JPH05187252A - 直接サイクルエンジン - Google Patents
直接サイクルエンジンInfo
- Publication number
- JPH05187252A JPH05187252A JP2156592A JP2156592A JPH05187252A JP H05187252 A JPH05187252 A JP H05187252A JP 2156592 A JP2156592 A JP 2156592A JP 2156592 A JP2156592 A JP 2156592A JP H05187252 A JPH05187252 A JP H05187252A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- cylinder
- eccentric roller
- engine
- cycle engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水中又は宇宙などの空気の存在しないところ
で使用される極めてコンパクトなロータリ形直接サイク
ルエンジンを提供するにある。 【構成】 円筒状シリンダ２０と、該シリンダに内接し
その軸のまわりに回転する偏心ローラ２６と、先端が該
偏心ローラに接したシールブレード３０とにより容積可
変形燃焼膨張室２８と排気ガスチャンバ２９が構成さ
れ、前記膨張室には液体水素、液体酸素及び循環水用の
噴射弁と点火栓を具え、前記排出ガスチャンバには排出
ポートを有してなることを特徴としている。
で使用される極めてコンパクトなロータリ形直接サイク
ルエンジンを提供するにある。 【構成】 円筒状シリンダ２０と、該シリンダに内接し
その軸のまわりに回転する偏心ローラ２６と、先端が該
偏心ローラに接したシールブレード３０とにより容積可
変形燃焼膨張室２８と排気ガスチャンバ２９が構成さ
れ、前記膨張室には液体水素、液体酸素及び循環水用の
噴射弁と点火栓を具え、前記排出ガスチャンバには排出
ポートを有してなることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気の存在しない場所
で使用される深海艇原動機、海中原動機、宇宙原動機等
の直接サイクルエンジンに関する。
で使用される深海艇原動機、海中原動機、宇宙原動機等
の直接サイクルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】地球の３／４の表面積を占める海洋は魚
介類はもとより、鉱物資源等の宝庫である。その活用を
図るためには、海表面のみでなく海中及び海底の様相を
知る必要がある。これを実現するため深海艇が利用され
る。該深海艇としては母船からの有索により動力を得て
海中を航行する方式と、無索で自由に行動可能な方式と
がある。後者の方式では艇内に動力源を有する必要があ
り、現在では専ら蓄電池が用いられている。しかし該蓄
電池では稼動時間が２〜３時間に限られるため、その打
開策の１つとして図３に挙げるような直接サイクルエン
ジンが研究開発されている。（Engineering １９８８−
１１参照）
介類はもとより、鉱物資源等の宝庫である。その活用を
図るためには、海表面のみでなく海中及び海底の様相を
知る必要がある。これを実現するため深海艇が利用され
る。該深海艇としては母船からの有索により動力を得て
海中を航行する方式と、無索で自由に行動可能な方式と
がある。後者の方式では艇内に動力源を有する必要があ
り、現在では専ら蓄電池が用いられている。しかし該蓄
電池では稼動時間が２〜３時間に限られるため、その打
開策の１つとして図３に挙げるような直接サイクルエン
ジンが研究開発されている。（Engineering １９８８−
１１参照）
【０００３】図３において０１は往復動エンジンであ
り、混合器０２により形成された水素（Ｈ2 ）と酸素
（Ｏ2 ）を含んだヘリウムガス（Ｈｅ）が吸気弁０１１
より吸入される。
り、混合器０２により形成された水素（Ｈ2 ）と酸素
（Ｏ2 ）を含んだヘリウムガス（Ｈｅ）が吸気弁０１１
より吸入される。
【０００４】次いで排気管系に設置された過給器０５の
タービン０５１に前記水蒸気を含むＨｅガスの排出ガス
の動圧エネルギを与え、その後復水器０６を通る際にＨ
ｅ排出ガス中の水蒸気成分が凝縮分離され、ポンプ０１
７により系外に放出される。除湿されたＨｅガスはコン
プレッサ０５２により圧縮され、配管０８をへて混合器
０２に送られ、前記従来形エンジンの１サイクルを終了
する。
タービン０５１に前記水蒸気を含むＨｅガスの排出ガス
の動圧エネルギを与え、その後復水器０６を通る際にＨ
ｅ排出ガス中の水蒸気成分が凝縮分離され、ポンプ０１
７により系外に放出される。除湿されたＨｅガスはコン
プレッサ０５２により圧縮され、配管０８をへて混合器
０２に送られ、前記従来形エンジンの１サイクルを終了
する。
【０００５】この混合ガスは、循環ガス（作動ガス）で
