JPS5898601A - ピストン内にロ−タ−を有する原動機、及び圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）本品は原動機、圧縮機に於けるものであるが、特
にガソリンエンジンについて説明する。

従来のレシプロエンジンは、回転が上昇するとピストン
、ピストンピコ、コンロッドの重量がそのまま奥の慣性
質量として、機械的損失となり、エンジンの効率を低下
させていた。

これは往復運動によるものであるが、本品はこの欠点を
少くし、且小型軽量とした点にある。

従来と異なる点はピストンピコ、コンロッドが無く、代
りにローター１図４をピストン内に、回転させている。

ピストンは両面が作用を出来る様頂面が左右、又は上下
（シリンダが上下の場合）にあり従って、シリンダヘッ
ドが、二つ左右、又は上下にある。つまりピストンの両
面を作用させる事により、勿論クランク室は不用になり
、この分だけ小型になると同時に従来のエンジンに比べ
ると１気筒分が節約出来、１気筒で２気筒分の仕事をす
るのである。ローターはカム状、クランク状出力軸５の
ピン穴が偏心しており、これと出力軸の偏心量により決
ってくる。設計上ピストン内にローターが入っている為
ピストン径に対しストロークは短い。従って燃焼面積は
広くシリンダ径も大きいので気流の遠心効果により、過
流の発生も大きく持続しやすい。これによりＮＯＸの発
生も少い。又吸排気弁の面積も広くとれるので、吸排効
率も上昇する。ピストンの中はローターを回転させる軸
受があり、ピストン頂部の中央に沿っている為、構造上
強度も強い。ローターは出力軸と反対方向の楕円運動を
するが、振動防止であるサイレントシャフトの役目をも
するので当然振動が少くなる。ストロークは従来のエン
ジンに比較して約半分以下となるので、摩擦損失は随分
少くなり、起動力も少くなるからスタータモーターも小
型に出来る。以下図面に基ずき説明する。

３図の行程は左室が吸入すると、反対側は排気である。

４図は左室が圧縮になると、右室は吸入になり左室と右
室は丁度、一行程違っているので単気筒エンジンでは、
燃焼角度は１８０°＋１８０°＝３６０°であり、後の
３６０°は無効角となる。

しかし２気筒になるとほぼ１８０°ずつ燃焼するので、
トルク変化は滑らかになる。

３図左吸入弁７が開き、ピストン２は右に作動し混合気
が吸入される。右室側は右排気弁１１が開いて排気され
る。４図左吸入弁７が閉じ混合気は圧縮され、右吸入弁
１０が開き右室混合気が吸入する。５図左室点火プラグ
により点火され爆発する。

この力によりピストンは有効な運動をするが同時に、右
室を圧縮するので機械効率が大きい。

６図左室排気弁開き、右室爆発となり以下繰りかえす。

１図は前からの断面図である。

１シリンダー　２ピストン　３シリンダーヘッド４ロー
ター　５出力軸　６ピストンリング　７左吸入弁　８左
排気弁　９点火プラグ　１０右吸入弁１１右排気弁 ２図は前後断面図でローター出力軸は一応中立の状態、
３図から６図は各行程を示す。

（２）本品は現在のレシプロエンジンと今までに色々考
えられた揺動回転ピストンエンジンの欠点を解決したエ
ンジンである。つまりレシプロエンジンの慣性質量の負
の力の増大、振動の増大、小型軽量化の限界、ロータリ
ーエンジンの表面シーリングによる気密の問題、耐久性
、機械加工性等の欠点を取り除いたエンジンであり、各
部は円加工が出来、小型軽量は勿論の事、コストを安く
出来る。このエンジンは（１）項で説明した固定シリン
ダ型をシリンダごと回転させ、ピストンやローターの負
の慣性質量をさらに取り除いている。

