JP2007298013A - Rotary engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハウジング内にロータを収容して該ロータの外周面とハウジングの内周面との間を複数の作動室に区分けするとともに、ロータの遊星回転運動にともなって複数の作動室のそれぞれがハウジングの内周面に沿って移動しながら、吸気、収縮、膨張および排気の各工程を行うロータリーエンジンに関する。 The present invention accommodates a rotor in a housing and divides the space between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the housing into a plurality of working chambers, and each of the plurality of working chambers according to the planetary rotational movement of the rotor. The present invention relates to a rotary engine that performs the steps of intake, contraction, expansion, and exhaust while moving along the inner peripheral surface of the housing.
従来より、トロコイド曲線の内周面を有する繭状のハウジング内に略三角形のおむすび形状のロータを収容し、該ロータの外周面とハウジングの内周面との間を3つの作動室に区分けするとともに、ロータの遊星回転運動にともなって当該3つの作動室のそれぞれがハウジングの内周面に沿って移動しながら、順に吸気、圧縮、膨張および排気の各工程を行うことによって、ロータの回転が出力として取り出されるロータリーエンジンが実用化されている(例えば、特許文献1,2参照)。
Conventionally, a substantially triangular rice pad-shaped rotor is accommodated in a bowl-shaped housing having an inner peripheral surface of a trochoid curve, and the space between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the housing is divided into three working chambers. At the same time, each of the three working chambers moves along the inner peripheral surface of the housing in accordance with the planetary rotational movement of the rotor, so that the rotation of the rotor is performed by sequentially performing the intake, compression, expansion, and exhaust processes. A rotary engine extracted as an output has been put into practical use (see, for example,
ロータリーエンジンは、ロータの回転運動をそのまま出力として取り出すため、ピストンの往復運動を回転運動に変換するレシプロエンジンに比較して、コンパクトでありながら高い出力を得ることができ、しかも騒音や振動も少ないという利点を有する。 The rotary engine takes out the rotary motion of the rotor as an output as it is, so it can obtain a high output while being compact compared to a reciprocating engine that converts the reciprocating motion of the piston into rotary motion, and also has less noise and vibration Has the advantage.
しかしながら、ロータリーエンジンは、金属製のピストンとシリンダーとを使用するレシプロエンジンに比較して作動室の気密性を高くすることが困難であり、それ故十分な圧縮比を得られないという欠点も有する。また、繭状のハウジングとおむすび型のロータとによって形成される作動室の形状は燃焼効率の点で不利であり、実用上のエネルギー効率が低いという問題もあった。 However, the rotary engine has a drawback that it is difficult to increase the airtightness of the working chamber as compared with a reciprocating engine using a metal piston and cylinder, and therefore, a sufficient compression ratio cannot be obtained. . Further, the shape of the working chamber formed by the bowl-shaped housing and the rice ball type rotor is disadvantageous in terms of combustion efficiency, and there is a problem that the practical energy efficiency is low.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より良好な熱効率が得られるロータリーエンジンを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the rotary engine from which more favorable thermal efficiency is obtained.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、ハウジング内にロータを収容して該ロータの外周面と前記ハウジングの内周面との間を複数の作動室に区分けするとともに、前記ロータの遊星回転運動にともなって前記複数の作動室のそれぞれが前記ハウジングの内周面に沿って移動しながら、吸気、収縮、膨張および排気の各工程を行うロータリーエンジンにおいて、先端部が前記ハウジングに連通接続され、前記複数の作動室のいずれかが吸気を行うときに当該作動室に気体を供給する吸気管と、先端部が前記ハウジングに連通接続され、前記複数の作動室のいずれかが排気を行うときに当該作動室から気体を排出する排気管と、前記ハウジングの内周面の一部区間である冷却領域を冷却する冷却手段と、前記ハウジングの内周面の前記冷却領域とは異なる一部区間である加熱領域を加熱する加熱手段と、を備える。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係るロータリーエンジンにおいて、前記複数の作動室のいずれかが吸気および収縮を行うときに当該作動室が接する前記ハウジングの内周面に前記冷却領域を形成し、前記複数の作動室のいずれかが膨張および排気を行うときに当該作動室が接する前記ハウジングの内周面に前記加熱領域を形成している。 According to a second aspect of the present invention, in the rotary engine according to the first aspect of the invention, the cooling is applied to the inner peripheral surface of the housing that is in contact with the working chamber when any of the plurality of working chambers performs intake and contraction. A region is formed, and the heating region is formed on the inner peripheral surface of the housing that contacts the working chamber when any of the plurality of working chambers expands and exhausts.
