリンダーは、ヘッドによって外部から封鎖されている。一方、シリンダーがエンジンケースに固定される部分では、シリンダーは、内部に摺動リニア軸受を備えた隔壁によって封鎖されている。プッシュロッドが、摺動リニア軸受を通ってエンジンケースに導かれる。各ピストンは、頂部ピストンと、補償ばねによって頂部ピストンから隔てられた底部ピストンと、から構成される。頂部ピストン及び底部ピストンは、頂部ピストン及び底部ピストンにそれぞれ設けられた頂部摺動軸受及び底部摺動軸受を通って摺動可能に、プッシュロッド上に配置される。さらに、プッシュロッド上に固定的に配置された頂部リミッタ及び底部リミッタが存在する。頂部リミッタ及び底部リミッタは、頂部ピストン及び底部ピストンの外面に対して調整される。シリンダーの壁の中央部に入口チャネル及び出口チャネルが存在する。入口チャネルにはファンの出口から掃気が供給され、出口チャネルは掃気と及び燃焼生成物を排気管を通して排気するのに役立つ。各シリンダーのヘッド及び隔壁には、燃料噴射装置と、水蒸気噴射装置と、点火要素と、が存在する。シリンダーの対の各々に配置されたピストン同士は、エンジンケース内に配置された二連クランクシャフトを用いて接続される。クランクシャフトは、第１のクランクシャフトと、第２のクランクシャフトと、から構成される。第１のクランクシャフト及び第２のクランクシャフトは、共通の回転軸に沿って互いに逆に配置される。第１のクランクシャフト及び第２のクランクシャフト同士は、スペーサー軸受を用いて、前述の共通の回転軸の周りに二重反転可能に接続される。ピストンの対の各々に関するクランクシャフトのカップリング機能は、２つの同一のコネクティングロッドの対を用いることによって実現する。このコネクティングロッドは、第１のコネクティングロッドと、第２のコネクティングロッドと、から構成される。一対の第１のコネクティングロッド及び第２のコネクティングロッドの一端は、それぞれ第１のクランクシャフト及び第２のクランクシャフトに偏心的に接続される。一対の第１のコネクティングロッド及び第２のコネクティングロッドの他端は、２つの横シャフトの１つに往復運動可能に接続される。２つの横シャフトの各々は、横シャフトに垂直なプッシュロッドを通して、２つのピストン１の１つに固定的に接続される。２つのピストンは、対向するシリンダーの内部に配置される。第１の出力シャフト及び第２の出力シャフトが、それぞれ第１のクランクシャフト及び第２のクランクシャフトから突出する。第１の出力シャフト及び第２の出力シャフトは、それぞれ第１のクラッチ及び第２のクラッチを介して、それぞれ第１のインペラーシステム及び第２のインペラーシステムに接続される。

【0008】

第１の実施の形態では、第２のインペラーシステムは、第１のインペラーシステムと同一である。第１のインペラーシステム及び第２のインペラーシステムは、別々の（好ましくはマルチブレードの）インペラーを構成する。インペラーは、第１のクラッチ及び第２のクラッチの対応するシャフトに固定される。

【0009】

別の実施の形態では、第２のインペラーシステムは、第１のインペラーシステムと同一である。第１のインペラーシステム及び同一の第２のインペラーシステムは、２つのマルチブレードインペラーの対を構成する。マルチブレードインペラーのドライブシャフトは、それぞれ第１の伝達ベルト及び第２の伝達ベルトを介して、それぞれのシャフトに配備された第１のクラッチ及び第２のクラッチに接続される。

【0010】

各インペラーのブレードの端部は、ローターのホイールリムに固定される。ローターのホイールリムは、ステーターのホイールリムに偏心的に配置される。ローターのホイールリムとステーターのホイールリムとの最小間隔は、ローターリムが自由に回転できる大きさに維持される。各ローターリムには、ネオジウム磁石の形をした磁気双極子が、円周方向に均等に取り付けられる。一方各ステーターのリムには、誘導コイルが、円周方向に均等に取り付けられる。各ステーターリムのすべての誘導コイルは、個別の交換システムと接続される。これらの交換システムは、電気エネルギーを回収及び伝達するための共通システムに接続される。交換システム及び共通システムは、制御システムに接続される。全体として、インペラーに接続された電気機器システムが形成される。さらに必要に応じて、このシステムは、インペラーの補助駆動エンジン又は飛行中にエネルギーを貯蔵するジェネレータとしての役割を果たす。

