ロータリ式エンジン

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【発明の名称】	ロータリ式エンジン
【発明者】	【氏名】小松文人【氏名】村松健次【氏名】中村優樹【氏名】竹内智大
【要約】	【課題】シリンダ室の気密性確保が容易な構造にする。【解決手段】回転軸心ｏを中心として形成された燃焼室側空洞部２２を挟んで対向する燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄを有する回転シリンダ部材２と、回転軸心ｏから偏心した回転中心位置Ｘ５を中心として回転する燃焼室側ピストン保持部材５とを、ケーシング６にそれぞれ回転自在に支持すると共に、回転中心位置Ｘ５から偏心した自転中心位置Ｘ１，Ｘ２には回動可能に燃焼室側ピストン３，４が保持され、ケーシング６に吸気ポート、燃焼口、点火プラグ９３及び排気ポートを備え、吸気ポートより圧縮した燃料の混合気を送り込み、点火プラグ９３を用いて燃焼口で燃焼させて膨張させることでピストン３，４を動かして回転シリンダ部材２とピストン保持部材５を相対回転させると共に、回転シリンダ部材２とピストン保持部材５のうち少なくとも一方の回転を出力する出力軸５１を備えている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】第１の回転軸心を中心として形成された第１の空洞部に連通し、該第１の空洞部を挟んで対向する少なくとも一対の第１のシリンダ室を有する円形形状の第１の回転シリンダ部材と、上記第１の回転シリンダ部材の第１の回転軸心から偏心した第１の回転中心位置を中心として回転する第１のピストン保持部材とを、第１の支持部材にそれぞれ回転自在に支持すると共に、上記第１のピストン保持部材の上記第１の回転中心位置から偏心した第１の自転中心位置には、その位置を中心として回動可能に第１のピストンが保持され、上記第１の回転シリンダ部材と上記第１のピストン保持部材との相対回転により上記第１のピストン自体が上記第１の自転中心位置を中心として回動しながらかつ上記第１の回転中心位置を中心として回転することによって上記一対の第１のシリンダ室の双方に出入りすると共に、上記第１の支持部材に上記第１のシリンダ室に連なる吸気ポート、燃焼口、燃焼手段及び排気ポートを備え、上記吸気ポートより上記第１のシリンダ室に圧縮した燃料の混合気を送り込み、上記燃焼手段を用いて上記燃焼口で燃焼させて膨張させることで上記第１のピストンを動かして上記第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材を相対回転させると共に、上記第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材のうち少なくとも一方の回転を出力する出力伝達部材を備えたことを特徴とするロータリ式エンジン。
【請求項２】前記第１の回転シリンダ部材又は第１のピストン保持部材の回転によって回転駆動され、前記吸気ポートに燃料の混合気を圧送する圧縮機構を備えることを特徴とする請求項１記載のロータリ式エンジン。
【請求項３】前記圧縮機構は、第２の回転軸心を中心として形成された第２の空洞部に連通し、該第２の空洞部を挟んで対向する少なくとも一対の第２のシリンダ室を有する円形形状の第２の回転シリンダ部材と、上記第２の回転シリンダ部材の第２の回転軸心から偏心した第２の回転中心位置を中心として回転する第２のピストン保持部材とを、第２の支持部材にそれぞれ回転自在に支持すると共に、上記第２のピストン保持部材の上記第２の回転中心位置から偏心した第２の自転中心位置には、その位置を中心として回動可能に第２のピストンが保持され、上記第２の回転シリンダ部材と上記第２のピストン保持部材との相対回転により上記第２のピストン自体が上記第２の自転中心位置を中心として回動しながらかつ上記第２の回転中心位置を中心として回転することによって上記一対の第２のシリンダ室の双方に出入りすると共に、上記第２の支持部材に上記第２のシリンダ室に連なる吸込口及び吐出口を備えており、前記第１の回転シリンダ部材又は第１のピストン保持部材の回転によって上記第２の回転シリンダ部材と第２のピストン保持部材を相対回転させることで上記第２のピストンを動かして上記吸込口から上記第２のシリンダ室内に吸い込んだ燃料の混合気を圧縮して上記吐出口から前記吸気ポートに送り込むことを特徴とする請求項２記載のロータリ式エンジン。
【請求項４】円板材料の一側面に前記第１のシリンダ室を形成し、他側面に前記第２のシリンダ室を形成することで、前記第１の回転シリンダ部材と第２の回転シリンダ部材を一体化させると共に、前記第１の支持部材と第２の支持部材を同一のものとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のロータリ式エンジン。
【請求項５】前記第１のシリンダ室と第２のシリンダ室を回転方向に対してずらして配置したことを特徴とする請求項４記載のロータリ式エンジン。
【請求項６】上記ピストンの上記ピストン保持部材側に対向する面は平面とし、上記ピストン保持部材と面接触することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のロータリ式エンジン。
