JPH0243010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関あるいはコンプレツサーと
して用いられるロータリー機関に関する。

（従来技術） 永年、内燃機関としてレシプロ型（シリンダ内
をピストンが往復運動するものをいう。以下同
じ。）のものが用いられてきたが、近年単位重量
当たりの出力の大きさ（機械効率の高さ）、静粛
性、回転の滑らかさ等の点において優れた、ペリ
トロコイド曲線から構成されるケーシング１′内
をその内包絡線で構成されるロータ２′が回転す
る所謂バンケル形ロータリー機関（第３図参照）
が発明され、現在自動車、ボート等のエンジンと
して実用化がなされている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記バンケル形ロータリー機関は、レ
シプロ型のものに対して、上記利点を有するもの
の、ロータ２′の公転軸線０１′（出力軸３′の中
心軸）と自転軸線０１′（ロータ２′の内歯車の中
心軸）が一致していないため（第４図参照）、そ
の偏心による機械損失、及びそれに伴う振動によ
り電動モータのような回転の完全な円滑さが得ら
れず、ロータリー機関として完全の域に達するも
のではなかつた。

本発明は、上記現況に鑑みなされたもので、従
来のロータリー機関に比べ、さらに機械効率、静
粛性、回転の滑らかさ等の点においてすぐれたロ
ータリー機関を提供することを目的にする。

（問題点を解決するための手段） 本発明にかかるロータリ機関は、それぞれがケ
ーシング内を同速で且つ第１ロータに対して第
２，第３ロータが逆方向に回転し、基礎外形線が
真円で形成された第１，第２，第３ロータを、該
第１ロータの外形線上の異なる二箇所において第
２，第３ロータが外接するよう配置し、第１ロー
タに等間隔に突起シール部分を基礎外形線外側に
突設するとともに、第２ロータに上記突起シール
部分に略合致する凹部を基礎外形線内側に凹設
し、且つ第３ロータに上記突起シール部分に略合
致する凹部及びこの凹部に連通する燃焼室を基礎
外形線内側に形成し、上記配置した三個のロータ
を内装するケーシングのロータ室を上記各ロータ
の回転外形軌跡に略合致するよう形成するととも
に、このケーシングの上記第１ロータで形成され
る環状空間を、第１ロータと第２ロータの接触部
分、および第１ロータと第３ロータの接触部分に
より二分割し、この二分割した空間部分の、上記
各ロータの回転に伴い吸入作用をする部分に吸入
口を、排気作用をする部分に排気口を形成し、上
記第１ロータの突起シール部分が第２ロータ及び
第３ロータの凹部にはまり込むように回転し、上
記二分割された空間内で、上記各ロータの回転に
伴い吸入、圧縮、爆発、排気の各工程を行わしめ
るよう構成されたロータリ機関において、 下記の(a)，(b)の構成を有することを特徴とする
ロータリ機関。

(a) 上記第１ロータの突起シール部分を、第１ロ
ータと第２ロータあるいは第１ロータと第３ロ
ータとの接触点を中心として円を描き、該円と
第１ロータの中心より上記ロータ室の第１ロー
タを内装する部分の内径に略等しい円を描いて
この円より突出する部分を削除して、残つた部
分で構成し、 (b) 上記ロータ室の第１ロータと第３ロータの接
触部分の下方部位に爆発の際の燃焼ガスのバイ
パス通路を形成し、爆発工程初期の燃焼ガスを
排気口を隔壁する排気口側に位置する突起シー
ル部分側に導くよう構成したこと。

（作 用） しかして、上記構成よりなる本ロータリー機関
は、上記本発明の(a)の構成により、また、本発明
の前提部分の構成である、各ロータの基礎外形線
及びその突起シール部分が真円からなる円をある
いは円の一部で形成されていることとあいまつ
て、製造に際し工作が極めて容易となる。

また、上記本発明の(b)の構成により、燃焼室で
爆発し体積が瞬時に膨張する燃焼ガスは、上記燃
焼ガスのバイパス通路から、いちはやく排気口側
に位置する突起シール部分側に流出し、第１ロー
タの回転に寄与し、その結果、燃焼室からの燃焼
ガスがさらに上記突起シール側に流出し易くな
り、燃焼室での爆発力を回転運動に極めて効率良
く変換することが可能になる。