【0011】

水素エンジンのピストンを爆発燃焼の影響から保護する方法は、
水素混合物の点火の結果ピストン上で急激に増加する圧力の部分的動力化を実現するために、ピストンがシリンダーの閉鎖された領域を運動中に、補償ばねの弾性力及びピストンを構成する頂部ピストンと底部ピストンとの間に生じるエアバッグ効果を利用するステップと、
ピストンの温度を低下させるために、ピストンがシリンダー内を運動中に、ピストンの特定の位置において、圧縮空気の噴射により頂部ピストン及び底部ピストンを掃気するステップと、を備え、
補償ばねは、頂部ピストンと底部ピストンとの間でプッシュロッド上に配置され、
頂部ピストン及び底部ピストンの少なくとも一方は、他方に向けて運動可能であることを特徴とする。

【0012】

水素エンジンを動力とするヘリコプターのインペラーシャフト上に追加的な周期的トルクを与える方法は、
インペラートルクのエネルギーの一部を、電磁誘導を用いて、磁気双極子を備えたインペラーブレードの端部から、磁気双極子の回転経路の周囲に配置された電気的ネットワークに伝えるステップと、
誘導コイルの周囲に電流を供給するステップと、
エネルギーを、電気エネルギー回収及び伝達システムに伝えるステップと、
インペラーシャフト上のトルクが不十分な場合、電気エネルギーを、電気エネルギー回収及び伝達システムから誘導コイルに戻すステップと、を備え、
誘導コイルは、回転する磁気双極子に電磁力を発生させることにより、インペラーシャフト上のトルクを発生させることを特徴とする。

【0013】

本発明に係る水素エンジンを備えたハイブリッド推進システムは、任意の陸上車両、海上及び海中船などを駆動するために燃焼機関と電気システムとを組み合わせるため、これらの乗り物にあわせて設計することができる。このシステムは、ヘリコプターに用いたとき、内燃機関エンジンが故障した場合にも安全な飛行を可能とする。このような故障時、内燃機関エンジンの推進機能は電気機器に取って代わられる。この電気機器は電気駆動エンジンとして機能し、安全な着陸を可能とする。こうした電気駆動エンジンの動力を個別に制御することも可能である。これは本発明の最大の利点である。この場合の別の利点として、最適な駆動方法の選択と消費燃料を最小化できるということもある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

図面を参照しながら、本発明を実施の形態で説明する。

【図1】水素エンジンの模式図である。

【図2】一対のピストンとクランクシャフトの図である。

【図3】ピストンの片側断面図である。

【図4】インペラーシステムを備えた内燃機関エンジンの圧縮の一般概念を示す図である。

【図5】第１の実施の形態に係る推進システムにおいて、制御システムに接続されたインペラーシステムを上から見たときの模式図である。

【図6】第１の実施の形態に係る推進システムにおいて、インペラーシステムを横から見たときの模式図である。

【図7】第２の実施の形態に係る推進システムにおいて、インペラーシステムを横から見たときの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

推進システムは、特に水素燃料のための１ストローク二重反転エンジンを備える。この１ストローク二重反転エンジンは、一対の二重往復ピストン１を有する。これらの二重往復ピストンは、互いに対向してエンジンケース２の内部に固定される２室シリンダー３の内部に配置される。シリンダー３の内面は、ダイヤモンドコーティングで覆われる。

