(57)【要約】【課題】従来の熱膨張を利用するものは石油、ガス等の熱源が限定され、確保出来ても、水などの作動媒体の確保は無ければ取りに行き、運ばなければならないし、貯めて用意して置く等利用は限られてしまうしまう点である。【解決手段】空気の利用の熱膨張の作動媒体なら何処でもいつでも確保出来る。閉じた容器の一部に貫通穴を設け、それを開閉する蓋を設け、容器を熱し、設定した気体圧力で蓋を開け、エネルギーを持った気体を放出、外部に仕事をする又は細長い容器内にピストンを設け、気体圧力でピストンを動かしながら外部に仕事をする。熱源はそこで容易に手に入る薪、枯れ葉、紙等でよい。もちろん石油、ガス等でもよい。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉じた容器の貫通穴に開閉蓋、排気蓋を設置し、その蓋を磁石又は伸縮する突起のよなもので押さえて閉めて保持し、容器を熱し、容器内の気体が膨張力を持ったならその磁石のように引力を急に弱くなってその蓋を開け、中の運動エネルギーを持った気体を出し、容器内を負圧にして容器の貫通穴に設置した吸気蓋より外部の気体を吸い込んで排気蓋、吸気蓋に設置したばねの力又は蓋の自重でするように排気蓋、吸気蓋を閉める熱膨張式駆動装置。
【請求項２】
閉じた容器の貫通穴に開閉蓋、排気蓋を設置し、その蓋を磁石又は伸縮する突起のよなもので押さえて閉めて保持し、容器を熱し、容器内の気体が膨張力を持ったならその磁石のように引力を急に弱くなってその蓋を開け、中の運動エネルギーを持った気体を出し、容器内を負圧にして排気蓋から外部の気体を吸い込んで排気蓋に設置したばねの力又は蓋の自重でするように排気蓋を閉める熱膨張式駆動装置。
【請求項３】
細長い 閉じた容器の貫通穴とその中を移動するピストンとそのピストンに設置した通貫穴とそれを開閉する蓋を設置し、その蓋をしめて容器を熱し、膨張力を持ちながらピストンを動かしてピストンのステーの外部駆動部から外部に仕事をし、その外部駆動部の無いところで抗力を急に弱くしてその蓋を開け、中の運動エネルギーを持った気体を出し、容器内を負圧にして容器の貫通穴に設置した吸気蓋より外部の気体を吸い込んで、移動先に設置した押し棒のようなものでピストンに設置した貫通穴の開閉する蓋を開け、蓋に設置したばねの力又は蓋の自重でするように容器内の余分な気体を出しながら移動元に戻り移動元に設置した押し棒のようなものでピストンに設置した通貫穴を開閉する開閉蓋を閉める熱膨張式駆動装置。
【請求項４】
閉じた容器の貫通穴とその細長い中を移動するピストンとそのピストンに設置した通貫穴とそれを開閉する蓋を設置し、その蓋をしめて容器を熱し、膨張力を持ちながらピストンを動かしてピストンのステーの外部駆動部から外部に仕事をし、そのステーの外部駆動部の無いところで抗力を急に弱くしてその蓋を開け、中の運動エネルギーを持った気体を出し、容器内を負圧にしてその蓋から外部の気体を吸い込んで、移動先に設置した押し棒のようなものでピストンに設置した貫通穴の開閉する蓋を開け、そこからピストンに設置したばねの力又はピストンの自重でするように容器内の余分な気体を出しながら移動元に戻り、移動元に設置した押し棒のようなものでピストンに設置した通貫穴を開閉する蓋を閉める熱膨張式駆動装置。
【請求項５】
ピストンのステーにピニオン車と噛み合うラック歯を設定、そのピニオン車にワンウエイ式車とワンウエイ式車にはずみ車を設置した請求項３又は４の熱膨張式駆動装置。
【請求項６】
膨張排気をプロペラのような気流で動くもので膨張エネルギーを取り出す請求項１又は請求項２の熱膨張式駆動装置。
【請求項７】
容器内部の 膨張排気を少なくとも１カ所の開放した面から出し、その排気の流れの方向を変える整流装置を設置した少なくとも１つの請求項１乃至請求項６の熱膨張式駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気等の気体の膨張力を利用する機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱膨張機関の一つとしてスターリングエンジン、ジェットエンジンがある。スターリングエンジンは気体を熱して膨張力でピストン移動させ、その気体を冷やして収縮させて元に戻し１サイクルを一巡させる、このピストンの動きで外部に仕事をさせるものであるが、このサイクルを成り立たせるには気体を冷やして収縮させなければならないし、動かすのに膨張力エネルギの一部を消費し、冷熱源が接近して機構が複雑になってしまう。
