JPS5817355B2 - エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動力を引き出すために液体の中へ気体を溶かす
ことによって生じる真空を利用した可変容積エンジンに
関する。

１ 水−アンモニアエンジンはアンモニア水溶液を加熱
することによって得られる圧力を利用するものが開発さ
れてきている。

溶液が加熱されると、アンモニアガスが追い出される。

この加圧されたアンモニアが可変容積エンジンを駆動す
るために用いられる。

該アンモニアは次に水に再び溶かされ、この手順が繰返
される。

本発明はアンモニアが水に溶ける際に生じる真空から動
力が得られるような系統を利用する。

アンモニアが水に溶けることから動力を操作的に引１き
出すためにある種の構造物が採用されている。

水注入装置を用いた複数個の従来通りのシリンダーとピ
ストンを用いてもよい。

あるいは、真空をつくりだすために分離的な溶液タンク
を使用してもよい。

この真空は多数の可変容積エンジンのどの１つを駆動す
るために用いてもよい。

従って、本発明の目的は動力を得るために気体を液体に
溶かすことを利用した可変溶積エンジンを提供するにあ
る。

本発明の他の目的は動力を引き出すために、アンモニア
を水に溶かすことによって生じる真空を利用した可変容
積エンジンを提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、気体を溶媒に溶かすことに
よって生じる真空を利用した動力発生方法を提供するに
ある。

第１図および第２図に示された実施例を参照すると、全
体的に番号１０で示された可変容積チェンバー装置が説
明されている。

第２図に示され、かつ第１図に概略的に示され該チェン
バー装置１０はシリンダー１２内に位置した複動ピスト
ン１２を包含している。

普通は、どのようなエンジンにおいても、単動ピストン
を採用してもよく、またどのような数のチェンバー装置
を設けてもよＧ）。

本発明は可変容積のロータリーエンジンに対しても同様
に適用することができる。

本発明の原理は多数のシリンダーを用５鳥ることによっ
て簡単に複製することができるので、単に１つのシリン
ダー１４について論じることにする。

さらに、ピストン１２にかかる圧力差の効果による複動
ピストンのもつと複雑でしかももつと有オＩ］な使用法
について詳細に説明する。

第２図において、第１チエンバーはシリンダー１４と、
第１ヘツド１６とピストン１２とによって郭定される。

第２チエンバーは該ピストンと、シリンダー１４と第２
ヘツド１７とによって構成される。

このようにして郭定された容積はシリンダー１４内での
ピストン１２の運動とは逆に変化する。

動力は従来通りの方法でピストン棒１８を介して移され
てもよい。

シリンダー１４内における可変容積への入口通路を提供
するためにヘッド１６および１７に関してそれぞれ入口
マニホルド２０および２１が位置している。

シリンダー１４と該入口マニホルド２０，２１との間は
弁孔２２゜２３によって連絡されている。

該入口通路は弁２４．２５によって制御され、該弁は従
来通りのカム（図示せず）によって駆動してもよい。

該入口弁２４，２５のための弁座は、シリンダー１４内
には圧力よりもむしろ真空が確立されるので、弁孔の外
側に位置している。

従来通りのポペット弁を採用してもよく、これの方が一
層便利あるいは実際的である。

しかしながら、シリンダー内への漏れを防ぐためにしっ
かりしたばねが必要になるかもしれない。

出口通路もまた出口マニホルド２６および２７によって
提供される。

同様に、シリンダー１４と該出口マニホルドとの間は出
口弁孔２８および２９によって連絡される。

シリンダー１４からの出口通路を制御するために該出口
弁孔２８．２９に対しては弁３０．３１が協動する。

該出口弁孔２８．２９は、好ましくは、シリンダー１４
の下端部に位置する。

このようにして、シリンダー内に蓄積されるすべての液
体は確実に該シリンダーから直さに放出されるであろう
。

液体と、チェンバー内へ供給される気体とを混合するた
めの装置が設けられている。

現在、内燃機関の中へガソリンあるいはディーゼル燃料
を注入するために用いられているような注入機構３２お
よび３３がここでは採用されており、本実施例において
はシリンダー内において混合が行なわれる。

