(57)【要約】【課題】ガス室に導入された高温高圧燃焼ガスの温度低下延いてはガス圧の低下を抑制し、高圧ガスによりピストンを支持（ガス圧フロート）し、ピストンとシリンダとの摩擦抵抗を減少させた往復動エンジンを提供すること。【解決手段】往復動エンジン１は、ピストン２のトップリング５とセカンドリング６とセカンドランド７、及びシリンダ内面８とにより囲まれて形成されたガス室４に、膨張行程の初期においてシリンダ内面８のスラスト側１０の上部位２０に設けたガス通路穴２１からピストン２上方の高温高圧燃焼ガス１２を導入し、この導入高温高圧燃焼ガス１２によってピストン２をスラスト側１０から支持するようになっており、ピストン２のセカンドランド７の表面１３に、断熱性の高い皮膜層１４を形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのトップリングとセカンドリングとセカンドランド及びシリンダ内面とにより囲まれて形成されたガス室に、膨張行程の初期において、シリンダ内面のスラスト側の上部位に設けたガス通路穴からピストン上方の高温高圧燃焼ガスを導入し、この導入した高温高圧燃焼ガスによってピストンをスラスト側から支持するようにした往復動エンジンにおいて、ピストンのセカンドランドの表面に、断熱性の高い皮膜層が形成されている往復動エンジン。
【請求項２】
皮膜層は、ステンレス鋼、セラミック等の熱伝導率の低い材料からなる請求項１に記載の往復動エンジン。
【請求項３】
皮膜層は、溶射法によって形成されている請求項１又２に記載の往復動エンジン。
【請求項４】
皮膜層は、二層以上からなる多層皮膜層である請求項１から３のいずれか一項に記載の往復動エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、爆発膨張行程において、ピストンに作用する側圧に対抗して、ピストンを高温高圧燃焼ガスによって支持（ガス圧フロート）し、ピストンとシリンダとの摩擦抵抗を減少させた往復動エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から４には、ピストンのセカンドランド部にガス室を形成し、爆発膨張行程初期に、このガス室に、シリンダ内面に設けたガス通路穴から、ピストン上方の高温高圧燃焼ガスを導入、保持させ、この導入した高温高圧燃焼ガスによりピストンをスラスト側から支持し、ピストンとシリンダ内面との摩擦抵抗を減少する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９２／０２７２２号
【特許文献２】国際公開第２００４／０７９１７７号
【特許文献３】欧州特許出願公開第１８７８９０１号
【特許文献４】国際公開第２００８／０４７４５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記技術においては、エンジン運転中、上記ガス室には、ピストン上方の高温高圧燃焼ガスの導入、保持、排出が繰り返されるが、ガス室は容積が小さい割にガス圧を囲む表面積が大きいため導入された高温高圧燃焼ガスは、ガス室に導入されると温度が下がり、ガス圧が下がるためピストンの支持力が下がる。
【０００５】
そこで、本発明は、ガス室に導入された高温高圧燃焼ガスの温度低下延いてはガス圧の低下を抑制し、高圧ガスによりピストンを支持（ガス圧フロート）し、ピストンとシリンダとの摩擦抵抗を減少させた往復動エンジンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ピストンのトップリングとセカンドリングとセカンドランド及びシリンダ内面とにより囲まれて形成されたガス室に、膨張行程の初期において、シリンダ内面のスラスト側の上部位に設けたガス通路穴からピストン上方の高温高圧燃焼ガスを導入し、この導入した高温高圧燃焼ガスによってピストンをスラスト側から支持するようにした往復動エンジンにおいて、ピストンのセカンドランドの表面に、断熱性の高い皮膜層を形成した往復動エンジンである。
【０００７】
上記皮膜層は、ステンレス鋼、セラミック等の熱伝導率の低い（断熱性の高い）材料を溶射して形成してよい。
【０００８】
上記皮膜層は、二層以上からなる多層皮膜層であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の往復動エンジンの運転によって、ガス室に導入された高温高圧燃焼ガスにさらされた皮膜層は、その断熱効果によって表面は高熱となるが、ピストン内部への熱移動（熱の逃げ）が小さい。即ち、ガス室内に導入された高温高圧燃焼ガスは、高温となった上記皮膜層の表面にさらされると共にこの皮膜層の断熱効果（低熱伝導率効果）によるピストン内部への熱の逃げが小さい。このため、導入された高温高圧燃焼ガスは、ガス室内での温度低下が抑制され、従って、高圧ガスを保ち、ピストンをスラスト側から十分に支持（ガス圧フロート）し続け、ピストンとシリンダ内面との摩擦抵抗を十分に減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施例往復動エンジンの断面説明図である。