また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係るロータリーエンジンにおいて、前記複数の作動室のいずれかが膨張を行うときに前記排気管を閉鎖する排気弁と、前記複数の作動室のいずれかが収縮を行うときに前記吸気管を閉鎖する吸気弁と、をさらに備える。 According to a third aspect of the present invention, in the rotary engine according to the second aspect of the present invention, an exhaust valve that closes the exhaust pipe when any of the plurality of working chambers expands, and a plurality of the working chambers. An intake valve that closes the intake pipe when any of them contracts.
また、請求項4の発明は、請求項2の発明に係るロータリーエンジンにおいて、前記複数の作動室のいずれかが膨張を行う直前に当該作動室に液滴を噴霧する液滴供給手段をさらに備える。 According to a fourth aspect of the present invention, in the rotary engine according to the second aspect of the present invention, the rotary engine according to the second aspect further includes droplet supply means for spraying droplets on the working chamber immediately before any of the plurality of working chambers expands. .
また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明に係るロータリーエンジンにおいて、前記吸気管の基端部と前記排気管の基端部とを連通接続することによって前記ハウジング内の空間を外部空間と遮断している。 According to a fifth aspect of the present invention, in the rotary engine according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the base end of the intake pipe and the base end of the exhaust pipe are connected in communication. The space in the housing is blocked from the external space.
請求項1の発明によれば、ロータを収容するハウジングの内周面に冷却領域と加熱領域とを形成しているため、ロータの遊星回転運動にともなって複数の作動室のそれぞれがハウジングの内周面に沿って移動すると、作動室内の気体が熱膨張と熱収縮を繰り返すこととなり、その結果燃料気体の爆発によらずに気体の膨張・収縮だけでロータに回転力が与えられ、より良好な熱効率を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the cooling region and the heating region are formed on the inner peripheral surface of the housing that accommodates the rotor, each of the plurality of working chambers is arranged inside the housing along with the planetary rotational movement of the rotor. When moving along the circumferential surface, the gas in the working chamber repeats thermal expansion and contraction, and as a result, the rotational force is given to the rotor only by the expansion and contraction of the gas regardless of the explosion of the fuel gas. Thermal efficiency can be obtained.
また、請求項2の発明によれば、複数の作動室のいずれかが吸気および収縮を行うときに当該作動室が接するハウジングの内周面に冷却領域を形成し、複数の作動室のいずれかが膨張および排気を行うときに当該作動室が接するハウジングの内周面に加熱領域を形成しているため、円滑に作動室内の気体に熱膨張と熱収縮とを繰り返させることができる。
According to the invention of
また、請求項3の発明によれば、複数の作動室のいずれかが膨張を行うときに排気管を閉鎖する排気弁と、複数の作動室のいずれかが収縮を行うときに吸気管を閉鎖する吸気弁と、を備えるため、作動室内の気体膨張および気体収縮による力を効果的にロータに与えることが可能となる。 According to the invention of claim 3, the exhaust valve that closes the exhaust pipe when any of the plurality of working chambers expands and the intake pipe that closes when any of the plurality of working chambers contracts Therefore, it is possible to effectively apply a force due to gas expansion and contraction in the working chamber to the rotor.
また、請求項4の発明によれば、複数の作動室のいずれかが膨張を行う直前に当該作動室に液滴を噴霧する液滴供給手段を備えるため、液滴が加熱領域により加熱されて蒸気となるときの急激な体積膨張によってロータに強力な回転力を付与することができる。 Further, according to the invention of claim 4, since the droplet supply means for spraying droplets on the working chamber immediately before any of the plurality of working chambers expands, the droplets are heated by the heating region. A strong rotational force can be applied to the rotor by rapid volume expansion when it becomes steam.
