JP2009275633A - 動力発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】石油などの化石燃料を直接的に使用することなく、環境に配慮した動力発生装置を提供する。
【解決手段】複数のシリンダ１０２を備え、各シリンダ１０２内部のシリンダ室１０３に連通する吸入路１１２に接続されて、シリンダ室１０３内に高圧エアを供給するための高圧エア供給部１２と、シリンダ室１０３に連通する排出路１１４に接続されて、シリンダ室１０３内からの空気を排出するための負圧部１４と、吸入路１１２及び排出路１１４の開閉をそれぞれ行う吸入弁１１６及び排出弁１１８と、を備え、吸入行程において、吸入弁１１６を開き排出弁１１８を閉じて、高圧エア供給部１２からの高圧エアをシリンダ室１０３内に導入して、ピストン１０４を移動させ、排出行程において、吸入弁１１６を閉じ排出弁１１８を開いて、シリンダ室１０３内の空気を負圧部１４によって排出して、ピストン１０４を移動させることで、ピストン１０４を往復動させて回転動力を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、石油を原料とする化石燃料を直接用いずに回転動力を得て、自動車等の移動機械を走行させたり、または他の機械を作動させたりすることができる、環境に配慮した動力発生装置に関する。

従来の自動車は、石油を原料とするガソリン、軽油等の燃料をエンジンのシリンダ内部で燃焼させてそのときに発生する爆発力でピストンを往復動させ、これをクランクシャフトの回転に変換して、回転動力を得て走行するメカニズムとなっている。

このような石油を原料とする燃料を使用すると、ＣＯ_２等のガスの排出を招くために、公害や地球の温暖化といった環境への悪影響が懸念されている。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、石油などの化石燃料を直接的に使用することなく、環境に配慮した動力発生装置を提供することをその目的とする。

前述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数のシリンダを備え、各シリンダ内部のシリンダ室を摺動するピストンの往復動によって回転動力を得る動力発生装置であって、
シリンダ室に連通する吸入路に接続された、シリンダ室内に高圧エアを供給するための高圧エア供給部と、
シリンダ室に連通する排出路に接続された、シリンダ室内からの空気を排出するための負圧部と、
吸入路及び排出路の開閉をそれぞれ行う吸入弁及び排出弁と、
を備え、
吸入行程において、吸入弁を開き排出弁を閉じて、高圧エア供給部からの高圧エアをシリンダ室内に導入してピストンを移動させ、排出行程において、吸入弁を閉じ排出弁を開いて、シリンダ室内の空気を負圧部によって排出してピストンを移動させることで、ピストンを往復動させることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の前記高圧エア供給部が、高圧エアを生成する圧縮機と、圧縮機で生成された高圧エアを貯留する容器と、を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の前記高圧エア供給部が、圧縮機で生成された高圧エアをさらに増圧する増圧装置を備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の前記増圧装置が、高圧エアを油圧で圧縮する増圧器と、該増圧器を作動させるための油圧回路と、を備えることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の前記負圧部が、真空ポンプを備えることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の動力発生装置を備えた自動車を特徴とする。

本発明によれば、吸入行程において、吸入弁を開き排出弁を閉じ、高圧エア供給部からの高圧エアをシリンダ室内に導入してピストンを移動させ、排出行程において、吸入弁を閉じ排出弁を開き、シリンダ室内の空気を負圧部によって排出してピストンを移動させることで、化石燃料を燃焼させずに、ピストンの往復動によって回転動力を得ることができるために、環境に悪影響を与えないものとすることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態による動力発生装置のブロック図である。図において、１０は動力源本体であり、動力源本体１０には、動力源本体１０を駆動するための高圧エアを供給する高圧エア供給部１２と、動力源本体１０からの使用済み空気を排出するための負圧部１４とが接続される。

動力源本体１０の基本構成は、燃焼が行われないことを除き化石燃料を用いた従来の自動車のエンジン本体と同様であり、その詳細は、図２及び図３に示すように、シリンダブロック１００内に複数（４から６個程度）のシリンダ１０２が一列にまたは複数列に設けられている。シリンダ１０２は、シリンダ室１０３と、シリンダ室１０３内に配設されたピストン１０４とを備え、ピストン１０４には、コンロッド１０６を介してクランクシャフト１０８が連結される。

シリンダブロック１００の上方には、シリンダヘッド１１０が設けられており、シリンダヘッド１１０内には、各シリンダ室１０３に連通する吸入路１１２及び排出路１１４がそれぞれ配設されると共に、吸入路１１２及び排出路１１４の開閉を行う吸入弁１１６及び排出弁１１８が移動可能に支持される。

各吸入弁１１６及び各排出弁１１８は、クランクシャフト１０８からの回転が伝達されてクランクシャフト１０８と同期して回転するカムシャフト１２０に連結されており、それぞれタイミングをずらして、開閉動作を行うようになっている。

高圧エア供給部１２は、圧縮機２０と、増圧装置２２と、逆止弁２４と、高圧エア貯留容器２６と、を備える。

圧縮機２０は、外気を圧縮して、第１所定圧力にまで加圧するもので、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機といった小型圧縮機を用いることができる。

増圧装置２２は、圧縮機２０からの第１所定圧力の高圧エアをさらに加圧して第２所定圧力にまで圧縮するものであり、そのために、図５に示すように、前記圧縮機２０からの高圧エアが導入されるシリンダ室を備える増圧器２０２と、増圧器２０２を駆動するための油圧回路２１０を備え、油圧によって増圧器２０２内のシリンダ室に導入されたエアを圧縮してさらに第２所定圧力（例えば第１所定圧力の４倍程度）の高圧にする。

