(57)【要約】      （修正有）【課題】空気の低等温圧縮を具体化することに拠って熱効率を倍増させると共に、動作温度の低温度化を実現させることで従来は低温廃熱とされていた低品質の熱エネルギーを回収可能な熱資源として再生させ得る高熱効率熱機関の具現化。【解決手段】地上および海面上に豊富に存在する空気と水の相乗効果に着目して、空気の圧縮性で低密度の性質と水の非圧縮性で高密度の性質を組合せて、空気を泡状態で水に混ぜてから遠心ポンプの遠心力を利用して水の加圧と空気の圧縮を行うと同時に空気の圧縮熱を水に吸収させることで気水混合圧縮による低等温圧縮の具体化を行い、高圧空間内で分離させることで低温高圧空気と高圧水を得ると共に、高圧水の噴射による圧縮熱の放熱とポンプ駆動動力の回収を行うことを基本的な解決手段とする。【選択図】図９
2010071273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料燃焼および吸熱膨張用とする吸入空気を圧縮して燃料の燃焼室および混合膨張室に送り、燃料燃焼による熱エネルギーを吸熱膨張による圧力エネルギーに変換した後に、動翼と静翼を組み合わせたガスタービンまたはシリンダーとピストンとクランク等を組み合わせた機構装置によって、圧力エネルギーを運動エネルギーとして取り出すガスタービンエンジンやレシプロエンジン等の熱機関に於いて、
水を代表とする液体と空気を混合させてから圧縮ポンプで気液混合圧縮を行うことによって概ね液体の温度を僅かに超えた低温度の空気の等温圧縮を具現化し、加圧圧縮されて高圧動作環境筐体内に取り込まれた気液混合水を高圧環境下で水と空気に分離することで、その低等温圧縮によって得られた低温高圧空気を燃焼と吸熱膨張の用途に提供すると共に、高圧力環境下に取り込まれた水を噴射口から高速噴射させることで、加圧圧入によって得られた圧力エネルギーを運動エネルギーとして放出し、圧縮ポンプの駆動力として還元することを特徴とするガスタービンエンジンやレシプロエンジン等の熱機関装置。
【請求項２】
概ね水面および海水面を航行し、船内に取り込んだ海水等を熱機関の出力エネルギーによって加圧および加速して船外に対して高速噴射を行い、その反動力を推進力に利用する水噴射型推進装置を備える船舶、等に於いて、
気液混合圧縮による低等温圧縮と高圧環境下での気液分離によって得られた低温高圧空気を燃焼と吸熱膨張に使用し、ガスタービンよって回収される回転運動エネルギーを圧縮ポンプの駆動エネルギーに使用すると共に、高圧力環境下に取り込まれた海水や水を噴射口から高速噴射させることで加圧圧縮によって得られた圧力エネルギーを噴射速度と噴射質量の積で得られる運動エネルギーとして出力とし、海水に対する噴射相対速度と噴射質量の積で得られる反動力を推進力として応用することを特徴とする請求項１項記載の主にガスタービンエンジンを利用した熱機関装置および水噴射型推進装置。
【請求項３】
吸水路および導水路の途中に設けた案内翼によって徐々に水路管内での回転を誘発させられ、その先のポンプで予圧と回転加勢を成された海水等の液体に対して、同圧以上の予圧空気を気泡状態で吹き込むことによって螺旋状の空気泡含有海水層を形成して拡散運搬させて加圧圧縮ポンプに供給することを特徴とする請求項１項および請求項２項記載の熱機関装置および水噴射型推進装置。
【請求項４】
吸水路および導水路の途中に設けた案内翼によって徐々に水路管内での回転を誘発させられ、その先のポンプで予圧と回転加勢を成され管状形水路から環状形水路へ導入された海水に対して、水路を横断して複数箇所の空気噴出口から同圧以上の予圧空気を気泡状態で吹き込むことによって、螺旋帯状の空気泡含有海水層を形成し、環状水路の流水進行方向に対して空気泡含有海水層の帯状の濃淡を形成して空気泡の大量運搬と遠心斜流型ポンプへの流入加速と加圧圧縮を円滑に行わせると共に、層状海水による空気泡層の圧縮を効果的に行わせる一連の準備行程の為の構造装置を設置していることを特徴とする請求項１項および請求項２項記載の熱機関装置および水噴射型推進装置。
【請求項５】
気液混合圧縮を行う圧縮ポンプに於いて、圧縮後の気体と液体の容積が気体≦液体となる条件で運転を行うと共に、気体を気泡状態で供給することによって圧縮作用を行う液体を気泡単位で気体と直接接触させ、圧縮と同時に圧縮によって発生する熱を気泡周囲の液体に放熱発散させ、液体の流動拡散によって局部的な温度上昇をも抑制する気液混合圧縮の為のポンプとその付帯設備構造を有することを特徴とする請求項１項および請求項２項記載の熱機関装置および水噴射型推進装置。
【請求項６】
気液混合圧縮用遠心型ポンプに於いて、加圧圧縮時の気泡含有海水層の偏流を拡散して気泡の分布と圧縮が均一となる様に、ポンプ内流水路およびインペラーを略Ｓ字状に屈曲させると共に、周端流出部に接して遠心分離機能を形成する外郭筐体の導入路の一部に凹部を設けて、少流水量時および低流速時に低気泡含有液の液溜まりを設けることで、多気泡含有液の積極的な流入を促進させる構造機構を有することを特徴とする請求項１項および請求項２項記載の熱機関装置および水噴射型推進装置。
【請求項７】
気液混合圧縮用の遠心型ポンプの外郭筐体を回転軸に沿って概ね円管状に延長成形することで気液分離の遠心分離装置と形成し、遠心力によって気液分離を強制促進すると共に回転中心部に多気泡含有液および分離空気を集め、遠心力によって流動させられる液体は流出部に設けた微予圧板によって多気泡含有の低密度液の流出が抑制阻止される密度分離装置を備えたことを特徴とする請求項１項および請求項２項記載の熱機関装置および水噴射型推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、機械器具や発電機器の動力源および主に高速航行を行う船舶の動力源として使用されるガスタービン装置やガスタービンエンジンに関する。【０００２】  更に、船舶の推進装置として使用されるガスタービンエンジンおよび複合装置内に取り込んだ海水または水に対して、ガスタービンエンジンの圧縮行程と燃焼行程で発生するガス圧力を直接的に加えて、ガスタービンエンジン内のガス圧力によって海水等を船外に高速で噴射することで反動推進力を得る水噴射型推進装置に関する。
【背景技術】
【０００３】  一般的に船舶は、シリンダーとピストンそしてクランクシャフトなどにより、燃料の燃焼ガス圧力を回転運動に変換し、直接あるいは減速器等を介してスクリュープロペラに伝え、水または海水を進行方向と逆の方向に加速させ、その反力を進行方向への推進力にしている。【０００４】  このスクリュープロペラによる推進装置は、船舶が比較的低速で航行する場合には効率が良く、超大型を含む大型船舶では１００ｒｐｍ前後の低速型ディーゼルエンジンと直径数メートルに達する大径スクリュープロペラとが直結されて運転されていて、制約された運転条件の範囲ではあるが熱効率５０％を達成しているものもある。【０００５】  しかし長大な低速型ディーゼルエンジンは、低周波振動や共振現象を防ぐ為に回転数の制約や急激な加減速を避ける必要等が発生し、頻繁に離着岸を行う船舶等には不向きであり、中小型船舶には物理的に使用できないものである。【０００６】  頻繁な離着岸やそれに伴う出力変動が発生するフェリーや比較的高速航行を行うコンテナ船では、中高速型ディーゼルエンジンと減速器を組み合わせてスクリュープロペラを使用しているがキャビテーションの発生等で高速化の限界が生じている。【０００７】  その高速化への対応として、小形船舶用では従来からの小径高回転型スクリュープロペラに代えてガソリンエンジンとウォータポンプを組み合わせた水噴射型推進装置（通称、ウォータージェット。以下ウォータージェットと称する）を備えたものがある。【０００８】  更に、軍用艦艇や警備艇などは、役務上からの高速航行必要時にガスタービンエンジン駆動によるウォータージェットを使用し、通常航行時には高速型ディーゼルエンジンとスクリュープロペラによる推進装置を備えたものがあり、この組合せは高出力ではあるが大量の燃料を消費するガスタービンエンジンの燃料消費削減対策として採用されている。【０００９】  特殊な例としては、高速運行を目的とした水中翼船やエアクッション艇（ホーバークラフト）に於いてガスタービンエンジンが主機関として採用されているが、過大な燃料消費が問題となって就航拡大が困難な状況が続いている。【００１０】  近年の大型フェリー等の高速化の要求に対して、高出力の中高速ディーゼルエンジンと高圧ウォーターポンプを組み合わせたウォータージェットの採用が増えてきているが、頻繁な負荷変動による故障発生頻度が増え、総合的な燃料消費効率の低下は燃料費高騰による経済的負担を増大させている。【００１１】  これらの事例における動力源は、従来からの往復運動を行うガソリンエンジンとディーゼルエンジンそして航空機用ジェットエンジンをベースにしたガスタービンエンジンであり、熱効率は概ね２５〜３５％のものである。【００１２】  従って、スクリュープロペラやウォータージェットポンプ等の推進装置効率を含めた総合効率は、２０％から１５％ほどになり、大型の低速ディーゼルエンジンと大口径スクリュープロペラを組み合わせた最良条件でも３０％前後でしかない。【００１３】  ピストンの往復運動によるレシプロエンジンは、燃料の化学エネルギーを燃焼によって熱エネルギーに変え、燃焼ガスと空気をシリンダー内で加熱膨張させることで熱エネルギーを圧力エ��ルギーに変え、ピストンで圧力エネルギーを運動エネルギーに変え、クランクを介して回転力に変えている。【００１４】  従来型のレシプロエンジンは吸気→圧縮→燃焼膨張→排気の一連の行程が、各々の回転数と燃料供給条件に於いて、概ね同一時間と同一容積内で行われており、高効率に必要な十分な圧縮と膨張を得られないまま熱効率を下げている。【００１５】  従来型のガスタービンエンジンの場合は、燃焼の為の空気とエネルギー伝達媒体としての空気を大量に取り込み、圧縮し、燃焼による高熱で加熱膨張させ、高温ガスを高速で噴出させ、動力回収タービンでエネルギーを回収している。【００１６】  この大量の空気を圧縮する行程に於いて、概ね断熱圧縮されるために空気は数百℃の温度に達して、費やされるエネルギー量は燃料が有する熱エネルギーの概ね６０％に達するとされている。【００１７】  これらの従来型のエンジンを整理して観ると、高出力に必要な空気の吸入行程と圧縮行程に多大の損失が発生しており、その主要因は空気の圧縮行程に於いて概ね断熱圧縮動作を行っていることにある。【００１８】  断熱圧縮に於いて圧縮された空気は熱を発して膨張し、狭められた容積で制限されて圧力を高めて、加圧外力と均衡すべく反力となって圧縮に必要なエネルギーを増大させ、膨大な加圧エネルギーを必要とする主要因になっている。【００１９】  一方で、圧縮されて圧力エネルギーを得た空気は、十分なエネルギーの回収を成されないまま、排気行程で未回収の熱エネルギーと共に捨てられている。【００２０】  例えば、ガスタービンエンジンの動作理論サイクルはブレイトンサイクルで近似される事が知られていて、下記の条件と計算式で理論熱効率が算出されることも知られている。【００２１】  条件は、Ｎｔｈ：理論熱効率，  Ｔ１：吸気温度（Ｋ），  Ｔ２：圧縮温度（Ｋ）
Ｔ３：燃焼室温度（Ｋ），  Ｔ４：排気温度（Ｋ），
計算式は、Ｎｔｈ＝１−（Ｔ４−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ２）
