JP5735574B2 - 熱機関の排気促進装置 - Google Patents

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。

本発明の熱機関の排気促進装置は、熱機関の排気口から排気管終端部の任意の位置に設けた排気促進装置であって、該排気促進装置は、排気外筒と、その内部に漏斗状の形状をし、外面部に内面側と貫通する複数の排気通過孔を有し、断面積が大きい方を上流側に向けて排気取入口とし、断面積が小さい方を下流側に向けて排気噴出口とした内筒と、前記排気取入口の上流側に設けた加速子とを備え、排気外筒は、排気の流れに対して所定の角度を有する複数の取付板により排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定しており、前記取付板は平板であり、排気の流れに旋回流を発生させるために、排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定し、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たことを特徴とする。

本発明の熱機関の排気促進装置は、熱機関の排気口から排気管終端部の任意の位置に設けた排気促進装置であって、該排気促進装置は、排気外筒と、その内部に漏斗状の形状をし、外面部に内面側と貫通する複数の排気通過孔を有し、断面積が大きい方を上流側に向けて排気取入口とし、断面積が小さい方を下流側に向けて排気噴出口とした内筒と、前記排気取入口の上流側に設けた加速子とを備え、排気外筒は、排気の流れに対して所定の角度を有する複数の取付板により排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定しており、前記取付板は平板であり、排気の流れに旋回流を発生させるために、排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与えて断面を湾曲翼状にしたことを特徴とする。

また、加速子の上流側に加速子と同形で、加速子の排気取入口の断面積より小さい断面積の排気取入口を有する第２の加速子を設けたことを特徴とする。

また、排気外筒の所定の位置から内筒排気噴出口の終端部にかけ、漏斗状の覆いを設けて外気を導入し、排気通過孔と逆排気通過孔の境目の外周で絞って外気を加速し、排気を逆排気通過孔から内筒と覆いの間へ吸引し、内筒排気噴出口からの排気量を減らして排気を促進することを特徴とする。

また、内筒排気噴出口から噴出される排気を外面側へ一部排出する為、内筒排気噴出口から上流側へ所定の距離に、内面から外面へ貫通する逆向きの排気通過孔を設け、内面部には排気を外面へ導き易くする為の逆鍔を上流側へ前傾させるべく所定の角度を付けて設けることを特徴とする。

また、排気外筒の終端部は狭窄して絞られ、内筒排気噴出口から上流側へ所定の距離間設けられた逆排気通過孔と排気通過孔境目の外周に密着接続され、内筒と排気外筒の間を流れる排気を内筒内へ導くことを特徴とする。

また、排気外筒の所定の位置から内筒排気噴出口の終端部にかけ、漏斗状の覆いを設けて外気を導入し、排気通過孔と逆排気通過孔の境目の外周で絞って外気を加速して内筒下流終端排気噴出口へ導き負圧を発生させ、内筒内の下流終端を流れる排気を逆排気通過孔から内筒と覆いの間へ吸引し、内筒排気噴出口からの排気量を減らして排気を促進することを特徴とする。

また、排気を促進するべく、覆いの終端部及び内筒排気噴出口に、動力吸引装置を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。

本発明の実施例の排気促進装置の全体正面の断面図を示す。 本発明の実施例の排気促進装置の上流側左断面図を示す。 本発明の排気促進装置の動力吸引装置の拡大断面図を示す。 本発明の実施例の排気促進装置の排気及び外気の流れ図を示す。 本発明の第５の実施例の排気促進装置の動力吸引装置の環（排気扇取付）図を示す。 本発明の動力吸引装置（５）の制御器の水車状回転体を示す。

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。

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、外面部に内面側と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）の断面積が大きい方を上流側に向けて排気取入口（２Ｃ）とし、断面積が小さい方を排気噴出口（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１は熱機関の排気の促進を図る装置の全体正面の断面図である。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。

内筒（２）を円筒形にする場合を漏斗状にし、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。下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）の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。排気通過孔（２Ａ）の形状は図１に示す円型や角型や溝状間隙裂目にし、内筒（２）の終端部から上流側へ所定の距離に逆向きの排気通過孔（２Ｂ）設ける。

加速子（３）の構造は、円錐台状又は角錐台状をなし、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、内筒（２）の排気取入口（２Ｃ）の断面の中心位置に断面積の小さい面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。

第２加速子（３Ａ）の構造は、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）の上流側断面積の中心位置に断面積の小さい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（５）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。

また、取付板（５）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）から上流側へ所定の距離間設けられた逆排気通過孔（２Ｂ）と排気通過孔（２Ａ）境目の外周に密着接続され、排気を内筒（２）内へ導く。

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、排気通過孔（２Ａ）と逆排気通過孔（２Ｂ）の境目の外周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（２Ｂ）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。

排気を促進するべく、覆い（１Ａ）及び内筒（２）の噴出口に、シロッコファンや遠心式ファンや複数のプロペラ状のファン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、横断面がコの字状の反発磁石（５Ｄ）を１個以上を設けて、排気扇用磁石（５Ｃ）の極性と一致して，排気扇用磁石（５Ｃ）と反発磁石（５Ｄ）とを反発させ，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、固定子電磁石スイッチ（５Ｇ）により固定子電磁石（５Ｅ）に流れる電流を変化させ回転子磁石（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、図２及び図６に示すように第２加速子（３Ａ）の上流に排気と平行する水車状回転体（７）とこれを覆う回転体覆い（８）を設けて、排気の流れを水車状回転体（７）の一点に集中させ、円運動の回転エネルギーに変え、中心軸を介して外部に設けた固定子電磁石スイッチ（５Ｇ）を付け、固定子電磁石（５Ｅ）の電流を変化させる。

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４に示すように、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。

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。

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。

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。

図３及び図５に示すように、排気を促進するべく、覆い（１Ａ）の終端部及び排気噴出口（２Ｄ）に、複数のプロペラ状の動力吸引装置（５）を設けることを特徴とする。

動力吸引装置（５）の構造はプロペラ状の回転翼の形状をなす排気扇（５Ａ）の外周に環（５Ｂ）を付け、その外周に１個以上の排気扇用磁石（５Ｃ）を取付け、その外側に独立して，極性を一致する１個以上の、幅の横断面がコの字状をなす反発磁石（５Ｄ）を設けて反発させ，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）の側面の上流側に回転子磁石（５Ｆ）を付け、これと並んで上流側に独立した固定子電磁石（５Ｅ）を設け、電圧、電流量制御器により固定子電磁石（５Ｅ）に流れる電圧や電流を制御して回転子磁石（５Ｆ）を介して排気扇（５Ａ）を回転させ排気を促進することを特徴とする。

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、電流量制御器と外部の設けた固定子電磁石スイッチ（５Ｇ）を動かし、固定子電磁石（５Ｅ）の極性を変化させ電圧、電流量制御して、回転子磁石を介して排気扇（５Ａ）の回転制御をする。

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、上流側の側面に外気吸込用の吸込鍔（５ＢＡ）を回転方向に向けて開口して設け、下流側の側面には吸込んだ外気を吐出す為の逆回転方向に向けて開口する吐出鍔（５ＢＢ）を設けることを特徴とする。

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 逆排気通過孔
２Ｃ 内筒排気取入口
２Ｄ 内筒排気噴出口
２Ｅ 鍔
２Ｆ 逆鍔
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吸込用鍔
５ＢＢ吐出鍔
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 固定子電磁石スイッチ
５Ｈ 遮板
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

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設けた排気促進装置であって、該排気促
   進装置は、排気外筒と、その内部に漏斗状の形状をし、外面部に内面側と貫通する複数の
   排気通過孔を有し、断面積が大きい方を上流側に向けて排気取入口とし、断面積が小さい
   方を下流側に向けて排気噴出口とした内筒と、前記排気取入口の上流側に設けた加速子と
   を備え、排気外筒は、排気の流れに対して所定の角度を有する複数の取付板により排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定しており、前記取付板は平板であり、排気の流れに旋回流を発生させるために、排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定し、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たことを特徴とする熱機関の排気促進装置。
2. 熱機関の排気口から排気管終端部の任意の位置に設けた排気促進装置であって、該排気促
   進装置は、排気外筒と、その内部に漏斗状の形状をし、外面部に内面側と貫通する複数の
   排気通過孔を有し、断面積が大きい方を上流側に向けて排気取入口とし、断面積が小さい
   方を下流側に向けて排気噴出口とした内筒と、前記排気取入口の上流側に設けた加速子と
   を備え、排気外筒は、排気の流れに対して所定の角度を有する複数の取付板により排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定しており、前記取付板は平板であり、排気の流れに旋回流を発生させるために、排気外筒内の内筒及び加速子を連結固定し、排気の流れに対し、迎角を与えて断面を湾曲翼状にしたことを特徴とする熱機関の排気促進装置。
3. 加速子の上流側に加速子と同形で、加速子の排気取入口の断面積より小さい断面積の排気取入口を有する第２の加速子を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱機関の排気促進装置。
4. 排気外筒の所定の位置から内筒排気噴出口の終端部にかけ、漏斗状の覆いを設けて外気を導入し、排気通過孔と逆排気通過孔の境目の外周で絞って外気を加速し、排気を逆排気通過孔から内筒と覆いの間へ吸引し、内筒排気噴出口からの排気量を減らして排気を促進することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱機関の排気促進装置。
5. 内筒排気噴出口から噴出される排気を外面側へ一部排出する為、内筒排気噴出口から上流側へ所定の距離に、内面から外面へ貫通する逆向きの排気通過孔を設け、内面部には排気を外面へ導き易くする為の逆鍔を上流側へ前傾させるべく所定の角度を付けて設け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。
6. 排気外筒の終端部は狭窄して絞られ、内筒排気噴出口から上流側へ所定の距離間設けられた逆排気通過孔と排気通過孔境目の外周に密着接続され、内筒と排気外筒の間を流れる排気を内筒内へ導くことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の熱機関の排気促進装置。
7. 排気外筒の所定の位置から内筒排気噴出口の終端部にかけ、漏斗状の覆いを設けて外気を導入し、排気通過孔と逆排気通過孔の境目の外周で絞って外気を加速して内筒下流終端排気噴出口へ導き負圧を発生させ、内筒内の下流終端を流れる排気を逆排気通過孔から内筒と覆いの間へ吸引し、内筒排気噴出口からの排気量を減らして排気を促進することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱機関の排気促進装置。
8. 排気を促進するべく、覆いの終端部及び内筒排気噴出口に、動力吸引装置を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の熱機関の排気促進装置。