(57)【要約】【課題】  シリンダー室と回転子間のシール性能を向上させ、燃料浪費及び大気汚染を防止し、かつ、未燃焼ガスを吸気行程時に過給して燃焼効率及びエンジン出力を向上させるロータリーエンジンを提供する。【解決手段】  シリンダー室、吸気口、排気口及び点火プラグを有するシリンダーボディーと、シリンダー室内に設置され、シリンダー室の内周接触面とシール面が接触しながら偏心回転して吸気・圧縮・膨張・排気行程が順に行われるようにする回転子と、吸気口と排気口に開閉弁が設置され、漏出された未燃焼ガスを再吸気させる過給気手段とを備え、回転子の外周面はその輪郭を楕円形状に形成し、シリンダー室の内周接触面は、回転子が偏心回転する際に楕円形状の長軸側の両側頂点が描く軌跡と一致する形状に形成したことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー室、吸気口、排気口、及び点火プラグを有するシリンダーボディーと、前記シリンダー室内に設置され、前記シリンダー室の内周接触面とシール面とが接触しながら偏心回転して、吸気、圧縮、膨張 、排気行程が行われるようにする回転子と、を備えるロータリーエンジンであって、
前記回転子の外周面はその輪郭を楕円形状に形成し、前記シリンダー室の内周接触面は、前記回転子が偏心回転する際に前記楕円形状の長軸方向の両側頂点が描く軌跡と一致する形状に形成することを特徴とするロータリーエンジン。
【請求項２】
前記シリンダー室の内周接触面は、吸気口が形成された第１辺、点火プラグが設置された第２辺、及び排気口が形成された第３辺が連続して形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンジン。
【請求項３】
前記吸気口に、膨張から排気開始行程まで閉鎖され、排気終了から膨張前行程まで開放される開閉弁が設置され、前記排気口に、排気開始行程から排気終了行程まで開放され、排気終了から排気開始前行程まで閉鎖される開閉弁が設置されることを特徴とする請求項２に記載のロータリーエンジン。
【請求項４】
前記シリンダー室、回転子及び開閉弁を一つのシリンダー部として構成し、複数のシリンダー部は、前記シリンダーボディーに出力軸の軸方向に沿って互いに並列配置されることを特徴とする請求項３に記載のロータリーエンジン。
【請求項５】
前記２個のシリンダー部を１組とし、両シリンダー部の回転子を互いに９０゜の位相差で交差させて配置し、両シリンダー部の吸気口と点火プラグとの間に過給気口をそれぞれ形成し、それらをバイパス通路を介して連結し、前記過給気口に開閉可能な開閉弁を設置することを特徴とする請求項４に記載のロータリーエンジン。
【請求項６】
前記シリンダー室の圧縮行程時に内周接触面とシール部材との間から漏出された未燃焼ガスを一時貯蔵し、この貯蔵していた未燃焼ガスを、前記シリンダー室の吸気行程時にシリンダー室内に過給気するための過給気手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のロータリーエンジン。
【請求項７】
前記過給気手段は、前記シリンダー室と同形状に形成され、シリンダーボディーにおいて出力軸上に並列配置された過給気室と、前記回転子と同形状に形成されて過給気室内で偏心回転し、回転子と９０゜の位相差で交差して配置されたローターと、前記シリンダー室の吸気口と点火プラグとの間に形成された過給気口と、この過給気口と対向する位置の過給気室に形成された過給気口と、前記両側の過給気口を連結するバイパス通路と、前記両側の過給気口に開閉可能に設置された開閉弁と、から構成されることを特徴とする請求項６に記載のロータリーエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーエンジンに係り、より詳細には、シリンダー室の内周接触面とこれに接触する回転子のシール面間におけるシール性能を向上させると同時に、圧縮行程時の混合ガス漏れを最小限に抑え、排気ガスを低減させることによって、エンジン出力及び燃費を向上させるロータリーエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーエンジンは、ピストン往復運動方式のエンジン（以下、単にピストンエンジンという）と同様に、４行程（吸気・圧縮・膨張・排気）を行って回転動力を得るようになっているが、４行程を行う動作部の構造は、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変えるピストンエンジンとはその構造が全く異なっている。
すなわち、ピストンエンジンは、クランク軸に設置されたピストンが円筒形シリンダー内で直線往復運動しつつ４行程を行うことによって回転動力を得るのに対し、ロータリーエンジンは、ピストンの役割を担う回転子（ローター）がシリンダー内で回転しつつ４行程を行うことによって回転動力を得る。また、ロータリーエンジンは、回転子により得られた回転動力が出力軸に直ちに伝達される構造を有する点で、ピストンエンジンと大きく異なっている（特許文献１〜４）。
【０００３】
かかるロータリーエンジンは、一般に、三角形状の回転子の中央部に回転子の位置を誘導するための偏心軸が固定され、回転時には回転子の各頂点が特定の曲線を描くため、このように描かれる回転子の各頂点の軌跡と同形になるようにシリンダー室の内面を形成している。この軌跡の形状は、通常、シリンダー室の内面に垂直な面に投影すると、楕円またはピーナッツ形状をなしている（特許文献２，３）。
