(57)【要約】      （修正有）【課題】混合気の膨張エネルギーより、効率良く回転エネルギーを得るロータリーエンジンを提供する。【解決手段】ロータハウジング１１内に外周面がロータハウジングの内周面と第１及び第２の摺接位置１６，１７にて互いに摺接してなるロータ３１と、ロータに形成された第１乃至第４の溝部４１〜４４内に配置されて突出及び没入可能とされる第１乃至第４の仕切板４５〜４８とを備えたロータリーエンジン１で、第２の摺接位置は、ロータの回転角度が第１の摺接位置からロータの回転方向に１８０度よりも大きな角度で回転した時点で摺接する位置とされてなる、ロータハウジング内の空間は、第２及び第４の仕切板が第２の摺接位置から第１の摺接位置に到るまでの間に第２及び第４の仕切板がロータから突出する長さよりも、第１及び第３の仕切板が第１の摺接位置から第２の摺接位置１７に到るまでの間に第１及び第３の仕切板がロータから突出する長さの方が長い。【選択図】図１
2005256609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータハウジングと、このロータハウジング内に回転可能に配置され円柱状に成形されてなるとともに外周面は該ロータハウジングの内周面と第１及び第２の摺接位置にて互いに摺接してなるロータと、このロータの外周面からそれぞれ中心方向に長さを有するとともに該ロータの回転方向順に形成された第１乃至第４の溝部と、これら第１乃至第４の溝部内に配置されそれぞれ該第１乃至第４の溝部から突出可能且つ該第１乃至第４の溝部内に没入可能となされた第１乃至第４の仕切板と、を備え、上記ロータの回転に伴い、上記第１及び第３の仕切板は、上記第１の摺接位置を通過すると、上記第１又は第３の溝部から突出しそれぞれの先端がロータハウジングの内周面に摺接しながら上記第２の摺接位置に到るとともに、該第２の摺接位置を通過した後には、再び上記第１の摺接位置に到るまで上記第１又は第３の溝部内に没入し、また、上記第２及び第４の仕切板は、上記第１の摺接位置を通過すると、上記第２又は第４の溝部内に没入した状態で上記第２の摺接位置に到り、該第２の摺接位置を通過した後には、上記第２又は第４の溝部から突出しそれぞれの先端がロータハウジングの内周面に摺接しながら上記第１の摺接位置に到るよう構成され、上記第１及び第３の仕切板が上記第１の摺接位置から第２の摺接位置に到る過程で爆発行程及び排気行程がなされ、上記第２及び第４の仕切板が上記第２の摺接位置から第１の摺接位置に到る過程で吸気行程及び圧縮行程がなされるロータリーエンジンであって、
上記第２の摺接位置は、上記ロータの回転角度が第１の摺接位置からロータの回転方向に１８０度よりも大きな角度で回転した時点で摺接する位置とされてなるとともに、上記ロータハウジング内の空間は、上記第２及び第４の仕切板が上記第２の摺接位置から第１の摺接位置に到るまでの間に該第２及び第４の仕切板がロータから突出する長さよりも、上記第１及び第３の仕切板が上記第１の摺接位置から第２の摺接位置に到るまでの間に該第１及び第３の仕切板がロータから突出する長さの方が長くなるように成形されてなることを特徴とするロータリーエンジン。
【請求項２】
前記ロータの外周面であって前記第１の溝部と第４の溝部との間及び第２の溝部と第３の溝部との間には、それぞれ燃料と空気が混合された混合気が入る凹部が形成されてなることを特徴とする請求項１記載のロータリーエンジン。
【請求項３】
前記ロータハウジングの内周面には、前記ロータの外周面の曲率と同じ曲率となされ該ロータの外周面と摺接するとともに、前記凹部を閉塞する円弧状摺接面が前記第１の摺接位置に形成されてなることを特徴とする請求項２記載のロータリーエンジン。
【請求項４】
前記凹部は、前記ロータの回転方向にかけて該ロータの外周面から該ロータの中心方向までの距離が徐々に短くされてなるともに、該ロータの回転方向側端部には爆発行程時において該ロータの回転方向に作用する圧力を受ける平面部又は曲面部が形成されてなることを特徴とする請求項２又は３記載のロータリーエンジン。
【請求項５】
前記ロータに形成された凹部内には、点火プラグ又は該点火プラグの点火部が配置されてなることを特徴とする請求項２，３又は４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、内燃機関の一つであるロータリーエンジンに関するものであり、特にロータに仕切板が配設されてなるロータリーエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レシプロエンジンは自動車，船舶等の交通機関や農業，土木等のあらゆる産業分野において広く使用されている原動機であるが、こうしたレシプロエンジンは、ピストン，コンロッド，吸気弁及び排気弁などの往復動部分の振動或いはこの振動による騒音の発生等の種々の障害が避けられない。このために、往復動がなく一方向への回転の動力を得るロータリーエンジンが提案され実用化されている。特にロータリーエンジンの一つであるバンケル機関は、内周にトロコイド曲線面が形成されてなるとともに点火プラグや排気穴が設けられてなるロータハウジングと、このロータハウジングを両側から密閉した状態で挟むように固定されるとともに各々中心歯車が形成されてなるサイドハウジングと、上記ロータハウジング内に配設されるとともに上記サイドハウジングに形成された中心歯車に噛合する内歯歯車が形成されて全体形状が三角型の略おむすび状となされたロータと、上記サイドハウジングに形成された内歯歯車内に挿通され上記トロコイド曲線を描いて偏心量だけ偏心してなる偏心軸と、から概略構成されている。そして、上記ロータハウジングの内周面とロータの外周面とにより形成されるとともにロータの回転により容量が変化する三つの略三日月状の空間内において、吸入，圧縮，爆発，排気の１サイクルを完了させ、このサイクルの繰り返しによりロータを回転させ、これにより偏心軸を回転させて出力を得る。こうしたバンケル機関によるロータリーエンジンによれば、燃料の爆発により得られる運動は回転運動であることから、従来のレシプロエンジンのようにカム機構を必要とせず機構が簡単となるとともにエンジン自体の容積を小さくすることができる。
