(57)【要約】【課題】  現在実用化されている内燃機関としてはレシプロエンジン、ヴァンケル型ロータリーエンジン、ガスタービンエンジン等があり、最も普及しているエンジンとして４サイクルレシプロエンジンがあるが、各々に一長一短を有する。【解決手段】楕円状若しくはそれに近似したハウジングと、真円形のローターと、特殊なセパレータ位置制御機構並びに各部の気密性維持に信頼性の高い特殊気密機構を駆使したと共に、小排気量エンジンへ適用の場合、放電先端部が突出した形状の点火栓を用いて点火栓部の吹き抜けを防止したことで、ほぼ全ての性能面で既存エンジンを凌駕する革新的な多気室型ロータリーエンジンを具現化した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円形状若しくはそれに近似した内壁内周部を有し平行平面な両側面で囲われて内周部に吸気口と排気口を有して成るハウジングと、その内部に位置し出力軸と同軸に配置されて回転すると共にハウジングの両側面に面する部位に１以上の気密シーリングが施されて成る真円形ローターと、真円形ローターに連れ回転すると共にその回転位置に係らず常にハウジング内壁に接するよう強制位置されハウジングと真円形ローターとで形成される空間を少なくとも３以上の閉鎖気室に分割すると共にハウジングの内壁内周部及び両側面に面する部位に複数の気密シーリングを設けて成る複数のセパレータとより成り、燃料をキャブレター又は燃料噴射装置に依り供給することで内燃機関を成す吸気、圧縮及び爆発、排気の各工程が出力軸１回転中に同時に出現、進行する多気室型ロータリーエンジン。
【請求項２】
前記ハウジングの内壁内周部は完全楕円形若しくは楕円弧形状部と円弧形状部と直線部が連続的且つ滑らかにに接続された形状で成り、当該ハウジングの内壁内周部には、吸気を司る閉鎖気室である吸気気室には吸気口が、圧縮及び爆発を司る閉鎖気室である圧縮爆発気室には点火栓穴に加え燃料噴射装置に依り燃料を供給する場合には燃料噴射口が、排気を司る閉鎖気室である排気気室には排気口が各々設けられており、楕円形状に近似したハウジングの内壁内周部の形状を成す場合、吸気気室と圧縮爆発気室間若しくはこれに加えて圧縮爆発気室と排気気室間を成す各気室の形状構成曲線の一部に不連続偏移点を与え、吸気気室側と排気気室側に対する圧縮爆発気室形状を非対称として相対的に広い開放面積を排気気室側に与えた構造を有して成る、多気室型ロータリーエンジン。
【請求項３】
前記ハウジングの内壁内周部と真円形ローターは、ハウジング側面部より見て吸気口と排気口とで狭く挟まれた部位の１点において面接触するよう配置されハウジングに設けた気密シーリングと共に吸気気室と排気気室間を分離すると共に、ハウジングの平行平面な両側面と真円形ローターの両側面は僅かな間隙を有して相互に非接触であり真円形ローターの気室毎に設けた少なくとも１組以上の円弧状の気密シーリングがハウジングの平行平面な両側面に設けた真円形ローターと同心円状に位置した気密シーリング溝に嵌入して回転することで側面部の間隙を埋めハウジングと真円形ローターの相互側面部を気密する構造を有して成る、多気室型ロータリーエンジン。
【請求項４】
請求項３の円弧状の気密シーリングは、ハウジング内周部より見てＬ字状でありハウジング側面部より見て円弧状の形状を有し、セパレータで分割された真円形ローター各々の周囲４面に彫られたシーリング溝に波型スプリングを介して取り囲む様に挿入配置され、且つ、各々相互に僅かな重なりをもって位置された構造で１組を成す気密シーリング構造を、出力軸に対して同心円状に１以上配置して成る、多気室型ロータリーエンジン。
【請求項５】
請求項１のセパレータは、ハウジングの平行平面な両側面の内部に固定したセパレータガイドに依り真円形ローターの回転位置に係らずハウジング側面部より見て１点においてハウジング内周部と常に接するよう強制位置されハウジング内周部に対して気密シーリングし各気室を分割するが、ハウジング側面部とは非接触で僅かな間隙を有しており、このセパレータにはハウジング側面部とセパレータ間、及びハウジング内周部とセパレータ間を独立して複数の圧接面で閉鎖する気密シーリングを装備するための気密シーリング溝が設けられ、この溝には少なくとも２以上のＬ字型気密シーリングが相互に対称な重なりをもった状態で複数配置、若しくは合せ面で僅かな重なりを持つ左右対称なＬ字型気密シーリングを直線状に配置して１組と成すコの字型な気密シーリングが複数配置され、各々は円形若しくは長円形スプリングによりハウジング内周面に圧接されると同時に、波型スプリングによりハウジング側面に圧接されて各気室を閉鎖密閉する構造を有して成る、多気室型ロータリーエンジン。
【請求項６】
