JP6389982B1 - 熱機関及び燃焼機器の排気利用による排気促進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃、外燃機関を問わず既存設備に直接後付けや交換が可能であり、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と、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。【解決手段】両端が開口した排気外筒１の上流端部の断面積を下流側端部の断面積よりも大きく広げて外筒外気取入口１Ａを形成する。外筒外気取入口１Ａの下流側直筒部に、外面上流側から内面下流側に向けて貫通する複数の外気吸入口１Ｃを設ける。排気外筒１の内部に、内筒２を複数の取付板により固定して、排気外筒１と内筒２の間に外気加速路１Ｄを形成する。内筒２には、内面上流側から外面下流側に向けて貫通する複数の排気排出孔２Ｃを設ける。これにより排気速度を加速させ、排気効率の向上を図り、排気を促進することにより、燃料の節減を図る。【選択図】図１

Description

熱機関及び燃焼機器の排気を促進する装置に関する。

従来例の問題点としては、排気促進装置が消音器と兼用で装置自体が大きかったり、高価であり既設装置との交換が必要であった。

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や交換が可能であり、小型安価、製作容易、取付を簡単にした。

両端が開口した中空の筒状をなす排気外筒（１）の上流端部の断面積を、下流側端部の開口部の
断面積より広げて外筒外気取入口（１Ａ）とし、下流側端部の開口部を外筒排気噴出口（１Ｂ）とし、所定の位置から直筒の形状をなして、該外筒外気取入口（１Ａ）の下流に、排気外筒（１）の外面上流側から内面下流側に向かって貫通する複数の孔か所定の幅を有する複数の間隙かの何れか一方を設けてこれらを外気吸入孔（１Ｃ）とし、排気外筒（１）内の中心線上に両端が開口した中空の筒状をなす内筒（２）を排気外筒（１）の内面から所定の距離を置いて設け、生じた距離空間を外気加速路（１Ｄ）とし、上流端部を排気取入口（２Ａ）とし、該内筒（２）は内面上流側から外面下流側に向けて貫通する複数の排気排出孔（２Ｃ）を設け、外気加速路（１Ｄ）内には、内筒（２）と排気外筒（１）間を保つ取付板（２Ｄ）が複数設けられ、前記排気取入口（２Ａ）を排気管（７）や消音器（８）の所定の位置に取付けることを特徴とする。

前記内筒（２）の下流端部を排気噴出口（２Ｂ）とし、該排気噴出口（２Ｂ）を開閉する排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）を可動させる可動部材兼支点（１２Ｂ）を該排気噴出口（２Ｂ）の端部か外筒排気噴出口（１Ｂ）の端部の何れか一方に取付け、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の下流側端部には連結部材（１２ＢＡ）を取付けて、可動部材兼支点（１２Ｂ）に可動連結させ、該排気噴出口（２Ｂ）を開閉することを特徴とする。

排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の構造は錐形状をなし、尖端近傍に所定の角度や捻りを与えた旋回流羽（２ＧＡ）を複数枚取り付けた促進傘（２Ｅ）であり、尖端部を上流に向けて、該促進傘（２Ｅ）を自在に開閉出来るように、その下流側端部を連結部材（１２ＢＡ）に固定し、然る後前記可動部材兼支点（１２Ｂ）に可動連結して、外気の風圧を利用して排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）により該排気噴出口（２Ｂ）を自在に開閉することを特徴とする。

排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の構造は平板状の板に、中心から外側に向かって放射状で後端部に捻りを与えた転流羽（２Ｈ）を複数枚取付けた旋回拡散板（２Ｊ）であり、転流羽（２Ｈ）の取付面を上流側に向けて、該旋回拡散板（２Ｊ）を自在に開閉出来るように、その下流側端部を連結部材（１２ＢＡ）に固定し、然る後前記可動部材兼支点（１２Ｂ）に可動連結して、外気の風圧を利用して排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）により該排気噴出口（２Ｂ）を自在に開閉することを特徴とする。

前記排気取入口（２Ａ）の端部か、排気管（７）や消音器（８）の該排気取入口（２Ａ）を接続する部分の何れかの一方に取付角度を自在に変更出来る可撓性部材（２ＡＡ）を設けたことを特徴とする。

