(57)【要約】筒状（１）の中にそれより小さい筒状（２）のものを入れ、両端をふさぎ、外側の筒（１）に対し、中の筒（２）を偏芯状態の保ち、外側の筒（１）と中側の筒（２）をベーン（３）でむすび、回転させて、そこに構成される容積変化で、吸入、排出するローター３を作り、そこから分離された燃焼室（６）へ空気を送り、燃料と燃焼させ、水なども噴射し、高圧ガスで出力ローターを回転させ、また、従来のレシプロエンジン、バンケルエンジンでも燃焼室を分離させ、燃料や水などを噴射し、高圧ガスでエンジンを動かし、タービンエンジンでは、燃焼室あたりに水を噴射し、圧力を高くして高速ガス流でタービンを回転させる。
2002088529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し、燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンにおいて、前記圧縮機または前記出力機を、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設けることで、空間を構成するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を、燃焼器で燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し、燃焼器で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンにおいて、前記圧縮機または前記出力機を、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠に対し、前記小さい筒状の枠を偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠から前記小さい筒状の枠に至る複数のベーンを設けたことを特徴とするエンジン。
【請求項３】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器で燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し、燃焼器で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンにおいて、前記圧縮機の中または前記燃焼器内に構成する燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項４】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し、燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機または前記出力機を、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠から前記小さい筒状の枠に至るベーンを設け、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンで空間を構成するようにし、前記外側の筒状の枠に対し、前記小さい筒状の枠を偏芯させることを、前記外側の筒状の枠の両端の近傍をふさぐように構成したところ（８）で、前記小さい筒状の枠を、回動自在に前記外側の筒状の枠に対し、偏芯状態を維持する手段を設け、または、前記小さい筒状の枠をシャフトで、前記外側の筒状の枠に対し、偏芯状態を維持するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項５】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記出力機を変速装置で結合したことを特徴とするエンジン。
【請求項６】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機または前記出力機を、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設けることで、空間を構成し、前記圧縮機と前記出力機を、変速機でつないだことを特徴とするエンジン。
【請求項７】
内燃式のレシプロエンジンおよび内燃式のバンケルエンジンにおいて、前記エンジンに空気を吸入し、それを圧縮して燃焼器に送り、燃焼器の燃焼室で燃料と燃焼させ、その燃焼した高圧ガスの膨張で出力するエンジンの、前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項８】
内燃式エンジンにおいて、空気を吸入し圧縮する圧縮機および燃焼ガスの膨張で出力する出力機から、燃焼室を分離し、前記圧縮機または前記燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項９】
空気を吸入しそれを圧縮機で圧縮し、その圧縮された空気を燃焼器の燃焼室で燃料と燃焼させ、その燃焼ガスをタービンで出力するタービンエンジンにおいて、前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を、燃焼器で燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し、燃焼器で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンにおいて、前記圧縮機と前記燃焼器の間にまたは前記燃焼器と前記出力機の間に弁を設けたこと、または、前記圧縮機と前記燃焼器の間にまたは前記燃焼器と前記出力機の間に弁と前記弁をかわしたバイパスを設けたことを特徴とするエンジン。
【請求項１１】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を、燃焼器で燃焼させ、または、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機または前記出力機を、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記両端の近傍をふさいだ筒状の枠から前記小さい筒状の枠に至るベーンを設け、前記両端の近傍をふさいだ筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンで空間を構成するようにし、前記燃焼器と前記出力機の間に弁を設け、または、前記燃焼器と前記出力機の間に、弁と前記弁をかわすバイパスを設けたことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、ロータリーエンジンとレシプロエンジンとタービンエンジンに関する。
背景技術
レシプロエンジンはピストン、コンロッド等の往復運動によるエネルギー損失、シリンダーとピストンやその他の摩擦等のエネルギー損失、熱エネルギーを運動エネルギーに変換できず熱として放出する損失、振動が大きく音も大きいなど弊害もあり、エンジンも大きいため車などに使用した場合、特に最近ではエンジンルームの余裕が少なく、整備のため手が入りにくく、工具も使いづらく、またエンジンは大きく重く、部品点数も多く、高性能にするためには精密に作る必要があり、多くの問題を解決するほどエンジンは高価になり、バンケル型のロータリーエンジンでは、最適の燃焼室形状（燃焼速度の速い理想的な形状）を作ることが難しく、いずれのエンジンにおいても燃焼速度が速いほど窒素酸化物が多く発生し、構造上燃焼速度を遅くすればするほどエネルギー損失も多くなり、ディーゼルエンジンでは、粒子状物質が多く発生し、燃焼速度を遅くするほど窒素酸化物は減るが、エネルギー効率は悪くなり、その解決方法として、燃焼室に水エマルジョン燃料を噴射する方法があり、水噴射はガソリンエンジンなどでは古く、燃焼を良くするので燃焼促進として使われたが、水を噴射し、その気化で気化熱を奪うので、燃焼室の温度を低下させて窒素酸化物の排出も低下少なくし、水の燃焼促進効果で、粒子状物質排出を低下させる効果があり、これをディーゼルエンジンで燃料と水をコロイド状にし、水エマルジョン燃料として使用する方法があるが、水と油をコロイド状態に長く保てば水と燃料が分離する可能性が高くなり、長期間エンジンを使用しないと、水と燃料が分離し、エンジン始動できなくなる恐れがあり、その対策が必要になる。