前記セパレータに装備するＬ字型気密シーリングにおいて、ハウジング側面へＬ字型気密シーリングを圧接するための波型スプリングとセパレータの気密シーリング溝間にＬ字型気密シーリングと共に位置移動する更なる補助シーリングを設けると共に、ハウジング内周部へＬ字型気密シーリングを圧接するための円形若しくは長円形スプリングとＬ字型気密シーリング間に円形若しくは長円形の補助シーリングを設けた構造を有して成る、多気室型ロータリーエンジン。
【請求項７】
請求項１の真円形ローター内部は機能上必要な部位を残して空洞化されており、この空洞内へハウジング外部よりオイルを循環させ、オイルによる強制内部冷却と各気密シーリングの潤滑を併せ行なう構造を有して成る、多気室型ロータリーエンジン。
【請求項８】
放電着火に関与する中心電極の放電先端部位と、その周囲絶縁碍子部位と、ネジで切られた周囲放電電極部位で構成された一般的ヴァンケル型ロータリーエンジンに用いられる扁平な放電着火面を有する扁平状点火栓において、ネジで切られた周囲放電電極部位を後退、若しくは中心電極の放電先端部位と、その周囲絶縁碍子部位のみを突出させた形状とし、エンジン装着時に周囲放電電極部位の機能をエンジンのハウジング部が受け持つ構造を有して成る新たな形状の点火栓を装備し、当該点火栓が装着されるハウジングに設けた点火栓穴の周囲放電電極部位の機能を司る周囲金属は、ハウジングを構成する金属と同一、若しくは放電に係わる電気的耐性を有する金属が埋め込まれた構造を有して成る、多気室型ロータリーエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化石燃料であるガソリン等の一般的内燃機関用燃料及び無公害燃料である水素の使用を可能とする、内燃機関の一種に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されている内燃機関としては４サイクルレシプロエンジン、２サイクルレシプロエンジン、ヴァンケル型ロータリーエンジン等があり、最も普及しているエンジンとして４サイクルレシプロエンジンがある。
４サイクルレシプロエンジンは現時点で最も完成度が高く安定したエンジンとして多方面で使用されるが、ピストンが垂直運動であること、吸排気バルブも直線運動でありエンジン雑音の発生源であること、吸排気バルブ質量による慣性のため回転上限が存在すること、エンジン出力の一部がバルブ駆動に費やされるために熱から運動エネルギーへの変換効率が悪いこと、その構造上故燃焼ガスの完全排気はできず燃焼ドーム内に残留ガスが存在して次の吸気行程における酸素含有量を低下させること、構造が複雑でありバルブクリアランスの定期的調整が不可欠であること等の隘路を有する。
２サイクルレシプロエンジンは４サイクルレシプロエンジンに比べて構造が簡単で軽量であるが、その構造上燃料に潤滑油を混合しなければならず排気ガスに恒常的に潤滑油燃焼煙が発生すること、低速時に燃料の吹き抜けが発生するため回転が不安定であり、各回転域における発生トルクが平坦ではなく、結果、燃料消費率も非常に悪い等の隘路を有する。
ヴァンケル型ロータリーエンジンは４サイクルレシプロエンジンに対比して高出力であり、吸排気バルブを持たないためエンジン雑音の発生が微小であるが、その構造上圧縮比が固定化されており変更自由度が少ないこと、先端が平面な扁平状点火栓を用いるために圧縮行程で僅かな間隙が生じて圧縮漏れ及び燃料の吹き抜けが起き、低速回転時に回転が安定しないこと、燃焼室の形状変更や改善が困難で燃焼効率が低い故に燃料消費率が悪いこと、正三角形型ローターは出力軸に対して偏芯運動を行なうため好ましくない振動が発生すること、正三角形型ローターの偏芯運動のために対ハウジング間気密シーリングが困難であり面摩擦による磨耗や熱変形が発生しやすく信頼性や耐久性が低いこと等の隘路を有する。
【０００３】
過去の類似特許等は、これら隘路を回避すべく考案、発明されてはいるが、いずれも構造の不完全さ、気密性の悪さ、熱変形に対する対応の不備等により、現在まで実用に供する完成度に至っていない。
【特許文献１】実開昭５９−１４２４２７号公報
【特許文献２】特開昭５８−２０００３５号公報
【特許文献３】特開平０１−３１３６２９号公報
【特許文献４】特開平０５−３４０２６３号公報
【特許文献５】特開平０６−２８０５９９号公報
