JPS5898602A - 回転往復ピストン内燃機関 - 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】 （１）　　クランク内燃機関に於けるピストンの運動損
失だけを考える時、その損失はピストンの重量が重（な
れば大きくなり、ピストンの適度が早くなれば又損失も
大きくなる。原因として考えられることは、摩擦のない
場合の永久運動になっていないからです。その良い例が
時計の振り子です。振り子の重さが重くても、又速度が
早（でも摩擦さえなければ永久に運動か続けられるので
す。

本発明はピストンの往復運動を摩擦のない場合、の永久
往復運動として、ピストンの運動損失を排除し、内燃機
関の熱効率を飛躍的に高めることを目的とする。

（２）マスキー法に端を発した排気無害化の要請に対処
するため、自動車用火花点火内燃機関の燃焼室に副燃焼
室を設けて薄い混合気を燃焼さすよう工夫されているが
、構造が複雑になって熱損失が大きいという欠点がある
。

本発明を火花点火永久往復運動ピストン内燃機関として
実施した場合、運転中は普通に薄い混合気を供給すれば
燃焼室と共に高速回転して可燃混合気の比重を利用して
遠心力により濃い混合気を燃焼室内の外周部に集め中央
部に向って順次薄い混合気が分布する。高速度で回転す
る燃焼室の外周に点火栓を取付は火花点火することによ
り、理想の燃焼を行なわせ、無害の排気ガスを得ること
を目的とする。

（イ）・本発明を火花点火永久往復運動ピストン内燃機
関として実施した場合の実施例により第１図から第１１
図まで図面を参照しながら説明する。

第１．２図に部品の燃焼筒ｌを示す。円筒の中央を燃焼
室２とし、左右上下対称に排気穴４４．４，４、給気溝
５．５，５．５を設ける。

冷却ひ３６，６．７．７を設は冷却ひれ７，７には第２
図の如（排気穴４，４．４．４を接線方向に湾曲さして
穿ち、排気ガスの速度エネルギーを回転力として利用（
排気ガスタービン）する。燃焼筒１の両端にはピストン
溝８．　８゜８．８、回転弁穴９，９．９．９を左右上
下対称に設けて燃焼筒１を形成する。

（ロ）第３，４図に部品のピストン１０を示す。

コの字型の突起１１，１１を有し燃焼筒１のピストン溝
８，８に遊嵌し燃焼筒１内を往復する。ピストン１０の
頭部に掃気溝１２．１２、排気溝１３．１３、中部に給
気穴１４．１４、突起１１．１１内にはピストン穴１５
．１５を設けてピストン１０を形成する。

（ハ）第５，６図に部品の曲溝筒１６を示す。円筒の内
面に曲溝１７を設は内径は燃焼筒１の両端部に遊嵌する
大きさとする。端部は第１０．１１図１弾性体１８スラ
ストベアリング１９が収容できる大きさと給気室ふた２
０を遊嵌して給気室２１を気密にする形状を有する。外
面には腕２２．２２を設けて固定部詔２３に遊嵌し補弾
性体２４．２４．２５．２５を介してナツトにより支持
できる構造とし、曲溝１７の適所にピストンピン２６の
組立穴を兼ねて吸入口γを取付けるようにして曲溝筒１
６を形成さす。

（−１−１第７図に部品のピストンピン２６を示す。円
筒の両端を転勤できる構造とし、太さはピストン１０の
ピストンピン穴１５に嵌入する太さとし、両端転動部は
曲溝筒１６の曲溝１７を転動できる長さとする。

