WO2009144827A1

WO2009144827A1 - エンジン

Info

Publication number: WO2009144827A1
Application number: PCT/JP2008/060076
Authority: WO
Inventors: 久誌勝連
Original assignee: Katsuren Hisashi
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-03

Abstract

　排気口を有するシリンダと、シリンダ壁を加熱するためのシリンダ壁加熱用熱源と、液体注入バルブに液体を供給する供給タンクと、ピストンの下死点にてピストンヘッド上に液体を注入するための液体注入バルブと、上死点でピストンヘッド上の液体をシリンダ壁天井部に押圧し爆発させるピストンと、ピストンヘッド上に配置された状態から爆発圧で排気口に押しあてられて排気口を閉とし、ピストンの所定長下降に応じてピストンヘッド上に落下して排気口を開とする排気バルブとを有する。外部からの熱を用いてシリンダ内の液体の蒸気爆発を誘発し、前記蒸気爆発による爆圧を駆動力とするエンジンを提供する。

Description

エンジン

　本発明は、外部からの熱を用いてシリンダ内の液体の蒸気爆発を誘発し、前記蒸気爆発による爆圧を駆動力とするエンジンである。

　今日、われわれ人間は、生活の多くの場面において化石燃料の大量消費に依存している。たとえば、日本における総発電量のうち５９．９％は化石燃料の消費によりなされたものである。また、日本国内の物流の側面においても、国内貨物輸送における自動車の割合は半分を超える（２０００年日本統計年鑑より）。また、日本国内において交通手段として自動車による移動を選ぶ人は多い。特に、地方圏の交通不便なところに住む人々にとって自動車は必要不可欠なものである。自動車のほとんどは化石燃料より生成されたガソリンや軽油を燃料として動くものである。

　しかし、生活の多くの場面において化石燃料に依存することは好ましいことではない。まず、化石燃料の埋蔵量に乏しい我が国において、化石燃料の獲得については、そのほとんどを他国からの輸入に頼らざるを得ない。ゆえに、我が国においては、国民が、化石燃料の輸入の如何によって、節電を余儀なくされたり、自動車が使えなくなり日用品を買いに行くことさえままならなくなるなど、生活上制約を受ける可能性が極めて高いといえる。また、化石燃料は地球上に無限に存在するわけではない。たとえば、２０００年に発表されたデータによれば、世界最大の石油埋蔵量を誇るサウジアラビアにおける石油の枯渇年数は約１２０年であるという報告がなされている。未だ先であるとはいえ、地球上の化石燃料が枯渇する日は必ず来る。そして、化石燃料の消費に依存する生活を人類が続けるうちに、いずれ、枯渇しつつあるわずかな化石燃料を取り合って国家間の衝突が起きることは不可避である。また、化石燃料の消費により発生する二酸化炭素は、地球温暖化の原因となる。化石燃料の大量消費を抑制することは現代社会の最大の課題であるといっても過言ではないはずである。

　化石燃料の消費抑制の目的で、エンジンとモータとにより駆動するハイブリッドカーや、太陽電池など、さまざまな技術が開発されている。汎用的なハイブリッドカーは、ガソリンを燃料源とするエンジンと、電力をエネルギー源とするモータと、により駆動するものである。汎用的なハイブリッドカーの中には、エンジンが稼動している最中にエンジン回転軸の回転を利用して発電を行い、生じた電力を蓄電池に貯め、その電力をモータを稼動する際に用いるものもある。一般に、このようなタイプのハイブリッドカーは、ガソリンエンジンの半分から３分の１程度のガソリン消費量で駆動する。

　また、太陽電池は、太陽光をエネルギー源として発電を行うものである。したがって、太陽電池を用いれば、化石燃料を一切消費せずに電力を生成することができる。

　また、最近特許出願された発明の一例として、特許文献１に記載の排気ガス利用水蒸気爆発エンジンを挙げる。この排気ガス利用水蒸気爆発エンジンは、ガソリンエンジンが排出する排気ガスに水を噴霧し、前記排気ガスの熱を利用して前記水の水蒸気爆発を誘起し、前記水蒸気爆発の爆圧を推進力として用いるものである。
特開２００６－２４２１６５号

　しかし、前記ハイブリッドカーは、消費するガソリンの量を抑えることはできるものの、結局ガソリンを大量に消費することについては、従来までのガソリンエンジンとかわりはない。また、排気ガスの大量排出も避けられない。また、太陽電池を用いて高電力を生成するには、面積の大きい太陽電池パネルを用いなければならず、そのためには、大きなコストを費やす必要がある。ゆえに、太陽電池により発生した電力を主要な電力源とする国家や企業は少ない。また、特許文献１にかかるエンジンは、動力の一部を水蒸気爆発の爆圧から得られるものの、自身を駆動させるには常にガソリンを燃焼し続けないといけないものである。結局は、特許文献１にかかるエンジンも、ガソリンを大量に消費することについては、従来までのガソリンエンジンとかわりはない。

　ひいては、低コストで実現し、化石燃料の消費を最小限に抑えたうえで効率よく動力を生成することのできる機関が必要であると考える。

　そこで、本件発明においては、外部からの熱を用いてシリンダ内の液体の蒸気爆発を誘発し、前記蒸気爆発による爆圧を駆動力とするエンジンを提案する。

　具体的には、まず第一の発明として、排気口を有するシリンダと、シリンダ壁を加熱するためのシリンダ壁加熱用熱源と、液体注入バルブに液体を供給する供給タンクと、ピストンの下死点にてピストンヘッド上に液体を注入するための液体注入バルブと、上死点でピストンヘッド上液体を前記シリンダ壁天井部に押圧し爆発させるピストンと、ピストンヘッド上に配置された状態から爆発圧で排気口に押しあてられて排気口を閉とし、ピストンの所定長下降に応じてピストンヘッド上に落下して排気口を開とする排気バルブと、を有するエンジンを提案する。

　次に、第二の発明として、ピストンヘッドに立設され、排気バルブに挿通されるとともに、頂部にキノコ状鉤部を有し、このキノコ状鉤部にて爆発圧で排気口に押し当てられて排気口を閉としている状態の排気バルブを排気口から引き離してピストンヘッドに落下させるガイド棒をさらに有する、第一の発明に記載のエンジンを提案する。

　次に、第三の発明として、シリンダ壁天井部は、円錐形状、角錐形状、またはドーム形状のいずれかであり、ピストンヘッドも前記形状にならう形状である、第一の発明または第二の発明に記載のエンジンを提案する。

　次に、第四の発明として、シリンダ壁加熱用熱源は、シリンダ壁を常に摂氏３００度以上に、また、ピストンヘッドを常に摂氏２００度以上に保つことで、前記注入された液体の沸騰を防ぐために注入された液体とシリンダ壁内側面との間、および、注入された液体とピストンヘッドとの間に蒸気膜を生成可能であり、シリンダにおいては、シリンダ壁天井部表面に、前記蒸気膜を破壊するための蒸気膜破壊手段を有する、第一の発明から第三の発明のうちいずれか一に記載のエンジンを提案する。