【特許文献６】特開平０９−１５８７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、現在実用化されている各種エンジンが各々有する隘路及び先行技術の不完全性のほぼ全てを回避する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、新たなエンジン構造として楕円形状若しくは楕円形状に近似したハウジングと、出力軸に同軸な真円形ローターと、気室を分割する複数のセパレータより成り、ハウジング内部に設けたセパレータガイドによりローターの回転位置に係らず常にセパレータがハウジング内壁内周部に接触するよう強制位置されて分割された各気室の気密性を確保する構造と、各種気密シーリングにより相互に気密保持された構造と、回転する真円形ローターを内部よりオイルで強制冷却する構造と、エンジンの小排気量化に伴い、ハウジング側面より見たセパレータの厚み幅が一般的扁平状点火栓のネジ部直径以下と成った場合の吹き抜けによる性能低下を防止するため、扁平状点火栓先端部を突出させた新たな形状の点火栓を用いることで実質的点火栓穴を小径とし、セパレータが点火栓部を通過する際に発生する吹き抜けを理想的に回避する構造としたことで、従来の先行エンジンが解決し得なかった高度な気密性、高耐久性、無調整化並びに燃料消費率の改善を並立し得たことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の多気室型ロータリーエンジンは、対４サイクルレシプロエンジンに措いては、バルブ機構を廃止することで得られる熱から運動エネルギーへの変換効率の向上と、エンジン雑音発生の防止と、回転上限の向上と、調整個所の撤廃と、理想的な吸排気行程の実現であり、対２サイクルレシプロエンジンに措いては、潤滑油の混合を必要とせず排気ガスを無煙化できること、回転域に関わらず燃料の吹き抜けが発生せず発生トルクが平坦であり燃料消費率も極めて良いこと、対ヴァンケル型ロータリーエンジンに置いては、偏芯運動しない真円形ローター構造とすることで得られる不要な振動の防止と、理想的な気密構造の保持による耐久性の向上と、扁平状点火栓部における圧縮漏れ等の構造上より発生する燃料消費率低下の改善と、一層の高出力である。更に、不必要に高圧縮率としなくとも充分な出力を得られるため適度な圧縮率と燃焼温度の設定が可能で、窒素酸化物の発生を低く押さえられる効果を有すると共に、４サイクルレシプロエンジンには適さない無公害燃料である水素をも燃料とし得る等、多様な燃料への対応が可能である特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
既存の各種エンジンが有する隘路をほぼ全て回避するという目的を、多気室型ロータリーエンジン構造と、その構成要素として耐久性に優れた特殊な気密シーリング構造と、新たな形状の点火栓により小排気量な構造においても点火栓部の吹き抜けによる燃料消費率の低下を防止する構造と、ローターを内部より強制オイル冷却する構造を複合させることで、調整個所を廃止した簡易な構造故に故障発生率の低減も併せて実現した。
【実施例１】
【０００８】
本発明は、化石燃料であるガソリンや他の一般的内燃機関用燃料の他、無公害燃料である水素をも使用可能な内燃機関の一種に関するものであり、既存のロータリーエンジンの部類に属する多気室型ロータリーエンジンである。従来の類似な先行エンジンが概念的には成り立つものの具現化できなかった最大の隘路は、その気密性の不完全さと、それに伴う信頼性の悪化である。
【０００９】
これら隘路を回避する手段としての本発明の実施例１では、楕円弧形状部、円弧形状部、直線部で構成され、各曲線部及び直線部はその接線が一致する様に接続された楕円形に近似したハウジングと、出力軸に同軸な真円形ローターと、気室を４分割するセパレータとより成り、ハウジング内部に設けたセパレータガイドによりローターの回転位置に係らず常にセパレータがハウジング内壁内周部に接触するよう強制位置されて分割された各気室の気密性を確保する構造と、各種気密シーリングにより相互に気密保持された構造を有すると共に、回転する真円形ローターを内部よりオイルで強制冷却する構造と、当該エンジンを小型化することでハウジング側面より見たセパレータの厚み幅が点火栓の装着穴の幅を下回った場合、新たな形状の点火栓を用いて、点火栓部の吹き抜けを防止する構造を有することで、従来の先行エンジンが解決し得なかった高度な気密性と高耐久性を両立し得たことを最も主要な特徴とするが、これより得られる性能上の際立った特徴として、
【００１０】
イ：ヴァンケル型ロータリーエンジンでは、その構造上、正三角形型ローターが１回転する間に出力軸は３回転するために出力軸１回転で１回の爆発膨張が行われる結果、２気筒の４サイクルレシプロエンジンに等価であり、円滑な回転を得るためには少なくとも２ローター以上の並列運転が必要であると共に、そのローターが偏芯回転することより発生する不要な振動と、ハウジングと正三角形型ローター間の面磨耗及び気密性の低下と、正三角形型ローターの各頂点が先鋭でありハウジングとは側面より見て一点のみで接触するために扁平状点火栓部通過時に生じる隙間より発生する気密性の低下が、本発明の構造では発生せず、且つ１ローターで充分な性能を有する。従って信頼性、耐久性はレシプロエンジンに近似する。