但し、温度は絶対温度とし、表示単位はＫである。【００２２】  従って、熱効率を向上させるには、排気温度Ｔ４と圧縮温度Ｔ２を低く、燃焼温度（膨張空気温度を含むガス温度）Ｔ３を高くすれば良いことが分かる。【００２３】  実際には、燃焼温度Ｔ３は使用する耐熱部材による温度限度と排気ガス規制限度によって制限を受け、概ね１３００Ｋを超えると特殊な耐熱部材と冷却構造等が必要となって、保守管理等を含むコストが増大する。【００２４】  また、排気温度Ｔ４と圧縮温度Ｔ２は概ね連動していて、連続運転を行う場合にはＴ４＞Ｔ２となり、単独で排気温度Ｔ４を下げる事は出来ないので、最も効果のある方法は圧縮温度Ｔ２を下げることであり、連動して排気温度Ｔ４も下がることになる。【００２５】  理想的には、空気の圧縮と同時に放熱と排熱が行われる等温圧縮を具体的に実現させることであり、それによって空気圧縮による発熱を抑えて、最小の圧縮エネルギーで高効率エンジンに必要な低温高圧縮空気が供給される。【００２６】  単に高出力化を行う手法としては、圧縮前の吸気冷却や、圧縮後の高温空気を冷却するインタークーラーや中間冷却器による燃焼前の吸気冷却を行う方法があるが、空気密度を上げて空気質量を増やし燃料消費量を増やすことによる高出力化の手段であって、圧縮行程で熱に変換されたエネルギーは廃熱として捨てているに過ぎず、高熱効率化には直接つながらないものである。【００２７】  これらの問題に対して、エンジン内に海水等の液体と空気を混合して遠心ポンプで加圧圧縮して取り込み、燃料の燃焼によって発生するガス圧力を直接的に海水等に作用させて噴出させることで推進力を得る水噴射推進装置が、すでに本出願人によって発明されて出願されている。（特許文献１参照）【００２８】  その核心となるものは、空気と液体を混合させた状態で空気の放熱圧縮を行う気液混合圧縮の具現化の提案であり、圧縮行程に於ける空気の圧縮熱を圧縮媒体である液体の水に直接吸収させて低温度の等温圧縮を可能とするもので、エンジン内で両者を分離させる事によって、空気の圧縮エネルギーを最小とした高密度の低温高圧空気を得ると共に、液体の加圧エネルギーは噴射による運動エネルギーとして回収するものである。【００２９】  そして、低温高圧空気を利用した燃焼エネルギーを遠心ポンプ駆動に使用する事で、液体噴射による運動エネルギーを出力として取り出す事が出来て、船舶等に応用した場合は海水を噴射する水噴射推進装置が構成できるものである。【００３０】  前発明（特許文献１）に於いては燃焼行程と圧縮遠心ポンプの駆動についての説明が省略過多となっていた為、本発明は気液混合圧縮のより具体的な応用実施例を、低等温圧縮を中核にして活用した高膨張比の高熱効率エンジンについて提案する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】  主要な熱機関であるガスタービンエンジンとレシプロエンジンに於いて、圧縮された空気温度が燃焼熱による燃焼ガスの膨張率に多大な影響を与え、熱効率をも左右する主要因であることに着目し、空気の低等温圧縮を具体化することに拠って熱効率を倍増させると共に、動作温度の低温度化を実現させることで従来は低温廃熱とされていた低品質の熱エネルギーを回収可能な熱資源として再生させ得る高熱効率熱機関の具現化を課題とする。
【問題を解決するための手段】
【００３２】  本発明による課題の解決手段は、空気泡を水等の液体に混合させながら遠心ポンプ等で気液混合圧縮による加圧圧縮を行い、大容量空気の低温度での等温圧縮を具現化すると共に、そこで得られる低温高圧の高密度空気による高膨張比エンジンを具体化することで成されるものである。
【００３３】  従来型ガスタービンエンジンの基本構造は航空機用のジェットエンジンが基本であり、大量の空気を吸い込み圧縮して燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスと膨張した空気の高圧高速の圧力および運動エネルギーを動力タービンで回収して動力として使用している。
【００３４】  この場合の空気は、燃料を燃焼させる為の酸素供給の役割と、燃焼による熱を周囲の余剰空気に伝える役割と、熱を受け取って膨張して圧力を発生すると共に高速で移動を行う事でタービンに対してエネルギー伝達媒体として作用している。
【００３５】  エネルギー伝達媒体としての空気は、気体であるが故に温度と圧力によって体積と空気密度が大きく変化する特徴があり、瞬間的な圧縮に於いては断熱圧縮となるために高温になって反発力を増して、圧縮行程の所要エネルギーを増やす事になる。
【００３６】  実際の従来型ガスタービンエンジンの圧縮行程は、複数段のコンプレッサーに分けて徐々に圧縮を行うことで放熱効果による急激な発熱と温度上昇を防いでいるが、実際の運転状況では極めて短時間の圧縮行程であるために圧縮後の空気温度は数百度に達する。
【００３７】  そして圧縮行程で発生した熱は燃料燃焼によるエネルギーによって発生するものであるが、燃焼維持に必要な空気圧縮のためにだけ費やされて、エンジンからの実効出力の向上には役立っておらず、圧縮エネルギーは排気ガスの熱エネルギーの一部として大気中に捨てられる事になり、熱効率を低下させると共に大量の廃熱を発生させている。
【００３８】  航空機用ジェットエンジンの場合は、軽量であることが最重要視される事と、低温で低空気密度の高空を飛行するために上記問題が緩和されて、周囲に豊富に存在する空気をエネルギー伝達媒体として利用するのに最適のエンジンとされている。
【００３９】  しかし、地上や船舶等に設置される場合は空気だけに限定される必要は無く、比較的自由に使用できる水や海水を利用する事が可能となり、空気に比較して極めて大きな密度を有する液体をエネルギー伝達媒体として活用することができる。
【００４０】  本発明はこれらのガスタービン設置状況に鑑みて、水や海水を主とする液体と、空気を主とする気体を効果的に組み合わせる事によって、専用の高効率ガスタービンエンジンおよびレシプロエンジンの具体化を成し得たものである。
【００４１】  以下、本発明による低等温圧縮型ガスタービンエンジンの具現化に対する問題解決の手段を図面を基に説明する。
【００４２】  図１は、本発明を最も効果的に応用実施することができるウォータージェット推進を採用した高速航行船舶のエネルギーの変換伝達経路を示す概念図であり、上段は例えば高速ディーゼルエンジンとウォータージェット推進ポンプを組み合わせた場合であり、下段は本発明により具現化する新型ガスタービンエンジンを使用したウォータージェット推進の場合を示している。
【００４３】  従来はディーゼルエンジンで発生させた燃焼ガス圧力をピストンとクランクで回転動力に変え、回転動力はポンプを介して吸引した海水を加圧増速して運動エネルギーとして出力している。
【００４４】  ウォータージェットの海水噴射に必要なエネルギーは、ポンプによる加圧加速によって海水の運動エネルギーに変換されているので、海水を加圧加速することができる圧力源があればウォータージェット専用のポンプを省略できる。
【００４５】  例えばガスタービンエンジンを使用した場合、コンプレッサーによる圧縮後の高圧空気は吸引した海水を加圧増速させて噴射させるには十分であるものの、エンジン内の高圧領域内に海水を連続吸引することが運転継続の際の重要な問題となる。
【００４６】  図２は、従来のガスタービンエンジンとウォータージェット推進ポンプを採用した高速航行船舶の推進装置の基本構成を示す概要図であり、燃焼室の前後およびウォータージェット推進ポンプと噴出口との間に高圧領域が存在する。
【００４７】  本発明は、この重複する高圧領域の圧縮器（コンプレッサー）とウォータージェットポンプの機能について考察を行い、気液混合圧縮と高圧領域下での気液分離を行うことで各々の課題を解決するものである。
【００４８】  図３は、本発明を主に高速航行船舶の海水噴射型推進装置に応用した基本構成を示す概要図であって、本発明による新型ガスタービンエンジンの基本構成である。
【００４９】  新型ガスタービンエンジンは、海水に空気を泡状に混合した後に主に遠心ポンプを用いた気液混合圧縮によってエンジン内の高圧領域に取り込み、気液分離を行って海水と高圧空気を分離する。
【００５０】  分離された空気は、燃焼室で燃料を燃焼させて熱エネルギーと圧力エネルギーを生み、タービンでエネルギーを回収されて、回転運動エネルギーとなって減速器を介してポンプを駆動する。
【００５１】  分離された海水は、燃焼によるガスと空気の高圧力によって圧力エネルギーを蓄積すると共にエンジン外へ噴出することで運動エネルギーを出力する。
【００５２】  燃料の燃焼エネルギーは大部分が圧縮ポンプの駆動エネルギーに使用されて動力タービンによる直接的な出力はないが、動力タービンによる駆動軸出力を得る場合には海水噴射による運動エネルギーをポンプ駆動に還元することで成し得る。
【００５３】  従来のガスタービンエンジンとの大きな差異は、本発明のガスタービンエンジンの圧縮行程に於いて気液混合圧縮を行うことによって低等温圧縮が具体化されることで、ポンプ内で加圧された空気は体積を減じて発熱するが、空気の圧縮熱は気泡単位で直接接している大容量の低温熱源である海水に吸収されて、僅かな水温上昇をもたらすに過ぎない。
【００５４】  そして海水の噴射と共にガスタービンエンジンから排出され、結果として、極小の空気圧縮エネルギーで、海水とほぼ同程度の低温高圧空気を燃焼室に供給することができるため、高密度空気とガスによる高膨張比ガスタービンの具体化を可能とする。
【００５５】  一方、海水の高圧領域への取り込みは、大容量を高圧圧力で送水することになり膨大なエネルギーを必要とするが、その大部分は圧力エネルギーの蓄積であって単なる損失では無く、高圧水の噴射による運動エネルギーとして回収できるものである。
【００５６】  この双方の所要エネルギーを比較すると、空気の低等温圧縮の具体化により空気圧縮のエネルギーは極僅かな比率（数％）に収まり、排気ガスと共に廃棄されるエネルギーは最小限のものとなる。
【００５７】  ガスタービンエンジンは、圧縮した空気やガスに対して熱エネルギーを与える事で、最大限に膨張させると共に膨張容積の制限を行うことによって圧力を高め、運動エネルギーへ変換する。
【００５８】  従って、燃焼させる燃料の熱量とガスの熱容量で膨張温度と膨張比が決まり、その膨張容量と膨張室容量によって圧力の上限が決まり、さらには膨張室からタービンに対して噴出する噴出口の流量制御によっても動作圧力を降圧調整することができる。
【００５９】  それら一連の可変調整制御機構を円滑に動作させる為に本発明に於いては、高圧圧縮ポンプ、気水分離器、高圧送水管と噴出口、燃焼室および高中圧タービン、駆動装置等の各々の主要装置全体を耐圧外郭筐体で覆い、その内部を気水分離直後の高圧ガスで充填することで、燃焼室と燃焼ガス流路への流入を設定して燃焼ガスの漏れ対策を行うと共に、主要装置全体の冷却を行う。
【００６０】  圧縮後のガス（空気を含む）は熱エネルギーの吸収によって膨張すれば良いので、その熱源は燃料の燃焼発熱に限定されるものではなく、空気の圧縮熱や排気熱等からの廃熱回収を行うことで燃料の節約を行うことができる。
【００６１】  図４は、本発明を主に高速航行船舶の海水噴射型推進装置に応用した場合の構造構成を示すブロック図で、本発明による問題解決手段の具体的要点を流れに沿って説明する。
【００６２】  本例に於いては、エネルギー伝達媒体の液体は海水となり、同様に気体であるガスは空気となり、燃料の燃焼後は燃焼ガスと空気の混合ガスとなって動作する。
【００６３】１．気液混合圧縮の準備として、取水された海水は導入低圧配管の内側に設けた固定翼で徐々に回転運動を与えられて螺旋状に進行し、低圧力の予圧ポンプを経て環状に成形された環状水路に空気噴き出し口を備えた気水混合配管に到達する。
【００６４】２．気水混合配管では、海水が螺旋状に流れるので空気を泡状に吹き出すことによって空気泡が環状水路内に概ね螺旋帯状になって海水に混入され、空気混合量は噴き出し口からの噴出量と噴き出し口数によって成型される空気泡螺旋帯の条数で調整され、大量の空気を層状に均一に混入させる。
【００６５】３．空気は、ガスタービンの回収エネルギーの一部で駆動される予圧空気圧縮器で予圧されて、低温の熱交換器で圧縮された低温高圧空気と圧縮熱の交換を行って、気水混合配管内の空気噴き出し口から空気泡として供給する。
【００６６】４．海水と空気泡は、螺旋状の回転水流の延長として高圧遠心ポンプ内に進入、インペラーによって加速されて遠心力と海水の質量による圧力によって周端に進むほど加圧され、空気泡は圧縮されながら海水と混合されることで圧縮熱は海水から奪い去られ、気液混合圧縮による等温圧縮が成される。
