(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関で使われている茸（傘）形弁の欠点である吸、排気の抵抗、駆動による出力損失、更に有害排気物ＮＯX、ＣＯ２、ＳＯX、ＨＣ、ＰＭの排出量を低減する。【解決手段】弁２３の形状を、任意のテーパを有する丸棒状とし、ピストン１９運動方向に対して、直角方向に形成した同じくテーパ状の吸排気道を軸方向に移動、摺動させて、吸気口、排気口７を開閉する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明の弁（２３）の形状は任意のテーパーを有する丸棒状に加工し、
任意の位置に中心線を直角又は任意の角度で交叉する穴を貫通させ、吸排気道（６）とし、
該弁（２３）を収納する部分をテーパー弁受（２４）とし、該弁（２３）と本弁受（２４
）を気筒蓋に設置して、該弁（２３）を回転移動摺動させることにより、吸気の際は吸気
口に合せ、排気の際は排気口（７）に合せて排気を行う、吸（給）排気弁を有することを
特徴とする熱機関。
【請求項２】
前記丸棒状弁（２３）は、ピストン運動方向に対し直角方向に移動摺動
する故、該弁受（２４）の内面に、該丸棒状弁（２３）が０度から１８０度回転するよう
に該丸棒状弁（２３）のテーパー先端に向かって直線又は斜めに螺旋を描くように複数の
リニヤモーター（２２）を、該丸棒状弁（２３）を包むように弁受（２４）に単数又は複
数設け、該丸棒状弁（２３）の表面には、該弁受（２４）の内面に設置されたリニヤモー
ター（２２）に対応する永久磁石又は電磁石（１３）を、極が一致するように必要数を取
付けるか、又は該丸棒状弁軸（２５）の弁（２３）反対端に可逆電動機（１１６）を付け、
弁受（２４）に固定子となる電磁石（１０）を設け、該丸棒状弁軸（２５）の弁（２３）
反対端に回転子となる永久磁石又は電磁石（９）を設け、該弁受（２４）には該弁受磁石
（１２Ｂ）を、該弁軸磁石（１２Ａ）の位置に合せて反発吸引力を利用して無潤滑にする
とともに軸方向及び可逆回転運動をすることを特徴とする請求項１に記載の熱機関。
【請求項３】
熱機関の気筒内の所定の位置に、ピストンが下死点到達前の所定の位置
に１個以上の未排気供給用の通路（３）又は供給孔（４）設けて、何れかの途中にガスピ
ストン（２８）を設けて、当該供給孔（４）から進入する未排気を直撃させ、ガスピスト
ン（２８）に連なるプッシュロッド（２９）やロッカーアーム（３０）等、他の所定の部
品を動かし、動弁、従来の茸(傘)形弁及び円錐形回転弁（１）及びテーパー付き丸棒状弁（２３）を動作することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の熱機関。  
【請求項４】
未排気を弁座に設けた未排気噴出孔（２）通路（３）や未排気廃棄孔（２７）に導かず、ピストンが下死点に到達する前の所定の位置に任意の径又は任意の大き
さの未排気供給孔（４）と通路（３）を設け、未排気供給孔から直接排気マニホールド又
は排気管、排気口（７）や排気弁後に排出し、弁の過熱を軽減することを特徴とする請求
項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱機関。    
【請求項５】
テーパー付丸棒状弁（２３）を冷却する為、弁軸（２５）を含めて中空
にし、送風による空冷又は冷却剤又は潤滑油を循環させて冷却をすることを特徴とする吸
（給）排気弁を有する請求項１に記載の熱機関。    
【請求項６】
該テーパー付丸棒状弁（２３）を４行程機関に用いる場合、該弁（２３）の任意の位置に軸中心線を直角横断面にＸ状に独立して交叉貫通する任意の２個の穴を
設け一方の穴を吸気孔（６Ａ）とし他方の穴を排気孔（６Ｂ）とし，この該弁（２３）を
１０００分の１ミリメートル以上移動摺動させ、然る後４５度ずつ回転させ吸気の際は吸
気孔（６Ａ）を吸気口に合せ、排気の際は排気孔（６Ｂ）を排気口に合せることを特徴と
する吸（給）排気弁を有する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載する熱機関。    
【請求項７】
熱機関に装備される排気タービン過給機の圧縮機に電動機（１０９）を
装着し、アクセル又はスロットルの開度を上げると同時に電動機（１０９）に通電し強制
