JPS5891333A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｉ　　　　本発明は、自動車においであるいは比較的コ
ンパクトな動力源を必要とされる他の用途に適する内燃
機関に関するものである。

更に詳しくは、本発明は、はぼ円形の軸を有する円環空
洞状燃焼室の主要本体部と、空気取入れ口と、この空気
取り入れ口からの空気を吸入し、はぼ接線方向に圧力を
かけた状態にて、前記内環状空洞部に空気を送り出し前
記円形軸周囲の空洞部における気体に対し、うす巻き状
の動きを与える圧縮手段と、この空洞部燃焼ガスを排気
する手段と、この空洞部より燃焼ガスを排気する手段と
、前記燃焼ガスによって作動を受けて機械的な仕事を行
ない、それによってエンジンの出力が得られるように前
記排気手段に隣接して設けられた駆動手段と、動力を供
給するために前記駆動手段を前記圧縮手段にカップリン
グさせる手段とからなる内燃機関に関する。

従来のレシプロ（往復動）型内燃機関は、種々のシリン
ダーに、正確な量の燃料を供給しかつ正しいタイミング
に従って点火させるに必要な比較的複雑な制御システム
に主として関連する数多くの短所を有している。更に高
速におけるピストン自体の往慢運動及びこの往復動にと
もなう動きの塵化と周囲の運動によって、エンジン内部
に多大な応力が発生し、その結果、各コンポーネントの
摩耗が生じ、摩擦損失も引きおこすことになる。

しかしながら、今日まで、このようなエンジンは、自動
車といった小型の移動用機器において、使用される唯一
の実用的な選択物として用いられきてている。勿論ガス
タービンエンジンは、コンプレッサーにより空気が、燃
焼室に吸引され、タービンロー少−を介して噛射する前
に、この空気を燃料と混合させ点火させる方式であるこ
とはよ（知られている。確かに効率面においては、すば
らしいものであるが、かかるエンジンは、その大きさ故
に、自動車用エン′ジンには向かないことが判明してい
る。従って、主として、航空機の推進システムや発電用
の比較的大型の固定式動力源として用いられてきている
。

本発明に依れば、はぼ円形の軸を有する円環状空洞部の
形をした燃焼室を形成する主要本体部と、空気取入れ口
と、この取入れ口からの空気を吸入し、はぼ接線方向に
圧力をかけた状態にてｆＩＪ艷円環体空洞部に空気を送
り出し、前記円形軸周囲の空洞部における気体に対し、
うず巻き状の動きを与える圧縮手段と、この空洞部より
燃焼ガスを排気する手段と、前記燃焼ガスによって作動
を受けて機械的な仕事を行ない、それによりエンジンの
出力が得られるように前記排気手段に隣接して設置され
た駆動手段と、動力を供給するために前記駆動手段を前
記圧縮手段にカップリングさせる手段とからなる内燃機
関が提供される。

好適な実施例では、円環状空洞部は主本体の部材内に設
けられ、この部材は、ベアリング内に回転可能に取付け
られかつセンター軸にキーで取付けられている。又羽根
（ｖａｎｅｓ　）は、燃焼ガスが、前記円環状空洞部か
ら出ていく時、前記本体が、軸上で回転駆動されるよう
に、排気手段内に設けられている。コンプレッサーの形
状は、ディスク（円盤状）であり、前述の軸上に回転で
きるように取付けられており、空気を前記空洞部に強制
的に送り込む外周羽根（ｐｅｒｉｐｈｅｖａｌ　ｖａｎ
ｅ　）を有している。このディスクを前記軸にカップリ
ングさせている歯車列（ｇｅａｒ　ｔｒａｉｎ）が、コ
ンプレッサーを駆動させている。燃焼手段は、円形のバ
ーナーで、このバーナーは、センター軸に形成された満
（デフｐンネル）を通じて燃料が供給される空洞部の軸
上に配設されている。

別の実施例としては、円環状空洞部を有する主本体は、
固定（５ｔａｔｉｏｎａｒｙ）式で、りτビンディスク
が、排気手段に隣接して設けられセンター軸上で回転駆
動できるようになっている。このセンター軸も又、歯車
列を介して、コンプレッサーにカップリングされている
。