【請求項７】前記第１の回転シリンダ部材の回転数対前記第１のピストン保持部材の回転数対前記第１のピストンの前記シリンダ室間を往復する動作数の比と、前記第２の回転シリンダ部材の回転数対前記第２のピストン保持部材の回転数対前記第２のピストンの前記シリンダ室間を往復する動作数の比が、１：２：１となっていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のロータリ式エンジン。
【請求項８】前記第１及び第２のピストンの横断面形状を異形状とし、当該形状に前記第１及び第２のシリンダ室の横断面形状を一致させたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のロータリ式エンジン。
【請求項９】前記第１及び第２のピストンの横断面形状の異形状は、前記第１及び第２のピストンの底面の両コーナー部分を丸めた形状であることを特徴とする請求項８記載のロータリ式エンジン。
【請求項１０】オイルタンクと、該オイルタンク内のオイルを前記第２の支持部材の吸込口に導く第１のオイル通路と、前記第２の支持部材内を潤滑したオイルを前記第２の支持部材の吐出口から前記第１の支持部材の吸気ポートに導く第２のオイル通路と、前記第１の支持部材内を潤滑したオイルを前記第１の支持部材の排気ポートの近傍から上記オイルタンクに導く第３のオイル通路を有し、前記第１及び第２の回転シリンダ部材と前記第１及び第２のピストン保持部材の回転によって上記オイルを循環させる潤滑オイル循環機構を備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のロータリ式エンジン。
【請求項１１】前記第１及び第２の回転シリンダ部材と第１及び第２のピストン保持部材の相対回転の抵抗となる背圧を減少させる背圧逃がし手段を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のロータリ式エンジン。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリ式エンジンに関する。更に詳述すると、本発明は、圧縮した気体状の燃料をシリンダ内に供給して燃焼させてピストンを動かすロータリ式の内燃エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃エンジンとして、シリンダ内に配置されたピストンをコネクティングロッドによってクランクシャフトに連結し、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するレシプロ式エンジンや、ひょうたん型のケーシング内にほぼ三角形状のロータを配置してこれらの間の空間を燃焼室とし、ロータを回転運動させてこの回転運動を出力するロータリ式エンジンがある。
【０００３】レシプロ式エンジンは、ピストンの往復運動をコネクティングロッドとクランクシャフトを使用して回転運動に変換するため、原理的に機械効率があまり良いとはいえないが、ロータリ式エンジンはロータの回転運動をそのまま回転運動として出力できるので、原理的に機械効率に優れたものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のロータリ式エンジンでは、ほぼ三角形のロータをその頂点部分をケーシングの内周面に摺動させながら回転運動させているので、ロータとケーシングの間のシール部分が線接触となり、燃焼室の気密性確保のための構造が複雑になってしまう。このため、原理的に優れたロータリ式エンジンにおいて、燃焼室の気密性確保が容易なものの開発が要請されていた。
【０００５】本発明は、燃焼室（シリンダ室）の気密性確保が容易なロータリ式エンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するために請求項１記載のロータリ式エンジンは、第１の回転軸心を中心として形成された第１の空洞部に連通し、該第１の空洞部を挟んで対向する少なくとも一対の第１のシリンダ室を有する円形形状の第１の回転シリンダ部材と、第１の回転シリンダ部材の第１の回転軸心から偏心した第１の回転中心位置を中心として回転する第１のピストン保持部材とを、第１の支持部材にそれぞれ回転自在に支持すると共に、第１のピストン保持部材の第１の回転中心位置から偏心した第１の自転中心位置には、その位置を中心として回動可能に第１のピストンが保持され、第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材との相対回転により第１のピストン自体が第１の自転中心位置を中心として回動しながらかつ第１の回転中心位置を中心として回転することによって一対の第１のシリンダ室の双方に出入りすると共に、第１の支持部材に第１のシリンダ室に連なる吸気ポート、燃焼口、燃焼手段及び排気ポートを備え、吸気ポートより第１のシリンダ室に圧縮した燃料の混合気を送り込み、燃焼手段を用いて燃焼口で燃焼させて膨張させることで第１のピストンを動かして第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材を相対回転させると共に、第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材のうち少なくとも一方の回転を出力する出力伝達部材を備えたものである。
