JP3134454U - 交通手段としての乗り物の動力システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の動力システムに関する乗り物及びその動力システムを提供する。
【解決手段】動力システム１２０は、一つのエンジン１２１０、一つの気体ストックボトル１２３０、及び一つの気体輸送パイプ１２２０を含む。エンジンは、最低一つのシリンダを備え、シリンダには一つのプランジャーを備える。気体ストックボトル内には一つの非可燃高圧気体を入れる。気体輸送パイプは、エンジンと気体ストックボトルに連結する。動力システムは高圧気体を用いたもので、気体輸送パイプを経てシリンダに入れた後、プランジャーを押し動かして乗り物を駆動させる。
【選択図】図１

Description

本考案は、交通手段としての乗り物の動力システムに応用するものであり、特に、車両の動力システムに関するものである。

石油は、全世界において最も必要とされている資源である。しかし、地球上の石油は無制限に採取できるものではなく、使用したら無くなってしまうものである。現在の交通手段としての乗り物、例えば自動車、オートバイなどは、主に石油から精錬されたガソリンを動力源としている。

よって、現在の石油の消耗速度を考えると、地球規模で使い切り問題に直ぐにぶつかることとなり、また過酷なエネルギー危機に直面するであろう。その時には、あらゆる石油を動力源とする交通手段としてのとしての乗り物や動力システムは、ガソリン供給がない故に使用不可能となってしまう。

また、地球規模での石油量の減少により、石油価格が高騰する現況に対して、上述の交通手段としての乗り物に更に多くの費用が支払われ、そうして初めて、十分な石油を獲得してそれらの動力のある乗り物の運転を維持することができる。よって、乗り物のエネルギーコストも上昇する。

上述の問題に鑑み、本考案は動力システム及びその乗り物を提供する。これにより、石油の使い切りもしくは欠乏時に直面する上述の問題を解決する。

本考案の主な目的は、ガソリンを必要とする動力源に取って代わる動力システムを提供することにある。これにより、地球上の石油を使い切った後に、本考案を未来の動力システムとして使用することができる。

本考案のもう一つの目的は、ガソリンと天然ガス類の燃料を動力源としている動力手段に取って代わる動力システムを提供することにある。本考案の交通手段としての乗り物は大量もしくは全面的な燃料使用が不要である故、現在の動力システムのコストを低減できるものである。

上述もしくはその他目的を達成する為に、本考案は動力システムを提供する。それは、一つのエンジン、一つの気体ストックボトル及び一つの気体輸送パイプを最低含む。気体ストックボトル内にはエンジンを動かす高圧気体をストックする。気体輸送パイプは、エンジンと気体ストックボトルを繋ぐもので、気体輸送パイプにより、気体ストックボトル内の高圧気体をエンジンに送って、エンジンを作動させる。

上述もしくはその他目的を達成する為、本考案は、上述で提供した動力システムに基づいて、該高圧気体を非可燃気体として、安全性を高めるものである。

本考案の一つの実施例において、動力システムの気体輸送パイプは、一つの気体開閉弁を備える。気体開閉弁を開いた時、気体ストックボトル内の高圧気体は、気体輸送パイプを経てエンジンに進入し、エンジンを駆動し、気体開閉弁を閉じた時、気体開閉弁は高圧気体のシリンダ進入を阻止し、エンジンを停止させる。

本考案の一つの実施例において、その中の気体ストックボトルは、一方向弁を備える。高圧気体を一方向弁から気体ストックボトルに進入させ、気体ストックボトルに高圧気体をストックさせる。上述の一方向弁は、一つの気体圧縮機もしくは一つの気体スチールボトルを外付けし、気体圧縮機もしくは気体スチールボトルが高圧気体を提供することにより、気体ストックボトルに高圧気体をストックさせる。

