JP2008169701A

JP2008169701A - ローターリングエンジン

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Publication number: JP2008169701A
Application number: JP2007001078A
Authority: JP
Inventors: Toru Fukushima; 徹福島
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】従来の燃焼型のピストンが往復するレシプロエンジンと軸が回転するロータリーエンジンにおいては、燃焼ガス膨張エネルギーの大小にかかわらず燃焼室が定められたシリンダー及びハウジング内形のストロークで爆発・排気・吸引・圧縮の工程サイクルで起動して燃焼ガス膨張エネルギーの損失があった課題を解決するものである。
【解決手段】本発明の目的を達するために、燃焼ガス膨張エネルギーの大小に応じたシリンダーストロークにあたる燃焼膨張溝を新たに施したローターリングエンジンにおいて燃焼ガス膨張エネルギーの損失を少なくしたエンジン形態である。
【選択図】図１

Description

従来の燃焼型には、ピストンが往復するレシプロエンジンと軸が回転するロータリーエンジンが在るがそれらとは異なる新たな燃焼型ローターリングエンジンに関するものである。

従来の燃焼型のピストンが往復するレシプロエンジンと軸が回転するロータリーエンジン等においては、燃焼ガス質量エネルギーの大小にかかわらず燃焼室が定められたシリンダー及びハウジング内でのストローク爆発膨張力で起動しているがストローク以上の爆発膨張力にはエネルギー損失があった。

また、円回転するリングのローターエンジン形態は特許文献や参考文献に無かった。

特開２００５−３５１２５８特開２００５−２８２５５９特開２００５−２７３５０５特開２００５−２５６６０９自動車整備工学全書エンジン理論２００４年５月１５日発行

従来の燃焼型のピストンが往復するレシプロエンジンと軸が回転するロータリーエンジンにおいては、燃焼ガス膨張エネルギーの大小にかかわらず燃焼室が定められたシリンダー及びハウジング内形のストロークで爆発・排気・吸引・圧縮の４工程サイクルで起動してシリンダー及びハウジング内形より大きな燃焼ガス膨張エネルギーにはシリンダー及びハウジング内形の外まで排気口を通して燃焼ガス膨張エネルギーの損失があった課題を解決するものである。

本発明の目的を達するために、燃焼ガス膨張エネルギーの大小に応じたシリンダーストロークにあたる燃焼膨張溝を新たに施したローターリングエンジンにおいて燃焼ガス膨張エネルギーの損失を少なくしたエンジン形態である。

本発明の効果のついては、ローターリングエンジンでは燃焼ガス膨張エネルギーの大小に対応したシリンダーストロークにあたる燃焼溝を施し燃焼ガス膨張エネルギーの損失を減少させた形態である。例えば銃の銃身を火薬の爆発膨張に応じた長さにすると射程距離が伸び銃身を短くすると火薬の爆発膨張に無駄ができて射程距離が短くなり、火薬の爆発膨張が小さなときには銃身を短く火薬の爆発膨張が大きなときは銃身を長くすることで火薬質量の爆発膨張にエネルギー損失が少ないことを燃焼ガス質量エネルギーの大小爆発膨張に対応した銃の銃身にあたるストローク燃焼溝をローターリングエンジンに施してエネルギー損失を減少し、さらに燃焼・排気・吸引・圧縮工程の排気工程を自然排気にすることにより排気するためのエネルギー損失をなくして膨張エネルギーの効率を上げたエンジン形態である。

以下、本発明のローターリングエンジン実施形態を図１〜図３０に基づいて説明する。

図１においては、ローターリングエンジン形態の側面図でローターリング１をローターリング外殻シリンダー２の内に施し外部に接続した燃焼室３及び吸引・圧縮装置機構５〜１７を設けて燃焼ガスの爆発膨張を燃焼室４より弁３を開放させローターリング１の回転起動ヘッド１−ａに爆発膨張エネルギーを受けてローターリング１を回転起動させ、そのローターリング１の内円に施した歯車２４から歯車を施した駆動軸２１を作動させるエンジン形態である。

図２においては、ローターリング１の形状側面図で１−Aは起動ヘッド1−ａに受けた燃焼ガス爆発膨張溝でレシプロエンジンのストロークにあたる膨張溝であり１−Dは外部に接続した燃焼室４の弁３閉鎖するための傾斜溝工程で１−Cは吸引・圧縮装置機構５〜１７の吸引工程の位置で１−Bは吸引・圧縮装置機構５〜１７の圧縮工程の位置であり、そのサイクルで回転起動するローターリング１の形態である。

