(57)【要約】【課題】燃料資源に起因する問題を起こさずに、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギを取り出すこと【解決手段】密閉に形成されるハウジング１０１と、ハウジング１０１内に断面円形に形成される内室１０３と、内室１０３にロータ軸１１６を中心として回転可能に設けられるロータ１１５とからなる。ロータ１１５の回転の際内室１０３が１次作動室１２１及び２次作動室１２２に区画・形成される。ハウジング１０１に給気口１１７及び排気口１１９を対向して設け、給気口１１７を開閉する開閉自在の吸気弁１２５を設ける。高圧状態の炭酸ガス３５ａは１次作動室１２１内に供給されると、１気圧の常圧下に曝されるから、一気にその体積を膨張させ、この力によりロータ１１５を回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室にロータ軸を中心として回転可能に設けられるロータとからなり、上記ロータの回転の際上記内室が１次作動室及び２次作動室に区画・形成され、上記ハウジングに給気口及び排気口を対向して設け、上記給気口を開閉する開閉自在の吸気弁を設け、上記吸気弁を介して上記給気口より高圧状態の炭酸ガスが上記１次作動室に供給され、該炭酸ガスの常圧になるときの体積膨張による力により上記ロータが一方向に回転されることを特徴とする原動機。
【請求項２】
請求項１記載の原動機において、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする原動機。
【請求項３】
請求項１記載の原動機において、上記排気口が単一であることを特徴とする原動機。
【請求項４】
請求項１記載の原動機において、上記排気口が複数であることを特徴とする原動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は原動機に関し、とくに炭酸ガスの物理的性状を最大限に活用した、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出す原動機、いわば「内圧機関」とでもいうべきものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は機関の内部で燃料を燃焼させてその熱エネルギを利用する。使用する燃料のちがいによりガソリン機関、ガス機関、石油機関等種々のものがあり、世界中で広く普及し使用されている。
【０００３】
しかしながら、石油資源の枯渇が懸念されており、また燃焼の結果排出される排気ガスによる公害問題を惹起している。
【０００４】
外燃機関も燃料を燃焼させるという点で、上記した問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起する。
【０００５】
これらを解消すべく、クリーンエネルギとして水素の利用が注目されているが、取扱いが至難のため、開発に行き詰まっているのが現状である。また原子力利用は公害乃至環境問題や安全性の点で懸念がある。
【０００６】
本願発明に関し、先行技術文献の調査をしたが、有効な特許文献を発見することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すことにより上記欠点を解消する全く新しい画期的な原動機を提案する。
【０００８】
つまり本願発明の目的は、燃料資源に起因する問題を起こさずに、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギを取り出すことができる原動機を供することである。
【０００９】
また他の目的は、内燃機関使用による炭酸ガスの増加を防止することであり、ひいては温暖化現象の防止に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的達成のため、本願発明による原動機は、密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室にロータ軸を中心として回転可能に設けられるロータとからなり、上記ロータの回転の際上記内室が１次作動室及び２次作動室に区画・形成され、上記ハウジングに給気口及び排気口が対向して開口され、上記給気口より高圧状態の炭酸ガスが上記１次作動室に供給され、該炭酸ガスの常圧になるときの体積膨張による力により上記ロータが一方向に回転されることを特徴とする。
また、請求項１記載の原動機において、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする。
また、請求項１記載の原動機において、上記排気口が単一であることを特徴とする。
また、請求項１記載の原動機において、上記排気口が複数であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明は炭酸ガスの有する３つの優れた物理的性状、即ち、ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性を利用し、高圧状態でガス室に供給された炭酸ガスが常圧になるときの体積膨張による力によりロータを回転させ、これにより発生するエネルギを取り出す。よって、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すから、燃料資源に起因する問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがない。よって完全なクリーンエネルギである。  
【００１２】
また、炭酸ガスを用いるものの炭酸ガスを生じることがないので、現在以上の炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。
【００１３】
しかも取り出されるエネルギは後述するようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性の点でも問題はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による原動機をさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１５】
原動機１を構成するハウジング１０１はアルミニウム合金製の密閉された円筒と、該ハウジング１０１の内室１０３に回転可能に設けられるアルミニウム合金製のロータ１１５とからなる。上記ハウジング１０１は密閉に形成された円筒が横設され、内部に断面円形に形成される内室１０３を有する。上記ハウジング１０１の上部周壁に上記内室１０３に通ずる給気口１１７を設け、対向する側の周壁に排気口１１９を開口する。本実施例の場合、該排気口１１９は上記給気口１１７の対向部ｆ（図１（Ａ）に示す）よりやや２次作動室１２２側に位置するように設ける。本願発明においてはこのような場合も「対向」の概念に含めるものとする。
【００１６】