その上回転シリンダに遊星リングギヤがついており、内
側に軸受が固定された調時ギヤがあり、これは出力軸ピ
ニオンギヤにより調時されている。

以下図面に基ずき説明する。

揺動ピストンの動きは回転シリンダ１回転について出力
軸１回転の時は８字型７図、出力軸２回転の時は四葉ク
ローバー型８図、出力軸４回転、６回転・・・回転の時
は菊花ビラ型１０図となり、エンジンの回転が上昇する
と慣性分力は回転方向に向いている。９図矢印　ロータ
ーは変形楕円運動となり、これはピストンより回転方向
の慣性が強い。

１１図、１２図　調時装置について１３図回転シリンダ
１２が１回転すると出力軸１６が１回、２回、４回、６
回、８回・・・回転となる。ここでは回転シリンダ１回
転につき出力軸２回転を例に示す。１３図〜１８図　リ
ングギヤ２１の図面は一応内面ギヤになっているが、外
周ギヤの場合は回転が逆になる。

これは出力軸と回転シリンダの回転比双方の重量等によ
り振動発生が異なるのでどちらかに選定出来る。調時ピ
ニオン２２は調時カバー２５に軸受が固定されて動く事
は無い。軸自体も回転してパワーテイクオフとして使用
が可能である。

調時カバーはケーシリング１３に、固定されて動かない
。回転シリンダー、リングギヤ、遊星ハブ、は一体とな
って回転する。１３図は吸排弁を用いず、吸排ポートの
みのエンジンだが、その為に燃焼室を左右、又は上下に
対してオフセットにしてある。

シリンダーリング１８は気密保持の為エキスパンダーを
使用し、高速時は遠心力も作用する。

１５図から１８図は各サイクルを示すが、１５図吸入ポ
ート１９に回転シリンダ１２、の燃焼室がくるとピスト
ン１２が下り吸入を始める。この時反対側は排気ポート
２０ａの位置になるから排気を始める。

１６図回転シリンダーが吸入ポートを塞ぐとピストンは
、円周方向に進み圧縮する。

反対側は吸入ポート１８ａの位置に燃焼室がくる。

そして吸入を始める。１７図ピストンが伸びるとケーシ
リングに設けられた点火プラグにより混合気は爆発し、
ピストンを押す。この時反対側は圧縮となる。１８図燃
焼室が排気ポート２０にくると排気を行う。と同時に反
対側は爆発する。以下繰り返す。図面は省略するが、吸
排弁付の回転シリンダー型のエンジンの場合、これは無
弁エンジンに比べ、燃焼室がオフセットしてないので熱
の伝播が早い。しかし弁付なのでエンジンの大きさと重
量がふえる。各行程は無弁エンジンと作用は同じであり
、各弁は反対側の行程を妨げない様に調時してある。シ
リンダリングは１３図　燃焼室の気密リング１８と軸部
からのオイル侵入を防ぐ、オイルカットリング２６の二
種があり、これで圧縮洩れやオイル消費を防いでいる。

１３図について １２回転シリンダー　１３ケーシリグ　１６出力軸１８
シリンダーリング　２１リングギヤ　２２調時ピニオン
　２３遊星ハブ　２４ハブ　２５調時カバー２６オイル
カットリング １４図について １２回転シリンダー　１３ケーシング　１４ピストン１
５ローター　１６出力軸　１７ピストンリング　１８シ
リンダーリング　１９吸入ポート　２０排気ポート　１
９ａ吸入ポート　２０ａ排気ポート （３）大型デイーゼル機関は大きくなる程過給を行うが
それが故、ピストン頂部は相当高熱にさらされる為、ピ
ストン内を冷却水で冷却している。

これが理由でピストン棒、クロスヘッド、架構台板等か
ら出来ており、小型軽量のエンジンに比べると大変コス
トが高い。ましてクランクの製造となると機械加工は高
いものになっていた。

