JP4473853B2

JP4473853B2 - ロータリーエンジン

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Publication number: JP4473853B2
Application number: JP2006314005A
Authority: JP
Inventors: 脩統関根
Original assignee: 脩統関根
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2026-11-21
Also published as: JP2008128092A

Description

本発明は、回転軸に沿って並設された二つの気筒内にそれぞれローターを嵌合し、一方の気筒内で吸入・圧縮行程を、他方の気筒内で燃焼・排気行程を行って上記ローターに連結された回転軸から出力を得るロータリーエンジンに関し、詳しくは、上記各気筒に対する各ローターの嵌合の気密度を高め、吸気と排気が混入するのを防止すると共に、出力側ローターが燃焼・排気行程における残留背圧を利用して強力な駆動力を得ることができるロータリーエンジンに係るものである。

従来のこの種のロータリーエンジンとしては、本出願人により提案され、既に特許を取得したものがある（特許第８１７７８３号）。このロータリーエンジンは、気密に仕切られた２個のシリンダを対称的に並設し、一方のシリンダ内で吸気と圧縮を、また他方のシリンダ内で燃焼と排気を行う構成とし、該各シリンダの内室に夫々円盤状ローターをいずれもシリンダ室の中心より偏心し、且つ回転自在に軸支し、該各ローターには、その側面に支点をもちローター外面を跨いで突出し又はローター内に嵌合される１個の翼を設置すると共に、各ローターの回転軸に穿設した連通孔の開口部と、該回転軸上にある軸承の各ローター側に形成した切欠とをローターの回転によって合致又は閉塞せしめ、排気管を備えたシリンダ内の適所に対する発火プラグを設けて構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
特公昭５０−６８８７号公報

しかし、上記従来のロータリーエンジンにおいては、特許文献１の第２図及び第３図に示されるように、２個のシリンダ３，４の内部空間であるシリンダ室３’，４’の内周面形状が真円形とされ、この真円形のシリンダ室３’，４’に外接するようにそれぞれ吸気管５又は排気管６が接続されており、上記真円形のシリンダ室３’，４’の中心より偏心した位置にて該シリンダ室３’，４’に内接して回転自在にローター１０，１１が軸支されていたので、上記ローター１０，１１の回転により揺動する翼１６で吸気管５又は排気管６の接続口を一時的に閉めることはできるが、それ以外のタイミングでは上記接続口は開いた状態となる。この場合、吸気と排気が混入する虞があった。また、エンジンが停止状態では、常時接続口は開いた状態となるものであった。これでは、吸気弁又は排気弁が無いのと同じになってしまう。したがって、エンジンが外気に対して開放状態となり、外気の温度や湿度等の影響を受けやすいこととなる。

また、燃焼・排気側のシリンダ室４’内に嵌合された出力側のローター１１の外周面は円盤状の側面のままで特に工夫はされていないので、作動気体を無駄に放出してしまうことがあり、燃焼・排気行程における残留背圧を利用して駆動力を有効に得ることはできなかった。

さらに、上記シリンダ室３’，４’及びローター１０，１１を潤滑、冷却する潤滑構造については十分な説明がなく、潤滑・冷却が不要な材料を検討したり、潤滑構造を新たに工夫したりするなど、実施化のための提案をする必要性があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、回転軸に沿って並設された二つの気筒に対するそれぞれのローターの嵌合の気密度を高め、吸気と排気が混入するのを防止すると共に、出力側ローターが燃焼・排気行程における残留背圧を利用して強力な駆動力を得ることができるロータリーエンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるロータリーエンジンは、周囲をハウジングにて気密に囲まれ、内周面の縦断面形が大径円に対し小径円を半径方向にずらして重ねた形状に形成された内部空間を有し、大径円の中心軸上に所定間隔で並べられた第１の気筒及び第２の気筒と、上記第１の気筒内にて大径円の中心より偏心した小径円の中心に回転軸を有し該小径円の断面形内に嵌合して回転し、上記第１の気筒内に作動気体を吸入・圧縮するための円盤状の圧縮側ローターと、上記第２の気筒内にて大径円の中心より偏心した小径円の中心に回転軸を有し該小径円の断面形内に嵌合して回転し、上記第２の気筒内の作動気体を燃焼・排気させ、かつ外周面には所定間隔で複数のタービン・ブレードを備えた円盤状の出力側ローターと、上記圧縮側ローター及び出力側ローターの側面の１点にそれぞれ支点を有し、各ローターの外周面を跨いで上記支点を中心に揺動可能とされ、上記第１又は第２の気筒内の大径円の内周面に沿って回転する揺動ピストンと、上記第１及び第２の気筒の外部一側方に設けられ、且つ内側に気体供給管を備えて二重構造とされ、第１の気筒内に外部から作動気体を供給し、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体の温度で外部から上記気体供給管に供給された作動気体を加温すると共に、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体を上記気体供給管との熱交換により冷却して第２の気筒内に供給するエアチャンバーと、上記圧縮側ローター及び出力側ローターを軸支する回転軸の軸心部に形成された穴を利用して各ローター内にオイルを供給し、上記各ローター及び各気筒を潤滑、冷却する潤滑構造と、上記第２の気筒内の大径円の内周面の所定箇所に設けられた点火プラグ又は燃料噴射部と、を備えたものである。