また、請求項5の発明によれば、吸気管の基端部と排気管の基端部とを連通接続することによってハウジング内の空間を外部空間と遮断しているため、加熱膨張された後に排気管に流入した比較的高温の気体が収縮工程に移行する直前の作動室に吸入されることとなり、より収縮効果を高めて熱効率を向上させることができる。 According to the invention of claim 5, since the space in the housing is shut off from the external space by connecting the base end portion of the intake pipe and the base end portion of the exhaust pipe, after being heated and expanded, The relatively high-temperature gas that has flowed into the exhaust pipe is sucked into the working chamber immediately before the transition to the contraction process, so that the contraction effect can be further improved and the thermal efficiency can be improved.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.第1実施形態>
図1は、本発明に係るロータリーエンジンの要部構成を示す図である。ロータリーエンジン1は、トロコイド曲線の内周面10aを有する繭状のハウジング10内に略三角形のおむすび形状のロータ20を収容して構成されている。内周面10aのトロコイド曲線によって囲まれる空間は図示を省略するサイドハウジングによって紙面表裏方向から挟み込まれて両端を閉じられている。ロータ20は、ハウジング10の内周面10aに内接する三葉の内包絡線によって形成された略三角形の外形を有する。すなわち、ロータ20の外周面は3つの周辺面21からなり、各周辺面21は外方に若干湾曲している。ロータ20の外周面とハウジング10の内周面10aとの間は3つの作動室30,30,30に区分けされており、3つの周辺面21のそれぞれと内周面10aとによって囲まれる空間が1つの作動室30となる。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a rotary engine according to the present invention. The
ロータ20は出力軸40に対して図面時計回り方向に遊星回転運動、すなわち自転および公転を行うように支持されている。より詳細には、ロータ20は、略三角形の外周頂部に配設された3つのシール部(アペックスシール)のそれぞれをハウジング10の内周面10aに当接させた状態で出力軸40の偏心輪の周りを自転しながら、出力軸40の周りを公転する。ロータ20の内側には内歯歯車が形成されており、ロータ20の遊星回転運動は内歯歯車と外歯歯車との噛合を介して出力軸40に伝達される。
The
ロータ20の遊星回転運動にともなって3つの作動室30,30,30のそれぞれがハウジング10の内周面10aに沿って図面時計回り方向に移動する。各作動室30はハウジング10の内周面10aに沿って一周する間に、吸気、収縮、膨張および排気の各工程を行い、これによって発生するロータ20の回転力が出力軸40に伝達される。すなわち、ロータ20が1回転する間に、吸気、収縮、膨張および排気からなる一連の工程が3組進行し、その結果生じるロータ20の回転運動が出力軸40の回転として取り出されるのである。
Each of the three working
また、ハウジング10のトロコイドの長軸で区切られる一方の側(本実施形態では図面左側)において、トロコイドの短軸よりもロータ20の進行方向側(図面上側)に吸気ポート51が形成されるとともに、該短軸よりもロータ20の戻り方向側(図面下側)に排気ポート61が形成されている。ハウジング10の吸気ポート51には吸気管50の先端部が連通接続されるとともに、排気ポート61には排気管60の先端部が連通接続されている。吸気管50および排気管60の基端部は合流してマニホルド70に連通接続される。マニホルド70の終端部にはピストン75が摺動自在に配設されている。このように、本実施形態のロータリーエンジン1においては、ハウジング10の内周面10aによって囲まれる空間(正確には吸気管50、排気管60およびマニホルド70の内部を含む空間)が外部雰囲気から遮断された密閉空間とされている。但し、ピストン75が摺動自在に移動するため、その空間の容積は可変である。また、内周面10aによって囲まれる空間を含む密閉空間には所定の作動気体(本実施形態ではアルゴン)が封入されている。
An
また、ハウジング10は金属製(本実施形態ではアルミニウム合金製)であり、その内周面10aの一部区間が冷却領域11として規定されるとともに、冷却領域11とは異なる他の一部区間が加熱領域12として規定されている。図1に示すように、冷却領域11は、ハウジング10の内周面10aのうち吸気ポート51を始点としてトロコイドの短軸よりも図面上側の一部に形成されている。一方、加熱領域12は、ハウジング10の内周面10aのうちトロコイドの短軸よりも図面下側の一部に排気ポート61を終点として形成されている。
Further, the