【０００７】第１のシリンダ室を有する第１の回転シリンダ部材と、第１のピストンを有する第１のピストン保持部材とがそれぞれ第１の支持部材に支持された状態で回転することができ、かつ第１のピストン保持部材に保持されている第１のピストンもそれ自体で回動可能となっており、第１のピストンが姿勢を変えながら各第１のシリンダ室内を直線運動で出入りすることが可能となる。
【０００８】吸気ポートから第１のシリンダ室に吸い込まれた圧縮混合気は吸気を終え、第１のシリンダ室が燃焼口にオーバーラップし、点火され一気に燃焼して膨張する（膨張行程）と、第１のピストンは第１のシリンダ室に対して直線運動を行う。第１のピストンの保持位置である第１の自転中心位置は第１のピストン保持部材の回転中心である第１の回転中心位置からずれているので、混合気の燃焼によって第１のピストンが受ける力は第１のピストン保持部材の回転力になり、第１のピストン保持部材の回転によって第１の回転シリンダ部材も回転する。
【０００９】第１の回転シリンダ部材の回転によって燃焼を終えた第１のシリンダ室が排気ポートにオーバーラップし、燃焼済みガスが排気される。また、第１の回転シリンダ部材の回転によって別のシリンダ室が吸気ポートにオーバーラップするので、このシリンダ室も膨張行程を行う。このようにして、エンジンは回転を続け、出力伝達部材によって回転力が出力される。
【００１０】第１のピストンが出入りする第１のシリンダ室は、第１の回転シリンダ部材の回転に伴い第１のピストンの動きに同期して移動するので、第１のピストンを第１のシリンダ室に対して面接触させるようにしながら出入りさせることができる。
【００１１】また、請求項２記載のロータリ式エンジンは、第１の回転シリンダ部材又は第１のピストン保持部材の回転によって回転駆動され、吸気ポートに燃料の混合気を圧送する圧縮機構を備えるものである。したがって、エンジンの出力を利用して燃料の混合気を圧縮して第１のシリンダ室内に送り込むことができる。
【００１２】また、請求項３記載のロータリ式エンジンは、圧縮機構は、第２の回転軸心を中心として形成された第２の空洞部に連通し、該第２の空洞部を挟んで対向する少なくとも一対の第２のシリンダ室を有する円形形状の第２の回転シリンダ部材と、第２の回転シリンダ部材の第２の回転軸心から偏心した第２の回転中心位置を中心として回転する第２のピストン保持部材とを、第２の支持部材にそれぞれ回転自在に支持すると共に、第２のピストン保持部材の第２の回転中心位置から偏心した第２の自転中心位置には、その位置を中心として回動可能に第２のピストンが保持され、第２の回転シリンダ部材と第２のピストン保持部材との相対回転により第２のピストン自体が第２の自転中心位置を中心として回動しながらかつ第２の回転中心位置を中心として回転することによって一対の第２のシリンダ室の双方に出入りすると共に、第２の支持部材に第２のシリンダ室に連なる吸込口及び吐出口を備えており、第１の回転シリンダ部材又は第１のピストン保持部材の回転によって第２の回転シリンダ部材と第２のピストン保持部材を相対回転させることで第２のピストンを動かして吸込口から第２のシリンダ室内に吸い込んだ燃料の混合気を圧縮して吐出口から吸気ポートに送り込むものである。
【００１３】すなわち、圧縮機構は、請求項１記載のロータリ式エンジンと同様の原理に基づく回転機構となる。したがって、第１の回転シリンダ部材又は第１のピストン保持部材の回転力によって第２の回転シリンダ部材と第２のピストン保持部材が相対回転されると、第２のピストンが第２のシリンダ室に対して往復運動を行い、吸込口から吸い込んだ燃料の混合気を圧縮して吐出口から吸気ポートに向けて圧送する。
【００１４】また、請求項４記載のロータリ式エンジンは、円板材料の一側面に第１のシリンダ室を形成し、他側面に第２のシリンダ室を形成することで、第１の回転シリンダ部材と第２の回転シリンダ部材を一体化させると共に、第１の支持部材と第２の支持部材を一体的に構成したものとしている。即ち、２つの部屋（燃焼、排気／吸入、圧縮）をもつ回転機を一体的に上下のケースで構成したものとしている。したがって、圧縮機構を内部に備えるロータリ式エンジンが提供される。
【００１５】また、請求項５記載のロータリ式エンジンは、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室を回転方向に対してずらして配置したものである。回転シリンダ部材のシリンダ室が形成されている部分は薄肉となるが、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とを回転方向にずらして形成しているので、薄肉になる部分がずれることになり、強度を確保することができる。
【００１６】また、請求項６記載のロータリ式エンジンのように、ピストンのピストン保持部材側に対向する面は平面とし、ピストン保持部材と面接触するようにしても良い。
【００１７】また、請求項７記載のロータリ式エンジンは、第１の回転シリンダ部材の回転数対第１のピストン保持部材の回転数対第１のピストンのシリンダ室間を往復する動作数の比と、第２の回転シリンダ部材の回転数対第２のピストン保持部材の回転数対第２のピストンのシリンダ室間を往復する動作数の比が、１：２：１となっている。したがって、各部材同士が確実に無理なく回転し、回転時の振動や騒音が軽減される構成となる。