このような構成により、周囲をハウジングにて気密に囲まれ、内周面の縦断面形が大径円に対し小径円を半径方向にずらして重ねた形状に形成された内部空間を有し、大径円の中心軸上に配置された第１の気筒内にて大径円の中心より偏心した小径円の中心に回転軸を有し該小径円の断面形内に嵌合して回転する円盤状の圧縮側ローターで、上記第１の気筒内に作動気体を吸入・圧縮し、上記第１の気筒と同様に構成された第２の気筒内にて大径円の中心より偏心した小径円の中心に回転軸を有し該小径円の断面形内に嵌合して回転し、かつ外周面には所定間隔で複数のタービン・ブレードを備えた円盤状の出力側ローターで、上記第２の気筒内の作動気体を燃焼・排気させ、上記圧縮側ローター及び出力側ローターの側面の１点にそれぞれ支点を有し、各ローターの外周面を跨いで上記支点を中心に揺動可能とされた揺動ピストンが、上記第１又は第２の気筒内の大径円の内周面に沿って回転し、上記第１及び第２の気筒の外部一側方に設けられ、且つ内側に気体供給管を備えて二重構造とされたエアチャンバーにより、第１の気筒内に外部から作動気体を供給し、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体の温度で外部から上記気体供給管に供給された作動気体を加温すると共に、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体を上記気体供給管との熱交換により冷却して第２の気筒内に供給し、上記圧縮側ローター及び出力側ローターを軸支する回転軸の軸心部に形成された穴を利用して設けられた潤滑構造で、各ローター内にオイルを供給し、上記各ローター及び各気筒を潤滑、冷却し、上記第２の気筒内の大径円の内周面の所定箇所に設けられた点火プラグ又は燃料噴射部で、第２の気筒内の作動気体を燃焼させる。

さらに、上記潤滑構造は、上記回転軸の軸心部に形成された穴の内部に細長状のオイルパイプを挿入し、このオイルパイプ内にオイルを圧送して該オイルパイプの側面にて上記第１及び第２の気筒に対応する位置に形成された孔から各ローター内にオイルを噴出するものである。これにより、上記回転軸の軸心部に形成された穴の内部に細長状のオイルパイプを挿入し、このオイルパイプ内にオイルを圧送して該オイルパイプの側面にて上記第１及び第２の気筒に対応する位置に形成された孔から各ローター内にオイルを噴出する潤滑構造で、上記各ローター及び各気筒を潤滑、冷却する。