　次に、第五の発明として、前記ガイド棒は、前記キノコ状鉤部下側表面上に凸部又は／および凹部を有し、排気バルブは上側表面に、前記キノコ状鉤部下側表面上の凸部又は／および凹部をゆるやかにはめ込む凹部又は／および凸部を有し、キノコ状鉤部と排気バルブとの衝突の際に凸部と凹部との間に流体が挟まれることで両者の衝突を緩和する、第二の発明から第四の発明のうちいずれか一に記載のエンジンを提案する。

　次に、第六の発明として、排気口から得られる爆発蒸気を供給タンクに排出し、前記爆発蒸気が持つエネルギーにより供給タンク内の液体の温度を高温に保つための排気ダクトを有し、供給タンクは爆発によって組成が変化しない不変化液体を供給する、第一の発明から第六の発明のうちいずれか一に記載のエンジンを提案する。

　第一の発明により、低コストで実現し、化石燃料の消費を最小限に抑えたうえで効率よく動力を生成することのできるエンジンが実現する。

　第二の発明においては、排気バルブを、カムシャフトなどの別途駆動装置を設けることなく、シリンダの上下に合わせて駆動させることが可能である。従って、より簡易な構造のエンジンが実現する。

　第三の発明におけるシリンダ壁天井部およびピストンヘッドは、円錐形状、角錐形状、またはドーム形状のいずれかをなす。シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが前述のような形状をとることにより、シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが水平面に対し平行である場合に比べ、両者の表面積を大きくすることができる。両者の表面積を大きくすることにより、シリンダ内で反応を起こす液体の体積が増える。従って、より規模の大きい蒸気爆発を誘起することができる。また、シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが前述のような形状であることにより、シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが水平面に対し平行である場合に比べ、シリンダ内に生じる蒸気の排気抵抗が低減される。従って、より熱効率のよいエンジンを実現できる。

　第四の発明においては、シリンダ内で、液体とピストンとの間、および、前記液体とシリンダ内面側壁との間に蒸気膜を生成させることが可能である。前記蒸気膜により、前記液体がシリンダ壁天井部に接触するまでの間、前記液体の蒸発を最小限に抑えることができる。よって、蒸気爆発による爆圧のロスを抑えることが可能である。したがって、より大きい駆動力を生ずるエンジンが実現する。また、蒸気膜破壊手段をシリンダ壁天井部表面に設けることで、シリンダ内の液体により着実に蒸気爆発を誘起することが可能である。

　第五の発明により、駆動時にガイド棒および排気バルブにかかる衝撃を緩和することのできるエンジンが実現する。

　第六の発明のエンジンにおいては、シリンダ内の液体に、水などの、蒸気爆発により組成が変化しないものを用いる。そこで、シリンダ内での蒸気爆発により生じる蒸気を回収すれば、液体として再利用することが可能である。従って、前記液体の供給量を最小限に抑えられる。また、二酸化炭素や窒素酸化物などの排気ガスを直接排出することもない。ひいては、環境への負荷を抑えることが可能となる。また、前記蒸気が持つ熱を用いて、供給タンク内の液体を常に熱することも可能である。前記液体が常に熱されていれば、前記液体が低温である場合に比べ、シリンダ内に供給された際に、シリンダ壁やピストンや排気バルブが奪われる熱量を低減することが可能である。ひいては、より熱効率の良いエンジンが実現する。

実施形態１にかかるエンジンの構成の一例を示す図シリンダ本体を説明する図シリンダ壁加熱用熱源の例を示す図本件発明にかかるエンジンが図１に示す構成からなる場合の排気バルブの開閉機構を説明する図図１および図４に記載のエンジンが動力を生み出す様子の一例を示す図図１および図４に記載のエンジンが動力を生み出す様子の一例を示す図実施形態２にかかるエンジンの排気バルブとガイド棒との形状および機構の例を示す図図６（ａ）に記載のエンジンが動力を生み出す様子の一例を示す図実施形態３にかかるエンジンのシリンダ壁天井部の形状の例を断面図にして示した図実施形態３にかかるエンジンのシリンダ壁天井部の形状の例を断面図にして示した図実施形態４にかかるエンジンにおいて、シリンダ内に液体が供給された直後のシリンダ内の様子を示す部分断面図実施形態４にかかるシリンダ壁天井部表面近傍にて、前記蒸気膜が破壊される様子およびその機構を示す図実施形態５において、ガイド棒側凸部および排気バルブ側凹部により、キノコ状鉤部と排気バルブとの衝突の衝撃が緩和される様子を示す図実施形態６にかかるエンジンの構成の一例を示す図

符号の説明

１２０１　シリンダ
１２０２　排気ダクト
１２０３　蒸気
１２０４　供給タンク
１２０５　供給タンク中の液体

　以下に、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。
実施形態１は、主に請求項１などについて説明する。
実施形態２は、主に請求項２などについて説明する。
実施形態３は、主に請求項３などについて説明する。
実施形態４は、主に請求項４などについて説明する。
実施形態５は、主に請求項５などについて説明する。
実施形態６は、主に請求項６などについて説明する。
＜＜実施形態１＞＞
＜実施形態１の概要＞

　本実施形態においては、外部からの熱を用いてシリンダ内の液体の蒸気爆発を誘発し、前記蒸気爆発による爆圧を駆動力とするエンジンについて説明する。
＜実施形態１の機能的構成＞

　本実施形態にかかるエンジンの構成の一例を図１に示す。本実施形態にかかるエンジンは基本的にはシリンダ（０１０１）と、シリンダ壁加熱用熱源（０１０２～０１０４）と、ピストン（０１０５）と、排気バルブ（０１０６）と、液体注入バルブ（０１０７）と、供給タンク（０１０８）と、からなる。また、図１にかかるエンジンはさらに、ピストン（０１０５）と排気バルブ（０１０６）とを接続し、排気バルブ（０１０６）の開閉を制御するバネ（０１０９）を有する。また、ピストン（０１０５）の上下運動に合わせて運動するコンロッド（０１１０）と、前記コンロッド（０１１０）と接続し、前記コンロッド（０１１０）の運動に合わせて回転するクランクシャフト（０１１１）と、も有する。なお、図１に示すのは飽くまでも本実施形態にかかるエンジンの構成の一例を表すものに過ぎない。したがって、前記バネ（０１０９）および前記コンロッド（０１１０）および前記クランクシャフト（０１１１）は、本実施形態にかかるエンジンを構成するのに必ずしも必要な要素ではない。前記バネ（０１０９）以外に、ピストン（０１０５）と排気バルブ（０１０６）とを接続し、排気バルブ（０１０６）の開閉を制御するのに適した機構があれば、その機構を用いることも可能である（この点については、詳しくは（排気バルブについての説明）において説明する）。また、前記コンロッド（０１１０）および前記クランクシャフト（０１１１）に代わり、前記ピストン（０１０５）の上下運動を動力として取り出せる機構があれば、その機構を用いてもかまわない。
（シリンダについての説明）