以上説明したように、本考案の交通手段としての乗り物及びその動力システムは、ガソリンを必要とする動力システムの代替となるものであるという特徴を持つ。

本考案のその他目的、特徴、長所を更にわかり易く理解して頂く為に、下記に最良実施例を挙げ、並びに添付図面を合わせて、詳細説明を加える。

図１に、本考案の動力のある乗り物(車両やその他乗り物)の見取図を示す。図１に示したとおり、動力のある乗り物１００は、一つの車体１１０及び一つの動力システム１２０を含む。車体１１０は、それに備えた最低二つのタイヤ１１２によって、車体１１０を移動させる。図１において開示した動力のある乗り物１００は、四輪を備えた車両であるが、本考案の乗り物は、二輪のオートバイ、三輪の車両、もしくは五輪以上の車両であってもよい。本考案の車体は更にキャタピラーバンドに変更することも可能であり、このキャタピラーバンドによって移動する。

また、動力のある乗り物１００は、一つの電池１４０を含む。電池１４０は、電力をライト１１４に提供して照明に用いる他、電力を車体１１０内の電器設備に提供することも可能である。

動力システム１２０は、一つのエンジン１２１０、一つの気体輸送パイプ１２２０、及び一つの気体ストックボトル１２３０を含む。該エンジン１２１０は、一つのシリンダ内において押し動かされているプランジャーにより構成され、これにより車体１１０を駆動し、車体１１０を移動させる。気体ストックボトル１２３０内には、非可燃高圧気体を入れ、これによってエンジン１２１０が車体１１０を駆動する。気体輸送パイプ１２２０は、エンジン１２１０と気体ストックボトル１２３０を連結したもので、気体ストックボトル１２３０内の非可燃高圧気体をエンジン１２１０に送る。

気体輸送パイプ１２２０は、高圧気体がエンジン１２１０に進入するのを制御する一つの気体開閉弁１２２２を備えている。気体開閉弁１２２２は、一般に使用されている気体パイプライン弁でもよく、これには電磁弁や気体弁がある。気体開閉弁１２２２を開いた時、高圧気体はエンジン１２１０に進入する。高圧気体の圧力によって、エンジン１２１０が車体１１０を駆動し移動させる。気体開閉弁１２２２を閉じた時、気体輸送パイプ１２２０は密封される。これにより、高圧気体のエンジン１２１０進入を阻止する。この時、エンジン１２１０に高圧気体が供給されない故、エンジン１２１０は車体１１０を駆動できず、よって車体１１０は停止する。

気体ストックボトル１２３０内の高圧気体がエンジン１２１０に輸送されるのは、気体ストックボトル１２３０内の気体の圧力が気体輸送パイプ１２２０とエンジン１２１０の二者内部の気体圧力より高いことが原因である。よって、高圧気体は、気体ストックボトル１２３０内から、気体輸送パイプ１２２０を経てエンジン１２１０に送られるが、気体ストックボトル１２３０内の気体圧力は固定して変化しないのでは決してない。気体ストックボトル１２３０内の高圧気体の減少に伴い、気体ストックボトル１２３０内の気体圧力が気体輸送パイプ１２２０内部の気体圧力と同等まで下がった場合、気体ストックボトル１２３０は、中の高圧気体をエンジン１２１０に送らなくなる。この時、外界からの高圧気体を気体ストックボトル１２３０に供給する必要性が現われ、これにより、気体ストックボトル１２３０は引き続き高圧気体をエンジンに送ることができる。

気体ストックボトル１２３０に外界が提供する高圧気体をストックさせる為、気体ストックボトル１２３０は、一つの一方向弁１２３２を備えており、これにより、高圧気体を一方向弁１２３２から気体ストックボトル１２３０内に進入させることができる。外界からいかに高圧気体を提供させるかについては、図１に示したとおりであり、一方向弁１２３２には一つの気体スチールボトル１３０を外付け可能であり、並びに、気体スチールボトル１３０が提供する高圧気体を気体ストックボトル１２３０にストックする。これによって、気体ストックボトル１２３０内の気体圧力は気体輸送パイプ１２２０とエンジン１２１０の二者の内部気体圧力より高くなり、気体ストックボトル１２３０は高圧気体をエンジン１２１０に送ることができる。