上記ロータ１１５は略楕円形状の板体からなり、上記ハウジング１０１の内室１０３の中央部に回転可能に設けたロータ軸１１６に複数個固設される。上記ロータ１１５の輪郭には、図３に示すように、圧力保持のための圧力シール１１５ａを設ける。該圧力シール１１５ａはオイルシールも兼ねる。上記ハウジング１０１の上部周壁には給気口１１７を被覆するバルブ室１２４を設け、該バルブ室１２４に上下動自在の吸気弁１２５を設ける。該吸気弁１２５の弁軸１２７には上記バルブ室１２４を閉塞する方向に付勢されるスプリング１２９を巻着する。１３１は上記ロータ１１５に連動するカムであり、該カム１３１により上記吸気弁１２５を開閉する。１３０はスプリングカバーである。
【００１７】
上記内室１０３には気化後の高圧状態の炭酸ガス３５ａが供給され、該炭酸ガス３５ａが常圧になるときの体積膨張による力により上記ロータ１１５がロータ軸１１６を中心にして矢示する一方向に回転する。上記内室１０３は上記ロータ１１５の回転に伴ない、１次作動室１２１、２次作動室１２２に区画・形成される。上記各作動室１２１、１２２は上記ロータ１１５の作動面ａ，ｂとの関係で、吸入膨張行程、膨張排出行程又は大気圧保持行程のいずれかを担う。
【００１８】
吸入膨張行程は炭酸ガス３５ａが１次作動室１２１内に供給され、上記ロータ１１５のいずれかの作動面ａ又はｂを押圧する。膨張排出行程はロータ１１５の回転に与り常圧状態となった炭酸ガス３５ｂが排気口１１９より外部に排出される。大気圧保持行程は、給気口１１７が「閉」、排気口１１９が「開」となり、内室１０３内が作動室１２１、１２２ともに常圧の炭酸ガス３５ｂと空気Ａとからなる混合気体を常圧状態に保持する行程であり、これによりロータ１１５の回転に円滑性を付与する。
【００１９】
３１は液体炭酸ガスを貯溜するタンクであり、該液体炭酸ガスはパイプ３３を通って開弁された給気口１１７より内室１０３内に高圧状態３５ａで供給される。炭酸ガス３５につき、高圧状態の炭酸ガスを「３５ａ」で表わし、常圧状態のものを「３５ｂ」で表わす。
【００２０】
ここで炭酸ガス３５について詳しく説明する。炭酸ガス（二酸化炭素  ＣＯ2）は次のような物理的性状を有する。
空気との比重                １．５２９
毒性                        無
臭                          無臭
性状                        不燃性
分子量                      ４４．０１
三重点（０．５３ＭＰａ）    −５６．６℃
沸点（昇華）                −７８．５℃
臨界温度                    ３１．１℃
臨界圧                      ７．３８ＭＰａ
熱力学的性質                図４の通り
【００２１】
また炭酸ガスは物の燃焼や動物の呼吸、有機物の腐敗、発酵等に伴って発生し、空気中に普通に存在する。一方で植物は炭酸ガスを吸収し炭素同化作用を営む。
【００２２】
本願発明はこのような物理的性状を有する炭酸ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性に着目し、これを最大限に活用する。
【００２３】
次に本願発明による作動原理を説明する。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、ロータ１１５が吸気弁１２５の直下即ち給気口１１７の直前の位置にくると、吸気弁１２５が「開」となり吸入膨張行程となる。この行程において、気化後の高圧状態（例えば７０気圧）の炭酸ガス３５ａ（気体）が給気口１１７より１次作動室１２１内に供給される。上記炭酸ガス３５ａは１次作動室１２１内に供給されると、１気圧の常圧下に曝されるから、一気にその体積を膨張させる。  
【００２５】
この体積膨張による力によりロータ１１５は押圧されて図１（Ｂ）に示す位置に回転する。これにより排気口１１９が「開」となるため膨張排出行程となり、ロータ１１５の回転に与り常圧状態となった炭酸ガス３５ｂはこの排出口より外部に排出される。なお、ロータ１１５が給気口１１７の位置より回転した直後に吸気弁１２５はスプリング１２９の付勢力により「閉」となる。
【００２６】
さらにロータ１１５が図１（Ｃ）に示す位置に回転すると、吸気弁１２５が「閉」のため給気口１１７より炭酸ガス３５ａの供給がない。一方排気口１１９より常圧状態になった炭酸ガス３５ｂが外部に排出される。よって内室１０３内は１次作動室１２１及び２次作動室１２２ともに常圧状態となる大気圧保持行程となり、上記混合気体を常圧状態で保持する。よって、ロータ１１５は慣性力で回転することになる。なお、正確には、排気口１１９より２次作動室１２２内に空気Ａが混入してくるので、常圧となった炭酸ガス３５ｂはこの空気Ａとともに外部に排出されることになる。
【００２７】
ロータ１１５はさらに回転し図１（Ｄ）に示す位置となり、反対の面「ｂ」が作動面となる。
【００２８】
この状態において高圧状態の炭酸ガス３５ａが供給されると、作動面ｂは上記炭酸ガス３５ａの体積膨張による力により押圧され、作業面ａについて述べたステップを経てロータ１１５が回転する。
【００２９】
このようにロータ１１５の各作動面ａ，ｂには給気口１１７より高圧状態の炭酸ガス３５ａが連続的に供給されるから、ロータ１１５は連続回転することになる。
【００３０】
かくして炭酸ガス３５ａの体積膨張力と慣性力によりハウジング内をロータが連続的に回転するから、これによるエネルギを適宜手段により取り出す。
【００３１】
ここで炭酸ガス３５ａの膨張率、即ち炭酸ガス３５ａにより取り出されるエネルギの大きさについてみる。密室たる内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａが常温（２５℃）の場合、該炭酸ガス３５ａの圧力は図４より６．４３２MPa（６４．３２気圧）であるから、常圧（１気圧）の内室１０３内にあるロータ１１５には６４．３２倍の圧力がかかる。よって理論上約６４倍の運動エネルギを取り出すことが可能となる。
【００３２】
このエネルギと従来の内燃機関の代表としてガソリンエンジンから取り出されるエネルギとを比較する。
【００３３】
（オープン条件化でのガソリン燃焼）
ガソリンの分子表記は難しいため、ガソリンの平均分子量に比較的近い炭化水素であるオクタン（Ｃ8Ｈ18）をガソリンの組成と見なして計算する。オクタンの物理的性状は次の通りである。
化学式    Ｃ8Ｈ18 
比重      ｄ＝0.7
分子量    Ｍ＝114.0
燃焼熱    10200kcal/kg＝10200×114/1000×4.186≒4868kJ/mol
【００３４】
オクタンの燃焼反応式は（１）式の通りである。
【数１】
2008038747.tif 000003
（１）式よりオクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら１７molのガスが発生する。
【００３５】
（ガス比容Ｖ0の計算）
生成ガスを理想気体として仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。従って、ガス比容Ｖ0は（１）式から