該注入機構３２，３３はシリンダー１４の内部容積と連
絡するだに、ヘッド１６．１７を貫通する注入ノズル３
４を包含している。

液体がシリンダー内にある気体との相互作用のために該
シリンダー内でよく分散するためには、該液体を高圧注
入すればよいことがわかっている。

従って各可変容積チェンバーには入口路と出口路および
液体注入装置か設けられている。

各可変容積チェンバーはエンジンによって有効な動力が
生ぜられることによって一連の行程を経る。

本発明による複動ピストンにおけるシーケンスもまた以
下に記述するように相互時間的な関係がなけれ：ずなら
ない。

入口マニホルド２０．２１に気体が供給される。

さらに、液体が注入機構３２．３３へ供給される。

気体は液体に溶ける型のものである。

本実施例においては、アンモニアガスを水と共に用いる
ことが考えられており、その結果中じる溶液の温妾はア
ンモニア蒸気の圧力ができるだけ低くなるようにするこ
とができるような値に保持される。

混合が行なわれることによっては圧力はかなり減少し、
これがうまく機械的な動力を発生するように用いられる
。

第２図の左側に見られるように、第１チエンバー（こ注
目すると、ピストン１２かシリンダーへ゛ノド１６に最
も近いところにある場合には、対応する大口弁２４は開
かれる。

従ってシリンダー１４とピストン１２とそれに近接する
シリンダーヘッド１６とによって郭定された小容積部分
と入口マニホルド２０との間が連通ずる。

次に、ピストンはシリンダーヘッド１６から離れる方向
に動かされるが、これによってアンモニアガスは該容積
内へ吸引される。

ピストン１２が行程終了した時に大口弁２４は閉じられ
る。

次に水が注入ノズル３４を通ってシリンダー１４内へ注
入される。

この注入作用は好ましくはアンモニアガスの中へ入って
くる水が拡散するように大きな圧力によって行なわれる
。

同時に、アンモニアガスは水の中に溶は始めるであろう
。

この結果、チェンバー１４内の圧力は減少する。

このようにして圧力が減少すると、ピストン１２の反対
側における圧力も手伝って該ピストンには差動力が生じ
る。

この差動力によって該ピストンはシリンダーヘッド１６
の方へ駆動させられる。

ピストン１２にかかる圧力による力はピストン田ンド１
８に伝えられ、普通はこれがエンジンによる回転力とし
て引き出される。

ピストン１２がシリンダーヘッド１６に近接すると山口
弁３０が付勢され、これによって出口マニホルド２６と
シリンダー１４の内部とが連通される。

このようにして、水とアンモニアとの混合物はシリンダ
ーから排出される。

この時点で、新しくアンモニアガスがシリンダー１４の
中へ流入、充填される。

第２図に見られるように第２チエンバーに注目すると、
同じ行程シーケンスが得られる。

しかしながら、ピストンにかかる差圧力が重要なので、
該２つのチェンバーを一諸に操作する場合の考慮をしな
ければならない。

水が第１チエンバー内へ散布され、その結果、該チェン
バー内の圧力が減少すると、大口弁２５が開かれて入口
マニホルド２１と第２チエンバーとが連通される。

この時点では該第２チエンバーは最少容積あるいはそれ
に近くなっている。

続いて入口弁２５を通して大気圧（あるいはそれより高
圧）のアンモニアガスがこのチェンバーに入ってくる。

ピストン１２には差圧がかかり、該ピストン１２はシリ
ンダーヘッド１６の方へ１駆動させられる。

ピストン１２にか・かる第２チエンバー内の気体圧力に
よる力はピストンロンド１８に伝えられ、エンジンによ
る動力として引き出される。

ピストン１２が行程の終了点に達すると、入口孔２３が
閉じられ、他の注入ノズル３４を通ってシリンダー１４
内へ水が散布される。

この結果第２チエンバー内の圧力が減少シ、新しくアン
モニアガスが入口弁２４を通して流入充填され、ピスト
ン１２をシリンダーヘッド１１の方へ押しやる。

第１図に見られるように、入口マニホルド２０゜２１と
、出口マニホルド２６，２７と、注入機構３２．３３と
は、アンモニアガスをエンジンに供給する装置に連結さ
れている。