そして、本ロータリー機関は、この機関を内燃
機関として使用した場合には、全体として、以下
のように作用する。即ち、第１ロータの一つの突
起シール部分（第１突起シール部分）が、第１空
間部分に形成された吸入口を通過することによ
り、第１空間の、上記第１ロータと第２ロータの
接触部分、第１突起シール部分で形成される空間
に混合気を吸入し、ロータの次ぎの突起シール部
分（第２突起シール部分）が上記吸入口を通過す
ることにより、該第２突起シール部分の回転に伴
い、該第２突起シール部分と、第１ロータ、第３
ロータ間の接触部分で圧縮が行われる。そして、
第２突起シール部分の回転に伴い、第２突起シー
ル部分が第１ロータ、第３ロータ間の接触部分に
到達すると、圧縮された混合気は第２突起シール
部分により第１ロータと第３ロータで形成される
燃焼室に押し込まれ、かかる際混合気が点火等に
より爆発する。そして、該爆発力が上述した如く
第１ロータの排気口側に位置する第１あるいは第
２突起シール部分に作用するとともに、第３ロー
タの燃焼室を含む凹部に作用することにより、第
１ロータ、第３ロータは逆方向に回転させられ
る。次ぎに、第１ロータと第２ロータの接触部分
側に、第１ロータと第２突起シール部分が回転し
て、第２空間内の燃焼ガスが排気口より排出され
る。本ロータリー機関の吸入・圧縮・爆発・排気
の各工程は上述のような作用が連続して行われる
ことによりなり、上記各工程において本ロータリ
ー機関は、各ロータの回転軸を中心にロータが回
転する。

そして、上記各ロータは、上述の回転に際し、
各ロータの基礎外形線が真円で形成されているた
め且つ基礎外形線上の接触点での周速が等しい状
態で回転するよう歯車で連結されているため、基
礎外形線上の接触部分では摺動することなく転が
り接触する。従つて、内燃機関あるいはコンプレ
ンーサーにとつて極めて重要な役割を果たすシー
ル部分の一部を形成する各ロータの基礎外形線上
の接触部分が損傷あるいは摩耗することはない。
また、この部分が摺接による騒音を発することも
ない。

ところで、本ロータリ機関をコンプレツサーと
して使用した場合には、上記爆発・排気工程は行
われず、圧縮工程が終了した際、圧縮空気が機関
外の圧力タンク等へ送られる。

（実施例） 以下、本発明は内燃機関として使用した場合の
実施例を図面を参照しながら説明する。第１図は
本発明にかかるロータリー機関の構造を示す正断
面図、第２図は第１図の―矢視での平断面図
である。

図において、１はケーシング、Ｒはケーシング
内に形成されたロータ室、２Ａは第１ロータ、２
Ｂは第２ロータ、２Ｃは第３ロータ、３は回転
軸、４は第１ロータに形成された突起シール部
分、５は第２ロータに形成された凹部、６は第３
ロータに形成された凹部、７は凹部６と一体に形
成された燃焼室、８は上記各ロータ間を連結する
歯車、９は吸入口、１０は排気口、２０は第２ロ
ータの凹部が負圧になるのを防止する連通口、Ｓ
は先端が尖頭状を有しバネで突出自在にロータ周
面に挿着されたシールプレートである。

そして、本発明にかかるロータリー機関を第１
図に基づいて説明すると、真円を基礎外形線とす
る第１、第２、第３の三個のロータ２Ａ，２Ｂ，
２Ｃが、第１ロータの基礎外形線上の異なる二
点、本実施例の場合第１ロータの直径線上の二点
で第２、第３ロータの基礎外形線が外接するよ
う、即ち各ロータの回転軸３，３ａ，３ｂ，３ｃ
の中心が一直線上に位置して各々の基礎外形線Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３（第１図において、一点鎖線で示
す）が外接するよう配置されている。そして、第
１ロータ２Ａの基礎外形線外側に等間隔に突起シ
ール部分４が複数、本実施例の場合三個（第１突
起シール部分４ａ、第２突起シール部分４ｂ、第
３突起シール部分）形成され、第２ロータにはそ
の基礎外形線内側に上記突起シール部分４に略合
致する凹部、正確には第１ロータが回転する際そ
の突起シール部分が第２ロータとの干渉をさける
ような形状の凹部５が形成されて、第３ロータに
はその基礎外形線内側に上記突起シール部分４に
合致する凹部６及びそれに連通して燃焼室７が形
成されている。そして、上記突起シール部分の形
状は、第１ロータ２Ａと第２ロータ２Ｂあるいは
第１ロータ２Ａと第３ロータ２Ｃとの接触点を中
心に円を描き、該円と第１ロータ２Ａの中心３ａ
よりロータ室Ｒの第１ロータ２Ａを内装する部分
の内径に略等しい（正確には僅かに小さい）半径
の円を描いてこの円より突出する部分を削除して
残つた部分で構成されるものである。また、本実
施例の場合、燃焼室７は上記削除した部分に等し
い形状に構成されている。