【００１８】また、請求項８記載のロータリ式エンジンは、第１及び第２のピストンの横断面形状を異形状とし、当該形状に第１及び第２のシリンダ室の横断面形状を一致させたものである。したがって、第１及び第２のピストンが摺動するシリンダ室の両側壁を底面に対して垂直に形成せずに済むので、シリンダ室の加工が容易になる。
【００１９】また、請求項９記載のロータリ式エンジンは、第１及び第２のピストンの横断面形状の異形状は、第１及び第２のピストンの底面の両コーナー部分を丸めた形状である。したがって、ピストンが摺動するシリンダ室のコーナー部分を丸めた形状にすることができるので、シリンダ室の加工がより一層容易になる。
【００２０】また、請求項１０記載のロータリ式エンジンは、オイルタンクと、該オイルタンク内のオイルを第２の支持部材の吸込口に導く第１のオイル通路と、第２の支持部材内を潤滑したオイルを第２の支持部材の吐出口から第１の支持部材の吸気ポートに導く第２のオイル通路と、第１の支持部材内を潤滑したオイルを第１の支持部材の排気ポートの近傍からオイルタンクに導く第３のオイル通路を有し、第１及び第２の回転シリンダ部材と第１及び第２のピストン保持部材の回転によってオイルを循環させる潤滑オイル循環機構を備えたものである。したがって、エンジンの回転を利用して、摺動面を潤滑することができる。
【００２１】また、請求項１１記載のロータリ式エンジンは、第１及び第２の回転シリンダ部材と第１及び第２のピストン保持部材の相対回転の抵抗となる背圧を減少させる背圧逃がし手段を備えたものである。ピストンが作動し回転シリンダ部材やピストン保持部材が回転することで、これらの動きの抵抗となる背圧が発生するが、この背圧を背圧逃がし手段が減少させるので、動きがスムーズになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】図１～図４に、本発明を適用したロータリ式エンジンの一例を示す。このロータリ式エンジン（以下、単にエンジンという）１は、燃焼室側回転機構７０と圧縮機側回転機構（圧縮機構）７１を備え、これらを同一のケーシング（支持部材）６、即ち、２つの部屋（燃焼、排気／吸入、圧縮）をもつ回転機を一体的に上下のケース（支持部材）６に収容している。即ち、本実施形態では、燃焼室側回転機構７０を収容する燃焼室側支持部材（第１の支持部材）と圧縮機側回転機構７１を収容する圧縮機側支持部材（第２の支持部材）とを同一のケーシング（支持部材）６、即ち、２つの部屋（燃焼、排気／吸入、圧縮）をもつ回転機を一体的に上下のケース（支持部材）６にしており、燃焼室側回転機構７０はケーシング６の上ケース６３側の内部空間に、圧縮機側回転機構７１はケーシング６の下ケース６４側の内部空間にそれぞれ配置されている。
【００２４】燃焼室側回転機構７０は、円形形状の回転シリンダ部材２と、１８０度離れた２つの偏心した燃焼室側自転中心位置（第１の自転中心位置）Ｘ１，Ｘ２にそれぞれ燃焼室側ピストン（第１のピストン）３，４を回動可能に保持しかつ回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置を燃焼室側回転中心位置（第１の回転中心位置）Ｘ５として回転する燃焼室側ピストン保持部材５（第１のピストン保持部材）とを有している。
【００２５】回転シリンダ部材２は所定の厚みを有する円形形状で形成されており、その一側面、すなわち図１及び図２において上側の面には、４つの扇状の台部２５を利用して形成された十字状の空間が設置されている。この十字状の空間は、燃焼室側空洞部２２と４つの燃焼室側シリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとから構成されている。すなわち、回転シリンダ部材２の上側面には、回転軸心ｏを中心として所定の広さを備えかつ底面を有する燃焼室側空洞部２２が形成されている。そして、この燃焼室側空洞部２２内の回転軸心ｏを中心として放射状に、４つの燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄが設けられている。燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄは上面部分が開放された溝形状をなしており、この溝の横断面形状は詳しくは後述する燃焼室側ピストン３，４の横断面形状と一致している。また、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄの長手方向の一端側（中央側）は燃焼室側空洞部２２に連通している。そして、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄの燃焼室側空洞部２２側のコーナーには、小さな面取り（例えばＣ０．２）が施されている。