またもう一つの高圧気体を外界から気体ストックボトル１２３０に供給する方法については、図２に示すとおりである。図２に示した動力のある乗り物２００の大体の構成要素は、動力のある乗り物１００と同様である故、ここでは重複叙述しない。但し、二つの動力のある乗り物の異なる点は、図２の動力のある乗り物２００が、一つの気体スチールボトル１３０を代替する気体圧縮機２３０を含むことにある。気体圧縮機２３０は、車体１１０内部に配置されたもので、高圧気体を製造でき、並びに、高圧気体を気体ストックボトル１２３０内に注入することにより、気体ストックボトルは上述の高圧気体をストックする。これにより、気体ストックボトル１２３０内の気体圧力は、気体輸送パイプ１２２０とエンジン１２１０の二者の内部気体圧力より高くなる。

気体スチールボトル１３０と気体圧縮機２３０が気体ストックボトル１２３０内の高圧気体の圧力を増加させる他、一方向弁１２３２もまた、ガソリンスタンド、車道もしくは整備工場等で提供している高圧気体充填機を使って、気体ストックボトル１２３０内の気体高圧圧力を高めることが可能である。

また、気体ストックボトル１２３０には圧力計(未図示)を備えることも可能であり、気体ストックボトル１２３０内の高圧気体の圧力を表示することにより、動力のある乗り物１００、２００がいつ高圧気体を必要とするかを知ることができる。

エンジン１２１０に関しては、車体１１０を駆動させる実施例が多種ある。図３に、その中の車体１１０を駆動するエンジンの実施例を示した。図３は、エンジン１２１０のシリンダ３００外観図であり、主には、シリンダ３００の主な構成要素を提示している。シリンダ３００の主な構成要素には、一つのシリンダ本体３１０、一つのプランジャー３２０、及び一つの伝動軸３３０を含む。

シリンダ本体３１０内部は中空であり、気体輸送パイプ１２２０と連結している。シリンダ本体３１０外部には一つの排気弁３１２を備え、それは高圧気体を排出するものであり、また、伝動軸３３０には一つの回転輪３３２及び一つの回転軸３３４を備えている。回転軸３３４と回転輪３３２は緊密結合(fasten)している。回転軸３３４の末端は、回転輪３３２の円心に結合しており、回転軸３３４の長軸と回転輪３３２の表面は概ね垂直である。伝動軸３３０は主にタイヤ１１２を回転させ、更に車体１１０を駆動するものである。

伝動軸３３０が車体１１０を駆動させる方式については、多種の実施例がある。伝動軸３３０の回転軸３３４が、車輪１１２と直接連結するか、伝動軸３３０が多数のカムやベルトを組み合わせて、車体１１０を駆動する。しかし、伝動軸３３０が車体１１０を駆動する方式については、これが本考案の特徴を制限するものでは決してない。

プランジャー３２０は、伝動軸３３０と連結する一つのプッシュ棒３２２を備えており、プッシュ棒３２２の末端は回転輪３３２上に枢着され、プッシュ棒３２２の末端を軸心として、回転輪３３２上で回転する。

エンジン１２１０がいかに車体１１０を駆動させるかをはっきり説明する為に、次に、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃの順番に、シリンダ３００の作動見取図を示し、エンジン１２１０の車体１１０を駆動させる方法を開示する。

まず、図４Ａを参照する。図４Ａのシリンダ３００は、図３の破線ＡＢの断面図である。シリンダ本体３１０の内部において、プランジャー３２０は、プッシュ棒３３２を備える外、一つのプランジャー頭３２４を備えている。プランジャー頭３２４は、シリンダ本体３１０内部で上下移動するものである。プランジャー頭３２４の上下移動により、プッシュ棒３２２を動かし、更に伝動軸３３０を回転させる。

また、図４Ａに示した気体輸送パイプ１２２０は、一つの絞り弁１２２４を備える。絞り弁１２２４は、気体輸送パイプ１２２０の断面面積の大きさをコントロールすることができ、これにより高圧気体の流量を調節する。絞り弁１２２４の機能については、後述の内容にて詳細説明する。