請求項１に係る発明によれば、内周面の縦断面形が大径円に対し小径円を半径方向にずらして重ねた形状に形成された内部空間を有する第１の気筒及び第２の気筒に対してその小径円の断面形内にそれぞれ圧縮側ローター及び出力側ローターを嵌合することで、各気筒に対する圧縮側ローター及び出力側ローターの嵌合の気密度を高め、吸気と排気が混入するのを防止することができる。また、エンジンが外気に対して開放状態とならず、外気の温度や湿度等の影響を受けにくくすることができる。さらに、出力側ローターの外周面には所定間隔で複数のタービン・ブレードを備えたことにより、燃焼・排気行程における爆轟波及び残留背圧を利用して強力な駆動力を３６０度にわたり得ることができる。また、上記第１及び第２の気筒の外部一側方に設けられ、且つ内側に気体供給管を備えて二重構造とされたエアチャンバーにより、第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体の温度で外部から上記気体供給管に供給された作動気体を加温すると共に、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体を上記気体供給管との熱交換により冷却して第２の気筒内に供給することができる。これにより、第１の気筒内に供給される作動気体（吸入燃料）を暖めて燃料の気化を促進することができる。また、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体を冷却してその気体密度を上げて第２の気筒内に供給することができ、充填効率を向上することができる。さらにまた、圧縮側ローター及び出力側ローターを軸支する回転軸の軸心部に設けられた潤滑構造により、上記各ローター及び各気筒を潤滑、冷却することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、圧縮側ローター及び出力側ローターを軸支する回転軸の軸心部に形成された穴の内部に細長状のオイルパイプを挿入し、このオイルパイプ内にオイルを圧送して該オイルパイプの側面にて第１及び第２の気筒に対応する位置に形成された孔から各ローター内にオイルを噴出する潤滑構造で、上記各ローター及び各気筒を潤滑、冷却することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるロータリーエンジンの実施形態を示す断面図である。このロータリーエンジンは、回転軸に沿って並設された二つの気筒内にそれぞれローターを嵌合し、一方の気筒内で吸入・圧縮行程を、他方の気筒内で燃焼・排気行程を行って上記ローターに連結された回転軸から出力を得るもので、図１〜図３に示すように、第１の気筒２１と、第２の気筒２２と、圧縮側ローター２３と、出力側ローター２４と、揺動ピストン２５，２６と、エアチャンバー２７と、潤滑構造と、点火プラグ２８又は燃料噴射部とを備えて成る。

なお、図１において、符号２９は第１及び第２の気筒２１，２２の間を仕切るセンターハウジングを示し、符号３０ａは第１の気筒２１の外周を囲むアウターハウジングを示し、符号３０ｂは第２の気筒２２の外周を囲むアウターハウジングを示し、符号３１ａは第１の気筒２１の左側面を囲むサイドハウジングを示し、符号３１ｂは第２の気筒２２の右側面を囲むサイドハウジングを示している。

上記第１の気筒２１は、回転軸３２に沿って並設された二つの気筒のうちの一つであって吸入・圧縮行程を行うもので、図２に示すように、外周をアウターハウジング３０ａに囲まれ、そのアウターハウジング３０ａ内にて内周面の縦断面形が大径円Ｃ₁に対し小径円Ｃ₂を半径方向にて上下にずらして重ねた略ダルマ形の形状に形成された内部空間を有している。そして、図１に示すように、この第１の気筒２１の右側面はセンターハウジング２９で囲まれ、左側面はサイドハウジング３１ａで囲まれて、全周囲がハウジングにて気密に囲まれている。

また、第２の気筒２２は、回転軸３２に沿って並設された二つの気筒のうちの二つ目であって燃焼・排気行程を行うもので、図３に示すように、外周をアウターハウジング３０ｂに囲まれ、そのアウターハウジング３０ｂ内にて内周面の縦断面形が大径円Ｃ₁に対し小径円Ｃ₂を半径方向にて上下にずらして重ねた略ダルマ形の形状に形成された内部空間を有している。そして、図１に示すように、この第２の気筒２２の左側面はセンターハウジング２９で囲まれ、右側面はサイドハウジング３１ｂで囲まれて、全周囲がハウジングにて気密に囲まれている。

このような状態で、図１に示すように、第１の気筒２１及び第２の気筒２２は、図２及び図３に示す大径円Ｃ₁の中心軸上に所定間隔で並べられている。

上記第１の気筒２１内には、圧縮側ローター２３が嵌合されている。この圧縮側ローター２３は、第１の気筒２１内に作動気体を吸入して圧縮するためのもので、所定の厚さの円盤状に形成され、図２に示すように、上記第１の気筒２１内にて大径円Ｃ₁の中心より上側に偏心した小径円Ｃ₂の中心Ｏに回転軸３２を有し該小径円Ｃ₂の断面形内に嵌合して回転するようになっている。このとき、大径円Ｃ₁の周上にて点Ｘから点Ｙまでの円弧部分にて小径円Ｃ₂が上にずれて重なった略ダルマ形の部分に圧縮側ローター２３が陥入している。これにより、後述のエアチャンバー２７から第１の気筒２１内に延びる吸入路３３の先端部を上記圧縮側ローター２３の外周面で塞いで、第１の気筒２１に対する圧縮側ローター２３の嵌合の気密度を高めることができる。

