JP2003505632A - 回転ピストンエンジン／容積式装置 - Google Patents

回転ピストンエンジン／容積式装置

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JP2003505632A
JP2003505632A JP2001511289A JP2001511289A JP2003505632A JP 2003505632 A JP2003505632 A JP 2003505632A JP 2001511289 A JP2001511289 A JP 2001511289A JP 2001511289 A JP2001511289 A JP 2001511289A JP 2003505632 A JP2003505632 A JP 2003505632A
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ロビン オジルビー，ブレット
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Abstract

(57)【要約】 エンジン変位装置は、二つの重なる内部ローターチャンバーを有するケーシング（Ａ１）と、内部燃焼および／または圧縮チャンバーを提供するように反対回転するロータチャンバー内のロータ（Ａ４）を持っている。装置を燃焼機関として適応させる時、ケーシング（Ａ１）は燃料混合物の一次および二次燃焼を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、内燃機関もしくは蒸気機関として、容積式排出装置および類似物と
して運転されることができる装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
往復動部品を利用するピストンエンジン設計には多数の問題が存在する。
【０００３】 標準的ピストンエンジンにおいては、燃料からのエネルギーの約１０％がピス
トンおよびバルブの加速および減速に消費され、そして摩擦は利用し得る動力の
さらに２．５％を減少し得る。これらは相当の動力損失である。または燃料のエ
ネルギーのかなりが排気バルプへ消散する問題も存在する。
【０００４】 ターボチャージのような着想は圧縮を増加することによって出力を増加するた
め廃エネルギーを利用しようと試みる。ミラーサイクルのような改良は圧縮容積
よりも大きい膨張容積をつくり出すことによってある程度効率を改良した。
【０００５】 ピストンエンジンの他の問題は、クランクシャフトへ伝達される力の多くは最
も効率的な９０°より小さい角度にあるという事実である。
【０００６】 ターボファンジェットエンジンのような他のタイプのエンジンにおいては、閉
鎖された排出チャンバーではなくファンを使用することによって得ることができ
る低い圧縮のため、効率は理想よりも低い。
【０００７】 現在の羽根タイプエンジンも、適切な接触もしくはシールを保つため歯車の複
雑性および羽根のコントロールについて欠点を有し、そして損失および摩耗を生
ずる何らかの形の摩擦シールを必要とする大きな掃引面積に起因する摩擦および
摩耗問題を有する。
【０００８】 ワンケル着想に基づくロータリーエンジンは、回転部品が往復動とは反対に旋
回する利益を有する。このエンジンはピストンエンジンよりも一般に軽量で一層
コンパクトであり、そしてより少ない運動部品を有する。
【０００９】 ワンケル着想エンジンは、ひろげた数字８の字形の内部チャンバーを有する固
定ケージングと、少なくとも１つの三角形状のロータを持っている。ロータは、
三つのロータ先端がケーシングの内表面と絶えず接触しているようにケーシング
内で偏心的に回転する。
【００１０】 遊星歯車がロータをピストンエンジンのクランクシャフトに相当する出力シャ
フトへ接続する。
【００１１】 ロータの三側面とケーシング内側の間に、各自ロータが旋回する時交番にサイ
ズが膨張および収縮するチャンバーが設けられる。ケーシングは点大栓と、そし
てロータが回転する時カバーされない入口および排気口が設けられる。ピストン
エンジンの４行程サイクル、すなわち吸引、圧縮、出力および排気に相当する４
行程サイクルがその結果発生する。ロータ先端とロータチャンバー内面との間に
効率的なシールを設けることを必要とする。今日まで効率的シールの開発が主要
な問題であった。