【００６７】  この気液混合圧縮に於いては、重力及び遠心力によって当然の事として分離作用が働くので、短時間に連続した加圧圧縮を行う必要があり、インペラーとポンプ内流路の設定で適度に乱流を発生させて気液混合状態を維持しやすい遠心型および斜流型ポンプを主に用いる。
【００６８】５．高圧遠心ポンプの周端には可動の整流保圧弁を設けて、海水の流量と運転圧力に応じて制御を行い、海水の流速維持を行うことで空気泡の搬送能力を維持し、小流量時に於ける高圧の海水や空気泡の逆流を防止する逆流防止弁の機能を有して、広範囲の運転条件に適合させる。
【００６９】６．整流保圧弁を経て高圧領域に取り込まれた海水と空気泡は、気液分離を行う気水分離器に進み、回転力の惰性で気水分離器を回転させて、遠心分離効果によって空気泡の少ない海水を外側に集めると共に空気泡を多量に含んだ海水を内側寄りに集め、分離プレートによって主に海水部分を優先的に高圧配水管に排出する。
【００７０】  空気泡を多量に含んだ海水は分離プレートによって回転軸寄りに滞留させることで、空気泡の崩壊時間を確保すると共に、飛沫等を遠心分離することで、飛沫含有の少ない高圧空気を気水分離器の回転軸中心部分に収束させる。
【００７１】７．海水は、高圧配水管を経て、高圧領域内の圧力と海水の吸水量＝噴出水量に応じて噴出口面積を増減することができる可変型噴出口から外部に噴出して、高圧遠心ポンプで得た海水の圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して出力する。
【００７２】８．低温の高圧空気は、予圧空気の圧縮熱と高温の排気ガスとで熱交換を行ってから燃焼室に於いて、燃料の燃焼と燃焼熱の拡散によるガス温度の調整を行い、高倍率に膨張してする。
【００７３】９．高温度により高倍率に膨張した空気を含むガスは、温度と圧力そして運動エネルギーを有して排気ガスタービンに進み、ガスの保有エネルギー形態に合わせて進行流路毎に最適形状を設定された多段のタービンを駆動することによって、燃焼による熱エネルギーを出力軸の運動エネルギーとして出力する。
【００７４】１０．出力軸の運動エネルギーは減速器を介して駆動トルクを増して高圧遠心ポンプを駆動して次プロセスの空気圧縮エネルギーおよび海水の圧力エネルギーとして吸収される。
【００７５】１１．排気ガスは熱交換器を経て排気されるが、燃焼室内の過剰な温度上昇を抑えて窒素酸化物の生成を抑制する場合などでは、一定の割合で吸入空気に混合する。
【００７６】１２．本発明によるガスタービンの圧力傾斜は、
高圧遠心ポンプ周端圧力＞気水分離器＝海水圧力＝高圧領域内圧力＞燃焼室圧力＞排気ガスタービン流路圧力＞大気圧
となる。
【００７７】  そして、エネルギー量の傾斜は、
燃焼熱および圧力エネルギー＞排気ガスタービン回収エネルギー＞高圧遠心ポンプ駆動エネルギー＞海水噴射運動エネルギー
となる。
【００７８】  上記の流れから、高圧遠心ポンプの駆動エネルギーを必要最小限とする運転条件の設定が重要であって、概ね、小出力時は低圧力（０．２〜０．３ＭＰａ）少流水量に、高出力時は高圧力（０．９〜１．０ＭＰａ）多流水量に、設定する。
【００７９】  更なる高出力と超高熱効率を得る場合には、燃焼膨張室温度を１２００Ｋ（Ｋ：絶対温度、以下温度は絶対温度で記述する）以上に引き上げる必要があり、タービンを含めて特殊な耐熱材料を必要とする。
【００８０】  本発明の課題および最終目標は、高熱効率エンジンの具現化と普及である事から、調達と加工が容易な部材によって、コストを抑制することができる範囲での効率的な動作設定について記述するものである。
【発明の効果】
【００８１】  本発明の最大の成果は、液体（海水）と気体（空気）を混合して圧縮する気液混合圧縮によって、大容量空気を液体温度と大差の無い低温度状態で等温圧縮を可能とし、それによって得られる低温高圧縮空気を基にした比較的低温度の燃焼と膨張を活用した高熱効率のガスタービンエンジンの具体化と、燃料と空気の燃焼によって発生する圧力を気液混合圧縮行程で取り込んだ液体（海水）に直接的に伝えて噴射させることが同時に両立することである。
【００８２】  その噴射運動エネルギーを、そのまま推力として応用する場合は船舶専用の水噴射出力型エンジンの具体化になり、気液混合圧縮のポンプ駆動に使用する場合は動力タービンの軸出力ガスタービンエンジンになり、水力タービンを駆動すれば可変トルク可変回転数型の動力エンジンに成る。
【００８３】  これらの効果が得られる最大の要因は、気体（空気）を主に気泡として液体（海水）に混入させることによる気液混合圧縮であり、圧縮時に発生する圧縮熱を気泡単位で周囲に存在する液体に直接伝えて放熱する放熱機構の構築によって、ほぼ完全な等温圧縮の具体化と実現化にある。
【００８４】  この気液混合圧縮は、単独の気体圧縮ポンプとしても有効なもので、圧縮媒体となる液体を再循環させ、高圧液体の噴射をポンプ駆動に使用することで外部からの駆動エネルギーは最少になり、気体の圧縮熱は液体を介して温熱源として回収でき、気体の断熱膨張は冷熱源になり、同時に実用的な温冷熱が得られるヒートポンプと成り得る。
【００８５】  図５から図８に、概略試算による出力３．２４ＭＷの従来型ガスタービンエンジンと、概略試算による水噴射出力３．２３ＭＷの本発明による新型の低等温圧縮型ガスタービンエンジンの、各々の動作行程毎の動作状態を示して、その相違点を明確にする。
【００８６】  図５は、新型と従来型ガスタービンエンジンの、空気を含む動作ガスの温度変化を示し、
図６は、その温度変化に於ける動作ガス圧力と密度の変化を示したもので、
図７は、従来型ガスタービンエンジンの行程毎のエネルギー量の変化を示し、
図８は、新型ガスタービンエンジンの行程毎のエネルギー量の変化を示す。
【００８７】  従来型ガスタービンエンジンの概略試算条件と結果は、
吸入空気：３０８Ｋ，２８．３ｍ３／ｓ，  ３２．４Ｋｇ／ｓ，圧縮温度：７９８Ｋ
空燃比：７３，  燃料消費量：０．４４４ｋｇ／ｓ，
燃料の単位発熱量：９０００ｋｃａｌ／Ｋｇ，燃料の発熱仕事量：１５．９ＭＪ／ｓ
燃焼室温度：１４８２Ｋ，燃焼室圧力：１．３３ＭＰａ，タービン効率：８５％
コンプレッサー動力：１０．３ＭＪ／ｓ
以上から動力軸出力：３．２４ＭＪ／ｓ，  概算熱効率：２０．４％となる。
【００８８】  新型の低等温圧縮型ガスタービンエンジンの概略試算条件と結果は、
吸入空気：３０８Ｋ，６．４８ｍ３／ｓ（換算値），７．４３Ｋｇ／ｓ
圧縮温度：３１３Ｋ，空燃比：５８，  燃料消費量：０．１２８ｋｇ／ｓ，
燃料の単位発熱量：９０００ｋｃａｌ／Ｋｇ，燃料の発熱仕事量：４．５９ＭＪ／ｓ
燃焼室温度：１１７３Ｋ，燃焼室圧力：０．６９２ＭＰａ，タービン効率：８５％
ポンプ水量：４．６６ｍ３／ｓ，水圧０．６９７，ポンプ効率：８５％
ポンプ動力：３．８６ＭＪ／ｓ
以上から水噴射出力：３．２３ＭＪ／ｓ，  概算熱効率：７０．４％が得られる。
【００８９】  更に、機械的な駆動軸出力に変換する場合は、水噴射出力を水力タービン（水車）等で回転力に変換する必要があるので、概算総合熱効率は、５９％に低下する。
【００９０】  それでも単体の概算総合熱効率の５９％は、従来の倍以上の値であり、水力タービンや水圧および油圧モーター等の変換装置に、トルクコンバーターや変速装置の機能を付与することによって実質的な効率向上効果が得られて、その効果は極めて大きいものとなる。
【００９１】  この熱効率の大幅な増大効果は、図５に示す従来型の温度変化に対する新型の温度変化の差異によるもので、特に圧縮行程終了時の従来型空気温度８００Ｋに対して新型空気温度が水温と大差の無い約３１０Ｋの低温であることによるもので、低温高圧空気を活用できる新型の空気密度（Ｃ’）は、従来型の圧力比（Ｄ）１３．６に対し新型の圧力比（Ｄ’）７．１と約半分の圧縮比ながら従来型空気密度（Ｃ）の約１．３倍であり同一圧縮比に於いては約２．６倍の低温高密度空気が使用できることを意味しており、気液混合圧縮による低等温圧縮の効果を示している。
【００９２】  この低い圧縮空気温度の実現は、気液混合圧縮によって空気の圧縮熱を海水や水が直接吸収する効果によるもので、特に吸熱した海水を噴出する場合は出力の大小および圧縮比の大小による温度の差は生じ難く、熱容量の大きい海水や水の安定した低温源を活用した等温圧縮が可能としている。
【００９３】  燃焼による空気密度の低下は、従来型空気密度（Ｃ）よりも新型空気密度（Ｃ’）のほうが著しいが、これは後述する圧縮空気の温度と燃焼熱による膨張温度との差による膨張比の違いによるもので、従来型の膨張比１．９に対して新型の膨張比は３．７と、約２倍の差が生じることによる。
【００９４】  燃料の燃焼によるガスの動作温度は、燃焼室とタービンに使用する材料の耐熱特性で制限されるが、従来型は特殊耐熱材料を使用することで約１４７３Ｋ（≒１２００℃）を設定しているが、新型は約１１７３Ｋ（≒９００℃）の設定として一般的で調達容易な耐熱材料の使用を前提としている。
【００９５】  動作ガスを熱で膨らませた圧力を運動エネルギーに変えるガスタービンエンジンの場合は、膨らませるガス温度＝圧縮後の空気温度と熱を受け取って膨らんだガス温度＝燃焼熱による膨張温度とによって膨らむ比率が決まるので、低温で圧縮が可能な気液混合圧縮を行った場合は高膨張比を得易く、必要以上の高温燃焼ガスを要求する必要がない。
【００９６】  燃料の燃焼によるガス温度の上昇値は大きいほど膨張率が大きいため熱効率が増加することになり、従来型の燃料燃焼による温度上昇（Ａ）よりも新型の燃料燃焼による温度上昇（Ａ’）の方が大きく、これは従来型より新型の方が効率良くガスを膨張させ得ることを意味している。
【００９７】  タービンによって連続して取り出すことができるエネルギーは、燃料の燃焼による熱エネルギーを超えることはできないから、従来型の排気温度（Ｂ）は圧縮温度と同等以上の８００Ｋ程度となって高温の排気ガスを排出するが、そのエネルギー源は燃料燃焼によるものであるから大きな損失になるが、新型の排気温度（Ｂ’）は４００Ｋ程度まで引き下げることが可能で損失を大きく減ずることができる。
【００９８】  ガスタービンエンジンの場合は一連の動作行程が連続して進行するので、各動作行程毎のエネルギーの変換と移動は、レシプロエンジンのように次行程へ持ち越されるのでは無く、同時進行中の前行程から受け取り、同時進行中の次行程へ送り出すことになる。
【００９９】  例えば図７の圧縮行程で発生するコンプレッサーで発生するエネルギー（Ｅ）は、同時進行中の前行程のタービンによる回収エネルギーの一部のコンプレッサーで消費されるエネルギー（Ｇ）から供給され、燃料燃焼によって発生する燃料のエネルギー（Ｆ）の約６割強がタービンで回収されてコンプレッサーで消費されるエネルギー（Ｇ）として同時進行中の次工程のコンプレッサー駆動エネルギー（Ｅ）として供給する。
【０１００】  燃料のエネルギー（Ｆ）は、未回収損失エネルギーとコンプレッサーで消費されるエネルギー（Ｇ）と出力（Ｈ）との合計分を賄う必要があり、熱として排出されるエネルギー（Ｊ）はコンプレッサーで消費されるエネルギー（Ｇ）と未回収損失分の合計となる。
【０１０１】  従って、従来型のガスタービンエンジンに於いては、コンプレッサー機能維持の運転のために多大なエネルギー消費が必要となって、小出力時に於いても多大な燃料消費が発生し熱効率を一段と悪化させている。
【０１０２】  図８の新型ガスタービンエンジンに於いても同時進行中の前後行程とのエネルギー授受は同様であるが、気液混合圧縮による低等温圧縮を行うことによって、ポンプで発生するエネルギー（Ｅ’）はポンプ効率による損失分を減じた海水の圧力エネルギーに変換されて蓄えられ、そのエネルギーは圧力エネルギーまたは運動エネルギーによる出力（Ｈ’）として取り出され、廃熱エネルギー（Ｊ’）はほぼ未回収損失分だけになり、燃料のエネルギー（Ｆ’）はポンプで発生するエネルギー（Ｅ’）と廃熱エネルギー（Ｊ’）の合計を賄うだけで良いので高熱効率が得られる。
【０１０３】  更に、従来型ガスタービンエンジンの圧縮行程の様な、負荷変動とは別の、特に圧縮機能維持の為の運転による多量のエネルギー消費が無いので、出力の変動に対しても高効率を維持し得るもので、概ね同一の出力に対するエネルギー消費量は約３０％に減少し、燃料消費量も同様に減少する。
