(57)【要約】【課題】燃料資源に起因する問題を起こさずに、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギーを効率よく取り出すこと【解決手段】吸気口１０７及び排気口１０９が設けられるハウジング１０１と、ハウジング内の内室１０３と、内室１０３に設けられるロータ１０５とからなり、ロータ１０５は作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを有し、作動面とハウジング１０１の内周面とで密閉された作動室Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを形成可能であり、ハウジング１０１には内室１０３と第１貫通孔１０８ａ及び第２貫通孔１０８ｂによって連通される副室１０６が設けられる。第１貫通孔は吸気口と一時的に連通可能であり、第２貫通孔は排気口と一時的に連通可能であり、第１貫通孔及び第２貫通孔を介して吸気口及び排気口は連通不可能であり、第１貫通孔及び第２貫通孔を介して副室と連通される２個の作動室は一時的に密閉可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮された炭酸ガスが供給される吸気口及び膨張した炭酸ガスが排出される排気口が設けられるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、
上記ロータは回転方向に沿った周面に等分された複数の作動面を有し、
該作動面と上記ハウジングの内周面とで密閉された作動室を形成可能であり、
上記ハウジングには上記内室とは別に副室が設けられ、
該副室と上記内室とは第１貫通孔及び第２貫通孔によって連通され、
上記第１貫通孔は上記ロータの回転によって上記吸気口と一時的に連通可能であり、上記第２貫通孔は上記排気口と一時的に連通可能であり、上記第１貫通孔及び上記第２貫通孔を介して上記吸気口及び上記排気口は連通不可能であり、さらに上記第１貫通孔及び上記第２貫通孔を介して上記副室と連通される２個の作動室は上記ロータの回転に伴い一時的に密閉可能となることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【請求項２】
圧縮された炭酸ガスが供給される吸気口及び膨張した炭酸ガスが排出される排気口が設けられるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、
上記ロータは回転方向に沿った周面に等分された複数の作動面を有し、
該作動面と上記ハウジングの内周面とで密閉された作動室が形成可能であり、
上記ハウジングには上記内室とは別に副室が設けられ、
該副室と上記内室とは第１貫通孔及び第２貫通孔によって連通され、
上記第１貫通孔は上記吸気口からロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した位置より吸気口側に設けられ、
上記第２貫通孔は上記第１貫通孔からロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した位置より第１貫通孔側に設けられ、
上記排気口は上記第２貫通孔からロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した位置より第２貫通孔側に設けられ、
上記吸気口と上記排気口とはロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した距離の２倍以上離れていることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記第２貫通孔の向きが上記排気口の延長線に対して略直角に設けられることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が４個であることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が５個であることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が７個であることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータを複数とし、上記各ロータは作動面の位相が重ならないようにずらせて設けることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする炭酸ガスエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、炭酸ガスの物理的性状を最大限に活用した、燃料の燃焼を伴わずにエネルギーを取り出す炭酸ガスエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は機関の内部で燃料を燃焼させてその熱エネルギーを利用する。使用する燃料のちがいによりガソリン機関、ガス機関、石油機関等種々のものがあり、世界中で広く普及し使用されている。
【０００３】
しかしながら、石油資源の枯渇が懸念されており、また燃焼の結果排出される排気ガスによる公害問題を惹起している。
【０００４】
外燃機関も燃料を燃焼させるという点で、上記した問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起する。
【０００５】
これらを解消すべく、クリーンエネルギーとして水素の利用が注目されているが、取扱いが至難のため、開発に行き詰まっているのが現状である。
【０００６】
このようにエネルギー源の確保が重要である反面、炭酸ガスの増大による弊害とくに地球温暖化問題が指摘されている。日本の炭酸ガス排出量は全世界の５％を占めると言われ、毎年約３８１００万トンもの膨大な量の炭酸ガスが大気中に排出されている。このうち約３割が発電等のエネルギー転換部門が占めている。このような憂慮すべき状態にあるにもかかわらず、世界経済の活発化・発展途上国の発展等により、京都議定書の如き政治的制約を尻目に炭酸ガスの排出は一層増大すると言われ、その有効利用はおろか増大防止を阻止できないでいる。とくに現代生活を支える電力エネルギーは炭酸ガスを大量に発生させる石油等の化石燃料を燃焼する火力発電が中心であるため、上記憂慮は深刻である。
【０００７】
出願人は、このような背景の下に提唱される画期的なエネルギーシステムに関し既に数件の特許出願をしており、本願発明はさらなる改良発明である。
【特許文献１】特開２００８−３８７４５号公報
【特許文献２】特開２００８−３８７４７号公報
【０００８】
本願発明にとり最も重要なことは炭酸ガスの亜膨張を生ぜしめるための密閉空間の形成であるが、これら先行発明における密閉空間の形成は必ずしも十分であるとは言い難かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明は燃料の燃焼を伴わずにエネルギーを取り出すことにより上記欠点を解消する全く新しい画期的な炭酸ガスエンジンを提案する。
【００１０】
つまり本願発明の目的は、燃料資源に起因する問題を起こさずにエネルギー源を確保することであり、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギーを効率よく取り出すことができる炭酸ガスエンジンを供する。とくに密閉空間の形成を確実にすることにより炭酸ガスの亜膨張を十分に生ぜしめ、これによりエネルギーを効率よく取り出すことを目的とする。
【００１１】
また他の目的は、内燃機関使用による炭酸ガスの増加を防止することであり、ひいては温暖化現象の防止に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的達成のため、本願発明による炭酸ガスエンジンは、圧縮された炭酸ガスが供給される吸気口及び膨張した炭酸ガスが排出される排気口が設けられるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、上記ロータは回転方向に沿った周面に等分された複数の作動面を有し、該作動面と上記ハウジングの内周面とで密閉された作動室を形成可能であり、上記ハウジングには上記内室とは別に副室が設けられ、該副室と上記内室とは第１貫通孔及び第２貫通孔によって連通され、上記第１貫通孔は上記ロータの回転によって上記吸気口と一時的に連通可能であり、上記第２貫通孔は上記排気口と一時的に連通可能であり、上記第１貫通孔及び上記第２貫通孔を介して上記吸気口及び上記排気口は連通不可能であり、さらに上記第１貫通孔及び上記第２貫通孔を介して上記副室と連通される２個の作動室は上記ロータの回転に伴い一時的に密閉可能となることを特徴とする。
また、圧縮された炭酸ガスが供給される吸気口及び膨張した炭酸ガスが排出される排気口が設けられるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、
上記ロータは回転方向に沿った周面に等分された複数の作動面を有し、該作動面と上記ハウジングの内周面とで密閉された作動室が形成可能であり、上記ハウジングには上記内室とは別に副室が設けられ、該副室と上記内室とは第１貫通孔及び第２貫通孔によって連通され、上記第１貫通孔は上記吸気口からロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した位置より吸気口側に設けられ、上記第２貫通孔は上記第１貫通孔からロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した位置より第１貫通孔側に設けられ、上記排気口は上記第２貫通孔からロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した位置より第２貫通孔側に設けられ、上記吸気口と上記排気口とはロータ回転方向に上記ハウジングの内周を上記作動面の数で等分割した距離の２倍以上離れていることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記第２貫通孔の向きが上記排気口の延長線に対して略直角に設けられることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が４個であることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が５個であることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が７個であることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項６のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータを複数とし、上記各ロータは作動面の位相が重ならないようにずらせて設けることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項７のいずれか一記載の炭酸ガスエンジンにおいて、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明は炭酸ガスの有する３つの優れた物理的性状、即ち、ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性を利用し、高圧状態で内室に供給された炭酸ガスが常圧になるときの体積膨張による力により作動子を駆動させ、これにより発生するエネルギーを複数回取り出す。よって、燃料の燃焼を伴わずにエネルギーを取り出すから、燃料資源に起因する問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがない。よって完全なクリーンエネルギーである。