図４Ａに示したのは、気体開閉弁１２２２を閉じた場合の、シリンダ３００に高圧気体が無い状態である。シリンダ３００の作動の流れをはっきり開示する為に、図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに示した気体開閉弁１２２２には黒色と白色を用い、気体開閉弁１２２２が開いている時と閉じている時を示した。気体開閉弁１２２２が黒色であるなら、気体開閉弁１２２２が閉じた状態を示し、気体開閉弁１２２２が白色であるなら、気体開閉弁１２２２が開いている状態を示している。

図４Ａに示した気体開閉弁１２２２は黒色である故、気体開閉弁１２２２が閉じた状態であることを示している。この時、シリンダ３００内のプランジャー頭３２４はシリンダ本体３１０の上端に達している状態で、シリンダ本体３１０内には高圧気体はない。

続いて、図４Ｂを参照する。先の図４Ａに示したものが気体開閉弁１２２２の閉じた状態であるのに対し、図４Ｂに示したものは気体開閉弁１２２２が開いた状態である。気体開閉弁１２２２が開いている故、気体ストックボトル１２３０内の高圧気体は、気体輸送パイプ１２２０に沿ってシリンダ３００内に進入する。この時、シリンダ本体３１０内に進入した高圧気体がプランジャー頭３２４をプッシュして動かす。

押されて動いたプランジャー頭３２４によってプッシュ棒３２２が動かされ、また動かされたプッシュ棒３２２が回転輪３３２を押してそれを回転させると、回転軸３３４もまた回転する。よって、伝動軸３３０が回転することにより車体１１０を駆動する。

次に、図４Ｃを参照する。プランジャー頭３２４が気体ストックボトル１２３０からの高圧気体を受けることにより押し動かされ、プランジャー頭３２４は持続して下方向に移動、排気弁３１２が開かれる時、高圧気体は排気弁３１２から排出され、気体輸送パイプ１２２０の気体開閉弁１２２２が閉じることにより、高圧気体がシリンダ本体３１０内に送られるのを停止する。よって、プランジャー頭３２４は上方向に移動し、並びに、シリンダ本体３１０内の高圧気体を開かれた排気弁３１２から排出する。

シリンダ本体３１０内の高圧気体を排出する目的は、回転輪３３２を持続的に回転させる為であり、これにより伝動軸３３０は回転を続ける。プッシュ棒３２２は、回転盤３３２を押し動かしているが、回転中の回転盤３３２は、回転慣性モーメントの影響を受け、プッシュ棒３２２を上方向に動かす。もし回転盤３３２がプッシュ棒３２２を上向きに動かせない場合は、回転盤３３２を続けて回転させることはできず、伝動軸３３０に回転を続けさせることもできずに、車体１１０は移動不可能となる。シリンダ本体３１０内部の高圧気体がプランジャー頭３２４の上方向移動を阻止する為、回転盤３３２はプッシュ棒３２２を上方向移動させることができない。よって、伝動軸３３０もまた回転を継続させることが不可能となる。回転輪３３２を回転させてプッシュ棒３２２を上方向移動させる為には、排気弁３１２から高圧気体を排出させる必要がある。回転盤３３２がプッシュ棒３２２を上方向に移動させると、伝動軸３３０もまた回転を続けることができる。

プッシュ棒３２２が上方向に移動すると、プランジャー頭３２４もそれに伴い上方向に移動する。プランジャー頭３２４が上方向にシリンダ本体３１０の上端まで移動すると、シリンダ３００は、図４Ａに示した状態に戻る。その後、シリンダ３００は更に図４Ｂ、４Ｃに示した状態を順に経過した後、再び図４Ａに示した状態に戻る。このような循環によって、プランジャー３２０は上下往復運動を行い、伝動軸３３０によって車体１１０を駆動し、車体１１０を移動させる。

先に取り上げた絞り弁１２２４は、高圧気体の流量を調節する機能を備える。シリンダ３００内のプランジャー３２０は、高圧気体によって押し動かされる故、高圧気体がプランジャー３２０を押し動かす力が大きいほど、伝動軸３３０の回転速度は速くなり、よって車体１１０の移動速度もアップする。もし高圧気体がプランジャー３２０を押し動かす力を大きくするなら、プランジャー３２０を押し動かす為に大量の高圧気体を送る必要がある。絞り弁１２２４は高圧気体の流量を増加させることができ、高圧気体のプランジャー３２０を押し動かす量が大きいほど、車体１１０の移動速度を加速できる。よって、絞り弁１２２４は、乗り物１００、２００の速度をコントロールするアクセルと言ってもよいであろう。