【００１２】 フランス特許Ｎｏ．ＦＲ２３８１９０８は、二つのゼネバ輪ロータを有するロ
ータリエンジンの一例を記載する。このエンジンは平行なシャフト上に二つのロ
ータを有する。ロータはロータが反対方向に回転するとき互いにかみ合うくぼみ
と突出するローブを持っている。ロータ間の小さい間隙は摩擦を防止するが、し
かしガスの逃げに対しラビリンスシールとして作用する。
【００１３】 それぞれのシャフトはロータの正確な反対方向回転を確実にするため相互に係
合する歯車を支持する。燃料空気混合物はかみ合うロータ間のエンジンの横のポ
ートを通って射出される。適切な位置にある点火点は混合物を着火する。発生す
る膨張は両方のロータのローブ上に力を加え、それらを回転させる。記載したエ
ンジンにおいては、排出ガスは圧縮、着火および膨張の直後に放出され、そして
ロータのアームへ加えられる動力は回転の小さい角度にわたるだけである。
【００１４】 本発明の目的は、改良された機械的性質、効率および出力のエンジン／容積式
排出装置を提供することである。
【００１５】 本発明のさらなる目的および利益は続く説明から明らかになるであろう。
【００１６】
【本発明の開示】
本発明によれば、少なくとも二つの重なり合うそして実質上デイスク形の内部
ロータチャンバーを区画するケーシングと、内部ロータチャンバーの重なり合う
区域においてかみ合う複数の放射状ロータアームを各自が持っている、前記内部
ロータチャンバー内の二軸架装反対回軸ロータとを備え、前記ケーシングは端壁
を備え、そして内部ロータチャンバー周壁の第１の側はロータによって描かれる
円形経路を追跡しそしてそれに一致し、第２の側の周壁は共通の実質上直線部分
によって合体した、ロータによって描かれる円形経路を部分的に追跡する対向す
る円弧表面を有し、ロータの回転時、ロータの並置されたかみ合ったアームとケ
ーシング壁によって複数の圧縮チャンバーが提供され、そして並置されたロータ
と第２の側のロータチャンバー周壁によって拡大した膨張チャンバーが提供され
るような配置および構造となっている流体圧縮および膨張装置が提供される。
【００１７】 装置は、燃料混合物を圧縮チャンバー中へ射出するための燃料射出手段と、そ
して圧縮チャンバー内で燃料を着火するための着火手段を含むことができる。
【００１８】 ロータは、ハブと、円弧形外端表面を有するロータ先端へ延びている対向する
一般に内巻の縁を各自が有する、ハブから放射するアームを備えることができる
。
【００１９】 各ロータはハブから放射する３個の等間隔ロータアームを持つことができる。
【００２０】 ロータの反対回転はケーシングの外部に架装したかみ合い歯車によって制御す
ることができる。
【００２１】 ケーシングは、ロータが軸受される一対の端プレートと、ロータを収容しそし
て端プレートが固着される中央ロータチャンバーを含む。
【００２２】 ロータ外表面は円筒形経路を描く。ロータアームの隣接する壁は相補的なうず
巻幾何形状によって区画することができる。出力スピードを増加または変えるた
め歯車機構を使用することができる。
【００２３】 装置がエンジンとして適応している場合、エンジンの圧縮チャンバーは二つに
分れ、そしてロータアームの側縁は係合し、そして高い圧縮をつくるため対向す
るロータアームの内表面に沿って追跡する。
【００２４】 二つのロータアームの各外面はシャフト間に位置する二つの圧縮／燃焼区域を
次々につくり出すプロセスを繰り返す。
【００２５】 装置は接触を維持する内表面を持たず、そのため最小の摩擦を有する。ロータ
とケーシングの表面の間には最小の間隔が設けられる。シールは作業流体のチャ
ンバー内の閉じ込めを維持する転動空気軸受をつくり出すことによって改良する
ことができる。
【００２６】 ロータシャフトは軸受によりケーシングの対向する端壁上に支持することがで
きる。装置の精密な公差を維持するための一方法はローラー軸受の使用であり、
他方標準的な平坦な軸受は適用される側方スラストのための支持を提供する。
【００２７】 ロータはシャフト上に装荷され、そして摩擦および摩耗なしにシーリングと動
力伝達を提供するために適切にかみ合わなければならない。これはロータシャフ
ト上の歯車のセットを使用することによって達成することができる。この歯車の
セットは可能性あるがたを除去し、そして部品間の同期を維持するようにそれら
を調節できる態様でかみ合う。これらの歯車はオイル溜め中に収容することがで