　シリンダ（０１０１）は、自身の内部を、ピストン（０１０５）と排気バルブ（０１０６）と共に密閉する。それは、シリンダの内部にて起こる蒸気爆発の爆発力をシリンダの内部に閉じ込めることで、前記水蒸気爆発の爆圧を排気バルブ、および、ピストンにのみ作用させるためである。ここで、蒸気爆発とは、供給タンクから供給される液体が、シリンダ壁加熱用熱源により加熱されたシリンダ天井部に接触することで起こるものである。（なお、ここでは、シリンダの説明のみを行い、その他の構成要件、および、蒸気爆発の起こる過程については、後述する。）また、シリンダ（０１０１）は、排気口を有する。前記排気口は、シリンダ（０１０１）内部にて蒸気爆発により生じた蒸気を、エンジン外部へと排気する役割を果たす。

　図２（ａ）は、本件発明のエンジンにおけるシリンダの形状の一例を示すものである（なお、図２は、シリンダ本体のみを示すものである。図２においては、液体注入バルブ（０１０７）や、供給タンク（０１０８）など、別の構成要件に関係するものは省略した。）。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すシリンダの断面図である。シリンダは、コップを逆さにしたような形状（０２０１）をしている。そして、排気口は、シリンダ天井部の中心部分に設けられる（０２０２）。また、シリンダ天井部上面中心部分には、煙突形状の突起（０２０３）があり、シリンダ内の蒸気は排気口から前記突起を介して排出されるような構成をとることも可能である。このような突起があれば、たとえば前記突起の先端部分にホースを接続することで、シリンダ内の蒸気を任意の場所に排出することが可能である。なお、図２に示すシリンダの形状は飽くまでも一例である。また、シリンダ天井部排気口（０２０２）近傍は、凹状（０２０４）になっているのが好ましい。ピストンの上昇に伴い排気バルブが上昇した際に、この凹状（０２０４）の部分に、排気バルブを格納することができるからである。

　本件発明にかかるエンジンのシリンダは、シリンダ内の蒸気爆発に耐えられるだけの強度、および、シリンダ内の蒸気爆発温度に耐えられるだけの耐熱性、および、高い熱伝導性を有する材質のものを利用する必要がある。したがって、本件発明にかかるエンジンのシリンダには、例として銅やアルミ合金（Ａ１０５０やＡ６０６３など）やモリブデンなどを用いるのが好ましい。
（シリンダ壁加熱用熱源についての説明）

　シリンダ壁加熱用熱源（０１０２～０１０４）は、シリンダ壁を加熱するために設けられる。図３は、本件発明におけるシリンダ壁加熱用熱源の例を示すものである。

　まず、シリンダ壁加熱用熱源の一例として、図３（ａ）に示すような、電熱体（０３０１）をシリンダ（０３０２）外壁に接触するように設置したものがあげられる。このような構成をとる場合、前記電熱体が生じる熱をエンジン外部へ逃さないよう、前記電熱体（０３０１）を覆うように断熱カバー（０３０３）を設けるのが好ましい。なお、前記電熱体（０３０１）には、投込型ヒーターやシーズヒーターなどをシリンダ（０３０２）の形状に合わせて適宜変形して用いるのが好ましい。また、前述した電熱体の例以外にも、消費電力が低く、かつ、高温を発揮するものであれば利用可能である。また、シリンダ壁加熱用熱源に電熱体を用いる場合、図示はしないが、前記電熱体をシリンダ壁の中に埋め込むことも可能である。

　また、シリンダ壁加熱用熱源の他の例として、図３（ｂ）に示すように、シリンダ（０３０４）外壁近傍で木炭（０３０５）を燃焼させ、その燃焼熱（０３０６）を用いることも可能である。また、他にも、図３（ｃ）に示すように、バーナーやプラズマ発生装置（０３０７）が生じる炎やプラズマジェット（０３０８）を用いることも可能である。また、図３（ｄ）に示すように、複数のレンズ（０３０９）と光ファイバケーブル（０３１０）とによりシリンダ壁外面に集束される太陽光（０３１１）の熱を用いることも可能である。

　なお、前述したシリンダ壁加熱用熱源については、本件発明にかかるエンジンに用いられる液体の蒸気爆発温度に応じて選択する。たとえば、前記液体に水を用いる場合、インコネル－６００を材質とするシーズヒーターを用いることが可能である。
（液体注入バルブについての説明）

　液体注入バルブ（０１０７）は、ピストンの下死点にてピストンヘッド上に液体を注入するために設けられる。この液体注入バルブは、供給タンクに貯められている液体を、シリンダ内に供給する時のみ開き、それ以外の時には閉じている。
（供給タンクについての説明）

　供給タンクは、液体注入バルブに液体を供給する。前記液体の供給方法の一例としては、図１に示すように、供給タンクを液体注入バルブよりも高い位置に配置する方法がある。供給タンクを液体注入バルブよりも高い位置に配置することで、重力の作用により、供給タンク中の液体を液体注入バルブに供給できる。
（ピストンについての説明）

　ピストン（０１０５）は、上死点でピストンヘッド上液体を前記シリンダ壁天井部に押圧し爆発させる。「上死点」とは、前記ピストン（０１０５）がシリンダ内で上がりきった状態のことをいう。また、「爆発させる」とは、蒸気爆発を誘起させること、もしくは、前記液体を臨界状態にすること、を指す。

　本件発明にかかるエンジンのピストンは、シリンダ（０１０１）同様、シリンダ内の蒸気爆発に耐えられるだけの強度、および、シリンダ内の蒸気爆発温度に耐えられるだけの耐熱性を有する材質のものを利用する必要がある。ただし、本件発明にかかるエンジンのピストンについては、熱伝導性については必ずしも必要であるとは限らない。たとえば、シリンダから伝達される熱を、ピストンを熱するのに利用する場合は、ピストンはシリンダ（０１０１）の材質と同様の材質で構成するのが好ましい。逆に、ピストンを熱する必要がない場合は、ピストンには、熱伝導性の低い銅合金（Ｃ２８０１など）などの材質を用いる必要がある。
（排気バルブについての説明）