【００２６】なお、燃焼室側空洞部２２の底面は、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄに対応した形状となっている。即ち、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄの横断面形状とこれらに連続する燃焼室側空洞部２２の断面形状は同一であり、厚肉の円板材料に十字状の溝を切削等の方法で加工することで、燃焼室側空洞部２２及び燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄより成る十字状の溝を形成することができる。しかも、この十字状溝の形状は、後述するように、その底面の両コーナー部分が丸みを帯びた形状で良いため、その加工は極めて容易である。なお、説明上、「上」「下」を使用しているが、この語は、図に基づき便宜上使用しているもので有り、絶対的な意味での「上」「下」を意味するものではない。
【００２７】燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄ内には、後述するように燃焼室側ピストン保持部材５に保持された燃焼室側ピストン３，４が嵌まり込んで摺動するようになっている。燃焼室側ピストン３，４は、例えば図５（Ａ）に示すように、その底面の両コーナー部分１１を丸めた形状を成しており、その横断面形状を燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄの横断面形状に一致させている。また、燃焼室側ピストン３，４の上面（燃焼室側ピストン保持部材５との対向面）は平面となっている。したがって、エンジン１が組み付けられると、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄに対して燃焼室側ピストン３，４の上面，両側面，底面は燃焼室側ピストン３，４の全長に亘って面接触することになり、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄと燃焼室側ピストン３，４の間の気密性が確保される。すなわち、燃料の混合気や燃焼ガス、燃焼済みガスの漏れをより確実に防止することができる。
【００２８】なお、上述したように形成された燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄの長手方向の他端側（径方向外側）は、回転シリンダ部材２の外周面に開放されている。そのため、各燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄは、上ケース６３に形成された吸気ポート７９及び排気ポート８０に連通可能となっている。
【００２９】なお、上述した各燃焼室側シリンダ室のうちの２つの燃焼室側シリンダ室２３ａ，２３ｂは、１８０度の位置に配置されており、燃焼室側ピストン３にとって、それぞれ燃焼室側空洞部２２を挟んで対向する一対の部材となっている。そして、後述するように、燃焼室側ピストン保持部材５の回転により、回転シリンダ部材２と燃焼室側ピストン保持部材５とが相対回転すると、燃焼室側ピストン３が燃焼室側空洞部２２を経て燃焼室側シリンダ室２３ａ，２３ｂ間を見た目上の往復直線運動を行い、燃焼室側シリンダ室２３ａ，２３ｂ内の双方に出入りするようになっている。
【００３０】また、残りの２つの燃焼室側シリンダ室２３ｃと２３ｄも、１８０度の位置に配置されており、燃焼室側ピストン４にとって、それぞれ燃焼室側空洞部２２を挟んで対向する一対の部材となっている。そして、回転シリンダ部材２と燃焼室側ピストン保持部材５とが相対回転すると、燃焼室側ピストン４が燃焼室側空洞部２２を経て燃焼室側シリンダ室２３ｃ，２３ｄ間を見た目上の往復直線運動を行い、燃焼室側シリンダ室２３ｃ，２３ｄ内の双方に出入りするようになっている。
【００３１】燃焼室側ピストン保持部材５は、回転シリンダ部材２の外径よりも小さい外径を有する円形形状で形成されている。この燃焼室側ピストン保持部材５の燃焼室側回転中心位置Ｘ５には、出力伝達部材である出力軸５１の一端が圧入により挿入固定されている。なお、この燃焼室側ピストン保持部材５の燃焼室側回転中心位置Ｘ５は、上述の回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置に設けられている。そして、出力軸５１の他端側は、ケーシング６内に配置された軸受け部材７に回転自在に支承されている。
【００３２】燃焼室側ピストン保持部材５の出力軸５１が突出する面と反対側の面には、燃焼室側ピストン３を自転可能に保持する燃焼室側保持軸５２と、燃焼室側ピストン４を自転可能に保持する燃焼室側保持軸５３とが立設固定されている。
【００３３】燃焼室側ピストン３は、往復直線運動時における前後の面３１，３１が若干丸みを有するように形成されている。また、燃焼室側ピストン３の中心部分には孔３ａが形成されており、この孔３ａに燃焼室側保持軸５２を挿入することで、燃焼室側ピストン３は燃焼室側保持軸５２に自転可能に保持される。
【００３４】燃焼室側ピストン４も燃焼室側ピストン３と同様、往復直線運動時における前後の面が若干丸みを有するように形成されている。また、燃焼室側ピストン４の中心部分には孔４ａが形成されており、この孔４ａに燃焼室側保持軸５３を挿入することで、燃焼室側ピストン４は燃焼室側保持軸５３に自転可能に保持される。
【００３５】この様に構成された燃焼室側回転機構７０は、ケーシング６の上ケース６３内に収容されている。また、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏと燃焼室側ピストン保持部材５の回転中心位置Ｘ５は、回転シリンダ部材２の図示しないピッチ円の半径の距離の１／２だけ離れている。このため、後述するように、回転シリンダ部材２の回転数対燃焼室側ピストン保持部材５の回転数対燃焼室側ピストン３，４の対応するシリンダ室２３ａ～２３ｄ間を往復する動作数の比は、１：２：１となる。