上記の回転子は、ピーナッツ形状のシリンダー室を三つのシリンダー室に分離し、三つのシリンダー室は、それぞれ独立した形態の４行程を行うようになる。すなわち、従来のロータリーエンジンは、回転子の１回転につき三回の膨張が起こって回転動力が生じ、回転時にはピストンエンジンが発生する逆慣性がないため瞬間的にローターの回転数を上昇させることができるという長所がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２０６３２１号公報
【特許文献２】特開平５−１５６９６２号公報
【特許文献３】特開平５−１７９９７７号公報
【特許文献４】特開２００５−１７１８０３号公報
【０００５】
〔従来技術の問題点〕
しかしながら、かかるピーナッツ形状のシリンダー室を有するロータリーエンジンは、その構造からも分かるように、シリンダー室の内周接触面と回転子のシール面間において気密維持のための接触角の変化が±２０゜と激しすぎる他に、ピストンエンジンのようにシリンダー室内壁を一定に摩耗させないため気密維持が完全にできず、結果として圧縮行程時に気密維持が容易でないという問題点があった。この問題点は、大部分のロータリーエンジンで起こる代表的な不具合である。
このため、従来のロータリーエンジンは、シリンダー室の内周接触面と回転子のシール面間のシール部分において気密維持が完全でないため、エンジン性能が劣化し、圧縮行程時に混合ガスが漏れ、未燃焼状態で排気されるために燃料浪費及び大気汚染を招くことになる。
上記の問題点が、ロータリーエンジンの発展及び性能の向上における最も至急な解決課題とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、シリンダー室の内周接触面と回転子のシール面間の接触角が変わることなく常に一定に保たれるようにしてシール性能を向上させ、シリンダー室の内周接触面に対する摩耗を減少させるとともに均一にし、燃焼効率及びエンジン出力を向上させることができるロータリーエンジンを提供することにある。
また、本発明の他の課題は、圧縮行程時に漏出される混合ガスが未燃焼状態で排出されないようにすることによって、燃料浪費及び大気汚染の防止を図ることができるロータリーエンジンを提供することにある。
また、本発明のさらなる他の課題は、圧縮行程時に漏出された混合ガスを排気させることなく吸気行程時に過給させることによって、燃焼効率及びエンジン出力をより向上させることができるロータリーエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のロータリーエンジンにおける第１の課題解決手段は、シリンダー室、吸気口、排気口、及び点火プラグを有するシリンダーボディーと、前記シリンダー室内に設置され、前記シリンダー室の内周接触面とシール面とが接触しながら偏心回転して、吸気、圧縮、膨張 、排気行程が行われるようにする回転子と、を備えるロータリーエンジンであって、前記回転子の外周面はその輪郭を楕円形状に形成し、前記シリンダー室の内周接触面は、前記回転子が偏心回転する際に前記楕円形状の長軸方向の両側頂点が描く軌跡と一致する形状に形成することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第２の課題解決手段は、前記シリンダー室の内周接触面が、吸気口が形成された第１辺、点火プラグが設置された第２辺、及び排気口が形成された第３辺が連続して形成されてなることを特徴とする。
また、本発明のロータリーエンジンにおける第３の課題解決手段は、前記吸気口に、膨張から排気開始行程まで閉鎖され、排気終了から膨張前行程まで開放される開閉弁が設置され、前記排気口に、排気開始行程から排気終了行程まで開放され、排気終了から排気開始前行程まで閉鎖される開閉弁が設置されることを特徴とする。
また、本発明のロータリーエンジンにおける第４の課題解決手段は、前記シリンダー室、回転子及び開閉弁を一つのシリンダー部として構成し、複数個のシリンダー部が、前記シリンダーボディーに出力軸の軸方向に沿って互いに並列配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第５の課題解決手段は、前記２個のシリンダー部を１組とし、両シリンダー部の回転子を互いに９０゜の位相差で交差させて配置し、両シリンダー部の吸気口と点火プラグとの間に過給気口をそれぞれ形成しそれらをバイパス通路を介して連結し、前記過給気口に開閉可能な開閉弁を設置することを特徴とする。
また、本発明のロータリーエンジンにおける第６の課題解決手段は、前記シリンダー室の圧縮行程時に内周接触面とシール部材との間から漏出された未燃焼ガスを一時貯蔵し、この貯蔵していた未燃焼ガスを、前記シリンダー室の吸気行程時にシリンダー室内に過給気するための過給気手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第７の課題解決手段は、前記過給気手段は、前記シリンダー室と同形状に形成され、シリンダーボディーにおいて出力軸上に並列配置された過給気室と、前記回転子と同形状に形成されて過給気室内で偏心回転し、回転子と９０゜の位相差で交差して配置されたローターと、前記シリンダー室の吸気口と点火プラグとの間に形成された過給気口と、この過給気口と対向する位置の過給気室に形成された過給気口と、前記両側の過給気口を連結するバイパス通路と、前記両側の過給気口に開閉可能に設置された開閉弁と、から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のロータリーエンジンにおける第１の課題解決手段によれば、シリンダー室の内周接触面と回転子のシール面間の接触角が変わることなく常に一定に保たれるようになってシール性能を向上させ、シリンダー室の内周接触面に対する摩耗を減少させるとともに均一にし、燃焼効率及びエンジン出力を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第２の課題解決手段によれば、回転子の外周面を形成する楕円面の半分により吸気圧縮、点火膨張、排気の１工程を連続して行い、他の半分の面により継続して吸気圧縮、点火膨張、排気の１工程を行うことができ、回転子の１回転で吸気圧縮、点火膨張、排気の行程を２行程行うことができる。
