(57)【要約】【課題】内燃機関の熱効率を高め、簡単な構造により製造や整備の面で有利であり、高い出力を維持し、エンジンの損耗を防ぎ、大気汚染を低減する熱利用送風装置を提供する。【解決手段】内燃機関の出力軸の前後に位置し、且つ、吸気側と排気側に羽根車を出力軸に直列に取り付け、ケーシングで外周を覆い、吸気側羽根車の圧縮した空気を空気通路で二つに分け、排気側遠心羽根車の排気ガスを通路で二つに分けることを特徴とする熱利用送風装置。【選択図】　図１
2004003409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の空気取り入れ口の開口部を大きく成形し、空気取り入れ口の前側であり、且つ、吸気側に軸流羽根車を出力軸に直列に取り付け、排気管の後側であり、且つ、排気側に出力軸に直列に軸流または遠心羽根車を配し、ケーシングで外周を覆うことを特徴とする熱利用送風装置。
【請求項２】
圧縮空気の排気口を設けた遠心羽根車を内燃機関の出力軸に直列に取り付け、その排気口に内側と外側に通路を設けた空気通路を取り付け、その空気通路の遠心羽根車側である内側空気通路を内燃機関の空気取り入れ口に取り付け、外側空気通路を内燃機関の冷却部に送風するように形成し、排気管の後側であり、且つ、排気側に出力軸に直列に軸流または遠心羽根車を配し、ケーシングで外周を覆うことを特徴とする熱利用送風装置。
【請求項３】
圧縮空気の排気口を設けた遠心羽根車を内燃機関の出力軸に直列に取り付け、その排気口に内側と外側に通路を設けた空気通路を取り付け、その空気通路の遠心羽根車側である内側空気通路を内燃機関の空気取り入れ口に取り付け、外側空気通路を内燃機関の冷却部に送風するように形成し、ケーシングで外周を覆うことを特徴とする熱利用送風装置。
【請求項４】
請求項１及び請求項２において、直列に羽根車を配設する軸を歯車を介して内燃機関の出力軸に連結することを特徴とする熱利用送風装置。
【請求項５】
請求項１及び請求項２において、吸気側羽根車と排気側羽根車を軸で連結し、その間に位置するように内燃機関を配設し、ケーシングで外周を覆い、内燃機関の出力軸と別に羽根車の軸を設けることを特徴とする熱利用送風装置。
【請求項６】
排気ガスを用いて回転する遠心羽根車の排気口に内側と外側に排気通路を設けた排気管を取り付け、その排気通路の遠心羽根車側を内側とし、外側排気通路に濾過器を取り付けることを特徴とする熱利用送風装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に装着する送風装置に関するものであり、放熱器や排気熱のエネルギーを回転力に変換する羽根車と内燃機関を組み合わせることで複合エンジンとすることができ、さらに、空気や排気ガスを濾過する機能を併せ持つ、熱利用送風装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（イ）従来より強制空冷式エンジンにおいては、翼を設け羽根車の機能を併せ持つはずみ車の回転で圧送する空気をエンジンの冷却部にダクトを介して送風しエンジンの冷却を行っている。
（ロ）内燃機関の排気熱で排気タービン式過給器を駆動し吸気圧を高めて出力を高め熱効率の向上を計っている。
（ハ）内燃機関の取り入れる空気の濾過は、エアフィルタを用いて行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記（イ）の従来の技術では、冷却に用いる羽根車の回転で圧送する空気を大気中に放出しているため、熱効率を高めるために改善すべき点の一つとなっている。
前記（ロ）の従来の技術は、排気熱を利用するための優れた手段であり、エンジンの回転速度が大きくなるに従い、その装置により出力を高めているが、その際、その装置の作動行程が時間差となり、タイムラグを生じるという問題がある。