また、コロイド状態を作るための添加剤も必要とし、それを作るための製造装置も必要とするなど、一般のエンジンに使用するには多くの問題を抱えている。また従来の内燃機関では、気圧の変化する航空機用エンジンなどでは、航空の気圧の低いところは充填効率が悪く、過給機を必要とする。
タービンエンジンでは、吸入した空気を高圧縮するほどエネルギー効率は増すが、燃焼温度が高くなり窒素酸化物が増え、タービン翼の耐熱限界を超える温度上昇はできず、いずれのエンジンにおいてもかなりのエネルギーを捨てている。
発明の開示
本発明は、ロータリーエンジンでは、筒の中にそれより小さい筒を入れ、両端をふさぎ、外側の筒に対して内側の筒を偏芯させ、外側の筒と内側の筒をベーンで結び、回転させ（外筒に対し内筒を移動させ）、外筒、内筒、ベーンで構成された空間の変化で、吸入圧縮をし、そこから燃焼室を分離し、燃焼室を回転させ、または燃焼室を長くしたりで燃焼時間を長くし、水も噴射する。
また、レシプロエンジン、バンケルエンジンでも燃焼室を分離し、長時間燃焼できるようにし、水も噴射する。
タービンエンジンでは、吸入空気をできるだけ高圧にし、その高圧の空気を燃焼室で燃料と燃焼させ、高温高圧のガスを作り、その温度を下げるため、燃焼室に水を噴射し、温度を下げ、高圧のため高速のガスをタービンに送り、ガスの温度を下げられるため、タービン翼の耐熱温度を高めなくとも、タービンの効率を上げる。
発明を実施するための最良の形態及び実施される可能性のある形態
第１図から第２９図は本発明の実施例であり、図と符号と共に本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明の考えを示した概念図で、１は筒状の外筒で、その中に内側の内筒２が嵌まり、外筒１やシャフト４と一体化したベーン３や、外筒１と内筒２に支えられたベーン３、筒の両端をふさぐ部分で支えられたベーンなどがあり、第１図の内筒２はシャフト４に支えられ、外筒１に対し図のように接触するように偏芯して、外筒１とベーン３と内筒２が共に回転するローターができる。
そのためベーン３で左右に分割された空間が、外筒１、ベーン３、内筒２が矢印方向に回転することで変化し、そのため左側の吸入管９から空気を吸入し、それを燃焼器５の燃焼室６に送り、図では燃料噴射弁や点火プラグは省略したが、そこで燃料と燃焼させ、燃焼室６は図のように矢印方向に回転するため、高圧の燃焼ガスは、右側の外筒１、ベーン３、内筒２のローターの方へ送られ、高圧のガスで空間を増大させようとするため、このローターは矢印方向に回転しようとし、ガスは排出管１０で排出され、右側のローターと左側のローターはつながれており、そのため右側の出力するローターで左側の圧縮するローターは回転させられ、このようにしてエンジンが成立し、燃焼器５の左側は圧縮ローター、右側は出力ローターとなる。
これはタービンエンジンに似ており、そのため燃焼器もタービンエンジンのように保炎器やミキサーなどを使用でき、連続燃焼も可能である。
このエンジンはシャフト４を固定し他を回転させるが、外筒１、ベーン３の回転を止め、シャフト４の回転で、内筒２を外筒１に対し移動させても、このエンジンは成立する。
さらに、従来のレシプロエンジンと比較すれば、往復動のピストンやコンロッド、弁を動かすカム機構などが不要で、クランク室を大きくしたようなエンジンになり、大幅に小型化できる。
回動自在部分などは普通ボールベアリングやローラーベアリングなどを使用するが、本発明の説明にこのようなものは省略し、組み立て上組み立たない構成部分は、組み立つように分解し、組み立てて一体化すればよく、このようなところも省略する。
第２図から第７図で、圧縮ローターや出力ローターがどのようなものかを述べると、まず第２図の左側の図を見ると、外筒１とベーン３は一体化され、外筒１はその中心をシャフト４（点線で示す）で支えられ、内筒２もシャフトの偏芯部分（点線で示す）で支えられ、外筒１に対して内筒２は偏芯し、それで外筒１と内筒２を図のように接触させ、外筒１と内筒２との空間をベーン３で２つに分解し、シャフト４を固定し、外筒１を矢印方向に回転させればベーン３も回転し、そのベーン３で内筒２が回転させられ、ベーン３の左側の空間は増大し右側の空間は減少し、したがって増大する方に吸入管を設け、減少する方に燃焼室に通じる通路を設ければ、圧縮機となり、増大する方に燃焼室からの通路をつなぎ、減少する方に排出管を設ければ、出力機となる。
右図は左図の断面であるが、見やすいようハッチングは省略し、図のように吸入管９をシャフト４の中に設けたもので、吸入する空気をシャフト４から内筒２を通じて吸入するが、内筒２は固定されたシャフト４の偏芯した部分で支えられ、ベーン３で回転させられると、内筒２に設けた吸入管９とシャフト４の吸入管９の穴がずれていれば吸入はできないが、図示しないが、内筒２にシャフト４の吸入管９と通じるように円状の溝を設け、シャフト４の吸入管９と円状の溝はいつも通じるため、その溝を内筒２の吸入管９とすれば、常に吸入でき、排出も同じようにできる。
第３図ではまず左図を見ると、外筒１と一体化されたベーン３が回転すると、ベーン３が内筒２に嵌まり込むため、内筒２を図のように欠く部分や、内筒２とシャフト４の間にシャフト４の吸入管９から吸入し、ベーン３の左側の内筒２の矢印部分に穴を設け、矢印のようにベーン３の左の室に吸入し、ベーン３の右側の室の排出は図のようにベーン３の中に空洞を設け、排出側の室に通じた穴を図のように設ければ、矢印で示すようにベーン３の中に排出ガスを取り込み、そこから右図で示すように排出管１０から排出ができ、左右の図の中央に示す図は、ベーン３が吸入と排出ができるようにベーン３に左右に分かれた空洞を設け、それで吸入と排出を行うこともでき、右図に吸入管９を２つ点線で示したが、そのどちらでもよく、両方設けることもでき、第４図では、第３図で示したように排出側を右図点線で２つ示したが、左図で見るようにベーン３で分割された左右の室への吸入口と排出口を、外筒１より周の外側にはみ出すように設けたもので、それは吸入と排出の口が図で下部にきたとき、内筒２の内側にこないようにしたもので、内筒２の筒の厚さを厚くし、内側に吸入口や排出口を設けても、内筒２でふさがれれば、吸入口や排出口を内側に設けても問題はなく、これまでシャフト４以外に設けた吸入管と排出管は、外筒１や平板（平面で板状なので平板と記す）８と一体化され共に回転するが、第４図右図の左側に吸入管９を示すが、外筒１や平板８と一体化され共に回転する吸入管９と、回転しない吸入管９を構成し、それをハッチングの違いで表したが、回転しない吸入管９（ハッチングを細かくした部分）はシャフト４の回りを円状に吸入管９を構成し、回転する吸入管９の方もシャフト４の回りを円状に吸入管９を構成しているため、回転するものと回転しないものとをつなぐことができる。