【数２】
2008038747.tif 000004
となる。
【００３６】
（燃焼温度Ｔ1の計算）
爆発温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。
【００３７】
爆発温度Ｔ1は（２）式によって求めることができる。
【数３】
2008038747.tif 000005
なお、生成ガスの平均定容比熱が約４０J/℃として知られていることについては、日本火薬工業会、「一般火薬学新改訂第２版」、Ｐ１８（２００５）参照。
【００３８】
（２）式より爆発温度Ｔ1は
【数４】
2008038747.tif 000006
従って
【数５】
2008038747.tif 000007
【００３９】
つまり、１kgのオクタンは、爆発すると７４３０(K)（約７１００℃）で、９０９００(l)を占める。反応前の容積は１０００／０．７＝１４３０(ml)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は
【数６】
2008038747.tif 000008
となる。
【００４０】
しかしながら上記値は、火薬と同じ爆発状態を想定しているため現実以上に爆発温度が高くなっている。現実的には、爆発温度が１５００K程度であり、また燃焼に空気が十分ないと反応が進まない。よって、現実には酸素が不足するためＴＮＴ火薬のようには反応が起きないのである。
【００４１】
（空気を考慮したガス比容）
そこで空気を考慮したオクタンの燃焼反応式を考える。（１）式で必要な酸素は１２．５molであり、空気の組成を酸素２１％、窒素７９％とすると、それに伴う窒素は
１２．５mol×（７９／２１）＝４７．０mol
となる。したがって、燃焼反応式は
【数７】
2008038747.tif 000009
となる。
【００４２】
オクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら合計１７molのガスが発生し、燃焼に与らない窒素４７．０molが存在する。
【００４３】
生成ガスを理想気体と仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。したがって、ガス比容Ｖ0は（３）式から、
【数８】
2008038747.tif 000010
となる。
【００４４】
（空気を考慮した燃焼温度Ｔ1の計算）
燃焼温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は次式によって求めることができる。
【数９】
2008038747.tif 000011
【００４５】
（４）式より爆発温度Ｔ1は
【数１０】
2008038747.tif 000012
従って、
【数１１】
2008038747.tif 000013
【００４６】
つまり１kgのオクタンは空気の初期体積を考慮すると、瞬間的に燃焼したとして、２１７５（K）（約１９００℃）で１００１８５(l)を占める。反応前の容積は
（１２．５＋４７）×２２．４＋１／０．７＝１３３４(l)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は１００１８５／１３３４≒７５倍となる。ただし上記値は実際上は燃焼中に熱が周囲に逸散するので、燃焼温度はさらに低くなる筈である。
【００４７】
（ガソリンエンジン内の燃焼）
燃費１０km/l、排気量２０００cc、平均速度４０km/h、平均回転数２０００rpm/minの自動車のガソリンエンジンを考える。上記ガソリンエンジンは１時間あたりでは４(l)のガソリンを消費する。また、上記ガソリンエンジンは２０００rpm/minであるので、２０００×２×６０（ストローク／h）となる。また、上記エンジンのボアストロークが直径８６mm、ストローク８６mmよりシリンダ室内の容積は
Ｓ＝（８．６）×（４．３）2×π＝５００（cm3）
となる。
【００４８】
これは１ストロークあたりでは
４０００(ml)／（２０００×２×６０）＝１／６０(ml)
のガソリンを消費し、そのときの燃焼ガスは５００（cm3）になる。
【００４９】
次に、圧縮比からこのエンジンの行程を解析してみる。
圧縮比は一般的な乗用車エンジンでは「９」前後である。燃焼室容積をＶｂ(ml)とすると、圧縮比＝（Ｖｂ＋５００）／Ｖｂであるので、９Ｖｂ＝Ｖｂ＋５００となり、これを解くと
Ｖｂ＝６２．５(ml)となる。
【００５０】
以上を詳細を省いて簡単にまとめると、
６２．５(ml)の燃焼室と５００(ml)のシリンダ室に１／６０(ml)（＝１６．７×１０-3(ml)＝１．０２５×１０-4(mol)のガソリンが空気約５６０(ml)（酸素５．２５×１０-3(mol)と窒素１９．７５×１０-3(mol)）と一緒に吸い込まれ（１気圧）、９倍に圧縮されたガソリンと空気（９気圧）に点火される。（３）式から消費される酸素は
1.025×10-4×12.5＝1.281×10-3
である。したがって、残りの酸素と窒素は、それぞれ
（５．２５−１．２８）×１０-3＝１．９７×１０-3(mol)、１９．７５×１０-3(mol)
となる。
【００５１】
また、発生するガスと熱量は、
Ｈ2Ｏ：1.025×10-4×9＝9.225×10-4(mol)
ＣＯ2：1.025×10-4×8＝8.200×10-4(mol)
Ｑ＝1.025×10-4×4868＝0.499kJ
である。
【００５２】
燃焼温度Ｔ1を求めるには、前記のように生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は前記のように次式によって求めることができる。
【数１２】
2008038747.tif 000014
【００５３】
（４’）より燃焼温度Ｔ1は
【数１３】
2008038747.tif 000015
【００５４】
つまり、２０００ccのエンジンでは瞬間的に燃焼したとして、８０５(K)（約５３２℃）で２３．５×１０-3(mol)（＝９．２２５×１０-4＋８．２００×１０-4＋１９．７×１０-4＋１９７．５×１０-4）のガスが、６２．５(ml)を占める。
【００５５】
このときの、圧力Ｐ1を計算してみると、理想気体として状態方程式から
【数１４】
2008038747.tif 000016
である。
【００５６】
最後に、この高温高圧のガスがシリンダを押し下げる膨張行程で９倍に膨張すると、
Ｐ1Ｖ0＝一定であるから、９倍に膨張したときの圧力Ｐ2は
Ｐ2＝Ｐ1/9＝24.8/9＝2.7(atm)
となる。
【００５７】
このように従来のガソリンエンジンより取り出すエネルギの大きさは、この場合約２５倍程度である。
【００５８】
よって本願発明による原動機から取り出されるエネルギは従来の内燃機関から取り出されるエネルギと比較し、同程度以上である。とくに、上記実施例（２５℃のとき６４倍の例）及び上記比較例（２５倍の例）に限って言えば、従来に比し２．５倍のエネルギを得ることができる。
【００５９】