また、上記第２の気筒２２内には、出力側ローター２４が嵌合されている。この出力側ローター２４は、第２の気筒２２内の作動気体を燃焼して排気させるためのもので、所定の厚さの円盤状に形成され、図３に示すように、上記第２の気筒２２内にて大径円Ｃ₁の中心より上側に偏心した小径円Ｃ₂の中心Ｏに回転軸３２を有し該小径円Ｃ₂の断面形内に嵌合して回転するようになっている。このとき、大径円Ｃ₁の周上にて点Ｘから点Ｙまでの円弧部分にて小径円Ｃ₂が上にずれて重なった略ダルマ形の部分に出力側ローター２４が陥入している。これにより、第２の気筒２２から外方に延びる排気路３４の基端部を上記出力側ローター２４の外周面で塞いで、第２の気筒２２に対する出力側ローター２４の嵌合の気密度を高めることができる。

さらに、上記出力側ローター２４の外周面には、図４及び図５に示すように、所定間隔で複数のタービン・ブレード３５が全周にわたって設けられている。このタービン・ブレード３５は、上記第２の気筒２２内における燃焼・排気行程における爆轟波及び残留背圧を利用して強力な駆動力を３６０度にわたり得るようにするもので、出力側ローター２４の外周面に回転方向Ｒの前方側が深く削られて段部を有する凹溝状に形成されている。

上記圧縮側ローター２３及び出力側ローター２４には、それぞれ揺動ピストン２５（図２参照）、揺動ピストン２６（図３参照）が取り付けられている。これらの揺動ピストン２５，２６は、それぞれのローター２３，２４の側面の１点に支点を有して各ローターと共に回転しながら揺動するもので、互いに同様の構造とされている。ここでは、代表的に出力側ローター２４に取り付けられる揺動ピストン２６について、図４及び図６、図７を参照して説明する。

図４において、出力側ローター２４の側面の１点にはピン孔３６が形成され、その円盤状部材の一部には該部材内に食い込むようにほぼ円弧状断面の切欠き溝３７が形成されている。そして、揺動ピストン２６は、図６に示すように正面視でほぼ倒Ｌ字状に形成され、図７に示すように左側面視でほぼ倒コ字状に形成されており、このコ字状の腕部材３８で出力側ローター２４の外周面を跨いで組み合わされるようになっている。上記揺動ピストン２６の腕部材３８の基端部には上記ピン孔３６と合致するピン孔３９を有し、腕部材３８の先端部には上記切欠き溝３７に嵌り得るほぼ円弧状の嵌合片部４０を有している。このような状態で、図４に示す出力側ローター２４の円盤状部材の外周面に、図７に示す揺動ピストン２６のコ字状の腕部材３８を跨がせ、上記ピン孔３６とピン孔３９とを合致させて図３に示すピストンピン４１を挿入し、出力側ローター２４の切欠き溝３７内に揺動ピストン２６の嵌合片部４０を嵌め合わせる。これにより、上記出力側ローター２４の側面の１点（ピストンピン４１）を支点とし、該支点を中心に揺動ピストン２６が揺動可能とされる。

このような状態で、図３に示すように、第２の気筒２２内にて大径円Ｃ₁の中心より上側に偏心した小径円Ｃ₂の断面形内に出力側ローター２４が嵌合し、揺動ピストン２６は上記ピストンピン４１を結合点として上記出力側ローター２４と共に回転する。このとき、図５に示すように、出力側ローター２４の両側面の角部は適宜の角度（例えば４５度程度）で面取りが施されて面取り部４２が形成されており、この面取り部４２が、図３において第２の気筒２２内にて大径円Ｃ₁に対し小径円Ｃ₂が上にずれて重なった略ダルマ形の部分に陥入している。そして、上記大径円Ｃ₁の内周面の角部も適宜の角度（例えば４５度程度）で面取りが施されて面取り部４３が形成されている。この状態で、図６に示す揺動ピストン２６の倒Ｌ字状の角部４４（この部分も４５度程度で面取りが施されている）が上記大径円Ｃ₁の内周面の面取り部４３に嵌合して、該揺動ピストン２６が第２の気筒２２内の大径円Ｃ₁の内周面に沿って回転するようになっている。したがって、上記揺動ピストン２６は、上記略ダルマ形の小径円Ｃ₂の部分には陥入せずに、真円軌道を回転して第２の気筒２２内の気密を維持する。

