JP5519840B1 - 熱機関の排気促進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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排気促進装置を提供する。
【解決手段】熱機関本体の排気口終端部に、排気外筒１の内部に配置された漏斗状及び末広がり状の内筒２は外面部に任意の大きさの複数の排気通過孔２Ａを設け、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。外面部に設けられた複数の排気通過孔２Ａは下流側後端部に上流に向って前傾し、排気外筒１に向って突出する、排気通過孔２Ａと同面積の鍔２Ｅを設けて排気外筒１と内筒２の間を流れる排気を排気通過孔２Ａを経て内筒２へ取込む。
【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。

特開２００１―２３４７４２ 特開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。

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（１）と、排気外筒内部に、内筒（２）と、内筒（２）の排気取入口（２Ｃ）の排気上流側に排気を加速する為の加速子（３）を備え、内筒（２）の形状は、中央部が狭窄され、中央部の外周面に複数の排気通過孔（２Ａ）を設け、排気の上流側と下流側の両側が末広がり形状であり、内筒（２）の下流側を排気噴出口（２Ｄ）として、排気の流れに対して、所定の迎角を有する複数の取付板（４）により、排気外筒（１）と加速子（３）と内筒（２）を連結固定することを特徴とする。

排気外筒（１）内に設置される内筒（２）の形状は前記の両端が末広がり状であり、狭窄された中央部に、外面部から内面側へ排気を吸込む為の、複数の排気通過孔（２Ａ）と鍔（２Ｅ）が設けられ、鍔（２Ｅ）は前縁が排気外筒（１）側及び上流側に傾斜して突出し、排気外筒（１）と内筒（２）の間を流れる排気を内筒（２）の内面側へ取込み、排気外筒（１）の終端部を絞り、内筒（２）の終端部とを連結固定し、両者間を流れる排気を堰きとめ、内筒（２）内へ流すことを特徴とする。

排気外筒（１）内に設置される内筒（２）の形状は前記の両端が末広がり状で、内筒（２）の上流側の断面積を下流側断面積より多くし、この狭窄部分に外面部から内面側へ排気を吸込む為の、複数の排気通過孔（２Ａ）と鍔（２Ｅ）が設けられ、鍔（２Ｅ）は前縁が排気外筒（１）側及び上流側に傾斜して突出し、排気外筒（１）と内筒（２）の間を流れる排気を内筒（２）の内面側へ取込み、排気外筒（１）の終端部を絞り、内筒（２）の終端部とを連結固定し、両者間を流れる排気を堰きとめ、内筒（２）内へ流すことを特徴とする。

前記加速子（３）は同軸上に複数個の加速子が連設されたことを特徴とする。

前記複数の加速子は、排気上流側に行くに従ってその容積が順に小さくなることを特徴とする。

加速子の構造は、中央部が絞られ、両端が末広がりに開口した中空の円錐台状か角錐台状の筒体であり、絞られた中央部付近に、外面部に内面側へ排気を吸入する為の、複数の鍔（２Ｅ）と内側へ貫通する加速子排気通過孔（３Ｃ）を有することを特徴とする。

取付板（４）の構造は平板であり、排気外筒（１）内の各部材を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与え、前端部又は後端部の少なくても一方を折り曲げることを特徴とする。

取付板（４）の構造は平板であり、排気外筒（１）内の各部材を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与えて断面を湾曲にす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。

本発明の排気促進装置の立体透視切断図を示す。 本発明の第１の実施例の排気促進装置の漏斗内筒断面図を示す。 本発明の第２の実施例の排気促進装置の両端末広がり内筒断面図を 示す。 本発明の第３の実施例の排気促進装置の上流側漏斗、下流側末広がり整流環 付内筒断面図を示す。 本発明の第４の実施例の排気促進装置の両端末広がり整流環付内筒断面図を 示す。 本発明の各実施例の排気促進装置の内筒内の取付板の図を示す。 本発明の各実施例の排気促進装置の内筒の排気噴出口に設けられる動力吸引制御装置の図を示す。 本発明の動力吸引制御装置に使用される水車状回転体の図を示す。 本発明の動力吸引制御装置に使用される中空の環の構造を示す。 本発明の動力吸引制御装置に使用される制御器の構造を示す。

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
は熱機関の排気の促進を図る装置の立体透視斜視図である。熱機関本体の排気口終端部に、排気外筒（１）の内部に配置された漏斗状及び末広がり状の内筒（２）は外面部に任意の大きさの複数の排気通過孔（２Ａ）をし、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。外面部に設けられた複数の排気通過孔（２Ａ）は下流側後端部に上流に向って前傾し、排気外筒（１）に向って突出する、排気通過孔（２Ａ）と同面積の鍔（２Ｅ）を設けて排気外筒（１）と内筒（２）の間を流れる排気を排気通過孔（２Ａ）を経て内筒（２）へ取込む。

