JP3148562U

JP3148562U - 内燃機関

Info

Publication number: JP3148562U
Application number: JP2008008544U
Authority: JP
Inventors: 松田　權; 權松田
Original assignee: 松田　權; 權松田
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2018-12-05

Abstract

【課題】エネルギー損失が小さく、効率的に動力を取り出すことのできる内燃機関を提供する。【解決手段】水平方向に配置され、一方端部がモーター２に連結されて回転し、クラッチ１１を備える主軸１０と、主軸１０の一方端部側に固着され、一方端部から他方端部に向けて徐々に外径が小さく設定され、それに対応する外径のカバー２２に覆われた複数の回転翼２１を備える空気圧縮機２０と、主軸１０の他方端部に固着され、多数のバケット３２から構成され、外箱３３に収納されたタービン本体３１を有するタービン機構３０と、カバー２２と外箱３３を連通し、点火プラグ４１と燃料噴射ノズル４２を備えた燃焼室４０と、主軸１０の他方端部に連結された減速機５０とで構成する。【選択図】図１

Description

本考案は、動力発生装置の内部で燃料を燃焼させることによって動力を取り出す内燃機関に関するものである。

例えば、自動車のエンジンを構成する内燃機関は、一般に、シリンダー内に燃料と空気を供給し、それを圧縮すると共に点火することによってシリンダー内で燃焼（爆発）させてピストンを往復運動させ、さらに、その往復運動を回転運動に変換し、動力として取り出している。

こうした従来の内燃機関は、動力の取り出しを、往復運動を回転運動に変換することによって行っているので、必然的にエネルギー損失が大きく、効率的に動力を取り出しているとは言えない。

本考案はこうした問題に鑑み創案されたもので、エネルギー損失が小さく、効率的に動力を取り出すことのできる内燃機関を提供することを課題とする。

図１乃至図４を参照して説明する。請求項１に記載の内燃機関１は、水平方向に配置され、一方端部がモーター２に連結されて回転し、前記モーター２の回転数を超えると当該モーター２と遮断するクラッチ１１を備える主軸１０と、前記主軸１０の一方端部側に固着され、前記一方端部から他方端部に向けて徐々に外径が小さく設定され、それに対応して外径が徐変するカバー２２に覆われた複数の回転翼２１を備える空気圧縮機２０と、前記主軸１０の他方端部に固着され、多数のバケット３２から構成され、外箱３３に収納されたタービン本体３１を有するタービン機構３０と、前記カバー２２と外箱３３を連通し、点火プラグ４１と燃料噴射ノズル４２を備えた燃焼室４０と、前記主軸１０の他方端部に連結された減速機５０と、を備える。

そして、前記複数の回転翼２１で生成した圧縮空気と、前記燃料噴射ノズル４２から供給された燃料を前記燃焼室４０において混合し、前記点火プラグ４１で点火して爆発させ、その圧力によって前記タービン本体３１を回転させ、その回転力を減速機５０によって減速し、外部に取り出すものである。

請求項２に記載の内燃機関１は、水平方向に配置され、一方端部がモーター２に連結されて回転し、前記モーター２の回転数を超えると当該モーター２と遮断するクラッチ１１を備える主軸１０と、前記主軸１０の一方端部側に固着され、前記一方端部から他方端部に向けて徐々に外径が小さく設定され、それに対応して外径が徐変するカバー２２に覆われた複数の回転翼２１を備える空気圧縮機２０と、前記主軸１０の他方端部に固着され、多数のバケット３２から構成され、外箱３３に収納されたタービン本体３１を有するタービン機構３０と、前記カバー２２と外箱３３を連通し、点火プラグ４１と燃料噴射ノズル４２を備えた燃焼室４０と、前記主軸１０の他方端部に連結された減速機５０と、を備える。