図３・図４・図５・図６においては、燃焼室３の燃焼ガス爆発膨張から図２の１−A・１−B・１−C・１−Dに至るローターリング１の回転起動する工程の側面図で説明する。

まず図３においては、燃焼ガス爆発膨張はじめ状態で膨張溝１−Aの起動ヘッド1−ａに爆発燃焼ガス膨張力がおよびはじめの工程である。その際、膨張溝１−Aに膨張力が膨張溝１−Aを図２０で示す３面溝断面のサイド壁の拡張を防止するためにローターリング１の外殻シリンダー２内にベアリング２７を設けて膨張溝１−Aの外殻シリンダー２との拡張摩擦による回転ブレーキを阻止してローターリング１の回転をスムースに行いエネルギー損失を無くしたエンジン形態である。

図４では円周の３分割線の１／３をローターリング１の起動ヘッド1−ａが超えた辺りまでは燃焼ガス膨張エネルギーが膨張溝１−Aの膨張ストロークに満たない燃焼最高圧力で燃焼完了した場合の爆縮による気圧低下でローターリング１の回転エネルギー損失をさせる反対方向爆縮エネルギーをローターリング１の質量より軽い質量の弁３を排気溜まり１８側から弁３を開放し排気ガスを点線矢印２６が示すように膨張溝１−Aに戻し小さな爆発膨張エネルギーで回転する事ができる。さらに燃焼ガス膨張エネルギー最高圧力が円周の４分割線の１．５／４を超える大きな爆発膨張エネルギーの場合には図５の円周４分割線の１．５／４からローターリング外殻シリンダー２内の排気溜まり１８を徐々に広げてエネルギー損失はあるが１．５／４超まで燃焼最高圧力を受けることができ、１．５／４で燃焼完了点を過ぎ爆縮による膨張溝１−Ａの気圧低下にはローターリング１の外殻シリンダー２内の排気溜まり１８から排気ガスを点線矢印２６が示すように膨張溝１−Aに戻すことにより燃焼ガス膨張エネルギー大小のストロークに対応できるエンジン形態である。

また、ローターリング１の起動ヘッド1−ａが１．５／４からローターリング１の１−Ｄ工程で燃焼室４の弁３を閉じ２／４から吸引・圧縮装置６〜１７の吸引工程１−Ｃが始まりローターリング１の起動ヘッド1−ａが３／４からは圧縮工程１−Ｂで燃焼室４を密閉したままに弁３閉鎖を行い吸引・圧縮シリンダー７の圧縮死点で再度燃焼ガスに点火して燃焼膨張を繰り返て起動するエンジン形態である。

さらに、排気ガスに関してはローターリング１の外殻シリンダー２を１．５／４付近から徐々に拡大して排気ガス溜まり１８を図２２で示す弁蝶番３−ｃの手前まで施し、その排気ガス溜まり１８に排気口２３を施し排気ガスを外気圧より排気ガス溜まり１８の圧力差において排気口２３を通しエンジン装置外に自然廃棄するエンジン形態である。

さらにまた、ローターリングエンジンの用途に応じたエンジンの燃焼ガス膨張エネルギーの大きさ、例えばガソリンと灯油の異なる燃焼ガスの燃焼拡大時間の違いに対応するためにローターリング外殻シリンダー２内の排気溜まり１８においては燃焼室４を起点にした円周の１．５／４位置を変更することができるエンジン形態である。

図７はローターリング１とローターリング外殻シリンダー２の側面図で、ローターリング外殻シリンダー２内での起動途中ローターリング１の起動ヘッド1−ａ位置で記号イ〜へにおいて図８〜図１３でローターリングエンジン断面形態を示した図である。

図１４はローターリング１の側面図で、記号ａ〜ｇを図１５〜図２１において断面と外周平面形態を示したローターリング１の図である。

図２２においては、燃焼室４の燃焼ガス圧縮死点から点火膨張において弁３の開放までを点線３−ｂで示した側面図である。その弁３とローターリング１の起動ヘッド１−ａの作動形態を図２３〜図２８の側面図において説明する。