【００１３】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第３の課題解決手段によれば、吸気口と排気口との開閉弁によって吸気行程と排気工程とをそれぞれ正確に実行できるようにしたことにより、吸気圧縮および点火膨張時の漏洩を防止して、燃料浪費及び大気汚染防止を図ることができる。
また、本発明のロータリーエンジンにおける第４の課題解決手段によれば、シリンダー部を複数並列配置したことにより、互いの回転子の位相をずらして配置することにより、各シリンダー部の間で吸気圧縮、点火膨張、排気の工程をずらすことができ、動作および製作上の誤差等により生じる振動を抑制することができ、より静かな運転ができる。
【００１４】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第５の課題解決手段によれば、第１のシリンダー部と第２のシリンダー部との間で位相差をもって、吸気過吸気圧縮、点火膨張過給気、排気の工程を行うことができ、この間に過給気および過吸気をそれぞれ１回行うことができる。この場合に、第１のシリンダー部で過給気行程を行うときには第２のシリンダー部では過吸気行程を行い、第２のシリンダー部で過給気行程を行うときには第１のシリンダー部で過吸気行程を行うようにすることができる。
【００１５】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第６の課題解決手段によれば、一方のシリンダー室の圧縮行程時に、漏出される混合ガスが未燃焼状態で排出されないように、過給気口から他方のシリンダー室の過給気口と連通するバイパス通路に送ることにより過給気手段に一時貯蔵し、他方のシリンダー室の吸気行程時に過給気口から過給するため、燃焼効率及びエンジン出力をより向上させることができるとともに燃料浪費及び大気汚染の防止を図ることができる。
【００１６】
また、本発明のロータリーエンジンにおける第７の課題解決手段によれば、圧縮行程時にシリンダー室の内周接触面とシール部材との間から漏出してＡ領域に残っていた未燃焼ガスを、過給気手段の過給気室に送って一時貯蔵しておき、吸気行程時に過給気室から再び過給することによって、吸気量を増加させ、膨張時に回転動力をより高めることができるとともに、漏出された未燃焼ガスを外部に排出させずにすみ、燃焼浪費及び大気汚染を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面に基づき、本発明に係るロータリーエンジンの好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンを示す構成図であり、本実施形態によるロータリーエンジンは、シリンダー室１０を有するシリンダーボディー１と、シリンダー室１０内で偏心回転するように設置された回転子２０と、を備えてなる。
回転子２０は外周面の輪郭が楕円形状を有し、長軸方向（Ｘ−Ｘ）の両側頂点Ｐが、シリンダー室１０の内周接触面１１と接触するシール面２１となっている。
シリンダー室１０は、回転子２０が偏心回転する際に両側頂点Ｐが描く特定曲線（軌跡）と同形状に形成されたもので、円弧形状の第１ないし第３辺１１Ａ〜１１Ｃを有し、第１ないし第３辺１１Ａ〜１１Ｃの各角部の連結部分は曲面とした略三角形状の内周接触面１１とされている。内周接触面１１は、回転子２０との接触による摩耗及び発熱などに鑑みて特殊コーティング処理することが望ましい。
【００１８】
回転子２０は、短軸方向（Ｙ−Ｙ）の両側の大径面２２Ａ，２２Ｂを第１ないし第３辺１１Ａ〜１１Ｃの円弧形状と略対応する形状に形成し、長軸方向（Ｘ−Ｘ）の小径面２３を第１ないし第３辺１１Ａ〜１１Ｃの各角部の曲面と略対応する形状に形成している。また、両側の大径面２２Ａ，２２Ｂには、シリンダー室１０の内周接触面１１と 回転子２０の間にすき間を形成するための溝２４が形成されており、長軸方向（Ｘ−Ｘ）の頂点Ｐは、シリンダー室１０の内周接触面１１と接触するシール面２１であり、このシール面２１にシール部材２５が設置されている。
【００１９】
シリンダーボディー１は、シリンダー室１０内へ混合ガスを吸入するための吸気口１２と、圧縮ガスを点火するための２個の点火プラグ１３Ａ，１３Ｂと、点火後の燃焼ガスを排出するための排気口１４と、を備えている。吸気口１２は、シリンダー室１０の内周接触面１１の第１辺１１Ａに設けられ、第３辺１１Ｃの方に偏って配置されている。点火プラグ１３Ａは、第２辺１１Ｂにおいて第１辺１１Ａに偏った位置に設置され、点火プラグ１３Ｂは、第２辺１１Ｂにおいて第３辺１１Ｃに偏った位置に設置されている。排気口１４は、第３辺１１Ｃにおいて第１辺１１Ａに偏った位置に形成されている。
【００２０】