このように本願発明によるエネルギの発生は燃料の燃焼を伴わないから、燃料資源に起因する資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがなく安全であり、完全なクリーンエネルギを得ることができる。また、炭酸ガスを生じることがないので、炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。しかも取り出されるエネルギは上記のようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性も担保される。
【００６０】
本願発明による原動機によれば、密室（内室１０３）の圧縮比に影響されず、供給される炭酸ガス３５ａの圧力は一定（例えば常温（２５℃）の場合約６４倍）である。またタンク乃至ボンベに収納される炭酸ガス３５ａは最後の１molまで有効に使用可能である。よって、エネルギの取出効率が大変よい。
【００６１】
また、炭酸ガス３５ａの常温液化性及び高度の体積膨張性により、密室（内室１０３）の設計が容易となる。さらに炭酸ガス３５ａの不活性により、例えば水素ガスや酸素ガスより遙かに扱い易く、制御性が大である。よって高度の実用性を有する。
【００６２】
図２はエネルギの取出効率を向上せしめるために改良した他の実施の形態を示す。この実施の形態では、ハウジング１０１をアルミニウム合金製のハウジングカバー１３９にて一体に被覆し、シリンダ本体５の側壁の外側に中空体からなる加熱部１３７を設ける。上記ハウジングカバー１３９の側壁には熱風供給口１４１が開口され、該熱風供給口１４１に熱風供給パイプ４５が連結される。上記熱風供給口１４１の上方には熱風排出口１４３が開口され、該熱風排出口１４３に熱風排出パイプ４７が連結される。上記熱風供給パイプ４５、上記熱風排出パイプ４７は圧縮機４９に循環可能に連結される。
【００６３】
上記加熱部１３７を加熱するための炭酸ガス４０ａ、４０ｂ（以下総称するときは「炭酸ガス４０」という）は空気との混合気体からなり、ロータ１１５を駆動せしめる炭酸ガス３５とは別系統にて供給される。即ち、この炭酸ガス４０ａは図示しないタンクに貯溜され、上記圧縮機４９により上記熱風供給パイプ４５を経て上記熱風供給口１４１より上記加熱部１３７に供給される。上記加熱部１３７への加熱を終了した炭酸ガス４０ｂは上記熱風排出口１４３より排出され熱風排出パイプ４７を通って圧縮機４９に戻される。このように上記炭酸ガス４０は上記炭酸ガス３５とは別系統循環供給される。
【００６４】
炭酸ガス３５の体積膨張率と温度とは相関関係にあり、１次作動室１２１内に供給されている高圧状態の炭酸ガス３５ａは上記加熱部１３７による加熱により一層体積が膨張するから、原動機の仕事率は一層向上する。
【００６５】
図４及びボイル・シャルルの法則により内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａの圧力を具体的に算出してみる。
【００６６】
ボイル・シャルルの法則は一定量の気体ではＰＶ／Tは常に一定の値となるという法則で、
【数１５】
2008038747.tif 000017
の式により表わす。炭酸ガス３５ａは初期タンク３１からパイプ３３を経由して常圧（２５℃）・気体状態にて上記内室１０３に供給されるから、内室１０３の内圧は内室１０３が５０℃に加熱される場合次の如く算出される。ただし、内室１０３の容量を２０ccとする。
【数１６】
2008038747.tif 000018
【００６７】
また内室１０３が１００℃に加熱される場合、内室１０３の内圧は次の算出値となる。
【数１７】
2008038747.tif 000019
【００６８】
よって内室１０３が加熱部１３７により加熱されると原動機１の仕事率は一層向上する。
【００６９】
本願発明は上記した実施の形態に限定されない。例えば、供給系のパイプの中を流れる炭酸ガスは、気体と粉体としてのドライアイスの混合又は液体の状態での送給もあり得る。どの相をとるかは現場の気圧、温度等の条件による。
【００７０】
また、排気口１１９は複数個設けることができ、このように構成すれば排気効率が良好となるので、出力の増大に一層寄与し、また高速回転域及び低速回転域の安定化に一層寄与する。
【００７１】
原動機１を構成する素材は鉄その他適宜に選択することができる。
【００７２】
取り出したエネルギの適用は任意であり、例えば自動車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動、発電機の駆動をすることができる。
【００７３】
本願発明において「高圧」とは、原動機を作動せしめるに十分な圧力の程度を指称し、例えば４０気圧とか７０気圧である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本願発明は例えば自動車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動、発電機の駆動に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本願発明による原動機の実施の形態を示す概略正面断面図で、（Ａ）は吸入膨張行程を、（Ｂ）は膨張排出行程を、（Ｃ）は大気圧保持行程を各示す。
【図２】本願発明による原動機の他の実施の形態を示す概略正面断面図で、（Ａ）は吸入膨張行程を、（Ｂ）は膨張排出行程を、（Ｃ）は大気圧保持行程を各示す。
【図３】ロータの実施例を示す概略斜視図である。
【図４】炭酸ガスの熱力学的性質を示す表である。
【符号の説明】
【００７６】
１      原動機
３１      初期タンク
３３      パイプ
３５      炭酸ガス
３５ａ    炭酸ガス
３５ｂ    炭酸ガス
４０      熱風
４５      熱風供給パイプ
４７      熱風排出パイプ
４９      圧縮機
１０１    ハウジング
１０３    内室
１１５    ロータ
１１５ａ  オイルシール兼用圧力シール
１１６    ロータ軸
１１７    給気口
１１９    排気口
１２１    １次作動室
１２２    ２次作動室
１２４    バルブ室
１２５    吸気弁
１２７    弁軸
１２９    スプリング
１３０    スプリングカバー  
１３１    カム
１３７    加熱部
１３９    ハウジングカバー
１４１    熱風供給口
１４３    熱風排出口
ａ        作動面
ｂ        作動面
Ａ        空気
【図１】
2008038747.tif 000020
【図２】
2008038747.tif 000021
【図３】
2008038747.tif 000022
【図４】
2008038747.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月25日(2006.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
