(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気孔および排気孔を有する円筒状シリンダと、
このシリンダ内に回転自在に配設されピストンを構成する一対のロータと、
各ロータに同軸に連結された主伝達リンクと、この主伝達リンクに連結されその節部に動力伝達ピンが取付けられた従伝達リンクとを有するリンク機構と、
前記動力伝達ピンが係合する溝が形成され前記一対のロータの動きを制御する案内板と、
前記動力伝達ピンが係合する溝が形成され、動力伝達ピンからの動力を伝達するはずみ車を備え、
シリンダの吸気孔および排気孔は円周方向に所定距離をおいて配置され、
吸気孔の円周方向開度は排気孔の円周方向開度より大きくなっており、
吸入時のピストンの最大開度より後に吸気孔が閉となり、爆発時のピストンの最大開度より後に排気孔が開となるよう吸気孔と排気孔を配置したことを特徴とするロータリ機関。
【請求項２】
シリンダ、一対のロータ、リンク機構、案内板、およびはずみ車は、軸線に沿って配置されていることを特徴とする請求項１記載のロータリ機関。
【請求項３】
一対のロータの互いに対向する面には、シリンダ内に流入する吸気に渦流を形成する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のロータリ機関。
【請求項４】
シリンダの吸気孔は、少なくとも中央の濃縮ガス流入路と、この濃縮ガス流入路の両側に設けられた希薄ガス流入路とに区画されていることを特徴とする請求項１記載のロータリ機関。
【請求項５】
一対のロータには、シリンダ内面ところがり接触してシールする円柱状シール部材が取付けられていることを特徴とする請求項１記載のロータリ機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のロータを有するロータリ機関に係り、とりわけロータが偏心運動をしないロータリ機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロータリ機関は、シリンダ内のロータが完全なる円運動をしないで、偏心回転運動をするため動力伝達部の製作が難しく、またロータの偏心回転運動が装置全体に振動として伝わり、別途に防振装置を必要とする。さらに燃料爆発時の燃焼エネルギーがロータの回転運動エネルギーとして効率よく変換されず、熱効率が悪い等の欠点がある。
【０００３】
これら欠陥を除去するために偏心運動のないロータを有するロータリ機関が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このロータリ機関においてロータの間欠運動を取出す際、楕円歯車、遊星歯車、ユニバーサルジョイント等の組合せにより動力を取出している。しかしこの装置によると、ロータの軸線と動力取出部の軸線が一致しないためコンパクトを旨とする動力源においては、きわめて不利なものとなる。例えば楕円歯車による噛合は、このロータリ機関において、圧縮比を決定する時楕円歯車の長径と短径の比により決定される関係上、噛合にある楕円歯車は長径と短径の比が大きくなるに従って漸次偏平となり実際上噛合条件が不都合となる。また回転運動を伝達する際の加速度および減速度が大きくなり、また高速度で噛合を継続するためアンダーカット現象や、歯自身の摩耗等が生起し耐久性の点から難がある。さらに製作上および経済上にもきわめて不利な点が多々存在する。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、静寂かつ円滑に連続的な回転運動を得ることができる一対のロータを有するロータリ機関を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸気孔および排気孔を有する円筒状シリンダと、このシリンダ内に回転自在に配設されピストンを構成する一対のロータと、各ロータに同軸に連結された主伝達リンクと、この主伝達リンクに連結されその節部に動力伝達ピンが取付けられた従伝達リンクとを有するリンク機構と、前記動力伝達ピンが係合する溝が形成され前記一対のロータの動きを制御する案内板と、前記動力伝達ピンが係合する溝が形成され、動力伝達ピンからの動力を伝達するはずみ車を備え、シリンダの吸気孔および排気孔は円周方向に所定距離をおいて配置され、吸気孔の円周方向開度は排気孔の円周方向開度より大きくなっており、吸入時のピストンの最大開度より後に吸気孔が閉となり、爆発時のピストンの最大開度より後に排気孔が開となるよう吸気孔と排気孔を配置したことを特徴とするロータリ機関である。
