(57)【要約】【課題】本発明は爆発燃焼によるピストンの往復運動エネルギーを回転出力機構に効率的に伝達するエンジンを提供する。【解決手段】一軸線Ｘ上に第一シリンダー１と第二シリンダー２を対置し、該第一シリンダー１内の第一ピストン３と第二シリンダー２内の第二ピストン３を上記軸線Ｘ上に延在するピストンロッド５で直結して上記第一、第二ピストン３，４とピストンロッド５とが一体に往復運動する構成を有し、該ピストンロッド５の中間延在部に該ピストンロッド５の往復運動を回転運動に変換する出力機構８，９を連結したエンジン。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸線上に第一シリンダーと第二シリンダーを対置し、該第一シリンダー内の第一ピストンと第二シリンダー内の第二ピストンを上記軸線上に延在するピストンロッドで直結して上記第一、第二ピストンとピストンロッドとが一体に往復運動する構成を有し、該ピストンロッドの中間延在部に該ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換する出力機構を連結したことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
上記出力機構はピストンロッドに対し軸対称に配置した第一出力機構と第二出力機構とを備えることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
上記出力機構は上記ピストンロッドの延在部に連結されたコネクティングロッドを介して上記ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換する構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
上記コネクティングロッドはピストンロッドの軸線方向の中心において同ロッドに連結したことを特徴とする請求項３記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶や車輌の動力源として用いられるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりシリンダーを並列して設け、該各シリンダー内のピストンの端部にコネクティングロッドの一端を連結し、該各コネクティングロッドの他端をクランクシャフトに連結し、各ピストンの往復動を各コネクティングロッドとクランクシャフトを介して回転運動に換え車輪を回転せしめるエンジンが既知である。
【０００３】
上記エンジンにおいてはシリンダーの爆発燃焼室内における燃料の燃焼爆発によりシリンダーに内蔵したピストンの往動力を得、該往動力をコネクティングロッドを介してクランクシャフトに伝達し、該クランクシャフトに設けたはずみ車により復動力を得る構成を採っている。
【０００４】
而して上記方法においては、爆発燃焼による往動速度とはずみ車による復動速度にむらが生じ、クランクシャフトの回転速度にむらが生ずる最大の問題を有している。
【０００５】
他方既知の水平対向気筒形エンジンにおいては、上記シリンダーを対向して設け、各シリンダーのピストンロッドをクランクシャフトに連結し、各シリンダーの燃焼室内における燃料の燃焼爆発により各シリンダーに内蔵したピストンの往動力と復動力を得、該往動力と復動力をコネクティングロッドを介してクランクシャフトに伝達し、該クランクシャフトに設けたはずみ車により往動から復動への転換をスムーズに行う構成を採っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記シリンダーを並列して設けたエンジンと、シリンダーを水平対向して設けたエンジンは何れもシリンダーの配置が異なるのみで、ピストンにコネクティングロッドを直結し、ピストンから直接駆動力を得てコネクティングロッドを作動し、同ピストンの往復運動を回転運動に変換する点で共通している。
【０００７】
本発明はピストンから直接駆動力を得て往復運動を回転運動に転換する方式を排し、上記何れの方式にも属さない新たな変換機構を有するエンジンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るエンジンは一軸線上に対置した第一シリンダーと第二シリンダーを備える。
【０００９】
上記第一シリンダー内には第一ピストンを備え、上記第二シリンダー内には第二ピストンを備え、両ピストンを上記軸線上に延在するピストンロッドで直結する。
【００１０】
上記第一、第二ピストンとピストンロッドとは一体に往復運動し、該ピストンロッドの中間延在部に該ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換する出力機構を連結した構成を有する。