【０００３】
しかしながら、上述した従来のバンケル機関によるロータリーエンジンでは、ロータがロータハウジングの内周面に形成されたトロコイド曲線面上を摺接しつつ偏心しながら回転し、このロータの回転力が偏心軸に伝達される構造であることから、ロータ自体の振動を完全には解消することができず、偏心軸に対して効率の良い回転特性を得ることができない。このため本出願人は、ロータが偏心すること無く、回転軸を一定の位置を保って回転する新規なロータリーエンジンを開発し、特許出願をした（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２５０９５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載のロータリーエンジンでは、爆発行程でロータハウジング内に入れた混合気に点火プラグで着火することによる爆発で得られた燃焼ガスの膨張エネルギーが未だ残った状態でありながらも、ロータが１８０度回転する毎にロータハウジング内から燃焼ガスが排気される構成とされており、燃焼ガスの膨張エネルギーを活かしきっていない。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した従来のロータリーエンジンが有する課題を解決するために提案されてなるものであって、混合気の爆発による燃焼ガスの膨張エネルギーを、より効率良く出力として得ることができるロータリーエンジンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために提案されたものであり、第１の発明（請求項１記載の発明）に係るロータリーエンジンは、ロータハウジングと、このロータハウジング内に回転可能に配置され円柱状に成形されてなるとともに外周面は該ロータハウジングの内周面と第１及び第２の摺接位置にて互いに摺接してなるロータと、このロータの外周面からそれぞれ中心方向に長さを有するとともに該ロータの回転方向順に形成された第１乃至第４の溝部と、これら第１乃至第４の溝部内に配置されそれぞれ該第１乃至第４の溝部から突出可能且つ該第１乃至第４の溝部内に没入可能となされた第１乃至第４の仕切板と、を備え、上記ロータの回転に伴い、上記第１及び第３の仕切板は、上記第１の摺接位置を通過すると、上記第１又は第３の溝部から突出しそれぞれの先端がロータハウジングの内周面に摺接しながら上記第２の摺接位置に到るとともに、該第２の摺接位置を通過した後には、再び上記第１の摺接位置に到るまで上記第１又は第３の溝部内に没入し、また、上記第２及び第４の仕切板は、上記第１の摺接位置を通過すると、上記第２又は第４の溝部内に没入した状態で上記第２の摺接位置に到り、該第２の摺接位置を通過した後には、上記第２又は第４の溝部から突出しそれぞれの先端がロータハウジングの内周面に摺接しながら上記第１の摺接位置に到るよう構成され、上記第１及び第３の仕切板が上記第１の摺接位置から第２の摺接位置に到る過程で爆発行程及び排気行程がなされ、上記第２及び第４の仕切板が上記第２の摺接位置から第１の摺接位置に到る過程で吸気行程及び圧縮行程がなされるロータリーエンジンであって、上記第２の摺接位置は、上記ロータの回転角度が第１の摺接位置からロータの回転方向に１８０度よりも大きな角度で回転した時点で摺接する位置とされてなるとともに、上記ロータハウジング内の空間は、上記第２及び第４の仕切板が上記第２の摺接位置から第１の摺接位置に到るまでの間に該第２及び第４の仕切板がロータから突出する長さよりも、上記第１及び第３の仕切板が上記第１の摺接位置から第２の摺接位置に到るまでの間に該第１及び第３の仕切板がロータから突出する長さの方が長くなるように成形されてなることを特徴とするものである。
【０００７】
なお、この第１の発明のロータリーエンジンでは、上述の通り第１の摺接位置から第２の摺接位置までは、ロータの回転方向に１８０度よりも大きな角度に回転した位置に形成されている。このように角度を大きなものとすることによって、一回の爆発行程での燃焼ガスの膨張による回転軸の回転角を大きくすることができ、このロータリーエンジンをより効率の良いエンジンとすることができる。しかし、この角度を大きくしすぎると、ロータが第２の摺接位置から第１の摺接位置まで回転する間の圧縮行程において十分に混合気を圧縮することができなくなる。したがって、第１の摺接位置から第２の摺接位置までは、ロータの回転方向に１８０度よりも大きな角度であって、且つ、２７０度よりも小さな角度とすることが望ましい。