あるヘリウムに理論モル当量比に相当する２：１の水素
と酸素のガスが、ボンベ０３及び０４から混合器０２に
供給されて作られる。エンジン内で圧縮されたガスは点
火栓０１２で着火され、そのガスの燃焼により生ずる作
動ガスの膨張エネルギが、ピストンクランク機構０１４
を介して動力として取り出され、次いで前記ピストンの
上昇行程で水素ガス（Ｈ2 ）と酸素ガス（Ｏ2 ）の燃焼
後に生じた水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を含むＨｅガスは排気弁０
１３を通り排出される。
あるヘリウムに理論モル当量比に相当する２：１の水素
と酸素のガスが、ボンベ０３及び０４から混合器０２に
供給されて作られる。エンジン内で圧縮されたガスは点
火栓０１２で着火され、そのガスの燃焼により生ずる作
動ガスの膨張エネルギが、ピストンクランク機構０１４
を介して動力として取り出され、次いで前記ピストンの
上昇行程で水素ガス（Ｈ2 ）と酸素ガス（Ｏ2 ）の燃焼
後に生じた水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を含むＨｅガスは排気弁０
１３を通り排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】耐圧構造容器である深
海艇の船内は狭いため、前記深海艇用原動機は出来る限
りコンパクトに製作する必要がある。ところが従来形原
動機は比容積の大きいヘリウムガスを循環媒体として使
用しており、且ピストンとクランク機構をそなえた往復
動型エンジンを使用しているため、前記要求に合致した
エンジンとはいい難いものであった。
海艇の船内は狭いため、前記深海艇用原動機は出来る限
りコンパクトに製作する必要がある。ところが従来形原
動機は比容積の大きいヘリウムガスを循環媒体として使
用しており、且ピストンとクランク機構をそなえた往復
動型エンジンを使用しているため、前記要求に合致した
エンジンとはいい難いものであった。
【０００７】本発明の目的は前記従来装置の問題点を解
消し、水中又は宇宙などの空気の存在しない場所で使用
される極めてコンパクトなロータリ形の直接サイクルエ
ンジンを提供するにある。
消し、水中又は宇宙などの空気の存在しない場所で使用
される極めてコンパクトなロータリ形の直接サイクルエ
ンジンを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の直接サイクルエ
ンジンは、循環媒体として比容積の小さい水と回転容積
型エンジンを使用したことを特徴としている。
ンジンは、循環媒体として比容積の小さい水と回転容積
型エンジンを使用したことを特徴としている。
【０００９】
【作用】循環媒体として従来のヘリウムガスから水に変
更したので、作動流体容積が１／１０００に減少する。
その為ガス配管、混合器、過給器等の占めていた容積の
コンパクト化が可能となり、又液体水素と液体酸素を燃
焼室へ直接噴射し、火花点火すると同時に水噴射を加え
て作動ガス温度を適温に調節してロータリエンジンに供
給する。前記ロータリエンジンとしては円筒状シリンダ
と、該円筒状シリンダに内接する偏心ローラと、シリン
ダ内の案内溝に収められたシールブレードとから構成さ
れ、容積可変形の燃焼膨張室と排出ガスチャンバを円筒
状容積内に収容できるので、大幅なコンパクト化が可能
となる。
更したので、作動流体容積が１／１０００に減少する。
その為ガス配管、混合器、過給器等の占めていた容積の
コンパクト化が可能となり、又液体水素と液体酸素を燃
焼室へ直接噴射し、火花点火すると同時に水噴射を加え
て作動ガス温度を適温に調節してロータリエンジンに供
給する。前記ロータリエンジンとしては円筒状シリンダ
と、該円筒状シリンダに内接する偏心ローラと、シリン
ダ内の案内溝に収められたシールブレードとから構成さ
れ、容積可変形の燃焼膨張室と排出ガスチャンバを円筒
状容積内に収容できるので、大幅なコンパクト化が可能
となる。
【００１０】
【実施例】以下図１〜２を参照し本発明の一実施例につ
いて説明する。図１は本発明に係るロータリ形直接サイ
クルエンジンの断面図、図２は前記エンジンを組み込ん
だ原動機プラントのシステムフロー線図である。図２に
よりプラント全体の構成と作動について説明する。１は
燃料系統を示し、燃料として液体水素１１を使用し、ま
た酸化剤として液体酸素１２を用いる。２は本発明のロ
ータリ形直接サイクルエンジンである。燃料系統１にお
いて、液体水素１１と液体酸素１２はそれぞれ噴射弁２
１，２２からエンジン２内に理論モル当量比２：１の割
合で噴射され、点火栓２４で火花が飛ばされると、液体
水素１１と液体酸素１２の間に燃焼がおこり、これによ
り動力を発生して推進器３を回す。
いて説明する。図１は本発明に係るロータリ形直接サイ
クルエンジンの断面図、図２は前記エンジンを組み込ん
だ原動機プラントのシステムフロー線図である。図２に