【００１１】
好ましくは、上記ピストンロッドに対し第一出力機構と第二出力機構を軸対称に配置する。
【００１２】
上記出力機構は上記ピストンロッドの中間延在部、即ち第一、第二ピストン間の延在部に連結されたコネクティングロッドを介して上記往復運動を回転運動に変換する構成を有する。
【００１３】
従って上記第一出力機構は第一コネクティングロッドを以って上記ピストンロッドの中間延在部に連結され、同様に上記第二出力機構は第二コネクティングロッドを以って上記ピストンロッドの中間延在部に連結される。
【００１４】
上記第一、第二コネクティングロッドは軸対称に配置し、該第一、第二コネクティングロッドの一端をピストンロッドの軸線方向の中心に連結する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記ピストンロッドは第一ピストンに加えられた強力な推進力によって往動力が得られ、第二ピストンに加えられた強力な推進力によって復動力が得られる。
【００１６】
上記第一、第二ピストンに加えられた往動方向と復動方向の推進力でピストンロッドを安定且つ強力に往復動でき、該双方向の推進力で出力機構の各周回運動を安定且つ強力に取り出すことができる。
【００１７】
本発明によれば、ピストンロッドに対し軸対称に設けた出力機構により、単一のピストンロッドの往復運動を軸対称出力として取り出すことができ、例えば船舶の一対のスクリューを回転駆動するエンジンとして有効に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図１１に基づき説明する。
【００１９】
本発明に係るエンジンは一軸線Ｘ上において対置した第一シリンダー１と第二シリンダー２を有する。
【００２０】
上記第一シリンダー１は第一ピストン３を内蔵し、第二シリンダー２は第二ピストン４を内蔵し、両ピストン３，４間を上記軸線Ｘ上に延在するピストンロッド５で直結する。
【００２１】
上記第一、第二シリンダー１，２は後端が端壁６，７にて閉鎖された互いに等口径で等長の有底筒体から成り、同様に上記第一、第二ピストン３，４は互いに等径で等厚の中空体又は中実体から成る。
【００２２】
又第一、第二シリンダー１，２は上記軸線Ｘ上において対置した２個の筒体にて形成し、両筒体の前端面間に上記ピストンロッド５を延在せしめる。
【００２３】
又は上記第一、第二シリンダー１，２を上記軸線Ｘ上に延在する比較的長い単一の筒体にて形成し、該筒体の一端側延在部で第一シリンダー１を、他端側延在部で第二シリンダー２を夫々形成する。
【００２４】
上記第一、第二ピストン３，４とピストンロッド５は上記直結状態で一体に往復運動し、該ピストンロッド５の中間延在部に該ピストンロッド５の往復運動を回転運動に変換する出力機構を連結する
【００２５】
適例として図１や図１１に示すように、ピストンロッド５の中間延在部の長さ方向の中心Ｏ、即ち第一ピストン３と第二ピストン４間の寸法を二分の一にした位置Ｏに、ピストンロッド５の往復運動を回転運動に変換する出力機構を連結する。
【００２６】
好ましい例示として、ピストンロッド５の中間延在部に第一出力機構８と第二出力機構９とを軸対称に配置する。即ちピストンロッド５の１８０°反対側に第一、第二出力機構８，９を配置する。
【００２７】
又はピストンロッド５に９０°間隔で第一乃至第四出力機構を配置する。又は第一乃至第三出力機構をピストンロッド５の周方向に１２０°間隔で配置する。即ちピストンロッド５に対し複数の出力機構を周方向に等間隔で配置した場合、或いは単一の出力機構を設けた場合を含む。
【００２８】
上記第一、第二出力機構８，９は上記ピストンロッド５の延在部に第一、第二コネクティングロッド１０，１１を介して連結され、上記往復運動を回転運動に変換する構成を有する。
【００２９】
上記第一出力機構８の第一コネクティングロッド１０と、上記第二出力機構９の第二コネクティングロッド１１は軸対称に配置し、その各一端をピストンロッド５の軸線方向の中心Ｏにおいて支軸１２を介し回動可に連結し、更に該他端を第一、第二クランクレバー１３，１４に支軸１５を介し回動可に連結する。
【００３０】
図１１に示すように、第一、第二シリンダー１，２を単一の筒体で形成した場合、上記第一、第二コネクティングロッド１０，１１を該筒体の中間延在部に設けた開口２８を通し延出する。
【００３１】
上記第一、第二クランクレバー１３，１４は位置を固定して設けた第一、第二回転出力軸１６，１７に連結され、第一、第二回転出力軸１６，１７と一体に定軸回転する。
【００３２】
上記第一シリンダー１の後端には第一ピストン３の背面に面して第一爆発燃焼室１８を形成し、同様に上記第二シリンダー２の後端には第二ピストン４の背面に面して第二爆発燃焼室１９を形成し、第一、第二シリンダー１，２の端壁６，７には第一、第二点火プラグ２０，２１を夫々配設する。