ロ：吸排気バルブを有さないために回転上限に慣性モーメントに依る制限を受けない。唯一の回転制限は、使用燃料の爆発燃焼速度が真円形ローターの回転速度に近づいた場合のみであり、市販されている通常ガソリンを燃料とした場合の常用使用回転域はレシプロエンジンの回転限界を大きく上回り、酸化剤を添加した高性能燃料を使用した場合は、更にそれを上回る高速回転が可能である。
ハ：本発明では分割気室を３以上の任意数に選べるが、本発明の実施例１における気室を４分割した多気室型ロータリーエンジンの場合、出力軸１回転中に４回の爆発膨張が行なわれるので、等価的に８気筒４サイクルレシプロエンジンに相当する円滑で静粛な回転が得られる。又、本発明の実施例２における気室を６分割した多気室型ロータリーエンジンの場合、出力軸１回転中に６回の爆発膨張が行なわれるので、等価的に１２気筒４サイクルレシプロエンジンに相当する円滑で静粛な回転が得られる。
ニ：４サイクルレシプロエンジンに不可欠なバルブ駆動機構を有さないため、性能維持上の保守、点検が全く不要であり、長期に渡るエンジン性能の劣化は僅かである。結果、故障率が低減する。
ホ：本発明の実施例１における気室を４分割した多気室型ロータリーエンジンでは、８気筒４サイクルレシプロエンジンと同一な排気量の場合、同一回転において約８倍の出力が得られると共に、より一層の高速常用使用回転域を有するために計算上の出力は更に上回る。換言すれば、排気量で８分の１、エンジン重量比でも８分の１で、８気筒４サイクルレシプロエンジン以上の性能を得られる。同様に、本発明の実施例２における気室を６分割した多気室型ロータリーエンジンでは、１２気筒４サイクルレシプロエンジンと同一な排気量の場合、同一回転において約１２倍の出力が得られると共に、より一層の高速常用使用回転域を有するために計算上の出力は更に上回る。換言すれば、排気量で１２分の１、エンジン重量比でも１２分の１で、１２気筒４サイクルレシプロエンジン以上の性能を得られる。
ヘ：同一出力を得る８又は１２気筒４サイクルレシプロエンジンに対比してエンジン重量を大幅に軽量化可能なため、乗用自動車等に実装した場合の総合結果として飛躍的な燃費向上が図れる。
ト：真円形ローターに対する楕円形に近似したハウジングの形状を変えることで圧縮率を変更できるが、本発明における気室を４分割した多気室型ロータリーエンジンの場合、円滑な回転を確保することに重点を措いた場合の最適な圧縮率を約６程度として燃焼温度を下げることで窒素酸化物の発生を抑えられる結果、低公害化も可能である等の特徴を有する。本発明の実施例２における気室を６分割した多気室型ロータリーエンジンの場合、圧縮率を約１０以上に上げられるために燃焼効率は一段と良化する。なお、本エンジンの冷却は、既存技術である空冷若しくは液冷いずれかの手段で行ない、燃料の注入は、既存技術であるキャブレター若しくは燃料噴射装置のいずれかの手段で行なう。更に、新たな形状の点火栓を用いて点火栓穴を小径とし点火栓部の吹き抜けを防止したことで、従来のヴァンケル型ロータリーエンジンでは適さなかった小排気量ロータリーエンジンへの適用も可能とした。
【００１１】
本発明の実施例１における４分割気室とした多気室型ロータリーエンジンでは、真円形ローターの直径を１００ミリメートル、楕円形ハウジングの長円部を１４０ミリメートルとしたときのハウジング内壁間隔を３５．５ミリメートルに選び、最大吸気容積を５０ＣＣ、最小圧縮容積を７．９ＣＣ、圧縮比を６．３３としたものである。
【００１２】
図１は本発明の実施例１における正面透視図である。Ｈ０１は主ハウジングであり、垂直線に対して左右対称位置にＨ０４の吸気口とＨ０５の排気口、及び側面上方及び下方位置にＨ０８のオイル注入口とＨ０９のオイル排出口が位置され、上部にＰ０１の新たな形状の点火栓が位置されている。Ｒ０１は真円形ローターであり、Ｈ０１の主ハウジングのほぼ中心位置にあるが、下部はＨ０７の気密シーリングを介してＨ０１の主ハウジングと接触しており、上部は空隙を有して非接触である。なお、図において、Ｒ０１の真円形ローターは右回りに回転するものとする。Ｓ０１のセパレータは、中心位置に対して各々９０度の相対角度で配置されており、Ｒ０１の真円形ローターに挟まれて共に回転するが、ハウジング部に固定されているＨ０６のセパレータガイドによりその位置は回転角度で偏移し、Ｓ０１のセパレータ先端部は常にＨ０１の主ハウジング内壁内周部に強制接触される。同図におけるセパレータ位置において、Ａ０１の気室１は吸気行程の最大容積状態と吸気行程終了段階を示し、Ａ０２の気室２は圧縮行程の最大圧縮状態と着火爆発の開始行程を示し、Ａ０３の気室３は爆発膨張行程の最大容積状態と排気行程開始段階を示す。
【００１３】