冷却領域11には冷却機構13が付設されており、この冷却機構13によって冷却領域11を常温近傍に冷却する。冷却領域11を冷却する手法としては公知の種々の技術を用いることが可能であり、例えば冷却領域11に多数の冷却配管を設けて冷却機構13がそれら冷却配管に冷却水を循環させるようにすれば良い。また、冷却領域11にペルチェ素子を配置し、冷却機構13が該ペルチェ素子に通電することによって冷却領域11を冷却するようにしても良い。さらには、冷却機構13をヒートポンプとし、そのヒートポンプの吸熱部(蒸発器)を冷却領域11に配置するようにしても良い。
A
加熱領域12には加熱機構14が付設されており、この加熱機構14によって加熱領域12を加熱することができる。第1実施形態では、加熱機構14が加熱領域12を100℃以上に加熱する。加熱領域12を加熱する手法としては公知の種々の技術を用いることが可能であり、例えば加熱領域12に多数の加熱配管を設けて加熱機構14がそれら加熱配管に過熱蒸気を供給するようにすれば良い。また、加熱領域12に抵抗加熱方式のヒータを配置し、加熱機構14が該ヒータに電力供給を行って加熱領域12を加熱するようにしても良い。さらには、加熱機構14をヒートポンプとし、そのヒートポンプの放熱部(凝縮器)を加熱領域12に配置するようにしても良い。この場合、冷却機構13および加熱機構14を共通のヒートポンプとしても良い。
A
また、吸気ポート51の近傍には吸気管50の内部を遮断したり開放したりする吸気弁55が設けられ、排気ポート61の近傍には排気管60の内部を遮断したり開放したりする排気弁65が設けられている。吸気弁55および排気弁65は、図示を省略するリンク機構を介して出力軸40と接続されており、出力軸40の回転角度に応じて(つまり、ロータ20の回転位置に応じて)吸気管50および排気管60を開閉するように構成されている。
An
次に、上記構成を有する第1実施形態のロータリーエンジン1の動作について図2から図9を参照しつつ説明する。図3から図9は、ロータ20を図2に示す位置から少しずつ時計回りに偏心回転させた状態をそれぞれ示す。なお、図2から図9においては、説明の便宜上、3つの作動室30,30,30のそれぞれを作動室30a,30b,30cと区分して称する。
Next, the operation of the
まず、図2の状態は、ロータ20の回転運動にともなって、作動室30aには吸気管50から気体が供給されて吸気が行われるとともに、作動室30cから排気管60へ気体が排出されて排気が行われる。吸気管50の基端部と排気管60の基端部とはマニホルド70に連通接続されており、吸気管50から作動室30aに供給される気体は加熱直後の作動室30cから排出される比較的高温の気体である。なお、この段階の作動室30bは収縮工程から膨張行程への移行過程である。
First, in the state of FIG. 2, with the rotational movement of the
ロータ20が少し回転して図3の状態に移行すると、作動室30aにおいては、片側端部(ロータ20の頂部)が吸気ポート51を超えて密閉空間が形成されるとともに、その密閉空間がハウジング10の内周面10aのうち冷却領域11に接することとなる。これにより、作動室30a内部の気体が冷却されて収縮し、作動室30aはロータ20に気体収縮にともなう回転力を与える。一方、膨張行程に移行した作動室30bの一部は内周面10aのうちの加熱領域12への接触を開始する。これにより、作動室30b内部の気体は加熱されて膨張を開始し、ロータ20に気体膨張にともなう回転力を与える。なお、作動室30cにおいては、吸気管50および排気管60を介した気体の出入りが自由となっており、ロータ20の回転には直接寄与しない。
When the
ロータ20がさらに回転して図4から図6に示す状態に順に移行する過程では、作動室30aは冷却領域11に接して冷却されることにより収縮し続ける一方、作動室30bは加熱領域12に接して加熱されることにより膨張し続ける。そして、作動室30aの気体収縮および作動室30bの気体膨張が協働してロータ20に時計回り方向の回転力を与えることとなる。もっとも、図3に示す状態から図6に示す状態に移行するにつれて、作動室30aが冷却領域11に接する面積は減少し、逆に作動室30bが加熱領域12に接する面積は増加する。従って、ロータ20を回転させる主たる力も作動室30aの気体収縮から作動室30bの気体膨張へと徐々に移行している。なお、作動室30cについては、気体の出入りが自由であるため、ロータ20の回転には依然として直接には寄与しない。
In the process in which the
次に、ロータ20がさらに回転して図7に示す状態に移行する時点で、すなわち作動室30bの進行側端部が排気ポート61に到達する時点(厳密には到達する直前)で排気弁65が排気管60を閉鎖する。これによって、進行側端部が排気ポート61を通過している間も作動室30bの内部が密閉空間とされ、作動室30b内部の作動気体が排気管60から漏れ出ることが防がれ、作動室30bの気体膨張による力をロータ20に有効に付与することができる。一方、この段階においても、作動室30aの一部が冷却領域11に接して気体収縮は継続しているが、ロータ20の回転力への寄与率は作動室30bに比較して相当低くなっている。
Next, when the
次に、ロータ20がさらに回転して図8に示す状態に移行すると、すなわち作動室30bの進行側端部が排気ポート61を超えた時点にて吸気弁55が吸気管50を閉鎖する。また、この段階では依然として排気弁65が排気管60を閉鎖している。このため、作動室30bは、内部空間の気体膨張によるロータ20への回転力付与を継続している。また、この段階では作動室30cが冷却領域11に接する面積が増加して内部空間に気体収縮が生じるが、吸気管50が吸気弁55に閉鎖されているため、吸気管50から作動室30cに気体が流入することはない。よって、作動室30cは、内部空間の気体収縮にともなう回転力をロータ20に与えることとなる。一方、作動室30aにおいては容積が最小近傍となるまで気体収縮が進行しており、さらなる気体収縮にともなう力はほとんど発生しない。