以上第２図、第３図、第４図でいろいろな吸入と排出方法を示したが、これらをいろいろ組み合わせることができる。
第５図は、ローターに弁を設けたもので、図（ａ）を見ると、弁２４とリングカム２５をつけたのがわかり、その断面を図（ｂ）で示し、リングカムと弁は両側に設けたが、２つ必要なのではなく、必要な数の弁やカムを設ければよく、弁を設けるとどのような効果があるか、その作動と共に説明すると、図（ｃ）で示すように弁２４の凸部とリングカム２５の凹部が噛み合い、リングカム２５はシャフト４に固定され、弁２４がリングカム２５の回りを回転し、弁２４が外筒１に対し往復動をする。
図（ｄ）は弁２４が閉じたところを示しており、弁２４は外筒１の凹部に嵌り、なお図のように弁２４の上部に隙間があり、そのため弁２４と外筒１がぶつからず、バネなども必要なく、きわめてシンプルな構造で往復動弁機構となる。
図（ｅ）では弁２４が平板８にどのように嵌るかを示し、弁２４は断面がＴ字型のため、平板８からは抜けない。
図（ｆ）はリングカム２５のシャフト４を取り巻く部分を外部に伸ばし、その先にウォームギヤ２６を設け、そのウォームギヤの螺旋ギヤ２７を回転させて、リングギヤ２５を回転させ、弁２４の開閉位置を変えるもので、例えば図（ｇ）では矢印方向に回転すると、リングカム２５と弁２４の関係で、矢印Ａに示す範囲に弁２４が来ると弁が開き、他では弁２４は閉じるが、しかし、先に示したウォームギヤ２６で、リングカム２５を回転させれば、弁２４の開閉位置を変えられる。
これまでは外筒１に対して内筒２を偏芯させるため、シャフト４を偏芯させ、その偏芯部分で内筒２を支えたが、第６図ではシャフト４は偏芯せず、その偏芯しないシャフト４を、外筒１と内筒２の両端をふさぐ平板８を外筒１と切り離し、平板８を回転させず固定し、その平板８に、外筒１の中心にシャフト４を回動自在に取り付け、第６図の左図を見ると、外筒１とベーン３は一体化し、シャフト４も一体化されている。
したがってこれら一体化された外筒１、ベーン３、シャフト４は同じ回転をするもので、シャフト４と外筒１は、回動自在に平板８で支えられ回転するが、右図で見るように、両側の平板８の間隔は動かぬように連結体４５で連結され、内筒２は外筒１に対し偏芯した状態で、一部を外筒１と接触させながら回転するように、右図で見るように平板８に内筒２と同じ円状の溝を設け、その溝に内筒２が回動自在に嵌まり、そのためベーンの回転で内筒２も回転させられる。
先に説明したものは平板８を回転させ、そこに吸入口や排出口を設けたが、この場合平板８を回転させなくともよいため、図示しないが、平板８に吸入口と排出口を設け、そこの吸入管や排出管を設ければ、それらは回転させずにすむ。
次に外筒１とベーン３を切り離し、外筒１と平板８を一体化し、ベーン３とシャフト４を一体化したものを第７図で示すが、左図は右図の断面で、右図は左図の断面であり、もう説明するまでもないであろうが、外筒１と平板８は図のように一体化されているので連結体は不要で、外筒１と平板８は回転させず固定し、第６図で示したものと同じく、吸入管や排出管を設けても、回転させる必要がなく、外筒１も回転しないので、外筒１に吸入管や排出管を設けるのも簡単になり、これは最もシンプルな構造のため、特に安価になり、以上第２図から第７図まで、多くの形式を述べたが、次にエンジンにすることを述べる。
第８図の左図はローターの断面図で右図は左図をエンジンとした図であり、シャフト４を回転させず固定し、その周りを外筒１と内筒２を回転させるもので、右図のように圧縮のローターと出力のローターとで２つあり、その間に燃焼器５がある。
右図左側吸入管９のある方が圧縮ローターで、排出管１０を持つ方の右が出力ローターとなり、吸入や排出の方法はいくつか方法を述べたので、例えばシャフトの回転の中心方向から吸入すれば遠心力が利用できるなど、それぞれ最もよい方法を用いればよいもので、まず右図左側の吸入管９より空気を吸入し、この吸入管９は回転せず、シャフト４の周りも円状に吸入管は構成され、そこに同じく円状に構成された回転する吸入管９を図のように設け、回転しない吸入管と回転する吸入管をつなぎ、外筒１、内筒２、ベーン３、平板８で構成された空間を持つローター、右図では左側のローターに空気を吸い込み、圧縮し、それを燃焼器５の回転する燃焼室６に送り、図示しないが噴射弁で燃料を燃焼室に噴射し、燃焼させ、燃焼室は回転するため燃焼室から右側の出力ローターに高圧のガスが送られ、高圧のガスがローターに入ればその入った空間が増大する方向に回転し、出力ローターの出力でローターは回転し、膨張したガスは排出管１０から排出される。
出力は出力ローターの右側にギヤを設け、そのギヤと噛合うギヤを持つ出力軸１１で出力を取り出すものである。
右図左側のローターの断面は左図になるが、右図右側のローターの断面は、左図の３つある矢印方向を逆にして図を裏側から透かして見た形状となり、燃焼室を回転させる方法は別図で説明する。
第９図では、同じようにシャフト４の周りを圧縮ローターや出力ローターが回転するが、左図の左側の支え３１はシャフト４の回転を止めて支え、そこに噴射ポンプまたはデストリビューター２９があり、回転する圧縮ローターと回転しないシャフト４で作動し、エアクリーナー３０も図のようにあり、これは圧縮ローターと共に回転し、そこから空気を吸入し、先に述べたようにエンジンを作動させ、出力ローターと一体化された出力軸１１から出力を取り出すもので、出力ローターと一体化した排出管１０と出力軸１１も一体化され、ハッチングの違いで切り離されたことがわかる排出管１０と、右側の支え３１が一体化されて、出力軸１１を回動自在に支え、支え３１と一体化した排出管１０は、出力軸１１のところが円状で、そこに回転する排出管１０がつながるため、回転する排出管と回転しない排出管をつなぐことができる。
第９図の右図は、燃焼器の燃焼室の回転とローターの回転との関係を説明するもので、燃焼室６は回転のため、圧縮ローターで圧縮し終え、今まで充填しつづけた燃焼室から次の燃焼室に充填するよう、回転のタイミングを合わせる必要があり、燃焼室の回転と出力ローターの回転も同じで、第８図右図の燃焼室から高圧のガスを出力ローターに送るのが、これから高圧ガスを送り始めるが、すでに燃焼室は半分ほど回転しており、これはよいタイミングではなく、燃焼室がこのような位置ならば、内筒２の位置は第９図右図の上の図に示すように、圧縮側も出力側も一番下まで下がっているが、このような位置ならば良いタイミングで回転するが、圧縮側の内筒２の位置が最も下にあり、出力側が最も上にあれば第９図右図の下の図のように、燃焼室を３つにして、圧縮側の燃焼室は充填し始めてから充填し終わるまでの半分回転し、出力側はこれから高圧のガスを出力ローターに送ろうとするところであり、このような位置になるよう回転するのがよい。
第１０図左図では燃焼室を４つに分割したが、多く分割するほど燃焼時間を長くでき、燃料の噴射弁７を設けたが、この図の場合は燃焼器５の上半分の位置なら取り付け位置は何か所でもよく、圧縮ローター側に噴射する方が燃焼時間は長く、燃焼時間が長い方が粒子状物質の排出は少なく、ゆっくり燃焼させるほど窒素酸化物の排出もなくなり、従来のエンジンでは、速く燃焼させるほど燃費の良いエンジンになるが、窒素酸化物と粒子状物質の排出が多くなり、そのため水と燃料を混ぜたエマルジョン燃料を使用し、燃焼を速く良くし、水の気化で熱を奪い燃焼温度を下げ、窒素酸化物と粒子状物質の排出を少なくする方法があるが、この方法は水と燃料をコロイド状にするため、長時間経過すると水と燃料が分離し、エンジンを始動できなくする恐れがあり、コロイド状にするための添加剤を必要とし、コロイド状にするための装置も必要とするなど、多くの問題を抱え、車などでの使用は困難がある。