また、本発明のロータリーエンジンは、吸気口１２及び排気口１４に開閉弁１５，１６がそれぞれ設置されている。吸気口１２に設置された開閉弁１５は、膨張から排気開始までの行程で閉鎖され、排気終了から膨張前までの行程で開放されるようになっている。排気口１４に設置された開閉弁１６は、排気開始から排気終了までの行程で開放され、排気終了から排気開始前までの行程で閉鎖されるようになっている。これら開閉弁１５，１６は、図示せぬギア列により出力軸２の回転動力が伝達され、所定の回転比で回転させることが望ましい。
図２は、本発明のロータリーエンジンにおいて回転子２０の偏心回転原理を示す構成図であり、回転子２０は、出力軸２の周囲を偏心回転するように設置されている。また、出力軸２の外周には、外接ギア３が設けられ、回転子２０には外接ギア３と噛み合う内接ギア４が設けられている。
【００２１】
したがって、外接ギア３と内接ギア４の直径差により、回転子２０は、出力軸２の回転に対して出力軸２を中心に偏心回転するようになり、また、外接ギア３と内接ギア４の回転比が決定される。本実施形態では、外接ギア３と内接ギア４の回転比を４：１に設定している。すなわち、出力軸２が２回転（７２０゜）する間に回転子２０は１／２回転（１８０゜）し、１回の膨張行程を行うように設定されている。ただし、回転比は、上記の例に限定されるのではなく、エンジンの性能及び出力に基づいて設計変更すると良い。
このように構成されたロータリーエンジンは、シリンダー室１０の内周接触面１１に、回転子２０の両側頂点Ｐに設置されたシール部材２５が接触しながら偏心回転し、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を行って回転動力を生じさせるようになる。
【００２２】
図３乃至図８は、上記のロータリーエンジンの１サイクル行程を出力軸２の１２０゜回転時ごとに示すもので、ここで、回転子２０は３０゜、開閉弁１５，１６は６０゜ずつ回転するように出力軸２との回転比が設定されるように構成されている。
図３は、膨張行程を示すもので、このときに、出力軸２は０゜に位置し、回転子２０は、第１の大径面２２Ａがシリンダー室１０の第２辺１１Ｂに一致している。この状態は、後述する吸気と圧縮行程により圧縮された混合ガスを膨張させる工程であり、混合ガスは、２個の点火プラグ１３Ａ，１３Ｂにより点火され膨張する。ここで、吸気側及び排気側の開閉弁１５，１６はそれぞれ、吸気口１２と排気口１４を閉鎖した状態にある。
【００２３】
図４は、膨張行程による回転動力により回転子２０が回転する行程を示すもので、出力軸２が１２０゜に位置し、回転子２０は時計回り方向に３０゜回転した位置にある。この時の吸気及び排気側の開閉弁１５，１６はそれぞれ、矢印方向に６０゜回転し、吸気口１２と排気口１４を続けて閉鎖している。
図５は、排気開始行程を示すもので、出力軸２が２４０゜に位置し、回転子２０が６０゜回転した位置にある。この時の吸気及び排気側の開閉弁１５，１６はそれぞれ、１２０゜回転した位置にあり、吸気口１２と排気口１４を閉鎖状態から開放状態に切り換える直前の状態にある。
【００２４】
図６は、排気／吸気行程を示すもので、出力軸２が３６０゜（１回転）に位置し、回転子２０が９０゜回転した位置にある。この時の吸気及び排気側の開閉弁１５，１６はそれぞれ、１８０゜回転した位置にあり、吸気口１２と排気口１４を開放した状態にある。したがって、排気口１４からＡ領域の排気ガスが排出されると同時に、吸気口１２から混合ガスがＢ領域に吸入される。このときには回転子２０の両側のシール部材２５がＡ領域とＢ領域をシールしているため、Ａ領域の排気行程とＢ領域の吸気行程とが同時に行われる。
【００２５】
図７は、吸気終了／圧縮開始行程を示すもので、出力軸２が４８０゜に位置し、回転子２０が１２０゜回転した位置にある。この位置では回転子２０の第１の大径面２２Ａが第３辺１１Ｃに一致しＡ領域の排気ガスを排気口１４から完全に排気させ、吸気口１２から多量の混合ガスを吸入できるようにＢ領域を最大限に大きくしている。この時の吸気側及び排気側の開閉弁１５，１６はそれぞれ、２４０゜回転した位置にあり、吸気側の開閉弁１５は吸気口１２を開放しており、排気側の開閉弁１６は排気口１４を閉鎖する直前の状態にある。
【００２６】
図８は、圧縮行程を示すもので、出力軸２が６００゜に位置し、回転子２０が１５０゜回転した位置にある。この位置ではＢ領域の混合ガスを圧縮するようになり、吸気側及び排気側の開閉弁１５，１６はそれぞれ、３００゜回転した位置にあり、吸気側の開閉弁１５は吸気口１２を開放しており、排気側の開閉弁１６は排気口１４を閉鎖している。したがって、圧縮時にシリンダー室１０の内周接触面１１と回転子２０のシール部材２５との間から漏出された混合ガスが、排気口１４から排気されることなくＡ領域に残り、次の吸気行程時に使用可能になる。
続いて、図３に示すように、出力軸２は２回転した７２０゜（０゜）に位置し、回転子２０は１／２回転した１８０゜に位置し、吸気側及び排気側の開閉弁１５，１６はそれぞれ、３６０゜（１回転）回転し最初の膨張行程を行うことで、１サイクルの行程が完了する。
【００２７】
このように、本実施形態では、出力軸２が２回転（７２０゜）する際に、回転子２０は１／２（１８０゜）回転し、膨張・排気・吸気・圧縮が順に行われる１サイクルの行程が行われ、吸気側及び排気側の開閉弁１５，１６は１回転（３６０゜）して１サイクル行程時の吸気口１２及び排気口１４の開閉動作を行うようになる。また、回転子２０は１８０゜回転して１サイクル行程の間に１回の膨張行程を行うが、この膨張行程は、第１の大径面２２Ａと第２の大径面２２Ｂが交互に行う。
【００２８】