的に所定の時間、圧縮機を回転させる電動機付排気タービン過給機を有する請求項１乃至
請求項６のいずれかに記載する熱機関。    
【請求項８】
電動機付排気タービン過給機の電動機の構造は圧縮機又は羽（１１２）
の円周上又は円周の外周側に永久磁石又は電磁石を適宜取り付け、圧縮機回転子（１１０）とし、圧縮機の羽の円周上又は円周の外周側を囲むように永久磁石又は電磁石を装備し
て圧縮機固定子（固定磁界発生ステーター）（１１１）とし、通電することにより圧縮機
を強制的に回転を上げる電動機付排気タービン過給機を有することを特徴とする請求項７に記載の熱機関。
【請求項９】
排気タービンの圧縮機の羽（１１２）に圧縮空気を直撃させ、冷却を兼
ねながら同軸上の圧縮機を強制的に回転させながら圧縮空気を給気する排気タービン過給
機を有することを特徴とする請求項７乃至請求項８のいずれかに記載の熱機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械、熱機関の動弁作動による出力損失の軽減、熱効率の向上に関する。                                                                                                                                                                                                       
【背景技術】
【０００２】
従来、熱機関の動弁は全て茸（傘）型弁である。茸（傘）が吸（給）排気の抵抗になった。
戦前、英国の技術者クロス、アスピン両名が回転弁を発明した。が失敗した。
【０００３】
【非特許文献１】内燃機関の歴史、養賢堂、東京大学名誉教授富塚清著。
【非特許文献２】２サイクル機関の研究、養賢堂、東京大学名誉著教授富塚清著。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱機関の従来の動弁の形状は茸（傘）型揚弁である。真直ぐ排気が出来ず、茸（傘）部分にぶつかり抵抗があった。ユニフロー型機関では気筒内で旋回流を起させても、茸（傘）が邪魔になり、ここに排気の芯が残り、不完全排気であった。高速機関では排気の高効率
を図る為、気筒毎に排気弁を２〜３個ずつ付ける機関もあり、即コストの上昇に繋がった。
【０００５】
戦前、英国の技術者クロス、アスピン両名が回転弁を発明した。彼等の発明は画期的なれ
ど、シリンダーヘッドとの摩擦で焼付き、実用に至らなかった。１９５０年代日本でも有
望と思われ、数社で単純な筒型回転弁が試みられたが冷却、潤滑がうまくゆかず、直に焼
きつき、連続運転不可。全て放棄された。
【０００６】
従来の茸（傘）型の吸（給）排気弁は高温に曝され易くマルテンサイトやオーステナイト
系の耐熱合金鋼が使用され特に排気弁は７５０度を超える高温となる為、弁軸をヒートパ
イプ化し中にナトリュムを封入し冷却を図る弁もある。茸（傘）型弁の欠点としては弁座
磨耗が起り易い、傘部円弧亀裂破壊、傘部部分破壊、弁軸折損、潤滑油の漏れ等等何れに
せよ高い加工精度が要求される、４行程機関では１気筒につき２個、自動車用の高速機関
では５個、内３個は排気用、４気筒３０００ｒ．ｐ．ｍなら１気筒当り気筒蓋上に於いて
カム軸１本なら３７５回転し吸入、圧縮、爆発、排気を繰返すのである。このカム軸が２
本更に３本になった時の複雑さ、さらに潤滑の難しさがある。   
【０００７】
従来の動弁駆動は潤滑必須であった。排気弁は常に高温に曝される。従前の茸（傘）弁で
は軸受から潤滑油が漏れ、オイル下りと言う現象が発生し、排気管から白煙を排出したり、
停止後、弁軸から潤滑油が垂れ、カーボンとなり、堆積し、落下したカーボンが排気ター
ビンを損傷することさえあった。 
【０００８】
従来の内燃機関の動弁作動は全てクランク軸の回転力を利用していた。出力損失である。
爆発後の排気の残存エネルギーは膨大である。ピストンが下死点に達してもこの爆発圧力
を排して弁を推し開けるには大きな力が要る。このエネルギーを軽減することにより、燃
費の改善と大気汚染防止に役立つ。この未利用の排気エネルギーは排気タービン過給機の