前記（ハ）の従来の技術では、空気と混入する異物が滞積し、エアフィルタが目詰まりし吸気の抵抗となる問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による上記課題の解決手段を説明すると、エンジンの空気取り入れ口の開口部を大きく形成し、空気取り入れ口の前側である吸気側に軸流羽根車を出力軸に直列に取り付け、排気管の後側である、排気側に出力軸に直列に軸流または遠心羽根車を配し、ケーシングで外周を覆う構成とする。
また、空気濾過機能を併せ持つ構成は、上記熱利用送風装置の吸気側羽根車を遠心式とし、吸気側遠心羽根車のケーシングに取り付ける圧縮空気の通路を内側と外側の二つに分け、遠心羽根車側である内側空気通路をエンジンの空気取り入れ口に取り付け、外側空気通路をエンジンの冷却部に送風するように形成し、排気管の後側である排気側に出力軸に直列に軸流または遠心羽根車を配し、ケーシングで外周を覆う構成とする。
さらに、排気ガス濾過機能を併せ持つ構成は、上記排気側羽根車を遠心式とし、排気側遠心羽根車のケーシングに取り付ける排気通路を内側と外側の二つに分け、遠心羽根車側を内側とし、外側排気通路に濾過器を取り付ける構成とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
先ず、本発明の構成を図１ないし図４を参照しつつ説明すれば、空冷式エンジン２のクランク軸を延長して軸ａ５とし、開口部を大きく成形した空気取り入れ口ａ１に孔を設け軸ａ５を遊挿しエアクリーナ８に取り付け、吸気側と排気側にそれぞれ軸流羽根車ａ３と軸流羽根車ｂ４を配設し、ケーシングａ７を外周を覆うように支柱ａ６と取付部２２に取り付ける。
以上の構成よりなる。
【０００６】
次に、本発明の機能について説明すれば、軸流羽根車ａ３の回転方向１９への回転で圧送する空気の殆どが空気取り入れ口ａ１に入り圧縮し、空冷式エンジン２に過給を行う。
軸流羽根車ａ３がケーシングａ７内に吸入する空気のうち空気取り入れ口ａ１の外側を通る空気は、空冷式エンジン２の放熱で膨張し、更に排気熱で膨張し、それに排気管ａ２３からの排気ガスの噴流が加わり軸流羽根車ｂ４の回転力となる。
軸流羽根車ａ３は冷却ファンと排気タービン式過給器の過給器の機能を併せ持ち、冷却と同時に吸気圧を高めると共に、ケーシングａ７内での空気の圧縮行程も行う。
軸流羽根車ａ３による空気の圧力を高めると、空冷式エンジン２の吸気圧が上昇し高い出力を得ることができるが、それに伴い圧縮した空気の温度が上昇し空冷式エンジン２の冷却効果を下げてしまうため、空気取り入れ口ａ１の開口部を適度な大きさに成形し、軸流羽根車ａ３の吸気を二つに分けて吸気圧を上げると共に冷却効果を得るようにする。
エンジンの放熱と排気エネルギーの二つを合わせた力が軸流羽根車ｂ４の回転力となるため、排気タービン式過給器と比較してより大きな効果があると共に、構成が簡単であるため増力までのタイムラグをより小さくすることができる。
また、図１０に示すように水冷式エンジン１６を配置した場合は、ラジエター１８の前に空気取り入れ口ｂ１７の開口部を設けることで前記空冷式エンジン２を配置した場合と同様の効果が得られる。
さらに、ロータリーエンジンを配置した場合でも同様の効果が得られる。
【０００７】
次に、図５及び図６に示すように遠心式羽根車を配設する構成を説明すれば、空冷式エンジン２の前後に軸ａ５と直列に吸気側に遠心羽根車ａ１１と排気側に遠心羽根車ｂ１２を取り付け、支柱ａ６と取付部２２にケーシングｂ９を取り付け、空気通路１０をケーシングｂ９に設けた排気口ａ１４の外側とエアクリーナ８に取り付け、排気管ｂ２４をケーシングｂ９の排気側に取り付ける。
次に、図７及び図８に示すように空気通路１０を内側と外側に仕切り、内側の通路ａ２０はエアクリーナ８に取り付け、外側の通路ｂ２１はエンジン２の冷却部に送風するように形成する（請求項２記載）。
【０００８】
次に、その機能について説明すれば、軸ａ５の回転力を高め空冷式エンジン２の冷却を行う効果は前記軸流羽根車と同様であるが、遠心式羽根車ではケーシングｂ９の外側に空気通路１０を取り付けることができる。
