JPH0454811B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はロータリエンジンに係り、特にロータ
リエンジンの冷却装置に関する。

技術的背景 ワンケル（Wankel）氏等に与えられた、例え
ば米国特許第2988065号に開示されたようなロー
タリエンジン（以下、ワンケルタイプロータリエ
ンジンと称する）のハウジングの水冷装置におい
ては、エンジンの主シヤフトの軸線に実質的に平
行に伸びる冷却液通路をハウジング内に設けるの
が一般的である。また、ハウジング端部壁には管
寄せチヤンバが、端部と端部が相互接続されて冷
却通路形成するように配置され構成されるのが普
通である。そのような冷却装置は米国特許第
3895889号、第3289647号、第3572984号及び第
3007460号等に開示されている。これらの汎用の
冷却装置における主な熱伝達のメカニズムは対流
である。上記米国特許第3572984号、第3289647号
及び第3007460号における冷却装置においては、
冷却媒体は初めに熱い部分を、次に比較的温度の
低い部分を通される。米国特許3895889号に示さ
れた冷却装置では各ロータに対し、冷却媒体の流
れが２つに分離される。１つの流れは温度の低い
方に、他方の流れは高い方に流される。上記いず
れのタイプの冷却装置においても、対流によつて
伝達される熱は、冷却媒体を初めに温度の低い部
分を通すことによる圧力の低下なしに熱い部分を
通すことによつて促進される。しかし、出力の高
いエンジンにおいては、熱量は対流冷却により適
正に冷却できるレベルをかなり越える。そのよう
なエンジンでは、主要な冷却のメカニズムはエン
ジンの高熱流領域での核沸騰に変わる。従つて、
この核沸騰を高める冷却装置が望まれる。

発明の摘要 本発明の目的は、上記の核沸騰を促進する構造
としたロータエンジンの冷却装置を提供すること
にある。

本発明に係る冷却装置は、エンジンの空気取入
ポート近くの領域を有し比較的低いレベルの熱流
束にさらされる第１の部分と、上死点領域を有し
比較的高いレベルの熱流束にさらされる第２の部
分とを含むハウジングを備えるロータリエンジン
の冷却装置であつて、冷却媒体の入口及び出口並
びに冷却媒体を入口からハウジングの第１及び第
２の部分を通して出口へ流す通路を有し、その特
徴として、通路が冷却媒体を初めに上記第１の部
分を通しそれから第２の部分を通すように配置さ
れている。このように構成されているので、第２
の部分を流れる冷却媒体はその前に第１の部分を
通されたことにより圧力が低下され、この圧力低
下が冷却媒体の飽和温度を下げて第２の部分内に
おける核沸騰による冷却を促進するようになり、
従つて所期の目的を達成できる。

実施例 以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づ
き詳細に説明する。

図示のロータリエンジンハウジングはアンチド
ライブエンド（ADE）ハウジングセクシヨン１
２と、トロコイドロータハウジングセクシヨン１
４と、ドライブエンド（DE）ハウジングセクシ
ヨン１６とを有している。これらのセクシヨンは
整合された孔１８，２０，２２を通される（図示
しない）合せくぎによつて整合され、（図示しな
い）整合された開口を通される（図示しない）ボ
ルトによつて締付けられる。

組み立てられた状態においては、ハウジングは
内壁２５によつて囲まれた実質的にトロコイド形
空所２４を有しており、該壁は（図示しない）ロ
ータを（図示しない）主シヤフト上に遊星状に支
持もする。主シヤフトはエンドハウジングセクシ
ヨン１２，１６内の開口２６を通つて伸びてい
る。ハウジングセクシヨン１４には排気ポート２
８及びスパークプラグ孔３０が設けられている。
空気取入ポート３４は、空気をチヤンバ２４内の
ロータによつて画定される（図示しない）燃焼チ
ヤンバに通す。第１図及び第３図に示すように、
矢印で示される冷却媒体の流れの方向は矢印Ｒで
示すロータイ回転方向とほぼ反対である。

通常の作動位置においては、これらのセクシヨ
ンはトロコイド形空所２４の主軸が垂直になるよ
うに配置される。また、排気ポート２８、取入ポ
ート３４及びスパークプラグ孔３０の相対的位置
は熱流束分配を生じるようなものとされている。
すなわち、最も温度の高い領域はスパークプラグ
の設けられるハウジング１０の側部に沿つて伸び
る。孔１８，２０の間の領域は上死点（TDC）
領域として知られている。この熱流束現像は、米
国特許第3895889号などに記載されている。