本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンによれば、シリンダー室１０の内周接触面１１の形状が、回転子２０が偏心回転する際に長軸方向（Ｘ−Ｘ）の両側の頂点Ｐが描く特定曲線と一致する形状に形成されているため、回転子２０の長軸方向（Ｘ−Ｘ）の軸線はシリンダー室１０の内周接触面１１と常に直角状態に接触する。
したがって、回転子２０の頂点Ｐにシール部材２５を設置し、該シール部材２５がシリンダー室１０の内周接触面１１と直角に接触されるため、接触角が変化する従来のシール構造に比べてシール構造が簡単で、設置が容易になる。さらに、シリンダー室１０の内周接触面１１にシール部材２５が常に直角ですべり接触するため、シリンダー室１０の内周接触面１１の摩耗が減少し、かつ、その摩耗が全体的に均一に発生し、結果として不均一な摩耗によるシール性能の劣化を最小限に抑えることが可能になる。
【００２９】
また、排気口１４に設置された開閉弁１６によれば、排気開始から排気終了までの行程でのみ開放され、残りの行程では閉鎖されるので、特に、図８のような圧縮行程において混合ガスが圧縮される際に、シリンダー室１０の内周接触面１１とシール部材２５との間から漏出された混合ガスが、排気口１４に排出されずにＡ領域に残るようにすることができる。したがって、未燃焼ガスの外部排出による燃料の浪費及び未燃焼ガスの大気放出による環境汚染を防止することができる。
【００３０】
図９及び図１０は、本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンを示すもので、吸気口１２及び排気口１４を有するシリンダー室１０、回転子２０、吸気口１２及び排気口１４に設置された開閉弁１５，１６、及びシール部材２５の構成は、第１実施形態におけるそれと同様である。したがって、これら同一構成には同一の符号を付し、詳細な構成及び作用説明は省略するものとする。
【００３１】
本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンは、出力軸１０２の軸方向に並列配置された２つのシリンダー部、すなわち第１シリンダー部１１０及び第２シリンダー部１２０を有するシリンダーボディー１０１を備えてなる。ここで、第１及び第２シリンダー部１１０，１２０の回転子２０は、９０゜の位相差で交差して配置される。
また、第１シリンダー部１１０と第２シリンダー部１２０は、それぞれのシリンダー室１０の吸気口１２と点火プラグ１３Ａとの間、すなわち第１辺１１Ａに過給気口１１１，１２１を備えている。過給気口１１１，１２１は、図１０に示すように、シリンダーボディー１０１に形成されたバイパス通路１１３を介して互いに連結されている。
【００３２】
また、過給気口１１１，１２１には、開閉弁１１２，１２２がそれぞれ設置されており、これら開閉弁１１２，１２２は、図１２及び図１３に示すように、第１シリンダー部１１０では回転力発生／過給気開始行程から排気開始／過給気終了行程まで、第２シリンダー部１２０では圧縮開始／過吸気開始行程から圧縮／過吸気終了行程まで過給気口１１１，１２１をそれぞれ開放するように設置される。そして、図１５及び図１６に示すように、第１シリンダー部１１０では圧縮開始／過吸気開始行程から圧縮／過吸気終了行程まで、第２シリンダー部１２０では回転力発生／過給気開始行程から排気開始／過給気終了行程まで過給気口１１１，１２１をそれぞれ開放するように設置されている。
【００３３】
このように構成される開閉弁１１２，１２２は、図示せぬギア列により出力軸１０２の回転動力が伝達され、出力軸１０２に対して所定の回転比（本実施形態では１：１）で回転するようになっている。
【００３４】
図１１乃至図１６に基づき、第２実施形態の構成における１サイクルの行程について説明する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、１サイクル行程を出力軸２の１２０゜回転時ごとに示し、ここで、回転子２０は３０゜、吸気側及び排気側の開閉弁１５，１６は６０゜、過給気口１１１，１２１側の開閉弁１１２，１２２は１２０゜ずつ回転するように回転比を設定した。
また、第１シリンダー部１１０と第２シリンダー部１２０は、第１実施形態と同様に、それぞれ膨張・排気・吸気・圧縮が順に行われてなる１サイクルの行程を遂行する。本実施形態では、第１シリンダー部１１０の回転子２０と第２シリンダー部１２０の回転子２０とが９０゜の位相差で交差して配置されているので、相互に異なる行程を行うようになる。
【００３５】
すなわち、図１１のように出力軸１０２が０゜に位置した状態では、第１シリンダー部１１０では膨張行程を行い、第２シリンダー部１２０では排気及び吸気行程を行う。
図１２のように出力軸１０２が１２０゜回転した位置では、第１シリンダー部１１０では膨張行程により得られた回転動力が回転子２０に伝達されると同時に、後述する過給気行程が開始される。そして、第２シリンダー部１２０では、圧縮開始行程が行われると同時に、後述する過吸気行程が開始される。
【００３６】
図１３のように出力軸１０２が２４０゜回転した位置では、第１シリンダー部１１０では排気開始行程を行うと同時に、後述する過給気行程を終了する。そして、第２シリンダー部１２０では、圧縮行程を行うと同時に、後述する過吸気行程を終了する。
図１４のように出力軸１０２が３６０゜回転（１回転）した位置では、第１シリンダー部１１０では排気／吸気行程を行い、第２シリンダー部１２０では膨張行程を行う。
