(57)【要約】      （修正有）【課題】原動装置の始動に要する重量を可及的に低減した空陸両用乗物の原動装置を提供する。【解決手段】空中飛行用のガスタービン１０と、車輪に連結され車輪を駆動しまた車輪より駆動される走行用電動発電機２６と、走行用電動発電機２６に電力を供給しまた走行用電動発電機２６により充電される蓄電池３０と、補助エンジン３４と、補助エンジン３４により駆動されて蓄電池３０を充電しまた蓄電池３０より電力を供給されて補助エンジン３４を始動する補助電動発電機３２とを有し、ガスタービン１０は補助エンジン３４の吸気圧縮部３６に於いて圧縮されるか補助電動発電機３２と補助エンジンの少なくとも一方により駆動される補助圧縮機により圧縮された圧縮空気により始動される。【選択図】図１
2013204432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と翼とを備え、地上走行に加えて空中飛行ができる空陸両用乗物の原動装置にして、空中飛行用の推力を発生するガスタービンと、前記車輪に連結され該車輪を駆動しまた該車輪より駆動される走行用電動発電機と、前記走行用電動発電機に電力を供給しまた該走行用電動発電機により充電される蓄電池と、補助エンジンと、前記補助エンジンにより駆動されて前記蓄電池を充電しまた前記蓄電池より電力を供給されて前記補助エンジンを駆動する補助電動発電機とを有し、前記ガスタービンは前記補助エンジンに於いて圧縮された圧縮空気により始動されるようになっていることを特長とする空陸両用乗物の原動装置。
【請求項２】
前記圧縮空気は、前記補助エンジンが前記補助電動発電機により駆動されることにより前記補助エンジンの吸気圧縮部に於いて発生された圧縮空気であることを特徴とする請求項１に記載の空陸両用乗物の原動装置。
【請求項３】
前記圧縮空気は、前記補助エンジンが前記補助電動発電機により駆動されることと前記補助エンジンの自力運転とにより前記補助エンジンの吸気圧縮部に於いて発生された圧縮空気であることを特徴とする請求項１に記載の空陸両用乗物の原動装置。
【請求項４】
前記圧縮空気は、前記補助エンジンの自力運転により前記補助エンジンの吸気圧縮部に於いて発生された圧縮空気であることを特徴とする請求項１に記載の空陸両用乗物の原動装置。
【請求項５】
車輪と翼とを備え、地上走行に加えて空中飛行ができる空陸両用乗物の原動装置にして、空中飛行用の推力を発生するガスタービンと、前記車輪に連結され該車輪を駆動しまた該車輪より駆動される走行用電動発電機と、前記走行用電動発電機に電力を供給しまた該走行用電動発電機により充電される蓄電池と、補助エンジンと、前記補助エンジンにより駆動されて前記蓄電池を充電しまた前記蓄電池より電力を供給されて前記補助エンジンを駆動する補助電動発電機と、前記補助電動発電機および前記補助エンジンの少なくとも一方により駆動される補助圧縮機とを有し、前記ガスタービンは前記補助圧縮機に於いて圧縮された圧縮空気により始動されるようになっていることを特長とする空陸両用乗物の原動装置。
【請求項６】
前記圧縮空気は、前記補助圧縮機が前記補助電動発電機により駆動されることにより前記補助圧縮機に於いて発生された圧縮空気であることを特徴とする請求項５に記載の空陸両用乗物の原動装置。
【請求項７】
前記圧縮空気は、前記補助圧縮機が前記補助電動発電機と前記補助エンジンとにより駆動されることにより前記補助圧縮機に於いて発生された圧縮空気であることを特徴とする請求項５に記載の空陸両用乗物の原動装置。
【請求項８】
前記圧縮空気は、前記補助圧縮機が前記補助エンジンにより駆動されることにより前記補助圧縮機に於いて発生された圧縮空気であることを特徴とする請求項５に記載の空陸両用乗物の原動装置。
【請求項９】
前記補助エンジンはガスタービンであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の空陸両用乗物の原動装置。
【請求項１０】
前記補助エンジンはレシプロエンジンであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の空陸両用乗物の原動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪と翼とを備え、地上走行に加えて空中飛行ができる空陸両用乗物の原動装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車に翼と空中推進手段とを付加するか、或いは航空機に車輪駆動手段を付加して、空陸両用の乗物とすることは古くから考えられている。この場合、空中飛行が主であって、地上走行は付加的なものであれば、地上走行に際して特に車輪を駆動しなくても、空中飛行用の推進手段によって地上を走行することができるが、地上車としても実質的に運行される場合には、車輪駆動が必要である。下記の特許文献１には、単一のエンジンにより空中飛行用のプロペラと車輪とを駆動する構造が記載されており、下記の特許文献２、３、４では、発明は車輪の駆動に関するものではないが、車輪は空中飛行用の動力源とは別のエンジン或いは電動機により駆動されてよいものとされている。また空中飛行用動力源としてジェットエンジンが用いられれば、車輪駆動用動力源は必然的に空中飛行用動力源とは別の動力源となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８２９９２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２９４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１２５９７６号公報
【特許文献４】特開２００６−２１３２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原動装置が電動機ではなくエンジンである場合、始動用の機械的回転動力を必要とする。従って、差し当たり電動機では到底不可である空陸両用乗り物の空中飛行用原動装置には、始動用の機械的回転動力源が必要であり、従来より航空機にはエンジン始動手段として、エンジンスタータと称される電動機または圧縮空気で作動するニューマチックモータが設けられいるが、空中飛行用原動装置の始動装置の重量低減が求められるところ、空陸両用乗物では車輪駆動用の原動装置を備えているので、車輪駆動用の原動装置を空中飛行用原動装置の始動用動力源として利用することが考えられるかもしれない。しかし、空陸両用乗物に於いては、車輪とプロペラ或いはジェットエンジンの如き空中推進力発生手段とは互いにかなり隔たった位置にあるので、車輪駆動用原動装置により空中飛行用原動装置を駆動しようとすれば、その間に回転動力を伝達する回転動力伝達機構の重量が嵩み、空中飛行用原動装置の始動のために専用の電動機を設けるより更に重量が増大する恐れがある。
【０００５】
本発明は、空陸両用乗物の原動装置、特にその空中飛行用原動装置の始動に関する上記の問題に鑑み、空中飛行用原動装置の始動に要する重量を可及的に低減した空陸両用乗物の原動装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明は、車輪と翼とを備え、地上走行に加えて空中飛行ができる空陸両用乗物の原動装置にして、空中飛行用の推力を発生するガスタービンと、前記車輪に連結され該車輪を駆動しまた該車輪より駆動される走行用電動発電機と、前記走行用電動発電機に電力を供給しまた該走行用電動発電機により充電される蓄電池と、補助エンジンと、前記補助エンジンにより駆動されて前記蓄電池を充電しまた前記蓄電池より電力を供給されて前記補助エンジンを駆動する補助電動発電機とを有し、前記ガスタービンは前記補助エンジンに於いて圧縮された圧縮空気により始動されるようになっていることを特長とする空陸両用乗物の原動装置を提案するものである。
【０００７】