（ホ）第８．９図に部品の給気室ふた頷を示す。

図に示すような形状とし燃焼筒１の両端にボルトにて取
付け４ｔｏ、　ｎ図絵気室２１．２１を形成さす。

破断部ア、２８には始動用大歯車、動力取出軸、断続器
等の電装品等を従来技術の範囲で取付ける。

（へ）第１０．１１図番こ組立図を示す。燃焼筒１の両
端より曲溝筒１６．１６を遊嵌し固定部器、２３にナツ
ト及び補弾性体２４．２４．２４．　ｕを螺嵌、遊嵌し
腕２２、２２．２２．２２を遊嵌、補弾性体あ、　２５
．２５．２５を遊嵌、ナツトを螺嵌して仮組立する。ピ
ストン１０、１０を燃焼筒１内に遊嵌し燃焼筒１を廻し
てピストンピン穴１５と曲溝１７の組立穴を合せてピス
トンピン加、２６をピストンピン穴１５．１５に嵌通し
両端転動部を組立て、吸入口２７．２７．２７．２７を
取付ける。燃焼筒ｌの両端より主弾性体１８．１８、ス
ラストベアリング１９．１９を係合し給気室ふた２０．
２０をボルト締めする。仮組立の状態にある補弾性体囚
、　２４．２４．２４のナツト及び補弾性体２５．２５
．２５゜あのナツトを調整して主弾性体１８．１８に適
当な予圧を加えて釣合の状態とし、曲溝筒１６．１６を
弾性体の中に浮動安定さす。燃焼室２の外周中央部署ご
点火栓３．３を配列し、固定部器、２３には電導材３０
．３０を電気絶縁材３１．３１を介して取付け、回転中
の点火栓３，３に高電圧を送り適時火花点火を行なうよ
う構成する。

（ト）本発明の実施例を火花点火クランク機関と比較し
ながら説明する。往復部分の重量１．５肚、ビストンス
トローク８粍、４気筒、回転数毎分４千８百回転のクラ
ンク機関の往復部分の運動損失を考えると次のようにな
る。重量６肚の往復部分を距離４粍を速度０から毎秒１
９米の最高速度に、次は０速度に支署こ反対の方向にと
いうような運動を１秒間に百６０回も繰返しており、そ
の運動の多くは回転運動を停止さす方向に働いておるの
です。

ピストンの速度を増すのにも運動方向を反転するのにも
エネルギーが必要です。それがすべて運動損失なのです
。

本発明は以上のようなりランク機関の欠点を解消し１時
計の振り子のやうに運動損失のない摩擦のない場合の永
久往復運動をピストンに行なわせるよう発想、発明した
ものである。

試作結果長所と思われる所にはそれなりに難かしさがあ
ったのですが、解決できるものばかりと思われ、欠点ら
しきものが見当らず、多（の長所が発見されたのです。

クランク機関の点火時期は運転中は上死点前であり、爆
発初期の爆発力が逆効果になっておることは明白である
。

本発明の永久往復運動ピストン機構は第１０図に示しく
へ）項で説明の如（、曲溝筒１６．１６を弾性体の中に
浮動−合の状態にしであるために、初期爆発力によって
ピストン１０．１０の往復速度か変り（おそくなり）回
転速度が変らず（慣性運動を続ける）曲溝筒１６．１６
に力が加わり外側に移動して（弾性体の釣合点が移動し
て）爆発エネルギーは一時弾性体の中に移るため、回転
速度に与える逆効果は非常に少なくてすみ、弾性体内の
エネルギーが最も効果的に働き得ることも明白である。

爆発、排気、掃気とピストン１０．１０が下死点に到達
した時ピストン１０．１０の慣性運動による力も同様番
と弾性体の中に一時移動して時計の振り子のやうに作動
し、円滑で損失の少ない回転運動を哲なわせる効果があ
る。

公害対策として自動車用火花点火クランク機関の排気無
害化のため複燃焼室を設けて薄い混合気を燃焼さすよう
工夫されているが、構造が複雑になって熱損失が大きい
という欠点がある。

本発明の永久往復運動ピストン機構は、ピストン１０．
１０の回転運動により直接燃焼筒ｌを回転さすので、運
転中は薄い混合気を普通に供給すれば燃焼筒１の高速回
転運動により燃焼室２の周速度に近い回転運動を行ない
ながら供給され、可燃混合気の比重（ガソリンの蒸気は
空気の３〜４倍の重さ等）を利用して遠心角番こより濃
い混合気を燃焼室内の外周部（点火栓の附近）に集め中
央部に向って順次薄い混合気が分布するという理想の状
態を得る。高速度で回転する燃焼室２の外周の点火栓３
，３に電導材（資）、３０を介して適時点火電圧を送電
し、火花点火した時は燃焼室２の外周の濃い混合気に爆
発が起り強いふく射熱により中央部の薄い混合気を爆轟
燃焼さす。というように副燃焼室ではとうてい考えられ
ない程の良好な燃焼を得るという効果がある。

クランク内燃機関の冷却に目を向けて見よう。

その強制冷却機構は大がかりで複雑であり、故障の原因
となることも多い。

本発明の永久往復運動ピストン機構は燃焼室２が高速回
転するので、燃焼室２の外周の空気との接触面積をバラ
ンス良く大きくするだけで急速に均一に冷却できる効果
があり、又第２図及び（イ）項で説明の実施例の如（形
状を少し工夫するだけで排気ガスの速度エネルギーを回
転力として利用できるし、故障の心配もない。