以下に、添付図面を参照にしながら、実施例として、さ
らに詳しく本発明について説明する。

第１図及び第２図における内燃機関（１ｎｔｅｒｎａｌ
ａｉｒ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ）は、は
ぼ円筒のフレーム（１）を備えこのフレーム（１）内で
センター軸（２がボールベアリング（３）及び（４）に
よって軸支それてしする。

７Ｌ／−ム（１）は、底板（５）　（ｂａｓｅ　ｐｌａ
ｔｅ）と上部板（６）（ｔｏｌ）　ｐｌａｔｅ　）を備
えており、この上部板（６）には、エンジンの空気取入
口（７′）を形成する穴が設けられている。クロスプレ
ース（８１（ｃｒｏｓｓ　ｂｒａｃｅ　）は、上記空気
取入れ口を横切って延び、上部ベアリング（３）を支え
ている。センター軸（２には、はぼドーナツ形の回転可
能な主本体部材（９）がキーで固定されておりその外周
には、燃焼室を形成する円環状空洞部■を有している。

上記主本体部材（９）は、更にベアリング−（４６）上
で、サポートされた状態にて第１図に示したがこの主本
体部材（９）が正しくバフンスさせられる場合は、この
ベアリング（４６）を省略することができる。リングバ
ーナー（１１）は円環状空洞部（ト）の円形軸周囲に延
びており、主本体部材（９）から延びている放射線状の
支柱（ｒａｄｉａｌ　５ｔｒｕｔｓ　）　　（１２）に
より指示されている。この支柱（１２）は、上記空洞部
周囲に円周上に間隔を置いて設けられており、センター
軸（′２Ｊから放射線状に延びる燃料ライン（１３）か
らバーナー（１１）まで燃料を運ぶ役割も果す。この燃
料ライン（１３）は、軸方向のライン（１５）のセンタ
ー軸（２）にあるポイント（１４）にて合流している。

この軸ライン（１５）には、燃料ポンプに接続され、か
つ高圧口−タリイシール（１７）によりこのライン（１
５）にカップリングされた外部ライン（１６）より、燃
料が供給される。

出口ポート（１８）は、上記円環状空洞部Ｉの周囲に円
周上に延びている。環状の固定部材（４０）は、フレー
ム（１）の上部板（６）に固定されており、内り向に面
して曲がった表面（４２）を有している。

この面（４２）と主本体部材（９）の上部リップ（４３
）により燃焼室酪の入口ポート（２０）を構成して（為
る。出口ボート（１８）の上の主本体部材（９）の７ラ
ンジ（４４）は気密性のあるシール（４５）を介して、
環状の、固定部材（４０）の対向する側面と、合体して
いる。出口ボート（１８）に間隔をお０て羽根（１９）
　　（ＶａＬｌｅＳ　’）が取付けられており、半径方
向に予じめ定めた角度で片寄る（　ｏｎｓｅｔ　）方向
に外向いて延びている。はぼ接線方向に、入口ポート（
２０）から空洞部（財）に入るガスは矢印（２２）によ
り示された方向に、空洞部の外部壁（２１）の周囲に沿
ってうず巻きを発生し、出口ポート（１８）を通って、
この空洞部より出て行き、羽根（１９）にぶつかる。

ブッシング（２３）は上部ベアリング（３）の下のセン
ター軸（ａの上部にわたって設けられてし）る。このブ
ッシング（２３）はフレーム（１）の上部板（６）に固
定されており、ベアリングによりコブレッサーディスク
（２４）を、回転しながら支えている。この外周部にて
、コンプレッサーディスク（２４）も又直立したコンプ
レッサー用羽根（２５）を支えて＆）る。この羽根（２
５）は、ディスクの半径に対し片寄る方向に配設されて
いる。コンプレッサーディスク（２４）は、歯車（２５
Ｇ）及び（２６）によりセンター軸（２）にカップリン
グされている。歯車（２５Ｇ）は、ブッシング（２３）
のフランジ（２１）により回転支持されている。歯付カ
ラー（２８）は、コンプレッサーディスク（２４）の中
心よりぶら下がツＣ（ｄｅｐｅｎｄ）おり遊び歯車（２
５Ｇ）とかみ合っている。これらの−車は、順次、セン
ター軸（２）にキー止めされた歯車（２６）とかみ合う
。