図２３では、燃焼ガス圧縮死点の状態で燃焼室４の弁３は閉鎖したままであり、図２４で点火装置５の点火状態でローターリング１の起動ヘッド１−ａの外周側円形状が弁３のローラ３−ｂの最下点において点火し、図２４で燃焼ガス膨張し始め図２５・図２６・図２７・図２８と燃焼ガス膨張が大きくなり、その膨張拡大において弁３とローターリング１の起動ヘッド１−ａ面傾斜と密着させてローターリング１の膨張溝１−A底部まで膨張ガスの漏れを防ぎ弁３開放する形態である。その後の燃焼ガス膨張拡大においての弁３のローターリング１の膨張溝１−A底部でのローターリング１・ローターリング外殻シリンダー２・弁３の状態を図２８にアーア記号の断面を図２９で示したエンジン形態である。

さらにまた、図２３においてローターリング１の外周と弁３のローラー３−ｂとの接触を潤滑にするために蝶番３−ｃの手前に潤滑油を塗るローラー２２をローターリング外殻シリンダー２に施しローターリング１の外周面に潤滑油を塗りローターリング１の回転抵抗を減らすエンジン形態である。

図３０においては、１つのローターリングに２つの起動工程ローターリングにした図でありエンジンの用途に合わせた複数起動工程にすることもできるローターリングエンジンの形態である。例えばローターリング円周を大きくした場合には複数起動工程にした形状にすることで馬力を上げることができるローターリングエンジンの形態である。

さらに、外殻シリンダーの燃焼室４を複数起動工程ローターリングに合わせた複数燃焼室を施すことができる形態とレシプロエンジンの複数気筒エンジンと同じく複数ローターリングにすることにより馬力を上げるローターリングエンジンの形態である。

ローターリングエンジンの側面図ローターリングエンジンのリング部工程側面図ローターリングエンジンの燃焼膨張始め工程側面図ローターリングエンジンの円周１／３回転工程側面図ローターリングエンジンの円周２／４回転工程側面図ローターリングエンジンの円周３／４回転工程側面図ローターリングエンジン円周の図８イ〜図１３へ断面箇所表示の側面図ローターリングエンジン図７で示したイ記号箇所の断面図ローターリングエンジン図７で示したロ記号箇所の断面図ローターリングエンジン図７で示したハ記号箇所の断面図ローターリングエンジン図７で示したニ記号箇所の断面図ローターリングエンジン図７で示したホ記号箇所の断面図ローターリングエンジン図７で示したへ記号箇所の断面図ローターリングエンジンの回転リング部を図１５ａ〜図２１ｇ断面箇所と外周平面の組合せ表示の側面図ローターリングエンジンの回転リング部図１４で示したａ〜ｂ記号箇所断面と外周平面図ローターリングエンジンの回転リング部図１４で示したｂ〜ｃ記号箇所断面と外周平面図ローターリングエンジンの回転リング部図１４で示したｃ〜ｄ記号箇所断面と外周平面図ローターリングエンジンの回転リング部図１４で示したｄ〜ｅ記号箇所断面と外周平面図ローターリングエンジンの回転リング部図１４で示したｅ〜ｆ記号箇所断面と外周平面図ローターリングエンジンの回転リング部図１４で示したｆ〜ｇ記号箇所断面と外周平面図ローターリングエンジンの回転リング部図１４で示したｇ〜ａ記号箇所断面と外周平面図ローターリングエンジン燃焼状態の側面図ローターリングエンジン燃焼ガス圧縮死点状態の側面図ローターリングエンジン燃焼ガス点火状態の側面図ローターリングエンジン燃焼ガス膨張始め状態の側面図ローターリングエンジン燃焼ガス膨張状態の側面図ローターリングエンジン燃焼ガス膨張状態の側面図ローターリングエンジン燃焼ガス膨張状態の側面図で記号アーアは図２９で示す断面図箇所図２８の記号アーア箇所の断面図ローターリングエンジンの円周２箇所燃焼工程側面図