図２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（１）と、その内部に漏斗状の円錐台状か角錐台状の形状をし、中央部付近が絞られて細くなり下流に向って徐々に末広がりになり、絞った部分の外面部に内面側に貫通する複数の排気通過孔（２Ａ）を設けた内筒（２）を配置し、内筒（２）の漏斗状部を上流側に向けて排気取入口（２Ｃ）とし、末広がり部を排気噴出口（２Ｄ）として下流側に向ける。排気の流れに対し並行して直交する所定の角度を有する複数の取付板（４）を設けて排気外筒（１）と内部の各部材を連結固定しそして排気の流れに旋回流を発生させる。

図３は前記の漏斗状の内筒（２）に対し、両端が 末広がりの形状を有し、断面が翼の形状をなし、中央部中心から所定の上流側を、任意の位置で絞って細くし、絞って細くなった部分を最大負圧とし、この部分を所定の長さにし、外面部に内面側に貫通する複数の排気通過孔（２Ａ）を設け、下流に向って徐々に末広がりにし、ラッパ状部を上流側に向けて排気取入口（２Ｃ）とし、反対側の緩い末広がり部を排気噴出口（２Ｄ）として下流側に向けて、排気の流れに対し平行して直交する所定の角度を有する複数の取付板（４）を設けて排気外筒（１）と内部の各部材を連結固定しそして排気の流れに旋回流を発生させる。

図２及び図３を参照。内筒（２）を円筒形にする場合は上流側を漏斗状かラッパ状にし、下流側を末広がりにして、外周全面に排気通過孔（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、外面に向かって上流側に傾く鍔を設けて開く排気通過孔（２Ａ）とし排気を吸引する。間隙裂目の下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）の外面に鍔（２Ｅ）となって突出させて排気を堰き止めるようにして内筒（２）の内側へ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。

図４、５を参照。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。排気通過孔（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する。更に両端部には排気の流れと並行する任意の幅を有する整流環（２Ｂ）を設け、排気の過流拡散を防いで抵抗を減ずる。

図１、３、４、５を参照。内筒（２）の排気噴出口（２Ｄ）の外周及び排気噴出口（２Ｄ）側の整流環（２Ｂ）に逆鍔（２Ｆ）と逆排気通過孔（２Ｇ）を設け、覆い（１Ａ）と内筒（２）の排気噴出口（２Ｄ）の所定の上流の外周で発生する負圧を利用して排気噴出口（２Ｄ）から噴出される前の排気の一部を内筒（２）の排気噴出口（２Ｄ）付近の外周から吸引して排気噴出口（２Ｄ）からの噴出量を軽減して、排気噴出口（２Ｄ）排気を促進する。

図１、２、３、４、５は加速子（３）の構造である。円錐台状か角錐台状をなし、両端部を末広がりにし中央部に排気を外面から内面側へ吸引する為の排気通過孔（２Ａ）を有し、内筒（２）の排気取入口（２Ｃ）の断面の中心位置に加速子の中心を合わせ排気の流れに平行するように取付けられる。更に排気を加速させる為に第２の加速子（３Ａ）を加速子（３）の上流側の中心面位置に設けて排気の促進を図る。

図１、２、３、４、５は第２加速子（３Ａ）の構造である。加速子（３）と同じ形状をし、寸法、容積共に加速子（３）よりも所定の分小さくし、排気を外面から内面側へ吸引する為の排気通過孔（２Ａ）を有し、加速子（３）の上流側断面の中心位置に第２加速子（３Ａ）の下流側の断面の中心を合わせ排気の流れに平行するように取付ける。

取付板（４）の構造は平板であり、排気外筒（１）内の各部材を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与え、前端部又は後端部の少なくても一方を折り曲げ、排気の流れを旋回させ排気を促進する。

図６参照。取付板（４）の構造は平板であり、排気外筒（１）内の各部材を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与えて断面を湾曲翼状にし、排気の流れを旋回させ排気を促進する。