　排気バルブ（０１０６）は、ピストンヘッド上に配置された状態から爆発圧で排気口に押しあてられて排気口を閉とし、ピストンの所定長下降に応じてピストンヘッド上に落下して排気口を開とする。図４は、本件発明にかかるエンジンが図１に示す構成からなる場合の排気バルブ（０１０６）の開閉機構を説明するものである。まず、図４（ａ）に示すように、ピストン（０４０１）が下死点にある場合、排気バルブ（０４０２）とシリンダ天井部（０４０３）との間には充分な間隔がある。この状態から、図４（ｂ）エンジンの回転に伴いピストン（０４０４）が上死点へと上昇した際、前記上昇に伴って排気バルブ（０４０５）も上昇し、シリンダ壁天井部に押し当てられた状態になる。また、排気バルブ（０４０５）とピストン（０４０４）とのばね（０４０６）が縮むことにより、ピストン（０４０４）はシリンダ壁天井部近傍にまで到達することができる。したがって、ピストン（０４０４）が上死点に到達した際に、ピストン（０４０４）とシリンダ天井部との間にできる隙間を小さくすることができる。このように、前記隙間を小さくすることで、前記隙間にて発生する蒸気爆発の爆圧をピストン（０４０４）に充分に伝えることができる。前記蒸気爆発が発生してからしばらくの間は、排気バルブ（０４０５）は前記蒸気爆発の爆圧により、シリンダ壁天井部に押し当てられた状態を保つ。そして、図４（ｃ）に示すように、ピストン（０４０７）が下死点へと向かう際、ばね（０４０８）が所定の長さに戻る。そして、ばね（０４０８）がピストン（０４０７）に引っ張られ、つられて排気バルブ（０４０９）も引っ張られる。このようにしてピストン内部は開放され、シリンダ内で発生した蒸気爆発による蒸気は排気口を介して排気される。

　なお、図４（ａ）～（ｃ）においては、排気バルブの厚さ（０４１０）がシリンダ壁天井部に設けられた前記凹状の部分の深さ（０４１１）よりも大きい様子を示した。これは、図４（ｂ）の排気バルブ（０４０５）近傍の部分拡大図である図４（ｄ）に示すように、シリンダ壁天井部とピストンヘッドとの間に、液体を閉じ込める空間（０４１３、０４１４）を作るためである。ただし、図４（ｄ）に示す排気バルブ（０４１２）の構成は飽くまでも一例である。たとえば、図４（ｅ）に示すように、排気バルブ（０４１５）の底面側にも液体が閉じ込められる構造（０４１６、０４１７）にすることも挙げられる。図４（ｅ）に示すような構成にすることで、蒸気爆発が生じた瞬間から、排気バルブ（０４１５）に前記蒸気爆発の爆圧を加えることで、排気バルブ（０４１５）をシリンダ壁天井部に押し当てられる（０４１８、０４１９）。

　また、図示はしないが、排気バルブ形状を截頭円錐形状にし、シリンダ壁天井部に設けられた凹状の部分を前記排気バルブが嵌めこまれるように形状加工するという構成も可能である。前記構成をとることで、前記凹状部分入口が前記排気バルブ上面よりも広い状態になる。従って、前記ばねの伸縮運動方向および排気バルブの上下運動方向が、前記伸縮運動ごとまたは前記上下運動ごとに微妙に異なる場合でも、確実に前記排気バルブを前記凹状部分にはめ込むことが可能である。

　以上が、本件発明にかかるエンジンが図１に示す構成からなる場合の排気バルブ（０１０６）の開閉機構である。なお、以上に説明した排気バルブ（０１０６）の開閉機構は、飽くまでも一例である。

　本件発明にかかるエンジンの排気バルブは、シリンダ（０１０１）同様、シリンダ内の蒸気爆発に耐えられるだけの強度、および、シリンダ内の蒸気爆発温度に耐えられるだけの耐熱性を有する材質のものを利用する必要がある。したがって、本件発明にかかるエンジンの排気バルブには、シリンダと同様の材質のものを用いるのが好ましい。また、図１、および、図４に示すように、排気バルブの開閉機構にばねを用いる場合、そのばねには、一例として、ガソリンエンジンのバルブ開閉用のばねを用いるのが好ましい。

　図５は、図１および図４に記載のエンジンが動力を生み出す様子の一例を示した図である。

　まず、図５（ａ）に示すように、ピストン（０５０１）が下死点にあるときに、液体注入バルブ（０５０２）が開放され、供給タンク（０５０３）からシリンダ内に液体が供給される。

　そして、図５（ｂ）に示すように、ピストン（０５０４）の上昇に伴い、液体注入バルブ（０５０５）は閉じる。液体注入バルブ（０５０５）が閉じるのと同時に、供給タンク（０５０６）には液体が供給される。また、シリンダ内に残存していた蒸気が、前記ピストン（０５０４）の上昇に伴い、排気口へと押し出される。また、ピストン（０５０４）が所定の高さまで上昇したところで、排気バルブ（０５０７）はシリンダの排気口をふさぐ。そして、ピストン（０５０４）が上死点に到達し、前記液体がシリンダ天井部に接触し、前記液体は蒸気爆発を起こす。

　そして、図５（ｃ）に示すように、シリンダ内で発生した蒸気爆圧の爆圧によりピストン（０５０８）が押し下げられ、下方向へ運動する。前記ピストンの下方向への運動がコンロッド（０５０９）に伝わり、コンロッドと接続しているクランクシャフトを回転させる。蒸気爆発が起きてから、ピストン（０５０８）が所定の高さにまで下がるまで、前記蒸気爆発の爆圧により排気バルブ（０５１０）はシリンダ壁天井部に押し当てられ続ける。したがって、この間は、シリンダ内は密閉されているため、蒸気爆発による爆圧がピストン（０５０８）を押し下げ続ける。

　そして、図５（ｄ）に示すように、ピストン（０５１１）が所定の高さよりも下に下がった際に、排気バルブ（０５１２）も引き下げられ、排気口が開放される。排気口が開放されることで、前記蒸気爆発により生じた蒸気が、排気口から排気される。

　クランクシャフトの回転は、発電に用いることが可能である。また、その場合、前記発電により生じた電力の一部を、シリンダ壁加熱用熱源が熱を生じるための電力として利用することも可能である。このようにすることで、シリンダ壁加熱用熱源が消費する電力を低減させることが可能である。また、前記クランクシャフトの回転は、自動車の動力など、駆動力として活用することも可能である。
＜実施形態１の効果＞

　本実施形態により、低コストで実現し、化石燃料の消費を最小限に抑えたうえで効率よく動力を生成することのできるエンジンが実現する。
＜＜実施形態２＞＞
＜実施形態２の概要＞

　本実施形態においては、排気バルブの開閉機構がより簡易な構造からなる実施形態１に記載のエンジンについて説明する。
＜実施形態２の機能的構成＞

　図６（ａ）は、本実施形態にかかるエンジンの構成例を断面図にして示したものである。本実施形態にかかるエンジンは、基本的には実施形態１にかかるエンジンの構成と同様であるが、頂部にキノコ状鉤部（０６０３）を有するガイド棒（０６０１）を有する点において実施形態１にかかるエンジンと異なる。また、排気バルブ（０６０２）が前記ガイド棒（０６０１）に挿通されている点においても、実施形態１にかかるエンジンと異なる。
（ガイド棒についての説明）