動力や熱電素子の発電位にしか利用されていない、自然吸気機関ではそのまま排気されて
おり不経済である。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記す本発明の弁（２３）の形状は任意のテーパーを有する丸棒状に加工し、任
意の位置に中心線を直角又は任意の角度で交叉する穴を貫通させ、吸排気道（６）とし、
該弁（２３）を収納する部分をテーパー弁受（２４）とし、該弁（２３）と本弁受（２４
）を気筒蓋に設置して、該弁（２３）を回転移動摺動させることにより、吸気の際は吸気
口に合せ、排気の際は排気口（７）に合せて排気を行う。
【００１０】
請求項２に記す前記丸棒状弁（２３）は、ピストン運動方向に対し直角方向に摺動する故、
該弁受（２４）の内面に、該丸棒状弁（２３）が０度から１８０度回転するように該丸棒
状弁（２３）のテーパー先端に向かって直線又は斜めに螺旋を描くように複数のリニヤモ
ーター（２２）を、該丸棒状弁（２３）を包むように弁受（２４）に単数又は複数設け、
該丸棒状弁（２３）の表面には、該弁受（２４）の内面に設置されたリニヤモーター（２２）に対応する永久磁石又は電磁石（１３）を、極が一致するように必要数を取付けるか
、又は該丸棒状弁（２３）の弁軸（２５）の弁（２３）反対端に可逆電動機（１１６）を
付け、弁受（２４）に固定子となる電磁石（１０）を設け、該弁軸（２５）に回転子とな
る永久磁石又は電磁石（１２Ａ）を設け、該弁受（２４）には該弁受磁石（１２Ｂ）を、
該弁軸磁石（１２Ａ）の位置に合せて反発吸引力を利用して無潤滑にするとともに軸方向
及び可逆回転運動をする。
【００１１】
請求項３に記す熱機関の気筒内の所定の位置に、ピストンが下死点到達前の所定の位置に
１個以上の未排気供給用の通路（３）又は供給孔（４）設けて、何れかの途中にガスピス
トン（２８）を設けて、当該供給孔（４）から進入する未排気を直撃させ、ガスピストン
（２８）に連なるプッシュロッド（２９）やロッカーアーム（３０）等、他の所定の部品
を動かし、動弁、従来の茸(傘)弁及び円錐形回転弁（１）及びテーパー付き丸棒状弁（２３）を動作する。
【００１２】
請求項４に記す未排気を弁座に設けた未排気噴出孔（２）通路（３）や未排気廃棄孔（２７）に導かず、ピストンが下死点に到達する前の所定の位置に任意の径又は任意の大きさ
の未排気供給孔（４）と通路（３）を設け、未排気供給孔から直接排気マニホールド又は
排気管、排気口（７）や排気弁後に排出し、弁の過熱を軽減する。
【００１３】
請求項５に記す請求項１及び請求項２に記載の丸棒状弁（２３）を冷却する為、弁軸（２５）を含めて中空にし、送風による空冷又は冷却剤又は潤滑油を循環させて冷却をする。
【００１４】
請求項６に記す該テーパー付丸棒状弁（２３）を４行程機関に用いる場合、該弁（２３）
の任意の位置に軸中心線を直角横断面をＸ状に独立して交叉貫通する任意の２個の穴を設
け一方の穴を吸気孔（６Ａ）とし他方の穴を排気孔（６Ｂ）とし，この該弁（２３）を１
０００分の１ミリメートル以上移動摺動させ、然る後４５度ずつ回転させ吸気の際は吸気
孔（６Ａ）を吸気口に合せ、排気の際は排気孔（６Ｂ）を排気口に合せることを特徴とす
る吸（給）排気弁。
【００１５】
請求項７に記す熱機関に装備される排気タービン過給機の圧縮機に電動機（１０９）を装
着し、アクセル又はスロットルの開度を上げると同時に電動機（１０９）に通電し強制的
に所定の時間、圧縮機を回転させる電動機付排気タービン過給機。
【００１６】
電動機付排気タービン過給機の電動機の構造は圧縮機又は羽（１１２）の円周上又は円周
の外周側に永久磁石又は電磁石を適宜取り付け、圧縮機回転子（１１０）とし、圧縮機の
羽の円周上又は円周の外周側を囲むように永久磁石又は電磁石を装備して圧縮機固定子（固定磁界発生ステーター）（１１１）とし、通電することにより圧縮機を強制的に回転を
上げることを特徴とする。
【００１７】
排気タービンの圧縮機の羽（１１２）に圧縮空気を直撃させ、冷却を兼ねながら同軸上の
圧縮機を強制的に回転させながら圧縮空気を給気する。  
【発明の効果】
【００１８】
熱機関の動弁作動による出力損失を軽減させ、出力向上、そして ２行程式ユニフロー型内燃機関の完全掃気。
本発明は機械、熱機関（内燃、外燃機関）の動弁の無潤滑化及びその出力損失を軽減し更