図７及び図８に示す矢印は空気の動きを表すものであり、遠心羽根車ａ１１の回転で吸気、圧縮し排出口ａ１４を経た空気を外側の通路ｂ２１と内側の通路ａ２０に分けて圧送するが、その際、吸気に混入した塵や埃などの異物が遠心力１３で通路ｂ２１に送られる。
その為、殆ど異物の混入していない空気を通路ａ２０に送ることができるため、エアクリーナ８に滞積する異物の量を低減できる。
通路ｂ２１に圧送する空気をエンジン２の冷却部に送風し冷却に用いるため、ケーシングｂ９の吸気側に吸気の抵抗とならない程度の冷却空気用エアフィルターを装着し、異物の混入を防ぐようにする。
遠心羽根車ａ１１の形状や大きさで圧力を調整し、通路ａ２０と通路ｂ２１の断面積の大きさや形状で流量を調整することでエンジン２の冷却と吸気を適切に行うことができる。
【０００９】
次に、本発明を簡略にした構成を図９を参照しつつ説明すれば、空冷式エンジン２の前後に軸ａ５と直列に吸気側に遠心羽根車ａ１１を取り付け、支柱ａ６と取付部２２にケーシングｂ９を取り付け、空気通路１０をケーシングｂ９とエアクリーナ８に取り付け、
空気通路１０を内側と外側に仕切り、内側の通路ａ２０はエアクリーナ８に取り付け、外側の通路ｂ２１はエンジン２の冷却部に送風するように形成し、排気管ａ２３に消音器１５を取り付ける（請求項３記載）。
【００１０】
次に、その機能は、遠心羽根車ｂ１２を廃したため、排気熱や空冷エンジン２の放熱を利用することはできないが、前記従来の技術に記載の強制空冷式エンジンと構成が殆ど同じであり、羽根車やケーシングの形状を変更し空気通路１０を取り付けることで、遠心羽根車ａ１１による過給機能と空気通路１０の空気濾過機能を、製造コストを低く抑えながらも有することが可能となる。
【００１１】
次に、図１１を参照しつつ説明すれば、支柱ｂ２５が軸支する軸ａ５に直列に軸流羽根車ａ３を配設し、歯車２６を介して軸ｂ２７と連結し、空冷式エンジン２の排気側に軸流羽根車ｂ４を軸ｂ２７に直列に配設し、ケーシングａ７で外周を覆う（請求項４記載）。
以上の構成よりなる。
【００１２】
次に、その機能について説明すれば、歯車２６の組み合わせにより軸流羽根車ａ３と空冷式エンジン２の回転速度を適切に設定することができ、さらに、空冷式エンジン２の配設位置を下げ重心を下げることができる。
また、軸流羽根車ａ３を多段式にすることで圧縮圧力を高め、高い出力を得ることができる。
【００１３】
次に、図１２及び図１３を参照しつつ説明すれば、支柱ｂ２５が軸支する軸ａ５の前後に直列に軸流羽根車ａ３と軸流羽根車ｂ４を取り付け、その間に位置するように空冷式エンジン２を配設し、ケーシングａ７を支柱ｂ２５に取り付け外周を覆う（請求項５記載）。
以上の構成よりなる。
【００１４】
その機能については説明すれば、クランク軸２８と軸ａ５が連動しないため、複合エンジンとしての機能は有さないが、軸流羽根車ａ３の回転で過給と冷却機能を有することができる。
また、クランク軸２８と軸ａ５それぞれの回転速度を適切に設定することができ、空冷式エンジン２の配設位置を下げ重心を下げることができる。
さらに、暖気運転時は排気熱の温度も低いため、軸流羽根車ａ３と軸流羽根車ｂ４の回転速度が低くなり冷却効果を低減できる。
この機能は、水冷式エンジンを配設し軸ａ５の回転を伝達ベルトなどを介してウォーターポンプを回転駆動することで、より高い効果を得ることができる。
【００１５】
次に、図１４及び図１５に示す排気ガスの濾過機構について説明すれば、ケーシングｂ９に設けた排気口ｂ３２の外側に排気管ｂ２４を取り付け、排気管ｂ２４に排気通路ａ２９と濾過器３１を備える排気通路ｂ３０を設け、排気管ｂ２４を内側と外側に仕切る（請求項６記載）。
以上の構成よりなる
【００１６】
その機能については説明すれば、図１４に示す矢印は排気ガスの動きを表すものであり、排気管ａ２３から排出する排気ガスは、その熱や噴流で遠心羽根車を回転し排気口ｂ３２を経て外側の排気通路ｂ３０と内側の排気通路ａ２９に分かれるが、その際、排気ガスに含まれるすすなどの粒子状物質を遠心力１３で排気通路ｂ３０に送る。
