JP5890575B1 - 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】外筒１の両端が開口して筒状をなし、外筒１内の中心線上の所定の位置に、排気等気体の流れに対して平行する対称可変翼２Ａを設け、その対称可変翼２Ａの断面積を熱機関及び燃焼機器の燃焼状態に応じて、自在に拡縮変化させる可変機構２を設けた。【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。

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、排気促進装置に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。

本願排気促進装置は排気を利用して排気の促進を図る装置であり、構造は外筒（１）の両端が開口して筒状をなし、外筒（１）内の中心線上の所定の位置に、排気等気体の流れに対して平行する対称可変翼（２Ａ）を設け、その対称可変翼（２Ａ）の断面積を熱機関及び燃焼機器の燃焼状態に応じて、自在に拡縮変化させる可変機構（２）を設けることを特徴とする。

前記可変機構（２）の対称可変翼（２Ａ）の構造は、外筒（１）内の中心線を挟んで対称の翼形をなし上面及び下面が、複数の可動片（２ＡＢ）が甲冑の札（さね）のように可動するように連結されて対称可変翼（２Ａ）を形成し、熱機関や燃焼機器の燃焼状態に応じて翼厚及び翼反り状態を変化させ、この動作を行う為に上下面の可動片（２ＡＢ）を可動接点（２ＡＢＡ）により連結して、その断面積を滑らかに拡縮動作させる動作機構（３）を有することを特徴とする。

前記可変機構（２）の構造は、外筒の中心線上に気体の流れに平行するが対称可変翼（２Ａ）が設けられ、その構造は可撓性のある一対の可動板（２ＡＣ）が上下対称翼形をなし、熱機関や燃焼機器の燃焼状態に応じて翼厚を変化させ、この動作を行う為に、上下面を構成する可動板（２ＡＣ）に、その左右の両端に向かって複数のスリット（２ＡＣＡ）を設け、上下の可動板（２ＡＣ）を連結して、対称可変翼の（２Ａ）の断面積を滑らかに拡縮動作させる動作機構（３）を有することを特徴とする。

上記可変機構（２）は、更に対称可変翼（２Ａ）と相対する外筒（１）の内面に、外筒（１）内部に向かって膨らみを持つ非対称可変翼（２Ｂ）を、対称可変翼（２Ａ）と任意の距離を置いて挟んで設け、この非対称可変翼（２Ｂ）を動作機構（３）により動作させることを特徴とする。

可変機構（２）の上流の所定の位置に排気を加速する為の第一の加速子（４Ａ）を備え、第一の加速子（４Ａ）の形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状であり、中央部が狭窄されており、第一の加速子（４Ａ）の内面側から外面側の上流に向かって斜めに貫通する多数の孔か溝を設け吸引孔（４ＡＢＣ）とすることを特徴とする。

前記第一の加速子（４Ａ）の上流側に第二の加速子（４Ｂ）を設け、形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状又は錐台状であり、中央部が狭窄されており、第二の加速子（４Ｂ）の内面側から外面側の上流に向かって斜めに貫通する多数の孔か溝を設け吸引孔（４ＡＢＣ）とし、同心線上に前記第一の加速子（４Ａ）と連設されることを特徴とする。

排気取入口（１Ｂ）にバイパス路（１Ｅ）を設け、排気管からの排気を分流させ、可変機構（３）の所定の場所へ導くことを特徴とする。

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図を示す。 図１の排気促進装置の正面断面図を示す。 図２の排気促進装置のＡ−Ａ断面の上面断面図を示す。 図２の排気促進装置のＢ−Ｂ断面の上流側断面図を示す。 本発明の排気促進装置の可変翼であり、（ａ）は対称可変翼、（ｂ）は非対称可変翼を示す。 本発明の排気促進装置の他の可変翼であり、（ａ）は対称可変翼、（ｂ）は非対称可変翼を示す。 本発明の排気促進装置の加速子であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図を示す。