Next, when the
続いて、ロータ20がさらに回転して図9に示す状態に移行すると、すなわち作動室30bの進行側端部が排気ポート61と吸気ポート51との中間近傍にまで到達すると、排気弁65が排気管60を開放する。一方、吸気弁55は依然として吸気管50を閉鎖している。このため、作動室30cは、内部空間の気体収縮によるロータ20への回転力付与を継続している。また、作動室30b内部の加熱された気体は排気管60から流出することとなり、作動室30bはロータ20の回転に寄与していない。なお、この段階では、作動室30aの容積は最小となる。
Subsequently, when the
続いて、ロータ20が少し回転すると、吸気弁55が吸気管50を開放し、図2に示す状態に戻る。その後、作動室30a,30b,30cがそれぞれ作動室30b,30c,30aの位置に置き換わって図2から図9に示したのと同様の動作を繰り返すことによりロータ20が回転を続けることとなる。
Subsequently, when the
以上のように、第1実施形態のロータリーエンジン1においては、3つの作動室30,30,30のいずれかが吸気および収縮を行うときに当該作動室30が接するハウジング10の内周面10aに冷却領域11が形成され、3つの作動室30,30,30のいずれかが膨張および排気を行うときに当該作動室30が接するハウジング10の内周面10aに加熱領域12が形成されている。そして、加熱領域12に接する作動室30内の気体が膨張するとともに、冷却領域11に接する作動室30内の気体が収縮することによってロータ20に回転力が付与され、それが出力軸40の回転として取り出される。
As described above, in the
従来のロータリーエンジンは、作動室に吸入した燃料と空気との混合ガスを圧縮して爆発させることにより気体膨張させる内燃機関であったが、本発明に係るロータリーエンジン1は、エンジン外部から熱を与えるとともに、冷却機能をも付与したいわば外燃機関である。本発明に係るロータリーエンジン1は、内燃機関のように爆発によって気体を膨張させるものではなく、冷却領域11による気体収縮と加熱領域12による気体膨張によってロータ20を回転させているため、スムーズに気体の体積変化を行うことができ、原理的に熱効率が非常に高いものとなる。
A conventional rotary engine is an internal combustion engine that expands a gas by compressing and exploding a mixed gas of fuel and air sucked into a working chamber. However, the
また、ロータリーエンジン1は、混合ガスの爆発を伴わないため、ほとんど騒音の無い静かな機関である。また、ロータリーエンジン1は、燃料混合ガスを気密室内で爆発させたときに発生する有害な窒素酸化物を生じさせないため、クリーンなエンジンと言える。さらに、本発明に係るロータリーエンジン1では、冷却領域11と加熱領域12との間に温度差を生じさせれば良いため、加熱機構14としては上述したもの以外にも多種多様の熱源を利用することができる。
The
また、第1実施形態のロータリーエンジン1においては、3つの作動室30,30,30のいずれかが膨張を行うときに排気管60を排気弁65によって閉鎖するとともに、3つの作動室30,30,30のいずれかが収縮を行うときに吸気管50を吸気弁55によって閉鎖しているため、作動室30内の気体膨張および気体収縮による力を効果的にロータ20に与えることが可能となる。
In the
さらに、第1実施形態のロータリーエンジン1においては、吸気管50の基端部と排気管60の基端部とがマニホルド70に連通接続されることによってハウジング10内の空間が外部空間と遮断されているため、加熱領域12によって加熱された後に排気管60に流入した比較的高温の気体が収縮工程に移行する直前の作動室30に吸入されることとなり、より収縮効果を高めて熱効率を向上させることができる。なお、収縮工程から膨張行程に移行するときにも、1つの作動室30内にて十分に冷却された気体がそのまま加熱領域12に接して加熱されることとなり、高い膨張効果を得て熱効率を向上させることができる。
Furthermore, in the
<2.第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図10は、第2実施形態のロータリーエンジンの要部構成を示す図である。第2実施形態のロータリーエンジン2が第1実施形態のロータリーエンジン1と相違するのは、ハウジング10に水滴噴霧器70を設けている点である。ロータリーエンジン2の残余の点は第1実施形態のロータリーエンジン1と同じであり、図1と同一の部材については同一の符号を付している。
<2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating a main configuration of the rotary engine according to the second embodiment. The
水滴噴霧器70は、ハウジング10の冷却領域11および加熱領域12とは異なる位置に設置されている。より正確には、加熱領域12よりも若干ロータ20の戻り方向側に水滴噴霧器70が設けられており、ハウジング10内の空間に水滴を噴霧することができる。なお、水滴噴霧器70としては水滴を霧状に噴射するものであればよく、公知のスプレーノズル等を使用することができる。
The