しかし本発明によれば、燃焼時間を大幅に長くできるため、急激な燃焼をさせる必要がなく、窒素酸化物や粒子状物質の排出を防ぎ、さらに水を燃焼室に噴射することで、よりいっそう燃焼温度を下げ粒子状物質と窒素酸化物の排出を少なく、水と燃料のエマルジョン燃料は必要とせず、ただ水を噴射弁７（点線で示す、燃焼器の上半分ならどこでも何か所でもよい）で噴射することで達成される。
本発明のエンジンは燃焼時間を大幅に長くでき、従来のエンジンでは燃焼時間を短くした方が効率のよいエンジンのため、水粒子の気化膨張に伴って燃料を微細化し、燃焼を促進し、燃焼時間を短縮する効果、ミクロ爆発効果を利用するもので、そのためエマルジョン燃料を利用するが、本発明は、先に述べたように、燃焼時間を短縮する必要は全くなく、大幅に燃焼時間を延ばすことができ、そのため、ミクロ爆発効果による燃焼時間短縮効果は不要であるが、特に水噴射で、気化熱を奪い窒素酸化物を少なくする効果を利用し、燃焼時間を長くできるので、粒子状物質を少なくする。
さらに燃焼器の燃焼室の大きさを小さくして圧縮比を高くし、本発明は燃焼室を圧縮ローターと出力ローターより分離したため、いくらでも圧縮比を高められ、さらに後で説明するが、圧縮ローターと出力ローターの回転を変えることでも圧縮比を大幅に高圧縮に変化させることができ、従来のエンジンは、圧縮する同じ空間で燃焼し、その同じ空間で膨張させ出力を得るため、噴射弁、バルブ、良い燃焼室形状確保のためなど、多くの制約で圧縮空間をいくらでも小さくはできず、いくらでも高圧縮にはできないが、本発明ではそのような制約はなく、いくらでも高圧縮が可能で、そのためエンジン効率を高められ、燃焼時間も大幅に長くできるため、水を大量に噴射し、燃焼の熱で水を気化させ、蒸気エンジンのようにもでき、内燃式エンジンと蒸気エンジンを組み合わせた、内燃蒸気エンジンとでも言うべきものにもできる。
水を多く噴射でき、長時間燃焼や長時間水を気化させられることは、エンジンを大幅に冷却でき、従来のエンジンのように、ラジェーターを使いエンジンを冷やす必要はなく、ラジェーターを不要にでき、それだけ安価で、熱をラジェーターで捨てないので、エンジン効率もさらに良くなる。
第１０図右図は燃焼器の中の燃焼室を回転させるためのギヤで、シャフト４にリングギヤ２３Ａが取り付けられ、そこにギヤ２３Ｂが噛み合い、その２３Ｂのギヤとシャフトでつながれたベベルギヤ２３Ｃが、ベベルギヤ２３Ｄと噛合い、方向を変え、そこからシャフトを伸ばし、先端のベベルギヤ２３Ｅが燃焼室を回転させるベベルギヤ２３Ｆと噛み合い、燃焼室を回転させるもので、かならずしもこのようにしなければならぬことはなく、圧縮ローターと出力ローターにあわせ、燃焼室が回転すればよいものである。
これまでは外筒１と平板８を一体化し共に回転させたが、外筒１と平板８を切り離し、今度は平板８の回転を止め、平板８の周りを外筒１が回転するもので、第１１図左図はローターの断面、右図は左図をエンジンとした段面で、ここでは外筒１とベーン３とシャフト４が一体化され、共に回転し、内筒２は平板８の円状の溝に支えられ同じ位置で回転し、第６図を用いてすでに説明したものをエンジンにするもので、平板８が回転しないため、吸入管や排出管を回転させることなく吸入と排出ができ、左図の細かいハッチング部分のＡやＢの平板８の位置に吸入口や排出口を設ければよく、右図左側に吸入管９を示し、右図の右側に点線で排出管１０を示した。
どのようにエンジンとして作動させるかは、第８図や第９図で説明したものと同じため省略するが、違うところは外筒１と平板８が切り離され、その平板８でシャフト４を支え、内筒２は平板８の溝で位置を定められ、ベーン３で回転させられるものであり、さらに第７図で示したものでもエンジンにできるが、第１１図で示すものの、外筒１と平板８が一体化され、外筒１とベーン３が切り離されて、外筒１と平板８の方が回転せず、ベーン３とシャフト４が回転するもので、あまりにも簡単すぎるのでエンジンとして示すことは省略する。
ただ外筒１が回転しないので、そこに吸入管や排出管を設ければ回転しないので、特に外筒に排出管を設けると排出が有利である。
第１２図は圧縮ローターをさらにもう１段加え、２段圧縮にして高圧縮しやすくしたもので、左図は第７図で示したもので、シャフト４とベーン３が一体で、ベーン３で内筒２が回転させられ、外筒１にあたる部分は平板８を利用し、このローターの平板８にあたる部分も平板８で、平板８は回転せず、ベーン３が筒状の中を回転することで、すでに説明したようにベーン３で左右に分けられた空間の大きさが変化し、図示しない大きな圧縮ローターから実線矢印で示すように、圧縮された空気を図示した圧縮ローターに吸入し、この小さな圧縮ローターでさらに圧縮され、その圧縮された空気を右図に示す燃焼器５の燃焼室６に送り、この燃焼器５は先の小さな圧縮機の仕切られた隣に位置し、その仕切りに穴があいており、その穴を点線で示しており、２段の圧縮ローターで高圧縮された空気は、右図の燃焼室に送られ、その燃焼室６が矢印方向に回転して噴射弁７の所に来ると、そこで燃料や水を噴射し燃焼させ、さらに回転を続けて、出力ローターに燃焼した高圧ガスを送り、出力させ、シャフト４を出力軸として、出力を取り出すことができ、このとき小さな圧縮機が１回転すると、燃焼室６は８つあるので、８分の１回転する、言い換えれば、小さな圧縮機が８回転すると、燃焼室は１回転し、この回転はギヤで簡単にできるので省略する。
このように従来のエンジンではできなかった燃焼室が分離され、高圧縮で長時間燃焼できれば、燃えにくい大幅に燃料の質を落した燃料でも十分使え、また、あまりにも高圧縮で高温になりすぎれば、水の噴射弁７で水を噴射し、気化熱を奪い燃焼室の温度を下げてから、燃料を噴射してもよく、燃料や水の噴射弁はいくつも燃焼室の通るところに設けることができ、１つの噴射弁で例えば真中からは燃料を噴射し、その周りからは水を噴射するなどいろいろでき、また、燃焼室を回転させるローターから水や燃料を噴射してもよく、ローターも冷やすことができ、このように燃焼室の数を増やせば、燃焼時間は長くでき、水を蒸気化させる時間も長くでき、まさに内燃蒸気エンジンとでもいうようなものになり、大幅にエンジンの温度を下げられ、熱エネルギーを圧力に変え、そして運動エネルギーに変えられ、ラジェーターは不要になり、熱エネルギーを捨てなくてもよいので、高効率エンジンとなる。
レシプロエンジンのように空気を吸入したシリンダーで圧縮し、燃焼し、膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンでは、充填効率が悪いと、過吸機で充填する必要があるが、これはバンケルエンジンでも同じであり、本発明は圧縮ローターと出力ローターを同じローターにすることも当然でき、このことは簡単なので省略するが、圧縮ローターと出力ローター、それに燃焼室もそれぞれ分離できるので、出力ローターに対し圧縮ローターの回転を上げれば、充填効率も上げることができる。