【０００８】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）に係るロータリーエンジンは、上記第１の発明において、前記ロータの外周面であって前記第１の溝部と第４の溝部との間及び第２の溝部と第３の溝部との間には、それぞれ燃料と空気が混合された混合気が入る凹部が形成されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）に係るロータリーエンジンは、上記第２の発明において、前記ロータハウジングの内周面には、前記ロータの外周面の曲率と同じ曲率となされ該ロータの外周面と摺接するとともに、前記凹部を閉塞する円弧状摺接面が前記第１の摺接位置に形成されてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）に係るロータリーエンジンは、上記第２又は第３の発明において、前記凹部は、前記ロータの回転方向にかけて該ロータの外周面から該ロータの中心方向までの距離が徐々に短くされてなるともに、該ロータの回転方向側端部には爆発行程時において該ロータの回転方向に作用する圧力を受ける平面部又は曲面部が形成されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）に係るロータリーエンジンは、上記第２、第３又は第４の発明において、前記ロータに形成された凹部内には、点火プラグ又は該点火プラグの点火部が配置されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この第１の発明のロータリーエンジンでは、第１の摺接位置と第２の摺接位置とがロータの回転方向に互いに１８０度以上大きな角度に広がって位置するとともに、このロータリーエンジンの爆発行程及び排気行程に対応する部分でのロータハウジングの内周面とロータの外周面との間隔を、このロータリーエンジンの吸気行程及び圧縮行程に対応する部分でのロータハウジングの内周面とロータの外周面との間隔よりも大きいものとした。第１の発明のロータリーエンジンでは、第１の摺接位置と第２の摺接位置とがロータの回転方向に互いに１８０度以上大きな角度に広がることから、１回の爆発当たりの燃焼ガスの膨張によるロータの回転角度を大きいものとすることができる。すなわち、一般的にレシプロエンジンでは、ボア及びストロークを大きくすることによって、燃焼ガスの膨張率を大きくすることができてより効率的に大出力を得られるが、この第１の発明のロータリーエンジンでは、従来のレシプロエンジンにいうストロークを大きくしたものと同様な効果を有し、上記従来のロータリーエンジンに比べて燃焼ガスの膨張率が大きいものとなる。更に、ロータハウジングの内周面とロータの外周面との間隔を大きくすることにより、従来のレシプロエンジンに言うボアを大きくしたものと同様な効果を有し、上記従来のロータリーエンジンに比べて燃焼ガスの膨張率が大きいものなる。したがって、この第１の発明のロータリーエンジンによれば、従来のロータリーエンジンと比べて同一量の燃料を用いた場合により大きな出力をより効率良く得ることができるものとなる。更に、一般的にレシプロエンジンでは、構造上混合気の圧縮比と燃焼ガスの膨張比とが同じものとならざるを得ないが、この第１の発明のロータリーエンジンによれば、この第１の摺接位置と第２の摺接位置との角度を適宜設定することにより、混合気の圧縮比と燃焼ガスの膨張率をそれぞれ同一なものとすることなく最適に設定することができ、より効率的に出力を得ることができる。
【００１３】
また、この第２の発明のロータリーエンジンでは、ロータの外周面上に混合気が入る凹部が形成されることから、このエンジンの爆発行程での燃焼ガスの膨張エネルギーを第１及び第３の仕切板及びロータハウジングの内周面と共に上記凹部の内周面で受けるものとなり、燃焼ガスの膨張のエネルギーをより直接的且つ効率的にロータの出力として得ることができる。
【００１４】
また、この第３の発明のロータリーエンジンでは、第１の摺接位置においてロータハウジングとロータとが、それぞれ同じ曲率の円弧状の面となっており、ロータハウジングの内周面とロータの外周面とが互いにこの円弧状の面同士で摺接しており、ロータが回転して該ロータの外周面上に形成された上記凹部がこの第１の摺接位置に位置した場合には、ロータハウジングの内周面によりロータに形成された凹部が閉塞される構成となっている。このため、ロータの凹部が第１の摺接位置に位置した時には、混合気がロータハウジングの内周面とロータの外周面の間に残ることなく、全てロータの凹部内に入り、効率良く圧縮することができる。また、この爆発直後には仕切板が燃焼ガスの膨張エネルギーを受けないため、燃焼ガスの漏れをより少ないものとすることができる。
【００１５】
また、この第４の発明のロータリーエンジンでは、上記凹部の形状について、凹部のロータ中心側の面が徐々に中心方向に傾き、また、該ロータの回転方向側に爆発行程での燃焼ガスの膨張エネルギーを受ける平面部又は曲面部が形成されてなることから、燃焼ガスの膨張エネルギーをより効率的にロータの出力を得ることができる。
【００１６】
また、この第５の発明のロータリーエンジンでは、点火プラグ又は点火プラグの点火部がロータハウジングではなく、ロータの凹部内に配置されてなることから、ロータハウジングと凹部との密閉がより確実なものとなる。すなわち、ロータハウジング側に点火プラグが配置された場合には、ロータの凹部の後端及び仕切板が点火プラグが配置箇所を通過する際にロータハウジングとロータの吸気側の空間側に混合気又は燃焼ガスが漏れるが、この発明ではこのような燃焼ガスの漏れを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るロータリーエンジンの一実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施例に係るロータリーエンジン１は、図１に示すように、ロータハウジング１１と、このロータハウジング１１内に配設されてなるロータ３１と、このロータ３１の中心に固定されてなる回転軸３２と、上記ロータ３１に形成されてなる第１乃至第４の溝部４１，４２，４３，４４と、これら第１乃至第４の溝部４１，４２，４３，４４のそれぞれに摺動自在に配設された第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８と、上記各第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８の摺動を規制するガイド部としての第１及び第２の規制レール２１，２２とを備えている。