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。

本願排気促進装置は排気を利用して排気の促進を図る装置であり、構造は外筒（１）の両端が開口して筒状をなし、外筒（１）内の中心線上の所定の位置に排気等気体の流れに対して平行する対称の可変翼（２Ａ）を設け、その可変翼（２Ａ）の断面積を熱機関及び燃焼機器の燃焼状態に応じて拡縮変化させる可変機構（２）を設けて排気速度をあげて排気を促進し燃費の向上を図る装置を提供する。
可変機構（２）とは以下の４個の部材を含む総称である。複数の可動片（２ＡＢ）が連結された対称可変翼（２Ａ）、非対称可変翼（２Ｂ）、案内輪（２ＡＤ）、誘導路（２ＡＥ）からなる。対称可変翼（２Ａ）の構造は外筒（１）内の中心線上に飛行機の主翼のように気体の流れに平行する状態で装着され、断面が対称形に自在に拡縮出来る対称可変翼（２Ａ）にする。翼厚を拡縮変化させる為に上面及び下面は甲冑の札（さね）のように構成され、つまり短冊状の金属片である可動片（２Ｂ）が一部重ね合わされ、可動接点（２ＡＢＡ）で接合し複数枚連結されて翼厚状態を変化しやすくする。

可変機構（２）の対称可変翼（２Ａ）の構造は、外筒（１）内の中心線を挟んで翼形が対称をなし上面及び下面が、複数の可動片（２ＡＢ）が甲冑の札（さね）のように可動するように連結されて対称可変翼（２Ａ）を形成し、熱機関や燃焼機器の燃焼状態に応じて翼厚を変化させる。この動作を行う為に上下面の可動片（２ＡＢ）を可動接点（２ＡＢＡ）により連結して、その断面積を滑らかに拡縮動作させる動作機構（３）を有する。外筒（１）内の中心線上の所定の位置に設けられた対称可変翼（２Ａ）は気体の流れに平行し、飛行機の主翼と同様、断面が対称形であり鳥類翼の非対称翼ではない。対称可変翼（２Ａ）の翼厚を熱機関及び燃焼機器の排気等気体の流れに応じ、動作機構（３）により拡縮変化させ、発生する負圧を制御し、外筒（１）の外側に設けたバイパス路出口（１ＥＢ）から排気や気体を吸引排出させる。拡縮動作を円滑にする為に対称可変翼（２Ａ）の内部には内側へ引張る為の収縮するバネ（３ＡＢ）が設けられ、外部には上下の翼面を動作させる為の可動する腕木状の連結棒（３Ａ）が取付けられ、燃焼状態や排気等気体の流れに応じて連結棒（３Ａ）を介して上下の翼面の可動片（２ＡＢ）か可動板（２ＡＣ）を動かし対称可変翼（２Ａ）全体を対称状に拡縮動作をさせる。

図２を参照。可変機構（２）の構造は、外筒の中心線上に気体の流れに平行するが対称可変翼（２Ａ）が設けられ、その構造は２枚からなる可撓性のある可動板（２ＡＣ）を一対とし、上下対称の翼形をなし、熱機関や燃焼機器の排気等気体の流速の大少強弱に応じて翼厚を変化させる。この動作を行う為に上下面の可動板（２ＡＣ）に 連結して、対称可変翼（２Ａ）の断面積を滑らかに拡縮動作させる動作機構（３）を有する。可動板（２ＡＣ）の構造は上下面が各々同一の可撓性のある金属板で構成され、その左右両端に向かってスリットを複数設けて可撓し易くする。構成される対称可変翼（２Ａ）の内部には互いに内側へ引張る為の収縮するバネ（３ＡＢ）が設けられ、外部の表面の所定の位置には上下の翼面を動作させる為の可動する腕木状の連結棒（３Ａ）が取付けられ対称可変翼（２Ａ）及び下記に記す非対称可変翼（２Ｂ）に用いられる可動片（２ＡＢ）に代替することがで
きる。、熱機関及び燃焼機器の排気等気体の量及び流速に応じて連結棒（３Ａ）を介して上下の
翼面の可動板（２ＡＣ）を動かし対称可変翼（２Ａ）全体を対称状に拡縮動作をさせる。

可変機構（２）は、更に対称可変翼（２Ａ）と相対する外筒（１）の内面に、外筒（１）内部に向かって膨らみを持つ非対称可変翼（２Ａ）を、対称可変翼（２Ａ）と任意の距離を置いて挟んで設け、この非対称可変翼（２Ｂ）を動作機構（３）により動作させる。
相対する外筒（１）の上下の内面には鎧札、甲冑の札（さね）のように可動接点（２ＡＢＡ）で連結された可動片（２ＡＢ）か又は可撓性を持つ一枚の板である可動板（２ＡＣ）が外筒（１）内の中心線に向かって非対称に膨らませることが出来る非対称可変翼（２Ｂ）として設置する。内部には外筒（１）の内壁へ向かって収縮するバネ（３ＡＢ）が設けられる。そして最も膨らむ頂点に翼面を拡縮動作させる動作機構（３）である可動する腕木状の連結棒（３Ａ）が取付けられる。