以上は、出力側ローター２４に取り付けられる揺動ピストン２６について説明したが、図３と図２とを比較して分かるように、圧縮側ローター２３の揺動ピストン２５は、ピストンピン４１と回転軸３２の中心Ｏとを結ぶ直線を境にして左右対称に形成されている。したがって、圧縮側ローター２３は図４に示す出力側ローター２４と左右が入れ替わった状態に形成され、揺動ピストン２５も図６に示す揺動ピストン２６と左右が入れ替わった状態に形成されている。ただし、圧縮側ローター２３には、その外周面に図４に示すタービン・ブレード３５を形成する必要はない。

なお、図４に示すように、上記出力側ローター２４の外周面上にて切欠き溝３７の近傍には、燃焼室４５となる凹所が形成されている。また、図６及び図７に示すように、上記揺動ピストン２６及び揺動ピストン２５の嵌合片部４０の両側部には、サイド凹部４６が形成されており、作動気体を次の行程に送る滑り弁を形成するようになっている。

上記第１及び第２の気筒２１，２２の一側方近傍には、エアチャンバー２７が設けられている。このエアチャンバー２７は、第１の気筒２１内に外部から作動気体を供給し、この第１の気筒２１内で圧縮された作動気体を第２の気筒２２内へ送るもので、内側に気体供給管４７を備え、外側に覆管４８を備えた二重構造とされている。上記気体供給管４７は、図示省略の気化器を経て外部から供給された作動気体を第１の気筒２１内に供給するもので、その外周面には熱交換用のスパイラルフィン４９が複数枚取り付けられている。また、覆管４８は、上記気体供給管４７をスパイラルフィン４９ごと覆って上記第１の気筒２１内で圧縮された作動気体を第２の気筒２２内へ送るもので、その両端部が第１の気筒２１及び第２の気筒２２内に連通している。

そして、本発明のロータリーエンジンの運転中においては、上記第１の気筒２１内で圧縮され昇温された作動気体を第２の気筒２２内へ送る際にスパイラルフィン４９との接触により熱交換が行われ、該作動気体の温度で外部から上記気体供給管４７に供給された新しい作動気体を加温して、第１の気筒２１内に供給される作動気体（吸入燃料）を暖めて燃料の気化を促進することができる。また、上記第１の気筒２１内で圧縮され昇温された作動気体を上記気体供給管４７のスパイラルフィン４９との熱交換により冷却して、その気体密度を上げて第２の気筒２２内に供給することができる。

上記圧縮側ローター２３及び出力側ローター２４を軸支する回転軸３２の軸心部には、潤滑構造が設けられている。この潤滑構造は、上記回転軸３２の軸心部に形成された穴５０を利用して各ローター２３，２４内にオイルを供給し、上記各ローター２３，２４及び各気筒２１，２２を潤滑、冷却するものである。その潤滑構造は、図１に示すように、上記回転軸３２の軸心部に形成された穴５０の内部に細長状のオイルパイプ５１を挿入し、このオイルパイプ５１内にオイルを圧送して該オイルパイプ５１の側面にて上記第１及び第２の気筒２１，２２に対応する位置に形成された孔５２，５３から各ローター２３，２４内にオイルを噴出するようになっている。

そして、上記第２の気筒２２内の大径円Ｃ₁の内周面の所定箇所には、図３に示すように、点火プラグ２８が設けられている。なお、第２の気筒２２内における作動気体の圧縮比が燃料噴射により爆発する程度に高い場合は、点火プラグ２８の替わりに燃料噴射部を設けてもよい。

なお、図１〜図３において、第１及び第２の気筒２１，２２の周りには、エンジン冷却用のウォータージャケットが設けられており、ウォーターラジエーターにより熱の放散を行うようになっている。