【０１０４】  ガスタービンエンジンの理論熱効率は、次の条件と計算式で算出できることが知られているので、従来型ガスタービンエンジンと本発明による新型ガスタービンエンジンを比較することで下記の結果が得られる。
【０１０５】  計算式は、Ｎｔｈ＝１−（Ｔ４−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ２）
条件は、Ｎｔｈ：理論熱効率，  Ｔ１：吸気温度（Ｋ），  Ｔ２：圧縮温度（Ｋ）
Ｔ３：燃焼室温度（Ｋ），  Ｔ４：排気温度（Ｋ）
【０１０６】  従来型ガスタービンエンジンの理論熱効率は、
Ｎｔｈ＝１−（７９８−３０８）／（１４８２−７９８）＝０．２８４
≒２８％
【０１０７】  新型のガスタービンエンジンの理論熱効率は、高圧水ポンプの効率を８５％とすると、
Ｎｔｈ＝（１−（４００−３０８）／（１１７３−３１３））×０．８＝０．７５９
≒７６％  となる。
【０１０８】  更に、液体噴出の運動エネルギーを水力タービンによって回転運動エネルギーに変換する場合には、理論総合熱効率をＮｔｈ（Ｎｅｔ）とすると、
Ｎｔｈ（Ｎｅｔ）＝７６％×８５％＝６４．６％
概ね、理論総合熱効率６５％の出力が得られる。
【０１０９】  これらの理論熱効率は前述した概算熱効率に対して６％〜８％高い値であるが、実際の損失等を考慮すると、この数％の差は概ね妥当なものと考えられ、更に各工程毎の概算値でも誤差が生じていると考えられるが、主旨は従来型と気液混合圧縮による低等温圧縮を採用した新型との熱効率に於ける大差の要因説明であり、概ね２倍強の効率向上に対する概算時の誤差はあまり重要では無い。
【０１１０】  本発明による低等温圧縮型ガスタービンエンジンは、船舶用に応用実施した場合には海水噴射による水噴射型推進装置として最適な実施形態となるが、他の機械や機器類の動力源として捉えた場合は、燃料と空気の燃焼によって発生する圧力エネルギーを、液体をエネルギー伝達媒体とすることで圧力による噴射速度と噴射質量の積として得られる運動エネルギーに変換することで、運動エネルギーを出力する液圧出力エンジンとなる。
【０１１１】  動力伝達の密度が大きく伝達距離が離れても速く効率良く伝送可能な液体をエネルギー伝達媒体として使用することで、熱源である燃焼室やタービンと隔離した状態に於いて圧力によるエネルギーの伝達が可能となり、低温高圧状態でのエネルギー伝達が容易にできるため、船舶の場合はバウスラスターやスターンスラスターそして後退推力への応用が容易となり、急制動時の操船性能が向上し、更には停船時の横揺れに対するアクティブスタビライザーへの応用も可能になって操船が簡単になると共に快適性も向上する。
【０１１２】  更に、船首部分から吸水する事により造波抵抗を減ずる効果が期待でき、層流噴射を行うことで船首部分での推力確保も容易になり、船形および船底形状の設計の自由度が大きくなり、造波抵抗や摩擦抵抗を減少させるデザインが可能となる。
【０１１３】  船舶の効率的な運転例として、低速航行時は低圧力による低速噴射で推進効率低下を防ぎ、噴出流量で推力調整を行い、そして高速航行時は高圧力の高速噴射を行うことで相対速度を維持しながら噴出流量で推力調整を行う。
【０１１４】  エネルギー伝達媒体としての液体（海水）は低温度で動作を行うので、吸熱そして放熱媒体としても作用し、エネルギー伝達制御部品等は高温に曝されることがないために使用できる部材の範囲を拡大することが可能となり、水圧を利用した水圧軸受けや水密および気密構造等が容易に設定でき、空圧機器に比較して低速運動や低速回転動作で十分な効果が発揮できて、高密度の設計が可能となる。
【０１１５】  タービンからの排気ガスの温度と圧力は、十分な膨張によりエネルギー回収をされるために、従来型と比べるとそのエネルギー量は１０〜２０％程度の低いもので、それによる排気騒音は激減し、排熱温度も大きく低下する。
【０１１６】  また、連続燃焼により往復運動をする部分が無く、斜流型遠心ポンプやタービンは精度の良い回転運動を行う部分であるため、騒音や振動の発生が少なく、対策も容易であるから総じて静かなガスタービンエンジンを具現化することができる。
【０１１７】  気液混合圧縮による空気の圧縮は、液体（海水や水）に混入させることで実効密度を大きくする事でポンプの回転数も大幅に低下させることができ、圧縮発熱も液体流によって効果的に冷却されるので、空気単独による圧縮では効率の悪い遠心型ポンプを極めて効率的な圧縮手段とする事ができる。
【０１１８】  高密度の液体を出力エネルギー伝達媒体として使用するため、駆動軸出力として使用する場合は、使用する駆動軸側水力タービン特性や駆動径そして噴射ノズル数等によって特性は変わるものの、総じて駆動トルクが大きく制御に対する反応も早く、扱いやすい動力源に成りうる。
【０１１９】  火力発電への応用は、熱効率の向上の利点に加えて、電力消費の増減に対する追従が容易であるから、夜間の余剰運転等を大幅に削減できて燃料費が節約できると共に、高温高圧の蒸気等を使用しないので、構成部品等の材質選定や製造加工方法の範囲が広がり、保守管理作業が容易になって維持管理コストの低減につながる。
【０１２０】  以上の効果により、概ね６０％程度の高熱効率エンジンの具体化ができて、従来の燃料消費量を概ね半減する効果があり、石油等の燃料資源の延命と太陽熱の利用やバイオ燃料等の有効活用ができて、地球温暖化の原因となっている二酸化炭素排出量の半減を達成する有効な手段と成るものである。
【０１２１】  更に本発明の重要な効果は、気液混合圧縮による低等温圧縮によって低温度の圧縮空気が得られるので燃焼ガス温度や外部からの加熱温度が比較的低い場合でも、大きな膨張率が得られることであり、５７３Ｋ（３００℃）程度の廃熱からでも理論熱効率５０％を引き出すことが可能で、概算総合熱効率は３０％に到達し、５２３Ｋ（２５０℃）程度でも理論熱効率４３％と概算総合熱効率２６％が期待できる。
【０１２２】  この事は、外部の熱で動作する外燃機関型の密閉型ガスタービンエンジンの性能を大きく向上させて実用性を高めるもので、その応用として、各種熱源の廃熱回収による発電、地熱や太陽熱集束による発電、木材チップや低品質石炭による低温燃焼発電、等が考えられ、従来は温水給湯による廃熱回収を名目としていた低品質の熱源を、十分な動力エネルギーが回収できる高品質の熱源とすることができ、熱資源の再生と回収が可能となる。
【０１２３】  本発明によるガスタービンエンジンは、総じて動作温度を低く設定できる事から、量産加工に適した、非鉄金属材料や耐熱樹脂材料、水密封じ材料や水密封じ構造、低中温断熱材料、等を採用可能として製造コストを下げ、併せて燃料コストと保守管理コストも低減できて、量産と普及に最適なものである。
【０１２４】  低温高圧空気の利用はガスタービンエンジンに限るものではなく、レシプロエンジンに於いて、圧縮行程を専用の気液混合圧縮で行うことによって、従来の排気行程と吸気行程と圧縮行程に於ける損失と行程を省くことが可能となり、従来の４ストローク動作から２ストローク動作へ切り替えることができ、圧縮比に束縛されずに大きな膨張比を設定することができる様になり、ロングストロークによる低回転高トルクの高効率レシプロエンジンが具体化できる。
【０１２５】  このレシプロエンジンは、負荷率が頻繁に大幅に変化し、軽負荷での使用時間が多い自動車用のエンジンに適し、気液圧縮ポンプの追加は２ストローク化によるシリンダー削減によって対応できるものであるし、既存エンジンの加工設備と加工技術によって容易に為し得るものであり、補機類も既存エンジンの延長で対応できるものである。
【０１２６】  これらの技術と結果は、基本的に従来活用されてきた工業技術の集大成で成し得ると共に対応が可能なものであり、その結果も容易に予見予測できるものであって、中間および廃棄部材や廃却物そして稼働中に発生する生成物等による環境汚染や健康障害等の問題、そして未知のリスク等は存在しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２７】  本発明は、船体内に海水と空気を取り込んで、燃料を燃焼させたエネルギーによって海水を高速噴射させた反力を推進力として利用する水噴射型推進装置を備えた船舶等に於いて、エンジンの圧縮行程に気液混合圧縮を採用して取り込み、高圧筐体内で気液分離を行い、分離した液体（海水）を船外に噴射することで推進力を得る構造の船舶専用の水噴射型推進エンジンとして応用実施することを最良の実施形態とする。【０１２８】  以下、図面を参照しながら本発明の最良の実施形態について説明を行い、以降の詳細図や部分拡大図に於いて、同等または類似の機能を有する部材や機構部品および機能装置類には、同一の符号を付与することによって重複する説明は省略する。【０１２９】  図９は、本発明を船舶用海水噴射型推進装置に応用実施した場合の構造概略図で、
図１０は、図９に於いてガスタービンを構成する主要部分を抜粋した拡大図で、
図１１は、大出力時の最適な可動構造部分の配置を示し、
図１２は、小出力時の最適な可動構造部分の配置を示す部分図であり、
図１３は、ガスタービンを構成するタービン部分を抜粋した拡大図、を各々示す。【０１３０】  先ず、図９の概略構造図と図１０のガスタービン主要拡大図をもとに、海水と空気そしてエネルギーの流れについて説明を行い、次に、各部分の抜粋および拡大図を基にして追加説明を行う。【０１３１】  ウォータージェットを採用する船舶は一般に高速航行を行うので効率良く海水を取り込んで高速噴射を行う必要があり、高速時の相対噴出速度の低下を補い、航行時の水流による動圧（ラム圧）効果によって加圧圧縮ポンプ７の駆動負荷を極力少なくする為に、吸水管１ａから加圧圧縮ポンプ７に至る吸水および流水経路は極力直線的に設けられる。【０１３２】  高圧動作を行っているエンジン内に空気と海水を取り込むには、加圧圧縮ポンプ７が重要な働きを行うが、大量の海水を効率良く取り込むために、動圧効果に加えて極力直線的に配置された配管構造に於いても事前の準備を行っている。【０１３３】  海水は、高速航行時の水流による動圧（ラム圧）効果に最大限利用するために、船体外郭１の前方位置に設けらた吸水管１ａから吸水され、低圧配管１ｂと固定翼付配管２と気水混合配管５そして環状水路５ｄを経て、加圧圧縮ポンプ７に到達する。【０１３４】  吸水口１ａから取りこまれた海水は、配管途中の固定翼付配管２を通過することで固定翼２ａにより緩やかな自転回転運動を付与され、予圧ポンプ６によって予圧されて、管状水路２ｂから整流フィン５ｂで保持された内管５ａと外管５ｃで形成される環状水路５ｄを形成する気水混合配管５へ進入し、予圧と共に自転速度を増す。【０１３５】  この予圧ポンプ６は軸流型または斜流型のポンプ構造を採り、管状の配管水路から断面がドーナツ状の二重管形状の環状水路への流水路形態の切り替えを行う重要な役割を持ち、海水に適度な自転回転運動を加勢して環状水路５ｄを螺旋状に流し、加圧圧縮ポンプ７へ円滑に流入させ、流速急変による種々の弊害を防止する。【０１３６】  また、この海水の自転回転運動は、適度な遠心力によって空気泡を多く含んだ海水を管状水路２ｂの中心部そして環状水路５ｄの内側部分に集め、且つ環状水路内を螺旋状に送水することで空気泡が配管上部に溜まることを防ぎ、気液分離工程で行う空気と海水の分離を容易にする。【０１３７】  空気は、低圧吸気管１９のエアフィルター１９ａを経て、タービンで駆動される予圧過給器１９ｂによって予備加圧され、過給気管２０に設けられた過給気冷却器２０ａで低温高圧空気と熱交換を行って冷却され、分配バルブ２０ｂによって吹き出し口と比率および流量の調整をされてから、個別配置された高速用過給気管３ａと低速用過給気管４ａにて各々の高速用送気口３および低速用送気口４に送られ、概ね空気泡として海水に混合流入される。