【００１８】
上記ロータハウジング１１は、鋳型を用いた鋳造等によって成形されたものであり、上面１２及び下面１３と、これら上面１２及び下面１３の外周で鉛直状に連続する壁面１４とから構成されており、内部にロータ３１等が配設されてなる空間が形成されている。なお、この上面１２及び下面１３の平面形状は、図１等に示すように楕円形に似たものとなっている。特に、上面１２及び下面１３の外周の一部では、円柱状とされたロータ３１の外周と同一の曲率とされており、この位置では、ロータハウジング１１の壁面１４の内周面１５が後述するロータ３１の外周面３３の一部と面同士が対向して摺接する。（以下、内周面１５上のこの位置を、第１の摺接位置１６とする。）また、図２及び図３に示す第１の摺接位置１６のロータ３１の回転方向側端部１６ａからロータ３１の回転方向（図１中の反時計回り方向）に２０５度回転した位置において、ロータハウジング１１とロータ３１が再び摺接する。（以下、内周面１５上のこの位置を、第２の摺接位置１７とする。）なお、上記の通り第１の摺接位置１６では、ロータハウジング１１の内周面１５とロータ３１の外周面３３とは、面同士が対向して摺接しているが、第２の摺接位置１７では、ロータハウジング１１の内周面１５とロータ３１の外周面３３とは、上面１２及び下面１３双方に対して鉛直な高さ方向への直線同士が対向して摺接する。また、ロータハウジング１１の上面１２及び下面１３の平面形状は、ロータ３１の回転方向に向けて第１の摺接位置１６から第２の摺接位置１７に到るまでの間のロータハウジング１１の内周面１５とロータ３１の外周面３３との間の距離が、ロータ３１の回転方向に向けて第２の摺接位置１７から第１の摺接位置１６に到るまでの間のロータハウジング１１の内周面１５とロータ３１の外周面３３との距離よりも大きいものとされている。すなわち、ロータハウジング１１とロータ３１との間にできる空間について、ロータ３１の回転方向に向けて第１の摺接位置１６から第２の摺接位置１７に到る部分の容積は、ロータ３１の回転方向に向けて第２の摺接位置１７から第１の摺接位置１６に到る部分の容積に比べて大きいものとなっている。また、このロータハウジング１１の壁面１４上であって上記第２の摺接位置１７よりも僅かにロータ３１の回転方向とは逆向き側の位置には、爆発行程で生じた燃焼ガスを排気する排気口１８が設けられている。また、このロータハウジング１１の壁面１４上であって上記第２の摺接位置１７よりも僅かにロータ３１の回転方向側の位置には、図示しないキャブレタ又はインジェクタ等と連通して、外気と霧状となされた燃料であるガソリンとが混合されてなる混合気をこのロータハウジング１１内に吸気する吸気口１９が設けられている。なお、本発明の一実施例では、燃料としてガソリンを用いるものとし、また、補記類としてキャブレタ等を記載した。しかし、このエンジンの燃料に用いられるものはガソリンに限定されるものではなく、水素その他爆発的な燃焼をする物質を燃料とし、同時にキャブレタ等に替わる補機類を適宜使用してもよい。
【００１９】
さらに、上記ロータハウジング１１の上面１２の下面側には、第１の規制レール２１が形成されている。この第１の規制レール２１は、後述するロータ３１に配設された第１の仕切板４５及び第３の仕切板４７の摺動を規制するものであって、略楕円と円弧が連続する形状とされている。すなわち、この第１の規制レール２１の形状は、図２に示すように、回転軸３２と上記第２の摺接位置１７とを結ぶ図中に点線で示す仮想の線分と第１の規制レール２１との交点２１ａから、ロータ３１の回転方向に向けて、回転軸３２と上記第１の摺接位置１６のロータ３１の回転方向側端部１６ａとを結ぶ図中に点線で示す仮想の線分と第１の規制レール２１との交点２１ｂに到るまでの交点２１ａ，２１ｂ間では、この第１の規制レール２１は回転軸３２から一定距離を保ち、回転軸３２を中心とする円弧状となっている。また、この第１の規制レール２１の交点２１ｂからロータ３１の回転方向に交点２１ａに到るまでの間では、図２中に点線で示す回転軸３２からの一定距離を保つ円弧２１ｃより、その第１の規制レール２１の箇所に対応するロータハウジング１１の内周面１５とロータ３１の外周面３３との間の距離を加えて略楕円形状に膨出する形状となっている。同様に、上記ロータハウジング１１の下面１３の上面側には、第２の規制レール２２が形成されている。この第２の規制レール２２は、後述するロータ３１に配設された第２の仕切板４６及び第４の仕切板４８の摺動を規制するものであって、略楕円と円弧が連続する形状とされている。すなわち、この第２の規制レール２２の形状は、図３に示すように、回転軸３２と上記第１の摺接位置１６のロータ３１の回転方向側端部１６ａとを結ぶ図中に点線で示す仮想の線分と第２の規制レール２２との交点２２ａから、ロータ３１の回転方向に向けて、回転軸３２と第２の摺接位置１７とを結ぶ図中に点線で示す仮想の線分と第２の規制レール２２との交点２２ｂに到るまでの交点２２ａ，２２ｂ間では、この第２の規制レール２２は回転軸３２から一定距離を保ち、回転軸３２を中心とする円弧状となっている。また、この第２の規制レール２２の交点２２ｂからロータ３１の回転方向に交点２１ａに到るまでの間では、図３中に点線で示す回転軸３２からの一定距離を保つ円弧２２ｃより、その第２の規制レール２２の箇所に対応するロータハウジング１１の内周面１５とロータ３１の外周面３３との間の距離を加えて略楕円形状に膨出する形状となっている。なお、これら上面１２及び下面１３には、これら第１及び第２の規制レール２１，２２の他にも、回転軸３２が挿通する穴や、後述するロータ３１に形成された冷却用の透孔４０ａ，４０ｂに外気又はオイル等の冷媒を流すための穴及び点火プラグ７１，７２へ通電する電気コードが挿通する穴などが形成されているが、ここでは図示は省略する。