ジェットエンジンは圧縮、膨張だけで簡易だが、出力エネルギーのかなりの部分をタービン入力の気体圧縮エネルギーに使ってしまい、タービン 機構がかなり複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５６５２３６８
【０００４】
【特許文献２】特許４７８８９６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出力エネルギーのかなりの部分を入力の圧縮エネルギーに使ってしまう。  機構が複雑になる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１  密閉された容器（ボイラー）内の気体を加熱、膨張させ圧力を高めて、一気に排気蓋を開け、外部に放出させ運動エネルギーを得る。この時、容器の内部の気体は一斉に出口、外部に向かい、勢いがついているので、内部は負圧になる、負圧で自動的に吸気蓋が開き外部から気体を注入させてから吸気蓋を閉める、同時に排気蓋も閉めて１サイクルを一巡させる。
２  上記１の吸気蓋を無くして排気蓋に兼ねさせる
３  また密閉された容器の気体を加熱、膨張させながら膨張力でピストンの移動でエネルギーを取り出し、ピストンと容器の端部の間から一気に膨張ガスを排出し、容器の内部の気体は一斉に出口、外部に向かい、勢いがついているので、容器の内部は負圧になり、負圧で吸気蓋を開き外部から気体を注入させてから自重かバネの力で吸気蓋を閉める、同時にピストンの一部に開けた貫通穴の蓋を移動先に設置した突起で開け、ピストンの移動分だけ自重かバネで容器内部の気体を押し逃しながら元のピストンの位置に戻し、ピストンの一部に開けた貫通穴の蓋を移動元に設置した突起で塞ぎ１サイクルを一巡させる。
４     上記３の吸気蓋を無くして排気蓋に兼ねさせる
ピストンの移動速度を速めるようにピストン等の表又は裏を円錐状、流線型状のしてもよい。ピストン、容器の形状は円柱、球状の他どのようなものでもよい。容器内部が負圧になるなら排気蓋、排気蓋から気体が漏れてもよい。ここに使われる高温になる部分は金属などの耐熱性がよい。蓋と容器の当たる部分にパッキングを付けてより密着と消音させてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本装置は気体を冷やす装置がいらない。容器を熱する熱源は容器の外部の他、内部でもよいし、電気ヒータのようなものなら吸気、排気筒がいらない。機構が簡単である。気体が空気なら何処にでも無尽蔵にある。容器を熱せるなら熱源を選ばない。薪、紙などの可燃物で災害時の動力源、発電機をつければ電源になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】気体を噴出する本装置の外観図である。
【図２】図１の動作を表したのである。
【図３】てこを使用した圧力加減装置である。
【図４】機械的機構を使用した圧力加減装置である。
【図５】蓋を２分割など複数にしたのである。
【図６】膨張過程でピストンで膨張力を受け止めながらピストンの動きで外部に仕事            をするものである
【図７】図６の構造図である。
【図８】熱源の容器内部設置と電磁石、プロペラ、排気筒の設置図である。また１例としてのジェットパック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
安価、汎用な部品、最少な部品点数、簡易な構造で容易な設置、操作を実現した。
【実施例】
【００１０】
図１は一実施例としての本装置の斜視図である。熱源１で容器２の外部を熱し、容器内部の気体を膨張させる。ある圧力になると容器に開けた貫通穴を塞ぐ排気蓋３と繋がった永久磁石４は磁石の特性状、ステー５からわずかに離れただけで引力を失い、一気に離れ、中の気体を一気に外部に放出させ気体に運動エネルギーを与える。この運動エネルギーで外部に仕事をする。内部が負圧になればステー５−１に保持された容器に開けた貫通穴を塞ぐ吸気蓋７が開き始め気体が供給される。気体が供給され正圧近くになると引っ張りバネ８で容器２に戻され、密着される。また排気蓋３も圧縮バネ９で容器２に密着され、磁石４がステー５にくっつき保持される。バネはステーの外側か内側の設置の仕方により圧縮にも引っ張りバネにもなる。バネ８，９は少なくとも蓋を戻す強さがあればよい。これで１サイクルが終わり、以後繰り返す  ・・・丸数字１
吸気蓋７を無くし排気蓋３に兼用させ、排気蓋３の圧縮バネ９の強さを加減して容器に気体が満たされてから容器２に戻し密着させる  ・・・丸数字２