【０１３８】  空気は、環状水路５ｄを螺旋状に流れる海水に対して、低速航行時には環状水路５ｄを横断して複数箇所に設けられた低速用送気口４から、そして動圧効果が期待できる高速航行時には管状水路２ｂ中心部に設けられた高速用送気口３から、出力対応分の予圧空気を分配バルブ２０ｂで調整されながら吹き込まれて混合される。【０１３９】  高速航行時は配管内の海水流速も速くなって空気泡は強引に海���に巻き込まれるが、低速航行時は流速が低下するため積極的な手段で空気泡を海水に混入させる必要があり、複数の低速用送気口４から螺旋線状または螺旋帯状に空気を噴き出すことによって、水路内の流れ方向に対して空気泡含有率の異なる濃淡層状の流れを形成させて効率よく運搬される。【０１４０】    加圧圧縮ポンプ７によって圧縮された空気と加圧された海水は、整流保圧弁８ａによって流量と圧力を調整されて圧縮機筐体８の内部に設置された円筒筐体構造の気水分離器９に流入して、円筒筐体を支える整流支柱９ａと海水の回転惰性の流速と流量とによって気水分離器９に回転運動を誘発させて遠心分離器として作動させる。【０１４１】  気水分離器９の内部では遠心力によって、円筒外郭壁の内面に沿って空気泡含有の少ない海水が分離流路９ｃを形成し、予圧スプリング９ｇで僅かに圧力を加える分離プレート９ｄによって比重選別を行い、概ね海水のみが流出端部９ｊより導水曲壁８ｄに沿って高圧水槽１２へ流出し、中心軸部に設けたシーリング材９ｈによって低流量時や低速流入時の乱流水から軸受け部を保護している。【０１４２】  空気泡を含んだ海水は気水分離器９の分離流路９ｃの内側に浮き上がり、分離プレート９ｄによって泡が弾けて空気を放出するまで滞留させられ、その後、海水として流出端部９ｊから高圧水槽１２へ流出する。【０１４３】  高圧水槽１２に一時的に溜まった海水は、再度混入した気泡等を分離して、圧縮された高圧空気とその圧力を維持する燃焼ガス圧力によって、継続的に安定した圧力を得て、高圧蓄圧配管１０を経て、噴出口筐体１１ａと可変弁１１ｂと回転軸１１ｃと駆動シリンダー１１ｄ等で構成された面積可変噴出口１１から噴出され、圧力エネルギーから運動エネルギーに変換されて出力される。【０１４４】  泡から弾け出た空気は遠心力によって管状回転軸９ｂと主軸９ｆに沿った中心部に空気溜まり９ｅを形成して滞留し、加圧圧縮ポンプ７を支える支持円板７ｄの通気穴７ｅと整流支柱９ａの支柱間と分離プレート９ｄの中心寄りに設けられた通気穴を経て吸気口１５ｂに流入し、二次分離器１５ａで再度の気水分離が行われて、燃焼および膨張用の低温高圧空気として燃焼室１４へ流出していく。【０１４５】  気水混合配管５につながった加圧圧縮ポンプ７は、斜流型ポンプ構造のインペラー７ａを採用して、ポンプ駆動軸７ｃによって駆動され、遠心加速度とインペラー７ａ内に含まれる海水質量との重力積によって空気に圧縮圧力を加えながら、インペラー周端部７ｂの海水圧力を高める。【０１４６】  更に、加圧圧縮ポンプ７は高圧領域からの海水の逆流や高圧空気の吹き戻しを防ぐ逆流防止弁の機能を有するため、インペラー周端部７ｂでの発生圧力は高圧領域内の平衡圧力より多少高くなるように設定されている。【０１４７】  そして、その多少高く設定された圧力に対して、加圧圧縮ポンプ７を覆う圧縮器筐体８の内部には整流保圧弁８ａがインペラー周端部７ｂに近接して配置されて、海水噴射水量と噴射圧力および燃焼室１４の圧力に応じて開閉させることで、加圧された海水の流入量を制限してインペラー周端部７ｂの圧力が常に高圧領域より高くなるように動作する。【０１４８】  整流保圧弁は８ａは保圧弁駆動��置８ｂによって連続的に開閉駆動され、最峡部で海水の流量制限を行うと共に、気水分離器９の内側の分離流路９ｃに円滑に流入させるために整流スロープ８ｃを設けている。【０１４９】  斜流型の加圧圧縮ポンプ７の採用は、気水混合配管５から整流保圧弁８ａに至る流水経路に於いて圧力増加により次第に収縮する空気泡を多く含んだ海水を、遠心力によって流水経路内の回転軸寄りに収束させて整流保圧弁との相互作用によって、少流量時に於いては主に空気泡を多く含んだ海水の流入を助け、高速大流量時に於いては空気泡密度の内外層の差を積極的に発生させて、気水分離器での効率的分離が成される様に空気泡の混合状態を動的に変化させることで、進行方向に形成された層状の混合状態による効果的な圧縮と、気泡収縮後の回転軸に対する内外層形成による積極的な分離準備を行うためである。【０１５０】  再度、二次分離器１５ａで気液分離を行った高圧空気は、高圧送気管１５によって過給気冷却器２０ａと、接続配管１５ｇによって排気熱交換器２４とを通過して廃熱エネルギーを回収した後、二次送気管１５ｆで空燃比分配弁１４ａに送られ、燃焼用空気と膨張用空気とに分配され、前者は燃焼用空気管１４ｈで混合気室１４ｂ流入して燃料噴射ノズル１４ｄから噴射される燃料と混じり合ってから燃焼室１４で燃焼し、後者は膨張用空気管１４ｊと空気室１４ｃを経てから燃焼室１４に流入して燃焼ガスと混合することで燃焼室を冷却すると共に燃焼熱を受け取って膨張し、燃焼ガス圧力を高めて効率的な運動エネルギーに変わる準備を行う。【０１５１】  燃焼ガスは、出力状態に応じて噴出面積を可変構造とした可動ノズル１６ｄを備えた高圧ガス噴出口１６からガスタービン１７へ噴出して多段タービンを駆動してエネルギーを回収されて、排気熱交換器２４で低温の高圧空気を温めて温度と圧力を下げて低圧排気管１８を経て大気中に放出される。【０１５２】  燃焼室１４は、出力状態に応じて燃焼ガスの膨張容積を増減させて最適圧力が維持できるように、タービンの外郭筐体１７ａに連結固定された固定基盤１３ａに燃焼筒１３ｂを固定配置して、その内側を、燃焼室頭部を形成する燃焼室外郭１４ｇと、燃焼室底部を形成する高圧ガス噴出口１６の可動基板１６ｂそして可動ノズル１６ｄが、各々独立して摺動可動な構造を有して、燃焼室容積を可変させることができる。【０１５３】  固定基板１３ａに対し、頭部の可動基板１３ｃが駆動装置１３ｄで、高圧ガス噴出口１６の可動基板１６ｂが駆動装置１６ｃで各々駆動されて燃焼筒１３ｂ内を摺動して燃焼室容積を連続的に可変する。【０１５４】  摺動可動する燃焼筒１３ｄと噴出口筐体と上部可動燃焼室の内側には耐熱断熱材１４ｆが貼付固定されて、摺動時の気密効果と摺動金属間の溶着を防止して、周囲への放熱損失が最少となる様にされている。【０１５５】  可動基板１３ｃには燃焼室外郭１４ｇや空燃比分配弁１４ａや燃料噴射装置２３が設置されて可動するので、その吸収策として二次送気管１５ｆの末端と空燃比分配弁１４ａの先端部は各々摺動固定管１５ｄと摺動可動管１５ｅを設けて対応している。【０１５６】  これらの可動摺動部に対して、燃焼室１４で発生した高温高圧ガスが燃焼室１４と高圧ガス噴出���１６とガスタービン１７の流路以外に流出しない様に、概ね該当する部分は高圧筐体２２で覆うと共に、その内部は高圧分岐管１５ｃによって流入する気液分離後の最冷最高圧状態の圧縮空気で充填されている。【０１５７】  この最冷最高圧空気は、ガスタービン１７に設けた空気流入支柱１７ｑによって内部筐体１７ｂの内側も充填されて、ガス流路に対して内外両側からの適度な流出を設定することで各部を冷却すると共に、シーリングを行い、ガス流路へ流入した空気は吸熱膨張を行ってタービン駆動に貢献する。【０１５８】  ガスタービン部分は基本的に従来型でも十分に機能するが、本応用実施例では気液混合圧縮による低温高圧空気を使用すること、加圧圧縮時の逆流防止機構と燃焼室容量可変機構を備えていること、から比較的広範囲の運転状態に対応したタービンの構成が必要になる。【０１５９】  具体的には、限定された従来の運転条件から、高圧高速対応の高速タービンと低圧大容量対応の低速タービンとの連動、そして高出力時の大容量ガスと小出力時の少容量ガスへの対応が要求されるので、小径小面積の高速タービン動翼と大径大面積のタービン動翼を組み合わせ、更に中速タービンと低速タービンの出力軸にはワンウェイクラッチを組み合わせて小出力時に於いて被駆動負荷になることでの損失を防いでいる。【０１６０】  本応用実施例のエンジンの始動は、気水混合配管５の内管５ａ内に同軸配置された始動用電動発電機２７によって、ポンプ駆動軸７ｃと、ガスタービン１７に繋がった減速器出力軸２１ｅと、伝達駆動筐体２１ｈ内部に収納設置された伝達駆動ギヤ群２１ｆおよび伝達駆動軸２１ｇと、付属装置等を経て、接続連動されたガスタービン１７と加圧圧縮ポンプ７と予圧ポンプ６を駆動加速して始動する。【０１６１】  始動後は、運転状況に応じてアイドリング時の駆動力補助および加速時の加勢補充を行うと共に、高出力高速航行時の海流動圧変動によるに過剰加圧圧縮や過回転を抑制吸収する発電機として作用する。【０１６２】  この水噴射エンジンは、運転制御装置によって、少なくとも次の項目を制御管理項目として運転し、船種や船形そして航行速度や積載量などに応じて調整されて最適運転状態に設定される。【０１６３】（１）動作圧力の上限が決まる加圧圧縮ポンプ７の周端圧力と整流保圧弁８ａの開閉量。
（２）燃焼空気量が決まる過給気管２０の分配バルブ２０ｂの開閉量。
（３）燃料の燃焼量と燃焼ガス温度が決まる空燃比分配弁１４ａの開閉量。
（４）燃焼ガス圧力を増減させる燃焼室１４の燃焼室外郭の位置。
（５）タービン効率が最大になる様にガス圧と速度を調整する可動ノズル１６ｄの位置。
（６）エンジン全体の出力に影響する面積可変噴出口１１の開閉量。
（７）動作安定化のために高圧空気や海水を一時的に貯蔵するタンクの制御バルブ、等。【０１６４】  尚、上記管理項目等に対するセンサー配線や制御指示配線およびアクチュエーター類への配線や配管類は、既存の技術範囲で対応可能のものであり、特に新規性も無いことであるから、表記による煩雑さを避けるために表示記載を省略している。【０１６５】  図１１は、大出力時に於ける可動構造部分の配置および設定状態を示したもので、流水量も空気圧縮量も最大となるために、保圧整流弁８ａと面積可変噴出口の可変弁１１ｂは最大限に開き、気水分離器９の分離プレート９ｄは大量の海水の圧力に負けて拡がり、大量の海水を通過させ、それに対してエネルギーを供給するために、燃焼室１４は最大燃焼室容量を設定し、許容限度最大の燃焼温度になる様に濃い空燃比を設定して燃焼し、限度最大の燃焼ガスが全開の可変ノズル１６ｄからガスタービン１７へ噴出する。【０１６６】  図１２は、小出力時に於ける可動構造部分の配置および設定状態を示したもので、流水量も空気圧縮量も最小となるために、保圧整流弁８ａと面積可変噴出口の可変弁１１ｂは最小限の開口率となり、気水分離器９の分離プレート９ｄは少量の海水に抗して流路を絞り空気回収率を最大化させ、効率的なエネルギー供給を行うために燃焼室１４は最小燃焼室容量を設定し、最少の燃料で最大の燃焼ガス圧力になる様に薄い空燃比を設定して燃焼し、少量の燃焼ガスが僅かな開口を設定した可変ノズル１６ｄからガスタービン１７へ噴出する。【０１６７】  小出力時の燃焼ガスエネルギーは、主に高速動翼１７ｄで吸収され、中速動翼１７ｅや低速動翼１７ｆでは効果的なエネルギー回収は期待できないばかりか負荷となる可能性が高いので、中速出力軸１７ｊおよび低速出力軸１７ｋにはワンウェイクラッチ２１ｂを設けていて、最終段の予圧駆動動翼への配分を高めている。【０１６８】  最終段の予圧駆動動翼に於いても回収可能なエネルギーは十分に期待できないが、この状態に於いては、必要な過給気の量と圧力は小さくても不都合はないので、低圧力少流量で平衡させて運転を継続させる事ができる。【０１６９】  図１３は、ガスタービンを構成するタービン部分を抜粋した拡大図で、本実施例では中心部に設けた燃焼室１４からの燃焼ガスは、耐熱断熱材で成形された整流断熱材１６ａと可動ノズル１６ｄによって形成される高圧ガス噴出口１６から外周へ向かって流れ、先ず２段で構成される高速動翼１７ｄを駆動して、外郭筐体１７ａに沿って流れて２段で構成された中速動翼１７ｅを駆動し、低速動翼１７ｆを駆動した後に、最終段の予圧駆動動翼１７ｇを駆動してから、排気熱交換器２４を経て低圧排気管１８によって大気中へ排出される。