図５に、本考案のエンジンに関するもう一つの実施例を示す。図５に示したエンジン５００の主な構成要素は、前述の実施例とほぼ同じである故、ここでは繰り返さないものとする。但し、図５と前述実施例の異なる点は、エンジン５００が二つのシリンダ５２２、５２４及び気体切換弁５１０を備えた点にある。

シリンダ５２２、５２４の二者の主要構成要素は、シリンダ３００（図３参照）に類似するが、ただ一つ異なる点は、伝動軸５２３０が一つの回転軸５２３４を備えて、二つの回転輪５２３２Ｃ、５２３２Ｄと緊密結合し、且つ、回転動軸５２３４の両端はどちらも回転輪５２３２Ｃ、５２３２Ｄの円心に連結した点にある。回転軸５２３４の長軸はどちらも、二つの回転輪５２３２Ｃと５２３２Ｄの表面とほぼ垂直になっている。また、回転軸５２３４上にはベルト５２３６を備える。伝動軸５２３０はベルト５２３６を動かして、車体１１０を駆動する。当然ながら、伝動軸５２３０はまたカム等その他的動力構成要素を動かしており、伝動軸５２３０が車体１１０を駆動する方法は、本考案の特徴を制限するものではない。エンジン５００の外観はエンジン１２１０とは異なっているが、エンジン５００のシリンダ５２２、５２４の作動方式は、シリンダ３００と同じである。

気体切換弁５１０は気体輸送パイプ１２２０と連結する。気体切換弁５１０の機能は、高圧気体を二者択一してシリンダ５２２、５２４に進入するのを制限するものである。エンジン５００には二つのシリンダ５２２、５２４がある故、交互に伝動軸５２３０の回転輪５２３２Ｃ、５２３２Ｄを回転させることができる。しかし、もしシリンダ５２２もしくは５２４が別々に交互に伝動軸５２３０を回転させるなら、高圧気体が同時にシリンダ５２２もしくは５２４に入らないように制限する必要がある。この為、気体切換弁５１０の使用が必要となる。気体切換弁５１０は伝動軸５２３０の回転に合わせて、周期的に二者択一して高圧気体をシリンダ５２２、５２４に送る。これにより、伝動軸５２３０は持続的に回転して、車体１１０を前進させることができる。また、気体切換弁５１０使用の長所は、エンジン１２１０のようなものを使用せずに、継続して気体開閉弁１２２２を開けたり閉じたりすることにより、車体１１０を駆動することができる点にある。

前述説明によりわかるとおり、本考案の動力システム１２０の作業原理は、高圧気体の圧力を動力源として、シリンダ５２２、５２４或いは３００を動かして、車体１１０を移動させるものである。ここで言う高圧気体とは、例えば高圧空気、高圧ヘリウムガスもしくは高圧窒素ガスのような圧縮後の非可燃気体の他、液化気体（液化窒素もしくは液化ヘリウム）も使用できる。また、気体ストックボトル１２３０内に液化窒素もしくは液化ヘリウムを充填してもよい。液化窒素もしくは液化ヘリウムが液化相から気化に変化した時に生じる高圧気体を、動力システム１２０の動力源とする。気体ストックボトル１２３０内の液化窒素相が窒素ガスに変化した時、窒素の体積膨脹と、気体ストックボトル１２３０の固定容積により、気体ストックボトル１２３０内の気体圧力が大きくなると、シリンダ５２２、５２４もしくは３００を動かすことができる。

上述したものをまとめると、本考案の交通手段としての乗り物は、ガソリンを動力源とする車両に取って代わることができる。これを使うと、地球規模でガソリンを使い切った後の、ガソリンが無い為に乗り物を動かすことができない状況を解決できる。また、交通手段としての乗り物の動力源が必要とする費用を削減し、日に日に高くなる石油価格による影響を受けずに済むようになる。