【０００７】
本発明によれば、シリンダ内で回転する一対のロータの動きが、リンク機構の動力伝達ピンを介して案内板の溝により制御され、一対のロータからの回転力が動力伝達ピンからはずみ車に伝達される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
図１において、動力発生部Ａは、適当な肉厚の周縁１ａと壁面１ｂ，１ｂとを有し、所定の深さを有するシリンダ１と、このシリンダ１内に回動自在に装備される一対のロータ２，３とを備え、このロータ２，３はそれぞれピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂとボス部４，５を有している。
【００１０】
またそれぞれのピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの大きさはシリンダ１の大きさより小さくなっており、各ピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの端面はシール部材４３，４４，４５を介してシリンダ１の内壁に密接されている。
【００１１】
またこのシリンダ１の一側には、グロープラグ等の点火部材６，６ａが中心方向に向って螺合され、点火部材６，６ａの対称位置にはロータ２，３のピストン先端幅より狭い間隔をもって吸気孔７と排気孔８とが開放されている。
【００１２】
図１においてロータ２，３のボス部４，５の中心部には伝達軸９，１０が設けられ、動力取出部Ｂと連結されている。この動力取出部Ｂは一対の主伝達リンク１１，１２と、４節従動リンク１７と、この４節従動リンク１７に取付けられた枢支ピン１８，１９および動力伝達ピン２４，２５，２６，２７とを有している。すなわち伝達軸９，１０の先端には、前記ロータ２，３と平行に設けられた主伝達リンク１１，１２が固着され、この主伝達リンク１１，１２の両端には、それぞれリンク１３，１４，１５，１６より構成された等辺四辺形の４節リンク１７の対辺中央部が枢支ピン１８，１９により支持され、この４節従動リンク１７の各部２０，２１，２２，２３は、それぞれ動力伝達ピン２４，２５，２６，２７によって回動自在に連結されている。この動力伝達ピン２４〜２７は図１に示すように、該リンク１７の面から垂直方向に突設し、この動力伝達ピン２４〜２７のそれぞれの両端にはローラ等の滑り部材（図示せず）が取付けられている。
【００１３】
動力伝達ピン２４〜２７の滑り部材は、その一端がシリンダ１と主伝達リンク１１，１２との間に設けられた案内板２８の内の８の字型案内溝２９の内周縁に接している。この案内溝２９の形状は、主伝達リンク１１，１２と従動リンク１７とからなるリンク機構３０の動力伝達ピン２４〜２７が回転時に描く軌跡に一致させて形成されている。
【００１４】
また動力伝達ピン２４〜２７の他端には前記同様図示しない滑り部材が設けられ、この滑り部材は、前記リンク機構３０に対して前記シリンダ１と反対側において動力変換部Ｃに挿着されている。この動力変換部Ｃは推進軸３１により中心を軸支した円板状のはずみ車３２からなり、このはずみ車３２には等間隔で、半径方向に放射状に延びる４本の溝３３が形成され、動力伝達ピン２４〜２７は、この溝３３内に挿着されている。なお、推進軸３１は被駆動要素（例えば、クラッチ、プロペラ軸等）と連結している。
【００１５】
次に図２および図３により、シリンダ１内について述べる。図２および図３において、Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓは作動室を示し、作動室Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓはピストン２，３と、ボス部４，５と、シリンダ１とにより構成されている。
【００１６】
次に図７により吸気孔７について述べる。
【００１７】
