JPH07317560A - ロータリーエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンを円軌道に回転させることができる
共に、新気の漏れを少なくして燃料消費率を改善する。 【構成】 円形リング状のシリンダー１と、シリンダー
１内に均等な間隔に配設された複数のピストン２と、ピ
ストン２を連結してそれ自体は円形シリンダー１の中心
を回転中心として回転自在に設けられているアーム３
と、シリンダー１内を複数の燃焼室９に区画する開閉弁
４と、ピストン２が通過するときに開閉弁４をシリンダ
ー１外に排出させる開閉手段５と、燃焼室９の給気ポー
ト６に設けられた給気弁７と、給気弁７をピストン２の
回転に同期して開閉させる弁手段８と、給気ポート６に
加圧マニホールド１０を介して連結されている加圧タン
ク１１と、加圧タンク１１と燃焼室９との間に連結され
て、燃焼室９から加圧タンク１１にのみ空気を移送させ
る逆止弁１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロータリーエンジンの改
良に関し、とくに、ピストンが完全な円運動をするロー
タリーエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】ピストンを回転運動させるロータリーエ
ンジンは既に実用化されている。しかしながら、実用化
されているロータリーエンジンは、ピストンが完全な円
運動をしない。また、吸入した新気が漏れるので、燃料
消費率を高くすることが難しい欠点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この欠点を
解決することを目的に開発されたものである。本発明の
重要な目的は、ピストンを円軌道に回転させることがで
きるとともに、新気の漏れを少なくして燃料消費率を改
善できるロータリーエンジンを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のロータリーエン
ジンは、前述の目的を達成するために下記の構成を備え
る。ロータリーエンジンは、円形リングのシリンダー１
と、このシリンダー１内に均等な間隔で摺動自在に配設
されている複数のピストン２と、複数のピストン２を連
結してそれ自体は円形のシリンダー１の中心を回転中心
として回転自在に設けられているアーム３と、シリンダ
ー１内を複数の燃焼室９に区画する開閉弁４と、この開
閉弁４を、ピストン２が通過するときにシリンダー１の
外に排し、ピストン２が通過した直後にシリンダー１内
に挿入させてシリンダー１を複数の燃焼室９に区画する
開閉手段５と、燃焼室９の給気ポート６に設けられた給
気弁７と、給気弁７をピストン２の回転に同期して開閉
させる弁手段８と、燃焼室９の給気ポート６に加圧マニ
ホールド１０を介して連結されている加圧タンク１１
と、この加圧タンク１１と燃焼室９との間に連結され
て、燃焼室９から加圧タンク１１に空気を移送させる逆
止弁１２とを備える。

【０００５】この構造のロータリーエンジンは、ピスト
ン２を閉弁した開閉弁４に接近させる方向に回転され
て、燃焼室９に吸入された空気を加圧する。加圧された
空気は逆止弁１２を介して加圧タンク１１に供給して蓄
えられる。加圧タンク１１に供給された加圧空気は、加
圧マニホールド１０と給気ポート６とを通過して、開閉
弁４を通過した直後のピストン２と開閉弁４との間に供
給される。開閉弁４とピストン２との間に供給された加
圧空気に燃料を供給し、給気弁７を閉弁して燃焼室９で
爆発させてピストン２を加速する。燃料は加圧空気と一
緒に供給され、あるいは、加圧した燃料を燃焼室９に直
接に噴射して供給される。