第１３図から第１５図でこのことを説明すると、第１３図は圧縮ローターと出力ローターが別々で、その間を高圧ガス空間４４でつないでいるが、これはシャフト４を利用し（シャフト４を利用せずともよい）、そして圧縮ローターと出力ローターを、ここではプラネタリギヤでつないでおり、まず、圧縮ローターは弁のある第５図で示したものを使用するが、必ずしも第５図でなければならぬことではなく、ここでは燃焼室となる高圧ガス空間４４に回転燃焼室を使用していないので、弁のある圧縮ローターを使用するもので、シャフト４を固定し、外筒１や平板８を回転させ、左側の圧縮ローターに吸入した空気を高圧縮してから、第５図で説明したように弁２４を開き、高圧ガス空間４４に移動させれば、弁２４があるため高圧ガス空間４４からのガスの逆流を防ぐため、圧縮ローターを逆回転させる力が働かなくなる利点がある。高圧ガス空間４４に移動した圧縮空気に、図示しないが燃料噴射弁から燃料を噴射し、混合ガスの場合は点火プラグで点火し、さらに水なども噴射すれば、気化熱が奪われ温度が低下するため、シャフト４に与える熱の影響は少なく、シャフトの中を通過させられ、シャフト４を通過するには、高圧ガス空間４４をシャフト４の周りに円状に設ければ、シャフト４の高圧ガス空間４４は常にその円状の空間とつながり、ガスが常に移動でき、また、円状の空間を設けなければ、弁として働き、一定量のガスを移動させることもでき、そして右側の出力ローターに高圧ガスを送れば、すでに説明したとおり、出力ローターで出力できる。
どのように圧縮ローターに対し出力ローターの回転を変化させるか述べると、回転を変える方法は実に多くあり、車などで使用するトランスミッションその他多くの方法があり、ここでは回転を変える方法１つのみ記する。
第１３図で示すプラネタリギヤ２３を第１４図と第１５図で詳しく説明する。
第１４図はプラネタリギヤ２３で、左図の断面を右図に示し、右図の断面を左図に示すと、サンギヤ３２の中にシャフト４が回動自在に嵌り、その周りをプラネタリピニオンギヤ３３（以後ピニオンギヤと記す）が３つその両端をピニオンギヤのピンと一体化したリング３５がそのピニオンギヤ３３の間隔を一定に保ち、その周りにリングギヤ３４があるが、右図に示すリングギヤ３４は、回転止め４１と一体化してリングギヤ３４の回転を止めており、リング３５とサンギヤ３２が延びてテーパー状リング３６と３９を形成し、それぞれに対応するテーパー状リングがあり、それでコーンクラッチとなっており、その部分を第１５図で働きを詳しく述べると、リングギヤ３４は回転止め４１で回転を止められ、その下にピニオンギヤ３３があり、リングギヤ３４とピニオンギヤ３３との間の細かいハッチング部分は歯の噛み合っている部分を表し、サンギヤ３２とピニオンギヤ３３とのハッチングの細かい部分も歯の噛み合っている部分であり、サンギヤ３２は圧縮ローターの延長部分４３と一体化され、サンギヤ３２が１回転すれば圧縮ローターも１回転し、右側の延長部４３は出力ローターの延長部分で、その延長部４３が１回転すれば、この図ではその延長部４３と、その下のテーパー状リング３８はスプライン結合され、サンギヤ３２と一体化されたテーパー状リング３９とでコーンクラッチとなっており、それが結合しているため圧縮ローターも１回転することになり、出力ローターの延長部４３を上下に挟んでテーパー状リング３７と３８があり、延長部４３にスプライン結合して、延長部４３と同じ回転をしながら左右に移動でき、テーパー状リング３７と３８は中心を延長部４３に回動自在に支えられた逆移動部材４０が、図に示すようにテーパー状リング３７から３８に嵌り込み、テーパー状リング３７の凸部と図に示すように操作杆４２の凹部が噛合い、テーパー状リング３７が回転しても、操作杆４２を左右に移動すればテーパー状リング３７も左右に移動し、テーパー状リング３７が右移動すれば、そこに嵌り込む逆移動部材４０の働きで、テーパー状リング３８は左に移動し、図で示すようにコーンクラッチが作動した状態となり、出力ローターが１回転すれば圧縮ローターも１回転し、操作杆４２でテーパー状リング３７を左に移動すれば、対応するリング３５のテーパー状リング３６と接触してコーンクラッチとして働き、逆移動部材４０でテーパー状リング３８が、対応するテーパー状リング３９から離れてクラッチの働きを止め、回転しないリングギヤ３４とサンギヤ３２の間にあるピニオンギヤ３３でサンギヤ３２が回転し、出力ローターの力を圧縮ローターに伝え、以前より速く圧縮ローターを回転させる。
出力ローターより圧縮ローターをどれだけ速く回転させるかは、プラネタリギヤのギヤ比で決まり、多くの種類の変速装置があり、どのような状況で使われるエンジンであるかにあわせて変速装置を選べばよいものである。
本発明のエンジンの気密をどのように保持するかについて述べると、エンジンは高圧のガスを密閉せねばならず、わずかの隙間からでも気密はもれ、エンジンとして作動しなくなり、レシプロエンジンでは、ピストンリングの発明で、気密保持の効果が得られたが、同じようにピストンリングに相当するもの、あるいはバンケルエンジンのサイドシールやアペックスシールのようなものを使用する必要がある。
内筒２と平板８との間では、バンケルエンジンのサイドシールのようなものを使用するのは簡単であり、内筒２とベーン３とでは第１６図に示すように、内筒２からバネ２Ｃで常にベーン３に押される接触部材２Ａを設ければ、ローターが回転すると内筒２がベーン３を横切る距離が増減するが、内筒２の接触部材がバネに常に押され、ベーン３と内筒２は常に接触して気密が保たれる。
第１７図左図を見ると、ベーン３を４つ設けたが、このようにベーンを複数設ける場合は、図示しないが外筒１と内筒２をギヤで回転させてもよいものであるが、しかし複雑になる。
下方のベーンとベーンの間をつなぐ内筒２の長さは上方より長く、回転に合わせて内筒２のベーンとベーンの長さを変化させる必要があり、右図の左側の図では内筒を互いに嵌め込み、スライドさせ長さを変化するようにし、図示しないバネで常に伸び、ベーンを押し付ければ、また右図の右側の図のように内筒２の一部をバネにしてベーンを常に押し付ければ気密を保てる。
第１８図左図では内筒２のベーン３を挟む距離をＡとしたが、回転してもベーン３を挟む距離が同じくＡとなるように、ベーン３の内筒２との接触面を図のように曲線にすれば、第６図右図で示したように、外筒１と平板８を切り離し、回転しない平板８の円状の溝部分に内筒２は嵌込むので、その溝に嵌込んだ部分はベーン３より幅が広く、ベーン３で切断されないので、その部分で距離Ａでつながぐことができ、第１７図の右図左側の図で示すように、内筒を互いに嵌め込んで伸縮すれば、たとえバネの作用がなくとも常にベーンと内筒は接触し、気密は保たれ、ベーン３で内筒２を回転させるのに都合がよい、このようにベーン３を外筒１と一体としたが、第１８図右図に示すように、ベーン３を外筒１に回動自在に複数取り付けてもよいもので、この場合、外筒と内筒はギヤを介して回転させる必要があるが、内筒をバネで伸縮させたり、ベーン断面を第１８図左図のように曲線にして、内筒との交差する距離を同じにするなどでもでき、ベーンを多くすれば吸入や排出の脈動を平滑化でき、出力ローターでは、出力トルクを滑らかにできる。
このようなローターを回転させると、質量の大きい部分は滑らかに回転し、質量の小さい部分は速度が変動し、外筒１とベーン３と平板８が一体化され、質量の小さい内筒２は外筒１に対し偏芯して回転するため、内筒２の回転速度が速くなったり遅くなったりし、そのためベーン３で回転させれば、内筒２とベーン３との接触部分に加わる力が変化し、強い力で接触すれば、接触部分が磨り減る恐れもあり、そこで第１６図で示したようなものに、さらに接触部分の面積が大きくなるように、第１９図に示すように接触面の大きい図で示す接触部材２Ａを設ければ、磨り減りを防ぐ。
図左側にバネ２Ｃを記したが、右図には記されず、これはバネが内筒２の端から端まであるのではなく、左側はバネのある部分、右側はバネのない部分の断面を表し、またこれ以上は縮まない。
