JP5243634B1 - 熱機関の排気利用による排気促進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
熱機関の燃料消費量増大に伴う、大気汚染の問題と価格上昇に対する燃料の節約。
熱機関の排気利用による排気の促進。
【解決手段】
排気効率の向上を図るため、排気速度を加速させ、排気を促進することにより、燃料の節減を図ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

熱機関の排気を促進する装置。

本発明は機械、熱機関の熱効率の向上に関する。
従来例の問題点
消音器兼用で装置自体が大きい、高価、既設装置と交換が必要。

特公開２００１―２３４７４２ 特公開２００５―０１６４９９ 特開平０５−２５６１４０ 特開平０８−７４５５７ 特開平１０−１１０６１２ 特開平１０―２３８３４２

従来の発明、排気促進装置は以下の欠点があった。消音機兼用で大きく、製作面倒、結果、高価になり、そして既設の装置と交換しなければならなかった。本発明は前記の発明に対し、内燃、外燃機関を問わず既存設備に直接後付けが可能であり、小型安価、製作容易、取付を簡単にした。

本発明は、熱機関の排気口から排気管終端部の任意の位置に、排気外筒と、その内部に配置され外面部に複数の排気通過口を有する内筒と、内筒の排気取入口は内筒の排気噴出口より断面積を大きくし、排気口と内筒の排気取入口との間の所定の位置に排気を加速する為の加速子を設けた排気促進装置において、加速子の構造は、両端部が開口した円錘台形中空の筒体であり、開口部の断面積が大きい方を排気取入口とし、断面積小さい方を内筒側に向け、外面に複数の排気通過口を有し、内筒に設ける複数の排気通過口には、排気通過口を覆う排気吸い込み用の鍔部の前縁が排気外筒側に傾斜して突出するように設けられ、排気外筒内には内筒及び加速子を支える取付板が設けられ、取付板はその断面が左右対称の中空の前進翼とし、その表面には翼前縁及び翼後縁と平行する複数の排気吐出口を設け、加速子の後端と取付板の前縁の端が固定され、取付板の後縁に向かって複数個の整流板を設けることを特徴とする。

さらに本発明は、加速子及び内筒及び取付板及び鍔の前縁の少なくとも１つに鋸歯状突起を設け、排気の後流側に、前縁に向って狭く後縁に向って広い任意の大きさのハの字状の突起を複数設け、この後流側に三角状か涙滴状の何れか一方の突起を複数設けることを特徴とする。

さらに本発明は、排気外筒の内面にハの字状の突起を複数設け、排気の後流側に、前縁に向って狭く後縁に向って広いハの字状の突起を複数設け、この後流側に三角状か涙滴状の何れか一方の突起を複数設けることを特徴とする。

熱機関の排気抵抗を軽減させ、且つ冷却による排気の促進及び消音効果を持たせ、出力及び燃費を向上させる。

本発明の第１の実施例の排気促進装置の正面の断面図を示す。 本発明の第２の実施例の排気促進装置の正面の断面図を示す。 本発明の第３の実施例の排気促進装置の正面の断面図を示す。 本発明の第４の実施例の排気促進装置の上面の断面図を示す。

本発明は、内燃、外燃機関を問わず既存設備に直接後付けが可能であり、小型安価、製作容易で排気管への取付を簡単にした。

図１及び図２は熱機関の排気利用による排気の促進を図る装置を提供する。熱機関本体の排気口終端部から排気管の排気出口突端の間の任意の位置に、排気外筒（１）と、その内部に配置され外面部に任意の大きさの複数の排気通過口（２Ａ）を有する内筒（２）と、内筒排気取入口（２Ｃ）は内筒排気噴出口（２Ｄ）より断面積を大きくして、取入れる排気に向かって広げる漏斗状にするか又は任意のテーパーを与える。この内筒排気取入口（２Ｃ）の前縁付近の任意の位置に排気を加速する為の加速子Ａ（３）を設ける。

内筒（２）の大きさは排気外筒（１）の断面積１００に対し、内筒（２）の排気取入口（２Ｃ）断面積３０％〜６０％にし、長さは排気外筒（１）の直径の１００％〜１６０％程度にし、排気外筒排気取入口（１Ｃ）の先端から、任意の位置から任意のテーパーを与えるか、図２参照、又は図１の如く直筒にする。内筒（２）を円筒形にする場合は外周全面に排気吸込口（２Ａ）となる、１〜１５ミリメートルの間隙裂目か３〜５ミリメートルの任意の形状の孔を設ける。間隙裂目にする場合は排気の流れに対し直交し、外面に向かって開口する排気通過口（２Ａ）とする。間隙裂目の後流側後縁端部は排気外筒（１）の内面に向かって、つまり内筒（２）の外面に突出させて排気を堰き止めるようにして内筒（２）の内側に吸引させるようにする。任意の形状の孔にする場合も同じである。後流側後縁端部を内筒（２）外面に向かって突出させて、排気外筒（１）と内筒（２）の間を流れる排気を内筒（２）内面側に吸引させる。