本発明に係る冷却装置はアンチドライブエンド
ハウジングセクシヨン１２の上方部に設けられた
冷却媒体入口３６と出口３８とを有している。冷
却媒体入口３６は取入ポート３４の近くにある。
冷却媒体出口３８は入口３６の近くで、取入ポー
ト３４とトツプデツドセンタとの間の圧縮領域に
ある。アンチドライブエンドハウジングセクシヨ
ン１２は、チヤンバ４６，４８，５０を画定する
ウエブ４０，４２，４４を有している。ドライブ
エンドハウジングセクシヨン１６はチヤンバ５
６，５８を画定するウエブ５２，５４を有してい
る。それらのチヤンバはまた、勿論、ハウジング
セクシヨン１４，１６の（図示しない）前及び後
端部によつて囲まれており、ハウジングセクシヨ
ン１２の前端部は図示を明瞭にするため描かれて
おらず、また、ハウジングセクシヨン１６の後端
部は見えない。冷却媒体は入口３６からチヤンバ
４６内に入り、それからハウジングセクシヨン１
２，１４，１６の軸方向に伸びる通路群６０，６
２，６４を通つてハウジングの温度の低い部分を
通り、ドライブエンドハウジングセクシヨン１６
のチヤンバ５６内に入る。冷却媒体はそれから軸
方向通路群６６，６８，７０を通つてハウジング
の温度の高い部分を通りハウジングセクシヨン１
２のチヤンバ４８に入る。チヤンバ４８を通つた
冷却媒体は軸方向通路群７２，７４，７６を通つ
て、より温度の高い上死点部分を通りハウジング
セクシヨン１６のチヤンバ５８に入る。最後に冷
却媒体は通路群７８，８０，８２を通り残りの温
度の高い部分を通つてハウジングセクシヨン１２
のチヤンバ５０に入り、冷却媒体出口３８から外
に出る。以上から判る通り、冷却媒体はハウジン
グの最も温度の高い上死点に達する前に、チヤン
バ４６、通路６０，６２，６４及びチヤンバ５６
を介して最も温度の低い所を通される。また、よ
り温度の低い所を通される冷却媒体の流れの方向
はチヤンバ４６，５８内の下方である。更に、よ
り高い温度の所を通される冷却媒体の流れの方向
はチヤンバ４８，５０，５８のほぼ上方である。
温度の高い領域でのこの上方の流れは泡や蒸気を
取り除き易くする。

第３図に最も良く示すように、ハウジングセク
シヨン１６はチヤンバ５６内で相互に向うように
突出するリブ５７，５９を含んでおり、それによ
りチヤンバ５６内での冷却媒体の下方への流れを
制限する。このリブ５７，５９による流れの制限
は、リブ５７，５９のそれぞれの側の軸方向に伸
びる通路群６０，６２，６４を通る冷却媒体の量
を実質上等しいものにし、従つて、排気ポート２
８近くでのハウジング部分を通る冷却媒体の流れ
を十分にする。

第４図乃至第６図に示す通り、ロータリハウジ
ング１４の上死点部分は、（図示しない）汎用の
主燃料インゼクタを受け入れる孔９０、スパーク
プラグ孔３０及び（図示しない）汎用のパイロツ
ト燃料インゼクタを受け入れる孔９４を有してい
る。第５図及び第６図に最も良く示すように、リ
ブ１０８，１１０間には７個の冷却媒体通路１０
１−１０７があり、それぞれアンチドライブエン
ドハウジングセクシヨン１２側の端部１３からド
ライブエンドハウジングセクシヨン１６の側の端
部１５へ伸びている。通路１０２，１０３は端部
１３から端部１５に向けて進むに従い、孔３０と
９４を避け外方に彎曲して空所１１２で交わつて
いる（第４図）。これら通路１０２，１０３は空
所１１２から再び分れて端部１５に至る。

第４図乃至第６図に図示する如く、通路１０５
はほぼ真直に伸びているが、通路１０４は孔３０
を避けて曲がり１１４のところで通路１０５と交
わつて、それから再び分かれて端部１５に至る。
同様に、通路１０６，１０７はハウジング１４の
中央部で孔９０を避けて交わつている。これら通
路１０１乃至１０７はエンドハウジングセクシヨ
ン１２，１６内の対応する通路グループ７２，７
６と整合している。

最も熱い熱流束はハウジングセクシヨン１４、
孔３０，９４近くの上死点部分内のロータリハウ
ジング１４近くで発生する。しかし、この領域に
は彎曲した通路１０２，１０３，１０４，１０６
が伸びており、一方、比較的低い熱流束の領域で
はほぼ真直な通路１０１，１０５，１０７が伸び
ている。従つて、何らの補償もなければ、低い流
速が望ましくないちようどその領域において冷却
媒体の流速が低くなる。そこで、本実施例におけ
る冷却装置においては、通路１０１，１０５，１
０７内に絞りを設けている。これについては第３
図及び第７図乃至第９図を参照して説明する。