【０００６】

【作用】本発明のロータリーエンジンは下記の動作をし
て運転される。以下、本発明の好ましい実施例のロータ
リーエンジンの動作を説明する。 (1) 図１に示すように、ピストン２と開閉弁４との間
に供給された加圧空気と燃料とに点火して爆発させる。
このとき、給気弁７は閉弁されている。 (2) 爆発するとピストン２が矢印で示す方向に加速さ
れる。 (3) ピストン２が排気ポート１３を通過すると、図２
に示すように、排気ポート１３から燃焼ガスが排気され
る。 (4) ピストン２が吸気ポート１４を通過すると、あら
かじめ燃焼室９に吸入されている新気をピストン２が加
圧して加圧タンク１１に供給する。燃焼室９には、ピス
トン２が吸気ポート１４を通過する前に新気を吸入させ
る。燃焼室９には吸気ポート１４から新気が供給され
る。吸気ポート１４から燃焼室９に新気を供給するため
に、排気ガスで駆動されるターボファンや、エンジンで
駆動されるコンプレッサーを使用することもできる。 (5) ピストン２が吸気ポート１４を通過すると、図３
に示すように、ピストン２は吸入した新気を加圧する。
加圧した空気は圧送ポート１５から加圧タンク１１に供
給される。加圧タンク１１は加圧された空気を蓄える。
燃焼室９と加圧タンク１１との間には、燃焼室９から加
圧タンク１１に向かって空気を移送する逆止弁１２を連
結している。 (6) 新気を加圧したピストン２は、図４に示すよう
に、開閉弁４の部分を通過する。ピストン２が通過する
ときに、開閉弁４は開弁されてシリンダー１の外部に排
出される。 (7) ピストン２が開閉弁４の部分を通過した直後に、
図５に示すように、開閉弁４がシリンダー１に挿入して
閉弁される。 (8) 開閉弁４が閉弁された直後に給気弁７が開き、図
５に示すように、開閉弁４とピストン２との間に加圧タ
ンク１１から加圧空気が圧入される。加圧空気と一緒
に、あるいは、燃焼室９に直接に燃料が噴射され、燃料
を混合している加圧空気に点火して爆発させる。 その後、(1)〜(8)の工程を繰り返してロータリーエンジ
ンを運転する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するためのロータリーエンジンを例示するもの
であって、本発明はロータリーエンジンの構成を下記の
ものに特定しない。

【０００８】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【０００９】図１ないし図５に示すロータリーエンジン
は、シリンダー１と、ピストン２と、アーム３と、開閉
弁４と、開閉手段５と、給気弁７と、弁手段８と、加圧
タンク１１と、逆止弁１２とを備える。

【００１０】シリンダー１は横断面形状を円形とするリ
ング状に形成されている。シリンダー１には、対向する
位置に、開閉弁４を出入りさせるスリットを設けてい
る。図１ないし図５のロータリーエンジンは、開閉弁４
の動作をわかりやすくするために、開閉弁４を半径方向
に移動して開閉させている。開閉弁４はこの方向に移動
して開閉させることもできるが、好ましくは、図６に示
すように、シリンダー１の両側に移動させて開閉する。
開閉弁４を半径方向に移動させるために、シリンダー１
の両側には半径方向に延長してスリットを設けている。
開閉弁４はスリットを摺動して開閉される。スリットの
幅は、開閉弁４をシリンダー１内に挿入させた状態で、
スリットと開閉弁４との間に隙間ができないように設計
される。図６に示すように、２枚の開閉弁４を反対方向
に移動して開閉する機構は、開閉弁４を軽くして往復運
動のストロークを小さくできる。このため、開閉弁４を
迅速に開閉できる特長がある。

【００１１】図１ないし図５に示すシリンダー１は、２
つの開閉弁４でシリンダー１を２つの燃焼室９に分割し
ている。燃焼室９には、ピストン２の回転方向に並ん
で、給気ポート６、排気ポート１３、吸気ポート１４、
圧送ポート１５が開口されている。給気ポート６は開閉
弁４を通過した直後のピストン２と開閉弁４との間に加
圧空気を供給するもので、開閉弁４に接近して配設され
る。排気ポート１３は爆発してピストン２を加速した燃
焼ガスを排気するもので、給気ポート６から９０度以下
の位置に開口される。吸気ポート１４は燃焼室９に新気
を吸入させるもので、排気ポート１３からピストン２の
回転方向に離された位置に開口される。圧送ポート１５
はピストン２で加圧された新気を加圧タンク１１に移送
するもので、開閉弁４の直前に開口されている。