また、第2実施形態においては、第1実施形態と同様に吸気管50および排気管60が設けられているものの、吸気管50および排気管60の基端部は相互に連通接続されておらず、外部空間に開放されている。従って、作動室30は吸気管50から空気を吸気するとともに、排気管60から大気中へと排気する。また、第2実施形態の加熱領域12は数百℃程度に加熱されている。なお、第2実施形態においては、第1実施形態の吸気弁55および排気弁65は設けられていない。
In the second embodiment, the
第2実施形態のロータリーエンジン2の動作について図11から図13を参照しつつ説明する。なお、図11から図13においても第1実施形態と同様に、説明の便宜上、3つの作動室30,30,30のそれぞれを作動室30a,30b,30cと区分して称する。
The operation of the
作動室30aにおいては、図11の状態にて吸気管50から空気が供給されて吸気が行われ、その後図12、図13と移行するにしたがって、冷却領域11によって冷却されることによる気体収縮が進行する。この動作は第1実施形態とほぼ同様のものであるが、第1実施形態と異なって常温の空気を吸気しているため、作動室30aの気体収縮によってロータ20に与える回転力は第1実施形態よりも小さい。また、作動室30cにおいては、図11の排気行程から図12、図13の吸気行程へと移行しており、ロータ20の回転には直接寄与しない。
In the working
一方、作動室30bにおいては、図11に示すように、膨張行程に移行する直前に水滴噴霧器70から水滴の噴霧を行う。膨張行程では作動室30bの内部空間が加熱領域12と接することとなり、図12に示すように、水滴噴霧器70から供給された水滴が蒸発して水蒸気となる。その結果、作動室30bでは急激な体積膨張が生じ、主に水蒸気の圧力によってロータ20に強力な回転力を付与する。その後、図13に示す状態に移行すると、作動室30bから水蒸気を含む作動気体が排気管60を経て大気中に排気される。
On the other hand, in the working
以降は、作動室30a,30b,30cがそれぞれ作動室30b,30c,30aの位置に置き換わって図11から図13に示したのと同様の動作を繰り返すことによりロータ20が回転を続けることとなる。
Thereafter, the
第2実施形態のロータリーエンジン2においては、作動室30,30,30のいずれかが膨張を行う直前に水滴噴霧器70から当該作動室30に水滴を噴霧し、その水滴が加熱領域12により加熱されて水蒸気となるときの急激な体積膨張によってロータ20に回転力が付与されている。水は水滴(液相)から水蒸気(気相)に変化することによって著しく体積が膨張するため、第2実施形態のロータリーエンジン2では、水の相変化にともなう体積膨張によってロータ20に強力な回転力を与えることができる。また、ロータリーエンジン2では、排気管60から大気中に排気が放出されることとなるが、その排気中には水蒸気が含まれているだけなので、大気を汚染するおそれがない。
In the
<3.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、第2実施形態の水滴噴霧器70を備えたロータリーエンジン2を図14のように構成しても良い。図14の構成例では、第1実施形態と同じように吸気管50および排気管60の基端部が連通接続されており、それらが合流してマニホルド70に連通接続される。マニホルド70の終端部にはピストン75が摺動自在に配設されている。このように構成しても第2実施形態と同様に、水滴から水蒸気に変化するときの急激な体積膨張によってロータ20に強力な回転力を与えることができる。
<3. Modification>
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, you may comprise the
また、第2実施形態においては、作動室30,30,30のいずれかが膨張を行う直前に当該作動室30に水滴を噴霧するようにしていたが、水滴に限定されるものではなく、例えばアルコール等の他の液滴を噴霧してその液滴が加熱領域12により加熱されて蒸気となるときの体積膨張を利用するようにしても良い。噴霧する液滴の種類については加熱領域12の温度等に応じて適宜決めることができる。
In the second embodiment, water droplets are sprayed on the working
また、第2実施形態のロータリーエンジン2に第1実施形態と同様の吸気弁55および排気弁65を設けるようにしても良い。
Moreover, you may make it provide the
1,2 ロータリーエンジン
10 ハウジング
10a 内周面
11 冷却領域
12 加熱領域
13 冷却機構
14 加熱機構
20 ロータ
30,30a,30b,30c 作動室
50 吸気管
55 吸気弁
60 排気管
65 排気弁
70 水滴噴霧器
DESCRIPTION OF
Claims (5)
先端部が前記ハウジングに連通接続され、前記複数の作動室のいずれかが吸気を行うときに当該作動室に気体を供給する吸気管と、
先端部が前記ハウジングに連通接続され、前記複数の作動室のいずれかが排気を行うときに当該作動室から気体を排出する排気管と、
前記ハウジングの内周面の一部区間である冷却領域を冷却する冷却手段と、
前記ハウジングの内周面の前記冷却領域とは異なる一部区間である加熱領域を加熱する加熱手段と、