【００１４】
また、炭酸ガスを用いるものの炭酸ガスを生じることがないので、現在以上の炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。
【００１５】
エネルギー源は資源枯渇のおそれがない炭酸ガスであり、しかも取り出されるエネルギーは後述するようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギーの実行性の点でも問題はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による炭酸ガスエンジンをさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図中の各頂点部に記載された一点鎖線は、各頂点部の中心を通る二等分線である。
【００１７】
図１において、炭酸ガスエンジン１はアルミニウム合金製の密閉された円筒からなるハウジング１０１と、該ハウジング１０１の内室１０３に回転可能に設けられるアルミニウム合金製のロータ１０５とからなる。上記ハウジング１０１は密閉に形成された円筒が横設され、内部に断面円形に形成される内室１０３を、外部には副室１０６を有し、該内室１０３と該副室１０６とは貫通孔１０８ａ，１０８ｂによって連通されている。
【００１８】
上記ハウジング１０１には圧縮された状態の炭酸ガス３５ａを内室内に供給するための吸気口１０７が設けられ、該吸気口１０７の位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を５分の１進んだ位置よりやや吸気口１０７側に第１の貫通孔１０８ａを設ける。そして、該貫通孔１０８ａの位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を５分の１進んだ位置よりやや貫通孔１０８ａ側に第２の貫通孔１０８ｂを設け、上記吸気口１０７の位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を５分の２進んだ位置よりやや回転方向側に排気口１０９を設ける。このとき排気口１０９と貫通孔１０８ｂとの距離はハウジング１０１の内周を５等分割した距離より短くなっている。これにより、ロータ１０５の回転に伴って吸気口１０７と貫通孔１０８ａとが連通されるときは排気口１０９と貫通孔１０８ｂとは連通されず、逆に排気口１０９と貫通孔１０８ｂとが連通するときは吸気口１０７と貫通孔１０８ａとが連通しない。また、上記貫通孔１０８ａと上記貫通孔１０８ｂを介して上記副室１０６と連通される２個の作動室Ａ，Ｅは上記ロータ１０５の回転に伴い一時的に密閉状態となる。上記排気口１０９は上記吸気口１０７より大に形成される。
【００１９】
上記ロータ１０５の断面は、正五角形の各辺を内側に向かって５分の１円弧状に凹として、各頂点部を弯曲させた形状となっており、このようにしてできた５個の凹面が作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを形成する。上記頂点部は圧力シールが設けられており、ハウジング内周面とロータの５個の作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとによってできる５個の作動室内の圧力が保持される。この５個の作動室は作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅにそれぞれ対応させ作動室Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとする。なお、この圧力シールはオイルシールを兼ねる。
【００２０】
本実施例の場合、上記構成のハウジング１０１及びロータ１０５が２個連結される。１０２は上記２個のロータ１０５が固着されるロータ軸であり、該ロータ軸１０２により２個のロータ１０５が２個のハウジング１０１内の中央部に回転可能に取り付けられる。この際各ロータ１０５は出力の円滑性を確保するため、作動面の位相が重ならないようずらせて設ける。上記ロータ軸１０２の一端にはフライホイール（図示省略）が設けてある。
【００２１】
上記各ハウジング１０１の各内室１０３には高圧状態の炭酸ガス３５ａが供給され、該炭酸ガス３５ａが大気圧になるときの体積膨張による力により上記各ロータ１０５がロータ軸１０２を中心にして矢示する一方向に回転する。各作動室Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅはロータの回転に伴い吸入膨張行程、亜膨張行程、膨張排出行程又は大気圧保持行程のいずれかを担う。
【００２２】
吸入膨張行程は、第１次吸入膨張行程と第２次吸入膨張行程とからなり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが吸気口１０７から供給され、上記ロータ１０５のいずれかの作動面ａ〜ｅを押圧する行程で、このとき対象となる作動面に対応する作動室について注目すると、吸気口１０７は「開」、排気口１０９は「閉」となっている。亜膨張行程は、吸入膨張行程の高圧状態を保持する行程で、吸気口１０７及び排気口１０９はともに「閉」となっている。膨張排出行程は、高圧状態の炭酸ガス３５ａが排気口１０９より大気圧状態となって外部に排出される行程で、このとき吸気口１０７は「閉」、排気口１０９は「開」となっている。大気圧保持行程は、吸気口１０７が「閉」及び排気口１０９が「開」から吸気口１０７が再び「開」となるまでの行程であり、これによりロータ１０５の回転に円滑性を付与する。
【００２３】
次に図２に基づき本願発明の作動原理を説明する。図２はロータ１０５が内室１０３内で回転するときの位置と炭酸ガスの膨張の様子を模式化した図であり、特に作動室Ａ（作動面ａ）及び作動室Ｅ（作動面ｅ）に注目している。図２のＩ、ＩＩはそれぞれ第１次吸入膨張行程、第２次吸入膨張行程であり、大気圧であった作動室Ａ及び作動室Ｅが炭酸ガスの亜膨張により高圧状態になるまでを示す。図２のＩＩＩは亜膨張行程であり、密閉された作動室Ａ及び作動室Ｅ内が高圧に保持されている状態を示す。図２のＩＶ及びＶは膨張排出行程であり、高圧であった作動室Ａ及び作動室Ｅから炭酸ガスが排気されるまでを示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図２のＶＩは大気圧保持行程を示し、このときの作動室Ｅは大気圧となる。なお、このとき作動室Ｂは吸入膨張行程を経て亜膨張行程となっており（図２のＶＩ）、このとき作動室Ａも吸入膨張行程を経て亜膨張行程である。
【００２４】
炭酸ガス３５ａは初期タンク３１（図９に示す）又は循環タンク７３よりパイプ３３を経て高圧状態のまま炭酸ガスエンジン１に供給されるのであるが、この炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１の内室１０３に流入されるときの様子を図２に基づいて説明してみる。
【００２５】
まず始動を図示しないセルスターターにより行ない、ロータ１０５を強制回転させる。ロータ１０５が図２のＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７が「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａが作動室Ａに流入する第１次吸入膨張行程である。炭酸ガス３５ａは、作動室Ａに対し吸気口１０７が「開」になると膨張しながら一気に流入し、圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ内は高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。
【００２６】
さらにロータ１０５が回転し図２のＩＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７及び貫通孔１０８ａが「開」であり作動室Ｅに対して貫通孔１０８ｂが「開」で排気口１０９が「閉」のときは、作動室Ａ及び作動室Ｅが副室１０６を介して吸気口１０７と連通するため、該作動室Ａ及び作動室Ｅに高圧状態の炭酸ガス３５ａが流入する第２次吸入膨張行程となる。作動室Ａに対して貫通孔１０８ａが「開」となるまでは、作動室Ａは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされている。そのため作動室Ａに対して貫通孔１０８ａが「開」となると、炭酸ガス３５ａは貫通孔１０８ａがさらに「開」となるように膨張しながら副室１０６に一気に流入し、さらに貫通孔１０８ｂを通って作動面ｅの下端部（頂点側）から作動室Ｅに流入する。このとき作動室Ａに対して吸気口１０７は「開」であるため、該吸気口１０７からも炭酸ガス３５ａが流入し作動室Ａ、副室１０６及び作動室Ｅの圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ、副室１０６及び作動室Ｅは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。このように炭酸ガス３５ａが、貫通孔１０８ａをさらに「開」とする力と、膨張しながら貫通孔１０８ｂを通り作動面ｅの下端部（頂点側）に衝突するときの力がロータ１０５の回転とくに回転方向性に寄与している。
【００２７】
さらにロータ１０５が回転し図２のＩＩＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７が「閉」であり貫通孔１０８ａが「開」、そして作動室Ｅに対して貫通孔１０８ｂが「開」であり排気口１０９が未だ「閉」のときは、高圧状態を保持する亜膨張行程である。亜膨張行程においてはロータ１０５の頂点部には圧力シールが設けられているため作動室Ａ、副室１０６及び作動室Ｅが一時的に密閉状態となり、これら３室の容積の限度内で高圧状態を保持したまま次行程に進むことができる。このように一旦亜膨張行程を経るため吸気口１０７と排気口１０９とが連通することはない。なお、このとき作動面ｂ（作動室Ｂ）について注目すると、吸気口１０７が「開」となっており第１次吸入膨張行程になっている。
【００２８】