【００１２】図６に示す開閉弁４は、レバー４Ａの先端
に耐圧プレート４Ｂを固定したもので、耐圧プレート４
Ｂが互いに接近してシリンダー１内に挿入され、互いに
離れてシリンダー１から外部に排出される。耐圧プレー
ト４Ｂをシリンダー１内に出入りして開閉するために、
レバー４Ａはピンを介して傾動できるようにエンジンの
フレームに装着されている。耐圧プレート４Ｂは、ピス
トン２との間で爆発させても変形しない充分な強度の金
属板、あるいはセラミック板である。開閉弁４は開閉手
段５を介してピストン２の回転に同期して開閉される。

【００１３】図に示すロータリーエンジンは、互いに等
間隔に配設された複数の、好ましくは３つのピストン２
を備えるが、説明のために１つのピストンのみを記載し
ている。ピストン２は、シリンダー１内を気密の状態で
摺動する円柱状に設計されている。ピストン２は、シリ
ンダー１内を往復運動する通常のエンジンと同様に、外
周にリング（図示せず）を設けている。ピストン２は回
転軸１６に対して放射状に固定されたアーム３に連結さ
れている。回転軸１６は、シリンダー１の中心を回転中
心として回転できるように、ベアリング（図示せず）を
介してエンジンのフレームに装着されている。

【００１４】シリンダー１は、ピストン２に連結された
アーム３を通過させるスリット１８を内側面に回転方向
に延長して設けている。スリット１８のあるシリンダー
１は燃焼室９が開口されてしまう。シリンダー１のスリ
ット１８を閉塞するために、アーム３に閉塞リング１７
を固定している。閉塞リング１７は、図６に示すよう
に、シリンダー１の外側面を摺動してスリット１８を閉
塞する。

【００１５】開閉手段５は、開閉弁４をピストン２の回
転に同期して開閉する。開閉手段５はアーム３に固定さ
れたカム１９である。カム１９は開閉弁４のレバー４Ａ
を押圧して開閉弁４を強制的に開弁させる。アーム３に
固定されたカム１９の断面図を図７に示す。この図はア
ーム３を横に切断した断面図である。アーム３が矢印Ａ
で示す方向に移動すると、カム１９は開閉弁４のレバー
４Ａを矢印Ｂで示す方向に押して、図６に示すように、
耐圧プレート４Ｂをシリンダー１の外部に排出させる。
カム１９がレバー４Ａの部分を通過してこれを押圧しな
くなると、レバー４Ａはバネ２０に押圧されて耐圧プレ
ート４Ｂをシリンダー１内に挿入させる。この構造の開
閉手段５は、極めて簡単な構造で、開閉弁４をピストン
２に同期して正確に開閉できる特長がある。開閉弁４は
ピストン２が通過するときにシリンダー１の外部に移動
される。したがって、開閉手段５のカム１９は、ピスト
ン２が開閉弁４を通過するときに耐圧プレート４Ｂをシ
リンダー１の外部に押し出し、ピストン２が通過すると
直ちにシリンダー１に挿入させる位置に配設される。

【００１６】給気弁７はシリンダー１の給気ポート６に
配設される。給気弁７もピストン２の回転に同期して開
閉される。給気弁７はピストン２が開閉弁４の部分を通
過して開閉弁４がシリンダー１内に挿入された直後に開
弁され、ピストン２と開閉弁４の間に、加圧された新気
を供給した後に閉弁される。給気弁７の開弁時間は、ピ
ストン２と開閉弁４の間に閉鎖された燃焼室９が形成さ
れてから、爆発するまでの間である。

【００１７】給気弁７を開閉する弁手段８も、アーム３
に固定されたカムで構成できる。図８は給気弁７を開閉
する弁手段８を示す。この図に示す弁手段８は、カム２
１でコンロッド８Ａを押し、コンロッド８Ａでロッキン
グアーム８Ｂを揺動させ、ロッキングアーム８Ｂで給気
弁７のシャフト７Ａを押して開弁する。コンロッド８Ａ
は軸方向に摺動できるようにエンジンのフレーム（図示
せず）に装着されている。ロッキングアーム８Ｂは中間
の回転軸を介してフレームに揺動できるように装着され
ている。給気弁７のシャフト７Ａには押しバネであるコ
イルスプリング７Ｂを挿入している。コイルスプリング
７Ｂは、シャフト７Ａの右端に固定した鍔を押して給気
弁７を弁座に押し付けている。