そして、前記複数の回転翼２１で生成した圧縮空気と、前記燃料噴射ノズル４２から供給された燃料を前記燃焼室４０において混合し、前記点火プラグ４１で点火して爆発させ、その爆発圧力によって前記タービン本体３１を回転させ、その回転力を減速機５０によって減速し、外部に取り出すものである。また、前記燃焼室４０を複数設けて、前記タービン本体３１の複数箇所に前記爆発圧力を作用させる。

請求項３に記載の内燃機関は、少なくとも、燃焼室（４０）に隣接して暖気室６０を設け、前記燃焼室４０の熱を利用して前記暖気室６０で加温した空気を、空気圧縮機２０に供給するものである。

本考案に係る内燃機関１は、タービン本体３１の回転力（回転運動）を、減速機５０を介してそのまま回転力（回転運動）として外部に取り出すことができるので、エネルギー損失が小さく、効率的に動力を取り出すことができる。

すなわち、外径が一方端部から他方端部に向けて徐々に小さく設定された回転翼２１を回転させることによって空気を圧縮し、その圧縮空気を燃焼室４０に供給し、そこで燃料噴射ノズル４２から供給された燃料と混合する。そして、その混合ガスを点火プラグ４１によって点火して燃焼（爆発）させ、その爆発圧力をタービン本体３１に供給して、そのタービン本体３１を回転させ、その回転力を減速機５０で減速して外部に取り出す。

従って、従来技術のように往復運動を行うことなく回転運動のみによって動力を取り出すことができるので、小さなエネルギー損失のみで、効率的な動力の取り出しを行うことができる。

なお、タービン本体３１の回転数がモーター２の回転数を超えると、クラッチ１１の働きでタービン本体３１は爆発圧力のみで回転して主軸１０および回転翼２１を回転させる。従って、モーター２を停止させた状態で、空気圧縮機２０の内部で圧縮空気を作り出し、それを燃焼室４０に送ることができる。

請求項２に記載の内燃機関１は、請求項１に記載の考案と同様の効果を発揮する。また、燃焼室４０を複数設けて、タービン本体３１の複数箇所に混合ガスの爆発圧力を作用させるので、タービン本体３１をさらに効果的に回転させることができる。これにより、動力をさらに効率的に取り出すことができる。

請求項３に記載の内燃機関は、少なくとも、燃焼室４０に隣接して暖気室６０を設け、燃焼室の熱を利用して、暖気室で加温した空気を空気圧縮機２０に供給するので、温度の高い圧縮空気を空気圧縮機２０で生成し、それを燃焼室４０に供給することができる。従って、燃焼室４０での混合ガスの燃焼を、さらに効果的に行うことができ、より効率的な動力の取り出しを行うことができる。

本考案に係る内燃機関１の実施形態を、図１乃至図４に示す。この内燃機関１は、四輪車（自動車など）や二輪車（モーターバイク）などに設置されるもので、主軸１０、空気圧縮機２０、タービン機構３０、燃焼室４０、および減速機５０を備える。

主軸１０は、水平方向に配置され、一方端部がモーター（セルモーター）２に連結されて回転し、モーター２の回転数を超えるとそのモーター２と遮断するクラッチ（一方向クラッチ）１１を備える。このクラッチ１１は、従来から使用されている種々のクラッチで構成することができる。なお、この主軸１０は、その一方端部と中央部を軸受１２（ブッシュやベアリングなど）によって支持している。また、主軸１０とモーター２とは、受動環状体１３（ドラムや歯車など）および回転帯状体３（ベルトやチェーンなど）を介して連結している。

空気圧縮機２０は、複数の回転翼２１が、主軸１０の一方端部側に固着され、その一方端部から他方端部に向けて徐々に外径が小さくなるように設定されている（すなわち多段式圧縮機を構成している）。また、複数の回転翼２１が、その外径に対応して外径が徐変するカバー２２に覆われている。各回転翼２１は、一方端部側から他方端部側へ送風するようにスクリュー状に形成している。なお、カバー２２の内周面には補強ガード２４を設けて、カバー２２の補強を図っている。回転翼２１の回転数が毎分８，０００〜１５，０００ｒｐｍの場合、１０倍近く圧縮された空気を燃焼室４０に送付することになるため、補強ガード２４によってカバー２２を保護する必要がある。なお、空気圧縮機２０（カバー２２）の出口は小径の流出路２５としている。