【００３６】圧縮機側回転機構７１は、燃焼室側回転機構７０と同様に、円形形状の回転シリンダ部材２と、１８０度離れた２つの偏心した圧縮機側自転中心位置（第２の自転中心位置）Ｘ３，Ｘ４にそれぞれ圧縮機側ピストン（第２のピストン）８，９を回動可能に保持しかつ回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置を圧縮機側回転中心位置（第２の回転中心位置）Ｘ６として回転する圧縮機側ピストン保持部材（第２のピストン保持部材）７５とを有している。
【００３７】なお、本実施形態では、燃焼室側の回転シリンダ部材（第１の回転シリンダ部材）と圧縮機側の回転シリンダ部材（第２の回転シリンダ部材）とを同一の回転シリンダ部材２として一体化している。即ち、図６～図８に示すように、円形材料の一側面に燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄを形成し、他側面に圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄを形成することで、回転シリンダ部材２を構成している。
【００３８】つまり、回転シリンダ部材２の他側面、すなわち図１及び図２において下側の面には、４つの扇状の台部６５を利用して形成された十字状の空間が設置されている。この十字状の空間は、圧縮機側空洞部７２と４つの圧縮機側シリンダ室７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄとから構成されている。すなわち、回転シリンダ部材２の下側面には、回転軸心ｏを中心として所定の広さを備えかつ底面を有する圧縮機側空洞部７２が形成されている。そして、この圧縮機側空洞部７２内の回転軸心ｏを中心として放射状に、４つの圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄが設けられている。圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄは下面部分が開放された溝形状をなしており、この溝の横断面形状は詳しくは後述する圧縮機側ピストン８，９の横断面形状と一致している。また、圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄの長手方向の一端側（中央側）は圧縮機側空洞部７２に連通している。そして、圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄの圧縮機側空洞部７２側のコーナーには、小さな面取り（例えばＣ０．２）が施されている。
【００３９】なお、圧縮機側空洞部７２の底面は、圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄに対応した形状となっている。即ち、圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄの横断面形状とこれらに連続する圧縮機側空洞部７２の断面形状は同一であり、厚肉の円板材料に十字状の溝を切削等の方法で加工することで、圧縮機側空洞部７２及び圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄより成る十字状の溝を形成することができる。しかも、この十字状溝の形状は、後述するように、その底面の両コーナー部分が丸みを帯びた形状で良いため、その加工は極めて容易である。
【００４０】圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄ内には、後述するように圧縮機側ピストン保持部材７５に保持された圧縮機側ピストン８，９が嵌まり込んで摺動するようになっている。すなわち、圧縮機側ピストン８，９も燃焼室側ピストン３，４と同様に、その底面の両コーナー部分を丸めた形状を成しており、その横断面形状を圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄの横断面形状に一致させている。また、圧縮機側ピストン８，９の上面（圧縮機側ピストン保持部材７５との対向面）は平面となっている。したがって、エンジン１が組み付けられると、圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄに対して圧縮機側ピストン８，９の上面，両側面，底面は圧縮機側ピストン８，９の全長に亘って面接触することになり、圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄと圧縮機側ピストン８，９の間の気密性が確保される。すなわち、燃料の混合気の漏れをより確実に防止することができる。
【００４１】なお、上述したように形成された圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄの長手方向の他端側（径方向外側）は、回転シリンダ部材２の外周面に開放されている。そのため、各圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄは、下ケース６４に形成された吸込口６１及び吐出口６２に連通可能となっている。