可変機構（２）の上流の所定の位置に排気を加速する為の第一の加速子（４Ａ）を備え、
第一の加速子（４Ａ）の形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状であり、
中央部が狭窄されており、加速子（４Ａ）の内面側から外面側の上流に向かって真っ直ぐ
斜めに貫通する複多数の孔か溝を吸引孔（４ＡＢＣ）として設ける。加速子（４Ａ）の外
周を流れる排気等気体を内部で発生する負圧を用いて吸引する。

前記第一の加速子（４Ａ）の上流側に第二の加速子（４Ｂ）を設け、形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状又は錐台状であり、中央部付近が狭窄されており、加速子（４Ｂ）の内面側から外面側の上流に向かって真っすぐ斜めに貫通する多数の孔か溝を設け吸引孔（４ＡＢＣ）とし、同心線上に連設される。
加速子（４Ｂ）の外周を流れる排気等気体を内部で発生する負圧を用いて吸引する。

排気取入口（１Ｂ）にバイパス路（１Ｅ）を設け、排気管からの排気を分流させ、可変機構（３）の所定の場所へ導く。
排気や気体を本流と支流に分流し支流にした分を本流により第二加速子（４Ｂ）や第一加速子（４Ａ）及び可変機構（２）で発生する負圧で倍加され可変機構（２）の近傍に設けられたバイパス路出口（１ＥＢ）から吸引排出して排気効率を上げる。

図１を参照、本願の排気による排気の促進を図る装置の立体斜透視図である。四角筒状型
の参考例を示す。熱機関及び燃焼機器等その他の排気管の終端部に本願排気促進装置を接
続する。外筒（１）の形状は、両端が開口し、外筒（１）内の中央部付近の中心線上に気
体の流れに平行して横断面が中心線を挟んで対称をなす対称可変翼（２Ａ）を設け、外筒
（１）内の所定の位置の断面積を自在に滑らかに流線形に拡縮変化させる為、複数の可動
する接点で接合された複数の短冊状の金属板である可動片（２ＡＢ）で対称可変翼（２Ａ
）を形成する。３枚以上が望ましい。５〜６枚程度を推奨する。外筒（１）を箱筒状にす
る場合は可変機構（２）を中心線上に設けて対称可変翼（２Ａ）の前端部を固定し、後端
部を前後に滑るようにし、可動片（２ＡＢ）の拡縮動作を行う連結棒（３Ａ）を接続し、
動作可能にして可変機構（２）とし、拡縮する部分の直角方向に、排気取入口（１Ｂ）か
らバイパス路（１Ｅ）を経て分流されて来る排気等気体を、対称可変翼（２Ａ）の直角方
向や対称可変翼（２Ａ）と相対する非対称可変翼（２Ｂ）の間で発生する負圧によりバイ
パス路出口（１ＥＢ）から吸引排出させる。

図２を参照、実施例の正面図について説明する。外筒（１）内の所定の位置の中心線上に前記の対称可変翼（２Ａ）を設け、排気取入口（１Ｂ）付近に排気等気体を分流して可変機構（２）へ導くバイパス路（１Ｅ）設け、バイパス路出口（１ＥＢ）を可変機構（２）の対称可変翼（２Ａ）の直角方向へ設けた形状を示す参考例である。バイパス路出口（１ＥＢ）を可変機構（２）に接続し、可変機構（２）の対称可変翼（２Ａ）の厚みが薄くなった際、対称可変翼（２Ａ）と相対する非対称可変翼（２Ｂ）も断面積を縮小し、逆に対称可変翼（２Ａ）の厚みが厚くなり断面積を広げた際は対称可変翼（２Ａ）を挟んで相対する非対称可変翼（２Ｂ）も断面積を広げる。排気等気体の量や流れの大少強弱に滑らかに対応するべく対称可変翼（２Ａ）及び非対称可変翼（２Ｂ）共に可動片（２ＡＢ）を３枚以上、出来れば５枚位にするのが望ましい。
前端を固定し、後端を案内輪（２ＡＤ）と誘導路（２ＡＥ）を用いて前後に滑らせる。