この装置は全体的に番号３６によって概略的に示されて
いる。

アンモニアガスと水とをエンジンに供給するための装置
としては、幾つかの異なった装置を採用することができ
る。

これらの装置は従来技術によって提供され、従って本発
明の個々の部分を形成することはない。

そのうちの１つとしては分離タンクがある。

第１タンクは加圧されたアンモニアガスを収納し、第２
タンクは水を収納し、さらに第３タンクは、エンジンか
ら排出されるアンモニア水を受ける。

このような例においては、車両上で使い尽くされたアン
モニアガスタンクと満杯のアンモニア水タンクとを受け
、アンモニア水を消費者に再販できるようなアンモニア
ガスと水とに再変換するガソリンステーションの如きス
テーションが社会のいたる所に設けられてもよい。

あるいは、エンジンのすぐそばに小さな転換装置を設け
てもよい。

この場合には、第１図の概略的なブロック３６はそのよ
うな装置を示すことになる。

排出さしｆ、＝アンモニア水を加熱して、エンジンに用
いるための新しいアンモニアガスをつくりだすために燃
料を用いることもある。

水は注入機構３２に再循環してもよい。

そのような閉回路系統においては作動を維持するために
は燃えやすい燃料しか必要としない。

第３図には本発明と同じ原理を用いた第２の実施例が概
略的に示されている。

第３図の実施例においてはアンモニアガスと水とは従来
型のシリンダー１４ａの中では混合されない。

その代わりに、該シリンダー１４ａから離れた位置に分
離溶液タンク３８ａが設けられている。

該溶液タンク３８ａには水４０ａが入れられている。

出口マニホルド２６ａからはパイプがのびていて、溶液
タンク３８ａの中の水４０ａの中の位置にまで至ってい
る。

こうして該パイプ４２ａはピストン１２ａを内包したシ
リンダー１４ａと溶液タンク３８ａとを連結する。

アンモニアガスはガス供給装置３６ａから入口マニホル
ド２０ａを通ってシリンダー１４ａに供給される。

アンモニアガスは入口マニホルド２０ａを通って、どの
ような圧力で供給してもよい。

ピストン１２ａが下降運動している時にシリンダー１４
ａにガスが供給されると、該アンモニアガス２０ａの圧
力はすべてエンジンの動力に転換される。

ピストンが底部死点に到達すると、出口弁３０ａが開き
アンモニアガスはパイプ４２ａを通って溶液タンク３８
ａへ流入することができる。

アンモニアガスが溶液タンク３８ａ内へ入ると、その中
にある水４０ａと接触するようになる。

アンモニアはその後溶液の中に入り込み、真空をつくり
出す。

該溶液タンク３８ａは真空が保持できるように密封され
ている。

真空のために、シリンダー１４ａ内のアンモニアもまた
減圧される。

ピストン１２ａは下側において大気圧にさらされており
、従って該ピストンの両側には圧力差が生じる。

ピストン１２ａはその差圧によって上方へ動力行程を行
なわされる。

該溶液タンク３８ａには飽和されていない水を補給する
ために新しい水の供給パイプ４４ａが設けられている。

さらに該溶液タンク３８ａからは排水パイプ４６ａから
アンモニア水が排出される。

このアンモニア水は再循環するために水とアンモニアと
に分離処理してもよい。

該溶液タンクには初めから真空を与えておくと都合がよ
い。

こうすることによって残留空気が系統の効率を低下させ
るのを防ぐことができる。

この真空はエンジンの繰返し使用のために保持されるで
あろう。

普通は系統全体を密封することが重要である。

この第２実施例は第２図に示したような複動ピストンに
採用してもよい。

普通は注入機構３２゜３３は取除かれる。

出口マニホルド２６，２７はパイプ４２ａ（第３図参照
）によって溶液タンク３８ａに連結される。

ピストン１２がシリンダーヘッド１７の方へ向かう行程
を終了すると、大口弁２４が閉じられ、出口弁３０は開
かれる。

タンク３８ａ内が真空になっているので、ガスは出口孔
２８とパイプ４２ａを通って第１チエンバー１４から出
ていき、該チェンバー内は真空になる。

この時点で大口弁２５が開かれ、アンモニアガスが該チ