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斜視断面図を示す。 本発明の排気促進装置の正面図及び排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の風圧板（１２）利用による機械的動作の参考図を示す。 本発明の排気促進装置の排気噴出口（２Ｂ）の開閉をする排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の付属部品の立体参考図、図（ａ）は促進傘（２Ｅ）の立体図を示す。図（ｂ）は旋回拡散板（２Ｊ）の立体図を示す。 本発明の排気促進装置の排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の電気的動作の参考図を示す。

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、製作容易で消音器への取付けを容易にした。

請求項１に対する説明をする。両端が開口した中空の筒状をなす排気外筒（１）の上流端部の断面積を、下流側端部の断面積よりも大きく広げて外筒外気取入口（１Ａ）とし、下流側端部の開口部を外筒排気噴出口（１Ｂ）とする。所定の位置から直筒の形状をなして、該外筒外気取入口（１Ａ）の下流に、外面上流側から内面下流側に向かって貫通する複数の孔か所定の幅を有する複数の間隙かの何れか一方を設けてこれらを外気吸入孔（１Ｃ）とする。そして、該外気吸入孔（１Ｃ）の下流端部には外側上流に向かって突出する鍔（１ＣＡ）を該外気吸入孔（１Ｃ）毎に設け、排気外筒（１）内の中心線上に両端が開口した中空の筒状をなす内筒（２）を排気外筒（１）の内面から所定の距離を置いて設け、生じた距離空間を外気加速路（１Ｄ）とする。内筒（２）の上流開口部を排気取入口（２Ａ）とする。該内筒（２）は内面上流側から外面下流側に向けて貫通する複数の排気排出孔（２Ｃ）を設け、該排気排出孔（２Ｃ）の下流端部に内面上流に向かって突出する鍔（２ＣＡ）を排気排出孔（２Ｃ）毎に設け、外気加速路（１Ｄ）内には、内筒（２）を排気外筒（１）に接続固定する取付板（２Ｄ）を複数設け、該内筒（２）の下流端部を排気噴出口（２Ｂ）とし、該排気噴出口（２Ｂ）の上端部か外筒排気噴出口（１Ｂ）の上端部の何れか一方に、可動部材兼支点（１２Ｂ）を取付け、該排気噴出口（２Ｂ）を開閉する排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の下流端部に取付けられる連結部材（１２ＢＡ）に可動連結し、可動部材兼支点（１２Ｂ）を、外気の風圧により電気的に機械的に動作させる。

請求項２に対する説明をする。排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）は、可動部材兼支点（１２Ｂ）や連結部材（１２ＢＡ）に取付けられる促進傘（２Ｅ）や該旋回拡散板（２Ｊ）の何れかを取付け、排気噴出口（２Ｂ）を開閉動作する。その動作方法は、電気的に動作させる場合は外気の流れを感知させる為、一例としてピトー管を用い、感知した信号を電流に変えて増幅し、可逆電動機や磁石を動かし、可動部材兼支点（１２Ｂ）に伝達し、接続されている連結部材（１２ＢＡ）に取付けられた促進傘（２Ｅ）や旋回拡散板（２Ｊ）を動かす。又機械的に動作させる場合は図１及び図２に示す通り、直接外気の流れに応じて動作する風圧板（１２Ａ）を用いて、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）を動作させる。

請求項３に対する説明をする。排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）に取付ける促進傘（２Ｅ）
の構造は錐形状をなし、尖端を上流側へ向け、尖端近傍に所定の角度や捻りを与えた旋回流羽（２ＧＡ）を複数枚取り付け、内筒（２）に浸入した排気を旋回流羽（２ＧＡ）により旋回させる。錐形を利用して遠心力を増幅させ、後端部の返し（２ＥＡ）により、排気を排気排出孔（２Ｃ）の最終孔へ排出させる。そして下流側端部を連結部材（１２ＢＡ）に固定し、該連結部材（１２ＢＡ）を前記可動部材兼支点（１２Ｂ）に接続し、外気の風圧を利用するか、それとも電気的に可逆電動機や電磁石等を用いて排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）を動作させ、該排気噴出口（２Ｂ）を自在に開閉する。