センター軸（２）が回転すると歯車列（２６）　　（２
５Ｇ）および（２８）は予じめ定めた減速比にてコンプ
レッサーディスクを回転させる。

作動については、センター軸（２）は、外部スターター
モーター（図示省略）によって高速で回転される。これ
によりコンプレッサーは空気取入れ口（７１を介して空
気を吸′入し、羽根（２５）により、円環状の燃焼空洞
部（財）の入口ボート（２０）に強制的に、上記空気を
送り出す。空気は、はぼ接線方向に上記空洞部に入いる
ので出口ボート（１８）を通つて出る前に、この空洞部
の周囲にうす巻き又は旋回状の動きを受ける。出口ボー
ト（１８）を通過して出る際、この気体は、片寄り羽根
（１９）　　（ｏｆｒｓｅｔ　ｖａｎｅ　）に、ぶつか
り、この反作用として、主本体部材（９）及びセンター
軸（′２Ｊをフレーム（１）に対し回転させる。円環状
燃焼室（Ｋ））内の圧力が所定のレベルまで上昇すると
、バーナー（１１）は、スパーク点火手段（３０）によ
り点火される。この点火手段（３０）は、リングバーナ
ー（１１）を支えている支柱（１２）上に設けられてい
る。上記リングバーナー（１１）からのリード（３１）
はセンター軸（２）内まで延びており、この軸の外側に
取付けられたコイル（３２）に接続され付勢コイル（３
３）　　（ｅｕｅｒａ＋ｚｒｎｇ　ｃｏｉｌ　）に磁気
的にカップリングされている。このようにして、電源と
点火手段の閣を直接電気的に接続させることなく、火花
ギャップ点火器（３０）　　（ｓｈａｒｋ　ｏａｐ　１
ｏｎｅｔｅｒ　）に電力を供給することができる。

点火と同時に、円環状空洞部（１０）内のうす巻き状に
なって動いているガスが燃焼し、これに伴なって急激な
圧力上昇を引き起こす。その結果、このガスは、強制的
に、出口ボート（１８）を介して噴出される。この時、
前述のスターターモーターは、切り離され、燃焼ガスに
・よって与えられる原動力は、歯車列を介してコンプレ
ッサーを連続して駆動する。燃焼室（１０）における、
うず巻き状の動きにより、最適の燃焼条件と最高の効率
が′得られる。高速回転下では、より重量の重い燃焼生
成物が、前記空洞部の壁面に向かって外方向に投げ出さ
れる傾向にある。一方、より重−の軽い燃焼ガスは、一
般に、燃焼が起きる空洞部の中心に向けて拡散する。

第３図に示した別の実施例では、主本体（３５）は固定
でエンジンの支持用フレームを形成している。空気取入
れ口（力は、主本体（３５）内に設けられ、シャフト（
２）は第１図の実施例に似た方法にて、ベアリング（３
）及び（４）により軸支されている。円環状空洞部（１
０）は、コンプレッサーディスク（２４）の羽根（２５
に）面した共通ポート（３６）を備えている。又、この
コンプレッサーディスク（２４）はシャフト（２）に回
転可能に取付けられたハブ部（３７）を備え、コンプレ
ッサー歯車（２６）をキー止めしている。この歯車（２
６）は、遊び歯車（２５Ｇ＞を介して軸（２にキー止め
された歯車（３２）とかみ合う。タービンディスク（３
８）も又、コンプレッサーディスク（２４）のすぐ下の
シャフト（２］にキー止めされており、直立の羽根（３
４）を、その外周部にて支えている。この羽根（３４）
は、はぼ半径方向に外向いて延びており、円周方向に若
干曲がっている。点火手段（３０）及び支え用支柱（１
２）を具備したリングバーナー（１１）は、第１図の実
施例に似た方法にて、円環状空洞部（１０）の円形軸上
に取付けられている。但し支柱（１２）は、上記空洞部
の外壁から半径方向内側に延びている。又、主本体（３
５）が固定式の為、燃料ラインは、直接本体に導びくこ
とができる。従って第１図に示している流体用カップリ
ング（１７）を設ける必要はない。作動時は、センター
軸（２）が第１図の説明で述べたごときスターターモー
ターにより駆動される。コンプレッサーディスク（２４
）の回転により、空気は、〜空気取入れ口（刀を介して
吸入され、圧力のかかった状態で、燃焼室（ト）に強制
的にかつ接線方向に送り出され、この燃焼室□□□内に
、うず巻き状の動きを作り出す。燃料に点火されると、
燃焼が生じ、これによりガスは、高圧にて燃料室（１０
）より強制的に噴出されてポート（３６）を通り、ロー
ターディスク（３８）の羽根（３４）にぶつかって、こ
のローターディスク（３８）を回転させる。このディス
ク（３８）の回転により順次歯車列（３２）（２５Ｇ）
及び（２６）を介してコンプレッサーが駆動される。