【０１７０】  このガス流路は、外郭筐体１７ａと内郭筐体１７ｂの間に構成され、ガス流路の各動翼間にはガスの整流のために静翼１７ｐが設けられており、特に高速動翼１７ｄと中速動翼１７ｅの間および中速動翼１７ｅと低速動翼１７ｆの間そして低速動翼１７ｆと予圧駆動動翼１７ｇの間の静翼１７ｐは、ガス流路を貫通して外郭筐体１７ａと内郭筐体１７ｂを組み合わせて一体化させる重要な構造物となっている。【０１７１】  特に、低速動翼１７ｆと予圧駆��動翼１７ｇの間の静翼１７ｐの一部は厚さを増やして圧縮直後の高圧空気を内郭筐体１７ｂの内部に流入させるための空気流入支柱１７ｑとして設け、更にその中の１本に予圧駆動軸１７ｎを貫通させている。【０１７２】  内郭筐体１７ｂの内部には、各動翼と一体形成された出力軸と、その出力軸を指示する支柱１７ｃと、出力軸動力を減速してトルク増加を行うタービン減速器２１と、予圧過給器を駆動するための予圧駆動増速器１７ｍと、が設けられていて、各支柱および動翼支持板には空気流入支柱１７ｑと空気流入口１７ｒからの空気を高圧動翼１７ｄに流すための通気穴を設けている。【０１７３】  各動翼の出力は、高速出力軸１７ｈが中心に設置され、その外側に中速出力軸１７ｊ、その外側に低速出力軸１７ｋを設け、更に、その外側に予圧駆動増速器１７ｍのリングギヤと一体化された予圧駆動動翼１７ｇの回転筒が配置されていて、各出力軸は外側の管状出力軸の回転軸となっている。【０１７４】  各出力軸は、最終段の支柱１７ｃに設けられたタービン減速器２１に接続されて、遊星ギヤの各々が固定回転軸に取り付けられた遊星ギヤ群２１ａの中心に挿入されて噛み合い、その動力を減速して周囲を覆う形状のリングギヤ２１ｃに伝えて合成され、メインプレート２１ｄを介して減速器出力軸２１ｅへと動力を出力する。【０１７５】  中速出力軸１７ｊと低速出力軸１７ｋの場合は、リングギヤ２１ｃと遊星ギヤ群２１ａの間にワンウェイクラッチ２１ｂを設けて、小出力時のガス流量低下に伴う回転トルク減少によって高速出力軸１７ｈの出力に対して負荷とならない様に配慮されている。
【実施例１】
【０１７６】  図１４は、本発明を火力発電に応用実施した場合の構造構成を示すブロック図で、可変型噴出口から外部に噴射していた高速噴出水流を水車で回転運動エネルギーに変え、発電機で運動エネルギーを電力エネルギーに変えて発電を行うもので、海水の代わりに水やその他の液体の利用を可能として応用範囲を拡大するものである。【０１７７】  留意点は、水を循環再使用することによって海水に捨てられていた空気の圧縮熱が循環する水に蓄積されて高温になることで、これは使用する循環水量と高圧遠心ポンプを通過する頻度によって大きく変化し、少量の水量で頻繁にポンプから熱を奪えば放熱が間に合わずに熱湯になり、給湯利用目的以外では好ましく無いので、放熱器等での冷却を行う必要がある。【０１７８】  図１５は、本発明を火力発電に応用実施した場合の構造概略図で、基本構造は船舶専用の水噴射型推進エンジンであり、相違点は、海水を水に代えて、水用の放熱器２９を設けて水の循環再使用を行うことによって、船舶以外へ応用実施を拡大するものであり、その代表として固定設備としての火力発電への応用実施例である。【０１７９】  比較的小規模で汎用性があって容易に設置できる範囲内で検討すると、１ＭＰａ前後の噴射圧力と噴射水量および変動に対する効率の安定性から、本例では衝動水車の代表であるペルトン水車を使用して発電機を駆動して電力を発生させる構造としている。【０１８０】  噴出口はペルトン水車に適した高圧高速水流を集中して噴出できる噴射ノズル２５に代え、水量は高圧蓄圧配管１０に支持翼２５ｃで支持固定された駆動シリンダー２５ｂによって前後に可動するニードル弁２５ａで調整される。【０１８１】  噴射水流は、ペルトン水車２６の外周のランナ２６ａに取り付けたバケット２６ｂによって効率よく回転運動と駆動力に変換されて発電機２８を回転させ、圧力と速度を失った水は発電機室２８ａの下部に溜まり戻り配管２８ｂで固定翼付配管２へ移動する。【０１８２】  この場合は、普通の水を低温から温水の温度範囲でエネルギー伝達媒体として繰り返して使用できるので、空気の混合圧縮や分離に対する消泡剤、装置類の保全効果に対する水溶性防錆剤、等の添加剤を有効に活用できて保守管理コストを削減する。【０１８３】  循環する水は、複数の発電機を循環路上に水路勾配を設けて配置することで流水移動損失を削減でき、直接熱の授受を行わない低温状態での動作であるから純水など特別なものを必要としないし、僅かな補水で足りる。【０１８４】  火力発電への応用は、高熱効率化したタービンと高効率の水車の組合せによって総合効率が高くなり、発電効率６０％以上が期待できると共に、電力負荷変動に対する追従性が良好のため、夜間等の過剰なアイドリング運転や待機運転等の削減を行うことができる。【０１８５】  図１６は、比較的大規模な火力発電に応用実施した場合のガスタービン１７と加圧圧縮ポンプ７を直列配置した場合の構造概略図を示し、エネルギーの流れと、ガスタービン１７の内部筐体１７ｂへの低温圧縮空気の流れ、が円滑になる。【０１８６】  直列配置にすることで、相互にエネルギーを受け渡しする駆動軸が直線配置となって従来型のガスタービンエンジンと同等の大型化と高出��化および補機類等の設置や保守管理手法が継続活用できて全体の効率向上が可能となる。
【実施例２】
【０１８７】  図１７は、本発明を中小型機器および機械の動力エンジンに応用実施した場合の構造概略図を示し、図１８に、その主要部分を抜粋して可動範囲を示す拡大図を示す。【０１８８】  本例は、比較的連続して主に使用される中間出力から一時的に使用される最大出力を使用する、建設機械や発電機、一部の作業用自動車、そしてプロペラを使用した航空機などのエンジンとしての応用実施例を示すものである。【０１８９】  つまり、従来の航空機用ジェットエンジンに対して、液体を高密度のエネルギー伝達媒体として使用し、特に圧縮行程での損失を大幅に減じて熱効率を引き上げ、陸用ジェットエンジン、そしてプロペラ駆動用ジェットエンジンとしての普及を図るものである。【０１９０】  エネルギー伝達媒体としての液体は、エンジン内で使用できる容量に限度が生ずるために、高頻度の循環再使用による高温度上昇と蒸散対策を行う必要があるために、水や低粘度の合成油等を基に、消泡剤、潤滑剤、防錆剤、不凍結剤、防腐剤、等が必要に応じて組合せて使用され、運転状況や液面レベルに応じて別置タンクから補充または吸収されて、一定の液面レベルを維持するように成されている。【０１９１】  図１７と図１８に於いて、右半分は最大流量状態での遠心ポンプ３６の周端部と気水分離後の噴出口３８の動作を図示し、左半分は最小流量状態を図示している。【０１９２】  気液混合圧縮を行うポンプは、還状形流路を有した遠心型の遠心ポンプ３６を使用し、混合気液を加速させるためのインペラー３６ａを略Ｓ字形状に設けて気液混合を促進させると共に、外郭筐体３６ｇを僅かな上拡がりに延長して気液分離を行う遠心分離器構造を形成している。【０１９３】  外郭筐体３６ｇの外側には常圧筐体３７を設け、その間の還状空間に動作液体としての水を溜めることによって貯水部３６ｐと成し、動作後の水が重力の作用によって自然に集まる構造となっている。【０１９４】  空気と水は還状の吸水口３６ｆから吸引され、水は複数箇所の空気供給口４２から吹き出す空気を螺旋状の空気泡層として抱き込みＳ字形のインペラー３６ａで圧縮を行って、流入部に設けられた凹部３６ｃと保圧弁３６ｅを通過して、外郭筐体３６ｇと内郭筐体３６ｈと気水分離板３６ｍと噴出口３８の可変弁３８ａと弾性シーリング３８ｃとで囲われて形成された、高圧領域の気水分離空間に流入する。【０１９５】  凹部３６ｃは、凹部で浮き上がった空気泡を多く含んだ水を優先的に流入させるための一種の選別装置を形成し、保圧弁３６ｅは高圧領域側からの水と空気の逆流を防ぐ働きをして、動作の安定に貢献している。【０１９６】  気水分離空間に流入した気液混合水は、遠心分離効果で強制的に外郭筐体３６ｇの内側に主に液体が集められて分離流路を形成し、先端の流出端部３６ｂと可変弁３８ａとで形成される噴出口３８から出力水車３９に噴出し、空気泡の多い液体は可変弁３８ａに押し戻されて滞留し、空気を放出してから噴出する。【０１９７】  分離空気は、管状回転軸３６ｊの周辺に集まり、通気管シャフト４０と支持板３６ｄによって位置決めされた気水分離板３６ｍの内側に溜まり空気溜まり３６ｎ形成した後に、通気管シャフト４０の通気穴４０ａを通過してガスタービン１��の内郭筐体内へ流出し、空気流入支柱１９ｑに設置した吸気口１５ｂによって圧縮された高圧空気として取り出される。【０１９８】  噴出口３８から出力水車３９流入した噴流水は、出力水車３９の反動翼３９ａに衝突してその流路を反転させられてその反動による回転駆動力を発生し、更に流速が残っている場合は常圧筐体３７に支持板３７ｂによって設置された案内翼３７ａによって最反転されてポンプの外郭筐体外側に設けられた駆動翼３６ｋに駆動してポンプ駆動動力として回収される。【０１９９】  これらの反動翼３９ａおよび駆動翼３６ｋでエネルギーを回収された噴流水は、自然の自重落下によって常圧筐体３７の筐体外郭３７ｇの内面壁を流れ、外面壁に設置された放熱器２９の冷却効果によって温度を下げて、戻り水路３７ｃ経て貯水部３６ｐに戻る。【０２００】  出力水車３９の反動翼３９ａに発生した回転駆動力は、多数の反動翼３９ａが取り付けられた駆動板３９ｂで集約されて駆動板凹部３９ｅを介して水車出力軸３９ｃによって水車の出力となり、その出力は、常圧筐体３７の中央凹部３７ｄに取り付け固定されたリングギヤ４１ｄと噛み合った遊星ギヤ４１ｃに伝達され、軸受板３７ｊによって組合せ固定された出力軸４１のベースプレート４１ａと遊星ギヤ用のギヤ軸４１ｂによって減速され駆動トルクを増大されて出力軸４１から出力される。【０２０１】  これらの減速装置類は、気液分離効果が小さい中心空間部を活用するために設置されたもので、各々の筐体が重なって設置されていて各出力軸を同軸に設けることができて、各々の回転精度を確保するのに役立っている。【０２０２】  主軸となるのは、常圧筐体３７の下部に成型された下部円筒部３７ｅとシーリング軸受け３７ｆと通気管シャフト４０、および常圧筐体３７の上部に取り付け固定されている出力軸４１を支える出力軸受け３７ｈと軸受け板３７ｊであり、
その間を下から遠心ポンプの３６の管状回転軸３６ｊが通気管シャフト４０と繋がり、管状回転軸３６ｊの中に出力水車３９のポンプ軸３９ｄが入り込んでいて、その水車出力軸３９ｃは出力軸４１の複数個の遊星ギヤ４１ｂの中心に収まり、同軸上のガスタービンの減速器出力軸２１ｅと繋がっている。【０２０３】  本例のように流水量に制限がある場合は、小出力時には、空気量確保のために十分な流量確保が必要になるために、低圧・低速・大流量の運転条件になり、大出力時には高圧・高速・大流量の運転条件が必要になるから、図１８の右半分の図示のように、噴出口の可変弁３８ａを開放して運転される。【０２０４】  しかし、流量は再使用頻度つまりエンジン内の水の流速で決まることになり、流速の限度によって部分的に流量不足や偏流が生じて、最大出力が制限される。【０２０５】  具体的には、吸水口３６ｆと凹部３６ｃと保圧弁３６ｅと噴出口３８の各部に於いて、動作中に流量不足が発生すると流水によるシーリング効果が消失し、燃焼室１４や高圧筐体２２を含む高圧領域の圧力が低下して運転継続不能に陥る。【０２０６】  その対策として、図１８の左半分の図示のように、流量の低下に応じて噴出口の可変弁３８ａを閉じるような制御装置を備えている。【０２０７】  本例では、内郭筐体３６ｈの噴出口３８付近に設けた、駆動装置３８ｂと弾性シーリング３８ｃと中空フロート３８ｄによって構成された制御装置によって、可変弁３８ａが制御される。【０２０８】  例えば、流水量および空気泡を含んだ滞留水が十分有る時は、中空フロート３８ｄが外郭筐体３６ｇより浮き上がりテコの原理によるリンクが可変弁３８ａを押し拡げ、流水量が減少した場合は、中空フロート３８ｄが外郭筐体３６ｇに接近して同様の機構によって可変弁３８ａが閉じられ、出力が低下して安全なレベルで均衡する。【０２０９】  本例では上記の動作形態から出力に比例して動作圧力が上昇する傾向になるので、特定の高圧状態を幅広く維持する必要がないと考えられるので、燃焼室１４の容積可変機構は省略されて、燃焼ガスの高圧ガス噴出口１６の可動ノズル１６ｄのみ稼動制御を行う。【０２１０】  空気供給口４２に於いても一種類の過給気を送ればよいので分配バルブ２０ｂは単なる圧力調整弁２０ｃに代えられており、小型化を考慮して排気熱交換器２４の採用も見送っている。