　ガイド棒（０６０１）は、ピストンヘッド（０６０４）に立設され、排気バルブ（０６０２）に挿通されるとともに、頂部にキノコ状鉤部（０６０３）を有し、このキノコ状鉤部（０６０３）にて爆発圧で排気口（０６０５）に押し当てられて排気口（０６０５）を閉としている状態の排気バルブ（０６０２）を排気口（０６０５）から引き離してピストンヘッド（０６０４）に落下させる。このガイド棒（０６０１）のピストンヘッド（０６０４）との接続部分（０６０８）は、両者の接続強度を上げるために、末広がり形状になっているのが好ましい。また、同様に、このガイド棒（０６０１）のキノコ状鉤部（０６０３）からピストンヘッド（０６０４）へと延びている部分（０６０９）についても、末広がり形状になっているのが好ましい。その場合、前記末広がり形状に合わせて、排気バルブ（０６０２）の上面および下面も、円錐状にくりぬかれている必要がある。

　図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す排気バルブおよびガイド棒を立体的に拡大したものである。図６（ｂ）に示すように、ガイド棒のキノコ状鉤部（０６０６）は円盤状であるのが好ましい。このような構成にすることで、排気バルブ（０６０７）がキノコ状鉤部（０６０６）に衝突した際の衝撃がキノコ状鉤部（０６０６）の局所に集中することを回避できる。また、前記キノコ状鉤部については、図６（ｃ）に示すような十字形状であるものも挙げられる。排気バルブを図６（ｃ）に示すような十字形状にすることで、排気口からの蒸気の排出抵抗を低減することが可能だからである。

　図７は、図６（ａ）に記載のエンジンが動力を生み出す様子の一例を示した図である。

　まず、図７（ａ）に示すように、ピストン（０７０１）が下死点にあるときに、排気バルブ（０７０２）下面とピストンヘッドとが接触した状態にある。また、この状態下、液体注入バルブ（０７０３）が開放され、供給タンクからシリンダ内に液体が供給される。

　そして、図７（ｂ）に示すように、ピストン（０７０４）の上昇に伴い、液体注入バルブ（０７０５）は閉じる。そして、ピストン（０７０４）が上死点まで上昇したところで、排気バルブ（０７０６）はシリンダの排気口をふさぐ。同時に、前記液体がシリンダ天井部に接触し、前記液体は蒸気爆発を起こす。

　そして、図７（ｃ）に示すように、シリンダ内で発生した蒸気爆圧の爆圧によりピストン（０７０７）が押し下げられ、下方向へ運動する。前記ピストンの下方向への運動がコンロッド（０７０８）に伝わり、クランクシャフト（０７０９）を回転させる。そして、排気バルブ（０７１０）は、ガイド棒のキノコ状鉤部（０７１１）が引っかかるまで、前記蒸気爆発の爆圧により、シリンダ天井部に押し当てられ、排気口を封じ続ける。したがって、この間は、蒸気爆発による爆圧がピストン（０７０７）を押し下げ続ける。そして、ピストン（０７０７）の下方向への運動に伴い、ガイド棒も下降し、ガイド棒のキノコ状鉤部（０７１１）が排気バルブ（０７１０）に引っかかる。

　そして、図７（ｄ）に示すように、ガイド棒（０７１２）のキノコ状鉤部（０７１３）が排気バルブ（０７１４）に引っかかることで、排気バルブ（０７１４）も下降する。もしくは、シリンダ内の圧力がシリンダ外の圧力に対し同じあるいは小さくなることで、排気バルブ（０７１４）をシリンダ壁天井部へと押し当てる力がなくなり、排気バルブ（０７１４）は落下する。排気バルブ（０７１４）の下降もしくは落下に伴い、排気口が開放されることで、前記蒸気爆発により生じた蒸気が、排気口から排気される。
＜実施形態２の効果＞

　本実施形態のエンジンにおいては、排気バルブを、カムシャフトなどの別途駆動装置を設けることなく、シリンダの上下に合わせて駆動させることが可能である。従って、より簡易な構造のエンジンが実現する。
＜＜実施形態３＞＞
＜実施形態３の概要＞

　本実施形態においては、より効率よく動力を得るべくシリンダの形状を加工した実施形態１もしくは２に記載のエンジンについて説明する。
＜実施形態３の機能的構成＞

　本実施形態にかかるエンジンは、基本的には実施形態１もしくは２にかかるエンジンの構成と同様である。ただし、本実施形態にかかるエンジンにおいては、シリンダ壁天井部が、円錐形状、角錐形状、またはドーム形状のいずれかであり、ピストンヘッドも前記形状にならう形状である点において、実施形態１もしくは２にかかるエンジンと異なる。

　図８は、本実施形態にかかるエンジンのシリンダ壁天井部の形状の例を断面図にして示したものである。まず、図８（ａ）はシリンダ壁天井部が円錐形状もしくは角錐形状である場合を示すものである。図８（ａ）に示すように、シリンダ壁天井部（０８０１）が円錐形状もしくは角錐形状である場合、シリンダ壁天井部の形状に合わせて、ピストンヘッドも円錐形状もしくは角錐形状にする必要がある。また、排気バルブの形状も併せて円錐形状もしくは角錐形状にする必要がある。次に、図８（ｂ）はシリンダ壁天井部がドーム形状である場合を示すものである。この場合も同様に、シリンダ壁天井部の形状に合わせて、ピストンヘッドもドーム形状にする必要がある。また、排気バルブの形状も併せてドーム形状にする必要がある。

　また、本実施形態にかかるシリンダ壁天井部の形状は、円錐形状、角錐形状、ドーム形状に限定されるものではない。たとえば、図８（ｃ）に示すように、シリンダ壁天井部の中心から内側のみが円錐形状あるいは角錐形状であり、その外側は水平面に対し平行をなすような形状であってもかまわない。また、図８（ｄ）に示すように、シリンダ壁天井部を、それぞれ傾きの異なる複数の面から構成することも可能である。図８（ｃ）、（ｄ）に示すような構成にすることで、シリンダ壁天井部およびピストンヘッドの表面積を大きくすることができる。

　図８（ｅ）は、図８（ａ）の排気バルブ（０８０２）近傍を拡大した図である。この図８（ｅ）に例示するように、図８（ａ）～（ｄ）に例示するエンジンにおいては、ピストンヘッドが排気バルブと接触する面（０８０３、０８０４）に対し、排気バルブ底面（０８０５、０８０６）の方が大きい必要がある。これは、シリンダ内において蒸気爆発を起こすには、シリンダ壁天井部とピストンヘッドとの間に液体を挟み込む空間が必要であるからである。排気バルブ下面がピストンヘッド上の排気バルブと接触する面よりも大きいことで、シリンダ壁天井部とピストンヘッドとの間に液体を挟み込む空間（０８０７、０８０８）をつくることができる。また、このような構成をとることで、蒸気爆発の際に排気バルブには上方向の力（０８０９、０８１０）しか加わらず、より着実に排気バルブをシリンダ壁天井部へと押し当てることが可能である。
＜実施形態３の効果＞