【００４２】各シリンダ室のうちの２つの圧縮機側シリンダ室７３ａ，７３ｂは、１８０度の位置に配置されており、圧縮機側ピストン８にとって、それぞれ圧縮機側空洞部７２を挟んで対向する一対の部材となっている。そして、後述するように、圧縮機側ピストン保持部材７５の回転により、回転シリンダ部材２と圧縮機側ピストン保持部材７５とが相対回転すると、圧縮機側ピストン８が圧縮機側空洞部７２を経て圧縮機側シリンダ室７３ａ，７３ｂ間を見た目上の往復直線運動を行い、圧縮機側シリンダ室７３ａ，７３ｂ内の双方に出入りするようになっている。
【００４３】また、残りの２つの圧縮機側シリンダ室７３ｃと７３ｄも、１８０度の位置に配置されており、圧縮機側ピストン９にとって、それぞれ圧縮機側空洞部７２を挟んで対向する一対の部材となっている。そして、回転シリンダ部材２と圧縮機側ピストン保持部材７５とが相対回転すると、圧縮機側ピストン９が圧縮機側空洞部７２を経て圧縮機側シリンダ室７３ｃ，７３ｄ間を見た目上の往復直線運動を行い、圧縮機側シリンダ室７３ｃ，７３ｄ内の双方に出入りするようになっている。
【００４４】なお、回転シリンダ部材２は、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄ側が圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄよりも小径に形成されている。また、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄと圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄとは、回転シリンダ部材２の回転方向に対して、例えば４５度ずれている。ただし、ずらす角度は４５度に限るものではないことは勿論である。各シリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄをずらして形成することで、薄肉となる部分を分散し、回転シリンダ部材２の強度を確保することができる。
【００４５】圧縮機側ピストン保持部材７５は、回転シリンダ部材２の外径よりも小さい外径を有する円形形状で形成されている。圧縮機側ピストン保持部材７５の圧縮機側回転中心位置Ｘ６は、上述の回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置に設けられている。
【００４６】圧縮機側ピストン保持部材７５の回転シリンダ部材２側の面には、圧縮機側ピストン８を自転可能に保持する圧縮機側保持軸７６と、圧縮機側ピストン９を自転可能に保持する圧縮機側保持軸７７とが立設固定されている。
【００４７】圧縮機側ピストン８は燃焼室側ピストン３，４と同様、往復直線運動時における前後の面が若干丸みを有するように形成されている。また、圧縮機側ピストン８の中心部分には孔８ａが形成されており、この孔８ａに圧縮機側保持軸７６を挿入することで、圧縮機側ピストン８は圧縮機側保持軸７６に自転可能に保持される。
【００４８】圧縮機側ピストン９は燃焼室側ピストン８と同様、往復直線運動時における前後の面が若干丸みを有するように形成されている。また、圧縮機側ピストン９の中心部分には孔９ａが形成されており、この孔９ａに圧縮機側保持軸７７を挿入することで、圧縮機側ピストン９は圧縮機側保持軸７７に自転可能に保持される。
【００４９】この様に構成された圧縮機側回転機構７１は、ケーシング６の下ケース６４内に収容されている。また、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏと圧縮機側ピストン保持部材７５の回転中心位置Ｘ６は、回転シリンダ部材２の図示しないピッチ円の半径の距離の１／２だけ離れている。このため、後述するように、回転シリンダ部材２の回転数対圧縮機側ピストン保持部材７５の回転数対圧縮機側ピストン８，９の対応するシリンダ室７３ａ～７３ｄ間を往復する動作数の比は、１：２：１となる。
【００５０】ケーシング６は、２つのケース半体、すなわち燃焼室側回転機構７０を回転自在に支持するための上ケース６３と、圧縮機側回転機構７１を回転自在に支持するための下ケース６４とから構成されている。上ケース６３には、回転シリンダ部材２を回転自在に支持するスラスト軸受け面６３ｂが形成されている。このスラスト軸受け面６３ｂに対向して、台部２５の外周部分にはリブ２５ａが形成されている。また、下ケース６４には、回転シリンダ部材２を回転自在に支持するスラスト軸受け面６４ｂが形成されている。このスラスト軸受け面６４ｂに対向して、扇形台部６５の外周部分にはリブ６５ａが形成されている。このように、各スラスト軸受け面６３ｂ，６４ｂによって回転シリンダ部材２の各台部２５，６５の外周部分を平面受けすることで、回転シリンダ部材２の回転を安定させることができる。なお、上ケース６３と下ケース６４は、各合わせ面６３ａと６４ａを重ね合わせてネジ７８により固定される。