エアーフィルターにより濾過された空気は、吸気マニホールド（図示せず）によって吸気孔７に導かれる。吸気マニホールドの前には、適当量の燃料を空気と混合させるための従来型のキャブレター、スロットルバルブ等を設けてもよいが、本発明の場合、空気燃料比率の最適化、応答性の向上の目的のために、燃料噴射器が吸気孔７直前に設けられる。
【００１８】
吸気マニホールドは、吸気孔７に接合されているのであるが、本発明の機関は吸気孔が一ケ所であり、バルブ等の複雑な装置を吸気孔近くにもたないので、単純な筒状形状となっている。このため空気あるいは混合気の流れは単純となる。
【００１９】
吸気孔７は３つの流入路７ａ，７ｂ，７ｂに区画されており、負荷が軽負荷から中負荷の場合には中心の流入路７ａに向って燃料噴射を行い、両側の流入路７ｂ，７ｂからは空気のみを吸気する。この場合、中心の流入路７ａは燃料比率が高くなるので、着火性が良くなる。燃料過剰の場合には、燃焼温度があまり高くならず、有害なＮＯx の発生も少ない。中心の流入路７ａからのガスが着火された後に、爆発ガスは周辺に吹き飛ばされる。流入路７ｂ，７ｂからはほとんど空気のみが吸気されているので、爆発ガス中の未燃焼のＨＣ，ＣＯ等はここで完全燃焼することになる。
【００２０】
このようにして総合空気燃料比率を超希薄にしても失火の怖れがなく、有害成分の発生も少ないという非常に優れた特徴を有するものとなる。
【００２１】
さらに、負荷が増加して、高出力が要求されるときは、中心の流路７ａに加えて、両側の流路７ｂ，７ｂに対しても、燃料を噴射することによって、出力を増加することができるので、負荷の変動に対して適切に対応し得るものとなる。
【００２２】
また、図８および図９に示すように、ピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの相対する中央部には凹部４０が外周部に接するように設けられている。ピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂがお互いに接近して混合気を圧縮する場合、吸気工程により作動室内に導入された混合気は図９に示すように渦流となって圧縮室内で旋回運動する。このため混合気は十分混合されて、確実な燃焼を行うことができる。なお、凹部４０内には、流入路７ａ，７ｂ，７ｂに対応して凹部４０内を３つに区画するリブ４１が設けられる。このリブによって、導入された混合気は、乱れのない層流となって、回転運動をする。ピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂがお互いに近づき混合気が圧縮されると、この渦流の回転半径が小さくなるので運動量の保存法則により、角速度が大きくなる。すなわち、渦流の回転速度が増大する。吸気孔７は上記３つの区割に限定されるものではなく、燃焼の最適化、公害発生の低減化のために更に増加することを防げない。
【００２３】
またピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのシリンダ１の壁面１ｂ，１ｂに接する面には、気密保持のための複数のシール材４３，４４，４５，４６がピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの溝内に填装されている。シール材４３，４４，４５と、シリンダ壁面は平面的接触が保たれる。この場合、図８のように、普通の矩形シール材でも良いが図１０および図１３に示すように、シール材４３，４４の形状を円柱形とすることも可能である。
【００２４】
シール材４３，４４を円柱状とした場合、ピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが回転運動をするので、円柱形シール材４３は、遠心力によりシリンダ壁面に圧接される。このシール材４３は爆発ガス圧により半径方向外方に押されるので、ピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂとシリンダ１壁面との間の気密を保持することができる。なおピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが回転すると円柱形シール材４３はシリンダ１壁面をコロガリながら移動するので、シリンダ１壁面との間で生ずる摩擦抵抗は、非常に小さなものとなる。
【００２５】
ピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの溝とシール材４３の接触する面については、ピストンの回転によりシール材４３の進行方向に溝が移動し、圧接圧力が減少する。このため、接触圧が過大となることがないために回転数の増大によく追従することができ、機関の高速化が可能である。
【００２６】
シリンダ１側壁面に当接するシール材４４の形状は、回転半径の内外差に合せて円すい型とする。
【００２７】
ところで、上述のようにシール材４３，４４を円柱状としてもよいが、ここでシール材４３を図１３（ａ）（ｂ）により詳述する。図１３（ａ）（ｂ）に示すように、シール材４３は間に隙間４７で形成するよう２つの部分４９ａ，４９ｂに分割され、全体として円柱状となっている。各部分４９ａ，４９ｂは芯金４８により互いに連絡され、各部分４９ａ，４９ｂの端部には同心状の複数の円形溝４３ａが設けられている。
【００２８】
このようにシール材４３の両端に複数の円形溝４３ａを設けたことにより、シール材４３の両端と壁面１ｂ，１ｂとの間の狭い隙間をガスが漏洩する際、シール材４３の円形溝４３ａによって漏洩ガスに乱流が生じることになる。この乱流に基づくラビリンス効果によって、漏洩ガスが減少する。同時に、シール材４３の両端と壁面１ｂ，１ｂとの間に閉じ込められた漏洩ガスが潤滑剤として機能し、気体潤滑によりシール材４３の両端と壁面１ｂ，１ｂとの間の摩擦抵抗が減少する。またシール材４３が２つの部分４９ａ，４９ｂに分割されているので、シール材４３の熱膨脹を容易に吸収することができる。
【００２９】
なおピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの内部には、ピストンの冷却のためのオイルが循環している。また溝部には、溝とシール材４３，４４，４５との潤滑、シール材４３，４４，４５とシリンダ１壁との潤滑、およびシール性向上のためオイル供給用孔が設けられる。
【００３０】
前述のように吸入、圧縮された混合気には点火部材６，６ａにより点火、爆発される。本発明の機関は、圧縮室と着火爆発室が分かれているので、点火部材６，６ａの過熱による異常着火、早期着火の怖れがない。このため、着火位置に点火部材６，６ａとしてグロープラグを設置することができ、圧縮混合ガスが着火位置を通過するときに点火、爆発を行うようにすることができる。さらに自然着火機関とすることもできる。着火部材６，６ａの位置に、燃料噴射器を設置し、圧縮された高温空気中に燃料を噴射して着火、爆発させればディーゼル機関同様の圧縮点火機関とすることが可能である。圧縮点火機関とした場合には、先に述べたように点火位置付近の空気は、運動量の保存法則によって高速度の渦流を生じているので、断熱圧縮により燃料の着火温度以上に高温度となった空気中に燃料を霧状にして噴射すると、燃料が着火し燃焼する。このとき、圧縮高温空気が高速度で回転する渦流を生じているので、空気と燃料との混合が十分に行われる。さらに、吸気・圧縮室と、着火・燃焼室が分離されている本発明の機関は、燃焼室シリンダの冷却を特に必要としないので高温度に保つことができる。このため良好な燃焼状態となり、完全燃焼するために不完全燃焼によって発生する黒煙の発生が少なくなる。
【００３１】
ところでシリンダ１およびシリンダ側壁は、高速度で回動するピストン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに取付けられたシール材４２，４３，４４により摺動されている。このため、摩擦による摩耗に耐えなければならない。また爆発ガスによって加熱されるので、高温度にも耐えなければならない。高温度に耐え、摩耗にも強い材料として、ファインセラミックス素材が良く知られている。本発明の機関のシリンダ１およびシリンダ側壁ならびに、シール部材の材料を耐熱、耐摩耗性のファインセラミック材料とすることにより、高性能にすることが可能となる。
【００３２】
このとき、ファインセラミック材料に個体潤滑性を有するモリブデン等の潤滑剤を含有させることは、高速化、耐久性向上のために有効である。
【００３３】
次にシリンダ１の排気孔８について詳述する。
【００３４】
排気孔８は、排気ガスを排出するのに十分な大きさであれば良い。排気ガスには爆発により発生した熱と、圧力が残っているので、排気ガスがスムーズに排出できるようにシャープな角のない設計とする。