排気外筒（１）の終端部は狭窄して絞られ、内筒（２）の排気噴出口（２Ｄ）から排気通過孔（２Ａ）境目の外周に密着接続され、排気を内筒（２）内へ導く。

図１、２を参照、排気外筒（１）の所定の位置から内筒排気噴出口（２Ｄ）の終端部にかけ任意の間隔を置く漏斗状の覆い（１Ａ）を設けて間に外気を導入し、内筒（２）の排気噴出口（２Ｄ）の外周の所定の位置で絞って外気を加速して負圧を発生させ、排気を逆排気通過孔（２Ｇ）から覆い（１Ａ）と内筒（２）終端部の間へ吸引し、内筒排気噴出口（２Ｄ）から排気量を減らし排気を促進する。尚、覆い（１Ａ）の終端部は末広がりにする。

図７、８、９、１０参照。排気を促進するべく、内筒の排気噴出口に、プロペラ状の動力吸引装置を設ける。

動力吸引装置（５）の構造は内筒（２）の排気噴出口（２Ｄ）に、中空の円筒状のシロッコファンか遠心型ファンか複数のプロペラ状の排気扇（５Ａ）を有する動力吸引装置（５）を設ける。

動力吸引装置（５）の構造は、プロペラ状の複数の回転翼の形状をなす排気扇（５Ａ）の外周に中空の環（５Ｂ）を付けて排気扇（５Ａ）の外周端部を固定し、環（５Ｂ）の外周に１個以上の排気扇用磁石（５Ｃ）を取付け、これを囲むように独立して、幅の横断面がコの字の形状をなす反発磁石（５Ｄ）を複数個を設けて、コの字の凹み部と排気扇用磁石（５Ｃ）とを対面させ、極性を同じにして反発させ、排気扇（５Ａ）を浮かせて無潤滑にし、排気扇（５Ａ）を回転させる為、環（５Ｂ）の上流側の側面に回転子磁石（５Ｆ）を着け、更に上流側に並んで独立した固定子電磁石（５Ｅ）を設け、固定子電磁石スウィチ（５Ｇ）により固定子電磁石（５Ｅ）に流れる電流を変化させて回転子磁石（５Ｆ）を介して環（５Ｂ）と一体化した排気扇（５Ａ）を回転させて排気を促進する。

動力吸引装置（５）の制御器（６）の構造は水車状回転体（７）と排気を流れを水車状回転体（７）の一点に集中させる回転体覆い（８）を第２加速子（３Ａ）の上流に排気と平行するように、排気外筒（１）の側面に設けて、排気の流れを水車状回転体（７）の円運動の回転エネルギーに変え、中心軸を介して外部に電圧、電流量制御器（９）と外部に設けた固定子電磁石スウィッチ（５Ｇ）を動かし、固定子電磁石（５Ｅ）の極性を変化させ電圧、電流量を制御して、回転子磁石を介して排気扇（５Ａ）の回転を制御をする。

環（５Ｂ）の構造は加熱する排気扇（５Ａ）から排気扇用磁石（５Ｃ）への熱伝導を軽減するために２重にし、側面の上流側に外気吸込用に、回転方向に向け外気吸込用の吸入孔（５ＢＡ）を開口して設け、下流側の側面には吸込んだ外気を吐出す為逆回転方向に向けて開口する吐出孔（５ＢＢ）を有し、又はシロッコファン型にする。

排気外筒（１）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（１）の終端部に向かって複数枚を設ける。装置内を流れる排気の冷却を図り、消音及び排気を促す。

加速子（３）そして第２加速子（３Ａ）及び内筒（２）及び取付板（４）の前縁には梟の風きり羽の全縁についている鋸歯状突起（１１）を設け、乱流を発生させ、更に後流側に前縁に向って狭く、後縁に向って広い、任意の大きさのハ状の突起（１２）を設けて表面を流れる排気の境界層剥離を防ぎ、下流側に三角状か涙滴状突起（１３）の何れか一方の突起を設けて乱流を整流化し消音効果を期待する。

図１は内筒（２）の形状とその排気通過孔（２Ａ）の形状の参考例である。加速子（３）及び第２加速子（３Ａ）を用いる場合も同じ構造である。

排気外筒（１）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（１）の終端部に向かって複数枚を設け、装置内を流れる排気を冷却を図り、消音及び排気を促す。

図１参照。加速子（３）及び第２加速子（３Ａ）及び内筒（２）及び取付板（５）の前縁には梟の風きり羽の全縁についている鋸歯状突起（１１）を設け、乱流を発生させ、更に後流側に前縁に向って狭く、後縁に向って広い、任意の大きさのハ状の突起（１２）を複数設けて表面を流れる排気に乱流を発生させ境界層剥離を低減させる。そして後流側に三角状か涙滴状突起（１３）の何れか一方の突起を設けて発生した乱流を整流化し消音効果を期待する。