２Ｂは伸縮部材であり、第２０図は外筒１と内筒２の接触部分を示す図（ａ）の気密保持であるが、図（ｂ），図（ｃ）はその拡大図で、内筒２の端から端に至る図（ｂ）のようなＴ字型の溝を設け、そのＴ字型の溝に棒状のシール２Ｄを設け、内側からバネ２Ｃで常に外筒側に押し付けていれば、気密は保持され、図示しないがピストンリングのように、当然高圧のガスの圧力でシールを外筒に押し付けることも可能であり、図（ｂ）は図（ｃ）の断面、図（ｃ）は図（ｂ）の断面である。
本発明のエンジンは、圧縮機と燃焼器と出力機からなるエンジンで、このことは、コンプレッサーと燃焼器とタービンからなるタービンエンジンと構成がよく似ており、圧力機関でありながらタービン機関と似ており、タービンエンジンの技術を本発明エンジンに取り入れられ、また本発明の技術をタービンエンジンに用いることも可能で、タービンエンジンではいかにタービンノズルから速度の速いガス流をタービン翼に当てるかが大きな課題であり、本発明は圧力を利用したエンジンのため、いかに高圧のガスを出力ローターに送るかが課題である。
第２１図は燃焼器であるが、圧縮機からの圧縮空気を矢印方向より燃焼器５に送り、渦流を起こし、そこに燃料噴射弁と水噴射弁の２本の弁を設けたが、これは１本の弁で、水と燃料のエマルジョン燃料は使用せず、水は水のパイプで、燃料は燃料のパイプで同じ弁に送り、そこでミックスさせて噴射してもよく、このようでなければならぬことはない。
タービンエンジンに似ているから、第２２図（ａ）に圧縮ローター、燃焼器、そして出力ローターを記したが、燃焼器５の中に保炎器４６を設け、火が消えないようにし、その保炎器の中心から燃料を噴射し、周りから水を噴射するなどもでき、保炎器から水を噴射すれば、保炎器も冷却でき、図示しないが、ミキサーなども必要なら設けることができ、燃焼時間を長くするには、燃焼室を長くすればよく、例えば螺旋のように長くしてもよい。
圧縮ローターでは燃焼しないので、温度はあまり上昇することはなく、出力ローターも大量に水を噴射すれば高温のガスでなく、大幅に温度を下げたガスを送ることができ、燃焼器も、ロケットエンジンやジェットエンジンなどでおこなわれている、高温にさらされないよう温度の低いガスの層を作るなど、例えば本発明には、燃焼器の壁面から水を噴射し、気化熱を奪うとか、壁面に水を噴射したり、壁面から低温の圧縮空気を噴出させるなどができ、燃料は燃焼器の真中で噴射し、炎が壁面に届きにくくするなどや、壁面から燃料を噴射してもよく、色々考えられ、燃焼したガスの温度を大幅に下げられるため、エンジンを耐熱温度の低い材質でも作ることができ、大幅にエンジンを軽量化できる。
図（ｂ）は、燃焼器５を図のように分割し、燃焼器と出力ローターの延長部を４３Ａと４３Ｂに分割し嵌め込めば、図のように燃焼室の大きさを、出力に合わせて変えることができ、図（ｃ）では、燃焼器と出力ローターの間に回転する弁２４を設け、限られた量のガスを出力ローターに送れば、排出するガスは大気圧と同じくらいになるまで十分に膨張エネルギーを取り出すことができ、図（ｄ）では、図（ｃ）のものにバイパス流を設け、第１３図から第１５図で説明したように、圧縮ローターを出力ローターより速く回転できるため、燃焼室に大量の空気と燃料との燃焼で高圧にでき、バイパス流の弁２４Ｂを開き、高圧ガスを十分に出力ローターに送れば、大幅に出力を増加できる。
ベーンが１つの場合、圧縮ローターでは燃焼室に送られる空気の量が脈動し、出力ローターでは出力トルクもまた脈動し、そこで第２３図と第２４図でローターを２つに分割し、ベーンの位置が反対で、２つで１つのローターとなるようにした各ローターを見ると、ベーンがローターの上にあると、吸入量や排出量は最も多いが下ではその量がゼロである。
このようにベーンを２つ反対側に取り付けただけでも、吸入量や排出量は大幅に平滑化され、出力トルクも平滑化されることとなる。
第２３図は吸入管や排出管を回転させるもので、左側の圧縮ローターから燃焼室へ空気を送り燃料と燃焼させ、それを右側の出力ローターで出力させるが、これでエンジンとして機能はするが、しかし燃焼室の高圧ガスが圧縮ローターを逆回転させる力が働き、出力を少なくする。
第２４図は吸入管や排出管を回転させず、回転しない平板や外筒に取り付けるもので、燃焼室の高圧ガスが逆流しないよう、圧縮ローターと燃焼器の間にもう１つ圧縮ローターを設け、この圧縮ローターがなければ第２４図左側下の大きなローターのベーンの位置が下にあるのを見れば、吸入口と排出口が筒抜けで、小さなローターがなければ燃焼室の高圧ガスは逆流して吸入管９から逃げてしまう。しかしこれは、ローターの吸入口や排出口をベーンや内筒で塞ぐ構造にすることは可能であるが、圧縮ローターを図のように２つにすれば、逆流を防ぎさらに高圧縮ができ、燃焼器から出力ローターの間に図のように回転弁も取り付け、効率のよいエンジンとし、これまでに述べたいろいろのことを組み合わせたエンジンが可能である。
燃焼室を複数に分割する方法はその効果も合わせ述べたが、この方法は従来のレシプロエンジンやバンケルエンジンにおいても可能であり、当然その他の圧縮機や出力機と燃焼室が分離したエンジンにおいても同じ効果があるが、第２５図から第２７図にその方法を説明する。
第２５図はレシプロエンジンで、シリンダー１１から分離された燃焼器５に複数の回転燃焼室を設け、左側の図は圧縮と出力のシリンダーを分離したもので、吸気バルブや排気バルブそれに点火プラグや燃料噴射弁は省略してあるが、このように圧縮と出力のシリンダーを分離することで、吸気や排気のバルブ面積を大きくでき、大幅に効率を良くし、すでに説明したように、水を噴射し、水と燃料を混ぜたエマルジョン燃料は不要で、シリンダーと燃焼室が分離されているため、点火や噴射を進める装置も不要になり、燃焼した圧力は高圧だが、温度は低くすることができるため、ラジェーターを不要にでき、耐熱材料でエンジンを作る必要がなくなるため、大幅な軽量化が可能になり、熱を捨てなくてすむので、高効率の低燃費で、燃焼時間も長くでき、低質の燃料でもエンジンを動かすことができる。
第２５図右側の図は、シリンダー１つで圧縮と出力を行うもので、吸入排気バルブの面積を大きくはできない。
第２６図はバンケルエンジンのローターを圧縮と出力とに分割したもので、ローターハウジング１５の中央の内側のふくらんだ凸部とロータリーピストン１６とを擦り合わせ、ロータリーピストン１６のとがった３つの頂点とローターハウジング１５とが接することで構成する空間の圧縮ローターの空気を燃焼器５の複数の燃焼室に送り、そこで燃料と燃焼させて、ローターハウジング１５とロータリーピストン１６の３つの頂点とローターハウジング１５の内側にふくらんだ凸部とロータリーピストンとが接することでできる空間に燃焼ガスを送り、出力ローターで出力させるもので、バンケルエンジンはディーゼルエンジンにすることが、圧縮比を上げると、もともと燃焼室形状が悪いエンジンであるが、燃焼室形状がさらに悪くなり、ディーゼル化が難しいが、このようにすると、図示しないがローターの偏芯量を大幅に大きくでき、同じ大きさのエンジンでも、排気量を大きくでき、燃焼室形状が悪いという問題もなくなり、燃焼室形状はガソリンエンジンの場合でも同様で、燃焼が遅くなり、効率の悪いエンジンである。
燃焼室を多くしてローターハウジングから分離することで得られる効果はすでに述べたので省略する。
図上部の左のローターハウジング１５から右のローターハウジング１５への点線矢印部分にも、下部に示した燃焼器５があるが、省略したものである。