また、ケーシング１には、上記一直線上に配置
された三個のロータ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを内装する
よう、その形状に合致したロータ室Ｒが形成され
ている。ケーシング１に各ロータ２Ａ，２Ｂ，２
Ｃを組み立てた際、上記ロータ室Ｒの第１ロータ
２Ａを内装する部分には、第１図に図示するよう
に、ロータ室Ｒと突起シール部分４を除く第１ロ
ータ２Ａで形成される環状空間（実際には突起シ
ール部分により分割された状態にあるが、この分
割された環状空間を除いた場合に形成される環状
空間をいう）を、第１ロータ２Ａと第２ロータ２
Ｂの接触部分１１、第１ロータ２Ａと第３ロータ
２Ｃの接触部分１２により、二分割した空間部分
（第１空間１３、第２空間１４）が形成される。
そして、かかる空間部分（第１空間１３、第２空
間１４）の上記第１ロータ２Ａの回転により開閉
作用をするロータ室側面の、上記第１空間１３内
には吸入口９が、第２空間１４内には排気口１０
が、また第２ロータの回転により開閉作用をする
ロータ室側面で上記第２空間と連通する空間に他
の排気口１０′が形成されている。さらに、第２
ロータの回転により開閉作用をするロータ室側面
で上記第１空間１３と連通する空間に、第２ロー
タと第１ロータあるいは第２ロータとロータ室壁
面で形成する空間が負圧になるのを防止するため
の連通口２０が形成されている。また、第１図に
おいて、ロータ室Ｒの第１ロータ２Ａと第３ロー
タ２Ｃの接触部分１２の下方部分には、爆発の際
の燃焼ガスのバイパス路である燃焼ガス通路１６
（メツシユで表した部分）が形成されている。さ
らに、吸入・圧縮等の各工程において各ロータ間
あるいは各ロータとロータ室内壁との気密性を良
くするため、第１ロータの突起シール部分の両端
部及び第１及び第２ロータの凹部にシールプレー
トＳが、バネ２２により突出自在に挿着されてい
る。

また、第２図に図示するように、上記各々のロ
ータ２Ａ，２Ｂ，２Ｃには各々回転軸３が形成さ
れ、軸受２１を介してケーシング１に回転自在に
装着されている。さらに、上記回転軸３には、互
いに噛合する同じ歯数の歯車８Ａ，８Ｂ，８Ｃが
取着され、第１ロータ２Ａに対して、第２、第３
ロータ２Ｂ，２Ｃが同一の回転数で逆回転するよ
う構成されている。

また、第１図あるいは第２図に図示するよう
に、ロータ室Ｒ側壁の第３ロータ２Ｃが内装され
る部分の、機関点火時期近傍には点火プラグ１８
を取着するための取着口１９が形成されている。
尚、図示されていないが、上記吸入口９には、イ
ンテークマニホイルドを介して気化器が接続さ
れ、また排気口１０および１０′にはイグゾース
トマニホイルドを介して消音器が接続される。