上記のエンジンには、往復動をする部品が使用されてお
らず又、燃料が連続して燃焼室□□□内にて燃焼する為
、複雑な夕、イミング制御システムが不要で、これによ
り操作が容易かつ簡単であるという長所が得られている
。又、このエンジンは、比較的コンパクトにすることが
できるため、自動車といった小さな移動用の装置に、−
合よく用いることができる。必要とあらば、一連のエン
ジンを、共通のシャフト上に、−緒に積み重ねて、全体
の動力出力（ｐｏｗｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ）を増大させる
ことも可能である。

第４図の実施例では、軸（５１）と一体になっている本
体部材（５０）はボールベアリング（５２）及び（５３
）によって支えられ回転できるようになっている。この
本体（５０）の外周には、円環状の空洞部（５４）が設
けられており、燃焼室を形成している。溝（５５）はこ
の燃焼室から中央の燃料入口（５６）に通じており、こ
の入口部は回転可能なカップリングを介して、燃料供給
源（図示省略）にカップリングすることができる。羽根
（５７）は、本体部材（５０）の上部表面上に設けられ
ており、コンプレッサーの役割りを果している。このコ
ンプレッサー、上記本体部材（５０）が回転するとダク
ト用ハウジング（図示省略）で形作られたダクト（５８
）に空気を送り出す。このダクト部において空気の流れ
は、燃焼室に入いる部分〈５４）とバイパス部（６１）
に分かれる。燃焼後、膨張し熱くなった排気ガスは、バ
イパス部（６０）で合流し、本体部材（５０）と一体に
なっている傾斜のついた駆動板（６１）に、ぶつかる。

その結果、これらの駆動板の反作用として、本体部材（
５０）が連続して回転する。この本体部材全体は、ダク
ト用ハウジング（図示省略）内に取付けられる。

第５図の実施例では、本体部材（７０）は燃焼室を形成
する円環状の空洞部（７１）を有している。

又この部材（７０）は固定型で、燃料供給部（７２）が
、その中に設けられている。本体（７０）の中央部には
、中央のボールベアリング（１４）及び（７５）を支え
、取入れた空気を通過させるアーム（７３）がクモ状に
アレンジされている（ｓｐｉｄｅｒ　ａｒｒａｎＱｅｓ
ｅｎｔ）。