第２７図もバンケルエンジンで、１つのローターハウジングで圧縮と出力を行うもので、回転燃焼室のある燃焼器５は１つであり、説明はすでに十分したので第２７図の説明は省略する。
第２８図はレシプロエンジンのシリンダー内のピストンの、下死点から上死点そして下死点に至るシリンダー内圧力を示したものであり、まずピストンがほぼ大気圧のＡから上死点Ｂに至ると、シリンダー内圧力は図に示すように圧力も上昇し、そしてピストンは下降するが、もし、燃焼時間がゼロで、一瞬の中に燃焼を終えるなら、圧力はＣのところまで上昇することになり、圧力でピストンは下死点に移動させられると、圧力も下がりＡに戻り、このとき、ＡからＢに至る下の部分はピストンを上死点に押すための圧力のため、マイナスの力を生じ、ＡＢＣに囲まれた面積がピストンを押してプラスの力を生ずることを表している。
ところが実際は、燃焼時間は一瞬にしては行われず、いくらか時間がかかるため、最も出力が大きくなるように、点火を早め、ピストンがｂの位置のときに点火し、ピストンがｃの位置で燃焼を終え、Ａｂｃの面積が最大の最も出力が大きくなるような方法をとっているのが従来のエンジンである。
ところが、本発明のエンジンは圧縮と出力のローターや、シリンダーから燃焼室を分離することができ、圧縮のローターやシリンダーからの空気あるいは混合気は燃焼室に移動し、圧縮のローターやシリンダーから完全に切り離され、さらに燃焼時間も大幅に長くでき、同じ体積内での燃焼なので、圧力はＡＢＣで囲まれた面積が出力となり、先のＡｂｃの面積よりもさらに大きいため、効率の良いエンジンであるが、本発明は、水エマルジョン燃料を使用する必要のないため、より水噴射を一般化できるエンジンで、その水噴射により、エンジンを冷却する必要がなく、熱エネルギーを捨てることのないため、圧力をその分高められ、また圧縮比をいくらでも高くできるため、燃焼したガスの圧力をＤまで上げられ、ＡＢＤの面積を出力とすることができ、従来のエンジンは構造上いくらでも圧縮を高められず、本発明は圧縮比をいくらでも高められ、エンジンは圧縮比が高いほどエンジン効率は高まり、窒素酸化物の排出を少なく、粒子状物質の排出も少なく、低質の燃料でも動く、高性能、小型軽量で高効率エンジンとすることができる。
本発明はタービンエンジンと似ていることを述べたが、本発明をタービンエンジンにも応用でき、第２９図でそのことについて述べる。
タービンエンジンは、その性能を決定づける大きな要素にタービン翼の耐熱温度があり、いかに高圧縮の空気を燃焼室に送り、燃料と燃焼させ、高温の高圧ガスを作り、それをタービンノズルからいかに速度の速いガス流をタービン翼に送るかが、タービンエンジンの性能を決定する大きな要因であり、コンプレッサーの性能が良く、高圧縮の空気を燃料と燃焼させ、高速のガスをタービン翼に送っても、タービン翼の耐熱温度が高くなければ、性能は向上せず、従来のタービンエンジンはタービン翼の耐熱温度が性能を決定するといっても過言ではない。
第２９図は説明に必要な部分を記した間略図で、まず、図示しないコンプレッサーから高圧の空気が左側矢印から燃焼器１９に入り、燃料噴射弁２１から燃料を噴射し燃焼させ、タービン翼の耐熱温度を超えた、できるだけ高温高圧のガスを作るが、しかしこれをノズルからタービン翼１８に送れば、タービン翼は熱に耐えられず、エンジンはこわれてしまうが、水噴射弁２２から水を噴射し、気化熱を奪い、タービン翼に耐えられる温度まで燃焼器内のガスの温度を下げれば、噴射した水は気体となり、そのため燃焼器内の圧力が高まり、温度が同じでも燃焼器内のガスの圧力は増大しているから、その分タービン翼へのガス流の速さが増すことになり、そのガス流の速度の増した分、タービンエンジンの性能が向上し、また、水噴射で温度を大幅に下げても、水の気化で燃焼室は高圧を維持できるので、タービンに送るガスの温度が低くても、高速のガスをタービン翼に送ることができ、タービン翼の耐熱温度が低い安価なタービン翼でも、高性能のタービンエンジンとなる。
これはタービン冷却を必要としなくとも、高性能タービンができることになり、タービン冷却の複雑な機構を必要とせず、安価な無冷却タービンで高性能タービンとなるもので、低燃費、高性能、安価、さらにうまく水噴射を行えば、窒素酸化物や粒子状物質の排出も減らすことができ、水の噴射するところは、燃焼室ばかりとは限らず、燃焼室の前からでもよく、燃焼室の後、タービン翼の前でも良く、大幅に温度を下げても、大幅に高速のガスをタービン翼に送ることができ、当然燃焼室に噴射するのは燃料と水をコロイド状にしたエマルジョン燃料でも同じ効果があり、さらに圧縮機は従来の遠心式や軸流式の圧縮機でなくとも、第２図から第７図に示したようなものを使用すれば、小型化でき、その圧縮空気を燃料と燃焼させ、それをタービン翼に送り、タービンエンジンにすることができるが、当然燃焼器には水を噴射し、低温高圧のため高速ガスをタービン翼に送ることができ、内燃式の蒸気タービンエンジンのようにすることもでき、第２３図や第２４図の出力ローターの排出管をノズルとし、タービン翼に送り、圧力型のエンジンとタービンエンジンを合わせたようなエンジンにもでき、より効率の良いエンジンを提供し、飛行体推進用の、ターボジェットエンジンやファンジェットエンジンもタービンエンジンであるから、燃焼室に水を噴射することで、低燃費で、排気ガスもきれいにできて、さらに飛行機の速度を速く飛行させることができる。
これまでの説明で、図面に記されているが、ふれなかった符号を説明すると、１４はピストンであり、１７はノズル翼であり、２０は燃焼室であり、２８はプラグコード又は燃料パイプである。
産業上の利用可能性
以上のように本発明のロータリーエンジンは、エンジンを小型にでき、燃焼温度を水噴射で大幅に下げられるので、耐熱温度の低い材質でエンジンを作ることができるため軽量にでき、簡単な構造のため製作も容易で安価、摩擦の少ない外筒とベーンと内筒を回転させれば特に摩擦が少ないため、摩擦損失が少なく、磨り減りもすくないため耐久性が増し、往復動を回転運動に変える機構なども必要なく、構造上初めから回転運動の出力が取り出せ、摩擦が少なく焼き付きなどが起こりにくく、寿命の長い、故障の少ない、水をそのまま噴射でき、エマルジョン燃料を必要としない、燃料の質をあまり問わない、低質の燃料を使用でき、窒素酸化物と粒子状物質の排出の少ない、燃焼時間を長くでき連続燃焼も可能なため騒音の小さい、往復動がないため運動エネルギー損失の少なく振動が小さい、ラジェーターが不要で熱エネルギー損失の小さい、低燃費で、高出力高効率のエンジンを提供でき、タービンエンジンでは、燃焼室に水を噴射することで、排気ガスをきれいにできるのはもちろんだが、タービン翼の耐熱温度を高めなくとも、さらに高出力、低燃費が可能な高効率エンジンとなるため、航空機、車、船、発電、その他多くのところに使用可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のロータリーエンジンの考えを表した図であり、第２図は、ロータの吸入、排出を説明する図であり、第３図もローターの吸入、排出を説明する図であり、第４図もローターの吸入、排出を説明する図であり、第５図は、ローターに弁を設けた説明図であり、第６図は、外筒と平板を切り離し、偏芯しないシャフトを持つローターの説明図であり、第７図は、外筒と平板が一体で、外筒とベーンを切り離したローターの説明図であり、第８図は、外筒とベーンと内筒を回転させるエンジンの説明図であり、第９図も外筒とベーンと内筒を回転させるエンジンの説明図であり、第１０図は、燃焼器、燃焼室、それを動かすギヤの説明図であり、第１１図は、シャフト、ベーン、外筒を一体化したものの説明図であり、第１２図は、圧縮機、燃焼器、燃焼室の説明図であり、第１３図は、圧縮ローターの回転を変化させる説明図であり、第１４図は、プラネタリギヤとクラッチの説明図であり、第１５図もプラネタリギヤとクラッチの説明図であり、第１６図は、ベーン及び内筒とその関係の説明図であり、第１７図もベーン及び内筒とその関係の説明図であり、第１８図もベーン及び内筒とその関係の説明図であり、第１９図もベーン及び内筒とその関係の説明図であり、第２０図は、外筒と内筒の接触部分説明図であり、第２１図は、連続燃焼の燃焼器の説明図であり、第２２図は、ローター、燃焼器、回転弁の説明図であり、第２３図は、脈動を平滑化する説明図であり、第２４図は、圧縮ローターをを複数にし、回転弁を設けた図であり、第２５図は、分離燃焼室を持つレシプロエンジンの説明図であり、第２６図は、分離燃焼室を持つバンケルエンジンの説明図であり、第２７図も分離燃焼室を持つバンケルエンジンの説明図であり、第２８図は、ピストン行程と圧力の説明図であり、第２９図は、タービンエンジンの説明図である。