この場合、前記圧縮空気は、前記補助エンジンが前記補助電動発電機により駆動されることにより前記補助エンジンの吸気圧縮部に於いて発生された圧縮空気、または前記補助エンジンが前記補助電動発電機により駆動されることと前記補助エンジンの自力運転とにより前記補助エンジンの吸気圧縮部に於いて発生された圧縮空気、または前記補助エンジンの自力運転により前記補助エンジンの吸気圧縮部に於いて発生された圧縮空気であってよい。
【０００８】
或いはまた、上記の課題を解決するため、本発明は、車輪と翼とを備え、地上走行に加えて空中飛行ができる空陸両用乗物の原動装置にして、空中飛行用の推力を発生するガスタービンと、前記車輪に連結され該車輪を駆動しまた該車輪より駆動される走行用電動発電機と、前記走行用電動発電機に電力を供給しまた該走行用電動発電機により充電される蓄電池と、補助エンジンと、前記補助エンジンにより駆動されて前記蓄電池を充電しまた前記蓄電池より電力を供給されて前記補助エンジンを駆動する補助電動発電機と、前記補助電動発電機および前記補助エンジンの少なくとも一方により駆動される補助圧縮機とを有し、前記ガスタービンは前記補助圧縮機に於いて圧縮された圧縮空気により始動されるようになっていることを特長とする空陸両用乗物の原動装置を提案するものである。
【０００９】
この場合、前記圧縮空気は、前記補助圧縮機が前記補助電動発電機により駆動されることにより前記補助圧縮機に於いて発生された圧縮空気、または前記補助圧縮機が前記補助電動発電機と前記補助エンジンとにより駆動されることにより前記補助圧縮機に於いて発生された圧縮空気、または前記補助圧縮機が前記補助エンジンにより駆動されることにより前記補助圧縮機に於いて発生された圧縮空気であってよい。
【００１０】
以上いずれの場合にも、前記補助エンジンはガスタービンであってよく、或いはレシプロエンジンであってよい。
【発明の効果】
【００１１】
車輪と翼とを備え、地上走行に加えて空中飛行ができる空陸両用乗物の原動装置としては、車輪を駆動する原動装置が必要であるが、今一先ず車輪を電動駆動とし、それを車輪に連結され該車輪を駆動しまた該車輪より駆動される走行用電動発電機と、前記走行用電動発電機に電力を供給しまた該走行用電動発電機により充電される蓄電池により賄うものとする。これは、空陸両用乗物が地上走行に於いては、電動車であることを意味する。電動車の性能に於ける一つの限界は、外部電源による充電によらずに走行できる距離の限界であり、これを増大させることが電動車の改良に関する大きな課題の一つである。この課題を解決するための一つの手段として、乗物それ自身に発電手段を設けることが考えられており、その一つは、補助エンジンと、該補助エンジンにより駆動されて前記蓄電池を充電する補助発電機を設けることであるが、補助エンジンは始動用回転動力源を必要とするので、補助発電機を電動発電機とし、補助エンジンの始動にあたっては、前記蓄電池より補助電動発電機に電力を供給し、補助電動発電機を電動機として作動させて補助エンジンを始動するようにすることが考えられる。
【００１２】
以上の如く、空陸両用乗物の地上に於ける駆動を蓄電池と走行用電動発電機による電動駆動とし、その走行距離を増大させることを主たる目的として補助電動発電機と補助エンジンとが設けられるという前提構造に基づいて、空中飛行用の推力を発生する空中飛行用原動装置をガスタービンとすれば、ガスタービンはレシプロエンジンと異なり圧縮空気がロータに吹き付けられることにより滑らかに加速され、その回転速度が或る値以上になれば始動するので、上記の蓄電池と補助電動発電機と補助エンジンとを利用して圧縮空気を発生させ、それによって空中飛行用ガスタービンを始動させることを考える。
【００１３】
そこで、先ず、エンジンには吸気圧縮部が含まれていることに着目し、前記蓄電池を電源として前記補助電動発電機を電動機として作動させて前記補助エンジンを駆動し、該補助エンジンをその吸気圧縮部にて空気を圧縮する圧縮機として作動させることにより空中飛行用ガスタービン始動用圧縮空気を発生させることを考える。
【００１４】