【００３５】
排気ガスは排気マニホールド（図示せず）を通して排気されるので、排気ガスの通過を妨げないよう、排気孔８は太さの変化や、急激な曲りを設けない設計とすべきである。本発明の機関には、弁機構がなく、単純な一本の管とすることができるので設計上の難点は少ない。
【００３６】
排気孔８から排出されたガスは高速で排気管を流れ、外気に放出されるのであるが、このときシリンダ１内の燃焼ガスを効率よく排出させることが要求される。本機関は、排気の途切れが少なく一つの排気孔から排気管を通して排気される構造なので、排気流の慣性によって良好に燃焼ガスを排気することができる。
【００３７】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００３８】
図３乃至図５において、各図のａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ対応するものである。
（１）吸入行程
図３（ａ）は吸入行程を示し、燃料混合気は、ピストン３ａの回動により、吸気孔７から作動室Ｐに吸入される。吸入完了時までにピストン２ａはわずかに回動し吸気孔７を閉鎖し、ピストン３ｂは排気孔８を閉鎖する。一対の主伝達リンク１１，１２はまずロータ２，３の各ピストンが互いに近づいた状態から始動した後、先行するロータ３が回動し、ロータ２に近づき、始動時のピストンの状態からみて入れ変った状態となる（図４（ａ）−（ｄ））。
【００３９】
この際の４節従動リンク１７は図４（ａ）に示すように菱形から略正方形となり再び菱形に移る形態をとる（図４（ａ）は図３（ａ）に対応する）。
【００４０】
同じく動力伝達ピン２４〜２７ははずみ車３２を回転させながら、その溝内を放射方向に移動し、図５（ａ）の位置をとる。
（２）圧縮行程
圧縮行程は、ピストン３ａによって吸入された室Ｐ内の燃料は次のピストン２ａによって圧縮される。すなわち、ピストン３ａは吸入の終りにおいて前記リンク機構により角速度がきわめて遅くなるのに対し、ピストン２ａの角速度が大きくなるため室Ｐ内の燃料混合気は圧縮される。圧縮比の決定は、案内板の最長部と最狭部との関係により決定する。
【００４１】
すなわち、図２において動力伝達ピン２７が溝の頂点Ｔ1 にある時、作動室Ｐが最小体積となり、リンクの状態が最も偏平となる。また動力伝達ピン２７が案内溝２９の他の頂点Ｔ2 に来た時、作動室Ｐが最大体積となる。
【００４２】
0003789529.tif 000002
で表わされるので、４節従動リンク１７の状態で表わすと、圧縮比は最大開角度／最小開角度により決定される。この最大開角度と最小開角度は、案内板２８の溝２９により決定される。
【００４３】
なお、案内板２８内の溝２９の形状は、４節従動リンク１７の形状が、等辺四角形の時は前記８の字型、図６に示すように糸巻形の場合は、きわめて小さい、楕円形となる。
（３）爆発行程
圧縮後、点火装置６が作動し、燃料混合気は爆発する。これによりピストン３ａは急激に回転させられ、ピストン２ａは殆ど回転しない。
【００４４】
これを図２により詳述すると、爆発エネルギーは、両ピストン３ａ，２ａを押し開けようとするが、ピストン２ａは、案内板２８の溝２９とリンク１３，１５とにより横方向の移動は阻止されているため、前記爆発エネルギーはほとんどピストン３ａに働く。すなわち、ピストン３ａのリンク機構において、横方向の移動は図２から明らかなように不可能であり、上下方向においては回動自在となっているため、爆発エネルギーはほとんどピストン３ａの回動に使われる。
【００４５】
ピストン３ａに加わった爆発エネルギーはリンク１４を通じて動力伝達ピン２５に伝達される。
【００４６】
すなわち、爆発時にピストン３ａからリンク１６に伝えられる力をＦ1 、ピストン２ａを押す力はピストン２ｂに伝達されリンク１５を押す力をＦ2 として、Ｆ1 の案内溝２９の接線方向の分力をＦ1 ′およびＦ2 の同分力をＦ2 ′とすれば慣性力および摩擦等を考慮に入れない場合には、次の関係が得られる。
【００４７】
Ｆ1 ＝Ｆ2   ，  Ｆ1 ′＞Ｆ2 ′
しかし、実際には慣性力が存在するため、
Ｆ1 ＞Ｆ2   ，  Ｆ1 ′>>Ｆ2 ′
という関係になる。
【００４８】
この力関係から爆発エネルギーが、ピストン３ａの回転エネルギーに変換される。