【図２】図２は、図１に示すピストンの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。
【実施例】
【００１２】
図１は、爆発膨張行程におけるピストン２の降下工程初期の様子を示す。
【００１３】
図１には、爆発膨張行程初期にある本実施例の往復動エンジン１が、図２には、図１の往復動エンジン１のピストン２が示されている。３はシリンダ、そして、４はガス室である。ガス室４は、ピストン２のトップリング５とセカンドリング６と、セカンドランド７とシリンダ内面８とにより囲まれて形成されている。ガス室４は上下方向巾９がスラスト側１０で広く、反スラスト側１１で狭くなっている。
【００１４】
これは、ガス圧を受ける面積をスラスト側１０において広くし、反スラスト側１１で小さくし、導入、保持した高温高圧燃焼ガス１２によってピストン２をスラスト側１０から支持（ピストン側圧に対抗して）し、反スラスト側１１からの押し返しをわずかにするためにある。
【００１５】
セカンドランド７は、ピストン２の表面において、トップリング５の溝とセンカンドリング６の溝との間に配されており、上下方向巾９がスラスト側１０で広く、反スラスト側１１で狭くなっている。
【００１６】
ピストン２のセカンドランド７の表面１３には、熱伝導率の低い（断熱性の高い）皮膜層１４が被覆形成されている。
【００１７】
上記皮膜層１４は、ステンレス鋼、セラミック等の耐熱性及び断熱性の高い材料を溶射して形成されている。
【００１８】
図１に示されるように、本実施例の往復動エンジン１のピストン２について、ガス室４を形成するところのトップリング５は、ピストン頂面１５と平行に設けられており、他方セカンドリング６はスラスト側１０に向かって下り傾斜して設けられている。即ち、セカンドリング６はスラスト側１０においてトップリング５から遠く離れ、反スラスト側１１に近づくにつれて接近して設けられている。
【００１９】
よって、トップリング５とセカンドリング６との間（距離）、即ちガス室４の上下方向巾９はスラスト側１０において幅広く、反スラスト側１１に近づくにつれて次第に幅狭になっている。
【００２０】
また、シリンダ内面８のスラスト側１０の上部位２０には、複数のガス通路穴２１が設けられている。ピストン２の降下行程において、ピストン２のトップリング５がガス通路穴２１上を通過するとき、このガス通路穴２１の凹み２２を介して、ピストン２上方の燃焼室２３とピストン２のガス室４とが連通し、燃焼室２３の高温高圧燃焼ガス１２がガス室４に導入され保持される。
【００２１】
即ち、爆発膨張行程の初期において、ピストン２のトップリング５がシリンダ内面８の上部位２０のガス通路穴２１を通過するとき、ピストン２の上方の燃焼室２３とピストン２のガス室４とが通じ合い、高温高圧燃焼ガス１２がガス室４に導入、保持される。
【００２２】
このとき、ピストン２は、側圧の作用を受けスラスト側１０にシリンダ内面８に押し付けられようとするが、ガス室４に導入、保持された高温高圧燃焼ガス１２によってスラスト側１０から支持（ピストン２に作用する側圧に対抗して）された状態で降下する。
【００２３】
本発明の往復動エンジン１は、ガス室４を形成するピストン２のセカンドランド７の表面１３に熱伝導率の低い（断熱効果の高い）皮膜層１４が形成されている。皮膜層１４は、その断熱効果によって表面が高温となるが、ピストン２の内部への熱移動（熱の逃げ）が小さい。即ち、ガス室４内に導入された高温高圧燃焼ガス１２は、高温となった皮膜層１４の表面にさらされると共にこの皮膜層１４の断熱効果（低熱伝導率効果）によるピストン内部への熱の逃げが小さい。このため、導入された高温高圧燃焼ガス１２は、ガス室内での温度低下が抑制されて高温状態を保持する。従って、高圧ガスを保ち、ピストン２をスラスト側１０から十分に支持（ガス圧フロート）を続け、ピストン２とシリンダ内面８との摩擦抵抗を十分に減少させる。
【符号の説明】
【００２４】
１  往復動エンジン
２  ピストン
３  シリンダ
４  ガス室
５  トップリング
６  セカンドリング
７  セカンドランド
８  シリンダ内面
９  上下方向巾
１０  スラスト側
１１  反スラスト側
１２  高温高圧燃焼ガス
１３  表面
１４  皮膜層
１５  ピストン頂面
【図１】
2013011205.tif 000003
【図２】
2013011205.tif 000004