【実施例３】
【０２１１】  図１９は、本発明を密閉型ガスタービンエンジンに応用実施した場合の構造構成を示すブロック図で、図２０は排熱回収ガスタービンエンジンに応用実施した場合の構造構成を示すブロック図である。【０２１２】  実施例２に於ける応用実施例では、動作液体の循環再使用は成されたが動作ガスとして空気の吸入と排気が不可欠であり、液体との接触もあるので動作液体の蒸散や減少は避けられないし、動作液体に対する不純物の混入や溶解も懸念される。【０２１３】  その懸念に対して、本例では密閉型ガスタービンエンジンの具体化を行うことで対応するもので、その実現によって熱源の選択幅を拡大することができる。【０２１４】  熱源の選択幅の拡大によって、排気熱や廃熱の回収が容易になって、地球温暖化の一因となっていた廃熱を、運動エネルギーや電気エネルギーとして回収することで、有効な熱エネルギー資源とすることができる。【０２１５】  気液混合圧縮による低温圧縮空気は約３００Ｋであるから、２倍の膨張比を得る為には約６００Ｋ（約３３０℃）の熱源で良い事になり、理論熱効率も５０％に達するので、廃熱や低品質燃料の活用には十分なものとなる。【０２１６】  従来型の密閉型ガスタービンエンジンで問題となっていたガスの冷却は、本発明の気液混合圧縮による低等温圧縮方法を採用することによって、タービンのエネルギー回収率を上げるほど排気温度は低くなって冷却処理も容易になる。【０２１７】  図１９の例は、エンジン全体を囲い低圧密閉領域を形成して、その内部に高圧遠心ポンプや高圧空気タービンそして空気膨張室などの高圧力動作を行う高圧領域を設け、概ね二重の筐体構造によって構成されている。【０２１８】  熱源となる燃焼室は外部に設けられて、燃焼熱は、熱交換器によって空気膨張室に運ばれて低温高圧空気を加熱膨張させることでエネルギー伝達を行い、残留排気熱は熱交換器によって吸入空気を加熱して燃料消費を抑制している。【０２１９】  熱源の熱容量が小さい場合や変動が大きい場合は、熱交換器に蓄熱機能を付加する事で空気膨張室の動作を安定させることができるし、出力増加等の空気流量を急増させる場合にも対応が容易になる。【０２２０】  受熱膨張した高圧空気は、熱交換器を介して、空気タービンでエネルギーを放出した後の廃熱を、燃焼用吸入空気と熱交換することで冷却されて循環再使用される。【０２２１】  図２０は、外部の燃焼室を廃止して、廃熱熱源から直接空気膨張室へ廃熱を取り込んで空気を加熱膨張させる構造としたもので、太陽光の集光による高熱源、ゴミ焼却炉などの廃熱、火山性の地熱、等の自然エネルギーや機械設備などの廃熱を活用する応用実施例を示す。【０２２２】  この場合は空気は、空気タービンでエネルギーを放出した後の廃熱を、燃焼用吸入空気と熱交換することができないから、放熱器で外気に放熱することで冷却されて循環再使用される。【０２２３】  図２１は、本発明を密閉型ガスタービンエンジンに応用実施した場合の構造概略図である。【０２２４】  大きな特徴は、低圧密閉筐体４３で全体を覆うので、圧縮動作時に圧縮熱を吸収する水とポンプの冷却装置の増設、ガスタービン１７の排気である空気の冷却のためのガス冷却器３４の追加、外部の熱��エンジン内に取り込むための高温配管４４とそして空気を膨張させるための高温熱交換器３２の追加である。【０２２５】  熱の発生源になる燃焼室１４とその付属設備は低圧密閉筐体４３の外に設置されて、低圧吸気管１９から吸入された燃焼用空気は、ガス冷却器３４を通過して暖められて、送風機３０で加圧送気されて、低温熱交換器３１で加熱された後に燃焼室１４で高温の燃焼ガスとなり、高温配管４４を通って高温熱交換器３２に導入され、低温高圧空気を加熱してエネルギーを伝達し温度を下げ、中温配管４５で排出されて、低温熱交換器３１で吸入空気を加熱してから排気される。【０２２６】  動作用の空気は、遠心ポンプ３６と気液分離装置によって低温高圧空気となり、ガスタービン１７の内郭筐体１７ｂから吸気口１５ｂから取り出され、過給気冷却器２０ａで暖められてから高温熱交換器３２に到達し、受熱昇温して膨張し高温高圧空気になって高圧ガス噴出口１６から噴出してガスタービン１７を駆動する。【０２２７】  ガスタービン１７を駆動した空気は、ガス排気口３３からガス冷却器３４に入って外部に放熱を行い、冷却されてガス吸入口３５に戻り、予圧圧縮，気液混合，気液混合圧縮，気液分離，受熱膨張，断熱膨張，の各工程を繰りかえして循環再使用される。【０２２８】  本例では、外気と接して冷却作用を行っていた常圧筐体３７が低圧密封筐体４３で覆われるので、水の冷却のために冷却装置の増設を行っていて、常圧筐体３７と低圧密封筐体４３の間に内部放熱器２９ａを設け、低圧密封筐体４３の外側に外部放熱器２９ｂを設けて、圧縮熱を外気に放熱するようにしている。【０２２９】  この密閉型ガスタービンエンジンに於いては、動作液体と動作ガスを循環再使用することが可能になるので、その種類も用途に応じて選択の幅が拡がり、動作液量や動作ガス圧力もリザーブタンク等の併用で自由に設定できる。【０２３０】  例えば、低粘度の合成油と二酸化炭素を組み合わせることで、ガス密度は約１．５倍になり、低圧密封筐体４３内部の圧力を上げることで更にガス密度が大きくなって、効率を向上させることができる。
【実施例４】
【０２３１】  図２２は、本発明をレシプロエンジンに応用実施した場合の構造概略図で、気液混合圧縮による低温高圧空気の応用は、レシプロエンジンに於ける排気行程と吸気行程と圧縮行程での制限と限度を取り除くことができて、より理想的な燃焼膨張行程の設定が可能となって総合熱効率を向上させることができる。【０２３２】  頻繁に起動と停止を行い、負荷率が大幅に変化し、軽負荷での使用時間が多い自動車用のエンジン等には、ガスタービンエンジンよりも、低回転運動に適したレシプロエンジンの方が適しており、その熱効率を倍増させるものである。【０２３３】  その特徴は、空気の圧縮行程を独立させて気液混合圧縮による低等温圧縮で行い、吸気および排気弁は有するものの、一連の動作行程を、ピストンの１往復２ストロークで行うことである。【０２３４】  つまり、燃料の燃焼によって発生した熱エネルギーを回収して加圧圧縮ポンプ７を駆動する手段として、ガスタービンを使用していた装置部分をレシプロエンジンに置き換え、運転条件等を最適化したものである。【０２３５】  レシプロエンジン部分は、従来と同様に、頭部に空気充填弁４６と排気弁４７を備えたシリンダー４８と、その中をクランク５０と連動して上下動を行うピストン４９と、それらを連結するピストンピン４９ａとコンロッド４９ｂそしてクランクピン５０ｃとで主要部分が構成されている。【０２３６】  クランク５０の回転動力は、クランク出力軸５０ａによって加圧圧縮ポンプ７の駆動軸とプロペラシャフト駆動軸５４と連結されていて、クランク出力軸５０ａは出力軸連結筐体５０ｂとクランクケース５０ｃで保護されている。【０２３７】  空気充填弁４６と排気弁４７は、運転状況に合わせて開閉タイミングを調整できる空気充填弁駆動装置４６ａと排気弁駆動装置４７ａによって開閉制御が行われる。【０２３８】  圧縮された低温高圧空気は、圧力調整弁２０ｃを経て二次送気管１５ｆで空気噴出管に供給されることで、圧力と充填時間率によって空気供給量が調整され、排気ガスは排気管４７ｂを経て排気過給器５１を駆動して排出される。【０２３９】  基本的な動作は、ピストンの上死点または直前で０．５ＭＰａ前後の高圧空気充填を行い燃焼と膨張を行わせて、下死点付近で排気弁を開き排気を行い、中間位置で排気弁を閉じ、上死点付近で空気充填弁を開いて高圧空気充填を行う。【０２４０】  出力トルクと回転数によって弁の開閉タイミングと空気充填圧力を変化させることで出力調整を行い、上死点付近での二次圧縮を行うことで負荷を少なくし、膨張比を極力大きく設定することで熱回収率を高めるもので、低回転高トルク型のエンジンに適する。【０２４１】  図２３は、本実施例によるディーゼルエンジンの動作行程を示す説明図であり、シリンダー径より行程距離が大きいロングストローク型のエンジンであって、一連の動作をピストンの１往復２ストロークで行い、空気の圧縮は上死点付近の僅かな圧縮移動距離で行われる。【０２４２】  これは低温高圧空気を充填するために、敢えて着火用の高温空気を発生させるために設けた圧縮代であり、圧縮比は燃焼室容積にもよるが４〜５程度の値になるものの、充填空気圧が高いために有効圧縮比率２０〜２５に達する。【０２４３】  高回転高出力運転時は、高めの圧縮比設定と排気弁の早期開放と充填空気の早期充填を行って対応する。【０２４４】  この場合は、排気時間が短く、ピストン４９による押出も途中で終了するので、燃焼ガスが残留するが、燃焼ガス圧力が下がれば問題は無く、空気充填時に０．５ＭＰａ前後の高圧空気充填を行えば十分な新鮮空気が供給される。【０２４５】  軽負荷運転状態では、燃焼に必要な空気量が確保できれば良いから残留酸素を多く含んだ高温の燃焼ガスを完全に排出する必要もないので、廃熱回収の一手段として効率向上対策とすることもできる。【０２４６】  図２４は、本発明をガソリンエンジンに応用実施した場合の燃焼室構造概略図であり、空気過剰の希薄燃焼に対応するために副燃焼室５２を設けて、燃料噴射ノズル１４ｄを副燃焼室５２と予混合気管４６ｂに設置して燃料を供給する構造としている。【０２４７】  副燃焼室５２には点火プラグ５３を備えて、理想空燃比前後の運転状況に合わせた燃料を噴射して点火し、シリンダー４８の中の余剰空気を暖めて膨張させて圧力を増大させ、十分に膨張してから排気される。【０２４８】  予混合気管４６ｂに設けた燃料噴射ノズル１４ｄは高出力が必要な場合に燃料供給を行って、副燃焼室５２からの噴出火炎で着火燃焼してシリンダー内での膨張圧力と時間幅を大きくすることでトルク増大を行い、高出力を発揮する。【０２４９】  このガソリンエンジンの最大の特徴は、低温高圧空気が供給され、圧縮比が低いために圧縮によるガス温度の上昇が抑制されてノッキングが発生しないことと、高出力時の燃料噴射による吸気冷却を必要としないことで、十分な空気充填による高トルク型高効率エンジンが実現できる。【０２５０】  小出力時に於いては、多量の空気に対して、少量の燃料による小発熱量と高膨張比による断熱膨張のによってエンジンの発熱量と放熱量は減少するが、一方では副燃焼室５２の温度低下も考えられるので、場合によっては保温材５２ａを設け、従来の冷却水は熱を拡散させる保温材としても機能する。【０２５１】  本例に於いて、運転中の加圧圧縮ポンプ７は常時駆動されることが必要であり、連結された駆動軸の切替によって、レシプロエンジンとの組合せ、または水力タービンとの組合せ、そして両者の組合せ、を運転状況に応じて使い分けることで、従来の変速装置機能を含めたエンジンを具体化できる。【０２５２】  例えば発進時は、レシプロエンジンで加圧圧縮ポンプ７を駆動し、圧力水をペルトン水車２６等の水力タービンに噴射してプロペラシャフト駆動軸５４を回転させることで、円滑な発進を可能とし、減速時は、プロペラシャフト駆動軸５４で加圧圧縮ポンプ７を駆動することによって、減速時の運動エネルギーを加圧圧縮による圧力エネルギーとして蓄圧タンク等に回収貯蔵することで、余剰エネルギーの吸収を行うと共に再発進や加速時の瞬間的な高負荷への対応を行う。【０２５３】  径の異なる多段の水車と、噴射ノズル数を切替組み合わせることによって、多段連続変速機が容易に構成でき、例えば大中小の３種類の水力タービンと４箇所の可動噴射ノズルによれば、最大６４段の変速パターンを連続して可変できる変速機が可能となる。【０２５４】  この場合、レシプロエンジンは、一定の圧力と水量を供給する定出力エンジンとして働き、負荷との均衡は変速機で行われる。【０２５５】  本例では、ロングストローク型クランクによる低回転高トルク型のエンジンとしているが、２ストローク動作を行うことで回転の円滑性は十分に得られるので、高回転による高出力の達成は必要でなく、低回転による信頼性の向上と機械損失の低減を目的とするものである。