この体積膨張による力によりロータ１１５は押圧されて図１（Ｂ）に示す位置に回転する。これにより排気口１１９が「開」となるため膨張排出行程となり、ロータ１１５の回転に与り常圧状態となった炭酸ガス３５ｂはこの排気口１１９より外部に排出される。なお、ロータ１１５が給気口１１７の位置より回転した直後に吸気弁１２５はスプリング１２９の付勢力により「閉」となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
【図１】本願発明による原動機の実施の形態を示す概略正面断面図で、（Ａ）は吸入膨張行程を、（Ｂ）は膨張排出行程を、（Ｃ）は大気圧保持行程を、（Ｄ）は次の吸入膨張行程を各示す。
【図２】本願発明による原動機の他の実施の形態を示す概略正面断面図で、（Ａ）は吸入膨張行程を、（Ｂ）は膨張排出行程を、（Ｃ）は大気圧保持行程を、（Ｄ）は次の吸入膨張行程を各示す。
【図３】ロータの実施例を示す概略斜視図である。
【図４】炭酸ガスの熱力学的性質を示す表である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008038747.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月15日(2007.1.15)
【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】
密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室にロータ軸を中心として回転可能に設けられるロータとからなり、上記ロータの回転の際上記内室が１次作動室及び２次作動室に区画・形成され、上記ハウジングに給気口及び排気口を設け、該排気口は給気口を通る直径線よりやや２次作動室側に位置する部位に設けられ、上記給気口を開閉する開閉自在の給気弁を設け、上記給気弁を介して上記給気口より高圧状態の炭酸ガスが上記１次作動室に供給され、該炭酸ガスの常圧になるときの体積膨張による力により上記ロータが一方向に回転されることを特徴とする原動機。
【請求項２】
請求項１記載の原動機において、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする原動機。
【請求項３】
請求項１記載の原動機において、上記排気口が単一であることを特徴とする原動機。
【請求項４】
請求項１記載の原動機において、上記排気口が複数であることを特徴とする原動機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は原動機に関し、とくに炭酸ガスの物理的性状を最大限に活用した、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出す原動機、いわば「内圧機関」とでもいうべきものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は機関の内部で燃料を燃焼させてその熱エネルギを利用する。使用する燃料のちがいによりガソリン機関、ガス機関、石油機関等種々のものがあり、世界中で広く普及し使用されている。
【０００３】
しかしながら、石油資源の枯渇が懸念されており、また燃焼の結果排出される排気ガスによる公害問題を惹起している。
【０００４】
外燃機関も燃料を燃焼させるという点で、上記した問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起する。
【０００５】
これらを解消すべく、クリーンエネルギとして水素の利用が注目されているが、取扱いが至難のため、開発に行き詰まっているのが現状である。また原子力利用は公害乃至環境問題や安全性の点で懸念がある。
【０００６】
本願発明に関し、先行技術文献の調査をしたが、有効な特許文献を発見することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すことにより上記欠点を解消する全く新しい画期的な原動機を提案する。
【０００８】
つまり本願発明の目的は、燃料資源に起因する問題を起こさずに、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギを取り出すことができる原動機を供することである。
【０００９】
また他の目的は、内燃機関使用による炭酸ガスの増加を防止することであり、ひいては温暖化現象の防止に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的達成のため、本願発明による原動機は、密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室にロータ軸を中心として回転可能に設けられるロータとからなり、上記ロータの回転の際上記内室が１次作動室及び２次作動室に区画・形成され、上記ハウジングに給気口及び排気口を設け、該排気口は給気口を通る直径線よりやや２次作動室側に位置する部位に設けられ、上記給気口を開閉する開閉自在の給気弁を設け、上記給気弁を介して上記給気口より高圧状態の炭酸ガスが上記１次作動室に供給され、該炭酸ガスの常圧になるときの体積膨張による力により上記ロータが一方向に回転されることを特徴とする。
また、請求項１記載の原動機において、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする。
また、請求項１記載の原動機において、上記排気口が単一であることを特徴とする。
また、請求項１記載の原動機において、上記排気口が複数であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明は炭酸ガスの有する３つの優れた物理的性状、即ち、ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性を利用し、高圧状態でガス室に供給された炭酸ガスが常圧になるときの体積膨張による力によりロータを回転させ、これにより発生するエネルギを取り出す。よって、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すから、燃料資源に起因する問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがない。よって完全なクリーンエネルギである。  
【００１２】
また、炭酸ガスを用いるものの炭酸ガスを生じることがないので、現在以上の炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。
【００１３】
しかも取り出されるエネルギは後述するようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性の点でも問題はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による原動機をさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１５】