【００３３】
又第一、第二シリンダー１，２の管壁又は端壁６，７には第一、第二爆発燃焼室１８，１９内へ石油系燃料や植物系燃料、可燃ガスを噴射する第一、第二燃料噴射装置２２，２３を配設する。
【００３４】
更に実施に応じ、第一、第二シリンダー１，２の管壁又は端壁６，７には第一、第二爆発燃焼室１８，１９内に水を噴射する第一、第二水噴射装置２４，２５を設ける。本発明はこの第一、第二水噴射装置２４，２５による水噴射を行わない場合を除くものではない。
【００３５】
以下、図１乃至図１０に基づきエンジンの動作を順を追って説明し、構成の理解に供する。
【００３６】
図１は第一、第二ピストン３，４とピストンロッド５が第二爆発燃焼室１９内の爆発燃焼により、第一シリンダー１側へ移動し、移動の終端に至った状態を示し、該移動により第一爆発燃焼室１８内に第一燃料噴射装置２２を通じて噴射された燃料（気体との混合気）を圧縮し、第一点火プラグ２０で点火し、第一爆発燃焼室１８内において圧縮燃料を爆発燃焼せしめる。
【００３７】
この時、第一、第二コネクティングロッド１０，１１は第一シリンダー１側へ最大の傾斜角度を以って傾いている。
【００３８】
次に図２に示すように、上記第一爆発燃焼室１８内における爆発燃焼に伴う推進力により第一ピストン３が前進を開始すると共に、ピストンロッド５を介して第二ピストン４を後進せしめる。
【００３９】
この時、第一水噴射装置２４より冷水又は加熱水を第一爆発燃焼室１８内に供給し、燃料の爆発燃焼に伴う高熱によって該水を分解し燃焼する。
【００４０】
次に図３に示すように、上記第一爆発燃焼室１８内における爆発燃焼により上記第一ピストン３が更に前進し、第二ピストン４が更に後進する間、第二ピストン４の背後の第二爆発燃焼室１９内に第二燃料噴射装置２３を通じて燃料を噴射すると共に、第二吸排気口２７を通じて気体を吸気し、混合気を形成する。
【００４１】
次に図４、図５に示すように、上記第一爆発燃焼室１８内の爆発燃焼の推進力で第一ピストン３は更に前進すると共に、第二ピストン４が更に後進し、第二爆発燃焼室１９内の燃料（混合気）の圧縮を開始する。
【００４２】
上記図１から図５における第一、第二ピストン３，４とピストンロッド５の一体移動に追随して、第一、第二コネクティングロッド１０，１１が最大傾斜状態（図１）から直立状態（図５）となり、これに伴い第一、第二クランクレバー１３，１４が第一、第二回転出力軸１６，１７を中心に回転し、該第一、第二回転出力軸１６，１７を回転せしめる。
【００４３】
次に図６に示すように、第一ピストン３が更に前進すると、第一吸排気口２６を開放し第一爆発燃焼室１８内の排気を開始する。
【００４４】
次に図７に示すように、第二ピストン４が第二シリンダー２側への移動端において第二爆発燃焼室１９内の燃料を最大に圧縮した状態を形成し、該最大圧縮状態において第二点火プラグ２１により点火し、第二爆発燃焼室１９内において圧縮燃料を爆発燃焼せしめる。
【００４５】
この時、第一、第二コネクティングロッド１０，１１は図１とは逆方向に第二シリンダー２側へ最大の傾斜角度を以って傾く。
【００４６】
次に図８に示すように、上記第二爆発燃焼室１９内における爆発燃焼に伴う推進力により第二ピストン４が前進を開始すると共に、ピストンロッド５を介して第一ピストン３の後進を開始せしめる。
【００４７】
この時、第二水噴射装置２５より冷水又は加熱水を第二爆発燃焼室１９内に供給し、燃料の爆発燃焼に伴う高熱によって該水を分解し燃焼せしめる。
【００４８】
次に図９に示すように、上記第二爆発燃焼室１９内における爆発燃焼により上記第二ピストン４が更に前進し、第一ピストン３が更に後進する間、第一ピストン３の背後の第一爆発燃焼室１８内に第一燃料噴射装置２２を通じて燃料を噴射すると共に、第一吸排気口２６を通じて気体を吸気し、混合気を形成する。
【００４９】
次に図１０に示すように、上記第二爆発燃焼室１９内の爆発燃焼の推進力で第二ピストン４は更に前進すると共に、第一ピストン３が更に後進し、この第一ピストン３の後進により第一爆発燃焼室１８内の燃料（混合気）の圧縮を開始すると共に、第二ピストン４の前進により第二吸排気口２７を開放し排気を開始する。
【００５０】
上記図６から図１０における第一、第二ピストン３，４とピストンロッド５の一体移動に追随して、第一、第二コネクティングロッド１０，１１は図５に示す直立状態から逆方向への傾斜を開始し、図７に示す最大傾斜状態を経て、第二ピストン４の前進開始に追随して該傾斜を解消する方向へ復元し、再び図１の状態に至る。
【００５１】
上記図１乃至図１０に示す運動を繰り返すことにより、第一、第二クランクレバー１３，１４が第一、第二回転出力軸１６，１７を中心とする回転を繰り返し、該第一、第二回転出力軸１６，１７の回転を繰り返す。よってピストンロッド５の往復運動を回転運動に変換する。回転出力機構を軸対称に設けた場合には、各回転出力機構における回転が同期して惹起される。