【００２０】
そして、図１に示すように、上記ロータハウジング１１内には、上述のようにロータ３１が回転可能に配設されている。このロータ３１は、鋳型等を用いて鋳造によって図４に示すように短円柱状に成形されてなるものであり、中心には回転軸３２が固定されてなるとともに、また、このロータ３１の径の長さは、上述したように、上記ロータハウジング１１の内周面１５上の第１及び第２の摺接位置１６，１７それぞれで摺接することができる長さとされている。また、このロータ３１には、該ロータ３１の外周面３３から中心方向に向かって上記第１乃至第４の溝部４１，４２，４３，４４が形成されている。これら第１乃至第４の溝部４１，４２，４３，４４は、第１の溝部４１から順に、図１及び図４に示すように反時計回り方向に順番に形成されているものであって、上記第２の溝部４２は、第１の溝部４１とは鈍角を形成してなり、また第３の溝部４３は、上記第１の溝部４１と同じ長さ方向に形成され、第４の溝部４４は、上記第２の溝部４２と同じ長さ方向に形成されている。そして、上記ロータ３１の外周面３３であって上記第１の溝部４１と第４の溝部４４との間及び第２の溝部４２と第３の溝部４３との間には、第１及び第２の凹部３４，３５が形成されている。これら第１及び第２の凹部３４，３５は、ロータ３１の回転方向にかけて、徐々に回転軸３２の方に近づく（徐々に第１及び第２の凹部３４，３５の深さが増す）形状となり、この第１及び第２の凹部３４，３５のロータ３１の回転方向側端部には、回転軸３２方向に向けてなる平面部３４ａ，３５ａが形成されており、本ロータリーエンジン１の作動中の爆発行程での燃焼ガスの膨張エネルギーをロータ３１に対して回転方向に作用させる。また、このロータ３１の厚さ方向の長さは、ロータ３１の上面３６及び下面３７がそれぞれ上記ロータハウジング１１の上面１２及び下面１３に摺接するものとなっている。また、これら上面３６及び下面３７より僅かに下方には、上記ロータハウジング１１の上面１２及び下面１３に形成された第１及び第２の規制レール２１，２２によってロータ３１の回転が規制されないように上凹面３８，下凹面３９が形成されている。これら上凹面３８及び下凹面３９は、第１及び第２の規制レール１３，１４の高さと略同じだけ上面３６及び下面３７よりも下方又は上方に位置しており、また、これら上凹面３８及び下凹面３９の直径は、上記第１及び第２の規制レール２１，２２が回転軸３２と最も離間した場合でも接触しない長さとされている。また、ロータ３１には、上凹面３８と下凹面３９とを貫通する透孔４０ａ，４０ｂが形成されている。これら透孔４０ａ，４０ｂは平面形状が扇状とされて回転軸３２を中心として対向するように位置しており、詳細は省略するが、このロータリーエンジン１の冷却のために外気又はオイル等の冷媒を流すために用いられる。また、このロータ３１には点火プラグ７１，７２が取り付けられており、点火プラグ７１，７２はそれぞれ点火部が上記第１及び第２の凹部３４，３５内に突出するように配置されている。
【００２１】
また、上記第１乃至第４の各溝部４１，４２，４３，４４内には、上述のようにそれぞれ第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８が配設されている。これら第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８は、図５及び図６に示すように、それぞれ厚手の鉄板を略長方形状に成形されたものである。これら第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８の先端は、何れもロータハウジング１１の内周面１５への摺接と離間を繰り返す。この摺接は、前記ロータハウジング１１の壁面１４の内周面１５に対して第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８によって区分されるそれぞれの空間の気密性を確実に保つものである。このため、この摺接によってロータ３１の回転に大きな抵抗を生ずることがないように、これら第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８の先端には、図５（Ａ）及び図６（A）に示すように、円弧状に傾斜してなる傾斜面４５ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａが形成されている。
【００２２】
また、上記第１の仕切板４５及び第３の仕切板４７は、図１中のＡ−Ａ線での断面図である図５（Ｂ）に示す形状とされている。すなわち、第１の仕切板４５及び第３の仕切板４７の下端には、これら各仕切板４５（４７）の長さ方向に細長い帯状の下側切欠部４９（５１）が形成されている。この下側切欠部４９（５１）は、前述したロータハウジング１１の下面１３に形成された第２の規制レール２２に各仕切板４５（４７）が当接されないようにするためのものである。したがって、この下側切欠部４９（５１）の切欠きの深さは、上記第２の規制レール２２の高さと略同じ高さとされており、長さは、各仕切板４５（４７）が回転軸３２と最も離間した場合でも上記第２の規制レール２２に接触しない長さとされている。また、各仕切板４５（４７）の上端には、各仕切板４５（４７）の長さ方向に細長い帯状の上側切欠部５３（５５）が形成されており、この上側切欠部５３（５５）には、それぞれ一対のベアリング５７，５８（６１，６２）が転動自在に配設されている。この上側切欠部５３（５５）は、前述したロータハウジング１１の上面１２に形成された第１の規制レール２１が挿通されるものであり、また、上記の一対のベアリング５７，５８（６１，６２）は、それぞれ第１の規制レール２１の側面にそれぞれ当接して挟持しつつ転動する。したがって、これら各仕切板４５（４７）は、ロータ３１の回転に伴って第１の規制レール２１にガイドされ、ロータ３１の第１の溝部４１及び第３の溝部４３内を摺動し、これら溝部４１，４３より突出或いは没入する。