原動機１を構成するハウジング１０１はアルミニウム合金製の密閉された円筒と、該ハウジング１０１の内室１０３に回転可能に設けられるアルミニウム合金製のロータ１１５とからなる。上記ハウジング１０１は密閉に形成された円筒が横設され、内部に断面円形に形成される内室１０３を有する。上記ハウジング１０１の上部周壁に上記内室１０３に通ずる給気口１１７を設け、対向する側の周壁に排気口１１９を開口する。本実施例の場合、該排気口１１９は上記給気口１１７の対向部ｆ（図１（Ａ）に示す）よりやや２次作動室１２２側に位置するように設ける。本願発明においてはこのような場合も「対向」の概念に含めるものとする。
【００１６】
上記ロータ１１５は略楕円形状の板体からなり、上記ハウジング１０１の内室１０３の中央部に回転可能に設けたロータ軸１１６に複数個固設される。上記ロータ１１５の輪郭には、図３に示すように、圧力保持のための圧力シール１１５ａを設ける。該圧力シール１１５ａはオイルシールも兼ねる。上記ハウジング１０１の上部周壁には給気口１１７を被覆するバルブ室１２４を設け、該バルブ室１２４に上下動自在の給気弁１２５を設ける。該給気弁１２５の弁軸１２７には上記バルブ室１２４を閉塞する方向に付勢されるスプリング１２９を巻着する。１３１は上記ロータ１１５に連動するカムであり、該カム１３１により上記給気弁１２５を開閉する。１３０はスプリングカバーである。
【００１７】
上記内室１０３には気化後の高圧状態の炭酸ガス３５ａが供給され、該炭酸ガス３５ａが常圧になるときの体積膨張による力により上記ロータ１１５がロータ軸１１６を中心にして矢示する一方向に回転する。上記内室１０３は上記ロータ１１５の回転に伴ない、１次作動室１２１、２次作動室１２２に区画・形成される。上記各作動室１２１、１２２は上記ロータ１１５の作動面ａ，ｂとの関係で、吸入膨張行程、膨張排出行程又は大気圧保持行程のいずれかを担う。
【００１８】
吸入膨張行程は炭酸ガス３５ａが１次作動室１２１内に供給され、上記ロータ１１５のいずれかの作動面ａ又はｂを押圧する。膨張排出行程はロータ１１５の回転に与り常圧状態となった炭酸ガス３５ｂが排気口１１９より外部に排出される。大気圧保持行程は、給気口１１７が「閉」、排気口１１９が「開」となり、内室１０３内が作動室１２１、１２２ともに常圧の炭酸ガス３５ｂと空気Ａとからなる混合気体を常圧状態に保持する行程であり、これによりロータ１１５の回転に円滑性を付与する。
【００１９】
３１は液体炭酸ガスを貯溜するタンクであり、該液体炭酸ガスはパイプ３３を通って開弁された給気口１１７より内室１０３内に高圧状態３５ａで供給される。炭酸ガス３５につき、高圧状態の炭酸ガスを「３５ａ」で表わし、常圧状態のものを「３５ｂ」で表わす。
【００２０】
ここで炭酸ガス３５について詳しく説明する。炭酸ガス（二酸化炭素  ＣＯ2）は次のような物理的性状を有する。
空気との比重                １．５２９
毒性                        無
臭                          無臭
性状                        不燃性
分子量                      ４４．０１
三重点（０．５３ＭＰａ）    −５６．６℃
沸点（昇華）                −７８．５℃
臨界温度                    ３１．１℃
臨界圧                      ７．３８ＭＰａ
熱力学的性質                図４の通り
【００２１】
また炭酸ガスは物の燃焼や動物の呼吸、有機物の腐敗、発酵等に伴って発生し、空気中に普通に存在する。一方で植物は炭酸ガスを吸収し炭素同化作用を営む。
【００２２】
本願発明はこのような物理的性状を有する炭酸ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性に着目し、これを最大限に活用する。
【００２３】
次に本願発明による作動原理を説明する。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、ロータ１１５が給気弁１２５の直下即ち給気口１１７の直前の位置にくると、給気弁１２５が「開」となり吸入膨張行程となる。この行程において、気化後の高圧状態（例えば７０気圧）の炭酸ガス３５ａ（気体）が給気口１１７より１次作動室１２１内に供給される。上記炭酸ガス３５ａは１次作動室１２１内に供給されると、１気圧の常圧下に曝されるから、一気にその体積を膨張させる。  
【００２５】
この体積膨張による力によりロータ１１５は押圧されて図１（Ｂ）に示す位置に回転する。これにより排気口１１９が「開」となるため膨張排出行程となり、ロータ１１５の回転に与り常圧状態となった炭酸ガス３５ｂはこの排気口１１９より外部に排出される。なお、ロータ１１５が給気口１１７の位置より回転した直後に給気弁１２５はスプリング１２９の付勢力により「閉」となる。
【００２６】
さらにロータ１１５が図１（Ｃ）に示す位置に回転すると、給気弁１２５が「閉」のため給気口１１７より炭酸ガス３５ａの供給がない。一方排気口１１９より常圧状態になった炭酸ガス３５ｂが外部に排出される。よって内室１０３内は１次作動室１２１及び２次作動室１２２ともに常圧状態となる大気圧保持行程となり、上記混合気体を常圧状態で保持する。よって、ロータ１１５は慣性力で回転することになる。なお、正確には、排気口１１９より２次作動室１２２内に空気Ａが混入してくるが、炭酸ガス３５ｂはこの空気Ａとともに外部に排出されることになる。
【００２７】
ロータ１１５はさらに回転し図１（Ｄ）に示す位置となり、反対の面「ｂ」が作動面となる。
【００２８】
この状態において高圧状態の炭酸ガス３５ａが供給されると、作動面ｂは上記炭酸ガス３５ａの体積膨張による力により押圧され、作業面ａについて述べたステップを経てロータ１１５が回転する。
【００２９】
このようにロータ１１５の各作動面ａ，ｂには給気口１１７より高圧状態の炭酸ガス３５ａが連続的に供給されるから、ロータ１１５は連続回転することになる。
【００３０】
かくして炭酸ガス３５ａの体積膨張力と慣性力によりハウジング内をロータが連続的に回転するから、これによるエネルギを適宜手段により取り出す。
【００３１】
ここで炭酸ガス３５ａの膨張率、即ち炭酸ガス３５ａにより取り出されるエネルギの大きさについてみる。密室たる内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａが常温（２５℃）の場合、該炭酸ガス３５ａの圧力は図４より６．４３２MPa（６４．３２気圧）であるから、常圧（１気圧）の内室１０３内にあるロータ１１５には６４．３２倍の圧力がかかる。よって理論上約６４倍の運動エネルギを取り出すことが可能となる。
【００３２】
このエネルギと従来の内燃機関の代表としてガソリンエンジンから取り出されるエネルギとを比較する。
【００３３】
（オープン条件化でのガソリン燃焼）
ガソリンの分子表記は難しいため、ガソリンの平均分子量に比較的近い炭化水素であるオクタン（Ｃ8Ｈ18）をガソリンの組成と見なして計算する。オクタンの物理的性状は次の通りである。
化学式    Ｃ8Ｈ18 
比重      ｄ＝0.7
分子量    Ｍ＝114.0