しかして、本ロータリー機関は、以下のように
作動する。即ち、当初、第１ロータ２Ａの第１突
起シール部分４ａと第２ロータの凹部５が、第１
ロータ２Ａの第２突起シール部分４ｂと第２ロー
タの凹部５が、また第１ロータ２Ａの第３突起シ
ール部分４ｃと第２ロータの凹部５が各々合致す
る（はまり合う）よう配設され、第１ロータ２Ａ
の突起シール部分、例えば第１突起シール部分４
ａが第１空間部分に形成された吸入口９を通過す
ることにより、第１空間１３部分の、第１突起シ
ール部分４ａ、第１ロータ２Ａと第２ロータ２Ｂ
の接触部分１１で形成される空間が、ロータの回
転に伴つて大きくなるため、インテークマニホイ
ルドを介して気化器より燃料を含む混合気を吸入
する。そして、さらにロータが回転して、第２突
起シール部分４ｂが、ロータ室の間仕切壁Ｒ１に
達し、さらに吸入口９を通過すると、上記第１突
起シール部分４ａと第２突起シール部分４ｂで空
間即ちレシプロエンジンの下死点に相当する最大
容積を形成し（吸入工程を完了し）、その状態で
ロータは回転して後、第１突起シール部分４ａが
ロータ室の間仕切壁Ｒ２を通過すると、第２突起
シール部分４ｂ、第１ロータ２Ａと第３ロータ２
Ｃとの接触部分１２で形成される空間が、ロータ
の回転に伴つて小さく、即ち圧縮されていく。そ
して、圧縮が最大になつた際には、上記空間内の
混合気が、第３ロータ２Ｃの燃焼室７に押し込ま
れ、その際点火プラグ１８が点火して爆発が生じ
る。該爆発により、作用・反作用の法則より第１
ロータ２Ａは第１突起シール部分４ａあるいは第
２突起シール部分４ｂが押圧され、第１図におい
て時計方向に回転し、第３ロータ２Ｃは上記突起
シール部分４ｂに対応する凹部が押圧され反時計
方向に回転する。上記爆発による回転が、ロータ
リー機関の駆動力となる。即ち、本ロータ機関の
場合、上述のように、ロータ室Ｒの第１ロータ２
Ａと第３ロータ２Ｃの接触部分１２の下方部分に
燃焼ガス通路１６が形成されているため、ロータ
が少し回転しただけで、膨張した燃焼ガスはいち
はやく排出口側に位置する突起シール部分側に流
出し、この突起シールを所定の回転方向に押圧し
て第１ロータを回転させる。このため、爆発力は
極めて効率よく、ロータを回転させる力に変換さ
れることになる。

そして、上記爆発により混合気は燃焼ガスにな
り、該燃焼ガスは、上述のように、燃焼ガス通路
１６及びその後直接、第２空間内を、第２突起シ
ール部分４ｂにより排気口１０，１０′方向に押
され、排気口１０側では、第１ロータ２Ａと第２
ロータ２Ｂとの接触部分１１で第１空間とは隔離
されているため、上記排気口１０，１０′より燃
焼ガスはイグゾーストマニホイルド側に排出され
る。かかる際、排気口１０′が排気口１０と別の
箇所に形成されているのは、第１ロータの第２突
起シール部分４ｂがロータ室の間仕切壁Ｒ３に達
し排気口１０を閉鎖した後に、第１ロータと第２
ロータとで形成する空間内に残つた燃焼ガスを機
関外に排出するためである。上記説明において
は、主として第１ロータ２Ａと第３ロータ２Ｃを
中心に説明したが、第２ロータ２Ｂは、第１ロー
タ２Ａ、第３ロータ２Ｃ、とともに連動して回転
し、本ロータリー機関において上記第１ロータ２
Ａとあいまつて、吸入・排気工程に必須の一つの
シール部分を形成している。

尚、上記実施例においては、第１ロータの回転
に対して、第２、第３ロータの回転を同じ回転数
になるよう構成しているが、第２、第３ロータは
第１ロータの突起シール部分と、該第２、第３ロ
ータの凹部（燃焼室も含む）と係合させられるよ
うな構造であればよく、例えば第１ロータの突起
シール部分の数を四個設け、第２、第３ロータの
八個設けて、第１ロータの１回転に対して、第
２、第３ロータが２回転するよう、歯車列により
構成してもよい。また、本実施例では、第１ロー
タの突起シール部分とこれに対応する第２、第３
ロータの凹部が三個形成されているが、機関の諸
形状寸法等が燃焼効率に及ぼす影響に鑑がみ、よ
り多くの数の突起シール部分とこれに対応する凹
部が形成されてもよい。