に排気を中和し、在来技術も利用して熱効率８０％を視野に入れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のテーパー付丸棒状弁（２３）の形状は任意のテーパーを有する丸棒状に加工し、
テーパー（ブラウンシャープ型、ジャーノ型等、なんでも可）を付けた棒状の金属、耐熱
合金鋼、酸化アルミニュウム、タングステン等を用い、開の場合は請求項３に記載する機
構で該弁（２３）の先端を押す。又は請求項２に記載する装置を用いて移動摺動する。そ
して請求項２に記載の該弁（２３）の表面に付けた永久磁石又は電磁石（１３）と該弁受
（２４）に付けたリニヤモーター（２２）による該弁（２３）の動作と無潤滑を計る。該
弁（２３）を中空にし、送風による空冷又は冷却水や潤滑油を循環させ冷却をする。４行
程機関には該丸棒状弁（２３）に吸気孔（６Ａ）と排気孔（６Ｂ）を、各々独立して十文
字状に貫通させ、そして該弁（２３）を収納する部分をテーパー弁受（２４）とし、該弁
（２３）と本弁受（２４）を燃焼室上部、気筒蓋上に設置して、該弁（２３）を０．１ミ
リメートルから１．５ミリメートル程度の任意の距離を移動摺動させ、４５度回転させ移
動摺動させることにより、吸気の際は吸気孔（６Ａ）を吸気口（７Ｂ）に合せ、排気の場
合は排気孔（６Ｂ）を排気口（７）に合せ、２行程機関の場合は該弁（２３）に吸排気道
（６）のみを設け、掃（給）気孔として用いる場合はピストンが下死点に到達付近に排気
口を設け下方排気にする。排気にのみ使うのであればユニフロー型にして排気口（７）に
合せて、排気を行う。頭上開放排気、排気効率甚大、推奨する。
【００２０】
図１参照。本発明の弁（２３）は気筒蓋に装着し、ピストン運動の直交方向に移動摺動回
転する。４行程機関の場合、当該弁（２３）の軸方向の直角横断面から見て中心線をＸ状
に独立して貫通する２個の穴を設け、一つは吸気用（６Ａ）他は排気用（６Ｂ）とし４５
度回転させながら吸入、圧縮、爆発、排気をする。２行程機関の場合、当該弁（２３）は
掃気（給気）、排気をする為の穴である吸（給）排気道（６）１個が該弁（２３）の軸中
心線に対し直角に貫通し、９０度回転しながら移動摺動し、掃気（給気）爆発を繰返す。
吸（給）気孔として使う場合は、排気口はピストンが降りた気筒の下死点付近に設け、下
方排気となる。ユニフロー型の場合は下死点付近からの掃気（給気）となり、掃（給）気
孔（５）を接線方向に向け、該弁（２３）の排気道（６）を排気口（７）に合わせ、気筒
蓋を開放して弁抵抗を無くし残圧を零にし、過給気を掃（給）気口（５）から送ると瞬時
に竜巻現象が発生し、掃気、排気効果は甚大となる。故にユニフロー型を推奨する。
【００２１】
図１、図２を参照。２行程機関の場合該弁（２３）には中心線に直交して貫通する穴を設
け、吸排気道（６）とし、９０度の可逆回転することにより開閉をし、排気を行う。該弁
（２３）には、９０度回転させるように螺旋状に２乃至４列状に永久磁石（１３）を埋込
み、該弁受（２４）には該弁（２３）の永久磁石（１３）の極性と一致させるリニヤモー
ターを設け、両方の磁力線の反発を利用し、無潤滑と移動摺動を図る。該弁（２３）の嵌
合解除は、ロッカーアーム（３０）を、所定の部品を介して該弁（２３）先端に直撃させ、
然る後リニヤモーター（２２）による駆動を行う。リニヤモーターの代わりに、図２を参
照、該弁（２３）のテーパー反対端に可逆電動機（１１６）を着け弁軸（２５）に永久磁
石又は電磁石（１２Ａ）を付け、弁受（２４）にも  永久磁石又は電磁石を、極が一致す
るように着け反発吸引させながら摩擦を減じ、開閉作動をする。４行程機関の場合は当該
弁（２３）に、輪切り横断面にＸ状になる独立した任意の大きさの貫通孔を２個を設け１
つを吸気孔（６Ａ）とし、他を排気孔（６Ｂ）とし４５度ずつ回転させて吸気の際は吸気
口に合せ、排気の場合は排気口に合せて吸排気を行う。
【００２２】
図１を参照。請求項３に記載するガスピストン（２８）は、通路（３）又は供給孔（４）
の何れかの途中に設けて、当該供給孔（４）から進入する未排気を直撃させ、ガスピスト
ン（２８）及びこれに連なるプッシュロッド（２９）やロッカーアーム（３０）等の他の
所定の部品を動かし、動弁を動作させる。残った未排気は未排気廃棄孔（２７）から排気口又は排気管へ排出される。梃の原理を利用し僅かな力で動弁動作出来る様ロッカーアー