さらにロータ１０５が回転し図２のＩＶ及びＶの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７が「閉」であり貫通孔１０８ａが「開」、そして作動室Ｅに対して貫通孔１０８ｂが「開」でありさらに排気口１０９が「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａを大気圧下に排出する膨張排出行程である。ロータ１０５の回転により排気口１０９が「開」となった瞬間、即ち排気口１０９がピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは排気口１０９から爆発的に膨張しながら排出される。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排気口１０９に向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のｅ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排気口１０９側の下端部の面にだけ集中してかかる。よって排気口１０９は益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排気口１０９に向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（これを「膨張力」と呼ぶ）は一層ロータ１０５の排気口１０９側の下端部の面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排気口１０９側の下端部の面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。
【００２９】
この点を図３（ＡＡ）乃至（ＤＤ）に基づきもう少し詳しく説明する。図３（ＡＡ）は図２の行程ＩＩＩのＡＡ部拡大図、図３（ＢＢ）は図２の行程ＩＶのＢＢ部拡大図、図３（ＣＣ）は図２の行程ＩＶと行程Ｖの中間状態を示す拡大図、図３（ＤＤ）は図２の行程ＶのＤＤ部拡大図である。図３（ＡＡ）に示すように膨張排出行程の直前の状態では炭酸ガス３５ａの膨張（亜膨張）の力は作動室Ａ，Ｅ及びロータ１０５のすべての面にかかっている。しかし、排気口１０９が「開」となった瞬間、炭酸ガス３５ａは高圧の作動室Ｅから低圧（大気圧）の開口部分１０９に向けて急激に流れ噴出する（図３（ＢＢ））。このとき作動室Ｅ内をみると、排気口１０９付近は大気圧に曝されるので圧力が不均衡となる圧力不均衡部Ｐ0が形成され、この圧力不均衡部Ｐ0は、炭酸ガス３５ａが噴出すると低圧となるので、隣接する層Ｐ1の炭酸ガス３５ａが移動してくる。これにより、作動室Ｅ内の排気口１０９の反対側及び作動室Ａには比較的に低圧の部分Ｌが形成される。このような炭酸ガス３５ａの移動は図３（ＣＣ）及び図３（ＤＤ）に示すように次々に連鎖的になされる。よって作動室Ｅには炭酸ガス３５ａが抜けた低圧空間Ｌが形成されこの低圧空間Ｌは徐々に大となり、他方、排気口１０９付近の圧力不均衡部Ｐ0には次々に新たな炭酸ガス３５ａが爆発的に移動してくるので、圧力不均衡部Ｐ0は大気圧より常に高圧となっている。そして圧力不均衡部Ｐ0から次々に排出される炭酸ガス３５ａは排気口１０９より排出されるとき、即ちロータ１０５が「１」の位置から「ｎ」の位置に至るまで爆発的に膨張するから、排出される炭酸ガス３５ａはロータ１０５の排気口１０９側の下端部の面を押圧し、ロータ１０５はハウジング１０１に枢着されているため、上記した炭酸ガス３５ａの膨張力により回転するのである。つまり、排出される炭酸ガス３５ａは圧力不均衡部Ｐ0での爆発的膨張と該圧力不均衡部Ｐ0への補給が連続的になされるため爆発的な膨張が持続的になされ、これによりロータ１０５が回転する。
【００３０】
さらにロータ１０５が回転し図２のＶＩの位置になると、作動室Ｅは膨張排出行程が完全に終了しており大気圧保持行程となっている。一方、作動室Ａは作動室Ｂの第２次吸入膨張行程による亜膨張行程となっており、今度はロータ１０５の作動室Ｂ及び作動室Ａにおいて上記した一連の行程が繰り返されることになる。
【００３１】
その後は上記した一連の行程がそれぞれの作動室Ａ乃至Ｅで連続的に繰り返されることにより炭酸ガスエンジンが作動することになるのである。
【００３２】
本実施例においては、ロータ１０５は位相をずらせて２個連接されているため、作動面ａ〜ｅにおける上記行程は一のロータ１０５の作動面ａ〜ｅと他のロータ１０５の作動面ａ〜ｅがそれぞれ連続して行われる。よってエンジン出力が増大するとともに、出力の円滑性が確保される。
【００３３】
図４はロータ１０５の作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄを４個とした他の実施の形態を示す。上記ハウジング１０１は密閉に形成された円筒が横設され、内部に断面円形に形成される内室１０３を、外部には副室１０６を有し、該内室１０３と該副室１０６とは貫通孔１０８ａ，１０８ｂによって連通されている。
【００３４】
上記ハウジング１０１には圧縮された状態の炭酸ガス３５ａを内室内に供給するための吸気口１０７が設けられ、該吸気口１０７の位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を４分の１進んだ位置よりやや吸気口１０７側に第１の貫通孔１０８ａを設ける。そして、該貫通孔１０８ａの位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を４分の１進んだ位置よりやや貫通孔１０８ａ側に第２の貫通孔１０８ｂを設け、上記吸気口１０７の位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を４分の２進んだ位置よりやや回転方向側に排気口１０９を設ける。このとき排気口１０９と貫通孔１０８ｂとの距離はハウジング１０１の内周を４等分割した距離より短くなっている。これにより、ロータ１０５の回転に伴って吸気口１０７と貫通孔１０８ａとが連通されるときは排気口１０９と貫通孔１０８ｂとは連通されず、逆に排気口１０９と貫通孔１０８ｂとが連通するときは吸気口１０７と貫通孔１０８ａとが連通しない。また、上記貫通孔１０８ａと上記貫通孔１０８ｂを介して上記副室１０６と連通される２個の作動室Ａ，Ｄは上記ロータ１０５の回転に伴い一時的に密閉状態となる。上記排気口１０９は上記吸気口１０７より大に形成される。
【００３５】
上記ロータ１０５の断面は、正方形の各辺を内側に向かって４分の１円弧状に凹として、各頂点部を弯曲させた形状となっており、このようにしてできた４個の凹面が作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄを形成する。上記頂点部は圧力シールが設けられており、ハウジング内周面とロータの４個の作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄとによってできる４個の作動室内の圧力が保持される。この４個の作動室は作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄにそれぞれ対応させ作動室Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。なお、この圧力シールはオイルシールを兼ねる。
【００３６】
次に図４に基づき本願発明の作動原理を説明する。図４はロータ１０５が内室１０３内で回転するときの位置と炭酸ガスの膨張の様子を模式化した図であり、特に作動室Ａ（作動面ａ）及び作動室Ｄ（作動面ｄ）に注目している。図４のＩ、ＩＩはそれぞれ第１次吸入膨張行程、第２次吸入膨張行程であり、大気圧であった作動室Ａ及び作動室Ｄが炭酸ガスの亜膨張により高圧状態になるまでを示す。図４のＩＩＩは亜膨張行程であり、密閉された作動室Ａ及び作動室Ｄ内が高圧に保持されている状態を示す。図４のＩＶ及びＶは膨張排出行程であり、高圧であった作動室Ａ及び作動室Ｄから炭酸ガスが排気されるまでを示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図４のＶＩは大気圧保持行程を示し、このときの作動室Ｄは大気圧となる。なお、このとき作動室Ｂは吸入膨張行程を経て亜膨張行程となっており（図４のＶＩ）、このとき作動室Ａも吸入膨張行程を経て亜膨張行程である。
【００３７】
炭酸ガス３５ａは初期タンク３１又は循環タンク７３よりパイプ３３を経て高圧状態のまま炭酸ガスエンジン１に供給されるのであるが、この炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１の内室１０３に流入されるときの様子を図４に基づいて説明してみる。
【００３８】
まず始動を図示しないセルスターターにより行ない、ロータ１０５を強制回転させる。ロータ１０５が図４のＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７が「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａが作動室Ａに流入する第１次吸入膨張行程である。炭酸ガス３５ａは、作動室Ａに対し吸気口１０７が「開」になると膨張しながら一気に流入し、圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ内は高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。
【００３９】
さらにロータ１０５が回転し図４のＩＩの位置、即ち図５（ＥＥ）に詳しく示すように、作動室Ａに対して吸気口１０７及び貫通孔１０８ａが「開」であり作動室Ｄに対して貫通孔１０８ｂが「開」で排気口１０９が「閉」のときは、作動室Ａ及び作動室Ｄが副室１０６を介して吸気口１０７と連通するため、該作動室Ａ及び作動室Ｄに高圧状態の炭酸ガス３５ａが流入する第２次吸入膨張行程となる。作動室Ａに対して貫通孔１０８ａが「開」となるまでは、作動室Ａは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされている。そのため作動室Ａに対して貫通孔１０８ａが「開」となると、炭酸ガス３５ａは貫通孔１０８ａがさらに「開」となるように膨張しながら副室１０６に一気に流入し、さらに貫通孔１０８ｂを通って作動面ｄの下端部（頂点側）から作動室Ｄに流入する。このとき作動室Ａに対して吸気口１０７は「開」であるため、該吸気口１０７からも炭酸ガス３５ａが流入し作動室Ａ、副室１０６及び作動室Ｄの圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ、副室１０６及び作動室Ｄは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。このように炭酸ガス３５ａが、貫通孔１０８ａをさらに「開」とする力と、膨張しながら貫通孔１０８ｂを通り作動面ｄの下端部（頂点側）に衝突するときの力がロータ１０５の回転とくに回転方向性に寄与している。
【００４０】