【産業上の利用可能性】
【０２５６】  本発明による低等温圧縮型ガスタービンエンジンは、船舶用の水噴射型推進装置として最適であり、最も応用実施が可能で、高熱効率を発揮する。【０２５７】  本質的には燃料の燃焼等による熱エネルギーを、圧力エネルギーに変え、液体の噴射速度と噴射量の積によって運動エネルギーを出力する液圧出力エンジンであるから、水力タービンを介して発電機や車輪やスクリュープロペラや飛行機のプロペラを駆動することができる。【０２５８】  更に別な表現を行うと、本発明は、概ね常温に近い液体と空気またはガスとを組み合わせた気液混合圧縮による低等温圧縮の具体化によって、概ね５００Ｋを超える熱エネルギー源から具体的に応用可能な運動エネルギーへ高熱効率で回収と変換を行う、エネルギー変換装置である。【０２５９】  従って、熱を使用して運動や運転している機械装置等に応用可能であり、火力発電設備や鉄道機関車や大型車両やハイブリッド型自動車や船舶全般、などのエンジンとして使用し得るものである。【０２６０】  また、給湯以外への利用が成されていない概ね５００Ｋを超える熱源が有る場合は、新たな廃熱回収装置になりコジェレレーション等の廃熱利用発電機としても成り立つ。【０２６１】  そして、作動液体による重量増も積載燃料の削減で相殺できるため、プロペラを使用している航空機への応用が考えられ、静かで、高温排気の少ない環境に優しい航空機の具体化が可能である。【０２６２】  気液混合圧縮と気液分離による、低温高圧空気出力と高圧液噴出による運動エネルギー出力は、ヒートポンプへの応用に最適であり、高圧空気は断熱膨張によって冷却や冷房に使用でき、液体に直接吸収される圧縮熱は給湯や暖房に使用でき、高圧液体は水車タービンによってポンプ駆動に循環再使用されて、外部からのポンプ駆動エネルギー低減させるをする。【０２６３】  ガスの高圧圧縮ポンプとしての応用も可能で、インペラーの外形を大きくして回転数を増すことで遠心加速度を上げ、インペラー内の液体質量増加と併せて、周端での圧縮圧力を容易に高くすることができ、従来はガスの圧縮には不適の遠心圧縮機を、高効率の圧縮機とすることができる。【０２６４】
【特許文献１】特願２００７−３３１０３４
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】  本発明を船舶に応用した場合のエネルギーの変換伝達経路を示す概念図である。
【図２】  従来の船舶用海水噴射型推進装置の基本構成を示す概要図である。
【図３】  本発明を船舶用海水噴射型推進装置に応用した基本構成を示す概要図である。
【図４】  本発明を船舶用海水噴射型推進装置に応用した構造構成を示すブロック図である。
【図５】  新旧ガスタービンの動作ガス温度変化を概略試算した結果を示すグラフである。
【図６】  図５に於ける動作ガス圧力と密度の変化を概略試算した結果を示すグラフである。
【図７】  従来型ガスタービンのエネルギー量変化を概略試算した結果を示すグラフである。
【図８】  新型ガスタービンのエネルギー量変化を概略試算した結果を示すグラフである。
【図９】  本発明を船舶用海水噴射型推進装置に応用実施した場合の構造概略図である。
【図１０】  図９に於いてガスタービンを構成する主要部分を抜粋した拡大図である。
【図１１】  図９に於いて最適大出力に対応する可動構造部分の配置を示す部分図である。
【図１２】  図９に於いて最適小出力に対応する可動構造部分の配置を示す部分図である。
【図１３】  図９に於いてガスタービンを構成するタービン部分を抜粋した拡大図である。
【図１４】  本発明を火力発電に応用実施した場合の構造構成を示すブロック図である。
【図１５】  本発明を火力発電に応用実施した場合の構造概略図である。
【図１６】  本発明を火力発電に応用実施した場合の直列配置の構造概略図である。
【図１７】  本発明を垂直配置の機器用動力源として応用実施した場合の構造概略図である。
【図１８】  図１７に於いて主要部分を抜粋して可動範囲を示す拡大図である。
【図１９】  本発明を密閉型ガスタービンエンジンに応用実施した場合のブロック図である。
【図２０】  本発明を排熱回収ガスタービンエンジンに応用実施した場合のブロック図である。
【図２１】  本発明を密閉型ガスタービンエンジンに応用実施した場合の構造概略図である。
【図２２】  本発明をレシプロエンジンに応用実施した場合の構造概略図である。
【図２３】  図２２に於けるレシプロエンジンの動作行程を示す説明図である。
【図２４】  本発明をガソリンエンジンに応用実施した場合の燃焼室構造概略図である。
【符号の説明】
【０２６６】  １  船体外郭
１ａ  吸水管        １ｂ  低圧配管
２  固定翼付配管
２ａ  固定翼        ２ｂ  管状水路
３  高速用送気口
３ａ  高速用過給気管
４  低速用送気口
４ａ  低速用過給気管
５  気水混合配管
５ａ  内管          ５ｂ  整流フィン          ５ｃ  外管
５ｄ  環状水路
６  予圧ポンプ
７  加圧圧縮ポンプ
７ａ  インペラー    ７ｂ  インペラー周端部    ７ｃ  ポンプ駆動軸
７ｄ  支持円板      ７ｅ  通気穴
８  圧縮器筐体
８ａ  整流保圧弁    ８ｂ  保圧弁駆動装置      ８ｃ  整流スロープ
８ｄ  導水曲壁
９  気水分離器
９ａ  整流支柱      ９ｂ  管状回転軸          ９ｃ  分離流路
９ｄ  分離プレート  ９ｅ  高圧空気溜まり      ９ｆ  主軸
９ｇ  予圧バネ      ９ｈ  シーリング材        ９ｊ  流出端部
１０  高圧蓄圧配管
１１  面積可変噴出口
１１ａ  噴出口筐体      １１ｂ  可変弁        １１ｃ  回転軸
１１ｄ  駆動シリンダー
１２  高圧水槽
１３  容量可変装置
１３ａ  固定基盤        １３ｂ  燃焼筒        １３ｃ  可動基板
１３ｄ  駆動装置
１４  燃焼室
１４ａ  空燃比分配弁    １４ｂ  混合気室      １４ｃ  空気室
１４ｄ  燃料噴射ノズル  １４ｅ  噴出口        １４ｆ  断熱材
１４ｇ  燃焼室外郭      １４ｈ  燃焼用空気管  １４ｊ  膨張用空気管
１５  高圧送気管
１５ａ  二次分離器      １５ｂ  吸気口        １５ｃ  高圧分岐管
１５ｄ  摺動固定管      １５ｅ  摺動可動管    １５ｆ  二次送気管
１５ｇ  接続配管
１６  高圧ガス噴出口
１６ａ  整流断熱材      １６ｂ  可動基板      １６ｃ  駆動装置
１６ｄ  可動ノズル
１７  ガスタービン
１７ａ  外郭筐体        １７ｂ  内郭筐体        １７ｃ  支柱
１７ｄ  高速動翼        １７ｅ  中速動翼        １７ｆ  低速動翼
１７ｇ  予圧駆動動翼    １７ｈ  高速出力軸      １７ｊ  中速出力軸
１７ｋ  低速出力軸      １７ｍ  予圧駆動増速器  １７ｎ  予圧駆動軸
１７ｐ  静翼            １７ｑ  空気流入支柱    １７ｒ  空気流入口
１８  低圧排気管
１９  低圧吸気管
１９ａ  エアフィルター  １９ｂ  予圧過給器
２０  過給気管
２０ａ  過給気冷却器    ２０ｂ  分配バルブ      ２０ｃ  圧力調整弁
２１  タービン減速器
２１ａ  遊星ギヤ群      ２１ｂ  ワンウェイクラッチ  ２１ｃ  リングギヤ
２１ｄ  メインプレート  ２１ｅ  減速器出力軸    ２１ｆ  伝達駆動ギヤ群
２１ｇ  伝達駆動軸      ２１ｈ  伝達駆動筐体
２２  高圧筐体
２３  燃料噴射装置
２４  排気熱交換器
２５  噴射ノズル
２５ａ  ニードル弁      ２５ｂ  駆動シリンダー    ２５ｃ  支持翼
２６  ペルトン水車
２６ａ  ランナ          ２６ｂ  バケット
２７  始動用電動発電機
２８  発電機
２８ａ  発電機室        ２８ｂ  戻り配管
２９  放熱器
２９ａ  内部放熱器      ２９ｂ  外部放熱器
３０  送風機
３１  低温熱交換器
３２  高温熱交換器
３３  ガス排気口
３４  ガス冷却器
３５  ガス吸入口
３６  遠心ポンプ
３６ａ  インペラー      ３６ｂ  流出端部        ３６ｃ  凹部
３６ｄ  支持板          ３６ｅ  保圧弁          ３６ｆ  吸水口
３６ｇ  外郭筐体        ３６ｈ  内郭筐体        ３６ｊ  管状回転軸
３６ｋ  駆動翼          ３６ｍ  気水分離板      ３６ｎ  空気溜まり
３６ｐ  貯水部
３７  常圧筐体
３７ａ  案内翼          ３７ｂ  支持板          ３７ｃ  戻り水路
３７ｄ  中央凹部        ３７ｅ  下部円筒部      ３７ｆ  シーリング軸受
３７ｇ  筐体外郭        ３７ｈ  出力軸受        ３７ｊ  軸受板
３８  噴出口
３８ａ  可変弁          ３８ｂ  駆動装置        ３８ｃ  弾性シーリング
３８ｄ  中空フロート
３９  出力水車
３９ａ  反動翼          ３９ｂ  駆動板          ３９ｃ  水車出力軸
３９ｄ  ポンプ軸        ３９ｅ  駆動板凹部
４０  通気管シャフト
４０ａ  通気穴
４１  出力軸
４１ａ  ベースプレート  ４１ｂ  ギヤ軸          ４１ｃ  遊星ギヤ
４１ｄ  リングギヤ
４２  空気供給口
４３  低圧密封筐体
４４  高温配管
４５  中温配管
４６  空気充填弁
４６ａ  空気充填弁駆動装置    ４６ｂ  予混合気管
４７  排気弁
４７ａ  排気弁駆動装置        ４７ｂ  排気管
４８  シリンダー
４９  ピストン
４９ａ  ピストンピン      ４９ｂ  コンロッド（コネクティングロッド）
５０  クランク
５０ａ  クランク出力軸    ５０ｂ  出力軸連結筐体    ５０ｃ  クランクピン
５０ｄ  クランクケース
５１  排気過給器
５２  副燃焼室
５２ａ  保温材
５３  点火プラグ
５４  プロペラシャフト駆動軸
【図１】
2010071273.tif 000003
【図２】
2010071273.tif 000004
【図３】
2010071273.tif 000005
【図４】
2010071273.tif 000006
【図５】
2010071273.tif 000007
【図６】
2010071273.tif 000008
【図７】
2010071273.tif 000009
【図８】
2010071273.tif 000010
【図９】
2010071273.tif 000011
【図１０】
2010071273.tif 000012
【図１１】
2010071273.tif 000013
【図１２】
2010071273.tif 000014
【図１３】
2010071273.tif 000015
【図１４】
2010071273.tif 000016
【図１５】
2010071273.tif 000017
【図１６】
2010071273.tif 000018
【図１７】
2010071273.tif 000019
【図１８】
2010071273.tif 000020
【図１９】
2010071273.tif 000021
【図２０】
2010071273.tif 000022
【図２１】
2010071273.tif 000023
【図２２】
2010071273.tif 000024
【図２３】
2010071273.tif 000025
【図２４】
2010071273.tif 000026