タービン機構３０は、タービン本体３１が主軸１０の他方端部に固着され、各タービン本体３１は、多数のバケット３２を水車状に等間隔で設けて構成している。このタービン本体３１は、外箱３３に、当該外箱３３との間に大きな隙間を形成することなく収納している。なお、外箱３３には複数の排気口３４を設け、燃焼ガスを排気している。

燃焼室４０は、カバー２２の他方端部と外箱３３の外周面側とを連通し、点火プラグ４１と燃料噴射ノズル４２を備えている。本実施形態では、燃焼室４０を二つ設けて、タービン本体３１の相対する二箇所に混合ガスの爆発圧力が作用するように設定している。なお、各燃焼室４０の形状は、爆発圧力を効率的にタービン本体３１に供給できる形状が好ましく、例えば、略瓢箪型や略だるま型とすることができる。

減速機５０は、主軸１０の他方端部に設けた動力取出歯車１４に連結されており、主軸１０の高速回転を適度な回転数に減速する。

本実施形態に係る内燃機関１は、次のように作用する。まず、モーター（セルモーター）２を回転させて、カバー２２に覆われ、主軸１０に固着している複数の回転翼２１を回転させる。このモーター２は１０，０００ｒｐｍ以上の回転数で主軸１０および回転翼２１を回転させることができる。この回転翼２１の回転によって、一方端部側から他方端部側に向かって、カバー２２内の空気が徐々に圧縮された後、燃焼室４０に供給される。空気の圧縮は、外径が徐々に小さく設定された複数の回転翼２１とカバー２２とによって効果的に行われる。

燃焼室４０では、圧縮空気と共に燃料噴射ノズル４２から燃料が供給されて混合ガスが生成され、点火プラグ４１によって点火されて燃焼（爆発）する。この爆発によって、高圧である爆発圧力が外箱３３に収納されているタービン本体３１の外周面側に噴出口３３ａを介して作用し、タービン本体３１は高速回転する。この高速回転によってタービン本体３１（および主軸１０）の回転数がモーター２の回転数を超えると、クラッチ１１によって主軸１０とモーター２の連結が解除されるので、タービン本体３１はモーター２の回転数に影響を受けることなく高速で回転することができる。

このタービン本体３１の高速回転は減速機５０によって所定速度に減速されて取り出され、車輪などに動力として伝達される。ちなみに、タービン本体３１の回転数は１０，０００ｒｐｍ〜１５，０００ｒｐｍに達し、それを減速機５０で１／５〜１／７に減速して、２，０００ｒｐｍ程度にすることによって高馬力を得ることができる。

本実施形態に係る内燃機関１は、タービン本体３１の回転力（回転運動）を、減速機５０を介してそのまま回転力（回転運動）として外部に取り出すことができるので、エネルギー損失が小さく、効率的に動力を取り出すことができる。すなわち、往復運動を伴うことなく、回転運動のみによって動力を取り出すことができるので、効率的な動力の取り出しを行うことができる。

また、本実施形態の内燃機関１は、燃焼室４０を二つ設けて、タービン本体３１の外周面の二箇所に混合ガスの爆発圧力を作用させるので、タービン本体３１をさらに効果的に回転させることができる。これにより、動力をさらに効率的に取り出すことができる。

なお、本実施形態に係る内燃機関１は、単純な構造で軽量化されており、また、効率的に動力を取り出すことができるため、消費燃料が少なく、二酸化炭素の排出が削減されて燃費を向上させることができるといった利点を有する。