【００４９】
リンク機構の動力伝達ピン２４〜２７は溝２９の内面に軌跡上を移動するため、摩擦抵抗の少ないきわめて円滑な運動を行うことができる。
【００５０】
次に動力伝達ピン２７が、溝２９の頂点Ｔ2 を通過した後はピストン３とピストン２の回転速度が逆になることは上記と同様の分析により明らかである。
【００５１】
上記のように動力伝達ピン２４〜２７が、案内板２８内に彫った一定の溝２９内面に沿って摺動するため、ピストンの回転速度は交互に変換され一方向のみに回動し、互いに相手ロータを追越さない回転運動を継続することになる。
【００５２】
上記のように爆発エネルギーはピストンが後退不能のリンク構成になっているため、慣性力等を考慮に入れ、力関係から推察するに約１／２以上をピストンの回転エネルギーに変換することができる。
【００５３】
この爆発行程のリンク作動は吸入行程と同様であり、同一ロータと具備してある他のピストンは前記吸入行程に吸入した混合気を圧縮している。
（４）排気行程
作動室Ｐ内の爆発後の排気行程は、図３乃至図５における各ｄ図によく示されており、ピストン２ａとピストン３ｂとで圧縮した燃料の爆発により、ピストン２ａにより排気が行われる。この時前記同様ピストン２ｂの端面で圧縮行程が行われ、同時にこのピストン２ｂで吸入も行われる。
【００５４】
次に上記機構によって発生し取り出された動力を推進軸に伝達する機構を述べる。
【００５５】
上述したリンク機構３０の作動が前記動力伝達ピン２４〜２７を介して動力変換部Ｃに伝達される。すなわち、動力取出部Ｂから取出した動力をそのまま推進軸３１に伝達すると振動を生起し、円滑な回転運動が得られないため、ここに動力変換部Ｃを装備する。
【００５６】
この動力変換部Ｃの原理は、ピストンの開角度がどのように変化しても、４節従動リンク１７の対角線は互いに直交していることにある。この原理を利用して、はずみ車３２内に半径方向に向って放射状に互いに隣り合う溝と直角関係を有する４本の溝３３が彫られている。
【００５７】
これら溝３３内を摺動する動力伝達ピン２４〜２７は溝３３内を摺動するとともに、はずみ車３２を回転させる作動を行う。
【００５８】
図２において主伝達リンク１１，１２が互いになす角度の２等分線上に動力伝達ピン２４〜２７を装備するため、前記はずみ車３２の回転速度はロータ３とロータ２の回転速度の算術的平均値となる。従ってロータ２，３の交互運動にかかわらず円滑な連続回転運動を推進軸３１に伝達する。
【００５９】
なお、上記実施例において、案内板２８の溝２９の内面形状を、
ｘ＝Ｒ（ｃｏｓα＋ｃｏｓβ）
ｙ＝Ｒ（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）
とすることが有利である。
【００６０】
ここで
Ｒ：主伝達リンクの支点の回転半径
α：先行する主伝達リンクの回転角度
β：後行する主伝達リンクの回転角度
また
α＝θ＋（Ｔ＋Ｋ−Ｋｃｏｓ２θ）
β＝θ−（Ｔ＋Ｋ−Ｋｃｏｓ２θ）
ここで
θ：従伝達リンクの枢支ピンの回転角
Ｔ＝主伝達リンクのｘ方向開角度（ピストンの最大開度）の１／２
Ｋ＝（主伝達リンクのｙ方向開角度（ピストンの最小開度）−９０°）×１／２
ここで溝２９の内面形状の例を図１１（ａ）−（ｂ）に示す。図１１（ａ）は、Ｒ＝４０ｍｍ、Ｔ＝７０°、Ｋ＝−２５°のときの溝２９の内面形状を示し、図１１（ｂ）はＲ＝４０ｍｍ、Ｔ＝６０°、Ｋ＝−１５°のときの溝２９の内面形状を示す。案内板の溝の形状を、この式で定義される形状とした場合に、ロータ２及び３は交互に正弦運動の振動を行いながら中心軸の廻りを回動することになるので、運動が円滑となる。
【００６１】
また、図１２に示すように、吸気孔７の開角度は、ピストンの最大開度となってピストンが再び閉じ始めた後に、吸気孔７が閉となるようにする。また排気孔８は、爆発後にピストンが最大開度となった後、ピストンが再び閉じ始めた時に開くよう設定する。
【００６２】
このように、吸気孔７は、ピストンの開度が最大のときに開いているので、混合気は、流入の慣性によって吸気を完全に行うことができる。また、吸気孔７の開度を広く設定することにより、圧縮比を膨張比に比べて小さくすることができる。また、排気孔８をピストンの最大開度の後に開くことにより、膨張比が圧縮比に比べて大きくなる。このように圧縮比に比べて膨張比を大きくすることにより、利用エネルギー効率が向上する。さらにピストンの開度が最大となった時にも膨張室には爆発による熱と圧力のエネルギーが残るので、最大開度の後に排気孔８を開くことにより、残留エネルギーを無駄なく利用できる。