ェンバーのピストン１２の大口弁２５側に流入し、該ピ
ストンをシリンダーヘッド１６の方へ押しやる。

ピストンがその行程を終了してシリンダーヘッド１６へ
到達すると、出口弁３０が閉じ人口弁２４が開き、また
人口弁２５が閉じ、出目弁３１が開き、これによって今
度は最大容積になっているシリンダーと溶液タンク３８
ａとが連絡し、またその中の真空とも連絡してシリンダ
ー内は低圧状態になる。

開いた大口弁２４から入ったガスが今度はピストン１２
をシリンダーヘッド１７の方へ押し戻す。

本発明の作動サイクルはガソリンエンジンおよびその類
似物のサイクルとは大きく異なっているので、該エンジ
ンの起動、停止には異なった手順が必要である。

第１実施例においては、エンジンを起動、停止させるの
に水注入機構３２を用いる。

さらに実際的な意味からいうと、ガス流を起させるため
にピストンを駆動するための従来技術によるスタータを
組込むことが必要となる。

第３図で説明した第２実施例においては、エンジンはシ
リンダーとタンク３８ａ内の真空との連絡を断つために
パイプ系統４２ａの弁４８ａを閉じることによって停止
することができる。

この弁を開くとエンジンは再起動されるが、この場合も
同様にスタータモータを使用してもよい。

このように、ガスを溶媒中に溶かすことによって得られ
る真空を用いてそこから動力を引き出すための種々の装
置は開示されている。

本発明の実施例と使用法について説明、記述してきたが
、当業界においてはもつと多くの修正例がここで示した
本発明の概念から逸脱することなしに実現可能であるこ
とは明らかであろう。

本発明は、従って、添付した特許請求の範囲の精神を例
外として、限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のための概略的な流れ系統図、第２図は
本発明を採用した可変容積チェンバーの説明図、第３図
は分離した水−アンモニア溶液チェンバーを使用した、
本発明の第２実施例の概略図である。 図において、１４・・・・・・可変容積チェンバー、２
０．２１・・・・・・入口路、２６，２７・・・・・・
出口路、３８ａ・・・・・・溶液タンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人口路と、出口路と、前記入口路及び前記出口路の
   間のガス差圧から動力を引き出すために該入口路及び該
   出口路と連絡する可変容積チェンバーと、前記入口路及
   び前記出口路を制御する弁装置と、前記入口路と連絡す
   るガス源と、溶液タンクとを包含し、前記溶液タンクは
   密封されていて前記出口路と連絡し、また該溶液タンク
   はガスのだめの溶媒を収納しかつ該出口路を通過するガ
   スとガスのだめの該溶媒とを混合する装置を有している
   ことを特徴とするエンジン。 ２ ガス圧力を機械仕事に変換するための少なくとも１
   つの可変容積チェンバーと、前記可変容積チェンバーの
   収縮の間に閉じられている側の該チェンバーと連絡する
   制御された入口路と、前記チェンバーと連絡する制御さ
   れた出口路と、前記入口路と連絡するガス源と、前記可
   変容積チェンバーへガスのための溶媒を注入する注入装
   置と、前記入口路及び前記出口路を制御する弁装置とを
   包含することを特徴とするエンジン。 ３ ガス圧力を機械仕事に変換するための少なくとも１
   つの可変容積チェンバーと、前記可変容積チェンバーの
   収縮の間に閉じられている側の該チェンバーと連絡する
   制御された入口路と、前記チェンバーと連絡する制御さ
   れた出口路と、前記入口路と連絡するガス源と、溶液タ
   ンクと、前記入口路及び前記出口路を制御する弁装置と
   を包含し、前記溶液タンクは密封されていて前記出口路
   との間にあるガスを通過させるために該出口路と連絡し
   、また該溶液タンクは前記チェンバーからの排出ガスと
   混合されるガスのための溶媒を収納できるようになって
   いることを特徴とするエンジン。