図３を参照、図２に描く正面図のＡ−Ａ断面図であり、上から見た上面図である。可変機
構（２）の上流の所定の位置に、排気や気体の流れを加速する為の第一加速子（
４Ａ）を２個以上備え、その上流に第二加速子（４Ｂ）を備えてある。設置される第一の
加速子（４Ａ）の形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状であ
り、中央部が狭窄されており下流に向かって末広がりにし、対称可変翼（２Ａ）及び非対
称可変翼（２Ｂ）がその断面積を変化し負圧を発生する部分の排気を加速させ負圧発生を
促進する。更に必要に応じ、並列にこの第一加速子（４Ａ）及び第二加速子（４Ｂ）を設
ける。この図では加速子は２組並列に描かれてある。

図４を参照。図４は図２の左側面図である。Ｂ−Ｂ断面を表し、上流側から下流側を、排
気取入口（１Ｂ）から下流側を観る図である。円の内側の中心が第二の加速子（
４Ｂ）で、外側の円が第一の加速子（４Ａ）である。中央が対称可変翼（２Ａ）でこれを
挟んで所定の距離を置いて上下に非対称可変翼（２Ｂ）がある。第一加速子（４
Ａ）及び第二加速子（４Ｂ）は非対称可変翼（２Ｂ）と対称可変翼（２Ａ）のそれぞれの
中心線上に上下に２組、そして左右に二組合計４組が描かれてある。

図５を参照。図５ａは可動片（２ＡＢ）を用いた対称可変翼（２Ａ）の立体斜透視図である。図５ｂは可動片（２ＡＢ）を用いた非対称可変翼（２Ｂ）の立体斜透視図で
ある。この図では５枚の可動片（２ＡＢ）から構成される。後縁部の両端には案内輪（２ＡＤ）が一個ずつ装着される。案内輪（２ＡＤ）を収納する誘導路（２ＡＥ）は
外筒（１）の所定に位置に固定される。

図６を参照。図６ａは可動板（２ＡＣ）を用いた対称可変翼（２Ａ）の立体斜透視図である。図６ｂは可動板（２ＡＣ）を用いた非対称可変翼（２Ｂ）の立体斜透視図で
ある。可動板（２ＡＣ）が上下の２枚から構成される。撓める動作を容易にする為、左右の両端に向かって複数のスリット（２ＡＣＡ）を設ける。後縁部には案内輪（２
ＡＤ）が左右両端に一個ずつ装着される。案内輪（２ＡＤ）を収納する誘導路（２ＡＥ）は外筒（１）の所定に位置に固定される。この図には案内輪（２ＡＤ）を示すも
誘導路（２ＡＥ）を省略した。可動板（２ＡＣ）を、可動片（２ＡＢ）を用いた対称可変翼（２Ａ）及び非対称可変翼（２Ｂ）に代替することも出来る。

図７を参照。第一加速子（４Ａ）の上流側に第二加速子（４Ｂ）を設け、形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状又は錐台状であり、中央部付近が狭窄されており、終端部に向かって末広がりにする。上流側から下流側に向かっての断面の形状は最大膨らみ部分が全長の２５％から４５％位迄とし排気等気体の流速に応じ決める。更に狭窄された部分には外側を流れる排気を内部で発生する負圧で内側に吸引するべく内面から外面の上流側に向かって斜めに直通して開口する複数の溝か孔を吸引孔（４ＡＢＣ）として設ける。内側及び外周の前後端には、排気等気体の流れに平行して所定の迎角か捻りを与えた複数の旋回用鍔（４Ｃ）を任意の位置に設けて排気等気体の流れに旋回流を生じさせ、同心線上に連設される。

外筒（１）の排気取入口（１Ｂ）の下流側に、第一加速子（４Ａ）の上流に設けられた第
二加速子（４Ｂ）は、同心線上にある第一加速子（４Ａ）内を流れる排気や気体の流れの
加速をさらに強化する。取付板（４）で外筒（１）に固定される。取付板（４）は後縁に
は旋回流を発生させる為に所定の捻り（５Ａ）を与える。可変機構（２）で加速された排
気等気体を第一、第二の加速子で更に加速して負圧を強化し、バイパス路出口（１ＥＢ）
から強制的に吸引して、排気噴出口（１Ｃ）から廃棄する。

燃料供給装置や回転計やクランク軸等に感知器を付け、可逆電動機を動作機構用として動作させ、連結棒（３Ａ）を介して可動片（２ＡＢ）や可動板（２ＡＣ）を動かす。動力としては図示せぬ可逆電動機等を使用する。また可逆電動機等はピトー管等の感知器による排気状態に応じて動作する。