を備えることを特徴とするロータリーエンジン。 The rotor is accommodated in the housing, and the space between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the housing is divided into a plurality of working chambers, and each of the plurality of working chambers is caused by the planetary rotational movement of the rotor. A rotary engine that performs intake, contraction, expansion, and exhaust processes while moving along the inner peripheral surface of the housing,
An intake pipe that is connected in communication with the housing, and supplies gas to the working chamber when any of the plurality of working chambers performs intake;
An exhaust pipe that is connected in communication with the housing and exhausts gas from the working chamber when any of the plurality of working chambers exhausts;
Cooling means for cooling a cooling region that is a partial section of the inner peripheral surface of the housing;
Heating means for heating a heating region which is a partial section different from the cooling region on the inner peripheral surface of the housing;
A rotary engine comprising:
前記複数の作動室のいずれかが吸気および収縮を行うときに当該作動室が接する前記ハウジングの内周面に前記冷却領域を形成し、前記複数の作動室のいずれかが膨張および排気を行うときに当該作動室が接する前記ハウジングの内周面に前記加熱領域を形成することを特徴とするロータリーエンジン。 The rotary engine according to claim 1,
When any one of the plurality of working chambers performs intake and contraction, the cooling region is formed on the inner peripheral surface of the housing that is in contact with the working chamber, and when any of the plurality of working chambers performs expansion and exhaust The rotary engine is characterized in that the heating region is formed on an inner peripheral surface of the housing that is in contact with the working chamber.
前記複数の作動室のいずれかが膨張を行うときに前記排気管を閉鎖する排気弁と、
前記複数の作動室のいずれかが収縮を行うときに前記吸気管を閉鎖する吸気弁と、
をさらに備えることを特徴とするロータリーエンジン。 The rotary engine according to claim 2,
An exhaust valve that closes the exhaust pipe when any of the plurality of working chambers expands;
An intake valve that closes the intake pipe when any of the plurality of working chambers contracts;
A rotary engine characterized by further comprising:
前記複数の作動室のいずれかが膨張を行う直前に当該作動室に液滴を噴霧する液滴供給手段をさらに備えることを特徴とするロータリーエンジン。 The rotary engine according to claim 2,
The rotary engine further comprising droplet supply means for spraying droplets on the working chamber immediately before any of the plurality of working chambers expands.
前記吸気管の基端部と前記排気管の基端部とが連通接続されることによって前記ハウジング内の空間が外部空間と遮断されていることを特徴とするロータリーエンジン。
The rotary engine according to any one of claims 1 to 4,
A rotary engine characterized in that a space in the housing is blocked from an external space by connecting a proximal end portion of the intake pipe and a proximal end portion of the exhaust pipe.
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