さらにロータ１０５が回転し図４のＩＩＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７が「閉」であり貫通孔１０８ａが「開」、そして作動室Ｄに対して貫通孔１０８ｂが「開」であり排気口１０９が未だ「閉」のときは、高圧状態を保持する亜膨張行程である。亜膨張行程においてはロータ１０５の頂点部には圧力シールが設けられているため作動室Ａ、副室１０６及び作動室Ｄが一時的に密閉状態となり、これら３室の容積の限度内で高圧状態を保持したまま次行程に進むことができる。このように一旦亜膨張行程を経るため吸気口１０７と排気口１０９とが連通することはない。なお、このとき作動面ｂ（作動室Ｂ）について注目すると、吸気口１０７が「開」となっており第１次吸入膨張行程になっている。
【００４１】
さらにロータ１０５が回転し図４のＩＶ及びＶの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７が「閉」であり貫通孔１０８ａが「開」、そして作動室Ｄに対して貫通孔１０８ｂが「開」でありさらに排気口１０９が「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａを大気圧下に排出する膨張排出行程である。ロータ１０５の回転により排気口１０９が「開」となった瞬間、即ち排気口１０９がピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは排気口１０９から爆発的に膨張しながら排出される。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排気口１０９に向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のｄ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排気口１０９側の下端部の面にだけ集中してかかる。よって排気口１０９は益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排気口１０９に向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（これを「膨張力」と呼ぶ）は一層ロータ１０５の排気口１０９側の下端部の面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排気口１０９側の下端部の面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。詳細については五面ロータで述べた通りであるので省略する。
【００４２】
その後は上記した一連の行程がそれぞれの作動室Ａ乃至Ｄで連続的に繰り返されることにより炭酸ガスエンジンが作動することになるのである。
【００４３】
図６Ａ及び図６Ｂはロータ１０５の作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇを７個とした他の実施の形態を示す。上記ハウジング１０１は密閉に形成された円筒が横設され、内部に断面円形に形成される内室１０３を、外部には副室１０６ａ，１０６ｂを有し、該内室１０３は該副室１０６ａとは貫通孔１０８ａ，１０８ｂによって連通され、該副室１０６ｂとは貫通孔１０８ｃ，１０８ｄによって連通されている。
【００４４】
上記ハウジング１０１には圧縮された状態の炭酸ガス３５ａを内室内に供給するための吸気口１０７ａ，１０７ｂが設けられる。該吸気口１０７ａの位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を７分の１進んだ位置よりやや吸気口１０７ａ側に第１の貫通孔１０８ａを設ける。そして、該貫通孔１０８ａの位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を７分の１進んだ位置よりやや貫通孔１０８ａ側に第２の貫通孔１０８ｂを設け、上記吸気口１０７ａの位置からロータの回転方向にハウジング１０１の内周を７分の２進んだ位置よりやや回転方向側に排気口１０９ａを設ける。このとき排気口１０９ａと貫通孔１０８ｂとの距離はハウジング１０１の内周を７等分割した距離より短くなっている。同様に上記吸気口１０７ｂを基準にして第１の貫通孔１０８ｃ、第２の貫通孔１０８ｄ及び排気口１０９ｂが設けられる（吸気口、排気口を総称するときは便宜上吸気口「１０７」、排気口「１０９」の如き表記する）。また、上記吸気口１０７ａと上記排気口１０９ｂ及び上記吸気口１０７ｂと上記排気口１０９ａはそれぞれハウジング１０１の内周を７等分割した距離以上離れている。図示例では７等分した距離より僅かに離れているだけである。これにより、ロータ１０５の回転に伴って吸気口１０７ａと貫通孔１０８ａとが連通されるときは排気口１０９ａと貫通孔１０８ｂとは連通されず、逆に排気口１０９ａと貫通孔１０８ｂとが連通するときは吸気口１０７ａと貫通孔１０８ａとが連通しない。また、上記貫通孔１０８ａと上記貫通孔１０８ｂを介して上記副室１０６ａと連通される２個の作動室Ａ，Ｇは上記ロータ１０５の回転に伴い一時的に密閉状態となる。そして吸気口１０７ｂと貫通孔１０８ｃとが連通されるときは排気口１０９ｂと貫通孔１０８ｄとは連通されず、逆に排気口１０９ｂと貫通孔１０８ｄとが連通するときは吸気口１０７ｂと貫通孔１０８ｃとが連通しない。また、上記貫通孔１０８ｃと上記貫通孔１０８ｄを介して上記副室１０６ｂと連通される２個の作動室Ａ，Ｇは上記ロータ１０５の回転に伴い一時的に密閉状態となる。さらに上記吸気口１０７ａと上記排気口１０９ｂ及び上記吸気口１０７ｂと上記排気口１０９ａはそれぞれ連通することがない。上記排気口１０９は上記吸気口１０７より大に形成される。
【００４５】
上記ロータ１０５の断面は、正七角形の各辺を内側に向かって７分の１円弧状より深い凹弧状として、即ち各作動面は両端の頂点部を結ぶ線に対してハウジングの内周面が線対称に形成する面より深い凹弧状として、各頂点部を弯曲させた形状となっており、このようにしてできた７個の凹面が作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇを形成する。上記頂点部は圧力シールが設けられており、ハウジング内周面とロータの７個の作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇとによってできる７個の作動室内の圧力が保持される。この７個の作動室は作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇにそれぞれ対応させ作動室Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇとする。なお、この圧力シールはオイルシールを兼ねる。
【００４６】
次にこの実施の形態の作動原理を図６Ａ及び図６Ｂに基づき説明する。なお、作動室Ａ（作動面ａ）に注目するため、作動面ａを太線で示す。図６Ａ及び図６Ｂはロータ１０５が内室１０３内で回転するときの位置と炭酸ガスの膨張の様子を模式化した図である。図６ＡのＩ乃至ＶＩは作動面ａにおける１回目の膨張エネルギー取出工程を示し、図６Ｂの１乃至ＶＩは作動面ａにおける２回目の膨張エネルギー取出工程を示す。図６ＡのＩ、ＩＩはそれぞれ第１次吸入膨張行程、第２次吸入膨張行程であり、大気圧であった作動室Ａ及び作動室Ｇが炭酸ガスの亜膨張により高圧状態になるまでを示す。図６ＡのＩＩＩは亜膨張行程であり、密閉された作動室Ａ及び作動室Ｇ内が高圧に保持されている状態を示す。図６ＡのＩＶ及びＶは膨張排出行程であり、高圧であった作動室Ａ及び作動室Ｇから炭酸ガスが排気されるまでを示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図６ＡのＶＩは大気圧保持行程を示し、このときの作動室Ｇは大気圧となる。図６ＢのＩ、ＩＩはそれぞれ第１次吸入膨張行程、第２次吸入膨張行程であり、大気圧であった作動室Ａ及び作動室Ｇが炭酸ガスの亜膨張により高圧状態になるまでを示す。図６ＢのＩＩＩは亜膨張行程であり、密閉された作動室Ａ及び作動室Ｇ内が高圧に保持されている状態を示す。図６ＢのＩＶ及びＶは膨張排出行程であり、高圧であった作動室Ａ及び作動室Ｇから炭酸ガスが排気されるまでを示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図６ＢのＶＩは大気圧保持行程を示し、このときの作動室Ｇは大気圧となる。
【００４７】
炭酸ガス３５ａは初期タンク３１又は循環タンク７３よりパイプ３３を経て高圧状態のまま炭酸ガスエンジン１に供給されるのであるが、この炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１の内室１０３に流入されるときの様子を図６Ａ及び図６Ｂに基づいて説明してみる。
【００４８】
まず始動を図示しないセルスターターにより行ない、ロータ１０５を強制回転させる。ロータ１０５が図６ＡのＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７ａが「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａが作動室Ａに流入する第１次吸入膨張行程である。炭酸ガス３５ａは、作動室Ａに対し吸気口１０７ａが「開」となると膨張しながら一気に流入し、圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ内は高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。
【００４９】
さらにロータ１０５が回転し図６ＡのＩＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７ａ及び貫通孔１０８ａが「開」であり作動室Ｇに対して貫通孔１０８ｂが「開」で排気口１０９ａが「閉」のときは、作動室Ａ及び作動室Ｇが副室１０６ａを介して吸気口１０７ａと連通するため、該作動室Ａ及び作動室Ｇに高圧状態の炭酸ガス３５ａが流入する第２次吸入膨張行程となる。作動室Ａに対して貫通孔１０８ａが「開」となるまでは、作動室Ａは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされている。そのため作動室Ａに対して貫通孔１０８ａが「開」となると、炭酸ガス３５ａは貫通孔１０８ａがさらに「開」となるように膨張しながら副室１０６ａに一気に流入し、さらに貫通孔１０８ｂを通って作動面ｇの下端部（頂点側）から作動室Ｇにも流入する。このとき作動室Ａに対して吸気口１０７ａは「開」であるため、該吸気口１０７ａからも炭酸ガス３５ａが流入し作動室Ａ、副室１０６ａ及び作動室Ｇの圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ、副室１０６ａ及び作動室Ｇは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。このように、炭酸ガス３５ａが貫通孔１０８ａをさらに「開」とする力と、膨張しながら貫通孔１０８ｂを通って作動室Ｇに流入して作動面ｇの下端部（頂点側）に衝突するときの力がロータ１０５の回転とくに回転方向性に寄与している。
【００５０】