燃焼熱    10200kcal/kg＝10200×114/1000×4.186≒4868kJ/mol
【００３４】
オクタンの燃焼反応式は（１）式の通りである。
【数１】
2008038747.tif 000025
（１）式よりオクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら１７molのガスが発生する。
【００３５】
（ガス比容Ｖ0の計算）
生成ガスを理想気体として仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。従って、ガス比容Ｖ0は（１）式から
【数２】
2008038747.tif 000026
となる。
【００３６】
（燃焼温度Ｔ1の計算）
爆発温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。
【００３７】
爆発温度Ｔ1は（２）式によって求めることができる。
【数３】
2008038747.tif 000027
なお、生成ガスの平均定容比熱が約４０J/℃として知られていることについては、日本火薬工業会、「一般火薬学新改訂第２版」、Ｐ１８（２００５）参照。
【００３８】
（２）式より爆発温度Ｔ1は
【数４】
2008038747.tif 000028
従って
【数５】
2008038747.tif 000029
【００３９】
つまり、１kgのオクタンは、爆発すると７４３０(K)（約７１００℃）で、９０９００(l)を占める。反応前の容積は１０００／０．７＝１４３０(ml)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は
【数６】
2008038747.tif 000030
となる。
【００４０】
しかしながら上記値は、火薬と同じ爆発状態を想定しているため現実以上に爆発温度が高くなっている。現実的には、爆発温度が１５００K程度であり、また燃焼に空気が十分ないと反応が進まない。よって、現実には酸素が不足するためＴＮＴ火薬のようには反応が起きないのである。
【００４１】
（空気を考慮したガス比容）
そこで空気を考慮したオクタンの燃焼反応式を考える。（１）式で必要な酸素は１２．５molであり、空気の組成を酸素２１％、窒素７９％とすると、それに伴う窒素は
１２．５mol×（７９／２１）＝４７．０mol
となる。したがって、燃焼反応式は
【数７】
2008038747.tif 000031
となる。
【００４２】
オクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら合計１７molのガスが発生し、燃焼に与らない窒素４７．０molが存在する。
【００４３】
生成ガスを理想気体と仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。したがって、ガス比容Ｖ0は（３）式から、
【数８】
2008038747.tif 000032
となる。
【００４４】
（空気を考慮した燃焼温度Ｔ1の計算）
燃焼温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は次式によって求めることができる。
【数９】
2008038747.tif 000033
【００４５】
（４）式より爆発温度Ｔ1は
【数１０】
2008038747.tif 000034
従って、
【数１１】
2008038747.tif 000035
【００４６】
つまり１kgのオクタンは空気の初期体積を考慮すると、瞬間的に燃焼したとして、２１７５（K）（約１９００℃）で１００１８５(l)を占める。反応前の容積は
（１２．５＋４７）×２２．４＋１／０．７＝１３３４(l)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は１００１８５／１３３４≒７５倍となる。ただし上記値は実際上は燃焼中に熱が周囲に逸散するので、燃焼温度はさらに低くなる筈である。
【００４７】
（ガソリンエンジン内の燃焼）
燃費１０km/l、排気量２０００cc、平均速度４０km/h、平均回転数２０００rpm/minの自動車のガソリンエンジンを考える。上記ガソリンエンジンは１時間あたりでは４(l)のガソリンを消費する。また、上記ガソリンエンジンは２０００rpm/minであるので、２０００×２×６０（ストローク／h）となる。また、上記エンジンのボアストロークが直径８６mm、ストローク８６mmよりシリンダ室内の容積は
Ｓ＝（８．６）×（４．３）2×π＝５００（cm3）
となる。
【００４８】
これは１ストロークあたりでは
４０００(ml)／（２０００×２×６０）＝１／６０(ml)
のガソリンを消費し、そのときの燃焼ガスは５００（cm3）になる。
【００４９】
次に、圧縮比からこのエンジンの行程を解析してみる。
圧縮比は一般的な乗用車エンジンでは「９」前後である。燃焼室容積をＶｂ(ml)とすると、圧縮比＝（Ｖｂ＋５００）／Ｖｂであるので、９Ｖｂ＝Ｖｂ＋５００となり、これを解くと
Ｖｂ＝６２．５(ml)となる。
【００５０】
以上を詳細を省いて簡単にまとめると、
６２．５(ml)の燃焼室と５００(ml)のシリンダ室に１／６０(ml)（＝１６．７×１０-3(ml)＝１．０２５×１０-4(mol)のガソリンが空気約５６０(ml)（酸素５．２５×１０-3(mol)と窒素１９．７５×１０-3(mol)）と一緒に吸い込まれ（１気圧）、９倍に圧縮されたガソリンと空気（９気圧）に点火される。（３）式から消費される酸素は
1.025×10-4×12.5＝1.281×10-3
である。したがって、残りの酸素と窒素は、それぞれ
（５．２５−１．２８）×１０-3＝１．９７×１０-3(mol)、１９．７５×１０-3(mol)
となる。
【００５１】
また、発生するガスと熱量は、
Ｈ2Ｏ：1.025×10-4×9＝9.225×10-4(mol)
ＣＯ2：1.025×10-4×8＝8.200×10-4(mol)
Ｑ＝1.025×10-4×4868＝0.499kJ
である。
【００５２】
燃焼温度Ｔ1を求めるには、前記のように生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は前記のように次式によって求めることができる。
【数１２】
2008038747.tif 000036
【００５３】
（４’）より燃焼温度Ｔ1は
【数１３】
2008038747.tif 000037
【００５４】
つまり、２０００ccのエンジンでは瞬間的に燃焼したとして、８０５(K)（約５３２℃）で２３．５×１０-3(mol)（＝９．２２５×１０-4＋８．２００×１０-4＋１９．７×１０-4＋１９７．５×１０-4）のガスが、６２．５(ml)を占める。
【００５５】
このときの、圧力Ｐ1を計算してみると、理想気体として状態方程式から
【数１４】
2008038747.tif 000038
である。
【００５６】
最後に、この高温高圧のガスがシリンダを押し下げる膨張行程で９倍に膨張すると、
Ｐ1Ｖ0＝一定であるから、９倍に膨張したときの圧力Ｐ2は