この場合、補助エンジンの燃料供給系を作動させなければ、圧縮空気は補助エンジンが補助電動発電機により駆動されることにより発生された圧縮空気となるが、補助エンジンの燃料供給系を適当に作動させれば、圧縮空気は補助エンジンが補助電動発電機により駆動されることと補助エンジンの自力運転とにより発生された圧縮空気となり、更に燃料供給系の作動に合わせて補助電動発電機の出力を消滅させれば、圧縮空気を補助エンジンの自力運転により圧縮された吸気の一部を取り出した圧縮空気とすることができる。
【００１５】
或いはまた、上記の補助電動発電機と補助エンジンに加えて、これら補助電動発電機および補助エンジンの少なくとも一方により駆動される補助圧縮機が設けられれば、空陸両用乗物の地上に於ける駆動を蓄電池と走行用電動発電機による電動駆動とし、その走行距離を増大させることを主たる目的として補助電動発電機と補助エンジンとが設けられるという前提構造に基づいて、重量的には僅かの追加で済む補助圧縮機を設けるだけで、空中飛行用ガスタービンを始動させる圧縮空気を得ることができる。
【００１６】
この場合にも、補助エンジンの燃料供給系を作動させなければ、圧縮空気は補助圧縮機が補助電動発電機により駆動されることにより発生された圧縮空気となるが、補助エンジンの燃料供給系を適当に作動させれば、圧縮空気は補助圧縮機が補助電動発電機と補助エンジンとにより駆動されることにより発生された圧縮空気となり、更に補助エンジンの燃料供給系の作動に合わせて補助電動発電機の出力を消滅させれば、圧縮空気は補助圧縮機が補助エンジンにより駆動されることにより発生された圧縮空気となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による空陸両用乗物の原動装置を、補助エンジンが補助圧縮機として作動する一つの実施例について示す概略図である。
【図２】本発明による空陸両用乗物の原動装置を、補助エンジンに加えて補助圧縮機が設けられる一つの実施例について示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に於いて、１０は、図に外観としては示されていないが、車輪と翼とを備え、地上走行に加えて空中飛行ができる空陸両用乗物の、空中飛行用の推力を発生するガスタービンであり、図示の実施例ではターボファンエンジンである。ターボファンエンジン１０は、ファン１２の内周部と図示の実施例では軸流型のコンプレッサ１４とにより圧縮された吸気が燃焼器１６内にて燃料の燃焼により加熱され、これによって生じた高温高圧の燃焼ガスにより駆動される第一段タービン１８によりコンプレッサ１４が駆動され、続く第二段タービン２０によりファン１２が駆動され、第二段タービン２０より環状ノズル２２を経て噴出されるガス流と、回転するファン１２の外周部により付勢された空気が環状ノズル２４を経て排出される空気流とにより推力を発生するものである。一方、２６は空陸両用乗物の走行用電動発電機であり、車輪２８に連結され、乗物の加速時には該車輪を駆動し、また乗物の減速時には該車輪より駆動されるようになっている。３０は、乗物の加速走行時には走行用電動発電機２６に電力を供給し、また乗物の減速走行時には走行用電動発電機２６により充電される蓄電池である。
【００１９】
以上の構成のみでは、乗物の地上に於ける走行可能な距離は蓄電池３０の蓄電容量により制限される。この制限を緩和し、乗物の地上に於ける走行可能な距離を増大させるために、補助電動発電機３２とそれを駆動する補助エンジン３４とが設けられている。図１の実施例では、補助エンジン３４はガスタービンであり、補助電動発電機３２を駆動し、それによって生成された電力にて蓄電池３０を随時充電し、蓄電池３０の蓄電容量に対比して乗物の地上に於ける走行可能な距離を増大させるようになっている。補助エンジン３４は、始動時には他の動力源によって回転駆動されなければならなので、その時、補助電動発電機３２は、蓄電池３０より電力を供給されて、補助エンジン３４を駆動するようになっている。
【００２０】