ベアリング（７４）及び（７５）にて軸支されているセ
ンター軸（１６）には、下側に設けられた羽根（７１）
を有するコンプレッサーディスク（６９）が取付けられ
る。このコンプレッサーディスク（６９）の外周は、入
口（７８）の上を下方向に円環状空洞部（１１）の所ま
で曲線状になっておりダクト（７９）を形成している・
。傾斜の付いた駆動板（８０）はダクト（１９）内の外
周部下面に取付けられている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、回転する主本体を有する本発明に基づいた内
燃機関の一実施例の断面図、第２図は、そのエンジンの
平面図である。第３図は、本発明のもう一つの実施例に
おけるエンジンの断面図である。第４図、は、さらに別
の実施例のエンジンの一部に対する断面図である。第５
図は、本発明のさらに別の実施例を示す断面図である。 （力・・・空気取入口、　　　　　（９）・・・主本体
部材、（至）・・・円環状空洞部（燃焼室）、（２４）
・・・コンプレッサーディスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　はぼ円形の軸を有する円環状空洞部の形をしたＮ
   焼室を形成する本体部と、空気取り入れ１」と、この取
   り入れ口からの空気を吸入すると共にほぼ接線方向に、
   圧力をかけた状態にて前記円環状空洞部に空気を送り出
   し、前記円形軸周囲の空洞部における気体に対しうず巻
   き状の動きを与える圧縮手段と、その空洞部より燃焼ガ
   スを排出する手段と、前記燃焼ガスによって作動を受け
   て機械的な仕事を行ない、それによってエンジン出力が
   得られるように前記排気手段に隣接して設置された駆動
   手段と、動力を供給するために前記駆動手段を前記圧縮
   手段にカップリングさせる手段とからなる内燃機関。 ２、　主本体部がフレーム内に回転可能に設置されたセ
   ンター軸にキー止めされ、コンプレッサ一手段が軸上に
   回転可能に取付けられかつ、歯車列によりカンプリング
   されたディスクより構成され、このディスクが回転する
   と、燃焼室の入口ボートに吸入空気を強制的に送り出す
   外周羽根を備えた特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
   関。 ３、　外周羽根が、ディスクの半径に対しである角度に
   てセットされている特許請求の範囲第２項に記載の内燃
   機関。 ４、　コンプレッサーディスクが、主本体部に対し、は
   ぼ平行に配設されている特許請求の範囲第２項に記載の
   内燃機関。 ５、　駆動手段が、燃焼室の出力ボートに設けられた駆
   動羽根より構成され、この羽根が、排気ガスにより作動
   を受けこれにより主本体部を回転させる特許請求の範囲
   第２項に記載の内燃機関。 ６、　羽根が、はぼ半径方向で接線方向に若干−がって
   延びる特許請求の範囲第５項に記載の内燃機関。 ７、　入口ボートが燃焼室の頂部に設番ノられてＪメリ
   、出口ボートがその入口ポートの少し下に設置されてい
   る特許請求の範囲第６項に記載の内燃機関。 ８、　リングバーナーが、円環状の燃焼室の円形軸にほ
   ぼ沿って取付けられており、燃料ラインか、このバーナ
   ーから空洞部の壁面を介して、半径り面内向きにて、軸
   まで延びてこのシ媛フトの軸に沿って［１−タリイカッ
   プリングに通じ・このカップリング部で、前記燃料ライ
   ンが固定式の外部供給ラインにカップリングされている
   特許請求の範囲第２項に記載の内燃機関。 ９、　スパーク点火器が、リングバーナーに隣接して配
   設されている特許請求の範囲第８項に記載の内燃機関。 １０、　　スパーク点火器がシャフト上に取付けられた
   誘導二」イルに電気的に接続されてお・す、この誘導：
   コイルが点火中固定界磁コイルと共働して、この誘導コ
   イルを付勢しそれにより、前記スパーク点火器に電流を
   供給する特許請求の範囲第９項に記載の内燃機関。 １１、　　主本体部が固定型で、駆１手段がセンター軸
   にキー止めされ燃焼室の共通の入［１／出［１ボートに
   隣接する外周羽根を有しているタービンディスクより構
   成されており、コンプレッサ一手段が前記タービンディ
   スクに面しかつ、前記共通人口／出口ボートを介して、
   前記燃焼室に強制的に空気を送り出すための外周羽根を