図１５のように出力軸１０２が４８０゜回転した位置では、第１シリンダー部１１０では圧縮開始行程を行うと同時に、後述する過吸気行程を開始する。そして、第２シリンダー部１２０では、膨張行程により回転動力を得ると同時に、後述する過給気行程を開始する。
【００３７】
図１６のように出力軸１０２が６００゜回転した位置では、第１シリンダー部１１０では圧縮行程を行うと同時に、後述する過吸気行程を終了する。そして、第２シリンダー部１２０では、排気開始行程を行うと同時に、後述する過給気行程を終了する。
続いて、図１１のように出力軸１０２が２回転した７２０゜（０゜）位置では、第１シリンダー部１１０では最初の膨張行程を行い、第２シリンダー部１２０では最初の排気及び吸気行程を行うことで、それぞれ１サイクルの行程を完了する。
【００３８】
このように、本発明の第２実施形態では、上記の１サイクルの行程をそれぞれ行う間に、第１シリンダー部１１０と第２シリンダー部１２０でそれぞれ１回ずつの過給気及び過吸気行程が行われる。特に、第１シリンダー部１１０で過給気行程を行うときには第２シリンダー部１２０では過吸気行程を行い、第２シリンダー部１２０で過給気行程を行うときには、第１シリンダー部１１０では過吸気行程を行うようになっている。
【００３９】
すなわち、図１２及び図１３に示すように、第１シリンダー部１１０で圧縮行程時に漏出されてＡ領域に残っていた未燃焼ガスが、膨張行程後に回転子２０の回転により開放された過給気口１１１からバイパス通路１１３に排出され、この排出された未燃焼ガスはバイパス通路１１３と連結された第２シリンダー部１２０の過給気口１２１を通って吸気行程中のＢ領域に過給されることで、第１シリンダー部１１０の過給気行程と第２シリンダー部１２０の過吸気行程が同時に行われる。この過給気及び過吸気行程が行われる間に開閉弁１１２，１２２は過給気口１１１，１２１を開放した状態にある。
【００４０】
また、図１５及び図１６に示すように、第２シリンダー部１２０で圧縮行程時に漏出されてＡ領域に残っていた未燃焼ガスが、膨張行程後に回転子２０の回転により開放された過給気口１２１からバイパス通路１１３に排出され、この排出された未燃焼ガスはバイパス通路１１３と連結された第１シリンダー部１１０の過給気口１１１を通って吸気行程中のＢ領域に過給されることで、第２シリンダー部１２０の過給気行程と第１シリンダー部１１０の過吸気行程が同時に行われる。過給気及び過吸気行程が行われる間に開閉弁１１２，１２２は過給気口１１１，１２１を開放した状態にある。
【００４１】
この過給気及び過吸気行程によれば、圧縮行程時に一方のシリンダー部のシリンダー室１０の内周接触面１１とシール部材２５との間から漏出されてＡ領域に残っていた未燃焼ガスを、他方のシリンダー部のシリンダー室１０の吸気行程時に吸気口１２に供給される混合ガスに加えて過給するため、吸気量が増加して膨張時に回転動力を一層高めることができ、かつ、漏出された未燃焼ガスが外部に排出されないので燃焼浪費及び大気汚染が防止される。
【００４２】
また、本発明の第２実施形態によれば、出力軸１０２が２回転（７２０゜）するときに、第１シリンダー部１１０と第２シリンダー部１２０の回転子２０がそれぞれ１／２（１８０゜）回転し、９０゜位相差をもって膨張・排気・吸気・圧縮が順に行われてなる１サイクルの行程がなされるため、出力軸１０２の１回転時ごとに１回膨張して第１実施形態に比べて２倍の回転動力が得られる。
【００４３】
図１７及び図２３は、本発明の第３実施形態によるロータリーエンジンを示すもので、第１実施形態の構成に過給気手段を加えたものである。したがって、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な構成及び作用説明は省略するものとする。
本発明の本実施形態によるロータリーエンジンの過給気手段は、シリンダーボディー２０１に、出力軸２０２の軸方向にシリンダー室１０と並んで配置された過給気室２１０と、この過給気室２１０内で偏心回転するように設置されたローター２２０とを備える。
過給気室２１０は、シリンダー室１０よりも小さいが同形状に形成され、内周接触面２１１を有している。ローター２２０もまた、回転子２０よりも小さいが同形状に形成され、シール面にシール部材２２１を有している。また、ローター２２０は、出力軸２０２の回転動力が伝達されて回転子２０と同じ回転比で回転するようになっており（図２参照）、回転子２０とは９０゜の位相差で交差して配置された構成となっている。
【００４４】
また、過給気手段は、シリンダー室１０の吸気口１２と点火プラグ１３Ａとの間、すなわち第１辺１１Ａに形成された過給気口２３１と、これと対応する位置の過給気室２１０に形成された過給気口２１２とを備えている。これら過給気口２３１，２１２は、図２３に示すように、シリンダーボディー２０１に形成されたバイパス通路２３０を介して互いに連結されており、開閉弁２３２，２１３が設置されている。
【００４５】
この開閉弁２３２，２１３は、図１８及び図１９のように、シリンダー室１０では回転力発生／過給気開始行程から排気開始/過給気終了行程まで、過給気室２１０では過吸気開始行程から過吸気終了行程まで過給気口２３１，２１２をそれぞれ開放するように設置され、図２１及び図２２のように、シリンダー室１０では圧縮開始／過吸気開始行程から圧縮／過吸気終了行程まで、過給気室２１０では過給気開始行程から過給気終了行程まで過給気口２３１，２１２をそれぞれ開放するように設置されている。
このように構成される開閉弁２３２，２１３は、図示せぬギア列により出力軸２０２の回転動力が伝達されて出力軸２０２に対して所定の回転比（本実施形態では１:１）で回転するようになっている。