内筒（２）内面には凸部を設けず、滑らかにし、排気の流れを妨げない。排気吸込口（２Ａ）の形状は図１や図２に示す円型や角型や溝状間隙裂目にし、排気通過口（２Ａ）の総面積は内筒（２）の排気取入口（２Ｃ）の断面崎の１、２倍以上にする。

内筒（２）と加速子Ａ（３）及び加速子Ｂ（４）及び加速子Ｃ（４Ａ）は取付板（５）により排気外筒（１）に支持される。取付板は熱伝導率の高い材料を用い、平らな板を任意の形状で用いるか又は図１、図２の如く中空の翼形をなし、排気外筒（１）と内筒排気取入口（２Ｃ）との間は、前縁を削ぎ落とし、排気に向って開口し、排気を取入れ、内筒排気取入口（２Ｃ）と加速子Ａ（３）及び加速子Ｂ（４）の間は前縁を閉じ、最大厚から後縁に向け、複数の排気通過口（２Ａ）か前縁や後縁と平行する排気吐出口（２Ｂ）を設けて排気の促進を図る。取付板（５）は前進翼とし，加速子Ｃ（４Ａ）に取付板（５）を設ける場合は後退翼とすることを原則とし、直平面翼又は平らな板を用いる場合は中心線と直交させる。

加速子Ａ（３）は内筒（２）の排気取入口（２Ｃ）より上流側へ前進させ終端部を排気取入口（２Ｃ）の面位置より下流側へ収納するように設け、内筒（２）と同じく全外面に複数の排気通過口（２Ａ）である隙間又は任意の形状の孔を設ける。

図３は加速子の構造が図１、図２とは異なる。加速子Ｂ（４）の構造は、前端部が球状又は四角錐状で後端部が尖状である涙滴状か四角錐状をなし、内筒（２）内に設けられることを特徴とする。取付板（５）は前進翼とすることを原則とし、直平面翼又は平らな板を用いる場合は中心線と直交させる。

図４の加速子Ｃ（４Ａ）の構造は、排気外筒（１）を直筒にするか、効率を上げる為、排気外筒排気取入口（１Ｃ）から後流側を任意の位置で絞り、断面積の大きい付近に図１に示す加速子Ａ（３）の正逆反対の構造をし、断面積の小さい方を内筒排気取入口（２Ｃ）とし外面には排気通過口（２Ａ）を設け、内面には鍔を内側に前傾させ内部に浸入した排気を堰き止めるようにし、外面に発生する負圧を利用し、内側から外側へ吸引排出させる。排気外筒（１）と加速子Ｃ（４Ａ）により圧縮された排気は排気外筒（１）と内筒（２）の間を加速されて抜け、発生する負圧により、内筒（２）に浸入した排気を排気通過口（２Ａ）から吸引排出させる。内筒（２）に設けられる排気通過口（２Ａ）の形状は図２に示す形状の反対にし、鍔を内側に向って突出させ、浸入する排気を堰とめるようにする。

図１及び図２及び図３に取付板（５）の構造を示す。取付板は熱伝導率の高い材料を用い、平らな板を任意の形状で用いるか、又は断面が左右対称の中空の翼形を用いる場合は前進翼とし、内筒（２）と加速子Ａ（３）を排気外筒（１）に固定する。取付板（５）後縁を内筒（２）の先端部分に固定し、前縁端を加速子Ａ（３）の後端を固定する。取付板（６）の排気外筒（１）に固定する部分から前縁を垂直に削ぎ落とし、排気に向かって直面させて開口して排気を取入れ、加速子Ａ（３）を固定した取付板（５）の断面中央から後縁までは排気の出口として、加速子Ａ（３）から流れ出る排気に並行して開口して、排気を吐出させ、この両開口部分に整流板（６）を複数設けることにより排気流の円滑化を図る。翼面上に排気通過口（２Ａ）や排気吐出口（２Ｂ）を設け、形状は複数の溝状の間隙か任意の形状の穴を与え、前縁開口部から取込んだ排気を翼面上を流れる排気の負圧を利用して吸引排気させる。翼面上から吸引排気出来なかった残りの排気を加速子Ａ（３）の排気流で吸引排気させる。この取付板（５）は内筒（２）の終端部を含め、複数個を設ける。

図２及び図３は内筒（２）の形状とその排気通過口（２Ａ）の形状の参考例である。加速子Ｂ（４）を用いる場合も同じ構造である。

図１及び図３に本発明の可変葉を示す。排気外筒（１）の終端部は可変噴出口であり、排気速度、圧力に応じ口径を自在に変化できるようにする。排気外筒（１）及び内筒（２）を円筒状にする場合は外筒可変葉（１Ｅ）を、３枚以上にし、箱筒状にする場合は２枚以上にし、分割して取付けられ、可変式噴出口であることを特徴とする、一例としてバネを用い、圧力に応じて開き、機械的、電気的に噴出口を操作制御する。また他の例としてはピトー管を排気管の後流に設け、ピトー圧で機械的、電気的に噴出口を操作制御する。更に他の例としては排気圧を受ける制御翼を排気管の後流と加速子Ａ（３）や加速子Ｂ（４）の間に設け、自重でぶら下がった翼を排気流で浮揚させ、機械的、電気的に噴出口を操作制御する。