また、上記実施例は内燃機関として実施した場
合について述べたが、上記実施例の吸入口、点火
プラグの取着されている部分及び排出口に弁機構
を設け、第２空間部分の第１ロータと第３ロータ
との接触部分近傍に弁機構を具備した吸入口を形
成等すれば、コンプレツサーとして利用できる。
尚、かかる場合には気化器及び消音器は不用とな
る。

（発明の効果） 上述の構成・作用からも分かるように、本発明
にかかるロータリー機関は、製造に際して、殆ど
基本的な線を真円で形成しているため、非常に簡
単に且つ精度良く製造することができる。また、
上述のように、燃焼室での爆発で生じた燃焼ガス
が極めて効率良く回転力に変換されるため、内燃
機関として使用した場合には、非常に高い効率の
内燃機関となる。

従つて、高い効率の機関を安価に提供すること
が可能となる。

そのため、内燃機関として使用した場合には、
機械損失の少ないことともあいまつて、ロータリ
ー機関の最大の欠点とされる燃費の向上も可能と
なる。

また、従来のバンケル形のロータリー機関と異
なり回転軸が偏心していないため、機械的損失が
少なく、偏心による振動等の発生がないため、静
粛且つ円滑な回転を得ることができ、偏心による
振動がないことに基づき、回転軸部分等に疲労破
壊が生じにくいため軸径等細くでき、軽量化が図
れることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるロータリー機関の構造
を示す正断面図、第２図は第１図―矢示での
平断面図、第３図は従来のバンケル形のロータリ
ー機関の正断面図である。 Ｒ…ロータ室、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…基礎外形
線、１…ケーシンク、２…ロータ、３…回転軸、
４…突起シール部分、５，６…凹部、７…燃焼
室、８…歯車、９…吸入口、１０…排気口、１１
…第１ロータと第２ロータの接触部分、１２…第
２ロータと第３ロータの接触部分、１３…第１空
間、１４…第２空間、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ…歯車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれがケーシング内を同速で且つ第１ロ
   ータに対して第２，第３ロータが逆方向に回転
   し、基礎外形線が真円で形成された第１，第２，
   第３ロータを、該第１ロータの外形線上の異なる
   二箇所において第２，第３ロータが外接するよう
   配置し、第１ロータに等間隔に突起シール部分を
   基礎外形線外側に突設するとともに、第２ロータ
   に上記突起シール部分に略合致する凹部を基礎外
   形線内側に凹設し、且つ第３ロータに上記突起シ
   ール部分に略合致する凹部及びこの凹部に連通す
   る燃焼室を基礎外形線内側に形成し、上記配置し
   た三個のロータを内装するケーシングのロータ室
   を上記各ロータの回転外形軌跡に略合致するよう
   形成するとともに、このケーシングの上記第１ロ
   ータで形成される環状空間を、第１ロータと第２
   ロータの接触部分、および第１ロータと第３ロー
   タの接触部分により二分割し、この二分割した空
   間部分の、上記各ロータの回転に伴い吸入作用を
   する部分に吸入口を、排気作用をする部分に排気
   口を形成し、上記第１ロータの突起シール部分が
   第２ロータ及び第３ロータの凹部にはまり込むよ
   うに回転し、上記二分割された空間内で、上記各
   ロータの回転に伴い吸入、圧縮、爆発、排気の各
   工程を行わしめるよう構成されたロータリ機関に
   おいて、 下記の(a)，(b)の構成を有することを特徴とする
   ロータリ機関。 (a) 上記第１ロータの突起シール部分を、第１ロ
   ータと第２ロータあるいは第１ロータと第３ロ
   ータとの接触点を中心として円を描き、該円と
   第１ロータの中心より上記ロータ室の第１ロー
   タを内装する部分の内径に略等しい円を描いて
   この円より突出する部分を削除して、残つた部
   分で構成し、 (b) 上記ロータ室の第１ロータと第３ロータの接
   触部分の下方部位に爆発の際の燃焼ガスのバイ
   パス通路を形成し、爆発工程初期の燃焼ガスを
   排気口と隔壁する排気口側に位置する突起シー
   ル部分側に導くよう構成したこと。