次に、このように構成された本発明のロータリーエンジンの作動行程について、図１〜図３を参照して説明する。まず、図１において、外気（圧力ρ₀）が図示省略の気化器を経てエアチャンバー２７の気体供給管４７に圧力ρ₁の作動気体として供給される。このとき、エンジンが運転中においては、前記第１の気筒２１内で圧縮され昇温された作動気体を第２の気筒２２内へ送る際にスパイラルフィン４９との接触により熱交換が行われ、該作動気体の温度で外部から上記気体供給管４７に供給された新しい作動気体を加温して、第１の気筒２１内に供給される作動気体（吸入燃料）を暖めて燃料の気化を促進する。

この熱交換が行われた作動気体は圧力ρ₂となり、図２に示すように、上記気体供給管４７から延びる吸入路３３を通って第１の気筒２１内に供給される。このとき、上記吸入路３３に流入した作動気体は、該吸入路３３の放物曲線状の外側壁に沿って第１の気筒２１の内側に向けて曲げられ、遠心力の作用で加圧されて点Ｙの位置から第１の気筒２１内へ吸入される。そして、圧縮側ローター２３にピストンピン４１で揺動可能に結合された揺動ピストン２５の回転方向Ｒの背面空間に至り吸入脈動効果により、図２に示すように、圧力ρ₃の作動気体となって圧縮側ローター２３の回転と揺動ピストン２５の揺動につれて吸入行程を行う。

これと同時に、既に吸入されて上記揺動ピストン２５の回転方向Ｒの前面空間にある１回転前の作動気体は、図２に示すように、圧縮側ローター２３の回転と揺動ピストン２５の揺動につれて内部面積が縮小されて行き、圧縮行程を行う。

そして、１回転した後の圧縮最終段階では、第１の気筒２１内で圧縮され昇温された未燃の作動気体（圧力ρ₄）は、図２に示す圧縮側ローター２３に形成された切欠き溝３７内に上記揺動ピストン２５の嵌合片部４０が進入して行くことによって、該揺動ピストン２５のサイド凹部４６と、図１に示すように右側に位置するセンターハウジング２９及び左側に位置するサイドハウジング３１ａのそれぞれ内側面に形成されたほぼ半円弧状の凹溝部５４とが、会合連通して形成される滑り弁を介して導入路５５に入り、この導入路５５（上記センターハウジング２９及びサイドハウジング３１ａの両方に形成）を経て図１に示すエアチャンバー２７に至り、圧力ρ₅の作動気体となる。

上記エアチャンバー２７内において、上記圧縮され昇温された作動気体（圧力ρ₅）は、前述の気体供給管４７の外周面に取り付けられたスパイラルフィン４９との接触により熱交換が行われ、外部から気体供給管４７に供給された作動気体（圧力ρ₁）との温度差により冷却される。これにより、第２の気筒２２内に供給する作動気体（圧力ρ₅）の気体密度を上げることができ、充填効率を向上する。なお、上記スパイラルフィン４９には、図３に示すように、その板面の複数箇所に作動気体（圧力ρ₅）を通過させるための孔が明けられている。

この状態で、上記圧力ρ₅の作動気体は、図１に示す第２の気筒２２の左側に位置するセンターハウジング２９及び右側に位置するサイドハウジング３１ｂに形成された導入路５６に入り、この導入路５６を経て第２の気筒２２の両側面に至る。このとき、図３に示す出力側ローター２４に形成された切欠き溝３７内に進入した揺動ピストン２６の嵌合片部４０が移動することによって、該揺動ピストン２６のサイド凹部４６と、図１において左側に位置するセンターハウジング２９及び右側に位置するサイドハウジング３１ｂのそれぞれ内側面に形成されたほぼ半円弧状の凹溝部５７とが、会合連通して形成される滑り弁を介して上記圧力ρ₅の作動気体が上記第２の気筒２２内に噴出される。

このとき、図４に示す出力側ローター２４の外周面上に形成された燃焼室４５が、上記揺動ピストン２６のサイド凹部４６とハウジング２９，３１ｂの内側面に形成された凹溝部５７とが会合連通して形成された滑り弁の位置に移動してきており、該燃焼室４５と揺動ピストン２６の回転方向Ｒの前面空間と上記ハウジング２９，３１ｂの内側面とで囲まれた空間により実際の燃焼室が形成される。そして、この実際の燃焼室が図３において点Ｚで示す位置まで回転してきたところで、点火プラグ２８で着火して燃焼させ爆轟状態の作動気体（圧力ρ₆）となる。これが燃焼行程となる。