ドライブエンドハウジングセクシヨン１６はハ
ウジングセクシヨン１４の端部１５と密封係合す
る側部１７を有している。図示のように、通路１
０１，１０５，１０７はハウジング１６内の通路
７０１，８０５，９０７にそれぞれ整合してい
る。通路７０１，８０５，９０７の断面積は対応
する通路１０１，１０５，１０７の断面積よりも
小さい。従つて、通路１０１，１０５，１０７の
下流端部には絞りが形成される。好ましくは、こ
の絞りは７個全ての通路１０１−１０７内の冷却
媒体流量が実質的に等しくなるようにする。この
同じ原理は、通路間に何らかの変化がある場合に
は、通路間の熱流束の差を調整するために流れに
バイアスをかけるのに使われる。絞りの例示的程
度としては、各通路７０１，８０５，９０７が通
路１０１，１０５，１０７の断面の約56％の断面
とする。これは上死点部分の高熱流束領域内での
適正な冷却媒体流の流速を確実にする。上記の絞
りの代りに、通路１０１，１０５，１０７の上流
に同様の絞りを設けて同様の効果を上げることが
できる。これはより重要なロータハウジング通路
内の圧力をわずかに下げ、核沸騰を更に高める。

例えば、毎分約122リツトルの総冷却媒体流の
あるエンジンにおいて、この冷却装置は10°より
わずかに高い最大冷却媒体温度上昇を達成する。
この冷却装置は入口３４の領域、上死点部分及び
入口３４間の圧縮領域及び排気ポート２８のちよ
うど前の領域で152cm／secの冷却媒体速度を生じ
る。この冷却媒体の流速は最初のガス膨張の領域
で274cm／sec、孔１８，２０間の上死点部分で
305cm／secとなる。

本発明の特徴は、高熱流束領域における該沸騰
が対流冷却より優勢になつた場合、高熱流束領域
（上死点領域）内の臨界金属温度が熱流束及び冷
却媒体飽和温度の関数であるということである。
この高熱流束領域において、金属温度は冷却媒体
の飽和温度（本質的に沸騰点）をできるだけ低く
保持することにより低くできる。これは冷却媒体
の圧力をできるだけ低く保つことにより行われ
る。本発明ではこれを行うのに、先ず冷却媒体を
ハウジングの温度の低い部分を通し、その圧力を
下げ、冷却媒体が上死点領域に達する前に飽和温
度を下げることにより行う。

更に、本発明においてはあわと蒸気の排除方向
は冷却媒体の流れの方向と同じ方向である。熱伝
達が主に核沸騰により行われている場合は流れの
方向は冷却された金属温度に直接的影響を与えな
いが、効果的な蒸気の除去はエンジンが“焼付”
温度以下で作動するのを助ける。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明に係る冷却装置を
備えるシングルロータエンジンのハウジングセク
シヨンの端面図；第４図はロータハウジングセク
シヨンのトツプデツドセンタの拡大断面図；第５
図及び第６図はそれぞれ第４図の５−５線断面図
及び６−６線断面図；第７図乃至第９図はそれぞ
れ第３図の７−７線、８−８線及び９−９線断面
図；である。 ３４……空気取入ポート、３６……冷却媒体入
口、３８……冷却媒体出口、６０，６２，６４，
６６，６８，７０，７２，７４，７６……通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの空気取入ポート近くの領域を有し
   比較的低いレベルの熱流束にさらされる第１の部
   分と、上死点領域を有し比較的高いレベルの熱流
   束にさらされる第２の部分とを含むハウジングを
   備えるロータリエンジンの冷却装置であつて、冷
   却媒体の入口及び出口並びに冷却媒体を入口から
   ハウジングの第１及び第２の部分を通して出口へ
   流す通路を有し、 その特徴として、通路が冷却媒体を初めに上記
   第１の部分を通しそれから第２の部分を通すよう
   に配置され、第２の部分を流れる冷却媒体はその
   前に第１の部分を通されたことにより圧力が低下
   され、この圧力低下が冷却媒体の飽和温度を下げ
   て第２の部分内における核沸騰による冷却を促進
   するようにしたロータリエンジンの冷却装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の冷却装置にお
   いて、冷却媒体が第１の部分内を軸線方向で且つ
   下方に流れるようにした冷却装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の冷却装置にお
   いて、冷却媒体が第２の部分内を軸線方向で且つ
   上方に流れるようにした冷却装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の冷却装置にお
   いて、上記通路が冷却媒体をハウジングの軸線方
   向で且つエンジンのロータの回転方向とほぼ反対
   の方向に流れるようにした冷却装置。