本実施例のパルプタイミングダイヤフラムは火花点火２
サイクル機関に近い。ピストン１０．１０の１往復で１
回爆発し、２回の爆発で燃焼筒ｌが１回転する機構とな
るため、回転力が太き（減速比を少なくできる効果があ
り、ビストンストロークも２個のピストンで行なうので
クランク機関のビストンストロークの半分で良く、爆発
回数を同じにした時ピストン速度は半分となり、同じ出
力を得る場合比較にならない程有利である。

その他にも内燃機関の従来技術が殆んど利用できる等多
くの利点、効果がある。

【図面の簡単な説明】

本発明を火花点火永久往復運動ピストン内燃機関として
実施した場合の実施例について第１図より第１１図まで
にて１糸する。 第１図は部品の燃焼筒１の半切断正面図であり、第２図
は第１図Ａ−Ａ’断面図である。第３図は部品のピスト
ン１０の側面図であり、第４図はピストン１０の半切断
正面図である。第５図は部品の曲溝筒１６の側面図であ
り、第６図は曲溝筒１６の半切断正面図である。第７図
は部品のピストンピン妬の断面図である。第８図は部品
の給気室ふた加の断面図であり、第９図は給気室ふた加
の側面図である。第１０図は組立切断正面図であり、第
１１図は組立切断正面図である。 特許出願人　谷　川　浩　保 手続袖止青 特許庁長官　　　　　　　　殿 １、’ｌＦｌ＋の表示 昭和５６年　特許　願第１９８２４７号２、発明の名称
　　回転往復ピストン内燃機関３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 、Ｔ、Ｊｒ　　　岡山県岡山市東中央町　１番１４号（
宇野ビル） ８　補正の内容　別紙明細書及び図面のとおり明　　細
　　書 ｌ　発明の名称 ２、特許請求の範囲 一ト曲線状に形成される排気穴（４）を　設して。 なる　　　・の　　　ｌ　　は　２　　　の３、発明の
詳細な説明 この発明は、内燃機関本体内に収容したピストンを、対
向往復運動させつつ回転させ、このピストンの回転を、
内燃機関本体の回転に変えて動力とする内燃機関に関す
るものである。 一般に用いられる内燃機関は、クランク機構によって、
ピストンの往復運動を、動力軸の回転運動に変える構成
がとられている。しかし、クランク機構によるエネルギ
損失は、従来の内燃機関の大きな欠点となっている。 一方、ピストンを回転させて、ピストンから直接動力を
取出す方法もあるが、構造が複雑になったり、燃費が悪
いなどの欠点がある。 そこで、この発明は、内燃機関本体に外嵌した曲溝筒の
内周面に穿設し〆曲溝に、ピストンから突出して本体の
ピストン案内溝（８）に遊嵌された突起０η内より突出
したピストンピン転動部（ハ）を転勤自在に嵌め込み、
ピストンの往復運動をピストンの回転運動、即ち本体の
回転運動に変換することによって、本体の回転を動力と
するものである。 これによって、従来の内燃機関の欠点を解消し、構造が
簡単で、燃費がよく、しかも希薄燃料を燃焼さすことに
よって公害の少ない内燃機関を提供することを目的とす
る。 以下、図示実施例に基づいて、この発明を詳述する。 第１図ないし第３図に於て、（１）は内燃機関本体で、
内部中央は、燃焼室（２）を形成する。（８）はピスト
ン案内溝で、本体（１）の両端から中央に向って、本体
長軸方向に対向して創設される。 （４）は排気穴で、燃焼室外側に突設した冷却ひれ（ハ
外周面に一口する。この排気穴（４）の形状付、第２図
のように、はぼインボリュート曲線を形成し、排気によ
って、本体に４回転力を与える。（５）は掃気穴で、本
体内周面の燃焼室（２）側から案内溝（８）側にかけて
、本体長軸方向に穿設される。（９）は回転弁で、第３
図のように、案内溝（８）から適当な角度偏位して、本
体（１）両端部に貫設される。（３）ば点火栓で、本体
中央に対向して設けられる。 第４図ないし第６図で示すピストン０Ｑは、筒状を呈し
、外端部（第５図では右端部）には、断面が、内側に開
口するコ字状の突起αηを有する。αＧはピストンピン
穴で、対向する突起００に貫設される０又、０→は、ピ