請求項４に対する説明をする。排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）に取付ける旋回拡散板（２Ｊ）の構造は平板状の板に、中心から外側に向かって放射状で後端部に捻りを与えた転流羽（２Ｈ）を複数枚取付けた旋回拡散板（２Ｊ）を、転流羽（２Ｈ）の取付面を上流側に向け、該該旋回拡散板（２Ｊ）の下流側端部を連結部材（１２ＢＡ）に固定して、該連結部材（１２ＢＡ）を前記可動部材兼支点（１２Ｂ）に接続し、外気の風圧を利用するか、それとも電気的に可逆電動機や電磁石等を用いて排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）を動作させ、該排気噴出口（２Ｂ）を自在に開閉する排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）。

請求項５に対する説明をする。内筒（２）の排気取入口（２Ａ）の前端には、中心線を任意の角度で取付け調整出来る取付け角度変更自在部材か可撓性部材（２ＡＡ）を設ける。又は該取付け角度変更自在部材か可撓性部材（２ＡＡ）を排気管（７）や消音器（８）の内筒（２）を取付ける部分に設け、排気取入口（２Ａ）を接続する。取付け角度自在部材か可撓性部材（２ＡＡ）に接続した内筒（２）を下方に任意の角度で傾斜させると、排気噴出口（２Ｂ）の端面方向と外筒排気噴出口（１Ｂ）の端面の鉛直方向との間に隙間が生じる。更に排気噴出口（２Ｂ）と外筒排気噴出口（１Ｂ）の端面を適当な角度で斜めに切り落すと、この隙間は増大する。排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の促進傘（２Ｅ）や旋回拡散板（２Ｊ）の下流側端部に取付けられた連結部材（１２ＢＡ）を排気噴出口（２Ｂ）の上端部か外筒排気噴出口（１Ｂ）の上端部に設けられた可動部材兼支点（１２Ｂ）に接続する。そして機械的動作をする風圧板（１２Ａ）か電気的駆動装置に連結し、外気の流れが所定の圧力に達した際、連結された該可動部材兼支点（１２Ｂ）は連結部材（１２ＢＡ）に取付けられた排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）により、排気噴出口（２Ｂ）を自在に開閉させる。

促進傘（２Ｅ）の構造は、錐形状をなし、尖端部を上流に向けて、下流終端部に返し（２ＥＡ）を外周面上に一周させて設ける。斜面の所定の位置に、所定の角度を与えるか、後端部を捻るかした旋回流羽（２ＧＡ）を複数枚設けて旋回流を発生させ、排気を最終の排気排出孔（２Ｃ）へ導く。返し（２ＥＡ）を設けたのは、旋回する排気の遠心力と慣性力を利用し、速やかに排気排出孔（２Ｃ）の最終孔へ導く。促進傘（２Ｅ）の下流側端部を連結部材（１２ＢＡ）に取付け、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）とする。

旋回拡散板（２Ｊ）の構造は平板状の板に、中心から外側に向かって放射状で所定の角度を与えて末広がりにするか或るいわ、後端部に捻りを与えるかした転流羽（２Ｈ）を複数枚取付け、取付面を上流側に向ける。排気をその慣性力を利用して取付面に直撃させ、転流羽（２Ｈ）により遠心力に変え、速やかに排気排出孔（２Ｃ）の最終孔へ導く。そして下流側端部を連結部材（１２ＢＡ）に取付ける。

内筒（２）を排気外筒（１）に支える取付板（２Ｄ）は複数、排気外筒（１）と内筒（２）間に設け、所定の角度を与えて取付けるか、又は後端部を捻りかして取付け、浸入した外気に旋回流を発生させる。内筒（２）と排気外筒（１）との空間である外気加速路（１Ｄ）の所定の距離を保持のみならず排気外筒（１）へ内筒（２）を支持する。

外筒外気取入口（１Ａ）、外気吸入口（１Ｃ）及び取付板（２Ｄ）の前縁かその近傍には乱流発生突起（４）を設けそして前縁下流に任意の大きさのハの字状突起（５）を設けて乱流を発生させ、所定の距離を置いて下流側に整流化突起（６）を設け、発生させた乱流を整流化し消音効果を図る。

排気外筒（１）の内面の任意の位置に任意の大きさの乱流発生突起（４）を複数設け、下流側に三角状又は涙滴状突起をなす整流化突起（６）の何れか一方の突起を複数設け００２１段と同じ効果を上げる。

図に対する説明をする。図１は本願の請求項１に記す本願排気促進装置の立体斜視断面図である。排気管（７）は、可撓性部材（２ＡＡ）を曲げて水平状態の中心線より下方に下がった斜めの状態に設けた参考図である。内筒（２）の水平状態に比べ排気噴出口（２Ｂ）は、鉛直方向との間にそれなりの隙間が生じる。外気の流れが無い場合、風圧板（１２Ａ）は動作せず、可動部材兼支点（１２Ｂ）に取付けられた促進傘（２Ｅ）、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）は重力により排気噴出口（２Ｂ）から離れて、鉛直方向に垂れ下がり、該排気噴出口（２Ｂ）は開いた状態になる。外気の流れが早くなると機械的な機構である風圧板（１２Ａ）が動作し、連結された可動部材兼支点（１２Ｂ）は連結部材（１２ＢＡ）を動かし、該連結部材（１２ＢＡ）取付けられた排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）は排気噴出口（２Ｂ）を塞ぐ。排気取入口（２Ａ）から浸入した排気は直進し、外気加速路(１Ｄ)を流れる外気により排気排出孔（２Ｃ）から吸引排出され、更に促進傘（２Ｅ）や旋回拡散板（２Ｊ）に衝突し、排気排出孔（２Ｃ）の最終孔から排出される。

排気は排気取入口（２Ａ）から内筒（２）内へ浸入する。この際、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）により、排気噴出口（２Ｂ）が閉鎖されている場合、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の促進傘（２Ｅ）や旋回拡散板（２Ｊ）によって流れを妨害された排気は内筒（２）内に於いて、その圧力は上昇する。そして外気加速路（１Ｄ）へ向かって拡散する。一方、内筒（２）と排気外筒（１）の間の外気加速路（１Ｄ）へ浸入した外気は加速され、狭い空間故負圧が発生する。然る後、排気は内筒（２）の排気排出孔（２Ｃ）から吸引され、外筒排気噴出口（１Ｂ）から排出される。外筒排気噴出口（１Ｂ）の後端部は外側へ向け末広がりにして排気の噴出拡散の無限大化を図る。

図２は本願の排気促進装置の請求項１に記す正面図である。風圧板（１２）による機械的動作を示す参考図である。風圧板（１２）が動作し、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の促進傘（２Ｅ）が内筒の排気噴出口（２Ｂ）を閉じた状態を示している。図１では、内筒（２）が、取付けられる排気管（７）や消音器（８）の接続部分が本来斜め下方向きであるが、見やすくするため、あえて排気管（７）や消音器（８）の接続部分を右上方向にして、本願を水平に描いた。排気噴出口（２Ｂ）や外筒排気噴出口（１Ｂ）の端面が中心線と直角の場合は排気外筒（１）や内筒（２）が傾いた角度の分だけ排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の促進傘（２Ｅ）や旋回拡散板（２Ｊ）は排気噴出口（２Ｂ）から離れて開く、図１の右側下を参照、隙間、動作範囲を記した。

図の左側が上流で、排気や外気を取り込む。右側が下流で、排気外筒（１）の外気吸入口
（１Ｃ）から取込まれた外気は排気排出孔（２Ｃ）から排気を吸引し、外気と混合して排出される。内筒（２）の排気取入口（２Ａ）を絞らず、直筒にし、排気管（７）や消音器の所定の位置に接続した、小型化した参考図である。外径は図１よりも小さくなる。外気の流れが速くなり、風圧板（１２Ａ）やその他の動作装置が動作し、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の促進傘（２Ｅ）や旋回拡散板（２Ｊ）が排気噴出口（２Ｂ）を閉じた場合、内筒（２）内の力は上昇する。外気加速路（１Ｄ）内の外気速度は増して負圧は上昇し、排気排出孔（２Ｃ）からの吸引排出量は増加する。反対に外気の風圧が低い場合、排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の重力により排気噴出口（２Ｂ）は開く。排気効率を上げる為、排気排出孔（２Ｃ）の最終孔の面積を広げる。