【００２３】
一方、上記第２の仕切板４６及び第４の仕切板４８は、図１中のＢ−Ｂ線での断面図である図６（Ｂ）に示す形状とされている。すなわち、第２の仕切板４６及び第４の仕切板４８の上端には、これら各仕切板４６（４８）の長さ方向に細長い帯状の上側切欠部５４（５６）が形成されている。この上側切欠部５４（５６）は、前述したロータハウジング１１の上面１２に形成された第１の規制レール２１に各仕切板４６（４８）が当接されないようにするためのものである。したがって、この上側切欠部３４（３５）の切欠きの深さは、上記第１の規制レール２１の高さと略同じ高さとされており、長さは、各仕切板４６（４８）が回転軸３２と最も離間した場合でも上記第１の規制レール２１に接触しない長さとされている。また、各仕切板４６（４８）の下端には、各仕切板４６（４８）の長さ方向に細長い帯状の下側切欠部５０（５２）が形成されており、この下側切欠部５０（５２）には、それぞれ一対のベアリング５９，６０（６３，６４）が転動自在に配設されている。この下側切欠部３６（３７）は、前述したロータハウジング１１の下面１３に形成された第２の規制レール２２が挿通されるものであり、また、上記の一対のベアリング５９，６０（６３，６４）は、それぞれ第２の規制レール２２の側面にそれぞれ当接して挟持しつつ転動する。したがって、これら各仕切板４６（４８）は、ロータ３１の回転に伴って第２の規制レール２２にガイドされ、ロータ３１の第２の溝部４２及び第４の溝部４４内を摺動し、これら溝部４２，４４より突出或いは没入する。
【００２４】
以下、上述した構成に係る本実施例のロータリーエンジン１の回転動作について図７乃至図１０を参照しながら順を追って説明する。なお、これら図７乃至図１０に示すロータ３１は、全て同図中において反時計回り方向に回転するものである。また、このロータリーエンジン１は、図示しないセルモータにより既にエンジンが始動して定常的に爆発行程，排気行程，吸気行程及び圧縮行程が継続している状態であって、以下の回転動作の説明はこの回転動作の中での一サイクルを挙げて説明をする。
【００２５】
先ず、図７に示す状態は、本発明に係るロータリーエンジン１の圧縮行程，爆発行程及び排気行程の３つの行程が同時に進行する状態を示すものである。すなわち、第１の凹部３４内とこの第１の凹部３４に対応するロータハウジング１１の内周面１５により囲われた空間内に混合気が圧縮された圧縮行程の状態であり、先の爆発行程で生じた燃焼ガスの膨張を第３の仕切板４７の第２の凹部３５側の面により受ける爆発行程を終える状態を示すと共に、第３の仕切板４７のロータ３１の回転方向側の面により先の爆発行程で生じた燃焼ガスを排気口１８より排気する排気行程を終える状態を示すものである。なお、この時点では、上記第１の仕切板４５は、上記第１の規制レール２１の膨出が始まるところであることから、ロータ３１の第１の溝部４１から突出してロータハウジング１１の内周面１５へ該第１の仕切板４５の傾斜面４５ａが摺接を開始するところであり、上記第２の仕切板４６は、上記第２の規制レール２２の規制によりロータ３１の第２の溝部４２内に没入している。また、上記第３の仕切板４７は、上記第１の規制レール２１により規制されてロータ３１の第３の溝部４３から突出してロータハウジング１１の内周面１５へ該第３の仕切板の傾斜面４７ａが摺接をしており、上記第４の仕切板４８は、上記第２の規制レール２２によりロータ３１の第４の溝部４４内に没入している。
【００２６】
この混合気への圧縮が最大になされた図７に示す状態の直後に、図示しないバッテリーからの通電により点火プラグ７１が作用し、第１の凹部３４及び該第１の凹部３４に対応するロータハウジング１１の内周面１５に囲われた空間内に圧縮された混合気に着火し、この混合気が爆発し、燃焼ガスが膨張する爆発行程が始まる。この爆発行程では、先になされた爆発行程による慣性と共に、この燃焼ガスの膨張の圧力が第１の凹部３４のロータ３１の回転方向に形成された壁面に作用することにより、このロータ３１は図７に示す状態より反時計回り方向に回転する。このようにロータ３１が回転することにより、このロータ３１は図８に示す状態となる。この図８に示す状態では、本発明に係るロータリーエンジン１は爆発行程，排気行程及び吸気行程の３つの行程が同時に進行している。すなわち、第１の凹部３４及び第１の仕切板４５の第１の凹部３４側の面により上記の点火プラグ７１の作用での爆発によって燃焼ガスの膨張を受ける爆発行程の途中であると共に、この第１の仕切板４５のロータ３１の回転方向側の面が先の爆発行程により生じた燃焼ガスを排気口１８を介してロータハウジング内から排出する排気行程が始まった状態であり、また、吸気口１９から次に圧縮及び爆発がされる混合気が吸気される吸気行程が始まった状態である。なお、この時点では、第１の仕切板４５は、上記第１の規制レール２１に規制され、ロータ３１の第１の溝部４１から突出してロータハウジング１１の内周面１５へ該第１の仕切板４５の傾斜面４５ａが摺接している。また、第２乃至第４の仕切板４６，４７，４８は、それぞれ上記第１及び第２の規制レール２１，２２に規制され、ロータ３１の第２乃至第４の溝部４２，４３，４４内に没入している。