図２は本発明の実施例１における側面断面図である。Ｈ０２の側壁ハウジング１とＨ０３の側壁ハウジング２は同一形状であり、Ｈ０１の主ハウジングを両側より挟み込むことでＲ０１の真円形ローターを取り囲んだハウジング部を成す。Ｒ０２は出力軸であり、Ｒ０１の真円形ローターが得た回転出力を外部に出力する。Ｇ０１は気密シーリング１であり、４分割されたＲ０１の真円形ローターの内周部に彫られた溝と、Ｈ０２及びＨ０３の側壁ハウジングに彫られた溝に共に嵌り込むように位置される。なお、Ｒ０１の真円形ローター側面とハウジング部両側壁面は僅かな間隙を有しており面接触しない。
【００１４】
図３は本発明の実施例１におけるセパレータ詳細図である。Ｓ０１のセパレータは上面、側面に溝を有しており、その横幅はＨ０１の主ハウジングの幅にほぼ一致するが、僅かに狭くなっている。Ｇ０３の気密シーリング３と、Ｇ０４の気密シーリング４は全く同一であるが、Ｓ０１のセパレータに組み込まれる段階で重ね合わされて左右対称に位置する。ＳＰ１のスプリング１及びＳＰ２のスプリング２は同一であり、Ｓ０１に彫られた穴に位置してＧ０３の気密シーリング３及びＧ０４の気密シーリング４をＧ０６の補助気密シーリング２を介して上方に押し出すように機能する。ＳＰ３の波型スプリング１は、Ｇ０３の気密シーリング３及びＧ０４の気密シーリング４と共に上下に移動するＧ０５の補助気密シーリング１を介してＧ０３の気密シーリング３及びＧ０４の気密シーリング４を夫々左右方向に押し出すように機能する。Ｓ０１のセパレータはＲ０１の真円形ローターの回転位置により強制移動されると共にハウジング部に配置されたセパレータガイドにより強制位置されるが、この際に僅かな誤差が発生する。この僅かな誤差を補い常に一定の密接度を確保するため、Ｇ０３の気密シーリング３及びＧ０４の気密シーリング４及びその付帯構造は不可欠な要素である。
【００１５】
図４は本発明の実施例１におけるローター部気密シーリング詳細図である。４分割された各々のローター部は周囲に気密シーリング用の溝を有し、Ｇ０１の気密シーリング１を２個、Ｇ０２の気密シーリング２の２個は、この溝に入り周囲４面を囲う。更に各気密シーリングは相互に重なり合ってより一層の気密性を確保する。隣り合う分割ローター部間に挿入されるＳ０１のセパレータに接する面は、内部にＳＰ４の波型スプリング２を有し、この圧力により気密性を確保する。ハウジング部側壁面方向に接する部分は、内部に設けたＳＰ５の波型スプリング３により適度にハウジング側面へ圧出されると共にＲ０１の真円形ローターの幅以上にはみ出しており、このはみ出し部分がハウジング部に設けたシーリング溝に入ることで、側面における一層の気密性を確保する。
【００１６】
図５は本発明の実施例１における新たな形状の点火栓の詳細図である。Ｐ０１の新たな形状の点火栓はＰ０１１の中心電極と、Ｐ０１２の絶縁碍子と、Ｐ０１３の外部電極より成るが、Ｐ０１３の外部電極はＰ０１１の中心電極と、Ｐ０１２の絶縁碍子の先端部より後退しており、放電着火に関与する突出部分がＨ０１のハウジング内壁と共に放電着火機能を行う結果、Ｈ０１のハウジングに設ける点火栓穴を実質的に小径化させ、小型エンジンへの適用時に発生する点火栓部位に発生する吹き抜け現象を防止する。
【００１７】
図６は本発明の実施例１におけるハウジング主部詳細図である。Ｈ０１の主ハウジングには左右対称にＨ０４の吸気口、Ｈ０５の排気口が設けられ、それらは各々Ｈ１５のスリットにより繋がれて一体化されている。なお、Ｈ１３は気密シーリング溝２である。
【００１８】
図７は本発明の実施例１におけるハウジング側面部詳細図である。Ｈ０２の側壁ハウジング１とＨ０３の側壁ハウジング２は同一形状であり、Ｈ０１の主ハウジングを両側より挟み込むことでハウジング部を成す。Ｈ０２の側壁ハウジング１にはＨ０６のセパレータガイド、Ｈ０８のオイル注入口、Ｈ０９のオイル排出口、Ｈ１０の気密シーリング溝１、Ｈ１１の負圧逃げ溝、Ｈ１２の加圧逃げ溝、Ｈ１３の気密シーリング溝２、Ｈ１４の出力軸受けが設けられている。
【００１９】
図８は本発明の実施例１における真円形ローター部詳細図である。Ｒ０１の真円形ローターは図示の如く４ブロックに分割されており、Ｒ０２は出力軸、Ｒ０３は気室面、Ｒ０４は気室面支持部、Ｒ０５はセパレータ保持部である。なお下図はＲ０１の真円形ローターを４５度回転させた状態における内部状態を示し、側面図は各ローター気室を気密する気密シーリングＧ０１、Ｇ０２の挿入状態を示す。
【実施例２】
【００２０】
本発明の実施例１は多曲面形状で構成したハウジング形状と気室を４分割した多気室型ロータリーエンジンであるが、実施例２はハウジング形状を完全楕円状として分割数を６とした多気室型ロータリーエンジンであり、若干構造は複雑化するが、より一層の高圧縮比が実現でき、結果、排気量対出力比が向上する。