さらにロータ１０５が回転し図６ＡのＩＩＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７ａが「閉」であり貫通孔１０８ａが「開」、そして作動室Ｇに対して貫通孔１０８ｂが「開」であり排気口１０９ａが未だ「閉」のときは、高圧状態を保持する亜膨張行程である。亜膨張行程においてはロータ１０５の頂点部には圧力シールが設けられているため作動室Ａ、副室１０６ａ及び作動室Ｇが一時的に密閉状態となり、これら３室の容積の限度内で高圧状態を保持したまま次行程に進むことができる。このように一旦亜膨張行程を経るため吸気口１０７ａと排気口１０９ａとが連通することはない。なお、このとき作動面ｂ（作動室Ｂ）について注目すると、吸気口１０７ａが「開」となっており第１次吸入膨張行程になっている。
【００５１】
さらにロータ１０５が回転し図６ＡのＩＶ及びＶの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７ａが「閉」であり貫通孔１０８ａが「開」、そして作動室Ｇに対して貫通孔１０８ｂが「開」でありさらに排気口１０９ａが「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａを大気圧下に排出する膨張排出行程である。ロータ１０５の回転により排気口１０９ａが「開」となった瞬間、即ち排気口１０９ａがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは排気口１０９ａから爆発的に膨張しながら排出される（図７（ＦＦ）参照）。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排気口１０９ａに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のｇ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排気口１０９ａ側の下端部の面にだけ集中してかかる。よって排気口１０９ａは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排気口１０９ａに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（これを「膨張力」と呼ぶ）は一層ロータ１０５の排気口１０９ａ側の下端部の面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排気口１０９ａ側の下端部の面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。詳細については五面ロータで述べた通りであるので省略する。
【００５２】
さらにロータ１０５が回転し図６ＡのＶＩの位置になると、作動室Ｇは膨張排出行程が完全に終了しており大気圧保持行程となっている。一方、作動室Ａは作動室Ｂの第２次吸入膨張行程による亜膨張行程となっており、今度はロータ１０５の作動室Ｂ及び作動室Ａにおいて上記した一連の行程が繰り返されることになる。
【００５３】
そしてさらにロータ１０５が回転すると作動室Ａについての２回目の膨張エネルギー取出工程となる。即ち、ロータ１０５が図６ＢのＩの位置のときは作動室Ａに対して吸気口１０７ｂが「開」であり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが作動室Ａに流入する第１次吸入膨張行程である。炭酸ガス３５ａは、作動室Ａに対し吸気口１０７ｂが「開」となると膨張しながら一気に流入し、圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ内は高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。
【００５４】
さらにロータ１０５が回転し図６ＢのＩＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７ｂ及び貫通孔１０８ｃが「開」であり作動室Ｇに対して貫通孔１０８ｄが「開」で排気口１０９ｂが「閉」のときは、作動室Ａ及び作動室Ｇが副室１０６ｂを介して吸気口１０７ｂと連通するため、該作動室Ａ及び作動室Ｇに高圧状態の炭酸ガス３５ａが流入する第２次吸入膨張行程となる。作動室Ａに対して貫通孔１０８ｃが「開」となるまでは、作動室Ａは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされている。そのため作動室Ａに対して貫通孔１０８ｃが「開」となると、炭酸ガス３５ａは貫通孔１０８ｃがさらに「開」となるように膨張しながら副室１０６ｂに一気に流入し、さらに貫通孔１０８ｄを通って作動面ｇの下端部（頂点側）から作動室Ｇにも流入する。このとき作動室Ａに対して吸気口１０７ｂは「開」であるため、該吸気口１０７ｂからも炭酸ガス３５ａが流入し作動室Ａ、副室１０６ｂ及び作動室Ｇの圧力状態を平衡とする。これにより作動室Ａ、副室１０６ｂ及び作動室Ｇは高圧状態の炭酸ガス３５ａによって満たされる。このように、炭酸ガス３５ａが貫通孔１０８ｃをさらに「開」とする力と、膨張しながら貫通孔１０８ｄを通って作動室Ｇに流入して作動面ｇの下端部（頂点側）に衝突するときの力がロータ１０５の回転とくに回転方向性に寄与している。
【００５５】
さらにロータ１０５が回転し図６ＢのＩＩＩの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７ｂが「閉」であり貫通孔１０８ｃが「開」、そして作動室Ｇに対して貫通孔１０８ｄが「開」であり排気口１０９ｂが未だ「閉」のときは、高圧状態を保持する亜膨張行程である。ロータ１０５の頂点部には圧力シールが設けられているため作動室Ａ、副室１０６ｂ及び作動室Ｇは略密閉されており高圧状態を保持したまま次行程に進むことができる。このように一旦亜膨張行程を経るため吸気口１０７ｂと排気口１０９ｂとが連通することはない。なお、このとき作動面ｂ（作動室Ｂ）について注目すると、吸気口１０７ｂが「開」となっており第１次吸入膨張行程になっている。
【００５６】
さらにロータ１０５が回転し図６ＢのＩＶ及びＶの位置、即ち作動室Ａに対して吸気口１０７ｂが「閉」であり貫通孔１０８ｃが「開」、そして作動室Ｇに対して貫通孔１０８ｄが「開」でありさらに排気口１０９ｂが「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａを大気圧下に排出する膨張排出行程である。ロータ１０５の回転により排気口１０９ｂが「開」となった瞬間、即ち排気口１０９ｂがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは排気口１０９ｂから爆発的に膨張しながら排出される（図７（ＧＧ）参照）。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排気口１０９ｂに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のｇ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排気口１０９ｂ側の下端部の面にだけ集中してかかる。よって排気口１０９ｂは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排気口１０９ｂに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（これを「膨張力」と呼ぶ）は一層ロータ１０５の排気口１０９ｂ側の下端部の面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排気口１０９ｂ側の下端部の面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。この点についての詳細も前述の通りであるので省略する。
【００５７】
さらにロータ１０５が回転し図６ＢのＶＩの位置になると、作動室Ｇは膨張排出行程が完全に終了しており大気圧保持行程となっており、作動室Ａも大気圧保持行程である。このとき作動室Ｂは第１次吸入膨張行程となっており、今度はロータ１０５の作動室Ｂ及び作動室Ａにおいて上記した一連の行程が繰り返されることになる。
【００５８】
その後は上記した一連の行程がそれぞれの作動室Ａ乃至Ｇで連続的に繰り返されることにより炭酸ガスエンジンが作動することになるのである。
【００５９】
ここで従来のガソリンエンジンと原理の対比をしてみる。
従来のガソリンエンジンは〈１〉吸入行程、〈２〉圧縮行程、〈３〉燃焼行程及び排気行程の４行程が必要であるが、本願発明による炭酸ガスエンジンは上記〈３〉燃焼行程が不要であり、〈２〉圧縮行程についてはあってもなくてもよいのである。本願発明による炭酸ガスエンジンの行程は、〈ａ〉吸入膨張行程、〈ｂ〉膨張排出行程及び〈ｃ〉大気圧保持行程である。またエンジン特性についてみれば、従来のガソリンエンジン（内燃機関）の燃焼膨張は一過性エネルギーであるのに対し、本願発明による炭酸ガスエンジン（内圧機関）は連続膨張エネルギーである。このようなエネルギー特性の違いにより、従来のガソリンエンジンでは各行程が明瞭に区別できるのであるが、本願発明による炭酸ガスエンジンの各行程は連続している。
よって従来のガソリンエンジンと本願発明による炭酸ガスエンジンとは原理が全然異なり、ガソリンエンジンに適用される理論をそのまま本願発明による炭酸ガスエンジンに適用することはできないのである。
【００６０】
上記の点をもう少し具体的に見てみる。ガソリンエンジンは爆発燃焼時の瞬間エネルギーを利用するため、ロータ面にかかる均等圧力をロータの結合部分を中心軸より偏心させて楕円に回転方向性を与えている。空気と燃料の圧縮行程は必ず必要であり、ロータを偏心させ内室の容積変化を起こさせるためにシリンダを楕円構成とするのである。
これに対し、本願発明による炭酸ガスエンジンにおいては圧縮行程は必ずしも必要でなく、図示実施態様に示すようになくてもよいのである。これは、本願発明においてはガソリンエンジンのように燃焼のための空気と燃料との圧縮行程が不要であるので、大気圧保持行程より吸入膨張行程に移行するとすぐに「亜膨張」となり、ロータの先端が排気口を切った瞬間高圧状態の炭酸ガスが爆発的に膨張する「連鎖膨張」を起こすからである。この結果、排気口１０９側のロータの下端部の面に膨張圧力が集中し、これによりロータが回転するのである。このように、従来のガソリンエンジンと本願発明による炭酸ガスエンジンとは原理が全然相違するのである。
【００６１】
このように原理が相違する結果、炭酸ガスエンジンの態様も次のように相違することになる。まず、ロータについては、従来のガソリンエンジンはシリンダが楕円構成でなければならず、正円構成のシリンダとすることができない。その理由は前述したように、ガソリンエンジンは爆発燃焼時の瞬間エネルギーを利用するため、ロータ面にかかる均等圧力を偏心させて回転方向性を与える必要があるからであり、また吸入、圧縮時の作動室の容積変化が必要だからである。