【0016】

ダイヤモンドコーティングされたシリンダーの被覆壁は、水素燃料の燃焼中に発生する高温からシリンダーを保護するための既知の方法である。シリンダー３は、ヘッド４によって外部から封鎖されている。一方、シリンダー３がエンジンケース２に固定される部分では、シリンダー３は、内部に摺動リニア軸受６を備えた隔壁５によって封鎖されている。プッシュロッド７が、摺動リニア軸受６を通ってエンジンケース２に導かれる。各ピストン１は、頂部ピストン１ａと、補償ばね１ｂによって頂部ピストン１ａから隔てられた底部ピストン１ｃと、から構成される。頂部ピストン１ａ及び底部ピストン１ｃは、頂部ピストン１ａ及び底部ピストン１ｃにそれぞれ設けられた頂部摺動軸受１ｄ及び底部摺動軸受１ｅを通って摺動可能に、プッシュロッド７上に配置される。さらに、プッシュロッド７上に固定的に配置された頂部リミッタ１ｆ及び底部リミッタ１ｇが存在する。頂部リミッタ１ｆ及び底部リミッタ１ｇは、頂部ピストン１ａ及び底部ピストン１ｃの外面に対して調整される。シリンダー３の壁の中央部に入口チャネル８及び出口チャネル１０が存在する。入口チャネル８にはファン９の出口から掃気が供給され、出口チャネル１０は掃気と及び燃焼生成物を排気管１１を通して排気するのに役立つ。各シリンダー３のヘッド４及び隔壁５には、燃料噴射装置１２と、水蒸気噴射装置１３と、点火要素１４と、が存在する。シリンダー３の対の各々に配置されたピストン１同士は、エンジンケース２内に配置された二連クランクシャフト１５を用いて接続される。クランクシャフト１５は、第１のクランクシャフト１５ａと、第２のクランクシャフト１５ｂと、から構成される。第１のクランクシャフト１５ａ及び第２のクランクシャフト１５ｂは、共通の回転軸に沿って互いに逆に配置される。第１のクランクシャフト１５ａ及び第２のクランクシャフト１５ｂ同士は、スペーサー軸受１６を用いて、前述の共通の回転軸の周りに二重反転可能に接続される。ピストン１の対の各々に関するクランクシャフト１５のカップリング機能は、２つの同一のコネクティングロッドの対を用いることによって実現する。このコネクティングロッドは、第１のコネクティングロッド１７ａと、第２のコネクティングロッド１７ｂと、から構成される。一対の第１のコネクティングロッド１７ａ及び第２のコネクティングロッド１７ｂの一端は、それぞれ第１のクランクシャフト１５ａ及び第２のクランクシャフト１５ｂに偏心的に接続される。一対の第１のコネクティングロッド１７ａ及び第２のコネクティングロッド１７ｂの他端は、２つの横シャフト１８の１つに往復運動可能に接続される。２つの横シャフト１８の各々は、横シャフト１８に垂直なプッシュロッド７を通して、２つのピストン１の１つに固定的に接続される。２つのピストン１は、対向するシリンダー３の内部に配置される。第１の出力シャフト１９ａ及び第２の出力シャフト１９ｂが、それぞれ第１のクランクシャフト１５ａ及び第２のクランクシャフト１５ｂから突出する。第１の出力シャフト１９ａ及び第２の出力シャフト１９ｂは、それぞれ第１のクラッチ２０ａ及び第２のクラッチ２０ｂを介して、それぞれ第１のインペラーシステム２１ａ及び第２のインペラーシステム２１ｂに接続される。

【0017】

第１の実施の形態では、第２のインペラーシステム２１ｂは、第１のインペラーシステム２１ａと同一である。第１のインペラーシステム２１ａ及び第２のインペラーシステム２１ｂは、別々の（好ましくはマルチブレードの）インペラー２２を構成する。インペラー２２は、第１のクラッチ２０ａ及び第２のクラッチ２０ｂの対応するシャフト２３に固定される。

【0018】

別の実施の形態では、第２のインペラーシステム２１ｂは、第１のインペラーシステム２１ａと同一である。第１のインペラーシステム２１ａ及び第２のインペラーシステム２１ｂは、２つのマルチブレードインペラー２２の対を構成する。マルチブレードインペラー２２のドライブシャフト２４は、それぞれ第１の伝達ベルト２５ａ及び第２の伝達ベルト２５ｂを介して、それぞれのシャフト２３に配備された第１のクラッチ２０ａ及び第２のクラッチ２０ｂに接続される。各インペラー２２のブレードの端部は、ローターのホイールリム２６に固定される。ローターのホイールリム２６は、ステーターのホイールリム２７に偏心的に配置される。ローターのホイールリム２６とステーターのホイールリム２７との最小間隔は、ローターリム２６が自由に回転できる大きさに維持される。各ローターリム２６には、ネオジウム磁石の形をした磁気双極子２８が、円周方向に均等に取り付けられる。一方各ステーターのリム２７には、誘導コイルが、円周方向に均等に取り付けられる。各ステーターリムのすべての誘導コイル２９は、個別の交換システム３０と接続される。これらの交換システム３０は、電気エネルギーを回収及び伝達するための共通システム３１に接続される。交換システム３０及び共通システム３１は、制御システム３２に接続される。全体として、インペラー２２に接続された電気機器システムが形成される。さらに必要に応じて、このシステムは、インペラー２２の補助駆動エンジン又は飛行中にエネルギーを貯蔵するジェネレータとしての役割を果たす。

【0019】

対向ピストンに関しては特定の動作段階におけるエンジンの動作は同一であるが、その動作サイクルに関しては１８０度の位相差で運動する。従って協調動作するエンジンのサブシステムに関して、対応するピストンを備えたシリンダー３の１つの動作を説明すれば十分である。

【0020】

圧縮された水素燃料が、燃料噴射装置１２により、ピストン１の上部のシリンダー３の空間（これは、頂部燃焼室を形成する）に供給される。ピストン１のＴＤＣで燃料が、スパークプラグのスパークにより点火される。頂部燃焼室の温度が最高温度の約７０００℃に達すると、水蒸気噴射装置１３により水蒸気が噴射される。これにより、燃焼室は約３５００℃に冷却される。これと同時に水蒸気は、酸素と水素とに分解する。燃焼室に追加の燃料が供給されると、自然発火、誘導爆発及びシリンダー３内の急激な圧力上昇が発生する。ピストン１は、隔壁に向けて強制的にストロークされる。その後、補償ばね１ｂの弾性力（及び頂部ピストン１ａと底部ピストン１ｃとの間に生じるエアバッグ効果）により、頂部ピストン１ａ上での燃焼ガスの圧力の急上昇は緩和される。このとき補償ばね１ｂは、底部ピストン１ｃによって支えられる。底部ピストン１ｃは、底部リミッタ１ｇによりブロックされる。底部ピストン１ｃに影響を与える力は、底部リミッタ１ｇを介して、プッシュロッド７に伝えられる。これによりプッシュロッド７は、隔壁５に向けて運動する。ピストン１の中央部が入口チャネル８及び出口チャネル１０の軸の位置にあるとき、頂部ピストン１ａと底部ピストン１ｃとの間の最小距離（これは、圧縮された補償ばね１ｂの厚さによって決まる）が保たれる。その後、頂部ピストン１ａと底部ピストン１ｃとの間でピストン１内の自由空間が形成される。これにより、ファン９から入口チャネル８に供給される圧縮された掃気を用いて、頂部ピストン１ａ及び底部ピストン１ｃの内面の冷却が可能となる。ピストン１のさらなる運動中に、シリンダー３の頂部燃焼室は、入口チャネル８及び出口チャネル１０に接続される。その結果、前述の燃焼室及び頂部ピストン１ａの外面から燃焼生成物が清浄される。そしてシリンダー３の壁が冷却される。シリンダーの燃焼室を清浄し掃気する圧縮空気は、入口チャネル８に取り付けられたファン９によってもたらされる。

【0021】

さらにエンジンのこの動作段階において、底部燃料噴射装置１２から、ピストン１より下部にあるシリンダー３の空間に、燃料が供給される。ピストン１が隔壁５に向けて下方にさらに運動している間、燃料は圧縮される。ピストン１がＴＤＣに近づくと、底部点火プラグから燃料に点火がされ、前述と同じプロセスが繰り返される。その結果、水蒸気噴射装置１３により、底部燃焼室に水蒸気が供給される。水蒸気は、酸素と水素とに分解する。このようにして燃料が燃焼し、ピストン１がヘッド４に向けて上方にストロークする。頂部ピストン１ａと同様に、補償ばね１ｂの弾性力（及び頂部ピストン１ａと底部ピストン１ｃとの間に生じるエアバッグ効果）により、底部ピストン１ｃ上での燃焼ガスの圧力の急上昇は緩和される。このとき補償ばね１ｂは、ブロックされた頂部ピストン１ａによって支えられる。頂部ピストン１ａに影響を与える力は、頂部リミッタ１ｆを介して、プッシュロッド７に伝えられる。これによりプッシュロッド７は、ヘッド４に向けて運動する。ピストンの下方への運動のときと同様、ピストン１の中央部が入口チャネル８及び出口チャネル１０の軸の位置にあるとき、入口チャネル８に供給された圧縮空気により、頂部ピストン１ａ及び底部ピストン１ｃの内面が冷却される。ピストン１のさらなる運動中に、シリンダー３の底部燃焼室は、入口チャネル８及び出口チャネル１０に接続される。その結果、圧縮空気の噴出により、前述の燃焼室及び底部ピストン１ｃの外面から燃焼生成物が清浄される。そしてシリンダー３の壁が冷却される。このようにして１サイクルの全体が実現する。この間、プッシュロッド７は、線形な往復ストローク運動をする。プッシュロッド７の底部端は、隔壁５に配置された摺動リニア軸受６を通ってエンジンケース２に導かれる。第１のコネクティングロッド１７ａ及び第２のコネクティングロッド１７ｂ（これらは互いに接続される）の対を通って対向するシリンダー３の対から突出するプッシュロッド７により、第１のクランクシャフト１５ａ及び第２のクランクシャフト１５ｂ（これらは、クランクシャフト１５を形成する）の二重反転回転運動が可能となる。この運動は、第１の出力シャフト１９ａ及び第２の出力シャフト１９ｂ（これらは、互いに反転回転し対向する）を介して、第１のクラッチ２０ａ及び第２のクラッチ２０ｂの入力部に伝えられる。第１のクラッチ２０ａ及び第２のクラッチ２０ｂは、反転回転駆動力を第１のインペラーシステム２１ａ及び第２のインペラーシステム２１ｂに伝える。

【0022】

本発明の第１の実施の形態では、駆動力は、マルチブレードインペラーシステム２０の各々（これらはそれぞれ、第１のクラッチ２０ａ及び第２のクラッチ２０ｂのシャフト２３に固定される）に直接伝えられる。

【0023】

別の実施の形態では、駆動力は、第１の伝達ベルト２５ａ及び第２の伝達ベルト２５ｂを用いて、ドライブシャフト２４を介して、マルチブレードインペラーシステムの２つの対２２に伝えられる。マルチブレードインペラー２２の使用は、ローターリム２６を複数のスポットで接続する必要性に由来する。これは、ローターの構造全体の堅牢化を目的とする。

【0024】

各インペラー２２のブレードは起動時に、縁部に取り付けられたローターリム２６とともに回転する。ローターリム２６は、同じ向きに設置された磁気双極子２８のストリングを備える。磁気双極子２８のストリングは、その磁場により、ステーターリム２７に取り付けられた誘導コイル２９に影響を与える。このようにして形成される電気機器は、必要に応じて電流（この電流は、交換システム３０を介して、エネルギーを回収及び伝達するためのシステム３１に伝えられる）を発生し、バッテリー（図示せず）を充電することができる。あるいはこの電気機器は、内燃推進エンジンを補助する電気モータシステムを構成することができる。この電気モータシステムは、回収した電気エネルギーを利用する（内燃推進エンジンの起動システムを含む）。上記のインペラー２２に接続された電気機器システムを利用して内燃推進エンジンを補助することにより、ヘリコプターを安全かつ穏やかに着陸させることが可能となる。なぜなら、ヘリコプターのメイン内燃推進機能が故障した場合、インペラー２２の補助的な電気推進機能が得られるからである。内燃推進エンジンとインペラー２２に接続された電気推進エンジンとを相互接続することにより、これらの推進エンジンの間でエネルギーを交換することができ、燃料消費を最小化することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】