　本実施形態におけるシリンダ壁天井部およびピストンヘッドは、円錐形状、角錐形状、またはドーム形状などをなす。シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが前述のような形状をとることにより、シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが水平面に対し平行である場合に比べ、両者の表面積を大きくすることができる。両者の表面積を大きくすることにより、シリンダ内で反応を起こす液体の体積が増える。従って、より規模の大きい蒸気爆発を誘起することができる。また、シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが前述のような形状であることにより、シリンダ壁天井部およびピストンヘッドが水平面に対し平行である場合に比べ、シリンダ内に生じる蒸気の排気抵抗が低減される。従って、より熱効率のよいエンジンを実現できる。
＜＜実施形態４＞＞
＜実施形態４の概要＞

　本実施形態においては、シリンダおよび排気バルブに設けられた特殊な機構により、より大きな駆動力を生ずる実施形態１から３のうちいずれか一に記載のエンジンについて説明する。
＜実施形態４の機能的構成＞

　本実施形態にかかるエンジンは、基本的には実施形態１から３にかかるエンジンの構成と同様である。ただし、本実施形態にかかるエンジンにおいては、シリンダ壁加熱用熱源がシリンダ壁を常に摂氏３００度以上に、また、ピストンヘッドを常に摂氏２００度以上に保つ点において、実施形態１から３にかかるエンジンの構成と異なる。また、本実施形態にかかるエンジンにおいては、シリンダ壁天井部表面に、蒸気膜破壊手段を有する点においても、実施形態１から３にかかるエンジンの構成と異なる。

　本実施形態にかかるシリンダ壁加熱用熱源は、シリンダ壁を常に摂氏３００度以上に、また、ピストンヘッドを常に摂氏２００度以上に保つことで、前記注入された液体の沸騰を防ぐため注入された液体とシリンダ壁内側面との間、および、注入された液体とピストンヘッドとの間に蒸気膜を生成可能である。図９は、本実施形態にかかるエンジンにおいて、シリンダ（０９０１）内に液体（０９０２）が供給された直後のシリンダ内の様子を部分断面図として示したものである。上述したとおり、本実施形態にかかるエンジンにおいて、シリンダ壁加熱用熱源（０９０３～０９０５）は、シリンダ（０９０１）壁を常に摂氏３００度以上に、また、ピストンヘッド（０９０６）を常に摂氏２００度以上に保つ。よって、シリンダ内に液体が供給された直後においては、前記液体はすぐには蒸発しない。これは、ライデンフロスト現象により、前記液体とピストンとの間、および、前記液体とシリンダ内面側壁との間に蒸気膜が生成するからである。そして、前記蒸気膜が、前記液体とピストンとの間、および、前記液体とシリンダ内面側壁との間の断熱材としての役割を果たすからである。なお、ピストンヘッドを常に摂氏２００度以上に保つ方法としては、一例として、シリンダからの熱伝導を利用するのが好ましい。また、シリンダからピストンヘッドへの熱伝導が不十分である場合は、シリンダ壁加熱用熱源とは別に、シリンダ内部に別途熱源を設けるなどする。この場合、前記別途熱源としては、シリンダ壁加熱用熱源同様に、前記シーズヒーターを用いるのが好ましい。なお、前記シーズヒーターの電源は、コンロッドおよびクランクシャフトを介して供給する方法があげられる。

　なお、本実施形態においては、液体には水、もしくは、水となるべく性質の近いものを用いる。前記水となるべく近い性質のものの例としては、メタクリル酸メチルがあげられる。メタクリル酸メチルの沸点は１０１．０℃であり、水の沸点と非常に近い。ただし、引火点が４２１℃であるので、メタクリル酸メチルを前記液体として用いるのであれば、シリンダ壁およびピストンヘッドの温度を常に摂氏４００度以下にしたうえで用いる必要がある。また、このメタクリル酸メチルは化学物質管理促進法において第一種指定化学物質に指定されているなど、諸法律などにより危険な物質として扱うべき旨規定されている。したがって、前記液体にメタクリル酸メチルを用いる場合、諸法律などに基づいて取り扱う必要がある。
（蒸気膜破壊手段についての説明）

　本実施形態にかかるシリンダにおいては、シリンダ壁天井部表面に、前記蒸気膜を破壊するための蒸気膜破壊手段を有する。図１０に、シリンダ壁天井部表面（図９の点線Ａで示される部分）近傍にて、前記蒸気膜が破壊される様子およびその機構の例を示す。図１０（ａ）、（ｂ）は、前記蒸気膜を、ピストンヘッド表面に設けられた電極すなわちピストン側電極（１００１）とシリンダ壁天井部表面に設けられた電極すなわちシリンダ側電極（１００２）との間に電圧をかけることにより破壊する機構の動作の様子を示すものである。図１０（ａ）は、ピストン側電極（１００１）とシリンダ側電極（１００２）との間に電圧が印加されていない状態を示す。この状態下、液体（１００３）とシリンダ壁天井部表面およびシリンダ内壁側面およびピストンヘッド表面との間には、蒸気膜（１００４）が生じている。液体（１００３）とシリンダ壁天井部表面との間にも蒸気膜が生成するのは、液体がシリンダ壁天井部表面と接触した瞬間にライデンフロスト現象を起こすからである。ここで、ピストン側電極とシリンダ側電極との間に電圧を印加する。その際の様子を表したのが図１０（ｂ）である。ピストン側電極（１００５）とシリンダ側電極（１００６）との間に電圧を印加することで、前記蒸気膜は破壊され、液体はシリンダ壁天井部表面およびシリンダ内壁側面およびピストンヘッド表面と接触し、蒸気爆発を起こす。この現象は、高熱の鉄板上でライデンフロスト現象を起こしている液体と前記鉄板との間に電圧を印加すると、前記鉄板と前記液体との間の蒸気膜が破壊されるという実験報告（第1回ジャパン・サイエンス＆エンジニアリング・チャレンジ２００３にて富山県立富山高等学校早水悠登らが発表した「高温物質上を浮遊する液滴パート２液滴の膜沸騰破壊」）に基づく。このような現象を用いて前記蒸気膜を破壊することで、単に液体をシリンダ壁天井部表面に接触させただけの時に比べ、より着実に蒸気爆発を誘起することが可能である。　

　ところで、この場合、ピストン側電極とシリンダ側電極との間に電圧を印加するための電源はシリンダ外部に設けるのが好ましい。そして、ピストン側電極と前記電源との接続は、コンロッドとクランクシャフトとを介して行うのが好ましい。より具体的には、前記電源とクランクシャフト支軸とを結ぶ電気ケーブルと、クランクシャフトと、クランクシャフトとコンロッドを接続する支軸と、コンロッドと、コンロッドとピストンとを接続する支軸すなわちピストン駆動軸と、ピストン駆動軸とピストン側電極とを結ぶ電線と、を用いるなどする。そして、シリンダ側電極と前記電源との間は、電気ケーブルを設けるなどして接続するのが好ましい。この場合、ピストン全体のうち、ピストン側電極、および、ピストン駆動軸とピストン側電極とを結ぶ電線以外は、絶縁体で構成する必要がある。また同様に、シリンダ全体のうち、シリンダ側電極、および、シリンダ側電極と電極とを結ぶ電気ケーブル以外は、絶縁体で構成する必要がある。ちなみに、上記の、ピストン側電極と前記電源との接続方法およびシリンダ側電極と前記電源との接続方法は飽くまでも一例である。他の方法例としては、ピストン全体およびシリンダ全体を導体で構成することがあげられる。この場合、ピストンとシリンダとを絶縁するために、ピストンに絶縁体製のピストンリングを設けることや、排気バルブを絶縁体で構成することなどの絶縁設備が必要である。