また、この内燃機関は、燃焼室４０（および空気圧縮機２０）に隣接して暖気室６０を設けることができる。そして、燃焼室４０で発生する熱を利用して暖気室６０で加温した空気を、空気圧縮機２０に供給し、高温の圧縮空気を燃焼室４０に供給することによって、混合ガスの爆発をより効果的に行うことができる。これにより、タービン本体３１をさらに効果的に回転させて、動力の取り出しをより効率的に行うことができる。なお、そのために空気燃焼機２０のカバー２２に吸気口２３を設けると共に、暖気室６０の壁に吸引口６１を設けることができる。

本考案に係る内燃機関の実施形態を示す概略断面側面図である。図１に示す内燃機関のタービン機構を示す一部断面正面図である。図１に示す内燃機関の燃焼室の一部を示す断面側面図である。図１に示す内燃機関の空気圧縮機の一部を示す破断斜視図である。

符号の説明

１内燃機関
２モーター
３回転帯状体
１０主軸
１１クラッチ
１２軸受
１３受動環状体
１４動力取出歯車
２０空気圧縮機
２１回転翼
２２カバー
２３吸気口
２４補強ガード
２５流出路
３０タービン機構
３１タービン本体
３２バケット
３３外箱
３３ａ噴出口
３４排気口
４０燃焼室
４１点火プラグ
４２燃料噴射ノズル
５０減速機
６０暖気室
６１吸引口

Claims

水平方向に配置され，一方端部がモーター（２）に連結されて回転し，前記モーターの回転数を超えると該モーターと遮断するクラッチ（１１）を備える主軸（１０）と、前記主軸の一方端部側に固着され，前記一方端部から他方端部に向けて徐々に外径が小さく設定され，それに対応して外径が徐変するカバー（２２）に覆われた複数の回転翼（２１）を有する空気圧縮機（２０）と、前記主軸の他方端部に固着され，多数のバケット（３２）から構成され，外箱（３３）に収納されたタービン本体（３１）を有するタービン機構（３０）と、前記カバーと外箱を連通し，点火プラグ（４１）と燃料噴射ノズル（４２）を備えた燃焼室（４０）と、前記主軸の他方端部に連結された減速機（５０）と、を備え、前記複数の回転翼で生成した圧縮空気と，前記燃料噴射ノズルから供給された燃料を前記燃焼室において混合し，前記点火プラグで点火して爆発させ，その圧力によって前記タービン本体を回転させ，その回転力を減速機によって減速し，外部に取り出してなる内燃機関。
水平方向に配置され，一方端部がモーター（２）に連結されて回転し，前記モーターの回転数を超えると該モーターと遮断するクラッチ（１１）を備える主軸（１０）と、前記主軸の一方端部側に固着され，前記一方端部から他方端部に向けて徐々に外径が小さく設定され，それに対応して外径が徐変するカバー（２２）に覆われた複数の回転翼（２１）を有する空気圧縮機（２０）と、前記主軸の他方端部に固着され，多数のバケット（３２）から構成され，外箱（３３）に収納されたタービン本体（３１）を有するタービン機構（３０）と、前記カバーと外箱を連通し，点火プラグ（４１）と燃料噴射ノズル（４２）を備えた燃焼室（４０）と、前記主軸の他方端部に連結された減速機（５０）と、を備え、前記複数の回転翼で生成した圧縮空気と，前記燃料噴射ノズルから供給された燃料を前記燃焼室において混合し，前記点火プラグで点火して爆発させ，その爆発圧力によって前記タービン本体を回転させ，その回転力を減速機によって減速し，外部に取り出してなるものであって、前記燃焼室を複数設けて，前記前記タービン本体の複数箇所に前記爆発圧力を作用させてなる内燃機関。
少なくとも、燃焼室（４０）の外面に隣接して暖気室（６０）を設け、前記燃焼室の熱を利用して前記暖気室で加温した空気を、空気圧縮機（２０）に供給してなる請求項１または２に記載の内燃機関。