【００２１】
実施例２の６分割気室とした多気室型ロータリーエンジンでは、実施例１における各部部品の共有化を図るために真円形ローターの直径を１００ミリメートル、楕円形ハウジングの長円部を１４０ミリメートル、ハウジング内壁間隔を３５．５ミリメートルとして実施例１における主要寸法を同一としたときの最大吸気容積は３４．３ＣＣ、最小圧縮容積は２．９２ＣＣとなり、１１．７５の圧縮比を得たものである。
【００２２】
図９は本発明の実施例２における正面透視図である。Ｈ０１Ｂは主ハウジングであり、垂直線に対して左右対称位置にＨ０４Ｂの吸気口とＨ０５Ｂの排気口及び上方と下方位置にＨ０８Ｂのオイル注入口とＨ０９Ｂのオイル排出口が位置され、上部にＰ０１Ｂの新たな形状の点火栓が位置されている。Ｒ０１Ｂは真円形ローターであり、Ｈ０１Ｂの主ハウジングのほぼ中心位置にあるが、下部はＨ０７Ｂの気密シーリングを介してＨ０１Ｂの主ハウジングと接触しており、上部は空隙を有して非接触である。なお、図において、Ｒ０１Ｂの真円形ローターは右回りに回転するものとする。Ｓ０１Ｂのセパレータは、中心位置に対して各々６０度の相対角度で配置されており、Ｒ０１Ｂの真円形ローターの回転と共にその位置角度が変わると共に、ハウジング部に固定されているＨ０６ＢのセパレータガイドによりＳ０１Ｂのセパレータ先端部は常にＨ０１Ｂの主ハウジング内壁内周部に強制接触される。なお、Ｓ０１ＢのセパレータはＳ０１のそれと同一であり、ローターに用いる各種気密シーリング及び波型スプリング類も実施例１のものと類似である。
【００２３】
図１０は本発明の実施例２におけるハウジング側面部及びローター側面図である。ハウジングの基本構造は実施例１とほぼ同一であるが、大きく異なるのはＨ０６Ｂのセパレータガイド形状と、吸排気部における形状であるが、これは実施例２では動作に関与しない気室が実施例１より多く存在するため、その部位に発生する負圧、加圧の逃げ溝を広くしている。
【実施例３】
【００２４】
本発明の実施例１における気室を４分割した多気室型ロータリーエンジンのハウジング形状を変更することで、基本的に任意の圧縮率を得ることができるが、本実施例３ではこの圧縮率を極度に高めて、軽油を燃料とするディーゼルエンジンへの対応例を示す。相互比較及び各部部品の共有化を図るために真円ローターの直径を１００ミリメートル、楕円形ハウジングの長円部を１４０ミリメートル、ハウジング内壁間隔を３５．５ミリメートルとして実施例１における主要寸法と同一とするが、ハウジング形状は大きく変更されている。本実施例３では、最大吸気容積は４７．６７ＣＣ、最小圧縮容積は２．２５ＣＣとなり、２１．２１の高圧縮比を得たものである。
【００２５】
図１１は本発明の実施例３における正面透視図である。Ｈ０１Ｃは主ハウジングであり、垂直線に対して左右対称位置にＨ０４Ｃの吸気口とＨ０５Ｃの排気口及び上下に重なる位置にＨ０８Ｃのオイル注入口とＨ０９Ｃのオイル排出口が位置され、上部にＰ０１Ｃの燃料噴射装置が位置されている。Ｒ０１Ｃは真円形ローターであり、Ｈ０１Ｃの主ハウジングのほぼ中心位置にあるが、下部はＨ０７Ｃの気密シーリングを介してＨ０１Ｃの主ハウジングと接触しており、上部は同心円空間を有して非接触である。なお、図において、Ｒ０１Ｃの真円形ローターは右回りに回転するものとする。Ｓ０１Ｃのセパレータは、中心位置に対して各々９０度の相対角度で配置されており、Ｒ０１Ｃの真円形ローターの回転と共にその位置角度が変わると共に、ハウジング部に固定されているＨ０６ＣのセパレータガイドによりＳ０１Ｃのセパレータ先端部は常にＨ０１Ｃの主ハウジング内壁内周部に強制接触される。なお、Ｓ０１ＣのセパレータはＳ０１のそれと同一であり、ローターに用いる各種気密シーリング及び波型スプリング類も実施例１のものと類似である。
【００２６】
図１２は本発明の実施例３におけるハウジング側面部及びローター側面図である。ハウジングの基本構造は他の実施例と一部異なり、２部分において各曲線の接線を同一としない偏移点が存在するが、その部分は滑らかな曲線で接続されている。これに伴い、Ｈ０６Ｃのセパレータガイド形状はかなり変形されている。この偏移点のために他例に比べてセパレータのモーメントフリクション発生が無視できなくなるため、回転上限には適度な制限を与える必要が有る。
【実施例４】
【００２７】
実施例４は汎用エンジンに適合する排気量を考慮しており、真円形ローターの直径を１６０ミリメートル、楕円形ハウジングの長円部を２２４ミリメートルとして最大吸気容積を３３３．３ＣＣ、最小圧縮容積を４４．４０４ＣＣに選び、圧縮比７．５０４としたものである。この大型化に伴う大きな変更は、吸気室と圧縮燃焼室の形状に曲線変移部を持たせ圧縮燃焼効率を向上させたこと、真円形ローターの気密シーリングを２重にしたこと、ハウジング平行側面より見たセパレータの厚み幅を広くして独立した３枚の気密シーリングとしたこと、セパレータの厚み幅を広くしたことより、一般的扁平状点火栓の使用が可能となったこと、ハウジングの平行間隔を広げたことより、高速回転時における燃焼拡散分布の均一化を図るため、一般的扁平状点火栓を２個使用したことである。