図１に示す排気噴出口（１Ｄ）に設けられた外筒可変葉（１Ｅ）の制御は、排気管から加速子Ａ（３）の先端の間に翼をぶら提げ、排気速度に応じて、揚力により、迎角を変化させるか、排気外筒（１Ｄ）の終端部に設ける外筒可変葉（１Ｅ）は複数個に独立して分割され、重なりあい、２個以上の偶数個とし、そして各々が連結され、内筒（２）内か、加速子Ａ（３）より前、排気取入れ前に、制御翼（９）を設け排気圧や排気量の増減に応じて発生する揚力により迎角を変化させ機械的に又は電気的に外筒可変葉（１Ｅ）を動かす。外筒可変葉（１Ｅ）は制御翼（９）がぶら下がった状態では、制御翼（９）の重量で閉となり、水平状態では開となる。

図３ではピトー管を設けて、ピトー圧による、各噴出口に設けられた外筒可変葉（１Ｅ）を機械的か電気的か何れか一方の方法を用いて制御する。

制御翼（９）の形状は左右非対称の翼形とし、前縁には スラットを設け、後縁には隙間フラップを設けて揚力の応答性をたかめる。

排気外筒の全外面に任意の大きさの冷却羽（１０）を外面に対し垂直に、排気外筒の終端部に向かって複数枚を設け、装置内を流れる排気の冷却を図る。

加速子Ａ（３）及び内筒（２）及び取付板（５）には鋸歯状突起を設け、後流側に前縁に向って狭く、後縁に向って広い、任意の大きさのハの字状の突起を設けて、後流側に三角状か涙滴状の何れか一方の突起を設ける。

排気外筒（１）の内面の任意の位置に任意の大きさのハの字状の突起を複数設け、後流側に広がり部を向け、この後流側に三角状か涙滴状の何れか一方の突起を複数設ける。

排気管内任意の大きさのハ状の突起を、広がり部を後流側に向け、これらの前後に三角状か涙滴状の何れか一方の突起を複数個設け、これらを組とし、交互に設ける。

船舶用、発電用、産業用、自動車用その他の汎用原動機。

１ 排気外筒
１Ｃ 排気外筒排気取入口
１Ｄ 排気外筒噴出口
１Ｅ 外筒可変葉
２ 内筒
２Ａ 排気通過口
２Ｂ 排気吐出口
２Ｃ 内筒排気取入口
２Ｄ 内筒排気噴出口
２Ｅ 内筒可変葉
２Ｆ 鍔
３ 加速子Ａ（中空円錐台状または中空角錐台状）
４ 加速子Ｂ（涙滴状または四角錐状）
４Ａ 加速子Ｃ（中空逆向き円錐台状または中空逆向き角錐台状）
５ 取付板
５Ａ 取付板排気入口
５Ｂ 取付板排気出口
６ 整流板
７ バネ
８ ピトー管
９ 制御翼
９Ａ 連結棒
１０ 冷却羽
１１ 鋸歯状突起
１２ ハの字状突起
１３ 三角状又は涙滴状突起

Claims (3)

1. 熱機関の排気口から排気管終端部の任意の位置に、排気外筒と、その内部に配置され外面部に複数の排気通過口を有する内筒と、内筒の排気取入口は内筒の排気噴出口より断面積を大きくし、排気口と内筒の排気取入口との間の所定の位置に排気を加速する為の加速子を設けた排気促進装置において、加速子の構造は、両端部が開口した円錘台形中空の筒体であり、開口部の断面積が大きい方を排気取入口とし、断面積小さい方を内筒側に向け、外面に複数の排気通過口を有し、内筒に設ける複数の排気通過口には、排気通過口を覆う排気吸い込み用の鍔部の前縁が排気外筒側に傾斜して突出するように設けられ、排気外筒内には内筒及び加速子を支える取付板が設けられ、取付板はその断面が左右対称の中空の前進翼とし、その表面には翼前縁及び翼後縁と平行する複数の排気吐出口を設け、加速子の後端と取付板の前縁の端が固定され、取付板の後縁に向かって複数個の整流板を設けることを特徴とする熱機関の排気促進装置
2. 加速子及び内筒及び取付板及び鍔の前縁の少なくとも１つに鋸歯状突起を設け、排気の後流側に、前縁に向って狭く後縁に向って広い任意の大きさのハの字状の突起を複数設け、この後流側に三角状か涙滴状の何れか一方の突起を複数設けることを特徴とする請求項１に記載する熱機関の排気促進装置。
3. 排気外筒の内面にハの字状の突起を複数設け、排気の後流側に、前縁に向って狭く後縁に向って広いハの字状の突起を複数設け、この後流側に三角状か涙滴状の何れか一方の突起を複数設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する熱機関の排気促進装置。

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