この燃焼行程と同時に、１回転前のエネルギーの高い爆轟状態の残留背圧が図４に示す出力側ローター２４の外周面上に形成された複数のタービン・ブレード３５に作用する。これにより、上記タービン・ブレード３５は排気反動タービンを構成し、さらに、上記燃焼行程における爆轟状態の作動気体（圧力ρ₆）のエネルギーを有効に回転力として引き出し、ほぼ全周にわたって効率よく駆動力を引き出すことができる。

その後、上記出力側ローター２４及び揺動ピストン２６が回転方向Ｒに回転して行き、該揺動ピストン２６の背面空間で圧力ρ₇の既燃ガスとなり、上記揺動ピストン２６が爆轟圧力ρ₆の作動気体で押されて図３に示す排気路３４の基端部に至る間に出力側ローター２４の全周にわたり強力に作用して排気反動タービンを回し、既燃ガスがそのまま上記排気路３４から外部に排出され、ρ₀の大気圧に戻る。この場合、上記爆轟状態の作動気体は高圧の超音速流であり、また従来の往復ピストンエンジンのような上死点がなく、かつ出力側ローター２４の回転数に関わりなく、全周にわたって強力に排気反動タービンを駆動する。これが排気行程となる。このようにして４サイクルの作動行程が完了する。

このような作動行程によれば、吸気、排気の混入が確実に防止されて爆轟状態の既燃ガス（圧力ρ₇）を十分に掃気し、燃焼効率が向上する。なお、外気圧の低い高高度では、上述の既燃ガスの圧力ρ₇と外気の圧力ρ₀（ρ₇＞ρ₀）との差が大きく、より良くエンジン出力の低下を抑えることができる。したがって、航空原動機としての用途が開ける。

次に、本発明のロータリーエンジンの潤滑構造における各ローター２３，２４及び各気筒２１，２２の潤滑、冷却について、図１を参照して説明する。まず、潤滑に必要なオイルは、図１に示す回転軸３２の軸心部に形成された穴５０の内部に挿入されたオイルパイプ５１内に外部から圧送される。この圧送されたオイルは、上記オイルパイプ５１の側面にて前記第１及び第２の気筒２１，２２に対応する位置に形成された孔５２，５３から各ローター２３，２４の回転軸３２内に噴出される。その後、上記回転軸３２から直角外方に向けて穿設された油穴から、その回転軸３２の回転により上記各ローター２３，２４の内側に向けて遠心力で放出されてオイルが供給される。

上記各ローター２３，２４の内部に放出されたオイルは、図４において、ローター２４（２３）内に形成された油道を満たしながら内側から外側に向けて対流して冷却し、比重差によって再び回転軸３２の周りに集合する。ここで、回転軸３２に対するローター２３，２４の結合は、該回転軸３２の軸に平行に切られたキー溝及びローター２３，２４のボス部に切られた溝を利用してスプライン結合されて、遊嵌状態とされている。この状態で、上記回転軸３２の周りに集合したオイルは、遊嵌状態にある回転軸３２及びローター２３，２４のキー溝を利用して軸方向に流れ、センターハウジング２９及び左右のサイドハウジング３１ａ，３１ｂの軸受け５８を潤滑すると共に、その一部で揺動ピストン２５，２６のピストンピン４１とローター２３，２４との間、及び上記センターハウジング２９及び左右のサイドハウジング３１ａ，３１ｂ内の潤滑をする。

その後、上記センターハウジング２９及び左右のサイドハウジング３１ａ，３１ｂの軸受け５８から下方に向かう排油路５９を通って潤滑油集合路６０に至り、図１において上記潤滑油集合路６０から外部に排出される。これにより、圧縮側ローター２３及び出力側ローター２４並びに第１及び第２の気筒２１，２２がオイルで潤滑、冷却される。

なお、上記圧縮側ローター２３及び出力側ローター２４と、センターハウジング２９及び左右のサイドハウジング３１ａ，３１ｂとの潤滑をするのに、図４に示す出力側ローター２４（圧縮側ローター２３）の側面に凹所面Ｅを形成し、この凹所面Ｅに図１に示すエアチャンバー２７から高圧未燃ガス（ρ₄）の一部を導入して、上記凹所面Ｅ内の高圧未燃ガス（ρ₄）によるエアベアリングの効果によって気体潤滑をしてもよい。