【００２８】
図１３は本発明の実施例４における正面透視図である。基本部位は図１と原則同一で、Ｈ０１Ｄは主ハウジングであり、Ｈ０４Ｄの吸気口とＨ０５Ｄの排気口、及び側面上方及び下方位置にＨ０８Ｄのオイル注入口とＨ０９Ｄのオイル排出口が位置され、上部にＰ０１Ｄの一般的扁平状点火栓が位置されている。Ｒ０１Ｄは真円形ローターであり、Ｈ０１Ｄの主ハウジングのほぼ中心位置にあるが、下部はＨ０７Ｄの気密シーリングを介してＨ０１Ｄの主ハウジングと接触しており、上部は非接触である。なお、図において、Ｒ０１Ｄの真円形ローターは右回りに回転するものとする。Ｓ０１Ｄのセパレータは、中心位置に対して各々９０度の相対角度で配置されており、Ｒ０１Ｄの真円形ローターに挟まれて共に回転するが、ハウジング部に固定されているＨ０６Ｄのセパレータガイドによりその位置は回転角度で偏移し、Ｓ０１Ｄのセパレータ先端部は常にＨ０１Ｄの主ハウジング内壁内周部に強制接触される。
【００２９】
図１４は本発明の実施例４におけるハウジング側面部図である。Ｈ０２Ｄの側壁ハウジング１とＨ０３Ｄの側壁ハウジング２は鏡像対称形状であり、Ｈ０１Ｄの主ハウジングを両側より挟み込むことでハウジング部を成す。両側壁ハウジングにはＨ０６Ｄのセパレータガイド、Ｈ０８Ｄのオイル注入口、Ｈ０９Ｄのオイル排出口、Ｈ１１Ｄの負圧逃げ溝、Ｈ１２Ｄの加圧逃げ溝、Ｈ１４Ｄの出力軸受けが設けられているが、他の実施例と異なる部位として、Ｈ１０Ｄの気密シーリング溝１に加えて、更なるＨ１５Ｄの気密シーリング溝３が設けられ、ハウジングとローター両側面の気密シーリングが二重化されている点である。
【００３０】
図１５は本発明の実施例４における側面断面図である。Ｈ０２Ｄの側壁ハウジング１とＨ０３Ｄの側壁ハウジング２は鏡像対称形状であり、Ｈ０１Ｄの主ハウジングを両側より挟み込むことでＲ０１Ｄの真円形ローターを取り囲んだハウジング部を成す。Ｒ０２Ｄは出力軸であり、Ｒ０１Ｄの真円形ローターが得た回転出力を外部に出力する。Ｇ０１Ｄの気密シーリング１とＧ０２Ｄの気密シーリング２は対を成した組合せ気密シーリングであるが、更に若干小径な同心円位置にＧ０７Ｄの気密シーリング６とＧ０８Ｄの気密シーリング７で成る組合せ気密シーリングを備えており、４分割されたＲ０１Ｄの真円形ローターの内周部に彫られた溝と、Ｈ０２Ｄ及びＨ０３Ｄの側壁ハウジングに彫られた溝に共に各々はまり込むように位置される。なお、Ｒ０１の真円形ローター側面とハウジング部両側壁面は僅かな間隙を有しており面接触してしない。実施例４では、ハウジングの平行間隔を広げたことより高速回転時の燃焼拡散分布を考慮して一般的扁平状点火栓を２個使用しており、この相対位置関係を併せて示す。
【００３１】
図１６は本発明の実施例４におけるセパレータ詳細図である。図３のセパレータ詳細図と大きく異なるのは、気密シーリングが相互に重なり合った配置ではなく、全く同一なＧ０３Ｄの気密シーリング３が左右に同一線上で配置され恰も１枚の如き形態を成し、この２枚１組が各々独立して設けられた３つのシーリング溝に装着される結果、３層の独立した気密シーリングを形成することである。これに伴い、スプリングＳＰ１Ｄ及び補助気密シーリングＧ０６Ｄは真円形スプリングより長円形スプリングへと変更されている。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
新種なロータリーエンジンの一種に属し、各部の気密性を確実化することで革新的な高性能性と既存のヴァンケル型ロータリーエンジン以上の信頼性を両立させ得たことで、結果として性能を損なわずに飛躍的な軽量化を可能とし、乗用自動車等に用いた場合の総合結果として燃料消費率の一層な改善と、任意な圧縮率の設定による燃焼温度管理による低公害化への対応と、無公害燃料である水素の使用も可能としたと共に、既存のヴァンケル型ロータリーエンジンでは適さなかった小型農耕機器、小型発電機、小型船外機、小型自動二輪車等の小排気量な用途から航空機への応用まで、極めて多岐に渡る使途への対応を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１における正面透視図である。
【図２】本発明の実施例１における側面断面図である。
【図３】本発明の実施例１におけるセパレータ詳細図である。
【図４】本発明の実施例１におけるローター部気密シーリング詳細図である。