   有するコンプレツナ−ディスクから構成され、このコン
   プレッサーディスクが歯車列を介して前記タービンディ
   スクにカップリングされている特許請求の範囲第１項に
   記載の内燃機関。 １２、　　共通の入口／出口ポートがコンプレッサー羽
   根と同じ高さにあり′ｂＸつこれに面している燃焼室の
   下側に位置する円形の穴から構成されており、タービン
   ディスク羽根がこの穴の下に配置されることにより、こ
   のコンプレッサーからの空気が前記入口／出口ポートを
   介して燃焼室に入り、この燃焼室内でうず巻状の動きを
   受け、燃焼後、前記入口／出口ボートを介して、前記燃
   焼室より出ていく際、流入する空気の一部と混り合い、
   この人口／出口ポートの所で、上記空気は、前記タービ
   ンディスク羽根に下向に当てられ、前記タービンディス
   クを駆動する特許請求の範囲第１１項に記載の内燃機関
   。 １３、　　リングバーナが燃焼室の円形軸に沿って設け
   られており、かつ、空洞部の壁面から内方向に出ている
   支柱により支えられている特許請求の範囲第１２項に記
   載の内燃機関。 １４、　　バーナー上に取付けられたスパーク点火器を
   更に備えた特許請求の範囲第１３項に記載の内燃機関。 １５、　　歯車列がセンター軸上に取付けられたモータ
   ーギヤー、前記軸上に回転可能に設けられた一ｊンブレ
   ッ勺−ディスクのハブ上に取付けられた」ンブレツサー
   ギャー及び主本体部上に回転可能に設Ｇ）られた前記コ
   ンプレッサーギヤーと前記モーターギヤーとにかみ合う
   遊び歯車から構成され（い旭特許請求の範囲第１１〜１
   ３項のいずれかに記載の内燃機関。 １６、　　タービンディスクの下に装着され、主本体部
   と共にエンジンからの燃焼ガス用排気孔を形成する底板
   と、その排気孔まで延びている前記タービンディスクの
   羽根とを更に備えている特許請求の範囲第１２項に記載
   の内燃機関。 １７、　　主本体部が、ベアリング内に回転可能に設け
   られた軸と一体であり、複数の羽根が、前記主本体部の
   上面に位置してコンプレッサーを形成し、且つ駆動手段
   が前記主本体部の外周上に配設された駆動板より構成さ
   れて前記コンプレッサーが入口の、Ｆに空気を当て円環
   状空洞部まで送り、ここで空気の一部が燃料を燃焼させ
   る前記空洞部に入り、この空洞部において、うず巻き状
   の動きを受けた後出てバイパスした空気と合流し、次に
   駆動プレートに当って前記本体部材に０回転運動を与え
   る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関。 １８、　　溝が本体部材の中心から前記空洞部まで延び
   ており、この空洞部に燃料を供給する特許請求の範囲第
   １７項に記載の内燃機関。 １９、　　主本体部材の外周部が、固定式ハウジングに
   よってダクトを区画形成し、このダクトを介して］コン
   プレッサがらの空気が円環状空洞ｓｌ！＋入口を通過し
   て流れる特許請求の範囲第１７項（記載の内燃機関。 ２０、　　円環状空洞部が、主本体部材の番まぼボール
   形状をした部分の外周部に配設されており、−１側に羽
   根を備えると共に前記主本体部材の中央６のベアリング
   を介して延びている輪状に取付は鼾れている圧縮ディス
   クが前記ボール形の部分をｎじ且つこのコンプレッサー
   ディスクが、入口の」を通って、前記円環空洞部まで延
   びており、前翫ボール形の部分から延びるダクトを形成
   し、更に駆動手段が、このダクトの前記コンプレッサー
   ディスクの外周上に取付けられた駆動板より構成され、
   本体部材の前記中央部が空気を通過させることができ、
   それによってコンプレッサーディスクの同転が前記中央
   部を介して押し、このダクト部にて一部の空気が前記円
   環状空ｇＩａＩｌに入いり燃料と共に燃焼して、この空
   洞部で、うず春き状の動きを得た・後、出て、バイパス
   した空気と合流し、前記駆動板にぶつかる特許請求の範
   囲第１項に記ｒ）　　載の内燃機関。 ２１、　　主本体部材が円環状空洞部の下に取付けられ
   た燃料タンクを含んでいる特許請求の範囲第２０項に記
   載の内燃機関。 ２２、　　軸が、主本体部材の中央部にて支えられ５　
   　　ているベアリングに軸支されている特許請求の範謝
   　　　間第２０項に記載の内燃機関。 ■