符号の説明

１ローターリング
１−ａローターリングの起動ヘッド
１−Ａローターリングの燃焼膨張溝
１−Ｂローターリングの圧縮工程位置
１−Ｃローターリングの吸引工程位置
１−Ｄローターリングの燃焼室弁閉傾斜溝
２ローターリング外殻シリンダー
３燃焼室開閉弁
３−ａ燃焼室開閉弁の燃焼室閉鎖状態
３−ｂ燃焼室開閉弁に施したローラー
３−ｃ燃焼室開閉弁の蝶番
３−ｄ燃焼室開閉弁の開閉軌道を点線で表示した線
４燃焼室
５点火装置
６吸気口バルブ
６−ａ燃焼ガス吸気口パイプ
７吸引・圧縮シリンダーおよびピストン
８吸気口バルブのカム
９吸引・圧縮シリンダーの吸引カム
１０吸引・圧縮シリンダーの吸引作動軸
１１吸引・圧縮シリンダーの圧縮作動軸
１２吸引・圧縮シリンダーの作動固定主軸
１３吸引・圧縮シリンダー圧縮作動軸の吸引時中折れ位置
１４吸引・圧縮シリンダーの圧縮カム
１５吸引・圧縮シリンダー圧縮カムの吸引時位置
１６吸引・圧縮シリンダー機構の作動中間歯車
吸引・圧縮シリンダー機構の主軸作動歯車
１８排気ガス溜まり
１９ローターリングとローターリング外殻シリンダーの回転ベアリング
２０ローターリングとローターリング外殻シリンダーの回転ベアリングケース
２１ローターリング回転起動歯車主軸
２２潤滑油ローラー
２３排気口
２４ローターリング内円歯車
２５ローターリングシリンダー内に施したローターリング拡張防止ベアリング
２６燃焼溝爆縮による排気ガス溜まりから排気ガスの戻る状況点線矢印

Claims

ローターリングエンジンの形態はローターリングをローターリング外殻シリンダーの内に施し、その外殻シリンダーに接続した燃焼室及び吸引・圧縮装置機構を設けて燃焼ガスの爆発膨張を燃焼室より弁を開放させローターリングの回転起動ヘッドに爆発膨張エネルギーを受けてローターリングを回転起動し、そのローターリングの内円に施した歯車から歯車を施した駆動軸を作動させることを特徴とする、ローターリングエンジンである。
ローターリングの起動ヘッドに受けた燃焼ガス爆発膨張でレシプロエンジンのストロークにあたるローターリングの膨張溝とローターリング外殻シリンダーに接続した燃焼室の弁を閉鎖するための傾斜溝を施したローターリング形態とローターリング外殻シリンダーに設けた吸引・圧縮・燃焼装置機構で燃焼・吸引・圧縮工程サイクルで回転起動することを特徴とする、請求項１のローターリングエンジン形態である。
また、ローターリングの起動ヘッドが燃焼室を起点にした円周の１．５／４位置からローターリングの弁閉鎖溝傾斜で燃焼室の弁を閉じ２／４から吸引・圧縮装置シリンダーの吸引工程が始まりローターリングの起動ヘッドが３／４からは圧縮工程であり、燃焼室の弁が密閉したまま吸引・圧縮を行い燃焼室の圧縮死点で再度燃焼ガスに点火して燃焼膨張を繰り返し起動することを特徴とする、請求項１又は２のローターリングエンジン形態である。
さらに、排気ガス処理に関してはローターリングの外殻シリンダーに燃焼室を起点にした円周の１．５／４位置から徐々に拡大して排気ガス溜まりを弁蝶番の手前まで図１の２で示す形態で施し、その排気ガス溜まりに排気口を施し排気ガスを外気圧と排気ガス溜まり気圧の圧力差において排気口を通しエンジン装置外に自然廃棄することを特徴とする、請求項１、２又は３のローターリングエンジン形態である。
さらにまた、ローターリングエンジンの異なる燃焼ガス膨張エネルギーの大きさに対応するために、ローターリング外殻シリンダー内排気溜まりを請求項４の燃焼室を起点とした円周の１．５／４位置を変更することで対処ができことを特徴とする、請求項１、２、３又は４のローターリングエンジン形態である。
ローターリングの外周面と弁のローラーとの接触を潤滑にするために蝶番の手前図１の２２で示す位置に潤滑油を塗るローラーをローターリング外殻シリンダーに施しローターリングの外周面に潤滑油を塗りローターリングの回転抵抗を減らすことを特徴とする、請求項１、２、３、４又は５のローターリングエンジン形態である。
さらに、ローターリングの膨張溝において燃焼ガス膨張力が膨張溝の図２０で示す３面溝断面の両サイド壁の拡張を防止するためにローターリングの外殻シリンダー内にベアリングを設けて外殻シリンダーとの拡張摩擦による回転ブレーキを阻止してローターリングの回転エネルギー損失を無くしたことを特徴とする、請求項１、２、３、４、５又は６のローターリングエンジンの形態である。
１つのローターリングに２つの起動工程ローターリングにした図３０で示す形態で、ローターリングエンジンを複数起動工程にすることもできることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６又は７のローターリングエンジンの形態である。
さらに、上記請求項８で示したローターリングの複数起動工程に合わせた複数燃焼室を施すことができる形態と複数ローターリングにすることにより馬力を上げることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８のローターリングエンジンの形態である。