　なお、図１０（ａ）、（ｂ）に示す蒸気膜破壊手段は飽くまでも一例である。本実施形態にかかる蒸気膜破壊手段の別の例として、図１０（ｃ）に示すような、シリンダ壁天井部表面に微細な傷を設けたもの（１００７）も挙げられる。前記微細な傷が、シリンダ壁天井部表面と液体との間に一旦生成された蒸気膜を破壊し、前記液体の蒸気爆発を誘起する。この現象は、図１０（ｄ）に示す、本件発明者が行った実験に基づき可能であると考える。図１０（ｄ）に示すように、本件発明者は、高温の鉄板（１００８）上でライデンフロスト現象を起こしている液体（１００９）に、先端部分に微細な傷のついた高温状態のアルミ製の棒（１０１０）を接触し、前記液体（１００９）がどのような挙動を示すかを観察した。その結果、前記液体（１００９）は激しく飛び散った（１０１１）。この実験結果によれば、シリンダ壁天井部表面に微細な傷を設けた場合でも、シリンダ内の液体に、より着実に蒸気爆発を誘起させることが可能である。この場合、シリンダ壁天井部表面に設ける微細な傷については、その深さが１００μｍから７００μｍであり、その先端の半径が５μｍから５０μｍであるものが好ましい。また、前記深さは７００μｍ以上であってもかまわない。

　ところで、図９ならびに図１０に示すシリンダ壁天井部は、図８（ｃ）に示すものと同様のものを用いている。同様に、本実施形態に係るエンジンにおいては、シリンダ壁天井部ならびにピストンヘッドの形状は、図８（ｃ）に示すものと同様のものを用いるのが好ましい。図８（ａ）や（ｂ）や（ｄ）においては、ピストンヘッドとシリンダ内面側壁とがＶ字状をなす。ピストンヘッドとシリンダ壁天井部との間にはさまれた液体の荷重が、前記Ｖ字状の先端部分に集中するため、前記液体の周りに生じている蒸気膜を破壊する可能性がある。前記液体が蒸気爆発を起こす前に前記蒸気膜が破壊され、前記液体が蒸発してしまうと、前記蒸気爆発は起こらなくなってしまう。したがって、本実施形態にかかるシリンダ壁天井部およびピストンヘッドの形状については、図８（ｃ）に示すように、ピストンヘッドとシリンダ内面側壁とが直角になるなどのものが好ましい。
＜実施形態４の効果＞

　第四の発明においては、シリンダ内で、液体とピストンとの間、および、前記液体とシリンダ内面側壁との間に蒸気膜を生成させることが可能である。前記蒸気膜により、前記液体がシリンダ壁天井部に接触するまでの間、前記液体の蒸発を最小限に抑えることができる。よって、蒸気爆発による爆圧のロスを抑えることが可能である。したがって、より大きい駆動力を生ずるエンジンが実現する。また、蒸気膜破壊手段をシリンダ壁天井部表面に設けることで、シリンダ内の液体により着実に蒸気爆発を誘起することが可能である。
＜＜実施形態５＞＞
＜実施形態５の概要＞

　本実施形態においては、排気バルブとキノコ状鉤部とが衝突する際の衝撃を緩和する機構を有する実施形態２から４（実施形態３、４については、実施形態２を利用しているもの）のうちいずれか一に記載のエンジンについて説明する。
＜実施形態５の機能的構成＞

　本実施形態にかかるエンジンは、基本的には実施形態２から４にかかるエンジンの構成と同様である。ただし、本実施形態にかかるエンジンにおいては、ガイド棒がキノコ状鉤部下側表面上に凸部を有する点において、実施形態２から４にかかるエンジンの構成と異なる。また、排気バルブが上側表面に、凹部を有する点においても、実施形態２から４にかかるエンジンの構成と異なる。なお、便宜上、本件明細書においては、前記凸部のことをガイド棒側凸部と呼ぶことにする。また、前記凹部のことを排気バルブ側凹部と呼ぶこととする。また、前記ガイド棒側凸部および排気バルブ側凹部の凹凸の関係は逆であってもかまわない。

　前記ガイド棒側凸部および前記排気バルブ側凹部は、前記キノコ状鉤部と前記排気バルブとの衝突の際に、両者の間に流体が挟まれることで前記衝突の衝撃を緩和する役割を果たす。図１１に、ガイド棒側凸部（１１０１、１１０２）および排気バルブ側凹部（１１０３、１１０４）により、キノコ状鉤部（１１０５）と排気バルブ（１１０６）との衝突が緩和される様子を示す。図１１（ａ）は、前記キノコ状鉤部と前記排気バルブとが衝突する前の状態である。図１１（ａ）に示すように、ガイド棒側凸部（１１０１、１１０２）は、排気バルブ側凹部（１１０３、１１０４）に比べわずかに小さい。そして、図１１（ｂ）は、前記キノコ状鉤部（１１０７）と前記排気バルブ（１１０８）とが衝突した際の状態である。排気バルブ（１１０８）とキノコ状鉤部（１１０７）とが衝突した際に、ガイド棒側凸部（１１０９、１１１０）と排気バルブ側凹部（１１１１、１１１２）との隙間から、排気バルブ側凹部（１１１１、１１１２）中の残留気体が押し出される（１１１３、１１１４）。前記押し出された残留気体（１１１３、１１１４）が、ガイド棒側凸部（１１０９、１１１０）が排気バルブ側凹部（１１１１、１１１２）の深部へと入り込むのを邪魔する。このようにして、キノコ状鉤部（１１０７）と排気バルブ（１１０８）との衝突の衝撃が緩和される。

　なお、ガイド棒側凸部（１１０１、１１０２）の下側側面（１１１５、１１１６）の面積は、排気バルブ側凹部（１１０３、１１０４）の底面（１１１７、１１１８）の面積の９０％から７０％程度であることが好ましい。ガイド棒側凸部（１１０１、１１０２）の下側側面（１１１５、１１１６）の面積が、排気バルブ側凹部（１１０３、１１０４）の底面（１１１７、１１１８）の面積の９０％よりも大きい場合、排気バルブ側凹部（１１０３、１１０４）から残留気体が押し出される際の抵抗が強くなりすぎる可能性がある。前記抵抗が強すぎることで、ピストンの下方向への運動に必要なエネルギーが大きくなり、エンジンの効率を低下させる恐れがある。また逆に、ガイド棒側凸部（１１０１、１１０２）の下側側面（１１１５、１１１６）の面積が、排気バルブ側凹部（１１０３、１１０４）の底面（１１１７、１１１８）の面積の７０％よりも小さい場合、排気バルブ側凹部（１１０３、１１０４）から残留気体が押し出される際の抵抗が弱くなりすぎる可能性がある。前記抵抗が弱すぎることで、前記キノコ状鉤部と前記排気バルブとの衝突の際の衝撃を十分に緩和することができなくなる恐れがある。