これに対し、本願発明においては、圧縮行程が不要であるから、シリンダは楕円構成であっても正円構成であってもよく、いずれでもロータは回転するのである。
【００６２】
ここで炭酸ガス３５について詳しく説明する。炭酸ガス（二酸化炭素  ＣＯ2）は次のような物理的性状を有する。
空気との比重                １．５２９
毒性                        無
臭                          無臭
性状                        不燃性
分子量                      ４４．０１
三重点（０．５３ＭＰａ）    −５６．６℃
沸点（昇華）                −７８．５℃
臨界温度                    ３１．１℃
臨界圧                      ７．３８ＭＰａ
熱力学的性質                図８の通り
【００６３】
また炭酸ガスは物の燃焼や動物の呼吸、有機物の腐敗、発酵等に伴って発生し、空気中に普通に存在する。一方で植物は炭酸ガスを吸収し炭素同化作用を営む。
【００６４】
本願発明はこのような物理的性状を有する炭酸ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性に着目し、これを最大限に活用する。
【００６５】
ここで炭酸ガス３５ａの膨張率、即ち炭酸ガス３５ａにより取り出されるエネルギーの大きさについてみる。密室たる作動室Ａ等内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａが常温（２５℃）の場合、該炭酸ガス３５ａの圧力は図８より６．４３２MPa（６４．３２気圧）であるから、大気圧の作動室Ａ等内室１０３内にあるロータ１０５には６４．３２倍の圧力がかかる。よって理論上約６４倍の運動エネルギーを取り出すことが可能となる。
【００６６】
このエネルギーと従来の内燃機関の代表としてガソリンエンジンから取り出されるエネルギーとを比較する。
【００６７】
（オープン条件化でのガソリン燃焼）
ガソリンの分子表記は難しいため、ガソリンの平均分子量に比較的近い炭化水素であるオクタン（Ｃ8Ｈ18）をガソリンの組成と見なして計算する。オクタンの物理的性状は次の通りである。
化学式    Ｃ8Ｈ18 
比重      ｄ＝0.7
分子量    Ｍ＝114.0
燃焼熱    10200kcal/kg＝10200×114/1000×4.186≒4868kJ/mol
【００６８】
オクタンの燃焼反応式は（１）式の通りである。
【数１】
2009257265.tif 000003
（１）式よりオクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら１７molのガスが発生する。
【００６９】
（ガス比容Ｖ0の計算）
生成ガスを理想気体として仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。従って、ガス比容Ｖ0は（１）式から
【数２】
2009257265.tif 000004
となる。
【００７０】
（燃焼温度Ｔ1の計算）
爆発温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。
【００７１】
爆発温度Ｔ1は（２）式によって求めることができる。
【数３】
2009257265.tif 000005
なお、生成ガスの平均定容比熱が約４０J/℃として知られていることについては、日本火薬工業会、「一般火薬学新改訂第２版」、Ｐ１８（２００５）参照。
【００７２】
（２）式より爆発温度Ｔ1は
【数４】
2009257265.tif 000006
従って
【数５】
2009257265.tif 000007
【００７３】
つまり、１kgのオクタンは、爆発すると７４３０(K)（約７１００℃）で、９０９００(l)を占める。反応前の容積は１０００／０．７＝１４３０(ml)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は
【数６】
2009257265.tif 000008
となる。
【００７４】
しかしながら上記値は、火薬と同じ爆発状態を想定しているため現実以上に爆発温度が高くなっている。現実的には、爆発温度が１５００K程度であり、また燃焼に空気が十分ないと反応が進まない。よって、現実には酸素が不足するためＴＮＴ火薬のようには反応が起きないのである。
【００７５】
（空気を考慮したガス比容）
そこで空気を考慮したオクタンの燃焼反応式を考える。（１）式で必要な酸素は１２．５molであり、空気の組成を酸素２１％、窒素７９％とすると、それに伴う窒素は
１２．５mol×（７９／２１）＝４７．０mol
となる。したがって、燃焼反応式は
【数７】
2009257265.tif 000009
となる。
【００７６】
オクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら合計１７molのガスが発生し、燃焼に与らない窒素４７．０molが存在する。
【００７７】
生成ガスを理想気体と仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。したがって、ガス比容Ｖ0は（３）式から、
【数８】
2009257265.tif 000010
となる。
【００７８】
（空気を考慮した燃焼温度Ｔ1の計算）
燃焼温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は次式によって求めることができる。
【数９】
2009257265.tif 000011
【００７９】
（４）式より爆発温度Ｔ1は
【数１０】
2009257265.tif 000012
従って、
【数１１】
2009257265.tif 000013
【００８０】
つまり１kgのオクタンは空気の初期体積を考慮すると、瞬間的に燃焼したとして、２１７５（K）（約１９００℃）で１００１８５(l)を占める。反応前の容積は
（１２．５＋４７）×２２．４＋１／０．７＝１３３４(l)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は１００１８５／１３３４≒７５倍となる。ただし上記値は実際上は燃焼中に熱が周囲に逸散するので、燃焼温度はさらに低くなる筈である。
【００８１】
（ガソリンエンジン内の燃焼）
燃費１０km/l、排気量２０００cc、平均速度４０km/h、平均回転数２０００rpm/minの自動車のガソリンエンジンを考える。上記ガソリンエンジンは１時間あたりでは４(l)のガソリンを消費する。また、上記ガソリンエンジンは２０００rpm/minであるので、２０００×２×６０（ストローク／h）となる。また、上記エンジンのボアストロークが直径８６mm、ストローク８６mmよりシリンダ室内の容積は
Ｓ＝（８．６）×（４．３）2×π＝５００（cm3）
となる。
【００８２】
これは１ストロークあたりでは
４０００(ml)／（２０００×２×６０）＝１／６０(ml)
のガソリンを消費し、そのときの燃焼ガスは５００（cm3）になる。
【００８３】
次に、圧縮比からこのエンジンの行程を解析してみる。
圧縮比は一般的な乗用車エンジンでは「９」前後である。燃焼室容積をＶｂ(ml)とすると、圧縮比＝（Ｖｂ＋５００）／Ｖｂであるので、９Ｖｂ＝Ｖｂ＋５００となり、これを解くと
Ｖｂ＝６２．５(ml)となる。
【００８４】
以上を詳細を省いて簡単にまとめると、
６２．５(ml)の燃焼室と５００(ml)のシリンダ室に１／６０(ml)（＝１６．７×１０-3(ml)＝１．０２５×１０-4(mol)のガソリンが空気約５６０(ml)（酸素５．２５×１０-3(mol)と窒素１９．７５×１０-3(mol)）と一緒に吸い込まれ（１気圧）、９倍に圧縮されたガソリンと空気（９気圧）に点火される。（３）式から消費される酸素は
1.025×10-4×12.5＝1.281×10-3
である。したがって、残りの酸素と窒素は、それぞれ
（５．２５−１．２８）×１０-3＝１．９７×１０-3(mol)、１９．７５×１０-3(mol)
となる。
【００８５】
また、発生するガスと熱量は、
Ｈ2Ｏ：1.025×10-4×9＝9.225×10-4(mol)
ＣＯ2：1.025×10-4×8＝8.200×10-4(mol)
Ｑ＝1.025×10-4×4868＝0.499kJ
である。
【００８６】
燃焼温度Ｔ1を求めるには、前記のように生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は前記のように次式によって求めることができる。
【数１２】
2009257265.tif 000014
【００８７】
（４’）より燃焼温度Ｔ1は
【数１３】
2009257265.tif 000015
【００８８】
つまり、２０００ccのエンジンでは瞬間的に燃焼したとして、８０５(K)（約５３２℃）で２３．５×１０-3(mol)（＝９．２２５×１０-4＋８．２００×１０-4＋１９．７×１０-4＋１９７．５×１０-4）のガスが、６２．５(ml)を占める。
【００８９】
このときの、圧力Ｐ1を計算してみると、理想気体として状態方程式から
【数１４】
2009257265.tif 000016
である。
【００９０】
最後に、この高温高圧のガスがシリンダを押し下げる膨張行程で９倍に膨張すると、
Ｐ1Ｖ0＝一定であるから、９倍に膨張したときの圧力Ｐ2は
Ｐ2＝Ｐ1/9＝24.8/9＝2.7(atm)
となる。
【００９１】
このように従来のガソリンエンジンより取り出すエネルギーの大きさは、この場合約２５倍程度である。
【００９２】
よって本願発明による炭酸ガスエンジンから取り出されるエネルギーは従来の内燃機関から取り出されるエネルギーと比較し、同程度以上である。とくに、上記実施例（２５℃のとき６４倍の例）及び上記比較例（２５倍の例）に限って言えば、従来に比し２．５倍のエネルギーを得ることができる。
【００９３】
このように本願発明によるエネルギーの発生は燃料の燃焼を伴わないから、燃料資源に起因する資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがなく安全であり、完全なクリーンエネルギーを得ることができる。また、炭酸ガスを生じることがないので、炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。しかも取り出されるエネルギーは上記のようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギーの実行性も担保される。
【００９４】
本願発明による炭酸ガスエンジンによれば、密室（内室１０３）の圧縮比に影響されず、供給される炭酸ガス３５ａの圧力は一定（例えば常温（２５℃）の場合約６４倍）である。またタンク乃至ボンベに収納される炭酸ガス３５ａは最後の１molまで有効に使用可能である。よって、エネルギーの取出効率が大変よい。
【００９５】
上記エネルギーの取出しにおいて、循環回路を構成することにより排出された炭酸ガスを回収して再利用するから、エネルギー効率を非常に増大することができる。