【００４６】
図１７乃至図２２に基づき、上記の第３実施形態の構成による１サイクル行程について説明する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、１サイクル行程を出力軸２０２の１２０゜回転時ごとに示し、ここで、回転子２０及びローター２２０は３０゜、吸気口１２及び排気口１４側の開閉弁１５，１６は６０゜、過給気口２３１，２１２側の開閉弁２３２，２１３は１２０゜ずつ回転するように回転比を設定した。
したがって、出力軸２０２が２回転する間に、シリンダー室１０では第１実施形態と同様に膨張・排気・吸気・圧縮が順に行われてなる１サイクルの行程が行われ、過給気室２１０では１回の過給気行程が行われる。
【００４７】
すなわち、図１７のように出力軸２０２が０゜に位置した状態では、シリンダー室１０では膨張行程が行われ、過給気室２１０ではローター２２０が回転子２０に対して９０゜位相差で配置された状態にある。
図１８のように出力軸２０２が１２０゜回転した位置では、シリンダー室１０では膨張行程により得られた回転動力を回転子２０に伝達すると同時に、後述する過給気行程を開始する。そして、過給気室２１０では、後述する過吸気行程を開始する。
図１９のように出力軸２０２が２４０゜回転した位置では、シリンダー室１０では排気開始行程が行われると同時に、後述する過給気行程が終了する。そして、過給気室２１０では、後述する過吸気行程が終了する。
【００４８】
過給気行程と過吸気行程は、シリンダー室１０で圧縮行程時に漏出されてＡ領域に残っていた未燃焼ガスが、膨張行程後に回転子２０の回転により開放された過給気口２３１を通ってバイパス通路２３０に排出され、この排出された未燃焼ガスが、バイパス通路２３０と連結された過給気室２１０の過給気口２１２を通ってＢ領域に貯蔵されることによってなる。これら過給気行程と過吸気行程は同時に行われ、過給気及び過吸気行程が行われる間に開閉弁２３２，２１３は過給気口２３１，２１２をそれぞれ開放した状態にある。
【００４９】
続いて、図２０のように出力軸２０２が３６０゜回転（１回転）した位置では、シリンダー室１０では排気／吸気行程が行われ、過給気室２１０ではＢ領域に貯蔵された未燃焼ガスの圧縮行程が行われる。
図２１のように出力軸２０２が４８０゜回転した位置では、シリンダー室１０では圧縮開始行程が行われると同時に、後述する過吸気行程が開始される。そして、過給気室２１０では、後述する過給気行程が開始される。
図２２のように出力軸２０２が６００゜回転した位置では、シリンダー室１０では圧縮行程が行われると同時に、後述する過吸気行程が終了する。そして、過給気室２１０では、後述する過給気行程が終了する。
【００５０】
上記の過吸気行程と過給気行程は、過給気室２１０から圧縮行程時に漏出されてＡ領域に残っていた未燃焼ガスが、ローター２２０により強制的に開放された過給気口２１２を通ってバイパス通路３２０に排出され、この排出された未燃焼ガスが、バイパス通路３２０と連結されたシリンダー室１０の過給気口２３１を通って吸気行程中のＢ領域に過給されることによってなる。このような過吸気行程と過給気行程は同時に行われ、過吸気及び過給気行程が行われる間に開閉弁２３２，２１３は過給気口２３１，２１２をそれぞれ開放した状態にある。
続いて、図１７のように出力軸２０２が２回転した７２０゜（０゜）位置では、シリンダー室１０の回転子２０と過給気室２１０のローター２２０は元の位置に戻り、それぞれ１サイクルの行程を完了する。
【００５１】
このように第３実施形態における過給気手段によれば、圧縮行程時にシリンダー室１０の内周接触面１１とシール部材２５との間から漏出されてＡ領域に残っていた未燃焼ガスを、過給気室２１０に送って一時貯蔵しておき、吸気行程時に過給気室２１０から再び過給することによって吸気量を増加させ、膨張時に回転動力をより高めることができ、かつ、漏出された未燃焼ガスが外部に排出されないために燃焼浪費及び大気汚染を防止することができる。
【００５２】
以上の実施形態では、一つのシリンダー部だけで構成したり、または、２個のシリンダー部をバイパス通路で連結して構成したり、過給気手段を備えた一つのシリンダー部で構成したロータリーエンジンを挙げて説明してきたが、出力軸にそれぞれ独立して作動する複数個のシリンダー部を並列配置する構成としたり、２個のシリンダー部をバイパス通路で連結した構成を一組とし、この組を出力軸に複数個並列配置して各組別に作動させる構成としたり、過給気手段を備えたシリンダー部を出力軸に複数個並列配置し、それぞれ独立して作動するように構成することによってエンジンの出力をより高めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンを概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンにおいて回転子の偏心回転構造を概略的に示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの膨張開始行程を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの膨張行程における回転中を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの排気開始行程を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの排気／吸気行程を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの吸気終了／圧縮開始行程を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの圧縮行程における回転子の回転中の状態を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンを概略的に示す構成図である。