ムの支点間距離を考慮する。  
【００２３】
請求項４に記載する爆発後の未排気、気筒内減圧を速やかに行う為、気筒内の任意の位置
から未排気噴出孔（２）に導かず、未排気廃棄孔（２７）へ導き、直接排気マニホールド
又は排気口（７）や排気弁後に排出してもよい、弁の過熱軽減と弁駆動力を軽減させる。
【００２４】
請求項７に記載する排気タービン過給機は構造上、アクセル或いはスロットル操作に対す
る機関の回転反応に遅れが生じる（「ターボラグ」という）。ターボラグは機関の回転と、
その排気によりタービン（１１３）の回転数が増し、同軸上の圧縮機による過給圧が上昇
するまでの時間差により発生するもので、スロットル又はアクセルの開度に対し若干遅れ
てエンジン出力が上昇するという形で現われる、この欠点を補う為、圧縮機（羽、インペラ）に電動機を装着し、アクセル又はスロットルの開度を上げると同時に電動機固定子（１１１）に通電し強制的に所定の時間、圧縮機を回転させる電動機付排気タービン過給機
にする。
【００２５】
請求項８に記載にする電動機付排気タービン過給機の電動機の構造は圧縮機の羽（１１２
）の円周上又は円周の外周側に永久磁石を適宜取り付け、圧縮機回転子（１１２Ｂ）とし、
圧縮機の羽の円周上又は円周の外周側を囲むように電磁石を装備して圧縮機固定子（固定
磁界発生ステーター）（１１１）として、該固定子に通電することにより圧縮機回転子（１１２Ｂ）を強制的に回転数を上げる電動機付排気タービン過給機にする。
【００２６】
請求項９に記載する排気タービンの圧縮機の羽（１１２）に圧縮空気を直撃させ、冷却を
兼ねながら圧縮機を強制的に回転させながら圧縮空気を給気する排気タービン過給機。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
船舶用、発電用、航空機用、自動車用その他の汎用原動機。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】テーパー付丸棒状弁ガスピストン駆動断面図。
【図２】テーパー付丸棒状弁電動移動摺動回転断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１Ａ  弁着座部
２    未排気噴出孔
３    通路    
４    未排気供給孔
５    掃気口（給気）
６    吸排気道
６Ａ  吸気孔
６Ｂ  排気孔
７    排気口
７Ｂ  吸気口
８    バネ
９    回転子（ローター）
１０    固定子（ステーター）固定磁界発生用
１１    電磁石軸方向運動用Ａ          
１２    電磁石軸受用
１２Ａ  テーパー付丸棒状弁軸磁石
１２Ｂ  軸受用電磁石                
１３    永久磁石又は電磁石弁軸用      （丸棒状弁用）
１３Ｂ  弁軸磁石Ｂ                    
１４    電磁石軸方向運動用Ｂ          
１５    切欠
１６    冷媒入口
１７    冷媒戻口
１８    燃焼室
１９    ピストン
２０    連桿（コネクテイングロッド）
２１    クランク軸
２２    リニヤモーター
２３    テーパー付丸棒状弁
２４    テーパー弁受
２４Ａ  テーパー弁頭受
２４Ｂ  固定子電磁石
２５    弁軸
２６    軸受
２７    未排気廃棄孔
２８    ガスピストン
２９    プッシュロッド
３０    ロッカーアーム
３１    吸気口（４行程の場合）
１００    鍔
１０１    通風路
１０３    カム
１０４    弁座
１０５    鍔閉用バネ
１０６    水噴射孔
１０７    逆止弁
１０８    排気タービン翼
１０９    含油軸受
１１０    黒鉛又は同等品
１１１    圧縮機固定子
１１２    圧縮機（圧縮機羽、インペラ）
１１２Ｂ  圧縮機回転子
１１３    排気タービン（ホイール型。軸流型）
１１３Ａ  排気タービンホイール（ラジアル型、斜流型）
１１４    蓄熱材料、ＦＣ，ＷＣ，磁器、陶器、土器  
１１５    永久磁石又は電磁石
１１６    可逆電動機
【図１】
2010216484.tif 000003
【図２】
2010216484.tif 000004