【００６３】
なお、先行ピストンの後端と後行ピストンの先端との位置関係は、図１２の実線の場合に限らず、例えば破線のようにしてもよい。この場合は、点火直後に先行ピストンの角速度を大きくすることによって、エネルギーの利用効率が向上し大部分のエネルギーを先行ピストンの運動エネルギーに変換することができ、熱効率の向上を図ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば出力軸１回転当りの爆発回数が４回と高出力であり、装置全体がきわめてコンパクトになり、且つ静寂、円滑、連続的な回転運動が得られる。また本発明においては、レシプロ機関のようなシリンダとピストンの方式と異なるためピストン自体の傾動はなく、作動室内の気密が容易にでき、摩擦損失が少なく爆発エネルギーが有効圧力として作用する割合が高いし、ピストンの回転半径がレシプロ機関に比較してきわめて大きく取れるため発生トルクはレシプロ機関に比し著しく大きくなる。本発明によれば吸、排気弁を必要としないため気体による抵抗がピストンの作動に影響を及ぼさない。吸気圧縮室と、爆発膨脹室が分離している本発明の機関は、爆発膨脹室シリンダーを冷却する必要が無いので、シリンダー冷却による熱損失が少ない。
【００６５】
またレシプロ機関においてはクランク室弁動作機構等によりきわめて装置全体が複雑かつ大きなものであったが、クランク室弁機構を必要としない本発明にあっては小型、軽量且つ馬力の大きな機関となる。本発明によれば部品夫々の形状が簡単で、部品点数も少ないため製作もきわめて容易である。さらに部品点数の少数化により信頼性・耐久性・安全性が著しく増大できる。また工作および設計の面からしても、圧縮比の設定が任意且つ容易にできるので、高能率とすることが可能である。また仕上精度を要する部分が少なくきわめて加工、組立、保守が容易である。本発明の機関は、圧縮膨脹機関であるから、吸気孔、排気孔の位置の変更により、空気モータ、コンプレッサーとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の形態を示す分解斜視図。
【図２】本発明における動力発生部と動力取出部との関係を示す原理説明図。
【図３】動力発生部の行程説明図。
【図４】動力取出部におけるリンクとロータとの関係を示す説明図。
【図５】本発明の動力変換部における動力伝達ピンとはずみ車との位置関係を示す説明図。
【図６】リンク機構における他の実施例説明図。
【図７】吸気孔を示す拡大斜視図。
【図８】ピストンの凹部を示す斜視図。
【図９】ピストンの凹部によって形成された渦流を示す図。
【図１０】ピストンに取付けられたローラ状シール部材を示す図。
【図１１】案内板の溝形状を示す図。
【図１２】ピストンの工程と角度を示す図。
【図１３】円形状シール材を示す図。
【符号の説明】
１  シリンダ
２，３  ロータ
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ  ピストン
６，６ａ  点火部材
７  吸気孔
８  排気孔
１１，１２  主伝達リンク
１７  従伝達リンク
３０  リンク機構
２８  案内板
２９，３３  溝
３２  はずみ車
４０  凹部
４１  リブ
４２，４３，４４  シール材
【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６】
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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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【図１２】
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【図１３】
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