【図５】本発明の実施例１における新たな形状の点火栓部断面図である。
【図６】本発明の実施例１におけるハウジング主部詳細図である。
【図７】本発明の実施例１におけるハウジング側面部詳細図である。
【図８】本発明の実施例１における真円形ローター部詳細図である。
【図９】本発明の実施例２における正面透視図である。
【図１０】本発明の実施例２におけるハウジング側面部及びローター側面図である。
【図１１】本発明の実施例３における正面透視図である。
【図１２】本発明の実施例３におけるハウジング側面部及びローター側面図である。
【図１３】本発明の実施例４における正面透視図である。
【図１４】本発明の実施例４におけるハウジング側面部図である。
【図１５】本発明の実施例４における側面断面図である。
【図１６】本発明の実施例４におけるセパレータ詳細図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ０１  気室１
Ａ０２  気室２
Ａ０３  気室３
Ｇ０１  気密シーリング１
Ｇ０２  気密シーリング２
Ｇ０３  気密シーリング３
Ｇ０４  気密シーリング４
Ｇ０５  補助気密シーリング１
Ｇ０６  補助気密シーリング２
Ｈ０１  主ハウジング
Ｈ０２  側壁ハウジング１
Ｈ０３  側壁ハウジング２
Ｈ０４  吸気口
Ｈ０５  排気口
Ｈ０６  セパレータガイド
Ｈ０７  気密シーリング５
Ｈ０８  オイル注入口
Ｈ０９  オイル排出口
Ｈ１０  気密シーリング溝１
Ｈ１１  負圧逃げ溝
Ｈ１２  加圧逃げ溝
Ｈ１３  気密シーリング溝２
Ｈ１４  出力軸受け
Ｐ０１  新たな形状の点火栓
Ｐ０１１  中心電極
Ｐ０１２  絶縁碍子
Ｐ０１３  外部電極
Ｒ０１  真円形ローター
Ｒ０２  出力軸
Ｒ０３  気室面
Ｒ０４  気室面支持部
Ｒ０５  セパレータ保持部
Ｓ０１  セパレータ
ＳＰ１  スプリング１
ＳＰ２  スプリング２
ＳＰ３  波型スプリング１
ＳＰ４  波型スプリング２
ＳＰ５  波型スプリング３
Ｈ０１Ｂ  主ハウジング
Ｈ０２Ｂ  側壁ハウジング１
Ｈ０３Ｂ  側壁ハウジング２
Ｈ０４Ｂ  吸気口
Ｈ０５Ｂ  排気口
Ｈ０６Ｂ  セパレータガイド
Ｈ０７Ｂ  気密シーリング５
Ｈ０８Ｂ  オイル注入口
Ｈ０９Ｂ  オイル排出口
Ｈ１０Ｂ  気密シーリング溝１
Ｈ１１Ｂ  負圧逃げ溝
Ｈ１２Ｂ  加圧逃げ溝
Ｈ１３Ｂ  気密シーリング溝２
Ｈ１４Ｂ  出力軸受け
Ｐ０１Ｂ  新たな形状の点火栓
Ｒ０１Ｂ  真円形ローター
Ｒ０２Ｂ  出力軸
Ｒ０５Ｂ  セパレータ保持部
Ｓ０１Ｂ  セパレータ
Ｈ０１Ｃ  主ハウジング
Ｈ０２Ｃ  側壁ハウジング１
Ｈ０３Ｃ  側壁ハウジング２
Ｈ０４Ｃ  吸気口
Ｈ０５Ｃ  排気口
Ｈ０６Ｃ  セパレータガイド
Ｈ０７Ｃ  気密シーリング５
Ｈ０８Ｃ  オイル注入口
Ｈ０９Ｃ  オイル排出口
Ｈ１０Ｃ  気密シーリング溝１
Ｈ１１Ｃ  負圧逃げ溝
Ｈ１２Ｃ  加圧逃げ溝
Ｈ１３Ｃ  気密シーリング溝２
Ｈ１４Ｃ  出力軸受け
Ｐ０１Ｃ  燃料噴射装置
Ｒ０１Ｃ  真円形ローター
Ｒ０２Ｃ  出力軸
Ｒ０５Ｃ  セパレータ保持部
Ｓ０１Ｃ  セパレータ
Ｇ０１Ｄ  気密シーリング１
Ｇ０２Ｄ  気密シーリング２
Ｇ０３Ｄ  気密シーリング３
Ｇ０５Ｄ  補助気密シーリング１
Ｇ０６Ｄ  補助気密シーリング２
Ｇ０７Ｄ  気密シーリング６
Ｇ０８Ｄ  気密シーリング７
Ｈ０１Ｄ  主ハウジング
Ｈ０２Ｄ  側壁ハウジング１
Ｈ０３Ｄ  側壁ハウジング２
Ｈ０４Ｄ  吸気口
Ｈ０５Ｄ  排気口
Ｈ０６Ｄ  セパレータガイド
Ｈ０７Ｄ  気密シーリング５
Ｈ０８Ｄ  オイル注入口
Ｈ０９Ｄ  オイル排出口
Ｈ１０Ｄ  気密シーリング溝１
Ｈ１１Ｄ  負圧逃げ溝
Ｈ１２Ｄ  加圧逃げ溝
Ｈ１３Ｄ  気密シーリング溝２
Ｈ１４Ｄ  出力軸受け
Ｈ１５Ｄ  気密シーリング溝３
Ｐ０１Ｄ  一般的扁平状点火栓
Ｒ０１Ｄ  真円形ローター
Ｒ０２Ｄ  出力軸
Ｓ０１Ｄ  セパレータ
ＳＰ１Ｄ  スプリング１
ＳＰ３Ｄ  波型スプリング１
【図１】
2005273505.tif 000002
【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】
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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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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