【００２７】
そして、更に燃焼ガスの膨張が続き、この燃焼ガスの膨張のエネルギーが第１の仕切板４５に作用し、更にロータ３１が回転して図９に示す状態となる。この図９に示す状態では、本発明に係るロータリーエンジン１は爆発行程，排気行程及び圧縮行程の３つの行程が同時に進行している。すなわち、第１の凹部３４及び第１の仕切板４５の第１の凹部３４側の面により上記の点火プラグ７１の作用での爆発によって燃焼ガスの膨張を受ける爆発行程の途中であると共に、この第１の仕切板４５のロータ３１の回転方向側の面が先の爆発行程により生じた燃焼ガスを排気口１８を介してロータハウジング内から排出する排気行程の途中であり、また、上記図８に示す状態のときに吸気口１９より吸気された混合気を、第２の凹部３５，第２の仕切板４６のロータ３１の回転方向側の面及びロータハウジング１１の内周面１５内に圧縮する圧縮行程が始まった状態である。なお、この時点では、先の図８に示す状態と同様に、第１の仕切板４５は、上記第１の規制レール２１に規制され、ロータ３１の第１の溝部４１から突出してロータハウジング１１の内周面１５へ該第１の仕切板４５の傾斜面４５ａが摺接しており、また、第２の仕切板４６は、上記第２の規制レール２２に規制され、ロータ３１の第２の溝部４２から突出してロータハウジング１１の内周面１５へ該第２の仕切板４６の傾斜面４６ａが摺接している。また、第３及び第４の仕切板４７，４８は、それぞれ上記第１及び第２の規制レール２１，２２に規制され、ロータ３１の第３及び第４の溝部４３，４４内に没入している。
【００２８】
そして、更に燃焼ガスの膨張が続き、この燃焼ガスの膨張のエネルギーが第１の仕切板４５に作用し、更にロータ３１が回転して図１０に示す状態となる。この図１０に示す状態では、図９に示す状態と同様に、ロータリーエンジン１は爆発行程，排気行程及び圧縮行程の３つの行程が同時に進行している。この図１０に示す状態における各第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８の摺動及び摺接の状態は、上記図９に示す状態と同様であるが、第１の凹部３４及び第１の仕切板４５の第１の凹部３４側の面により上記の点火プラグ７１の作用での爆発によって燃焼ガスの膨張を受ける爆発行程の途中であって図９に示す状態よりも更にロータ３１を反時計回り方向に回転させると共に、この第１の仕切板４５のロータ３１の回転方向側の面が先の爆発行程により生じた燃焼ガスを排気口１８を介してロータハウジング１１内から更に排出する排気行程の途中であり、また、上記図８に示す状態のときに吸気口１９より吸気された混合気を、第２の凹部３５，第２の仕切板４６のロータ３１の回転方向側の面及びロータハウジング１１の内周面１５内に更に圧縮する圧縮行程の途中の状態である。なお、この時点では、先の図８に示す状態と同様に、第１の仕切板４５は、上記第１の規制レール２１に規制され、ロータ３１の第１の溝部４１から突出してロータハウジング１１の内周面１５へ該第１の仕切板４５の傾斜面４５ａが摺接しており、また、第２の仕切板４６は、上記第２の規制レール２２に規制され、ロータ３１の第２の溝部４２から突出してロータハウジング１１の内周面１５へ該第２の仕切板４６の傾斜面４６ａが摺接している。また、第３及び第４の仕切板４７，４８は、それぞれ上記第１及び第２の規制レール２１，２２に規制され、ロータ３１の第３及び第４の溝部４３，４４内に没入している。
【００２９】
そして、図１０に示す状態からさらにロータ３１が反時計回り方向に回転すると、ロータ３１は図７に示す状態から１８０度回転した状態となる。すなわち、第２の凹部３５内とこの第２の凹部３５に対応するロータハウジング１１の内周面１５により囲われた空間内に混合気が圧縮された圧縮行程の状態であり、爆発行程で生じた燃焼ガスの膨張を第１の仕切板４５の第１の凹部３４側の面により受ける爆発行程を終える状態を示すと共に、第１の仕切板４５のロータ３１の回転方向側の面により先の爆発行程で生じた燃焼ガスを排気口１８より排気する排気行程を終える状態を示すものである。したがって、図７に示す上記第１の仕切板４５と第４の仕切板４８は、それぞれ図７に示す第２の仕切板４６と第３の仕切板４７と同じ状態となり、また、上記第２の仕切板４６と第３の仕切板４７は、それぞれ図７に示す第１の仕切板４５と第４の仕切板４８と同じ状態となることから、上記の図７に示す状態と同じ状態となる。以下、再び先の説明と同様に、第２の凹部３５内の点火プラグ７２が作用して、上記第２の凹部３５及び該第２の凹部３５に対応するロータハウジング１１の内周面１５に囲われた空間内に圧縮された混合気に着火し、この混合気が爆発し、燃焼ガスが膨張する新たな爆発行程が始まり、以下上記の動作を繰り返す。
【００３０】