容器内部の圧力は磁石の強さ、磁石の数で加減する。排気蓋３、吸気蓋８の大きさ、面積は容器２の容量に対して一気に排気、吸気動作が出来るような大きさとする、例えば容器２の側面、上面、下面積に近いとか。容器に開けた貫通穴は円形状の他、三角でも四角でもどういうものでもよいが、それを塞ぐ蓋もその貫通穴の形状に合わせて塞げれば円形状の他どういうものでもよい。容器の形状も円柱状や球状の他、三角錐でも立方体のような多面体でもどういうものでもよい。
【００１１】
図２は図１の動作を表した図である。
熱源１で容器２を熱し、容器内部の気体を膨張させる・・・丸数字１
磁石４はステー５からわずかに離れただけで引力を失い、一気に離れ、中の気体を一気に外部に放出させ気体に運動エネルギーを与える。内部が負圧になれば吸気蓋７が開き気体が供給され始める・・丸数字２
終わると引っ張りバネ８で容器２に戻され、密着される。また排気蓋３も圧縮バネ９で容器２に密着され、磁石４がステー５にくっつき保持される、排気蓋３、磁石４のようにすばやく動けるように頭部を円錐形、流線形にしてもよい・・丸数字３
【００１２】
図３は蓋３を容器に直角に密接と磁石を動かして強さを調整出来るようにしたものである。ステー５、蓋保持ステー１０−１、１０−２，１０−３で平行になるように各接続点を滑節で結び、磁石４−１を図３で左右に移動してステー１０−３のモーメントを変える、引っ張り９−１で蓋を元に戻す。吸気蓋を容器の下部につけてもよい・・・丸数字１
蓋が開いた状態の図、吸気蓋を容器の側面につけてもよい、蓋部分の通風抵抗を低くする為に他より容器を太くする２−１。移動速度を速めるように排気蓋の表面を円錐状、流線型状３−１にしてもよい・・丸数字２
【００１３】
図４は磁石の代わりに機械的に圧するものである。蓋の支持ステー１１を先端部が他より細くなっている部分をボール１２−１，１２−２で押さえている。容器内圧力が高くなってくるとボールを押さえている圧縮バネ９−１、９−２が縮み、ボール間の間隔が広くなり、支持ステーの太い部分より広くなれば一気にステー１１は外れ、動く。圧縮バネ９−１、９−２の強さを加減すれば容器内圧力を調整出来る。吸気蓋３を容器２の上下方向に移動するようにしたような場合は圧縮バネ９の代わりに自重か重しを付けて重力で元に戻してもよい・・丸数字１
蓋が開いた状態の図、ネジ１３で同時に強さを調整してもよい・・丸数字２
圧縮バネで蓋を元に戻す。また衣類のフックボタンのようにステー５に凹みの部品を取り付けステー１１をその中心に動くように貫通させ、その先端に凸部の部品の中心部を取り付けてもよい。
【００１４】
図５は排気蓋３を２分割のように複数枚にしたものである。１枚と比較してステー５と容器の間隔を短く出来る。ステー１３−１の一端を蓋３−１と接続し、他端を容器部と滑節で接続し、ステー１３−２の一端とステー１３−１の中間を滑節で、ステー１３−２の他端をステー１１と滑節で結ぶ、蓋３−２側も同様にしてステー１１と滑節で結ぶ。３枚以上も同様してステー１１と滑節で結ぶ。
蓋が開いた状態の図・・丸数字２
容器の内側に開いて吸気蓋に用いてもよい・・丸数字３
【００１５】
図６は容器内圧力でピストンを動かしながらエネルギーを取り出すものである。圧力は絶対温度に比例、体積に反比例するので、温度と体積の関係で変わる。例えば体積が２倍になっても同じ圧力にしたいなら温度も２倍にすればよい。ピストン３内に貫通穴を設置し、その穴をもう一つのピストン３−３で開閉できるようにする。ピストン３−３のステー１４−３はピストン３のパイプ状のステー１４−１内に動くように設置してある。ステー１４−１の長さの一部にラック歯が付いている。その歯とかみ合いエネルギーを取り出す１方向に回るワンウエイクラッチ式のオピニオン歯車１５を設置する。ワンウエイクラッチ式でなくてもよい。吸気蓋７を容器２の下部に設置したような場合はバネの代わりに自重か重しを付けて重力で元に戻してもよい・・丸数字１
ピストン３−３はステー５に設置した押し棒１６でステー１４−３はピストン３−３を閉める方向に動き、圧縮バネ１５で状態を保持する。容器内圧力でステー１４−１は歯車１５を回しながら図で左に動き、ラック歯が付いていない位置で一気に滑って移動する  ・・丸数字２
容器内気体を排出し、押し棒１７でステー１４−３をピストン３−３の開状態にし、圧縮バネ１５の強さにうち勝ち、永久磁石１８で保持する。もう一つ永久磁石１８−１を設置すれば圧縮バネ１５はいらない。ステー１４−１に設置した引っ張りバネ１９でピストン３−３をピストン３−３との間隙から内部の気体を排出しながらピストン３は元の位置に戻る。ラック歯の部分は歯車１５が空回りする。本装置が上下に設置なら引っ張りバネ１９の代わりにピストン３の自重で移動出来る・・丸数字３