【００１８】この構造の弁手段８は、ピストン２のアー
ム３に固定したカム２１がコンロッド８Ａを押したとき
に給気弁７が開弁される。すなわち、アーム３のカム２
１がコンロッド８Ａを押し、コンロッド８Ａがロッキン
グアーム８Ｂを揺動し、ロッキングアーム８Ｂが給気弁
７のシャフト７Ａの鍔を押して開弁する。コンロッド８
Ａがカム２１に押されなくなると、給気弁７はコイルス
プリング７Ｂに鍔が押されて閉弁される。アーム３に固
定されて給気弁７を開くカム２１は、ピストン２が開閉
弁４を通過した直後に給気弁７を開く位置に固定されて
いる。

【００１９】加圧タンク１１は、逆止弁１２を介してシ
リンダー１の圧送ポート１５に連結されている。加圧タ
ンク１１はシリンダー１内を摺動するピストン２で加圧
された空気が逆止弁１２を通過して流入される。ピスト
ン２で加圧された空気を効率よく加圧タンク１１に供給
するために、加圧タンク１１と圧送ポート１５との流路
は可能な限り小さな容積に設計される。シリンダー１内
で摺動するピストン２が、加圧タンク１１に加圧空気を
圧送する圧力は、ガソリンエンジンの場合は、好ましく
は８〜１３気圧、ディーゼルエンジンの場合は好ましく
は１８〜２５気圧の範囲に調整される。

【００２０】加圧タンク１１は加圧マニホールド１０と
給気弁７とを介して給気ポート６に連結されている。給
気弁７が開弁されると、加圧タンク１１に蓄えた加圧空
気が、ピストン２と開閉弁４との間の燃焼室９に供給さ
れる。シリンダー１内を摺動するピストン２が、圧送ポ
ート１５から加圧空気を加圧タンク１１に供給するため
に、すなわち、吸気ポート１４からシリンダー１内に新
気を吸入させるために、吸気ポート１４には、エンジン
の排気ガスで駆動されるターボファン（図示せず）を連
結している。ターボファンは、ピストン２が排気ポート
１３と吸気ポート１４との間に位置するときに、吸気ポ
ート１４からシリンダー１に新気を圧入する。ターボフ
ァンに代わって、エンジンで駆動されるコンプレッサー
（図示せず）で新気を吸気ポート１４からシリンダー１
に供給することもできる。

【００２１】図に示すロータリーエンジンは、吸気ポー
ト１４と排気ポート１３と圧送ポート１５とに弁を設け
ていない。ただ、これ等のポートには弁を設けて開閉す
ることもできるのは言うまでもない。これ等のポートに
設ける弁は、給気弁７と同じ機構でピストン２の回転に
同期して開閉できる。吸気ポート１４の弁は、シリンダ
ー１に新気を供給するときにのみ開弁され、排気ポート
１３の弁はシリンダー１から排気ガスを排気するときに
のみ開弁され、圧送ポート１５の弁はシリンダー１から
加圧空気が加圧タンク１１に供給されるときにのみ開弁
される。

【００２２】ガソリンエンジンの場合は、加圧タンク１
１に燃料を噴射して、ここに貯える空気を一定の燃料混
合比とすることもできるが、好ましくは、図示しない
が、燃料は燃料噴射ポンプで加圧し、ピストン２の回転
に同期してノズルから燃焼室９に噴射するのがよい。こ
の構造は、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの両
方に採用できる。燃料を噴射するノズルは、開閉弁４の
近傍で開閉弁４を通過したピストン２と開閉弁４との間
に配設される。さらに、ガソリンエンジンの場合は、燃
料のノズルの近傍に点火プラグを配設する。ディーゼル
エンジンの場合は点火プラグを必要としない。

【００２３】この構造のロータリーエンジンは、吸気ポ
ート１４からシリンダー１に供給された新気をピストン
２が加圧して加圧タンク１１に貯え、加圧タンク１１の
加圧空気を給気弁７を開弁させて、開閉弁４を通過した
直後のピストン２と開閉弁４との間に圧入し、この新気
に燃料を供給して点火して爆発し、爆発した圧力でピス
トン２を加速し、ピストン２が排気ポート１３を通過す
るとここから外部に排気ガスを排気して運転される。ピ
ストン２がシリンダー１内を円運動して運転されると、
アーム３を固定する回転軸１６から出力を取り出すこと
ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明のロータリーエンジンは、ピスト
ンを円形リングのシリンダー内で回転させて運転でき
る。このため、ピストンが完全な円運動をして振動を極
めて少なくできる特長がある。さらに、従来のロータリ
ーエンジンのように新気が漏れることがなく、燃料消費
率を改善して能率よく運転できる特長がある。さらに、
シリンダーの爆発部分と、空気加圧部分とが異なるの
で、新気に残留ガスが混入することがない。このため、
燃焼室の掃気が充分にできる特長も実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリーエンジンの運転状態を示す
概略断面図

【図２】本発明のロータリーエンジンの運転状態を示す
概略断面図

【図３】本発明のロータリーエンジンの運転状態を示す
概略断面図

【図４】本発明のロータリーエンジンの運転状態を示す
概略断面図

【図５】本発明のロータリーエンジンの運転状態を示す
概略断面図

【図６】開閉弁の部分を示す横断面図

【図７】アームに固定したカムから開閉弁を開く状態を
示す断面図

【図８】弁手段が給気弁を開閉する状態を示す概略横断
面図

【符号の説明】

１…シリンダー ２…ピストン ３…アーム ４…開閉弁 ４Ａ…レバー ４Ｂ…耐圧プ
レート ５…開閉手段 ６…給気ポート ７…給気弁 ７Ａ…シャフト ７Ｂ…コイル
スプリング ８…弁手段 ８Ａ…コンロッド ８Ｂ…ロッキ
ングアーム ９…燃焼室 １０…加圧マニホールド １１…加圧タンク １２…逆止弁 １３…排気ポート １４…吸気ポート １５…圧送ポート １６…回転軸 １７…閉塞リング １８…スリット １９…カム ２０…バネ ２１…カム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形リングのシリンダー(1)と、 このシリンダー(1)内に均等な間隔で摺動自在に配設さ
   れた複数のピストン(2)と、 複数のピストン(2)を連結してそれ自体は円形のシリン
   ダー(1)の中心を回転中心として回転自在に設けられて
   いるアーム(3)と、 シリンダー(1)内を複数の燃焼室(9)に区画する開閉弁
   (4)と、 この開閉弁(4)を、ピストン(2)が通過するときにシリン
   ダー(1)外に排出させ、ピストン(2)が通過するとシリン
   ダー(1)内に挿入させてシリンダー(1)を複数の燃焼室
   (9)に区画する開閉手段(5)と、 燃焼室(9)の給気ポート(6)に設けられた給気弁(7)と、 給気弁(7)をピストン(2)の回転に同期して開閉させる弁
   手段(8)と、 前記の給気ポート(6)に加圧マニホールド(10)を介して
   連結されている加圧タンク(11)と、 この加圧タンク(11)と燃焼室(9)との間に連結されて、
   燃焼室(9)から加圧タンク(11)にのみ空気を移送させる
   逆止弁(12)とを備え、 ピストン(2)が開弁した開閉弁(4)に接近する方向に回転
   されて、燃焼室(9)に吸入された空気を加圧し、加圧さ
   れた空気が逆止弁(12)を通過して加圧タンク(11)に供給
   され、加圧タンク(11)に供給された加圧空気は、加圧マ
   ニホールド(10)を通過して、開閉弁(4)を通過した直後
   のピストン(2)と開閉弁(4)との間に供給され、給気弁
   (7)を閉弁して燃焼室(9)で爆発させてピストン(2)を加
   速するように構成されてなるロータリーエンジン。