ストンに貫設された給気穴、ａノは掃気溝、α壕は排気
溝である０ ピストンα０は、突起αηを本体（１）の案内溝（８）
に摺動自在に嵌め込まれることによって、本体内を往復
運動する。 第７図、第８図は曲溝筒α時を示す。この曲溝筒０６は
、本体（１）の両端部、即ち、案内溝（８）を覆って、
本体に外嵌される。αηは曲溝で、後述のピストンピン
転動部を、転勤自在ＣＣ嵌め込むもので、ヒ。 ストンが本体内を２往復する間に、曲溝に案内されるピ
ストンが１回転するよう、はぼサイン曲線状に形成され
て、曲溝筒内周面に穿設される。（イ）はピストンピン
組立穴で吸入口■を取付は曲溝（１’ｉ５に開口して、
外方に突設される。なお、翰は固定杆である。− 嶋９図はピストンピン（１）を示す。ピストンピン（１
）は、筒状に形成され、両端部に環状の転動部員を回転
自在に外嵌する。ピストンピン（ホ）は、ピストンピン
穴αυに挿嵌され、かつ、曲溝筒の曲溝αηに、転動部
（ハ）が転勤自在に嵌め込まれる。 したがって、曲溝筒０・を、固定杆翰を介して基台など
ｂて固定することによって、ピストンの突起０１）が本
体（１）の案内溝（８）に嵌め込まれているため、ピス
トンが本体内を往復するのに伴い、曲溝０７）により回
転し、ピストンの突起が本体を回転させることができる
。 第１０図、第１１図に於て、翰は給気室蓋であり、本体
（１）の後端部に、ボルトを用いて固着し、本体（１）
後端部、ピストンα０、曲溝筒０→後部で形成される給
気室Ｑ１）を気密に保持する。又、図示しないか、一方
の給気室蓋には、発電機、断続機等を、他方の給気室蓋
には、始動用大歯車、動力軸等を取付ける。 状の主弾性体ＱＣ及び推力軸受０傷を装着する。 曲溝筒００は、固定杆（イ）の取付穴、基台の支柱（イ
）の取付穴にボトルを挿通し、固定杆両側に鋼製リング
等の補弾性体（ハ）をはさんで、ナツトで支柱（至）に
固定される。 この主弾性体（ト）、及び補弾性体（ハ）を設けた理由
は、爆発力がピストン頂部よりピストンピン転動部（ハ
）を介して、各部に伝えられ、各部に弾性変形をつくる
が、この各部の弾性変形を加減して、適正な弾性変形を
得るためである。弾性変形は小さくて効果があるのがよ
く、このため、補弾性体は鋼製リングとする。 又、（至）は電極板で、支柱（ト）の内端面に、電気絶
縁材料を介して対向して取付けられて、点火栓を点火す
る。この電極板は、点火栓と接触しない程度の間隙を設
けられ、かつ点火時１ｉ１ｉＫ対応した弧の長さと幅と
、強度とを有する。図外部分には、それぞれ通常の点火
回路を配設する。 この発明は上述の構成から、次のような作動、効果を有
する。 いま、第１２図、第１４図のように、両ピストンα０が
、上死点付近にあるとき、燃焼室（２）のガソリン混合
気に点火すれば、爆発によって、ピストンが後退するが
、前述のように、ピストンが回転し、本体（１）も回転
する。 ピストンαＯが、第１３図の位置、即ち、下死点付近ま
で後退し、ピストンの排気溝α騰、本体の排気穴（４）
を開けば、排気は湾曲穴内を通過して、本体外に噴射さ
れ、本体の回転を助勢する。又、回転弁（９）と曲溝降
傘黍漬帽αηが開口を始める。 やや遅れて、第１６図のように、ピストンの掃気溝０１
、本体の掃気穴（５）が開けば、混合気は給気室より・
ピストンの給気穴Ｑ４１、本体の掃気穴（５）、ピスト
ンの掃気溝０のより燃焼室（２）Ｋ流入する。 燃焼室に入った混合気は、中央で衝突反転して、廃ガス
を排気穴（４）より押出す。混合気は、回転中の本体内
を移動して、燃焼室（２）に掃除混合気として供給され
、本体とほぼ同速で回転し、遠心力により、濃い混合気
が燃焼室の外周付近、即ち、点火栓付近に集る。 第１２図、第１４図のように、ピストンが上死点付近に
達し、点火すれば、外周の濃い混合気から爆燃が始まり
、中央の薄い混合気が順次爆燃する。混合気の遠心力を
利用して、希薄燃料を燃焼させることによって、排気ガ
スによる公害を低減できる効果がある。 さらにピストンが前進して、本体の排気穴（４）、掃気