　本実施形態により、駆動時にガイド棒にかかる衝撃を緩和することのできるエンジンが実現する。
＜＜実施形態６＞＞
＜実施形態６の概要＞

　本実施形態においては、蒸気爆発によっても組成が変化しない液体を用い、前記液体の蒸気爆発により生じた蒸気の持つ熱を再利用するための機構を有する実施形態１から５のうちいずれか一に記載のエンジンについて説明する。
＜実施形態６の機能的構成＞

　本実施形態にかかるエンジンは、基本的には実施形態１から５にかかるエンジンの構成と同様である。ただし、本実施形態にかかるエンジンにおいては、排気ダクトを有する点において、実施形態１から５にかかるエンジンの構成と異なる。また、蒸気爆発によっても組成が変化しない液体を用いる点において、実施形態１から５にかかるエンジンの構成と異なる。

　本実施形態のエンジンに用いる液体については、蒸気爆発によっても組成が変化しない液体を用いる必要がある。たとえば、水、液体窒素、テトラメチルシラン、ベンゼンなどが前記液体として挙げられる。その中でも、水は前記液体として特に好まれる。それは、水の蒸気は、有機溶剤の蒸気などに比べ、毒性が低く、また、引火性もないなど、非常に取り扱いやすい物質であるからである。また、その蒸気をシリンダ外に排出しても、シリンダ外の自然環境に及ぼす悪影響はほぼない。また、水は常圧下０℃から１００℃の間では液体として存在する。したがって、本実施形態のエンジンに用いる液体に、水を用いることで、わざわざ液体状態を維持するために冷却装置を設けるなどの必要を省くことができる。（実施形態１から５においては、ピストンヘッド上に供給される液体について特段厳密に記載しなかった。しかし、上記の理由から、前記液体についても特に水を用いることが好ましいことをここに追記する。）なお、蒸気爆発に関する調査によると、水が蒸気爆発を起こす際、水に熱を加える側の温度は約４００℃以上であることがわかっている。従って、本実施形態ならびに本件発明において、前記液体に水を用いる場合、シリンダ壁天井部をシリンダ壁加熱用熱源により常に４００℃以上に加熱する必要がある。
（排気ダクトについての説明）

　排気ダクトは、排気口から得られる爆発蒸気を供給タンクに排出し、前記爆発蒸気が持つエネルギーにより供給タンク内の液体の温度を高温に保つために設けられる。図１２は、本実施形態にかかるエンジンを示すものである。図１２に示すように、シリンダ（１２０１）から排出される蒸気（１２０３）は排気ダクト（１２０２）を介して供給タンク（１２０４）へと送られる。前記蒸気は、シリンダ（１２０１）内で起きた蒸気爆発により生じたものであり、多くの熱を含んでいる。したがって、供給タンク（１２０４）へと送られた前記蒸気は、自身が持つ熱を供給タンク中の液体（１２０５）へと伝達する。供給タンク中の液体（１２０５）は、前記蒸気から受け取った熱により、常に沸点よりもやや低い程度の温度を保つことができる。このように、供給タンク中の液体（１２０５）が常に沸点よりもやや低い程度の温度であれば、供給タンク中の液体（１２０５）の温度が低い場合に比べ、液体としてシリンダ内に供給された際に、シリンダ壁やピストンや排気バルブが奪われる熱量を低減することが可能である。

　また、本実施形態にかかる供給タンクは、爆発によって組成が変化しない不変化液体を供給する。液体に、蒸気爆発よって組成が変化しないものを用いれば、前記液体の蒸気を排気ダクトおよび供給タンク中の液体（１２０５）により冷却し、再利用することが可能である。また、組成が変化しないものを前記液体として用いることで、従来のガソリンエンジンにおいてガソリンが燃焼されることで生じる二酸化炭素や窒素酸化物などの排気ガスが、本実施形態にかかるエンジンにおいてはほとんど生成されない。
＜実施形態６の効果＞

Claims

　排気口を有するシリンダと、
　シリンダ壁を加熱するためのシリンダ壁加熱用熱源と、
　液体注入バルブに液体を供給する供給タンクと、
　ピストンの下死点にてピストンヘッド上に液体を注入するための液体注入バルブと、
　上死点でピストンヘッド上液体を前記シリンダ壁天井部に押圧し爆発させるピストンと、
　ピストンヘッド上に配置された状態から爆発圧で排気口に押しあてられて排気口を閉とし、ピストンの所定長下降に応じてピストンヘッド上に落下して排気口を開とする排気バルブと、
を有するエンジン。
　ピストンヘッドに立設され、排気バルブに挿通されるとともに、頂部にキノコ状鉤部を有し、このキノコ状鉤部にて爆発圧で排気口に押し当てられて排気口を閉としている状態の排気バルブを排気口から引き離してピストンヘッドに落下させるガイド棒をさらに有する請求項１に記載のエンジン。
　シリンダ壁天井部は、円錐形状、角錐形状、またはドーム形状のいずれかであり、ピストンヘッドも前記形状にならう形状である請求項１または２に記載のエンジン。
　シリンダ壁加熱用熱源は、シリンダ壁を常に摂氏３００度以上に、また、ピストンヘッドを常に摂氏２００度以上に保つことで、前記注入された液体の沸騰を防ぐために注入された液体とシリンダ壁内側面との間、および、注入された液体とピストンヘッドとの間に蒸気膜を生成可能であり、
　シリンダにおいては、シリンダ壁天井部表面に、前記蒸気膜を破壊するための蒸気膜破壊手段を有する、
請求項１から３のいずれか一に記載のエンジン。
　前記ガイド棒は、前記キノコ状鉤部下側表面上に凸部又は／および凹部を有し、
　排気バルブは上側表面に、前記キノコ状鉤部下側表面上の凸部又は／および凹部をゆるやかにはめ込む凹部又は／および凸部を有し、
　キノコ状鉤部と排気バルブとの衝突の際に凸部と凹部との間に流体が挟まれることで両者の衝突の衝撃を緩和する請求項２から４のいずれかに記載のエンジン。
　排気口から得られる爆発蒸気を供給タンクに排出し、前記爆発蒸気が持つエネルギーにより供給タンク内の液体の温度を高温に保つための排気ダクトを有し、
　供給タンクは爆発によって組成が変化しない不変化液体を供給する
請求項１から５のいずれか一に記載のエンジン。