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月7日(2003.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機は、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至るベーンを設けることで空間を構成し、前記外側の筒状の枠と前記ベーンを一体化したことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機は、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至るベーンを設けることで空間を構成し、前記ベーンを外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだ部分（８）の片側からもう片側に至るシャフトと一体化し、前記外側の筒状の枠の内面と前記ベーンが擦れ合うようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項３】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機は、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至るベーンを設けることで空間を構成し、前記外側の筒状の枠と前記ベーンを一体化し、前記燃焼器は複数の燃焼室を持ち、その燃焼室を回転するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項４】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機は、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至るベーンを設けることで空間を構成し、前記ベーンを外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだ部分（８）の片側からもう片側に至るシャフトと一体化し、前記外側の筒状の枠の内面と前記ベーンが擦れ合うようにし、前記燃焼器は、複数の燃焼室を持ち、その燃焼室を回転するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項５】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機は、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至るベーンを設けることで空間を構成し、前記外側の筒状の枠と前記ベーンを一体化し、前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項６】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機は、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至るベーンを設けることで空間を構成し、前記ベーンを外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだ部分（８）の片側からもう片側に至るシャフトと一体化し、前記外側の筒状の枠の内面と前記ベーンが擦れ合うようにし、前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項７】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機は、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の中にそれより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠の内側と前記小さい筒状の枠の外側を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至るベーンを設けることで空間を構成し、前記ベーンは、前記外側の筒状の枠と一体化し又は、外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだ部分（８）の片側からもう片側に至るシャフトと一体化し、前記ベーンは前記小さい筒状の枠を切断するように交差させ、前記小さい筒状の枠に対し前記ベーンが移動するとき、前記小さい筒状の枠が前記ベーンを切断する開口部の距離が常に同じ距離になるように、前記ベーンの厚さが、両端より中央を薄くしたことを特徴とするエンジン。
【請求項８】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機の構成は、シリンダー内にピストンを入れたレシプロ型とし、前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項９】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機の構成は、シリンダー内にピストンを入れたレシプロ型とし、前記燃焼器は複数の燃焼室を持ち、その燃焼室を回転するようにし、前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機の構成は、トロコイド曲線内にローターが回転するバンケル型とし、前記圧縮機又は前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【請求項１１】
空気を圧縮機で圧縮し、その圧縮空気と燃料を燃焼器の燃焼室で燃焼させ、又は、空気と燃料との混合気を圧縮機で圧縮し燃焼器の燃焼室で燃焼させ、その燃焼した高圧のガスを出力機で膨張させて運動エネルギーを取り出すエンジンの、前記圧縮機と前記燃焼器をガスの通路でつなぎ、前記燃焼器と前記出力機をガスの通路でつなぎ、前記圧縮機又は前記出力機の構成は、トロコイド曲線内にローターが回転するバンケル型とし、前記燃焼器は複数の燃焼室を持ち、その燃焼室を回転するようにし、前記圧縮機又は前記燃焼器の燃焼室に水を噴射するようにしたことを特徴とするエンジン。
【国際調査報告】
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