【００９６】
また、炭酸ガス３５ａの常温液化性及び高度の体積膨張性により、密室（内室１０３）の設計が容易となる。さらに炭酸ガス３５ａの不活性により、例えば水素ガスや酸素ガスより遙かに扱い易く、制御性が大である。よって高度の実用性を有する。
【００９７】
炭酸ガス３５の体積膨張率と温度とは相関関係にあり、作動室Ａ等の内室１０３内に供給されている高圧状態の炭酸ガス３５ａは加熱部５６（後述）による加熱により一層体積が膨張するから、炭酸ガスエンジンの仕事率は一層向上する。
【００９８】
この点につき、図８及びボイル・シャルルの法則により作動室Ａ等の内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａの圧力を具体的に算出してみる。
【００９９】
ボイル・シャルルの法則は一定量の気体ではＰＶ／Tは常に一定の値となるという法則で、
【数１５】
2009257265.tif 000017
の式により表わす。炭酸ガス３５ａは初期タンク３１からパイプ３３を経由して大気圧（２５℃）・気体状態にて上記内室１０３に供給されるから、内室１０３の内圧は内室１０３が５０℃に加熱される場合次の如く算出される。ただし、内室１０３の容量を２０ccとする。
【数１６】
2009257265.tif 000018
【０１００】
また作動室Ａ等の内室１０３が１００℃に加熱される場合、作動室Ａ等の内室１０３の内圧は次の算出値となる。
【数１７】
2009257265.tif 000019
【０１０１】
よって作動室Ａ等の内室１０３が加熱部５６により加熱されると炭酸ガスエンジン１の仕事率は一層向上する。
【０１０２】
図９は上記炭酸ガスエンジン１に圧料となる炭酸ガス３５ａを供給する回路の一例を示す。図９の回路は炭酸ガスが循環する循環回路を示す。なお、圧料となる炭酸ガス３５ａの供給は必ずしも循環回路でなくてもよいことは前記の通りであるが、以下の説明ではこの循環回路による供給に基づいて説明する。
【０１０３】
上記供給経路３４Ａは、具体的には、液体状態のバージン炭酸ガスを貯溜する圧力容器からなる初期タンク３１と、該初期タンク３１に切替弁５１、三方切替弁５４及び流量制御弁５５を介してパイプ３３ａ、３３ｂ、３３ｃにより連結される加熱部５６と、該加熱部５６に連結された炭酸ガスエンジン１の吸気口１０７に接続されるパイプ３３ｄとからなる。
【０１０４】
上記回収経路３４Ｂは、具体的には、炭酸ガスエンジン１の排気口１０９から噴出状態で排出される大気圧の炭酸ガス３５ｂを回収する冷却部５７と、大気圧の排出炭酸ガス３５ｂよりエンジンオイル成分を分離するフィルタからなる分離部６８と、圧縮機からなり該分離部６８による上記分離処理を経た上記排出炭酸ガス３５ｂが圧送される１次炭酸ガス圧縮部６９ａと、該１次炭酸ガス圧縮部６９ａにて加圧・圧縮される炭酸ガス３５ａ’が送給され、送給されてくる上記炭酸ガス３５ａ’を例えば−３０℃の排気の気化熱等にて冷却する上記冷却部５７と、圧縮機からなり上記冷却部５７から送給されてくる上記炭酸ガス３５ａ’をさらに加圧・圧縮する２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと、上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂから送給されてくる炭酸ガス３５ａを貯溜する圧力容器からなる循環タンク７３とからなる。上記炭酸ガスエンジン１と上記冷却部５７とはパイプ３３ｅにより、上記冷却部５７と上記分離部６８とはパイプ３３ｇにより、上記分離部６８と上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａとはパイプ３３ｈにより、上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａと上記冷却部５７とはパイプ３３ｉにより、上記冷却部５７と上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂとはパイプ３３ｋにより、上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと上記循環タンク７３とはパイプ３３ｍにより、さらに上記循環タンク７３と上記三方切替弁５４とはパイプ３３ｎにより、各連結されている。なお、上記パイプを総称するときは「パイプ３３」と表わす。
【０１０５】
上記供給経路３４Ａと上記回収経路３４Ｂとの接点には上記した三方切替弁５４を設けてあり、上記炭酸ガスエンジン１及び上記三方切替弁５４を介して両経路３４Ａ、３４Ｂが閉回路に接続され、循環回路３４を構成する。また、供給経路３４Ａのパイプ３３ａと回収経路３４Ｂのパイプ３３ｎには炭酸ガス３５ａの液化純度（濃度）を検知するセンサ５３が接続されている。該センサ５３はパイプ３３ａ及びパイプ３３ｎ内を送給されてくる炭酸ガス３５ａの濃度を常に検知し、上記濃度が設定範囲内に満たないときは初期切替信号を発し、設定範囲内であるときは循環切替信号を発する。
【０１０６】
炭酸ガスエンジン１から排出される炭酸ガスが冷却部５７に回収される際、炭酸ガスは気化熱等により−３０℃位に冷却される。この排出炭酸ガスは大気圧になる際爆発的に膨張する。この膨張した炭酸ガスは、排気される際噴出状態で排出されるので、この噴出力により、上記排出炭酸ガス３５ｂは上記冷却部５７内に回収され、該冷却部５７を介して１次炭酸ガス圧縮部６９ａまで圧送される。上記分離部６８には逆止弁７５が設けられ、分離されたエンジンオイルが該逆止弁７５を介して炭酸ガスエンジン１に戻される。
【０１０７】
上記冷却部５７は、ケーシング５７ａと該ケーシング５７ａ内に幾重にも重なるように内蔵される復路のパイプ３３ｊとからなる。該パイプ３３ｊは前記パイプ３３ｉと前記パイプ３３ｋと連結される。往路のパイプ３３ｅより流れてくる排出炭酸ガス３５ｂは大気圧下に曝されると気化熱等により例えば−３０℃と低温になるため、ケーシング５７ａには−３０℃の排出炭酸ガス３５ｂが充満している。ここに１次炭酸ガス圧縮部６９ａにてすべての量を圧縮処理しきれなかった炭酸ガス３５ａ’が復路のパイプ３３ｊ中に流れてくる。よってかかる炭酸ガス３５ａ’を上記−３０℃の排出炭酸ガスの気化熱等により冷却するのである。この一次冷却ステップを経ることにより、次の２次炭酸ガス圧縮部６９ｂによる炭酸ガス３５ｂの圧縮のための負荷エネルギーを小とすることが可能となる。
【０１０８】
この点をもう少し詳しく説明する。炭酸ガス圧縮部を構成する１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの構造はいずれも同様の圧縮機からなり、その羽根構造（図示省略）により流入する炭酸ガスの引張り込み（吸引）と流出する炭酸ガスの排出（圧送）をする。よって前機６９ａによる吸引と後機６９ｂによる圧送とがセットとなって作用するので、両者の相乗作用により炭酸ガスの圧縮処理能力を炭酸ガスの量に応じて容易に増大させることができる。これが炭酸ガス圧縮部を複数とする実質的な理由である。
【０１０９】
冷却部５７には、高圧の炭酸ガス３５ａが常圧の炭酸ガス３５ｂになって排気口１０９よりパイプ３３ｅを経て回収されるのであるが、このとき冷却部５７内に混入している大気は計測ができないほど微量であるので、この大気が以降の炭酸ガス３５ａ、３５ｂの循環に混入していてもエンジン１の作動にとって実質上全く問題ないことが最近の実験で判明した。炭酸ガスは外界の空気より比重が大であり、かつ、この炭酸ガス３５ａが高圧状態で下方に移動し排気口１０９より噴出する。このため排気口１０９付近の圧力不均衡部Ｐ0で炭酸ガス３５ａが大気圧になっても、同圧の外界の空気は内室１０３内に流入してこない。よって冷却部５７に回収される大気圧となった炭酸ガス３５ｂには外界の空気が混入せず、以降の炭酸ガスの循環において空気が混入してこないためと考えられる。よって、空気の混入による実質上の弊害がないので、回収経路３４Ｂに空気を放出するための単離装置を設けなくともよいのである。
【０１１０】
初期タンク３１内に貯蔵されている炭酸ガス３５ａは大部分液体状態であるが、一部がタンク内において気体状態となっている場合がある。この場合は液体の炭酸ガス３５ａはタンクの下部に、また気体の炭酸ガス３５ａはタンクの上部に存在する。
【０１１１】
本回路による動作のステップを示すと、初期始動はまず切替弁５１を「開」とし、初期タンク３１よりバージン炭酸ガス３５ａをパイプ３３ａに流す。パイプ３３ａを流れてくるバージン炭酸ガス３５ａの濃度はセンサ５３により検知され、初期切替信号が発せられる。これにより三方切替弁５４が作動し、パイプ３３ａ・パイプ３３ｂ間を「開」としパイプ３３ｂ・パイプ３３ｎ間を「閉」とする「第１開」の状態にする。次いでエンジンスロットル用の流量制御弁５５が「開」とされ、炭酸ガス３５ａは加熱部５６により熱せられ圧力を一層大にした状態でパイプ３３ｄ内より、炭酸ガスエンジン１内に供給される。
【０１１２】
炭酸ガスエンジン１が炭酸ガス３５ａの体積膨張による力により駆動されると、その動力により例えば自動車が駆動される。このとき同時に上記動力がベルト５８ａにより１次炭酸ガス圧縮部６９ａに伝動され、該１次炭酸ガス圧縮部６９ａの作動に寄与する。また上記動力はベルト５８ｂにより２次炭酸ガス圧縮部６９ｂに伝動され、該２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの作動に寄与する。
【０１１３】
炭酸ガスエンジン１から排出された炭酸ガス３５ｂは爆発的に膨張した後排出されるが、この排出時の噴出力により冷却部５７に送給される。冷却部５７から出た炭酸ガス３５ｂは分離部６８でオイルを分離されてから、１次炭酸ガス圧縮部６９ａに圧送される。該１次炭酸ガス圧縮部６９ａにて圧縮された炭酸ガス３５ａ’は再び冷却部５７に送給され、ここでケーシング５７ａ内の排出炭酸ガス３５ｂの低温と接触しその気化熱等により冷却される。冷却された炭酸ガス３５ａ’は２次炭酸ガス圧縮部６９ｂに送られ、ここで加圧され炭酸ガス３５ａとされる。次いでこの炭酸ガス３５ａはパイプ３３ｍより循環タンク７３に送られ、該循環タンク７３に貯溜される。
【０１１４】
始動後においては、センサ５３はパイプ３３ｎとパイプ３３ａを流れる炭酸ガス３５ａの濃度を検知している。この炭酸ガス３５ａの濃度が設定範囲内であるときは、循環切替信号を発する。この循環切替信号により三方切替弁５４が作動し、パイプ３３ｎ・パイプ３３ｂ間を「開」としパイプ３３ａ・パイプ３３ｂ間を「閉」とする「第２開」の状態にする。以降は上記した一連のステップが繰返され、エンジンが連続的に作動する。
【０１１５】
炭酸ガスはパイプ３３を通って開弁された吸気口１０７より密室内に高圧状態３５ａで供給され、常圧状態で排出・回収される。炭酸ガス３５につき、高圧状態の炭酸ガスを「３５ａ」で表わし、常圧状態のものを「３５ｂ」で表わす。
【０１１６】