【００５２】
上記第一、第二出力軸１６，１７にはバランスウェイトを夫々設け、回転を更に円滑に行わせることができる。
【００５３】
本発明はこれら燃料（混合気）の爆発燃焼方式によって上記動作を得るエンジンを構成する他、室１８，１９内に高圧スチームを供給し、第一、第二ピストン３，４を図１乃至図１０に従い動作させる場合を含む。
【００５４】
この場合、エンジンを構成する第一、第二燃料噴射装置２２，２３、第一、第二水噴射装置２４，２５、第一、第二点火プラグ２０，２１は設けずに、上記室１８，１９内に高圧スチームを供給する供給装置を設ける。
【００５５】
本発明では上記高圧スチームによる動力発生機構を含めてエンジンと呼称する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１乃至図１０はエンジンの構成とその動作状態を順を追って説明する断面図であり、図１は第一爆発燃焼室における燃料の最大圧縮状態と点火状態と第二爆発燃焼室における排気状態を示す断面図。
【図２】図２は第一爆発燃焼室内への水噴射状態を示すエンジンの断面図。
【図３】図３は第二爆発燃焼室内への燃料噴射と吸気状態を示すエンジンの断面図。
【図４】図４は第一爆発燃焼室における爆発燃焼状態と第二爆発燃焼室における圧縮状態を示すエンジンの断面図。
【図５】図５は第一ピストンの前進によりコネクティングロッドが図１、図４に示す一方向への傾斜状態から直立状態に至った状態を示すエンジンの断面図。
【図６】図６は第一爆発燃焼室の排気開始状態を示すエンジンの断面図。
【図７】図７は第二爆発燃焼室内における燃料の最大圧縮状態と点火状態と第一爆発燃焼室の排気状態を示すエンジンの断面図。
【図８】図８は第二爆発燃焼室内への水噴射状態を示すエンジンの断面図。
【図９】図９は第一爆発燃焼室内への燃料噴射状態と吸気状態を示すエンジンの断面図。
【図１０】図１０は第二爆発燃焼室の排気開始状態を示すエンジンの断面図。
【図１１】図１１はピストンロッドに対する第一、第二コネクティングロッドの連結構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１…第一シリンダー、２…第二シリンダー、３…第一ピストン、４…第二ピストン、５…ピストンロッド、６…端壁、７…端壁、８…第一出力機構、９…第二出力機構、１０…第一コネクティングロッド、１１…第二コネクティングロッド、１２…支軸、１３…第一クランクレバー、１４…第二クランクレバー、１５…支軸、１６…第一回転出力軸、１７…第二回転出力軸、１８…第一爆発燃焼室、１９…第二爆発燃焼室、２０…第一点火プラグ、２１…第二点火プラグ、２２…第一燃料噴射装置、２３…第二燃料噴射装置、２４…第一水噴射装置、２５…第二水噴射装置、２６…第一吸排気口、２７…第二吸排気口、２８…開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008208768.tif 000007
【図６】
2008208768.tif 000008
【図７】
2008208768.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008208768.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月26日(2008.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸線上に第一シリンダーと第二シリンダーを対置し、該第一シリンダー内の第一ピストンと第二シリンダー内の第二ピストンを上記軸線上に延在するピストンロッドで直結して上記第一、第二ピストンとピストンロッドとが一体に往復運動する構成を有し、該ピストンロッドに出力機構を連結したエンジンにおいて、上記出力機構としてピストンロッドに対し軸対称に配置した第一出力機構と第二出力機構とを備え、該第一出力機構の第一コネクティングロッドの一端と第二出力機構の第二コネクティングロッドの一端を上記ピストンロッドの軸線方向の中心に支軸を介し回動可に連結すると共に、上記第一コネクティングロッドの他端と第二コネクティングロッドの他端を第一、第二クランクレバーに支軸を介し夫々回動可に連結し、上記直結ピストンロッドの往復運動を該ピストンロッドの中心に連結した上記第一，第二コネクティングロッドを介して第一，第二クランクレバーの回転運動に変換する構成を有することを特徴とするエンジン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
又はピストンロッド５に９０°間隔で第一乃至第四出力機構を配置する。