これらを構造的に解決する方法が色々考えられたが、本
品はこの諸問題を解決したものである。

大型デイーゼル機関とは逆に、短い行程ではあるがこの
エンジンの反比例の特徴がかえって大口径ピストンの冷
却を可能にし、脈動圧力を利用して圧送する事も出来た
のである。船用大型エンジンは機械的に減速をせずクラ
ンクの回転を直接スクリユに伝えているものもあるが、
本エンジンは減速機を用いても部品の大きさ、加工コス
トが低減出来る。以下１９図、２０図に示す例に基ずき
詳細に説明する。送水パイプと２７と排水パイプ３１は
通路が仕切られていて一体となっている。

このパイプからそれぞれピストン内に向かって配管継手
で連結されている。直線パイプの両端を保持する為、パ
イプの両方にシリンダに固定された軸受がある。冷却送
水パイプも往復運動するがこれを利用し冷却水を圧送出
来る。

冷却水は送水パイプ入口２６から入り、冷却管自在継手
２８を通り、中間パイプ２７を通る。

中間パイプは送排水パイプの往復運動により長さの伸縮
を必要とする為、シリンダ状になっていて、水止パッキ
ンを設けている。さらにこの伸縮を利用して、伸縮自在
のシリンダの前後に、吸排弁をつけて圧送も出来る。そ
して冷却水は上部冷却管自在継手２８ａを通過して送水
パイプを通り、ピストン内に入り、ピストンを冷却する
。

冷却した後、排水パイプ３０を通り排水される。

以上これらはピストンと一緒に運動する為にリンク機構
にしたものだが、ピストン発熱量変化の大きいものや、
機関の負荷変動の大きいものについては、排水管に加圧
弁を用い、１００℃になっても沸騰しない様にする。脈
動圧をゼロにする場合は中間伸縮パイプを使用せず直接
耐圧ホースを用いる。尚中間伸縮パイプ２７のシリンダ
部を直接送水パイプにつけ送水量を増大出来る。

１９図について ２６入口パイプ　２７中間伸縮パイプ　２８冷却管自在
継手　２８ａ上部自在継手　２９軸受　３０送水パイプ
　３１排水管 ２０図について ３３取付ユニオン　３４アダプター （４）本品は（１）、（２）、（３）項原動機及び圧縮
機に於いてそれぞれ用途に応じた形態を持つものである
。ピストン内にローターを有するもので片側をエンジン
、片側を圧縮機として独立させ、従来のエンジンよりも
小くて、しかも構造的に一つのものとした事である。又
一つのシリンダに二つのピストンを使用し圧縮比を高め
たりする事も出来る。２サイクルエンジンの様に排気弁
を使用しないで、吸入弁を用いて吸入する。２１図３８
　今までのエンジンとは違い、空気及び、混合気は高い
圧力があるので、シリンダの径は大きく掃気孔３６をシ
リンダ円周接線方向に設けると過流の発生が強力になり
、ＮＯＸ等排ガスの有害成分が少くなる。そしてピスト
ンが掃排気孔を塞ぐと混合気の流れは円状になり、過流
は持続する。２２図〜２５図２１図は断面図である。

３５掃気孔　３６排気孔　３７掃気管　３８吸入弁２２
図〜２５図は掃気流の流れを示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ピストン内にローターを有しピストンの直線運
   動を楕円運動に換え、これをカム状又はクランク状出力
   軸に円運動として変換される原動機及び圧縮機
2. （２）ピストンの中にローターを有し、シリンダーも回
   転し、これとカム状、クランク状出力軸が中間調時ギヤ
   により調時されておりケーシングに吸排ポート、又は吸
   排弁をも設けている揺動回転ピストン原動機、及び圧縮
   機
3. （３）ピストン内にローターを有する原動機で、水ポン
   プよりピストン内に冷却水を送る装置（４）（１）（２
   ）（３）項の原動機及び圧縮機に於いて片気筒型、単気
   筒型、多気筒型、１筒２ピストン型、右室エンジン左室
   圧縮機、あるいはこの逆の原動機、及び圧縮機