よりプラント全体の構成と作動について説明する。１は
燃料系統を示し、燃料として液体水素１１を使用し、ま
た酸化剤として液体酸素１２を用いる。２は本発明のロ
ータリ形直接サイクルエンジンである。燃料系統１にお
いて、液体水素１１と液体酸素１２はそれぞれ噴射弁２
１，２２からエンジン２内に理論モル当量比２：１の割
合で噴射され、点火栓２４で火花が飛ばされると、液体
水素１１と液体酸素１２の間に燃焼がおこり、これによ
り動力を発生して推進器３を回す。
【００１１】水素と酸素は化学変化を起して水蒸気とな
るが、３０００℃以上の高温を発生するため、そのまま
では燃焼室壁の溶損又は溶融を生ずる。その為水噴射弁
２３により水を燃焼室内に噴射し、作動蒸気温度を運転
可能な２０００〜２５００℃まで低下させる。この水は
後述するように復水器４で生成された凝縮水の１部を使
用する。仕事を終えた作動蒸気はエンジン２より排出さ
れ、復水器４に送られて復水された後ポンプ５１により
貯水槽５に送水されるか、あるいはプラント系外へ放出
される。またこの生成水の一部は上述したようにポンプ
５２によってエンジン内の燃焼蒸気の制御用循環水とし
て使用される。
るが、３０００℃以上の高温を発生するため、そのまま
では燃焼室壁の溶損又は溶融を生ずる。その為水噴射弁
２３により水を燃焼室内に噴射し、作動蒸気温度を運転
可能な２０００〜２５００℃まで低下させる。この水は
後述するように復水器４で生成された凝縮水の１部を使
用する。仕事を終えた作動蒸気はエンジン２より排出さ
れ、復水器４に送られて復水された後ポンプ５１により
貯水槽５に送水されるか、あるいはプラント系外へ放出
される。またこの生成水の一部は上述したようにポンプ
５２によってエンジン内の燃焼蒸気の制御用循環水とし
て使用される。
【００１２】次に図１を参照し本発明の直接サイクルロ
ータリエンジンの構造と作用原理について説明する。前
記エンジン２は円筒型のシリンダ２０と、該シリンダに
内接する偏心ローラ２６と、該偏心ローラと頂面が接し
シリンダ２０内の案内溝２７に収められたシールブレー
ド３０の主要３部品より構成され、又この３部品と側板
２０１及び２０２により２つのチャンバ即ち燃焼膨張室
２８と排出ガスチャンバ２９が形成される。燃焼膨張室
２８には液体水素、液体酸素と循環供給水用の各噴射弁
２１，２２，２３と点火栓２４が設けられており、また
排出ガスチャンバ２９には排気ポート２５が設置されて
いる。
ータリエンジンの構造と作用原理について説明する。前
記エンジン２は円筒型のシリンダ２０と、該シリンダに
内接する偏心ローラ２６と、該偏心ローラと頂面が接し
シリンダ２０内の案内溝２７に収められたシールブレー
ド３０の主要３部品より構成され、又この３部品と側板
２０１及び２０２により２つのチャンバ即ち燃焼膨張室
２８と排出ガスチャンバ２９が形成される。燃焼膨張室
２８には液体水素、液体酸素と循環供給水用の各噴射弁
２１，２２，２３と点火栓２４が設けられており、また
排出ガスチャンバ２９には排気ポート２５が設置されて
いる。
【００１３】上死点近傍で液体水素と液体酸素が各噴射
弁２１，２２からそれぞれ燃焼室２８内に噴射され、そ
の直後に点火栓２４により点火されると前記水素と酸素
が化学変化を起し燃焼が起る。次に水噴射弁２３から循
環水が燃焼室２８内に噴射され、生成蒸気の温度は２０
００〜２５００℃にコントロールされる。前記高温高圧
の生成蒸気により、燃焼室２８内の偏心ローラ２６はシ
リンダ２０の中心軸Ｏのまわりに回転し外部に動力を伝
える。偏心ローラ２６の中心Ｏ′がシリンダ２０の軸心
Ｏのまわりに一回転するまで蒸気は断熱膨張する。なお
燃焼室容積：Ｖｏ、偏心ローラ半径：ｒ、シリンダ半
径：Ｒ、シリンダ巾：Ｂとすると、膨張比は、π（Ｒ2
−ｒ2 ）Ｂ／Ｖｏとなる。偏心ローラが膨張して仕事を
終了した蒸気は、排気ポート２５から排出され復水器４
へ送られ、また排出ガスチャンバ２９に残留した蒸気は
次の偏心ローラ２６の回転時に全部押し出される。
弁２１，２２からそれぞれ燃焼室２８内に噴射され、そ
の直後に点火栓２４により点火されると前記水素と酸素
が化学変化を起し燃焼が起る。次に水噴射弁２３から循
環水が燃焼室２８内に噴射され、生成蒸気の温度は２０
００〜２５００℃にコントロールされる。前記高温高圧
の生成蒸気により、燃焼室２８内の偏心ローラ２６はシ
リンダ２０の中心軸Ｏのまわりに回転し外部に動力を伝
える。偏心ローラ２６の中心Ｏ′がシリンダ２０の軸心
Ｏのまわりに一回転するまで蒸気は断熱膨張する。なお
燃焼室容積：Ｖｏ、偏心ローラ半径：ｒ、シリンダ半
径：Ｒ、シリンダ巾：Ｂとすると、膨張比は、π（Ｒ2
−ｒ2 ）Ｂ／Ｖｏとなる。偏心ローラが膨張して仕事を
終了した蒸気は、排気ポート２５から排出され復水器４
へ送られ、また排出ガスチャンバ２９に残留した蒸気は
次の偏心ローラ２６の回転時に全部押し出される。
【００１４】
【発明の効果】本発明を実施することにより水中又は宇