き、またもし望むならばオイルポンプを駆動することができる。
【００２８】 内燃機関のための作業流体はケーシングの各側の上部に切った入口ポートを通
って導入することができる。入口ポートは、利用できる最大圧縮を得るためロー
タがそれを交差し始める前にそれらは閉じられるように位置決めされなければな
らない。
【００２９】 使用済作業流体はケーシングの下部に切った排出ポートを通って排出されるで
あろう。排出ポートはガスの慣性および抽出が全部の排出ガスを除去し、そして
チャンバーを新鮮な作業流体で充填することを許容するように、ポート開口の小
さい重なりをもって入口ポートと平行に位置決めすることができる。
【００３０】 排出ポートは、チャンバーから使用済作業流体のガス慣性および抽出を助ける
ため共通の排出パイプへ供給しなければならない。
【００３１】 性能を改良するための他のオプションは、内燃機関に現在採用されているもの
と類似であり、そして圧縮等を改良するためのターボスーパーチャージの追加を
含んでいる。
【００３２】 潤滑は、オイルをローターシャフトを通ってオイルが潤滑を提供する軸受へ輸
送するオイルポンプによって得ることができる。冷却のための一つのオプション
は、シャフトを通る経路上でオイルが先端近くで羽根の十字穿孔部分を通り抜け
、ロータ先端から熱の移転を提供することである。シャフトおよびロータを通る
通路の終了の後、オイルはオイル冷却器を通り抜け、そしてオイル溜めへ戻すこ
とができる。水ジャケットのような慣用の冷却方法も採用することができる。
【００３３】
【最良の方法】
図面の図１に関し、図示した装置は各自三つのアームを有する二つの主ロータ
を有する回転内燃機関である。特定の目的のために選択されたロータアームの数
は変化し得る。図１に図示されたエンジンの主要部品は以下のとおりである。
【００３４】 Ａ１ ケースおよびポートの形を示す主エンジンケース。 Ａ２ エンジン燃焼区域のための前端プレート。 Ａ３ エンジン燃焼区域のための後端プレート。 Ａ４ アームを示しているロータ。 Ａ５ 歯車、これらは精密らせん仕上げとすることができる。 Ａ６ シャフト、歯車およびロータは２本の出力シャフトへ取付けられる。 Ａ７ 点火栓、ここでは点火時の燃焼チャンバーの位置への明察を与えるように 示す。 Ａ８ 軸受、この軸受の背後に以前記載したローラー軸受のセットを設けること ができる。 Ａ９ 入口ポート。 Ａ１０ 排出ポート。
【００３５】 図２に関し、エンジンロータの軌道の進展が“１”，“２”および“３”の三
つのカラムに示されている。各イメージはＩないしXII で指定されている。燃料
入口および排出ポートは最初のイメージ上にそれぞれ文字ＩＮおよびＥＸによっ
て指示されている。
【００３６】 Ｉにおいて、反対回転し得るロータは初期の重なり合う関係にあるロータアー
ムＡＲおよびＡＬを持っている。燃料の射出はアームＡＲの背後で行うことがで
きる。
【００３７】 IIにおいて、ＡＲの位置はＡＬの背後に第２のチャンバーをつくり始めている
。
【００３８】 III において、プロセスは続行する。
【００３９】 IVにおいて二つの別個の圧縮チャンバーが形成された。
【００４０】 Ｖにおいて、ＡＬの下に掃気チャンバーが形成される。
【００４１】 VIおよびVII において、圧縮チャンバー内の燃料は点火栓によって着火される
ことができ、そして膨張した燃料は多方向推力をつくり出す（同様な状況はピス
トンエンジン燃焼サイクルにおける項部死点において発生する）。
【００４２】 VIIIにおいて、推力はＡＬへ伝達される。
【００４３】 IXないしXII において、プロセスは続行し、そしてＩに示した状況が再びつく
られる。
【００４４】 図面の図３は、本発明による装置を形においてどのように変更できるかを示し
、図示した例は大きな中央ロータと、複数の小さい放射状に配置されたロータを
有する装置を示している。
【００４５】 図面の図４に関し、そして本発明のさらに他の面に従って、装置は連通し得る
ロータおよびロータチャンバーのセットを含むことができる。
【００４６】 圧縮および膨張チャンバー１２内の一次ロータ１１の第１のセットは、壁１５
によって圧縮および膨張チャンバー１４内のロータ１３の二次セットから離され
る。
【００４７】 一次および二次ロータセット１１および１３は端壁１６によって軸受けされる
共通のシャフト（図示せず）を有する。
【００４８】 壁１５は、流体のチャンバー１２からチャンバー１４へ移送を容易にするため
の移送ポート（図示せず）を備えている。
【００４９】 チャンバー１４のためのハウジングは入口および出口ポートを備えている。歯
車１８は、ロータ１１および１３が最大効率のために位相を等しくできることを
確実にする。ロータ１３はロータ１１より３０°先行位置にあることができる。
燃料混合物はハウジング１２内につくられた圧縮チャンバーに射出され、着火さ
れ、そして移送ポートを通って二次的着火が発生することができるハウジング１
４内の圧縮チャンバーへ排出されることができる。
【００５０】 内燃機械として使用した時のこの装置の性格と、そして膨張している流体がシ
ールされた膨張チャンバー中へ放出されるという事実のため、燃料の二次的着火
膨張チャンバー内で発生し、これは対向するロータアームへその回転軸に直角な
方向のさらなる動力を加える。事実上、膨張チャンバーは二次的燃焼チャンバー
になり、燃料効率および出力を著しく増加させる。
【００５１】 以上の説明は内燃機械としての本発明の装置に強調を置いたが、当業者には本
発明の装置の他の有用な適応化をなし得ることが認められるであろう。例えば、
装置は容積式可変出力ポンプに適応化できる。
【００５２】 本発明のいくつかの面を例示としてのみ記載したが、それに対しその範囲を逸
脱することなく修飾および付加をなし得ることが認められるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ロータリエンジンに適応させた本発明装置の分解斜視図である。
【図２】 図１のエンジンについて１０°間隔毎における１２のイメージを提供
する。
【図３】 本発明による装置の他の可能な形のロータエレメントの端面図である
。
【図４】 本発明の装置のなお他の形の分解図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも二つの重なり合うそして実質的にディスク形の内部ロータチャンバ
    ーを区画するケーシングと、内部ロータチャンバーの重なり合う区域においてか
    み合う複数の放射状ロータアームを各自が持っている、前記内部ロータチャンバ
    ー内の二軸架装反対回転ロータとを備え、前記ケーシングは端壁を備え、そして
    内部ロータチャンバー周壁の第１の側はロータによって描かれる円形経路を追跡
    しそしてそれに一致し、第２の側の周壁は共通の実質上直線部分によって合体し
    た、ロータによって描かれる円形経路を部分的に追跡する対向する円弧表面を有
    し、ロータの回転時、ロータの並置されたかみ合ったアームとケーシング壁によ
    って複数の圧縮チャンバーが提供され、そして並置されたロータと第２の側のロ
    ータチャンバー周壁によって拡大した膨張チャンバーが提供されるような配置お
    よび構造であることを特徴とする流体圧縮および膨張装置。
  2. 【請求項２】 燃料混合物を圧縮チャンバー中へ射出するための燃料射出手段と、圧縮チャン
    バー内で燃料を着火するための燃料着火手段を含んでいる請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 ロータはハブと、円弧形の外縁表面を有するロータ先端へ延びている対向する
    一般に内巻の縁を各自が持っている、ハブから放射しているアームを備えている
    請求項１の装置。
  4. 【請求項４】 各ロータはハブから放射する三つの等間隔ロータアームを持っている請求項３
    の装置。
  5. 【請求項５】 ロータの反対回転はケーシング外部に架装したかみ合い歯車によって制御され
    る請求項１の装置。
  6. 【請求項６】 ケーシングはロータが軸受される一対の端プレートと、ロータを収容しそして
    端プレートが固着される中央ローターチャンバーを含んでいる請求項１の装置。
  7. 【請求項７】 ロータが回転する時流体がシールされた圧縮チャンバーからシールされた膨張
    チャンバー中へ放出され、そしてさらなる回転に続いてロータチャンバーから放
    出される請求項１の装置。
JP2001511289A 1999-07-15 2000-07-17 回転ピストンエンジン／容積式装置 Pending JP2003505632A (ja)

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