図１、３、４、５参照。排気外筒（１）の内面の任意の位置に任意の大きさのハ状の突起（１２）を複数設け、下流側に広がり部を向け、この後流側に三角状か涙滴状突起（１３）の何れか一方の突起を複数設ける。前記の鋸歯状突起（１１）は消音効果と燃費改善１.５％位の効果あり。及び三角状か涙滴状突起（１３）は通称ボルテックスジェネレイターと言われ航空機の主翼のフラップの上流に設けられている。

本発明の装置の上流の排気管内に任意の大きさのハ状の突起（１２）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突起（１３）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。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容易に可能であり、小型安価、製作容易にした。

排気管内に任意の大きさのハ状の突起（１２）を、広がり部を下流側に向け、これらの前後に三角状か涙滴状突起（１３）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。

本発明は船舶用、発電用、産業用、自動車用その他の汎用熱機関の排気促進装置に利用できる。

１ 排気外筒
１Ａ 覆い
１Ｂ 外気取入口
１Ｃ 外気及び排気噴出口
１Ｅ 排気外筒排気取入口
２ 内筒
２Ａ 排気通過孔
２Ｂ 整流環
２Ｃ 内筒排気取入口
２Ｄ 内筒排気噴出口
２Ｅ 鍔
２Ｆ 逆鍔
２Ｇ 逆排気通過孔
３ 加速子（中空円錐台状または中空角錐台状）
３Ａ 第２加速子（中空円錐台状または中空角錐台状）
３Ｂ 加速子排気取入口
３Ｃ 加速子排気通過孔
４ 取付板
５ 動力吸引装置
５Ａ 排気扇
５Ｂ 環
５ＢＡ吸入孔
５ＢＢ吐出孔
５Ｃ 排気扇用磁石
５Ｄ 反発磁石
５Ｅ 固定子電磁石
５Ｆ 回転子磁石
５Ｇ 固定子電磁石スウィチ
５Ｈ 遮蔽板
６ 制御器
７ 水車状回転体
８ 回転体覆い
９ 蓄電池
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 (8)

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、排気外筒内部に、内筒と、内筒の排気取入口の排気上流側に排気を加速する為の加速子を備え、内筒の形状は、中央部が狭窄され、中央部の外周面に複数の排気通過孔を設け、排気の上流側と下流側の両側が末広がり形状であり、内筒の下流側を排気噴出口として、排気の流れに対して所定の迎角を有する複数の取付板により、排気外筒と加速子と内筒を連結固定することを特徴とする熱機関の排気促進装置。
2. 排気外筒内に設置される内筒の形状は前記の両端が末広がり状であり、狭窄された中央部に、外面部から内面側へ排気を吸込む為の、複数の排気通過孔と鍔が設けられ、鍔は前縁が排気外筒側及び上流側に傾斜して突出し、排気外筒と内筒の間を流れる排気を内筒の内面側へ取込み、排気外筒の終端部を絞り、内筒の終端部とを連結固定し、両者間を流れる排気を堰きとめ、内筒内へ流すことを特徴とする請求項１に記載の熱機関の排気促進装置。
3. 排気外筒内に設置される内筒の形状は前記の両端が末広がり状であり、内筒の上流側の断面積を下流側断面積より多くし、中央部の狭窄部分に外面部から内面側へ排気を吸込む為の、複数の排気通過孔と鍔が設けられ、鍔は前縁が排気外筒側及び上流側に傾斜して突出し、排気外筒と内筒の間を流れる排気を内筒の内面側へ取込み、排気外筒の終端部を絞り、内筒の終端部とを連結固定し、両者間を流れる排気を堰きとめ、内筒内へ流すことを特徴とする請求項１に記載の熱機関の排気促進装置。
4. 前記加速子は同軸上に複数個の加速子が連設されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱機関の排気促進装置。
5. 前記複数の加速子は、排気上流側に行くに従ってその容積が順に小さくなることを特徴とする請求項４に記載の熱機関の排気促進装置。
6. 加速子の構造は、中央部が絞られ、両端が末広がりに開口した中空の円錐台状か角錐台状の筒体であり、絞られた中央部付近に、外面部に内面側へ排気を吸入する為の、複数の鍔と内側へ貫通する加速子排気通過孔を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の熱機関の排気促進装置。
7. 取付板の構造は平板であり、排気外筒内の各部材を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与え、前端部又は後端部の少なくても一方を折り曲げることを特徴とする請求項１に記載の熱機関の排気促進装置。
8. 取付板の構造は平板であり、排気外筒内の各部材を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与えて断面を湾曲にすることを特徴とする請求項１に記載の熱機関の排気促進装置。