図３は排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）の立体斜視図である。図（ａ）は促進傘（２Ｅ）を示し、図（ｂ）は旋回拡散板（２Ｊ）を示す。

図４は排気噴出口開閉装置（２ＢＡ）を電気的に動作させる参考図である。００１４段を参照。ピトー管を用い、感知した信号を電流に変えて増幅し、可逆電動機や磁石を動かし、可動部材兼支点（１２Ｂ）に伝達し、接続されている連結部材（１２ＢＡ）に取付けられた促進傘（２Ｅ）や旋回拡散板（２Ｊ）を動かす。

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
１Ａ 外筒外気取入口
１Ｂ 外筒排気噴出口
１Ｃ 外気吸入孔
１ＣＡ 鍔
１Ｄ 外気加速路
２ 内筒
２Ａ 排気取入口
２ＡＡ 可撓性部材
２Ｂ 排気噴出口
２ＢＡ 排気噴出口開閉装置
２Ｃ 排気排出孔
２ＣＡ 鍔
２Ｄ 取付板
２ＤＡ 取付板捻り
２Ｅ 促進傘
２ＥＡ 返し
２ＧＡ 旋回流羽
２Ｈ 転流羽
２Ｊ 旋回拡散板
４ 乱流発生突起
５ ハの字状突起
６ 整流化突起
７ 排気管
８ 消音器
１２Ａ 風圧板

Claims (4)

1. 両端が開口した中空の筒状をなす排気外筒の上流端部の断面積を、下流側端部の開口部の断面積より広げて外筒外気取入口とし、下流側端部の開口部を外筒排気噴出口とし、所定の位置から直筒の形状をなして、該外筒外気取入口の下流に、排気外筒の外面上流側から内面下流側に向かって貫通する複数の孔か所定の幅を有する複数の間隙かの何れか一方を設けてこれらを外気吸入孔とし、該外気吸入孔の下流端部には外側上流に向かって突出する鍔を該外気吸入孔毎に設け、排気外筒内の中心線上に両端が開口した中空の筒状をなす内筒を排気外筒の内面から所定の距離を置いて設け、生じた距離空間を外気加速路とし、上流端部を排気取入口とし、下流端部を排気噴出口とし、該排気噴出口を開閉する排気噴出口開閉装置を可動させる可動部材兼支点を該排気噴出口の端部か外筒排気噴出口の端部の何れか一方に取付け、排気噴出口開閉装置の下流側端部には連結部材を取付けて、可動部材兼支点に可動連結させ、該排気噴出口を開閉することを特徴とする排気促進装置。
2. 排気噴出口開閉装置の構造は錐形状をなし、尖端近傍に所定の角度や捻りを与えた旋回流羽を複数枚取り付けた促進傘であり、尖端部を上流に向けて、該促進傘を自在に開閉出来るように、その下流側端部を連結部材に固定し、然る後前記可動部材兼支点に可動連結して、外気の風圧を利用して排気噴出口開閉装置により該排気噴出口を自在に開閉することを特徴とする請求項１に記載された排気促進装置。
3. 排気噴出口開閉装置の構造は平板状の板に、中心から外側に向かって放射状で後端部に捻りを与えた転流羽を複数枚取付けた旋回拡散板であり、転流羽の取付面を上流側に向けて、該旋回拡散板を自在に開閉出来るように、その下流側端部を連結部材に固定し、然る後前記可動部材兼支点に可動連結して、外気の風圧を利用して排気噴出口開閉装置により該排気噴出口を自在に開閉することを特徴とする請求項１に記載された排気促進装置。
4. 前記排気取入口の端部か、排気管や消音器の該排気取入口を接続する部分の何れか一方に取付角度を自在に変更出来る部材か可撓性部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載された排気促進装置。

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