なお、本実施の形態に係るロータリーエンジン１では、ロータハウジング１１とロータ３１それぞれ１つづつ備える構成となっているが、本発明に係るロータリーエンジンの構成は以上の構成に限られるものではない。すなわち、１つの回転軸に対して回転軸方向に区切られた複数にロータハウジングを連続させると共に、これら複数のロータハウジング内にそれぞれ一つずつロータを配置し、１つの回転軸を複数のロータにより回転させる構成としてもよい。これにより本発明に係るロータリーエンジンの径を大きくする以外にロータの数の増減によってもより大きな出力のエンジンを得ることができる。また、このように複数のロータを用いるロータリーエンジンにおいては、それぞれのロータでの爆発行程，排気行程，吸気行程，圧縮行程の位相を適宜ずらして動作するものとすることにより、より振動が少なくスムースに動作するロータリーエンジンを得ることができる。また、上記本実施の形態に係るロータリーエンジン１では、第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８のロータ３１からの突出及び没入が、前記ロータハウジング１１内の上面１２及び下面１３に形成された第１及び第２の規制レール２１，２２によってガイドされる構成となっているが、これら第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８の摺動の規制を他の手段によるものとしても良い。すなわち、詳細は示さないが、ロータ３１の第１乃至第４の溝部４１，４２，４３，４４内に弾性部材を入れて第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８をロータハウジング１１の内周面１５に摺動させると共に、突出が不要な場合にはピン等を係合させて摺動を規制させる構成としてもよい。また、ロータハウジング１１の内周面１５上の第１及び第２の摺接位置１６，１７及び第１乃至第４の仕切板４５，４６，４７，４８の先端であって該内周面１５との摺接する箇所には、他の部分に比して軟質の部材を用いることにより、混合気及び燃焼ガスが他の箇所に漏れないように摺接と密閉をより確実なものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るロータリーエンジンを示す断面図である。
【図２】図２は、ロータハウジングに形成された第１の規制レールを示す模式図である。
【図３】図３は、ロータハウジングに形成された第２の規制レールを示す模式図である。
【図４】図４は、本発明に係るロータを示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は、第１及び第３の仕切板を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、第１又は第３の仕切板の一側面を示すものであって、該第１又は第３の仕切板がロータに形成された第１又は第３の溝部内に配設された状態を模式的に示す図１のＡ−Ａ線における断面側面図である。
【図６】図６（Ａ）は、第２及び第４の仕切板を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、第２又は第４の仕切板の一側面を示すものであって、該第２又は第４の仕切板がロータに形成された第２又は第４の溝部内に配設された状態を模式的に示す図１のＢ−Ｂ線における断面側面図である。
【図７】図７は、ロータハウジング内で回転するロータに配設された各仕切板の動作を示すものであって、第１の仕切板と第４の仕切板との間において混合気が圧縮された状態、第１の仕切板と第２の仕切板との間において燃焼ガスが膨張する状態及び第２の仕切板と排気口との間において燃焼ガスが排気される状態を示す状態を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、同じくロータハウジング内で回転するロータに配設された各仕切板の動作を示すものであって、第１の仕切板と第１の摺接位置との間において燃焼ガスが膨張する状態、第１の仕切板と排気口との間において燃焼ガスが排気される状態及び第２の仕切板と第１の摺接箇所との間において混合気が圧縮される状態を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、同じくロータハウジング内で回転するロータに配設された各仕切板の動作を示すものであって、第１の仕切板と第１の摺接位置との間において燃焼ガスが膨張する状態、第１の仕切板と排気口との間において燃焼ガスが排気される状態及び第２の仕切板と第１の摺接箇所との間において混合気が圧縮される状態を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、同じくロータハウジング内で回転するロータに配設された各仕切板の動作を示すものであって、第１の仕切板と第１の摺接位置との間において燃焼ガスが膨張する状態、第１の仕切板と排気口との間において燃焼ガスが排気される状態及び第２の仕切板と第１の摺接箇所との間において混合気が圧縮される状態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    ロータリーエンジン
１１    ロータハウジング
１５    内周面
１６    第１の摺接位置
１７    第２の摺接位置
３１    ロータ
３３    外周面
３４    第１の凹部
３４ａ    平面部
３５    第２の凹部
３５ａ    平面部
４１    第１の溝部
４２    第２の溝部
４３    第３の溝部
４４    第４の溝部
４５    第１の仕切板
４６    第２の仕切板
４７    第３の仕切板
４８    第４の仕切板
７１，７２    点火プラグ
【図１】
2005256609.tif 000003
【図２】
2005256609.tif 000004
【図３】
2005256609.tif 000005
【図４】
2005256609.tif 000006
【図５】
2005256609.tif 000007
【図６】
2005256609.tif 000008
【図７】
2005256609.tif 000009
【図８】
2005256609.tif 000010
【図９】
2005256609.tif 000011
【図１０】
2005256609.tif 000012