油圧回路２１０は、具体的には、油圧タンク２１２、油圧ポンプ２１４及び電磁切換弁２１６を有する。電磁切換弁２１６は、作動中、切換動作を行い、増圧器２０２のピストン２０４に往復運動を行わせており、該ピストン２０４の往復動サイクルに応じて増圧器２０２のシリンダ室内に導入された高圧エアをさらに圧縮して、高圧に増圧する。

増圧装置２２によって第２所定圧力に達した高圧エアは、逆止弁２４を介して高圧エア貯留容器２６に貯留される。高圧エア貯留容器２６は、好ましくは装置が適用される自動車等の機械に搭載可能な範囲で複数の気密ボンベからなり、これらが並列に接続される。複数の高圧エア貯留容器２６は、前記動力源本体１０の吸入路１１２に連通される。

前記負圧部１４は真空ポンプ４０を備える。真空ポンプ４０は、前記動力源本体１０の排出路１１４に接続される。

以上のようにして構成される動力発生装置にあっては、駆動源本体１０の各シリンダ１０２が吸入行程と排出行程との２行程を持つ。吸入行程では、吸入弁１１６が開き、排出弁１１８が閉じており、シリンダ室１０３には、高圧エア貯留容器２６からの高圧エアが吸入路１１２を通り導入される（図４（ａ））。これによって、ピストン１０４が下方へと押し下げられる。ピストン１０４が下死点に達したところで（図４（ｂ））、吸入弁１１６が閉じ、排出弁１１８が開き、排出行程となる。シリンダ室１０３からの空気は、真空ポンプによって吸引されて排出路１１４から排出される（図４（ｃ））。これによって、ピストン１０４が上方へと押し上げられる。ピストン１０４が上死点に達したところで（図４（ｄ））、再び吸入行程を繰り返す。この行程を位相差をつけて複数のシリンダ１０２で行うことによって、クランクシャフト１０８に回転が起こされ、この回転を利用して、トランスミッションを介して車軸に伝達することで、車輪が回転して自動車等の移動機械が走行可能となる。

以上の本発明の動力発生装置において使用される圧縮機２０、油圧ポンプ２１４及び真空ポンプ４０は全て電力によって駆動することができ、これらの電力は商用電源またはバッテリー５０から供給される。バッテリー５０からの電力は、動力源本体１０の始動にも利用される。バッテリー５０は主として、非作動時、非走行時の充電によって電気エネルギーが蓄積されるが、一部、ブレーキからの回生エネルギーを利用して充電を行うことができる。

このようにして本発明による動力発生装置によって作動される自動車等の機械は、電気エネルギーを元に生成した高圧エアを動力源として走行または作動するために、直接、化石燃料を利用する必要がなく、環境に配慮したものとすることができる。

高圧エア貯留容器２６は適宜、多数の気密ボンベから構成することで、長時間の走行または作動にも耐え得るようにすることができる。

本発明の実施形態による動力発生装置のブロック図である。 本発明の動力発生装置の動力源本体の要部の内部断面図である。 本発明の動力発生装置の動力源本体の内部断面図である。 本発明の動力発生装置の動力源本体の動作時の要部の内部断面図である。 本発明の動力発生装置の増圧装置の回路図である。

符号の説明

１０ 動力源本体
１２ 高圧エア供給部
１４ 負圧部
２０ 圧縮機
２２ 増圧装置
２６ 高圧エア貯留容器
４０ 真空ポンプ
１０２ シリンダ
１０３ シリンダ室
１０４ ピストン
１１２ 吸入路
１１４ 排出路
１１６ 吸入弁
１１８ 排出弁
２０２ 増圧器
２１０ 油圧回路

Claims (6)

1. 複数のシリンダを備え、各シリンダ内部のシリンダ室を摺動するピストンの往復動によって回転動力を得る動力発生装置であって、
   シリンダ室に連通する吸入路に接続された、シリンダ室内に高圧エアを供給するための高圧エア供給部と、
   シリンダ室に連通する排出路に接続された、シリンダ室内からの空気を排出するための負圧部と、
   吸入路及び排出路の開閉をそれぞれ行う吸入弁及び排出弁と、
   を備え、
   吸入行程において、吸入弁を開き排出弁を閉じて、高圧エア供給部からの高圧エアをシリンダ室内に導入してピストンを移動させ、排出行程において、吸入弁を閉じ排出弁を開いて、シリンダ室内の空気を負圧部によって排出してピストンを移動させることで、ピストンを往復動させることを特徴とする動力発生装置。
2. 前記高圧エア供給部は、高圧エアを生成する圧縮機と、圧縮機で生成された高圧エアを貯留する容器と、を備えることを特徴とする請求項１記載の動力発生装置。
3. 前記高圧エア供給部は、圧縮機で生成された高圧エアをさらに増圧する増圧装置を備えることを特徴とする請求項２記載の動力発生装置。
4. 前記増圧装置は、高圧エアを油圧で圧縮する増圧器と、該増圧器を作動させるための油圧回路と、を備えることを特徴とする請求項３記載の動力発生装置。
5. 前記負圧部は、真空ポンプを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の動力発生装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の動力発生装置を備えた自動車。

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