外筒（１）内に設けられた取付板（５）は排気の流れに対し並行して直交する所定の角度を与え、複数個を設けて外筒（１）内部の各部材を連結固定し、後縁に所定の角度の捻り（５Ａ）を与えて排気の流れに旋回流を発生させる。

図１、２、３を参照。外筒（１）及び排気取入口（１Ｂ）の内面の任意の位置に任意の大き
さのハの字状の突起（７Ａ）を複数設け、この下流側に三角状か涙滴状突起（７Ｂ）の何
れか一方の突起を複数設け、これを一組として、任意の組数を設ける。三角状か涙滴状突
起（７Ｂ）は通称ボルテックスジェネレイターと言われ整流化する為航空機の主翼のフラ
ップの上流に設けられている。

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 外筒
１Ｂ 排気取入口
１Ｃ 排気噴出口
１Ｅ バイパス路
１ＥＡ バイパス路入口
１ＥＢ バイパス路出口
１ＥＢＣ 整流板
２ 可変機構
２Ａ 対称可変翼
２ＡＢ 可動片
２ＡＢＡ 可動接点
２ＡＣ 可動板
２ＡＣＡスリット
２ＡＤ 案内輪
２ＡＥ 誘導路
２Ｂ 非対称可変翼
３ 動作機構
３Ａ 連結棒
３ＡＢ バネ
４Ａ 第一加速子（中空円錐台状または中空角錐台状）
４Ｂ 第二加速子（中空円錐台状または中空角錐台状）
４ＡＢＣ 吸引孔
４Ｃ 旋回用鍔
５ 取付板
５Ａ 捻り
７ 鋸歯状突起
７Ａ ハの字状突起
７Ｂ 三角状又は涙滴状突起

Claims (7)

1. 本願排気促進装置は排気を利用して排気の促進を図る装置であり、構造は外筒の両端が開口して筒状をなし、外筒内の中心線上の所定の位置に、気体の流れに対して外筒内の中心線を挟んで上面及び下面が対称の翼形をなす対称可変翼を設け、その対称可変翼の断面積を熱機関及び燃焼機器の燃焼状態に応じて自在に拡縮変化させる可変機構を設ける排気促進装置。
2. 前記可変機構の対称可変翼は、外筒内の中心線を挟んで対称の翼形をなし、上面及び下面が可動接点で連結された複数の短冊状の可動片により形成され、熱機関や燃焼機器の燃焼状態に応じて翼厚を変化させ、この動作を行う為に上下面の可動片を可動接点により連結して、その断面積を滑らかに拡縮動作させる動作機構を有することを特徴とする請求項１に記載の排気促進装置。
3. 前記可変機構の構造は、外筒の中心線上に気体の流れに平行するが対称可変翼が設けられ、その構造は可撓性のある一対の可動板（２ＡＣ）が上下対称翼形をなし、熱機関や燃焼機器の燃焼状態の気体の流れに応じて翼厚を変化させ、この動作を行う為に、上下面を構成する可動板を連結して、対称可変翼の断面積を滑らかに拡縮動作させる動作機構を有することを特徴とする請求項１に記載の排気促進装置。
4. 前記可変機構は、更に対称可変翼と相対する外筒の内面に、外筒内部に向かって膨らみを持つ非対称可変翼を、対称可変翼と任意の距離を置いて挟んで設け、この非対称可変翼を動作機構により動作させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の排気促進装置。
5. 可変機構の上流の所定の位置に排気を加速する為の第一加速子を備え、第一加速子の形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状であり、中央部が狭窄されており、第一加速子の内面側から外面側の上流に向かって斜めに貫通する多数の孔か溝を設け吸引孔とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の排気促進装置。
6. 前記第一の加速子の上流側に第二の加速子を設け、形状は両端が開口した中空の喇叭状で、上流側が漏斗状又は錐台状であり、中央部が狭窄されており、第二加速子の内面側から外面側の上流に向かって斜めに貫通する多数の孔か溝を設け吸引孔とし、同心線上に連設されることを特徴とする請求項５に記載の排気促進装置。
7. 前記外筒の両端部の一方を排気取入口とし、排気取入口付近にバイパス路を設け、排気を前記可変機構の所定の場所へ導く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排気促進装置。

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