さらに、図６に示す揺動ピストン２６（揺動ピストン２５）の側面に凹所面Ｆを形成し、この凹所面Ｆに図１に示すエアチャンバー２７から高圧未燃ガス（ρ₄）の一部を導入して、上記凹所面Ｆ内の高圧未燃ガス（ρ₄）によって上記圧縮側ローター２３及び出力側ローター２４と、揺動ピストン２５，２６とを気体冷却してもよい。

また、本発明のロータリーエンジンの燃料は、軽油、ガソリン、メタノール又は水素のいずれであってもよい。

本発明によるロータリーエンジンの実施形態を示す断面図であり、図の左半分は図２のＡ−Ｏ−Ａ線断面図、図の右半分は図３のＢ−Ｂ線断面図である。図１のＣ−Ｃ線断面図である。図１のＤ−Ｄ線断面図である。出力側ローターの形状を示す正面図である。上記出力側ローターの形状を示す左側面図である。上記出力側ローターに組み合わされる揺動ピストンの形状を示す正面図である。上記揺動ピストンの形状を示す左側面図である。

符号の説明

Ｃ₁…大径円
Ｃ₂…小径円
２１…第１の気筒
２２…第２の気筒
２３…圧縮側ローター
２４…出力側ローター
２５，２６…揺動ピストン
２７…エアチャンバー
２８…点火プラグ
２９…センターハウジング
３０ａ，３０ｂ…アウターハウジング
３１ａ，３１ｂ…サイドハウジング
３２…回転軸
３５…タービン・ブレード
３７…ローターの切欠き溝３７
４０…揺動ピストンの嵌合片部
４１…ピストンピン（支点）
４７…気体供給管
４８…覆管
４９…スパイラルフィン
５０…回転軸の軸心部に形成された穴
５１…オイルパイプ
５２，５３…オイルパイプの側面に形成された孔

Claims

周囲をハウジングにて気密に囲まれ、内周面の縦断面形が大径円に対し小径円を半径方向にずらして重ねた形状に形成された内部空間を有し、大径円の中心軸上に所定間隔で並べられた第１の気筒及び第２の気筒と、
上記第１の気筒内にて大径円の中心より偏心した小径円の中心に回転軸を有し該小径円の断面形内に嵌合して回転し、上記第１の気筒内に作動気体を吸入・圧縮するための円盤状の圧縮側ローターと、
上記第２の気筒内にて大径円の中心より偏心した小径円の中心に回転軸を有し該小径円の断面形内に嵌合して回転し、上記第２の気筒内の作動気体を燃焼・排気させ、かつ外周面には所定間隔で複数のタービン・ブレードを備えた円盤状の出力側ローターと、
上記圧縮側ローター及び出力側ローターの側面の１点にそれぞれ支点を有し、各ローターの外周面を跨いで上記支点を中心に揺動可能とされ、上記第１又は第２の気筒内の大径円の内周面に沿って回転する揺動ピストンと、
上記第１及び第２の気筒の外部一側方に設けられ、且つ内側に気体供給管を備えて二重構造とされ、第１の気筒内に外部から作動気体を供給し、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体の温度で外部から上記気体供給管に供給された作動気体を加温すると共に、上記第１の気筒内で圧縮され昇温された作動気体を上記気体供給管との熱交換により冷却して第２の気筒内に供給するエアチャンバーと、
上記圧縮側ローター及び出力側ローターを軸支する回転軸の軸心部に形成された穴を利用して各ローター内にオイルを供給し、上記各ローター及び各気筒を潤滑、冷却する潤滑構造と、
上記第２の気筒内の大径円の内周面の所定箇所に設けられた点火プラグ又は燃料噴射部と、
を備えたことを特徴とするロータリーエンジン。
上記潤滑構造は、上記回転軸の軸心部に形成された穴の内部に細長状のオイルパイプを挿入し、このオイルパイプ内にオイルを圧送して該オイルパイプの側面にて上記第１及び第２の気筒に対応する位置に形成された孔から各ローター内にオイルを噴出することを特徴とする請求項１記載のロータリーエンジン。