同時に押し棒１６でステー１４−３はピストン３−３を閉める方向に動き、圧縮バネ１５で状態を保持する。これで１サイクルが終わり、以後繰り返す。状態を保持するのに図４のようにボール１２−１のような伸縮する突起を窪み１２−５にいれてもよい。
排気蓋３を引っ張りバネ１９の強さを加減して容器に気体が満たされてから容器２に戻し密着させながら気体を抜きながら元に戻す・・丸数字４
ピストンが移動する筒部にさらに容器の全部又は容器の一部を被せたり又は容器をつないでもよい。ピストンが移動する筒部の断面形は円形状の他、三角でも四角でもどういうものでもよいが、その中を密着、密閉しながら移動するピストンはその筒部の形状に合わせた形状とする。容器の形状も円柱状や球状の他、三角錐でも立方体のような多面体でもどういうものでもよい。
【００１６】
図７は図６で説明した通りのピストン３，３−３とラック歯、ピニオン車１５の動きの関係を表したものである。パイプ状のステー１４−１の長手方向の周辺部に切り込みを入れ一部にラック歯１５−２を設置、またそのパイプ状のステーの中心部を円形状にあけ、パイプ状のステー１４−３を挿入する。ピストン３の一部にピストン３−３で開閉出来る貫通穴を設け、ステー１４−１の切り込み部から容器内部の気体を逃す。
ピニオン車１５にワンウエイクラッチ１５−１車を付け、それにはずみ車２０を被せるようにワンウエイクラッチ車の外被と固定し、そのはずみ車２０の軸より又ははずみ車にベルトを掛けるようにしてエネルギーを取り出すものであり、はずみ車効果により回転の脈動、ムラを減らせる。
【００１７】
図８は熱源の排気を容器の中に貫通したもので上面の他、側面２１−２から出してもよい。また膨張排気を開放した面から出し、その排気の流れの方向を変える整流装置で、風速を強め、風力発電のプロペラ２１のようなもので気流を受けて発電機を回す、気流そのものの勢いを利用する。またその高温エネルギーを利用してもよい。ピストンの外観を円錐状２１−１にし、容器側もそれに合わせて、納まりやすくする。永久磁石の代わりに電磁石２２を設置し容器内の圧力センサー２２−１の設定値でオフかオンする。容器の爆発を防ぐ安全弁２２−３を設置する・・丸数字１
人間が背負ってするジェットパックのように気流そのものの勢いを利用するものとして、本装置の容器の気体の膨張排気を共通の分配ダクト２３に入れ、その両端に回転する整流装置２３−１を付け、その整流器から腕、手方向にバー２３−２を設置し、その回転を両腕で独立して動かして膨張排気の向きを加減するものである。例えば一方が後ろ向き噴射、他方が前向き噴射なら人間はその場で回転する。熱源の強さも手元で加減する。 図８の２個の本装置の他、複数の本装置なら膨張排気を共通の分配ダクトに入れて膨張気体の排気のタイミングをずらせば脈動が少なくなり、一部が停止しても安全である・・丸数字２
膨張排気を少なくとも一カ所の開放した面から出し、その排気の流れの方向を変える整流装置は風速を強めるの他、安全な方向に向けるもので、上下２カ所の開放面なら上下に分散出来る、図１から図８での全部又は１部に付けてよい。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本装置は気体を熱して周期的にエネルギーを取り出す装置に関する。
【符号の説明】
【００１９】
１  熱源
２  容器
３  排気蓋
４  永久磁石
５  ステー
６  ばね
７  吸気蓋
８  ばね
９  ばね
１０  １１  ステー  
１２  ボール
１３  ステー
１４  ステー
１５  オピニオン歯車
１５−１  ワンウエイクラッチ    
１５−２  ラック歯
１６、１７  押し棒
１８  永久磁石
１９  引っ張りバネ
２０  はずみ車
２１  プロペラ
２１−１   円錐状のピストン
２１−２  排気筒
２２  電磁石
２２−１  圧力センサー
２２−３  安全弁
２３  ダクト
２３−１    回転する整流装置
２３−２      バー
【図１】
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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２】
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