炭酸ガスエンジン１の作動室内で高圧の炭酸ガスが亜膨張となり膨張エネルギーを溜めるのに貢献する常圧化手段としては、炭酸ガスエンジン１の内部から大気圧にする場合、又は炭酸ガスエンジン１の外部から大気圧にする場合のいずれであってもよい。前者はロータ軸１０２の軸受部（図示省略）を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とする場合であり、図９に示す例である。この場合は必ずしも排出される炭酸ガスの循環回路の設置は必要的ではない。後者は、排出される炭酸ガスの循環回路における大気乾燥部６５を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とする場合（図１０）、弁圧調整のための弁圧調整弁及び回路を付設する場合（図１１）がある。
【０１１７】
図１０の場合図９と異なるのは、冷却部５７にパイプ３３ｒ、３３ｓにより逆止弁６３及び大気乾燥部６５が接続され、大気乾燥部６５を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とされる点である。その余の構成は図９の構成と同一であるので説明を省略する。
【０１１８】
図１１の場合図９と異なるのは、弁圧調整装置により内室１０３を常圧にする。即ち、圧力調整タンク７２は上記冷却部５７の圧力を大気圧程度に維持するために設けられる。上記炭酸ガスエンジン１から排出される炭酸ガス３５ｂは上記冷却部５７を経て上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂに送給されて圧縮処理されるのであるが、上記冷却部５７と上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂとの処理量を一致させることは困難であるので、上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの処理量を上記冷却部５７の処理量より大に設定する場合が多い。このような場合、上記冷却部５７の上記圧力が低下すると上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂを含めシステム全体の性能が低下するため上記圧力調整タンク７２を設けて上記冷却部５７の上記圧力を維持するのである。上記冷却部５７には、上記炭酸ガスエンジン１の排気口１０９側に圧力調整弁７０ａを設け、他方炭酸ガスエンジン１の吸気口１０７側に圧力調整弁７０ｂを設ける。各圧力調整弁７０ａ，７０ｂは、例えば、図示しない制御システムを介して弁の開閉をする電磁弁であっても、機械的に弁の開閉をする逆止弁であってもいずれのタイプでもよい。例えば前者の場合、上記冷却部５７が過度に減圧になると「閉状態」となっていた圧力調整弁７０ａに制御システムからオン信号が出され圧力調整弁７０ａのニードル弁（図示せず）が「開状態」となるので、これにより上記圧力調整タンク７２より炭酸ガスが上記冷却部５７に流入し、上記冷却部５７の上記圧力を大気圧程度に回復させる。すると、圧力調整弁７０ａにはオフ信号が出されニードル弁が「閉状態」に戻る。このように圧力調整弁７０ａ，７０ｂを有する圧力調整タンク７２により上記冷却部５７の上記圧力が大気圧程度になるよう調整されており、炭酸ガスエンジン１に供給される炭酸ガス３５ａの体積膨張を効率的に行わせるのである。なお、上記調整タンク７２からの炭酸ガスの出入りの矢示は便宜上のものであり、実際は上記冷却部５７を大気圧程度に調整するという性質上、炭酸ガスの出入りは矢示とは反対方向にされる場合もある。その余の構成は図９の構成と同一であるので説明を省略する。
【０１１９】
なお、１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの駆動力は、その１として、上記実施態様で述べた大気圧に曝され連鎖膨張し排出される炭酸ガスの噴出力及びベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力、その２として前者（炭酸ガスの噴出力）のみの駆動力、その３として後者（ベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力）のみの駆動力の３パターンがある。つまり、ベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力は場合によりあってもなくてもよい。
【０１２０】
炭酸ガス圧縮部６９ｂと循環タンク７３の間に他の循環タンク（図示せず）を設け、循環タンクを１次と２次に分けると、炭酸ガスエンジン１制御のための炭酸ガス３５ａの流量調整が円滑になることが期待され望ましい。
【０１２１】
初期始動を循環タンク７３の残溜分より取り出し、初期タンク３１を設けないこととしてもよい。
【０１２２】
炭酸ガス圧縮部による加圧は、温度等の外部環境によって適宜に選択され、必ずしも常温で液化しない程度の圧力、例えば２０気圧位乃至４０気圧位でも可能である。ちなみに、例えば水素ガスの場合、常温液化性を有しないから、この程度の冷却では液化しない。
【０１２３】
供給系のパイプの中を流れる炭酸ガスは、気体と粉体としてのドライアイスの混合又は液体の状態での送給もあり得る。どの相をとるかは現場の気圧、温度等の条件による。
【０１２４】
本願発明は上記した実施の形態に限定されない。例えば、ロータ１０５の作動面を４個以上の任意の個数とすることができる。例えばロータ１０５の作動面が４個、５個又は６個の場合はロータ１０５が１回転する間に炭酸ガスの膨張エネルギーを１回取り出すことができ、ロータ１０５の作動面が７個、８個の場合はロータ１０５が１回転する間に炭酸ガスの膨張エネルギーを２回取り出すことができる。これらの各場合においては、ロータ１０５の作動面の個数が小さい程、ハウジング１０１の内壁との間に形成される室（図１の場合各室「Ａ」〜「Ｅ」、図６Ａ及び図６Ｂの場合各室「Ａ」〜「Ｇ」）の内容積が大となるので、炭酸ガスの膨張エネルギーの取出効率が大となり望ましい。
【０１２５】
加熱部（５６）の設置は任意であり、設置する場合もその設置部位は、高圧状態の炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１に供給される前に加熱される部位であれば、必ずしも供給系経路３４Ａのパイプ接続の中に設けられなくてもよい。例えば、炭酸ガスエンジン１のハウジングの外側にハウジングカバー（図示省略）にて一体に被覆された中空体からなる加熱部（図示省略）を設けてもよい。上記ハウジングカバーの側壁には熱風吸気口（図示省略）及び熱風排気口（図示省略）が開口され、夫々、加熱部を加熱するための熱風を供給する熱風供給パイプ（図示省略）、加熱部の加熱を終了した熱風を排出するための熱風排出パイプ（図示省略）が連結される。上記熱風供給パイプ、上記熱風排出パイプは別に設ける圧縮機（図示省略）に循環可能に連結される。
【０１２６】
炭酸ガスエンジンを構成する素材も鉄その他適宜に選択することができる。
【０１２７】
取り出したエネルギーの適用は任意であり、発電機の駆動乃至発電はもちろん、例えば自動車、電車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動等をすることができる。
【０１２８】
本願発明において「高圧」とは、炭酸ガスエンジンを作動せしめるに十分な圧力の程度を指称し、常温で液化する７０気圧位はもちろん、それより低い例えば２０気圧程度乃至４０気圧程度とか６０気圧程度も含む。また「大気圧」と「常圧」とは同義で用いている。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本願発明は例えば、発電、自動車、電車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動、発電機の駆動に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本願発明による炭酸ガスエンジンの実施形態を示す正面図である。
【図２】本願発明による炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図３】本願発明による炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図４】本願発明による炭酸ガスエンジンの他の実施形態を示す正面図である。
【図５】図４のＥＥ部の拡大図である。
【図６Ａ】本願発明による炭酸ガスエンジンのさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図６Ｂ】本願発明による炭酸ガスエンジンのさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図７】図６ＡのＦＦ部及び図６ＢのＧＧ部の拡大図である。
【図８】炭酸ガスの勢力学的性質を示す表である。
【図９】本願発明による炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路の実施例を示す図である。
【図１０】本願発明による炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路の他の実施例を示す図である。
【図１１】本願発明による炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路のさらに他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１        炭酸ガスエンジン
３１      初期タンク
３３      パイプ
３４      循環回路
３４Ａ    供給経路
３４Ｂ    回収経路
３５      炭酸ガス
３５ａ    炭酸ガス
３５ｂ    炭酸ガス
５１      切替弁
５３      センサ
５４      三方切替弁
５５      流量制御弁
５６      加熱部
５７      冷却部
５７ａ    ケーシング
５８ａ    ベルト
５８ｂ    ベルト
６３      逆止弁
６５      大気乾燥部
６８      分離部
６９ａ    １次炭酸ガス圧縮部
６９ｂ    ２次炭酸ガス圧縮部
７３      循環タンク
７５      逆止弁
１０１    ハウジング
１０２    ロータ軸
１０３    内室
１０５    ロータ
１０７    吸気口
１０７ａ  第１吸気口
１０７ｂ  第２吸気口
１０９    排気口
１０９ａ  第１排気口
１０９ｂ  第２排気口
ａ        作動面
ｂ        作動面
ｃ        作動面
ｄ        作動面
ｅ        作動面
ｆ        作動面
ｇ        作動面
Ａ        作動室
Ｂ        作動室
Ｃ        作動室
Ｄ        作動室
Ｅ        作動室
Ｆ        作動室
Ｇ        作動室
【図１】
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【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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