宙等の空気の存在しない場所で使用される極めてコンパ
クトなロータリ形直接サイクルエンジンを提供すること
ができる。
宙等の空気の存在しない場所で使用される極めてコンパ
クトなロータリ形直接サイクルエンジンを提供すること
ができる。
【図１】本発明に係る直接サイクルエンジンの断面図
【図２】本発明に係る直接サイクルエンジンを組込んだ
システムフロー図
システムフロー図
【図３】従来例の図２応当図
２０…シリンダ、２１…水素噴射弁、２２…酸素噴射
弁、２３…水噴射弁、２４…点火栓、２５…排出ポー
ト、２６…偏心ローラ、２７…案内溝、２８…容積可変
形の燃焼膨張室、２９…排出ガスチャンバ、３０…シー
ルブレード。
弁、２３…水噴射弁、２４…点火栓、２５…排出ポー
ト、２６…偏心ローラ、２７…案内溝、２８…容積可変
形の燃焼膨張室、２９…排出ガスチャンバ、３０…シー
ルブレード。
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒状シリンダ（２０）と、該円筒状シ
リンダに内接しその軸のまわりに回転する偏心ローラ
（２６）と、先端が該偏心ローラに接し前記円筒状シリ
ンダ内の案内溝（２７）に収められたシールブレード
（３０）とにより容積可変形燃焼膨張室（２８）と排気
ガスチャンバ（２９）とが構成されると共に、前記容積
可変形燃焼膨張室には液体水素、液体酸素及び循環水の
３本の噴射弁と点火栓を具え、前記排出ガスチャンバに
は排出ポートを有してなることを特徴とする直接サイク
ルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2156592A JPH05187252A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 直接サイクルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2156592A JPH05187252A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 直接サイクルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05187252A true JPH05187252A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=12058547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2156592A Withdrawn JPH05187252A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 直接サイクルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05187252A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002088529A1 (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-07 | Syouen Nakano | Engine |
| JP2007162633A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Mazda Motor Corp | 水素ロータリエンジンの燃料噴射装置 |
| JP2013231420A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Fumio Ueda | 水蒸気爆発併用複葉定積ロータリーエンジン |
-
1992
- 1992-01-13 JP JP2156592A patent/JPH05187252A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002088529A1 (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-07 | Syouen Nakano | Engine |
| JP2007162633A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Mazda Motor Corp | 水素ロータリエンジンの燃料噴射装置 |
| JP4640158B2 (ja) * | 2005-12-15 | 2011-03-02 | マツダ株式会社 | 水素ロータリエンジンの燃料噴射装置 |
| JP2013231420A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Fumio Ueda | 水蒸気爆発併用複葉定積ロータリーエンジン |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |