JPH1047062A

JPH1047062A - 各種エネルギ保存サイクル内燃機関

Info

Publication number: JPH1047062A
Application number: JP9063719A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Tanigawa; 浩保谷川; Kazunaga Tanigawa; 和永谷川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】往復ピストンクランク機関には、死点乃至死
点後３０゜の回転動力変換効率が非常に悪く、摩擦損失
が最大の部分があり、従来技術ではこの部分で最大の熱
エネルギの全部を含む大部分の熱エネルギを放出するた
め、仕事量（ピストンの行程容積）が非常に僅少とな
り、摩擦損失が最少で回転動力変換効率の絶好機で最大
の熱エネルギ放出量が必要な時には熱エネルギが無くな
るため大損失となるのに加えて、燃焼室容積が急拡大し
て最悪の燃焼条件に急移行する極度の非定容燃焼となっ
てＣＯ_２を含む公害が大増大する。【解決手段】本発明は、例えば５分の１に縮径した縮
径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼として燃焼を大改良
し、死点近傍での熱エネルギ放出量を２５分の１等僅少
として、大部分の熱エネルギは保存貯金により大増大し
て、絶好機前半付近の大回転力として、熱効率を大上昇
して公害を大低減します。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常及び特殊なピ
ストン往復運動を、回転動力に変換する、ピストンサイ
クルのエネルギ変換効率を高めるため、力学的エネルギ
保存の第３の法則を利用して、死点近傍でのエネルギ放
出量（ピストンの行程容積）を僅少として、大部分の熱
エネルギは隔離燃焼により縮径主燃焼室に保存貯金して
おき、例えば死点後クランク角度で３０゜以後に縮径主
燃焼室内隔離燃焼解除する、先の出願のエネルギ保存サ
イクル機関の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としては、通常の定容サイク
ル機関や定圧サイクル機関があり、車両及び船舶及び農
業機械や各種機械の駆動用、熱と電気の併給用等に使用
されており、ＣＯ_２の低減を含む公害の低減が急務とな
っております。段付き燃焼室・段付きピストンの従来技
術も多いのですが、いずれも定容サイクルや定圧サイク
ルであるため成功例がなく、成功例を対照に説明する。
即ち、実際の定容サイクル機関や定圧サイクル機関は、
図１（ａ）に示すように、燃焼室はシリンダヘッド内面
とピストン上面との間に形成されるため、大径の燃焼室
に最大燃焼圧力や最高燃焼温度が加わり、冷却を必須と
するため冷却損失が大増大するのに加えて、最大燃焼圧
力を上昇すると出力当たりの重量及び摩擦損失が大増大
するため、最大燃焼圧力を大増大しても重量及び摩擦損
失の増大が僅少な縮径主燃焼室内隔離燃焼として機関を
大幅に軽量化すると共に冷却損失と摩擦損失を大低減す
る技術が待望されるのに加えて、燃焼に際しては、通常
死点後４０゜乃至６０゜程度の燃焼期間があります。し
かし、ピストンが死点から後退し始めると、燃焼室がシ
リンダ内と連通した状態での燃焼となり、ピストン後退
に伴って燃焼室容積は急激に増大することになり、その
結果極度の非定容燃焼となり、燃焼圧力及び燃焼温度は
急激に低下して、最悪の燃焼条件に急移行するため、Ｎ
Ｏｘを低減すると未燃分が増大し、未燃分を低減する燃
焼にするとＮＯｘが増大する通常の公害増大燃焼になる
ため、定容撹拌燃焼期間及び高速撹拌燃焼期間を大増大
した高速撹拌燃焼が待望され、発明したものがエネルギ
保存サイクル機関です。

【０００３】図１及び図２の定圧サイクル機関の圧力線
図を参照して別の説明をすると、通常の定圧サイクル機
関や定容サイクル機関のように、燃焼によって発生する
最大の熱エネルギの全部を含めて大部分の熱エネルギ
を、図２のように死点後３０゜までに放出すると、放出
量だけエネルギが減少するため、摩擦力の増大として消
費してしまい、仕事量（ピストン行程容積）は非常に僅
少となるのに加えて、摩擦損失が最小となって単位時間
の仕事量が最大になり、最も大量に熱エネルギの放出が
必要な死点後９０゜の絶好機には、熱エネルギが略１４
分の１等に大低減するため、３０％に近い熱エネルギの
大損失も予想されます。従って、定容サイクル機関で
は、図２の圧力線図が更に死点側に移動するため、３０
％を遥かに越える熱エネルギの大損失が予想されます。
即ち、最大の熱エネルギの全部を摩擦損失最大側で放出
するのが、従来技術で最大の欠点であるため、最大の熱
エネルギを摩擦損失最小側で放出する技術が強く待望さ
れ、発明したものがエネルギ保存サイクル機関です。

【０００４】図２の定圧サイクル機関の圧力線図を私達
が自転車ペタルを垂直に踏み下げて効率良く前進させる
場合と比較して説明すると、定圧サイクル機関や定容サ
イクル機関では、燃焼によって発生する最大の熱エネル
ギの全部を含めて大部分の熱エネルギを、死点乃至死点
後３０゜までに放出しますが私達は自然法則を経験則か
ら熟知しているため、自転車ペタルが上死点にあると
き、全エネルギを垂直方向に放出する等小学生でもしな
いし、特に摩擦損失が最小で回転動力変換効率が絶好機
の上死点後９０°で、自転車ペタルに加える力を略１４
分の１に大低減することは絶対にありません。私達は自
然法則を経験則より熟知しているため、自転車ペタルが
上死点にあるときは、必要最小限度のエネルギ放出量と
なり、回転動力変換効率絶好機の上死点後９０゜に向か
って自転車ペタルに加わる力が次第に大きくなります。
即ち私達が自転車を効率良く前進させる場合と同様に、
熱エネルギの放出時期及び放出量の配分の最適化を図っ
たものがエネルギ保存サイクル機関です。即ち上死点で
燃料の全熱エネルギを放出させる場合は、回転動力変換
効率が最悪なのに加えて、摩擦損失も最大になり、回転
動力変換効率の絶好機の上死点後９０゜で燃料の全熱エ
ネルギを放出させる場合は、摩擦損失が最小となり回転
動力変換効率が最高になることが、図２から容易に理解
できます。即ち、最大の熱エネルギ放出時期を、摩擦損
失最大側から摩擦損失最小側に移動したサイクルが強く
待望されるため、なされたエネルギ保存サイクル機関を
簡単にすることも含めて、回転動力変換効率の上昇を図
るのが本発明です。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、ＣＯ_２の
低減を含む公害の低減が急務となっており、この発明
は、自然法則の有効利用を極限まで探究したエネルギ保
存サイクルとして、ピストンの往復運動を回転運動に変
換する、ピストンサイクルのエネルギ変換効率を高め
て、ＣＯ_２の低減を含む公害の大低減を図る、先の出願
の各種エネルギ保存サイクル機関の改良を図ると共に構
造を簡単にするため、新機構を追加することを目的とす
る。即ち本発明の目的は、通常の各種クランク機関をエ
ネルギ保存サイクル機関とした、各種Ａ型エネルギ保存
サイクル機関に末広ノズルを増設して、保存貯金により
増大した熱エネルギを速度形質量エネルギとして、拡径
ピストンの頂面に正確に高速噴射することである。本発
明の目的は、特殊な構成の振り子運動ピストンクランク
機関をエネルギ保存サイクル機関とした、各種Ｂ型エネ
ルギ保存サイクル機関に末広ノズルのテーパ縮径部７を
増設して、保存貯金増大した速度形質量熱エネルギを、
拡径ピストンの頂面に正確に高速噴射し、新機構を追加
することである本発明の目的は、特殊な構成の対向振り子運動ピストン
クランク機関をエネルギ保存サイクル機関とした、各種
Ｃ型エネルギ保存サイクル機関に末広ノズルのテーパ縮
径部７を増設して、保存貯金した速度形質量熱エネルギ
を、拡径ピストンの頂面に正確に高速噴射し、新機構を
追加することである。本発明の目的は、特殊な構成の振
り子運動ピストンクランク機関をエネルギ保存サイクル
機関とした、各種Ｂ型エネルギ保存サイクル機関の振り
子腕を省略して、両頭拡径ピストンの往復運動により、
直接クランク軸を回転させて回転動力とする、両頭拡径
ピストンクランク機関をエネルギ保存サイクルとした各
種Ｄ型エネルギ保存サイクル機関に新機構を追加するこ
とである。本発明の目的は、特殊な構成の対向振り子運
動ピストンクランク機関をエネルギ保存サイクル機関と
した、各種Ｃ型エネルギ保存サイクル機関の振り子腕を
省略して、夫夫の両頭拡径ピストンの対向往復運動によ
り、直接夫夫のクランク軸を回転させて回転動力とす
る、対向往復運動両頭拡径ピストンクランク機関をエネ
ルギ保存サイクルとした各種Ｅ型エネルギ保存サイクル
機関（完全往復機関を含めて）に新機構を追加すること
である。又、共通の課題として従来技術では、大径の燃
焼室に最大燃焼圧力や最高燃焼温度が加わるため、冷却
が必須となって冷却損失が増大し、最大燃焼圧力を上昇
すると出力当たりの重量及び摩擦損失が大増大するし、
水素燃料の燃焼が困難という課題があるため、燃料の種
類及び燃料点火方式及びサイクル数及び掃気方式及び機
関の型式等を問わずに重量当たりの比出力を大増大する
と共に、摩擦損失を大低減しながら、ＣＯ_２を含む公害
の大低減を図ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題に鑑
み、ＣＯ_２の低減を含む公害の低減が困難な、通常の定
容サイクル機関及び定圧サイクル機関に換えて、各種エ
ネルギ保存サイクル機関を改良又は簡単にしてＣＯ_２を
含む公害の大低減を図ることである。即ち、上述のよう
に図１（ａ）の従来技術では、ピストンが死点を越えた
瞬間からピストンの後退に伴って、急激に燃焼室容積が
増大する極度の非定容燃焼による公害の増大燃焼に加え
て、死点近傍で大部分の熱エネルギを放出するため、最
も大量に熱エネルギの放出が必要な回転動力変換効率の
絶好機には、熱エネルギが殆ど無くなるため、熱エネル
ギの大損失となります。以上の従来技術の問題点を同時
に解消するため、図１（ｃ）のように例えば５分の１に
縮径した縮径主燃焼室隔離燃焼として、高圧燃焼室の肉
圧を５分の１として大幅に軽量化する一方で、最大軸受
荷重も２５分の１として、出力当たりの重量及び摩擦損
失を大低減すると共に、最大燃焼圧力の大上昇を可能に
して、例えば死点後４０゜で隔離燃焼解除するエネルギ
保存サイクル機関とすると、従来技術の極度の非定容燃
焼を２５倍の定容燃焼に近づけられるし、死点乃至死点
後４０゜までの熱エネルギ放出量（ピストンの行程容
積）を２５分の１として、２５分の２４の熱エネルギを
縮径主燃焼室内に保存貯金増大しておき、絶好機に向け
て速度形エネルギ＋容積形エネルギとして放出して、熱
効率の大上昇が可能になるのに加えて、２５倍の定容大
接近隔離撹拌燃焼により、燃焼室容積が一定容積を越え
ると、燃焼温度も３５００℃を越えて燃焼圧力も大上昇
するため、水噴射手段を追加して水蒸気質量容積を大増
大する一方で、水素燃料燃焼に最適の断熱無冷却機関も
含めた、蒸気・内燃合体機関による公害の大低減燃焼を
可能にするのに加えて、隔離解除時の大圧力差による高
速噴射撹拌燃焼として、拡径ピストンを衝動＋反動＋容
積形エネルギにより噴射駆動して、大回転力を発生させ
てＣＯ_２及び公害の大低減燃焼を追加します。本発明は
以上のうち、速度形質量エネルギとして噴射する場合の
無駄噴射を皆無にして、回転動力変換効率を更に上昇さ
せるため、末広ノズルに相当するテーパ縮径部７を追加
して、噴流の有効利用を図るものです。

【０００７】図１（ｂ）（ｃ）のように、通常のクラン
ク機関をエネルギ保存サイクルとしたＡ型エネルギ保存
サイクル機関の実施例及び図２を参照して説明すると、
拡径ピストンの適宜の凹１の略中央より、テーパ根部２
（円筒根部を含む）を有する縮径ピストンを突出して、
該拡径ピストンがシリンダ内を上死点と下死点との間で
往復運動可能として、図にない排気弁を含めて、下死点
前後に亘って通常の排気及び掃気を行う２サイクルＡ型
エネルギ保存サイクル機関において、拡径ピストンの上
昇と共にテーパ縮径部７を有する縮径主燃焼室の隔離が
始まり、次に拡径燃焼室で圧縮された空気が拡径燃焼室
側から挿入れ固着された、逆止弁３を含む一方向空気流
路４を通って、斜め空気流路１４より縮径主燃焼室の斜
め上方に噴射され、燃料噴射手段５から噴射された燃料
と撹拌混合して、縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼と
して、一定容積以上の縮径主燃焼室では水噴射手段２３
より水噴射を可能にして、蒸気・内燃合体機関としま
す。拡径ピストンが後退を始めると、拡径燃焼室内圧力
が低下を始めるため、縮径ピストンの外周に多段に設け
た鍔状凹凸６により、多段に減圧して燃焼ガスの漏洩量
を制定します。拡径ピストンが死点後クランク角度で例
えば４０゜まで後退すると、縮径主燃焼室内隔離燃焼解
除しますが、テーパ縮径部７が末広ノズルを構成して燃
焼ガスを拡径ピストン頂部に正確に高速噴射しますが、
適宜の凹部１が深い程ピストン頭部の揺れ動きを低減し
掃気効率を低下する一方で、出力の大増大を図る過程で
大圧力差による高速噴射撹拌燃焼として未燃分を再度皆
無に近づけると共に、拡径ピストンを速度形質量エネル
ギ＋容積形エネルギにより衝動＋反動＋圧力により強力
に後退させて、大回転力を発生させて熱効率の大上昇と
公害の大低減を図り、通常の排気及び掃気に移行しま
す。

【０００８】又、完全弾性衝突では、衝突の際に運動エ
ネルギが減少しない事が証明されており、従って最も好
ましい往復運動は、最も構造が簡単な比容積・比重量が
小さい２サイクル両頭拡径ピストンの往復運動となりま
す。本発明はサイクル数を問いませんが、最も簡単なエ
ネルギ保存サイクル機関を構成させるため、２サイクル
両頭拡径ピストンの往復運動により直接クランク軸を回
転させて、回転動力変換効率の上昇を図るものを含める
ものです。即ち、図３のＤ型エネルギ保存サイクル機関
の第１実施例を参照して、往復運動について説明する
と、最も重要なことは、往復運動によって運動エネルギ
が減少しないことです。２サイクル両頭拡径ピストンの
往復運動は、左死点も右死点も圧縮爆発行程となるた
め、完全弾性衝突の連続となり、運動エネルギの減少す
る部分が無いということです。運動エネルギの減少損失
について別の説明をすると、時計の振り子の往復運動
は、錘りの重さをいくら重くしても、長さが同じなら同
じ速さで往復運動を続けられます。一方通常の１気筒ク
ランク機関（ダイキン４、５ＨＰ汎用エンジン）をクラ
ンク軸とはずみ車だけにして力一杯回転させると、慣性
力で８回転乃至１０回転しますが、ピストン等の往復運
動部分のかわりに、連接棒を含めて５Ｋｇの錘りを吊り
下げて力一杯回転させても、運動エネルギの減少損失が
非常に大きいため、慣性力で１回転させるのは非常に困
難です。従って、私の予想では、運動エネルギの減少損
失が、最も普及されている通常の４サイクル機関で３０
％乃至２０％（昔の新聞報道からの推測では、バンケル
博士は３０％前後と予想していた？）、通常の２サイク
ル機関で１５％乃至１０％、２サイクル両頭拡径ピスト
ン機関で０％に近づきます。即ち、通常の４サイクルク
ランク機関で往復運動部分を軽量化すると、ピストン速
度を増大して比出力を増大し、熱効率も上昇する実状で
すが、運動エネルギの減少損失を２０％以下にするのは
困難なため、運動エネルギの減少損失を皆無にできる２
サイクル両頭拡径ピストン機関が好ましいのです。

【０００９】上述の解決手段を先の出願で開示しており
ますが、先の出願では、両頭拡径ピストンの往復運動に
より、振り子腕を振り子運動させて、該振り子運動によ
りクランク軸を回転させて回転動力を得る構成のため、
振り子腕が振り子運動するための容積が増大して構造が
複雑になる課題があり、一方エネルギ保存サイクル機関
は、例えば５倍に拡径した拡径ピストンにより圧縮空気
を縮径主燃焼室に供給して、縮径主燃焼室内隔離燃焼と
して燃焼を大幅に改良して、高圧燃焼ガスを速度形質量
エネルギとして、拡径ピストンの頂面に正確に短時間で
高速噴射して回転動力に変換するため、速度形質量エネ
ルギを効率良く回転動力に変換するためには、短行程機
関や超短行程機関が好ましく、従って、両頭拡径ピスト
ンの往復運動により直接クランク軸を回転させて、回転
動力に変換すると、構造を大幅に簡単にして小形軽量大
出力が更に可能になります。そこで本発明は、両頭拡径
ピストンの円筒部略中央にクランク軸側カム１１又はク
ランク軸側直動軸受を、往復自在に収容維持する平行軌
道１２を平行に半径方向に設けて、クランク軸を回転自
在に軸支したクランク軸側カム１１又はクランク軸側直
動軸受を収容維持して、両頭拡径ピストンの往復運動に
より、直接噛み合い同期手段１７やはずみ車を含むクラ
ンク軸等を回転させて、効率良く回転動力を得る構成と
して構造を大幅に簡単にする一方で、比容積及び比重量
の大低減を図る構成ものを追加したものです。

【００１０】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明するが、実施例と既説明とその構
成が略同じ部分には、同一名称又は符号を付して、その
重複説明は省略し、特徴的な部分や説明不足部分は順次
説明する。又、発明の意図及び予想を明快に具体的に説
明するため、数字で説明しておりますが、数字に限定す
るものではありません。

【００１１】図３のＤ型エネルギ保存サイクル内燃機関
の第１実施例を説明すると、両頭拡径ピストンの左右夫
夫の拡径ピストンの適宜の凹部１の略中央より、テーパ
根部２を有する縮径ピストンを突出して、該両頭拡径ピ
ストンがシリンダ内を左死点と右死点との間で往復運動
容易として、左右の死点前後に亘って通常の排気及び掃
気を行う、２サイクルＤ型エネルギ保存サイクル機関に
おいて、掃気後の圧縮過程に、テーパ根部２及び鍔状凹
凸６及び先端の幅広凸部の外周に後端を適宜に残して運
動方向に斜めに延びる複数の騒音低減溝１５を設けた縮
径ピストンにより、テーパ縮径部７を有する円筒形の縮
径主燃焼室の隔離が始まり、次いで拡径燃焼室で圧縮さ
れた空気が、拡径燃焼室側から挿入れ固着された逆止弁
３を含む一方向空気流路４を通って、複数の斜め空気流
路１４より縮径主燃焼室内の斜め横方向に噴射され、燃
料噴射手段５から噴射された燃料と撹拌混合して、縮径
主燃焼室内定容大接近隔離燃焼として、一定容積以上の
縮径主燃焼室では水噴射を可能にして蒸気・内燃合体機
関とします。両頭拡径ピストンが後退を始めると拡径燃
焼室内圧力が低下を始めるため、縮径ピストンの外周に
多段に設けた鍔状凹凸６により、多段に減圧して燃焼ガ
スの漏洩量を最適に制定します。更に拡径ピストンが後
退すると縮径主燃焼室内隔離燃焼解除しますが、先ず縮
径ピストンの騒音低減溝１５により燃焼ガスの噴射方向
を制定すると共に、騒音の低減を図り、次にテーパ縮径
部７が末広ノズルを構成して、燃焼ガスを適宜の凹部１
に正確に高速噴射して回転力の大増大を図る一方で、高
速噴射の過程で大圧力差による高速噴射撹拌燃焼とし
て、未燃分の再度皆無を図ると共に、拡径ピストンを速
度形質量エネルギ＋容積形エネルギにより、衝動＋反動
＋圧力により強力に後退させて、大回転力を発生させ
て、熱効率の大上昇と公害の大低減を図り、通常の排気
及び掃気に移行する２サイクルＤ型エネルギ保存サイク
ル内燃機関の第１実施例とします。

【００１２】図３を参照して別の説明をすると、円筒形
のシリンダの左右中央よりには、夫夫排気穴及び掃気穴
を適宜に設けて、左右に固着したシリンダヘッドと両頭
拡径ピストンの夫夫の拡径ピストンとの間に拡径燃焼室
を形成させて、シリンダヘッドの略中心には縮径主燃焼
室を夫夫設けて、燃料噴射燃焼が可能に夫夫燃料噴射手
段５を具備して、該燃焼をＮＯｘ大低減燃焼とするため
の水噴射手段２３を夫夫に追加具備して、該縮径主燃焼
室及び拡径燃焼室から冷却損失を排除するため、該縮径
主燃焼室及びテーパ縮径部７及び適宜の凸部２４を含め
て及び／前記縮径ピストン及びテーパ根部２及び適宜の
凹部１を含めて、夫夫を耐熱耐蝕材２１及び断熱材２２
により耐熱耐蝕断熱構造とします。又、前述のようにエ
ネルギ保存サイクル機関は短行程機関乃至超短行程機関
が好ましいため、圧縮点火機関とする場合は無駄容積を
縮小するため、前記耐熱耐蝕材２１に弾力性を含めたも
のが好ましい。両頭拡径ピストンの略中央半径方向に
は、該往復運動によりクランク軸を回転させるための平
行軌道１２・１２を、平行に具備して、該クランク軸に
回転自在に外嵌枢支したクランク軸側カム１１又は後述
するクランク軸側直動軸受を、平行軌道１２・１２の間
に往復自在に挿入れ維持して、両頭拡径ピストンの往復
運動により直接はずみ車を含むクランク軸を回転させ
て、回転動力とする２サイクルＤ型エネルギ保存サイク
ル内燃機関の第１実施例とします。

【００１３】図４・図７を参照して、Ｂ型エネルギ保存
サイクル内燃機関の第１実施例を説明すると、Ｂ型エネ
ルギ保存サイクル機関の主要部は図３の前記Ｄ型エネル
ギ保存サイクル機関と略同じのため、振り子ピストンク
ランク機構と説明不足部分を説明すると、振り子腕が左
右に振り子運動容易に、シリンダ穴１６を設けたシリン
ダの左死点と右死点との間で往復運動する、両頭拡径ピ
ストンの円筒部略中央には振り子腕を挿入れるピストン
穴８を設けて、該半径方向に振り子側カム１０又は振り
子側直動軸受を挿入れ維持する平行軌道１２・１２を設
けて挿入れ維持し、両頭拡径ピストンの往復運動により
振り子腕が揺動して、平行軌道１２・１２の間を振り子
側カム１１又は振り子側直動軸受が往復容易に振り子腕
を設けて、該振り子腕の上部を本体側に振り子運動容易
に吊り下げて、振り子腕の揺動によりクランク軸及びは
ずみ車が回転可能に、振り子腕に上下動容易に平行軌道
１２・１２に枢支されたクランク軸側直動軸受（スライ
ドウエイを含む）又はクランク軸側カム１１に、クラン
ク軸を回転自在に枢支して、両頭拡径ピストンの往復運
動により振り子腕を振り子運動させて、該振り子運動に
よりクランク軸を回転させて回転動力を得る、新振り子
ピストンクランク機構とします。縮径主燃焼室の内径を
例えば５分の１に縮径して隔離燃焼にすると、高圧縮径
主燃焼室の肉厚を略５分の１として大軽量が可能にな
り、従来技術より２５倍も定容燃焼に近づけた撹拌燃焼
及び、隔離解除時の大圧力差による高速噴射撹拌燃焼に
より、１回の燃焼期間で燃焼条件を２回も極限まで良く
するため、燃焼が改善されて、水噴射する蒸気・内燃合
体機関による断熱無冷却機関を含めて、ＮＯｘと未撚分
を同時に皆無に近づけることが可能になり、加えて最大
燃焼圧力による摩擦最大荷重や軸受最大荷重を２５分の
１として振動要因を大低減できる一方で、大増大した水
蒸気質量容積を含む高圧燃焼ガスの、速度形質量エネル
ギ＋容積形エネルギを適宜の凹部１に高速噴射して、衝
動＋反動＋圧力により、両頭拡径ピストンを強力に後退
させて大回転力を発生させると共に、過早点火や異状燃
焼の影響も２５分の１になるため、過早点火や異状燃焼
を有効利用した早期完全燃焼終了技術が可能になり、拡
径燃焼室は大幅に低圧低温の薄肉燃焼室として、機関全
体を大軽量化して比出力を大増大しながら、ＣＯ_２を含
む公害の大低減を図るものが各種エネルギ保存サイクル
機関であり、そのうち両頭拡径ピストンの往復運動によ
り、振り子腕を振り子運動させて、該振り子運動により
はずみ車を含むクランク軸を回転させて、回転動力とす
るものがＢ型エネルギ保存サイクル内燃機関となりま
す。

【００１４】図５のＥ型エネルギ保存サイクル内燃機関
の第１実施例を説明すると、対向に設けた夫夫の両頭拡
径ピストンの左右夫夫の拡径ピストンの適宜の凹部１の
略中央より、テーパ根部２を有する縮径ピストンを突出
して、該両頭拡径ピストンがシリンダ内を外死点と内死
点との間で対向往復運動容易として、夫夫の外死点前後
に亘って及び／夫夫の内死点前後に亘って、夫夫通常の
排気及び掃気を行う２サイクルＥ型エネルギ保存サイク
ル機関において、掃気後の圧縮過程に、夫夫テーパ根部
２及び鍔状凹凸６及び先端の幅広凸部の外周に後端を適
宜に残して運動方向に斜めに延びる複数の騒音低減溝１
５を設けた縮径ピストンにより、夫夫テーパ縮径部７を
有する縮径主燃焼室の隔離が始まり、次いで夫夫の拡径
燃焼室で圧縮された空気が、拡径燃焼室側から挿入れ固
着された夫夫の逆止弁３を含む一方向空気流路４を通っ
て、夫夫複数の斜め空気流路１４より縮径主燃焼室内の
斜め横方向に噴射され、夫夫の燃料噴射手段５から噴射
された燃料と撹拌混合して、夫夫の縮径主燃焼室内定容
大接近隔離燃焼として、一定容積以上の縮径主燃焼室で
は水噴射手段２３を可能にして蒸気・内燃合体機関とし
ます。夫夫の両頭拡径ピストンが後退を始めると拡径燃
焼室内圧力が低下を始めるため、夫夫の縮径ピストンの
外周に多段に設けた鍔状凹凸６により、多段に減圧して
燃焼ガスの漏洩量を最適に制定します。更に拡径ピスト
ンが夫夫後退すると縮径主燃焼室内隔離燃焼解除します
が、先ず夫夫の縮径ピストンの騒音低減溝１５により燃
焼ガスの噴射方向を制定すると共に、騒音の低減を図
り、次に夫夫のテーパ縮径部７が末広ノズルを構成し
て、燃焼ガスを夫夫の適宜の凹部１に正確に高速噴射し
て回転力の大増大を図る一方で、高速噴射の過程で大圧
力差による高速撹拌燃焼として未燃分の再度皆無を図る
と共に、夫夫の拡径ピストンを速度形質量エネルギ＋容
積形エネルギにより、衝動１反動＋圧力により強力に後
退させて、大回転力を発生させて、熱効率の大上昇と公
害の大低減を図り、夫夫通常の排気及び掃気に移行する
対向往復運動２サイクルＥ型エネルギ保存サイクル内燃
機関の第１実施例とします。

【００１５】図５を参照して別の説明をすると、図３の
Ｄ型エネルギ保存サイクル内燃機関の第１実施例を、対
向に連結して噛合い同期手段１７により、夫夫の両頭拡
径ピストンの対向往復運動を同期させて振動を大低減し
て、超大型のＥ型エネルギ保存サイクル内燃機関を可能
にするものです。即ち、対向に設けた夫夫のシリンダの
左右に夫夫シリンダヘットを固着して対向に連結し、円
筒形のシリンダの左右中央寄りには、夫夫排気穴及び掃
気穴を適宜に設けて、夫夫左右に固着したシリンダヘッ
トと両頭拡径ピストンとの間に拡径燃焼室を形成させ
て、夫夫のシリンダヘットの略中心には夫夫縮径主燃焼
室を形成させて、夫夫燃料噴射燃焼が可能に夫夫に燃料
噴射手段５を具備して、該燃焼をＮＯｘ大低減燃焼とす
るための水噴射手段２３を夫夫追加具備して、該縮径主
燃焼室及び拡径燃焼室から冷却損失を排除するため、該
縮径主燃焼室及びテーパ縮径部７及び適宜の凸部２４を
含めて及び／前記夫夫の縮径ピストン及びテーパ根部２
及び適宜の凹部１を含めて、夫夫を耐熱耐蝕材２１及び
断熱材２２により耐熱耐蝕断熱構造とします。又、前述
のようにエネルギ保存サイクル機関は短行程機関乃至超
短行程機関が好ましいため、圧縮点火機関とする場合は
無駄容積を縮小するため、前記耐熱耐蝕材２１に適宜の
弾力性を含めたものが好ましい。夫夫の両頭拡径ピスト
ンの略中央半径方向には、該往復運動によりクランク軸
を回転させるための平行軌道１２・１２を夫夫に平行に
具備して、該クランク軸に回転自在に外嵌枢支したクラ
ンク軸側カム１１・１１又は夫夫のクランク軸側直動軸
受を、夫夫の平行軌道１２・１２の間に夫夫往復自在に
挿入れ維持して、夫夫の両頭拡径ピストンの対向往復運
動により、直接噛み合い同期手段１７を含む夫夫のクラ
ンク軸を回転させて回転動力とする、２サイクルＥ型エ
ネルギ保存サイクル内燃機関の第１実施例とします。

【００１６】図６・図７を参照して、Ｃ型エネルギ保存
サイクル内燃機関の第１実施例を説明すると、Ｃ型エネ
ルギ保存サイクル機関の主要部は図５の前記Ｅ型エネル
ギ保存サイクル機関の第１実施例と殆ど同じのため、対
向振り子ピストンクランク機構と説明不足部分を説明す
ると、図４の前記Ｂ型エネルギ保存サイクル機関を夫夫
対向に結合して、両頭拡径ピストンの対向往復運動を、
夫夫の振り子腕及びクランク軸及び噛み合い同期手段１
７により同期させて振動を大低減して、超大型のＣ型エ
ネルギ保存サイクル機関を可能にするもので、クランク
軸より適宜に回転動力を得るものです。適宜の凹部１の
名称について説明すると、拡径ピストンの頂面形状につ
いては先の出願で多数の形状を開示しているためその全
部を含めるため適宜の凹部としたものです。深い凹部に
するとテーパ縮径部７より高速噴射された燃焼ガスを捕
捉し易く、シリンダの熱負荷を低減できますが、掃気効
率が大きく悪化するため、掃気効率を重要とするときは
凹部が次第に浅くなり平面形状も含めるもので、従って
適宜の凸部２４にも平面形状が含まれます。又、縮径主
燃焼室を例えば５分の１に縮径して隔離燃焼とすると、
最大燃焼圧力による最大軸受荷重が２５分の１に大低減
するため、最大軸受荷重も最大圧縮圧力に大低減して、
最大圧縮圧力を大上昇した最大燃焼圧力の大上昇による
ＣＯ_２の低減も可能になり、運動エネルギの減少損失の
非常に少ない２サイクル両頭拡径ピストンの往復運動に
より、振り子腕を介して噛み合い同期手段１７を含むク
ランク軸を回転させて回転動力とするＣ型エネルギ保存
サイクル内燃機関とします。

【００１７】図８を参照して、クランク軸の使用例及び
噛み合い同期手段１７を説明すると、Ａ型エネルギ保存
サイクル機関は通常機関のため説明不要ですが、Ｂ型及
びＤ型エネルギ保存サイクル内燃機関の場合は、クラン
ク軸は１本でよいため、図の噛み合い同期手段１７に換
えて図３及び図４のはずみ車を固着して２気筒づつ連結
するため、２気筒・４気筒・６気筒・８気筒というよう
に２気筒刻みで多気筒内燃機関に移行します。Ｃ型及び
Ｅ型エネルギ保存サイクル内燃機関の場合は、クランク
軸が２本必要になり、夫夫の両頭拡径ピストンの対向往
復運動を同期させて無振動に近づけるための、噛み合い
同期手段１７等の同期手段を具備します。噛み合い同期
手段１７は必要に応じて機械式過給機としても兼用する
ものです。この発明は振動を大低減することにより、超
大型のＣ型及びＥ型エネルギ保存サイクル内燃機関を可
能にするものですが、クランク軸が２本となり４気筒づ
つの連結となるため、４気筒・８気筒・１２気筒という
ように４気筒刻みで多気筒内燃機関に移行し、適宜に動
力伝達軸に連結します。

【００１８】図９を参照して、各種エネルギ保存サイク
ル内燃機関の第１の実施形態について説明すると、この
実施形態は、超小型縮径主燃焼室内隔離燃焼乃至小型縮
径主燃焼室内隔離燃焼に対応する実施形態です。即ち、
超小型縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼乃至小型縮径
主燃焼室内定容大接近隔離燃焼にすると、縮径主燃焼室
内も拡径燃焼室内も掃気が困難なため、残留ガスの多い
雰囲気でＮＯｘ低減燃焼にはなりますが、燃焼室が小さ
いと冷却され易いため、水噴射に不向きの燃焼となりま
す。従って、そのような燃焼に対応するものが第１の実
施形態となります。即ち、縮径主燃焼室に空気と燃料が
供給されると、縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼とな
り、圧縮過程から加熱過程に移行し、隔離燃焼解除によ
り縮径主燃焼室と拡径燃焼室が連通して、速度形エネル
ギの衝動＋反動を含む容積形エネルギの膨張過程とな
り、次に拡径燃焼室から通常の排気・掃気過程に移行し
ます。通常のように排気エネルギによりターボ過給機を
駆動して、排気部より排気します。通常のようにターボ
過給機で吸入圧縮された空気は、通常のように拡径燃焼
室に供給され、圧縮過程の終わりに拡径燃焼室から一方
向空気流路を通って縮径主燃焼室に供給されて、燃料の
供給により縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼となり、
第１の実施形態のサイクルとなります。

【００１９】図１０を参照して、各種エネルギ保存サイ
クル内燃機関の第２の実施形態について説明すると、こ
の実施形態は、小型縮径主燃焼室内隔離燃焼乃至中型縮
径主燃焼室内隔離燃焼に対応する実施形態です。即ち、
小型縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼乃至中型縮径主
燃焼室内定容大接近隔離燃焼にすると、縮径主燃焼室も
拡径燃焼室も掃気が困難なため、残留ガスの多い雰囲気
でのＮＯｘ低減燃焼にはなりますが、燃焼室が少し大き
くなると断熱燃焼室にすると、水噴射が可能な燃焼とな
ります。しかし設備費を節減する必要もあるため、第２
の実施形態となります。即ち、縮径主燃焼室に空気と燃
料が供給されて圧縮過程から加熱過程に移行し、縮径主
燃焼室内定容大接近隔離燃焼となり、適宜に排気部熱交
換手段１８で加熱された水が供給されると、ＮＯｘも未
燃分も生成しない燃焼を図る蒸気・内燃合体機関に移行
し、隔離燃焼解除により縮径主燃焼室と拡径燃焼室が連
通して、高圧の速度形質量エネルギの衝動＋反動を含む
容積形エネルギの膨張過程となり、次に拡径燃焼室から
通常の排気過程に移行します。通常のように排気エネル
ギによりターボ過給機を駆動しますが、燃焼ガスを大気
圧まで膨張させると、５４０カロリーの熱量で１７００
倍に膨張した水蒸気質量容積が含まれるため、ターボ過
給機の駆動力を増大して排気部より排気します。通常以
上にターボ過給機で吸入圧縮された空気は、通常のよう
に拡径燃焼室に供給され、圧縮過程の終わりに拡径燃焼
室より縮径主燃焼室に供給されて、燃料の供給及び適宜
の水噴射を含めて縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼と
なり、第２の実施形態のサイクルとなります。

【００２０】図１１を参照して、各種エネルギ保存サイ
クル内燃機関の第３の実施形態について説明すると、こ
の実施形態は、中型縮径主燃焼室内隔離燃焼乃至大型縮
径主燃焼室内隔離燃焼に対応する実施形態です。即ち、
中型縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼乃至大型縮径主
燃焼室内定容大接近隔離燃焼にすると、縮径主燃焼室も
拡径燃焼室も掃気が困難なため、残留ガスの多い雰囲気
でのＮＯｘ低減燃焼にはなりますが、縮径主燃焼室が大
きくなると断熱燃焼室も容易となり、一定容積以上の断
熱燃焼室では燃焼温度も３５００゜Ｃを越えて燃焼圧力
も大上昇するため、水噴射によりＮＯｘを皆無に近づけ
る燃焼を必須とします。しかし設備費を節減する必要も
あるため第３の実施形態となります。即ち、縮径主燃焼
室に空気と燃料が供給されて圧縮過程から加熱過程に移
行し、縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼となり排気部
熱交換手段１８及び縮径部熱交換手段１９で加熱された
水が適宜に供給されると、ＮＯｘも未燃分もない燃焼を
目的とした蒸気・内燃合体機関に移行し、隔離燃焼解除
により縮径主燃焼室と拡径燃焼室が連通して、高圧の速
度形エネルギの衝動＋反動を含む容積形エネルギの膨張
過程となり、次に拡径燃焼室から通常の排気過程に移行
します。通常のように排気エネルギによりターボ過給機
を駆動しますが、燃焼ガスを大気圧まで膨張させると、
５４０カロリーの気化潜熱で１７００倍に膨張した水蒸
気が多いためターボ過給機の比出力を増大して排気部よ
り排気します。通常以上にターボ過給機で吸入圧縮が強
化された空気は、通常のように拡径燃焼室に供給され、
圧縮過程の終わりに拡径燃焼室から一方向空気流路を介
して縮径主燃焼室に供給されて、燃料の供給及び適宜の
水噴射を含めて縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼とな
り、第３の実施形態のサイクルとなります。

【００２１】図１２を参照して各種エネルギ保存サイク
ル内燃機関の第４の実施形態について説明すると、この
実施形態は、大型縮径主燃焼室内隔離燃焼乃至超大型縮
径主燃焼室内隔離燃焼に対応する実施形態です。即ち、
大型縮径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼乃至超大型縮径
主燃焼室内定容大接近隔離燃焼にすると、縮径主燃焼室
も拡径燃焼室も掃気が困難なため、残留ガスの多い雰囲
気でのＮＯｘ低減燃焼にはなりますが、縮径主燃焼室が
更に大きくなると断熱燃焼室も必須となり、大型断熱燃
焼室では、燃焼温度も３５００°Ｃを越えて燃焼圧力も
大上昇してＮＯｘ増大燃焼となりますが、燃焼時間が最
大となるため、できるだけ高温の水を最大量噴射した、
燃焼温度を最低にしたＮＯｘ皆無燃焼も可能になり、第
４の実施形態となります。即ち、縮径主燃焼室に空気と
燃料が供給されて圧縮過程から加熱過程に移行し、縮径
主燃焼室内定容大接近隔離燃焼となり、排気部熱交換手
段１８及び縮径部熱交換手段１９及び燃焼部熱交換手段
２０で加熱された水が適宜に供給されると、ＮＯｘも未
燃分も無い燃焼が可能な蒸気・内燃合体機関に移行し、
隔離燃焼解除により縮径主燃焼室と拡径燃焼室が連通し
て、高圧の速度形エネルギの衝動＋反動を含む容積形エ
ネルギの膨張過程となり、次に拡径燃焼室から通常の排
気過程に移行します。通常のように排気エネルギにより
ターボ過給機を駆動しますが、燃焼ガスを大気圧まで膨
張させると、５４０カロリーの気化潜熱で１７００倍に
膨張した水蒸気質量容積が非常に多いため、ターボ過給
機の比出力を大増大して排気部より排気します。通常よ
り大幅にターボ過給機で吸入圧縮が強化された空気は、
通常のように拡径燃焼室に供給され、圧縮過程の終わり
に拡径燃焼室から一方向空気流路を介して縮径主燃焼室
に供給されて、燃料の供給及び適宜の水噴射を含めて縮
径主燃焼室内定容大接近隔離燃焼となり、第４の実施形
態のサイクルとなります。以上、共通の実施形態に係る
給湯用等の熱供給については、別途廃熱回収熱交換手段
を排気部に設けますが、排気部熱交換手段１８のあるも
のは、その後流に廃熱回収熱交換手段を設けるのが好ま
しい。

【００２２】

【発明の効果】一方向空気流路を設けて隔離燃焼とする
ことにより、例えば５分の１に縮径した縮径主燃焼室内
定容大接近隔離燃焼にする及び、両頭拡径ピストンの往
復運動により直接又は振り子腕を介してクランク軸を回
転させると、（１）隔離期間中の撹拌燃焼を従来技術の２５倍も定容
燃焼に近づけられるため、ＮＯｘや未燃分を皆無にする
ための水噴射を含む各種燃焼法により、公害を大低減可
能にする大きな効果があります。（２）高圧燃焼室を小径円筒型として、容易に断熱無冷
却高温燃焼として、水噴射を追加した蒸気・内燃合体機
関が可能になり、ＮＯｘや未燃分を皆無に近づけられる
のに加えて、圧縮容易な水により速度形質量エネルギの
大増大及び／５４０カロリーの気化潜熱により１７００
倍（大気圧）に大増大する容積形速度エネルギの大増大
によりＣＯ_２を低減する大きな効果があります。（３）隔離燃焼解除時に高圧の燃焼ガス噴流を、拡径ピ
ストンの頂部に噴射して回転力を大増大する一方で、大
圧力差による高速噴射撹拌燃焼により未燃分を再度皆無
に近づけるためＣＯ_２を含む公害の低減に大きな効果が
あります。（４）最大燃焼圧力及び最大摩擦圧力及び異状燃焼の影
響が２５分の１になる一方で振動が低減するのに加え
て、従来技術の最大軸受荷重も２５分の１になるため、
最大軸受荷重が最大燃焼圧力から最大圧縮圧力に大低減
するため、最大燃焼圧力を大上昇してＣＯ_２を大低減す
るために大きな効果があります。（５）高圧燃焼室が５分の１に縮径した隔離燃焼となる
ため、縮径主燃焼室の肉厚を略５分の１に薄肉軽量化し
た高圧燃焼室とする一方で、拡径燃焼室が大幅に低圧低
温の薄肉燃焼室となるため、出力当たりの比重量を従来
の軽量化技術より更に大幅に軽量化できる大きな効果が
あります。（６）本発明は燃焼法の大改善及び回転力の大増大及び
出力当たりの比重量の大低減を図る発明であるため、燃
料の種類及び点火方式及びサイクル数及び掃気方式及び
機関の型式を問わずに、ＣＯ_２を含む公害の大低減を図
るために大きな効果があります。（７）本発明には、両頭拡径ピストンの往復運動により
直接クランク軸を回転して回転動力とする構成を含むた
め、部品数を大低減して構造を簡単にすると共に、小型
軽量大出力低燃費にする大きな効果があります。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ型エネルギ保存サイクル内燃機関の実施例を
従来技術と比較して説明するための一部断面図。

【図２】各種エネルギ保存サイクル内燃機関のクランク
角度に対する燃焼圧力の変化を従来技術と比較説明する
ための概略グラフである。

【図３】Ｄ型エネルギ保存サイクル内燃機関の第１実施
例の一部断面図。

【図４】Ｂ型エネルギ保存サイクル内燃機関の第１実施
例の一部断面図。

【図５】Ｅ型エネルギ保存サイクル内燃機関の第１実施
例の一部断面図。

【図６】Ｃ型エネルギ保存サイクル内燃機関の第１実施
例の一部断面図。

【図７】Ｃ型エネルギ保存サイクル内燃機関の平面を示
す一部断面図。

【図８】各種エネルギ保存サイクル内燃機関のクランク
軸及び噛み合い同期手段を含めて、クランク軸の利用方
法を比較説明するための一部断面図。

【図９】各種エネルギ保存サイクル内燃機関の第１の実
施形態を示す全体構成図。

【図１０】各種エネルギ保存サイクル内燃機関の第２の
実施形態を示す全体構成図。

【図１１】各種エネルギ保存サイクル内燃機関の第３の
実施形態を示す全体構成図。

【図１２】各種エネルギ保存サイクル内燃機関の第４の
実施形態を示す全体構成図。

【符号の説明】

１：適宜の凹部２：テーパ根部３：逆止弁
４：一方向空気流路５：燃料噴射手段６：鍔状凹凸７：テーパ縮径
部８：ピストン穴１０：振り子側カム１１：クランク軸側カム１
２：平行軌道１３：本体側１４：斜め空気流路
１５：騒音低減溝１６：シリンダ穴１７：噛み合い同期手段１８：排気部熱交換手段
１９：縮径部熱交換手段２０：燃焼部熱交換手段
２１：耐熱耐蝕材２２：断熱材２３：水噴射手段２４：適宜の凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｂ 75/02 Ｆ０２Ｂ 75/02 Ｚ 75/10 75/10 Ｚ 75/18 75/18 ＪＨＦ０２Ｆ 1/00 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｄ 1/18 1/18 Ｂ 1/24 1/24 Ｅ 3/00 3/00 Ｄ３０２３０２Ｚ 3/28 3/28 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮過程・加熱過程・膨張過程・排気過
程からなる往復運動ピストンサイクルであって、該加熱
過程において、適宜に縮径されてテーパ根部（２）を有
する縮径ピストンを、適宜の凹部（１）の略中央より突
出した拡径ピストンの、上死点前後の所定期間に亘っ
て、テーパ縮径部（７）を有する縮径主燃焼室と拡径燃
焼室を連通して、該縮径主燃焼室に向かう流れだけを可
能にした一方向空気流路（４）を構成させて、前記縮径
ピストンによる該縮径主燃焼室内隔離燃焼及び隔離解除
により、前記拡径ピストンが往復運動して連接棒に軸支
されたクランク軸を回転させてエネルギ保存サイクルと
する方法。
【請求項２】圧縮過程・加熱過程・膨張過程・排気過
程からなる往復運動ピストンサイクルであって、該加熱
過程において、適宜に縮径されてテーパ根部（２）を有
する縮径ピストンを、夫夫の適宜の凹部（１）の略中央
より突出した両頭拡径ピストンの、左右の死点前後の所
定期間に亘って、テーパ縮径部（７）を有する縮径主燃
焼室と拡径燃焼室を連通して、該縮径主燃焼室に向かう
流れだけを可能にした一方向空気流路（４）を構成させ
て、前記縮径ピストンによる該縮径主燃焼室内隔離燃焼
及び隔離燃焼解除により、前記両頭拡径ピストンが往復
運動して直接クランク軸を回転させて、エネルギ保存サ
イクルとする方法。
【請求項３】圧縮過程・加熱過程・膨張過程・排気過
程からなる往復運動ピストンサイクルであって、該加熱
過程において、適宜に縮径されてテーパ根部（２）を有
する縮径ピストンを、夫夫頂部略中央より突出した両頭
拡径ピストンの、左右の死点前後の所定期間に亘って、
テーパ縮径部（７）を有する縮径主燃焼室と拡径燃焼室
を連通して、該縮径主燃焼室に向かう流れだけを可能に
した一方向空気流路（４）を構成させて、前記縮径主燃
焼室内隔離燃焼及び隔離燃焼解除により、前記両頭拡径
ピストンが往復運動して振り子腕を振り子運動させて、
該振り子運動によりクランク軸を回転させて、エネルギ
保存サイクルとする方法。
【請求項４】圧縮過程・加熱過程・膨張過程・排気過
程からなる対向往復運動ピストンサイクルであって、該
加熱過程において、適宜に縮径されてテーパ根部（２）
を有する縮径ピストンを、夫夫の適宜の凹部（１）の略
中央より突出した夫夫の両頭拡径ピストンの、夫夫の外
死点前後の所定期間に亘って及び／夫夫の内死点前後の
所定期間に亘って、夫夫テーパ縮径部（７）を有する縮
径主燃焼室と拡径燃焼室を連通して、該縮径主燃焼室に
向かう流れだけを可能にした一方向空気流路（４）を構
成させて、前記縮径ピストンによる該縮径主燃焼室内隔
離燃焼及び隔離燃焼解除により、前記夫夫の両頭拡径ピ
ストンが対向往復運動して、直接夫夫のクランク軸を回
転させてエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項５】圧縮過程・加熱過程・膨張過程・排気過
程からなる対向往復運動ピストンサイクルであって、該
加熱過程において、適宜に縮径されてテーパ根部（２）
を有する縮径ピストンを、夫夫の適宜の凹部（１）の略
中央より突出した夫夫の両頭拡径ピストンの、夫夫の外
死点前後の所定期間に亘って及び／夫夫の内死点前後の
所定期間に亘って、夫夫テーパ縮径部（７）を有する縮
径主燃焼室と拡径燃焼室を連通して、該縮径主燃焼室に
向かう流れだけを可能にした一方向空気流路（４）を構
成させて、前記縮径ピストンによる該縮径主燃焼室内隔
離燃焼及び隔離燃焼解除により、前記夫夫の両頭拡径ピ
ストンの対向往復運動により夫夫の振り子腕が振り子運
動して、該振り子運動により夫夫のクランク軸を回転さ
せてエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項６】前記縮径主燃焼室にテーパ縮径部（７）
を増設して、速度形熱エネルギの噴射方向を制定する請
求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエネルギ保
存サイクルとする方法。
【請求項７】前記夫夫の両頭拡径ピストンの対向往復
運動を同期させる、噛み合い同期手段（１７）を設けて
夫夫のクランク軸を結合して同期させる請求項４又は請
求項５に記載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項８】前記夫夫の両頭拡径ピストンの対向往復
運動を同期させる、噛み合い同期手段（１７）を機械式
過給機としても兼用して請求項４乃至請求項６のいずれ
か１項に記載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項９】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼させるた
め、該縮径主燃焼室と拡径燃焼室を連通して、該縮径主
燃焼室に向かう流れだけを可能にする逆止弁（３）を含
む一方向空気流路（４）を、少なくとも１組以上設けて
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のエネルギ
保存サイクルとする方法。
【請求項１０】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼させるこ
とで、定容大接近撹拌燃焼及び隔離解除時の高速撹拌燃
焼とする一方で、該縮径主燃焼室に保存貯金された熱エ
ネルギを隔離解除時に速度形質量熱エネルギ＋容積形熱
エネルギとして噴射する請求項１乃至請求項９のいずれ
か１項に記載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項１１】前記両頭拡径ピストンの内部略中央に
は、クランク軸側カム（１１）を往復自在に挿入れ維持
する平行軌道（１２）を対向に設けて、両頭拡径ピスト
ンの往復運動によりクランク軸側カム（１１）に回転自
在に軸支されたクランク軸が回転して動力を伝達可能に
した請求項２乃至請求項１０のいずれか１項に記載のエ
ネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項１２】前記両頭拡径ピストンの内部略中央に
は、クランク軸側直動軸受を往復自在に挿入れ維持する
平行軌道（１２）を対向に設けて、両頭拡径ピストンの
往復運動によりクランク軸側直動軸受に回転自在に軸支
されたクランク軸が回転して回転動力にした請求項２乃
至請求項１０のいずれか１項に記載のエネルギ保存サイ
クルとする方法。
【請求項１３】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼を解除す
る時期を、夫夫の拡径ピストンの死点後クランク角度で
３０゜以後として、速度形質量熱エネルギを拡径ピスト
ンに噴射する請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に
記載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項１４】前記縮径ピストンの外周に鍔状凹凸
（６）を多段に設けて、多段に減圧して漏洩量を制定し
ながら縮径主燃焼室内定容大接近隔離撹拌燃焼とした請
求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のエネルギ
保存サイクルとする方法。
【請求項１５】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼させるこ
とで、総合的には希薄燃焼とした請求項１乃至請求項１
４のいずれか１項に記載のエネルギ保存サイクルとする
方法。
【請求項１６】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼を燃料過
剰燃焼として請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に
記載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項１７】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼を、残留
ガスの多い雰囲気での中温高圧燃焼として、ＮＯｘと未
燃分を同時に皆無に近づける請求項１乃至請求項１６の
いずれか１項に記載のエネルギ保存サイクルとする方
法。
【請求項１８】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼及び隔離
解除時の高速噴射撹拌燃焼で、ＮＯｘと未燃分の同時大
低減を図る請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記
載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項１９】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼に、該縮
径主燃焼室内水噴射する水噴射手段（２３）を追加し
て、ＮＯｘと未燃分を同時に皆無に近づける請求項１乃
至請求項１８のいずれか１項に記載のエネルギ保存サイ
クルとする方法。
【請求項２０】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼を最適時
に解除することで最大軸受荷重や振動を大低減する一方
で、小径の高圧縮径主燃焼室を薄肉軽量化すると共に、
拡径燃焼室は大幅に低圧低温の燃焼室として軽量化した
請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のエネル
ギ保存サイクルとする方法。
【請求項２１】前記速度形質量熱エネルギの噴射を受
ける拡径ピストンの頭部を適宜の凹部（１）として、対
応するシリンダヘッドを適宜の凸部（２４）として請求
項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載のエネルギ保
存サイクルとする方法。
【請求項２２】前記縮径ピストンの先端の凸部を幅広
として外周面に、該凸部の下部を適宜に残して、前記拡
径ピストンの運動方向に対して斜めに延びる複数の騒音
低減溝（１５）を設けた請求項１乃至請求項２１のいず
れか１項に記載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項２３】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼に、該縮
径主燃焼室内水噴射する水噴射手段（２３）を追加し
て、断熱無冷却機関とした請求項１乃至請求項２２のい
ずれか１項に記載のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項２４】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼により、
定容大接近燃焼期間を延長する請求項１乃至請求項２３
のいずれか１項に記載のエネルギ保存サイクルとする方
法。
【請求項２５】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼により、
定容大接近撹拌燃焼及び隔離解除時超高速撹拌燃焼とし
て完全燃焼終了期間を短縮確実として、拡径ピストンを
大拡径して超短行程機関により比出力の大増大を図る請
求項１乃至請求項２４のいずれか１項に記載のエネルギ
保存サイクルとする方法。
【請求項２６】前記縮径主燃焼室内水噴射する水噴射
手段（２３）に使用する水を、排気部熱交換手段（１
８）縮径部熱交換手段（１９）燃焼部熱交換手段（２
０）のうち、少なくとも１手段以上で加熱された水とし
た請求項１乃至請求項２５のいずれか１項に記載のエネ
ルギ保存サイクルとする方法。
【請求項２７】前記縮径主燃焼室及びテーパ縮径部
（７）及び縮径ピストン及び適宜の凹部（１）を耐熱耐
蝕材（２１）及び断熱材（２２）により耐熱耐蝕断熱構
造として請求項１乃至請求項２６のいずれか１項に記載
のエネルギ保存サイクルとする方法。
【請求項２８】シリンダ内の上死点と下死点との間で
往復運動する拡径ピストンの、適宜の凹部（１）の略中
央より適宜に縮径してテーパ根部（２）を有する縮径ピ
ストンを突出し、前記シリンダにはシリンダヘッドを設けて、前記縮径ピ
ストンを収容して隔離燃焼が可能に、最適に縮径してテ
ーパ縮径部（７）を有する縮径主燃焼室を形成させて、該縮径主燃焼室と拡径燃焼室を連通し、該縮径主燃焼室
に向かう流れだけを可能にした一方向空気流路（４）を
形成させて、該縮径主燃焼室内隔離燃焼及び隔離解除により前記拡径
ピストンが往復運動して、連接棒に回転自在に軸支され
たクランク軸を回転させて回転動力とするエネルギ保存
サイクル内燃機関。
【請求項２９】シリンダ内の左死点と右死点との間で
往復運動する両頭拡径ピストンの、適宜の凹部（１）の
左右略中央より適宜に縮径してテーパ根部（２）を有す
る縮径ピストンを突出し、前記シリンダの左右には夫夫シリンダヘッドを設けて、
夫夫前記縮径ピストンを収容して隔離燃焼が可能に、最
適に縮径してテーパ縮径部（７）を有する縮径主燃焼室
を形成させて、該縮径主燃焼室と拡径燃焼室を連通し、該縮径主燃焼室
に向かう流れだけを可能にした一方向空気流路（４）を
構成させて、該縮径主燃焼室内隔離燃焼及び隔離解除により前記両頭
拡径ピストンが往復運動して、該両頭拡径ピストンの往
復運動によりクランク軸を回転させて、回転動力を得る
エネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項３０】対向に設けたシリンダ内の外死点と内
死点との間で対向往復運動する２つの両頭拡径ピストン
の、夫夫の適宜の凹部（１）の左右略中央より、適宜に
縮径してテーパ根部（２）を有する縮径ピストンを突出
し、前記シリンダの左右には夫夫シリンダヘッドを設けて、
夫夫に前記縮径ピストンを収容して隔離燃焼が可能に、
最適に縮径してテーパ縮径部（７）を有する縮径主燃焼
室を形成させて、該縮径主燃焼室と拡径燃焼室を連通し、該縮径主燃焼室
に向かう流れだけを可能にした一方向空気流路（４）を
夫夫に形成させて、該縮径主燃焼室内隔離燃焼及び隔離解除により、前記夫
夫の両頭拡径ピストンが対向往復運動して、該対向往復
運動により夫夫のクランク軸を回転させて回転動力とす
るエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項３１】前記両頭拡径ピストンの往復運動によ
りクランク軸を回転させるため、該両頭拡径ピストンの
内部略中央半径方向に、クランク軸に回転自在に外嵌枢
支されたクランク軸側カム（１１）を、往復動自在に挿
入れ維持する平行軌道（１２）を対向に設けた請求項２
９又は請求項３０に記載のエネルギ保存サイクル内燃機
関。
【請求項３２】前記両頭拡径ピストンの往復運動によ
りクランク軸を回転させるため、該両頭拡径ピストンの
内部略中央半径方向に、クランク軸に回転自在に外嵌枢
支されたクランク軸側直動軸受を往復動自在に挿入れ維
持する平行軌道（１２）を対向に設けた請求項２９又は
請求項３０に記載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項３３】前記両頭拡径ピストンの往復運動によ
りクランク軸を回転させるため、該両頭拡径ピストンの
内部略中央には、振り子側カム（１０）を挿入れ維持す
る平行軌道（１２）を対向に設けて振り子側カム（１
０）を挿入れ維持して、該振り子腕が振り子運動容易に
その上端を本体側に支持して、両頭拡径ピストンの左右
の往復運動により、本体側（１３）に吊り下げた振り子
腕が振り子運動して、振り子腕の平行軌道（１２）に往
復自在に枢支したクランク軸側カム（１１）が上下に往
復運動すると共に、クランク軸側カム（１１）に回転自
在に軸支されたクランク軸が回転して回転動力を得る請
求項２９又は請求項３０に記載のエネルギ保存サイクル
内燃機関。
【請求項３４】前記両頭拡径ピストンの往復運動によ
りクランク軸を回転させるため、該両頭拡径ピストンの
内部略中央半径方向には、振り子側直動軸受を挿入れ維
持する平行軌道（１２）を対向に設けて、振り子側直動
軸受を挿入れ維持して、両頭拡径ピストンの往復運動に
より、本体側（１３）に吊り下げた振り子腕が左右に振
り子運動して、振り子腕の平行軌道（１２）に往復自在
に枢支されたクランク軸側直動軸受に、回転自在に枢支
されたクランク軸が回転して回転動力を得る請求項２９
又は請求項３０に記載のエネルギ保存サイクル内燃機
関。
【請求項３５】前記クランク軸を回転させるため、拡
径燃焼室を含む気筒数を、２気筒刻みで２気筒・４気筒
・６気筒と増加して限りなく多気筒とする請求項２９に
記載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項３６】前記夫夫のクランク軸を回転させるた
め、拡径燃焼室を含む気筒数を、４気筒刻みで４気筒・
８気筒・１２気筒と増加して限りなく多気筒とする請求
項３０に記載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項３７】前記両頭拡径ピストンの対向往復運動
を同期させる噛み合い同期手段（１７）を、夫夫のクラ
ンク軸に設けて、両頭拡径ピストンの対向往復運動を同
期させる請求項３０乃至請求項３６のいずれか１項に記
載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項３８】前記両頭拡径ピストンの対向往復運動
を同期させる噛み合い同期手段（１７）を、機械式過給
機としても兼用する請求項３０乃至請求項３７のいずれ
か１項に記載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項３９】前記縮径ピストンの外周には鍔状凹凸
（６）を多段に設けて、その先端の幅広凸部外周面に凸
部の後部を適宜に残して、前記両頭拡径ピストンの運動
方向に対して斜めに延びる複数の騒音低減溝（１５）を
設けた請求項２８乃至請求項３８のいずれか１項に記載
のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項４０】前記縮径主燃焼室近傍を耐熱耐蝕材
（２１）及び断熱材（２２）により耐熱耐蝕断熱構造と
して、耐熱耐蝕材（２１）に一方向空気流路（４）の斜
め空気流路（１４）を適数設けた請求項２８乃至請求項
３９のいずれか１項に記載のエネルギ保存サイクル内燃
機関。
【請求項４１】前記縮径主燃焼室に燃料を噴射する燃
料噴射手段（５）を設け、該噴射燃料が前記斜め空気流
路（１４）を通って流入する空気と乱れを形成する請求
項２８乃至請求項４０のいずれか１項に記載のエネルギ
保存サイクル内燃機関。
【請求項４２】前記縮径ピストン及び適宜の凹部
（１）を耐熱耐蝕材（２１）及び断熱材（２２）により
耐熱耐蝕断熱構造とした請求項２８乃至請求項４１のい
ずれか１項に記載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項４３】前記縮径ピストンは、前記縮径主燃焼
室内に挿入れ維持されて、死点前後の所定期間に亘って
前記縮径主燃焼室内隔離燃焼の隔離期間を形成した請求
項２８乃至請求項４２のいずれか１項に記載のエネルギ
保存サイクル内燃機関。
【請求項４４】前記シリンダヘッド内面を、前記拡径
ピストンの頂部形状に合わせて、拡径燃焼室側に突出さ
せた請求項２８乃至請求項４３のいずれか１項に記載の
エネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項４５】前記一方向空気流路（４）を、前記拡
径ピストンの頂部形状に合わせてシリンダヘッドを拡径
燃焼室側に突出させた突出部に、拡径燃焼室側から挿入
固着した逆止弁（３）を含めて少なくとも１組以上設け
た請求項２８乃至請求項４４のいずれか１項に記載のエ
ネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項４６】前記シリンダヘッドの内部に、該肩部
の外周を残して前記拡径ピストンの頂部形状に合わせて
拡径燃焼室側に突出させた突出部に、少なくとも１箇以
上の排気弁を設けた請求項２８乃至請求項４５のいずれ
か１項に記載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項４７】前記縮径された縮径主燃焼室内隔離燃
焼を最適時に解除することで、振動及び最大軸受荷重を
大低減する一方で、高圧の縮径主燃焼室を小径として薄
肉軽量化すると共に、拡径燃焼室は大幅に低圧低温の薄
肉燃焼室として軽量化した請求項２８乃至請求項４６の
いずれか１項に記載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項４８】前記縮径主燃焼室内隔離燃焼に、水噴
射手段（２３）を追加して、該水を予加熱する排気部熱
交換手段（１８）及び縮径部熱交換手段（１９）及び燃
焼部熱交換手段（２０）のうち、少なくとも１手段以上
を設けた請求項２８乃至請求項４７のいずれか１項に記
載のエネルギ保存サイクル内燃機関。
【請求項４９】前記シリンダヘッドの内部を、前記拡
径ピストンの頂部形状に合わせて拡径燃焼室側に突出さ
せて、該突出部を耐熱耐蝕材（２１）及び断熱材（２
２）により耐熱耐蝕断熱構造とした請求項２８乃至請求
項４８のいずれか１項に記載のエネルギ保存サイクル内
燃機関。
【請求項５０】前記燃料は、ガソリン及び軽油及び重
油及びプロパン及び水素及び天然ガス及びメタノールの
うち、少なくとも１種類以上である請求項２８乃至請求
項４９のいずれか１項に記載のエネルギ保存サイクル内
燃機関。