Ｐ2＝Ｐ1/9＝24.8/9＝2.7(atm)
となる。
【００５７】
このように従来のガソリンエンジンより取り出すエネルギの大きさは、この場合約２５倍程度である。
【００５８】
よって本願発明による原動機から取り出されるエネルギは従来の内燃機関から取り出されるエネルギと比較し、同程度以上である。とくに、上記実施例（２５℃のとき６４倍の例）及び上記比較例（２５倍の例）に限って言えば、従来に比し２．５倍のエネルギを得ることができる。
【００５９】
このように本願発明によるエネルギの発生は燃料の燃焼を伴わないから、燃料資源に起因する資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがなく安全であり、完全なクリーンエネルギを得ることができる。また、炭酸ガスを生じることがないので、炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。しかも取り出されるエネルギは上記のようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性も担保される。
【００６０】
本願発明による原動機によれば、密室（内室１０３）の圧縮比に影響されず、供給される炭酸ガス３５ａの圧力は一定（例えば常温（２５℃）の場合約６４倍）である。またタンク乃至ボンベに収納される炭酸ガス３５ａは最後の１molまで有効に使用可能である。よって、エネルギの取出効率が大変よい。
【００６１】
また、炭酸ガス３５ａの常温液化性及び高度の体積膨張性により、密室（内室１０３）の設計が容易となる。さらに炭酸ガス３５ａの不活性により、例えば水素ガスや酸素ガスより遙かに扱い易く、制御性が大である。よって高度の実用性を有する。
【００６２】
図２はエネルギの取出効率を向上せしめるために改良した他の実施の形態を示す。この実施の形態では、ハウジング１０１をアルミニウム合金製のハウジングカバー１３９にて一体に被覆し、シリンダ本体５の側壁の外側に中空体からなる加熱部１３７を設ける。上記ハウジングカバー１３９の側壁には熱風供給口１４１が開口され、該熱風供給口１４１に熱風供給パイプ４５が連結される。上記熱風供給口１４１の上方には熱風排出口１４３が開口され、該熱風排出口１４３に熱風排出パイプ４７が連結される。上記熱風供給パイプ４５、上記熱風排出パイプ４７は圧縮機４９に循環可能に連結される。
【００６３】
上記加熱部１３７を加熱するための炭酸ガス４０ａ、４０ｂ（以下総称するときは「炭酸ガス４０」という）は空気との混合気体からなり、ロータ１１５を駆動せしめる炭酸ガス３５とは別系統にて供給される。即ち、この炭酸ガス４０ａは図示しないタンクに貯溜され、上記圧縮機４９により上記熱風供給パイプ４５を経て上記熱風供給口１４１より上記加熱部１３７に供給される。上記加熱部１３７への加熱を終了した炭酸ガス４０ｂは上記熱風排出口１４３より排出され熱風排出パイプ４７を通って圧縮機４９に戻される。このように上記炭酸ガス４０は上記炭酸ガス３５とは別系統循環供給される。
【００６４】
炭酸ガス３５の体積膨張率と温度とは相関関係にあり、１次作動室１２１内に供給されている高圧状態の炭酸ガス３５ａは上記加熱部１３７による加熱により一層体積が膨張するから、原動機の仕事率は一層向上する。
【００６５】
図４及びボイル・シャルルの法則により内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａの圧力を具体的に算出してみる。
【００６６】
ボイル・シャルルの法則は一定量の気体ではＰＶ／Tは常に一定の値となるという法則で、
【数１５】
2008038747.tif 000039
の式により表わす。炭酸ガス３５ａは初期タンク３１からパイプ３３を経由して常圧（２５℃）・気体状態にて上記内室１０３に供給されるから、内室１０３の内圧は内室１０３が５０℃に加熱される場合次の如く算出される。ただし、内室１０３の容量を２０ccとする。
【数１６】
2008038747.tif 000040
【００６７】
また内室１０３が１００℃に加熱される場合、内室１０３の内圧は次の算出値となる。
【数１７】
2008038747.tif 000041
【００６８】
よって内室１０３が加熱部１３７により加熱されると原動機１の仕事率は一層向上する。
【００６９】
本願発明は上記した実施の形態に限定されない。例えば、供給系のパイプ３３の中を流れる炭酸ガスは、気体と粉体としてのドライアイスの混合又は液体の状態での送給もあり得る。どの相をとるかは現場の気圧、温度等の条件による。
【００７０】
また、排気口１１９は複数個設けることができ、このように構成すれば排気効率が良好となるので、出力の増大に一層寄与し、また高速回転域及び低速回転域の安定化に一層寄与する。
【００７１】
原動機１を構成する素材は鉄その他適宜に選択することができる。
【００７２】
取り出したエネルギの適用は任意であり、例えば自動車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動、発電機の駆動をすることができる。
【００７３】
本願発明において「高圧」とは、原動機を作動せしめるに十分な圧力の程度を指称し、例えば４０気圧とか７０気圧である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本願発明は例えば自動車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動、発電機の駆動に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本願発明による原動機の実施の形態を示す概略正面断面図で、（Ａ）は吸入膨張行程を、（Ｂ）は膨張排出行程を、（Ｃ）は大気圧保持行程を、（Ｄ）は次の吸入膨張行程を各示す。
【図２】本願発明による原動機の他の実施の形態を示す概略正面断面図で、（Ａ）は吸入膨張行程を、（Ｂ）は膨張排出行程を、（Ｃ）は大気圧保持行程を、（Ｄ）は次の吸入膨張行程を各示す。
【図３】ロータの実施例を示す概略斜視図である。
【図４】炭酸ガスの熱力学的性質を示す表である。
【符号の説明】
【００７６】
１      原動機
３１      初期タンク
３３      パイプ
３５      炭酸ガス
３５ａ    炭酸ガス
３５ｂ    炭酸ガス
４０      熱風
４５      熱風供給パイプ
４７      熱風排出パイプ
４９      圧縮機
１０１    ハウジング
１０３    内室
１１５    ロータ
１１５ａ  オイルシール兼用圧力シール
１１６    ロータ軸
１１７    給気口
１１９    排気口
１２１    １次作動室
１２２    ２次作動室
１２４    バルブ室
１２５    給気弁
１２７    弁軸
１２９    スプリング
１３０    スプリングカバー  
１３１    カム
１３７    加熱部
１３９    ハウジングカバー
１４１    熱風供給口
１４３    熱風排出口
ａ        作動面
ｂ        作動面
Ａ        空気