その為、排気通路ａ２９から排出する排気ガスに含まれる粒子状物の量を低減することができる。
排気通路ｂ３０を通る排気ガスは濾過器３１で濾過し、粒子状物の含有量を低減して排出する。
従って、排気通路ａ２９を通る排気ガスは排気の抵抗となる濾過器３１を通過しないため、排気効率の低下を防ぎつつ、大気中に排出する粒子状物の量を低減することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は従来の往復ピストンエンジンとタービンを組み合わせた複合エンジンと比べて、より簡単な構成でその効果を得ることができるため、整備や製造の面で有利であり、また、羽根車や空気取り入れ口の大きさや形状を調整することでより高い熱効率を得ることが可能である。
さらに、遠心力を利用して空気の濾過を行うため、エアフィルタに滞積する異物の量を低減し、高い吸気圧を維持することができる。
加えて、遠心力を利用して排気ガスの濾過を行うため、大気中に拡散する粒子状物の量を低減することができる。
従って、高い出力を得ることができると共に、エンジンの損耗を防ぐことができ、すすなどによる大気汚染を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一部を断面にした実施形態の要部側面図である。
【図２】本発明の要部斜視図である。
【図３】本発明の一部を断面にした実施形態の要部斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の斜視図である。
【図５】本発明に遠心羽根車を装着した実施形態の、一部を断面にした要部斜視図である。
【図６】本発明に遠心羽根車を装着した実施形態の斜視図である。
【図７】本発明の空気通路の内部構造を示す実施形態の、一部を断面にした要部正面図である。
【図８】本発明の空気通路の内部構造を示す実施形態の、一部を断面にした要部斜視図である。
【図９】本発明の機構を簡略にした実施形態の、一部を断面にした要部斜視図である。
【図１０】本発明に水冷式エンジンを装着した実施形態の、一部を断面にした要部斜視図である。
【図１１】本発明に歯車を装着した実施形態の、一部を断面にした要部側面図である。
【図１２】本発明の軸を二つ設けた構成を示す実施形態の、一部を断面にした要部斜視図である。
【図１３】本発明の軸を二つ設けた構成を示す実施形態の斜視図である。
【図１４】本発明の排気通路の内部構造を示す実施形態の、一部を断面にした要部正面図である。
【図１５】本発明の実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
１　空気取り入れ口ａ
２　空冷式エンジン
３　軸流羽根車ａ
４　軸流羽根車ｂ
５　軸ａ
６　支柱ａ
７　ケーシングａ
８　エアクリーナ
９　ケーシングｂ
１０　空気通路
１１　遠心羽根車ａ
１２　遠心羽根車ｂ
１３　遠心力
１４　排気口ａ
１５　消音器
１６　水冷式エンジン
１７　空気取り入れ口ｂ
１８　ラジエター
１９　回転方向
２０　通路ａ
２１　通路ｂ
２２　取付部
２３　排気管ａ
２４　排気管ｂ
２５　支柱ｂ
２６　歯車
２７　軸ｂ
２８　クランク軸
２９　排気通路ａ
３０　排気通路ｂ
３１　濾過器
３２　排気口ｂ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004003409.tif 000010
【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】
2004003409.tif 000015
【図１４】
2004003409.tif 000016
【図１５】
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