本考案は最良の実施例によって上述の如き開示したが、それは本考案を制限するものでは決してなく、いかなる本考案の領域を熟知し通常知識を持つ者は、本考案の精神と範囲を逸脱せずにいくらかの変更や修飾を加えることが可能である。よって、本考案の保護範囲は、添付した実用新案請求の範囲を基準とするものとする。

本考案に関する交通手段としての乗り物の見取図である。 本考案に関するもう一つの交通手段としての乗り物の見取図である。 本考案に関するエンジンのシリンダ外観図である。 案に関するシリンダの作動見取図である。 案に関するシリンダの作動見取図である。 案に関するシリンダの作動見取図である。 本考案に関するもう一つのエンジンのシリンダ外観図である。

符号の説明

１００、２００ 動力のある乗り物
１１０ 車体
１１２ タイヤ
１１４ ライト
１２０ 動力システム
１２１０、５００ エンジン
１２２０ 気体輸送パイプ
１２２２ 気体開閉弁
１２２４ 絞り弁
１２３０ 気体ストックボトル
１２３２ 一方向弁
１３０ 気体スチールボトル
１４０ 電池
２３０ 気体圧縮機
３００、５２２、５２４ シリンダ
３１０ シリンダ本体
３１２ 排気弁
３２０ プランジャー
３２２ プッシュ棒
３３０、５２３０ 伝動軸
３２２、５２３２Ｃ、５２３２Ｄ 回転輪
３３４、５２３４ 回転軸
５１０ 気体切換弁
５２３６ ベルト

Claims (13)

1. 動力システムであって、 一つのエンジンと、 非可燃気体である高圧気体をストックした一つの気体ストックボトルと、該エンジンと該気体ストックボトルに連結し、該高圧気体が該シリンダに進入する時に通過する一つの気体輸送パイプとにより構成される動力システム。
2. 前記気体輸送パイプは一つの気体開閉弁を備えており、該気体開閉弁を開いた時、該高圧気体が該シリンダに進入し、該気体開閉弁を閉じた時、該高圧気体が該シリンダに進入するのを阻止することを特徴とする請求項１記載の動力システム。
3. 前記エンジンは多数のシリンダを備えており、それぞれのシリンダは全て該気体輸送パイプと連結しており、該気体輸送パイプは一つの気体切換弁を備え、該気体切換弁は該シリンダと該気体開閉弁の間に配置することを特徴とする請求項２記載の動力システム。
4. 前記気体輸送パイプは一つの絞り弁を備えており、該絞り弁は該エンジンと該気体輸送パイプの間に配置することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの１項記載の動力システム。
5. 前記気体ストックボトルは液化気体をストックするものであり、該液化気体には液化窒素及び液化ヘリウムを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの１項記載の動力システム。
6. 前記高圧気体には、高圧空気、高圧ヘリウムガスもしくは高圧窒素ガスを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの１項記載の動力システム。
7. 前記気体ストックボトルは一方向弁を備えており、該高圧気体は該一方向弁から該気体ストックボトルに進入することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの１項記載の動力システム。
8. 前記一方向弁には一つの気体圧縮機を外付けしており、該気体圧縮機は該高圧気体を該気体ストックボトルに提供してストックさせることを特徴とする請求項７記載の動力システム。
9. 前記一方向弁は一つの気体スチールボトルを外付けしており、該気体スチールボトルは該高圧気体を該気体スチールボトルに提供してストックさせることを特徴とする請求項７記載の動力システム。
10. 前記動力システムは、一つの交通手段としての乗り物の車体上に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの１項記載の動力システム。
11. 前記動力システムは、一つの交通手段としての乗り物の車体上に設けることを特徴とする請求項４記載の動力システム。
12. 前記動力システムは、一つの交通手段としての乗り物の車体上に設けることを特徴とする請求項８記載の動力システム。
13. 前記動力システムは、一つの交通手段としての乗り物の車体上に設けることを特徴とする請求項９記載の動力システム。