【図１０】図９のＡ-Ａ線断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）は第１シリンダ部における膨張開始行程を示し、（Ｂ）は第２シリンダ部における排気／吸気工程を示すものである。
【図１２】本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）は第１シリンダ部における回転／過吸気開始行程を示し、（Ｂ）は第２シリンダ部における圧縮開始／過吸気開始工程を示すものである。
【図１３】本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）は第１シリンダ部における排気開始／過吸気終了行程を示し、（Ｂ）は第２シリンダ部における圧縮／過吸気終了工程を示すものである。
【図１４】本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）は第１シリンダ部における排気／吸気行程を示し、（Ｂ）は第２シリンダ部における膨張工程を示すものである。
【図１５】本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）は第１シリンダ部における圧縮開始／過吸気開始行程を示し、（Ｂ）は第２シリンダ部における回転／過吸気開始工程を示すものである。
【図１６】本発明の第２実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）は第１シリンダ部における圧縮／過吸気終了行程を示し、（Ｂ）は第２シリンダ部における排気開始／過吸気終了工程を示すものである。
【図１７】本発明の第３実施形態による過給気手段を設けたロータリーエンジンの構成及び１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）はシリンダー部における膨張開始行程を示し、（Ｂ）は過給気手段における回転子がシリンダー部の回転子と位相を９０°ずらして配置されている状態を示すものである。
【図１８】本発明の第３実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）はシリンダー部における回転／過給気開始行程を示し、（Ｂ）は過給気手段における過給気開始行程を示すものである。
【図１９】本発明の第３実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）はシリンダー部における排気開始／過給気終了行程を示し、（Ｂ）は過給気手段における過給気終了行程を示すものである。
【図２０】本発明の第３実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）はシリンダー部における排気／吸気行程を示し、（Ｂ）は過給気手段における圧縮行程を示すものである。
【図２１】本発明の第３実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）はシリンダー部における圧縮開始／過吸気開始行程を示し、（Ｂ）は過給気手段における過給気開始行程を示すものである。
【図２２】本発明の第３実施形態によるロータリーエンジンの１サイクルの行程を順に示す図であり、（Ａ）はシリンダー部における圧縮／過吸気終了行程を示し、（Ｂ）は過給気手段における過給気終了行程を示すものである。
【図２３】図１７のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１０１，２０１  シリンダーボディー
２，１０２，２０２  出力軸
１０  シリンダー室
１１，２１１  内周接触面
１２  吸気口
１３Ａ，１３Ｂ  点火プラグ
１４  排気口
２０  回転子
２５，２２１  シール部材
１５，１６，１１２，１２２，２１３，２３２  開閉弁
１１０  第１シリンダー部
１２０  第２シリンダー部
１１１，１２１，２１２，２３１  過給気口
１１３，２３０  バイパス通路
２１０  過給気室
２２０  ローター
【図１】
2006090315.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006090315.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006090315.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2006090315.tif 000017
【図１６】
2006090315.tif 000018
【図１７】
2006090315.tif 000019
【図１８】
2006090315.tif 000020
【図１９】
2006090315.tif 000021
【図２０】
2006090315.tif 000022
【図２１】
2006090315.tif 000023
【図２２】
2006090315.tif 000024
【図２３】
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