補助エンジン３４は、ガスタービン１０を始動するとき、蓄電池３０より供給される電力にて補助電動発電機３２により駆動され、これによって補助エンジンの吸気加圧手段、即ち図示の実施例に於けるガスタービン３４では、その圧縮機部３６、が駆動されることにより生成された圧縮空気が、空気導管３８により図示の実施例では軸流型コンプレッサ１４の入口部へ導かれ、ノズル４０よりコンプレッサ１４の回転翼に噴きつけられ、ガスタービン１０を始動のために回転駆動するようになっている。
【００２１】
この場合、ガスタービン１０の始動用圧縮空気を発生させるとき、補助エンジン３４に於いて図には示されていないその燃料供給系が作動されなければ、圧縮空気は補助エンジン３４、特にその圧縮機部３６が補助電動発電機３２により駆動されることにより発生された圧縮空気となるが、補助エンジン３４の燃料供給系を適当に作動させれば、圧縮空気は補助エンジン３４が補助電動発電機３２により駆動されること、即ちその圧縮機部３６が補助電動発電機３２により駆動されることと、補助エンジン３４の自力運転、即ちその圧縮機部３６がそのタービン部４２により駆動されること、とにより発生された圧縮空気となる。更に補助エンジン３４の燃料供給系の作動に合わせて補助電動発電機３２の出力を消滅させれば、タービン１０を始動させるための圧縮空気は、補助エンジン３４の自力運転によりその吸気圧縮部にて圧縮された吸気の一部を取り出した圧縮空気となる。
【００２２】
図２は、図１に示す空陸両用乗物の原動装置の一部を変更した本発明の他の一つの実施例を示す図１と同様の概略図である。図２に於いて、図１に示す部分に対応する部分は、図１に於けると同じ符号により示されており、図１に於けると同様に作動する。
【００２３】
この実施例に於いては、タービン１０の始動用圧縮空気は、補助エンジン４４とは別体であって、補助電動発電機３２および補助エンジン４４の少なくとも一方により駆動される補助圧縮機４６により圧縮されるようになっている。この実施例では、補助エンジン４４はレシプロエンジンとされている。この場合にも、タービン１０の始動用圧縮空気は、補助エンジン４４に於いて図には示されていないその燃料供給系が作動されなければ、補助圧縮機４６が補助電動発電機３２により駆動されることにより発生された圧縮空気となるが、補助エンジン４４の燃料供給系を適当に作動させれば、圧縮空気は補助圧縮機４６が補助電動発電機３２により駆動されることと、補助圧縮機４６が補助エンジン４４により駆動されることとにより発生された圧縮空気となる。更に補助エンジン４４の燃料供給系の作動に合わせて補助電動発電機３２の出力を消滅させれば、タービン１０を始動させるための圧縮空気は、補助圧縮機４６が補助エンジン４４により駆動されることによる圧縮空気となる。
【００２４】
かくして、空陸両用乗物が、空中飛行に於いてはガスタービン１０により推進され、地上走行に於いては電動発電機２６により電動駆動され、地上走行に於ける走行可能距離を増大させるべく電動走行用の蓄電池３０が補助電動発電機３２と補助エンジン３４または４４により補助充電される場合に、補助充電のための手段に僅かの重量的追加を来たすだけで空中飛行用ガスタービン１０のための始動手段を得ることができる。
【００２５】
以上に於いては、本発明を二つの実施例について詳細に説明したが、これらの実施例に示した構造について、本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【符号の説明】
【００２６】
１０…ガスタービン、１２…ファン、１４…コンプレッサ、１６…燃焼器、１８…第一段タービン、２０…第二段タービン、２２、２４…環状ノズル、２６…走行用電動発電機、２８…車輪、３０…蓄電池、３２…補助電動発電機、３４…補助エンジン、３６…圧縮機部、３８…空気導管、４０…ノズル、４２…タービン部、４４…補助エンジン、４６…補助圧縮機
【図１】
2013204432.tif 000003
【図２】
2013204432.tif 000004