穴（５）が閉じ、回転弁（９）が曲溝ａηに開口し始め
ると、給気室Ｑｐが真空になるため、混合気が、吸入口
勾、曲溝α力、回転弁（９）を経て、給気室Ｑηへ流入
する。ピストンが上死点を過ぎたころ、回転弁は閉じる
。 以上詳述したよ？に、本発明の一内燃機関は、通常の２
サイクル機関とほぼ同じであるが、本体が１回転する間
に、ピストンが２往復するため、爆発が２回行われて、
大きな回転力を得ることができる。 又、爆発による力がピストン端部に加わり、ピストンピ
ン転動部より、各部に伝わる。各部は、弾性変形をして
そのエネルギを蓄えると同時に、ピストンは対向往復運
動を行い、本体が回転する。永久歪の残る材料を用いな
いので、ピストンは摩擦さえなければ、いつまでも続く
往復運動に近づくとともに、クランク機構の往復部分の
運動量変化によるエネルギ損失を解消し、爆発力と単振
動を合成して、無振動に近い内燃機関を得る効果がある
。 なお、内燃機関本体が回転するので、均一に冷却できる
効果も有する。 ４、図面の簡単な説明 第１図は、本体の一部欠截正面図、第２図はＡ−Ａ線断
面図、第３図はＢ　−Ｂ線断面図である。 第４図ないし第４＝図は、ピストンを示し、第４図は左
側面図、第５図は一部欠截正面図、第６図は右側面図で
ある。 第７図は曲溝筒の左側面図、第８図は正面縦断面図であ
る。 第９図はピストンピンの一部欠截正面図、第１０図は給
気室蓋の一部欠截正面図、第１１図はその左側面図であ
る。 第１２図は、全体の一部欠截平面図で、ピストンが上死
点にある状態を示す。第１３図は、ピストンが下死点６
である状態の正面縦断面図である。 又、第１４図は、ピストンが上死点にあり、吸気口、回
転弁が開口した状態を示す一部正面の縦断面略図、第１
５図は、０−０１ｓ断面図である。 第１６図は、ピストンが下死点にあって、掃吸気状態を
示す一部正面の縦断面略図である。 １・・・内燃機関本体　２・・・燃焼室４・・・排気穴
　　　　７・・・回転弁９・・・ピストン　　　１２・
・・給気穴１５・・・曲溝筒　　　１６・・・曲溝１７
・・・吸入口 １９・・・ピストンピン ２２・・・給気室 第７図　　　　　第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　　円筒の中央部を燃焼室（２）とし、左右上下
   対称に排気穴（４）、給気溝（６）、冷却ひれｉ６）　
   （７）、ピストン溝（８）、回転弁穴（９）を有する燃
   焼筒（１）の両端より円筒の内面番ζ曲溝（ロ）を設け
   た曲溝筒（至）を遊嵌し、その腕に）を固定部−にナツ
   ト及び補弾性体Ｈ＃＃により螺嵌、遊嵌、遊嵌、遊嵌、
   螺嵌支持する。燃焼筒（１）の両端よりピストン■の突
   起（６）をピストン溝（８）に沿わして遊嵌、ピストン
   （ト）のピストンピン穴に）と曲溝（ロ）の組立穴を合
   せてピストンピン−をピストンピン穴に）に嵌通し、両
   端転勤部を組立て吸入口（財）を取付ける。燃焼胃（１
   ）の両端より主弾性体（至）スラストベアリング（ロ）
   を係合し、給気室ふた■を両端にボルト締めする。 固定部−のナツトを調整し、主弾性体（至）に適当な予
   圧を加えて曲溝筒−を弾性体の中に浮動釣合の状態とし
   た、永久往復運動ピストン機構を有する内燃機関。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の永久往復運動ピス
   トン機構を有する内燃機関に関して、燃焼室（２）の外
   周中央に点火栓（８）を配列し、回転中の点火栓（８）
   に点火電圧を送電して適時火花点火を行なう、火花点火
   永久往復運動ピストン内燃機関。 （３）特許請求の範囲第１項に記載の永久往復運動ピス
   トン機構を有する内燃機関番ζ関して、燃焼室（２）の
   外周の冷却ひれ（吟に排気穴（４）を導き接線方向に湾
   曲さして穿ちたる、排気ガスタービン永久往復運動ピス
   トン内燃機関。