【００５１】上ケース６３には、図９に示すように、燃焼室側回転機構７０に対向する吸気ポート７９と排気ポート８０が形成されている。吸気ポート７９と排気ポート８０は回転シリンダ部材２を収容する内周面に形成されたスリットで、回転シリンダ部材２が回転すると、各燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄとそれぞれ連なるようになっている。すなわち、ポート７９，８０が各シリンダ室２３ａ～２３ｄにオーバーラップ（対向）するとポート７９，８０が開き、ポート７９，８０が各シリンダ室２３ａ～２３ｄから外れるとポート７９，８０が閉じることになり、開閉バルブとして機能する。
【００５２】排気ポート８０は排気通路８１を介してケーシング６の外に設けられた図示しない排気管や消音器（マフラー）等に接続されている。この排気通路８１は、上ケース６３の下ケース６４に対する合わせ面６３ａに形成された溝であり、上ケース６３を下ケース６４に重ね合わすことで通路となる。また、吸気ポート７９は、排気ポート８０に比べて、周方向に対して極めて狭い範囲に形成されている。したがって、圧縮機側回転機構７１から供給された燃料混合気の圧力をあまり低下させることなく、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄに充填することができる。また、上ケース６３にはスリット状の燃焼口９２が形成されている。燃焼口９２は、回転シリンダ部材２の回転方向に対して吸気ポート７９の後側に形成されている。この燃焼口９２には燃焼手段としての点火プラグ９３を挿入するための孔９７が連通している。点火プラグ９３は、例えばいわゆる焼玉であり、最初に通電することで火種を生じさせ、その後はシリンダ室２３ａ～２３ｄ内の燃焼によって火種を維持するものである。燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄが燃焼口９２にオーバーラップすることで燃焼が行われるので、点火プラグ９３によって常時火種を形成しておくことができる。即ち、燃焼させるタイミングを回転シリンダ部材２等の回転によってとることができるので、燃焼手段側でタイミングをとる必要がなくなり、その制御が簡単になる。ただし、スパークプラグのように、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄが燃焼口９２にオーバーラップするタイミングで点火させるものを使用しても良いことは勿論である。。
【００５３】なお、回転シリンダ部材２に対して、吸気ポート７９は例えば約１５度、燃焼口９２は例えば約６０度、排気ポート８０は例えば約１１０度に亘って形成されている。
【００５４】一方、下ケース６４には、図１０に示すように、圧縮機側回転機構７１に対向する吸込口６１と吐出口６２が形成されている。吸込口６１と吐出口６２は回転シリンダ部材２を収容する内周面に形成されたスリットで、回転シリンダ部材２が回転すると、各圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄとそれぞれ連なるようになっている。吸込口６１は連通孔８２を介してジョイント８３に連通しており、図１１に示す燃料供給系に接続されている。また、吐出口６２は、吸込口６１に比べて、回転方向に対して極めて狭い範囲に形成されている。したがって、圧縮機側ピストン８，９によって圧縮した圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄ内の燃料の混合気を、高圧のまま一気に吐出口６２から排出することができる。吐出口６２は、圧縮混合気通路８４を介して燃焼室側回転機構７０の吸気ポート７９に連通されている。圧縮混合気通路８４は、上ケース６３の合わせ面６３ａに形成された溝で、上ケース６３と回転シリンダ部材２に挟まれた通路となる。
【００５５】なお、回転シリンダ部材２に対して、吸込口６１は例えば約８０度、吐出口６２は例えば約１０度に亘って形成されている。
【００５６】各ケース６３，６４は合わせ面６３ａ，６４ａに形成された凹凸の印篭構造によって正確に位置決めした状態で重ね合わされる。本実施形態では、上ケース６３の合わせ面６３ａに凸部９４を形成すると共に、下ケース６４の合わせ面６４ａに凹部９５を形成し、凸部９４を凹部９５にはめ込むことで各合わせ面６３ａ，６４ａを正確に位置決めし、ずれを防止し、燃焼室側回転機構７０と圧縮機側回転機構７１のセンタ決めをしている。ただし、下ケース６４の合わせ面６４ａに凸部９４を、上ケース６３の合わせ面６３ａに凹部９５を形成するようにしても良い。
【００５７】また、各ケース６３，６４には、放熱用のフィン９６が多数形成されている。なお、フィン９６を形成する位置は、図示のものに限るものではなく適宜変更可能である。
【００５８】燃料供給系は、例えば図１１に示すように、空気取込み口８５、フィルタ８６、キャブレター８７、燃料タンク８８を備えて構成されている。圧縮機側回転機構７１の回転によって生じる負圧により空気取込み口８５から取り込まれた空気は、フィルタ８６を通過してキャブレター８７に流入し、燃料タンク８８から吸い上げられた燃料と混合されて混合気となった後、ジョイント８３から連通孔８２を通じて吸込口６１に吸い込まれる。なお、キャブレター８７に代えて燃料ノズルを備え、加圧された燃料を燃料ノズルから空気の流れに向けて噴霧して混合気を形成するようにしても良い。
【００５９】このエンジン１は、背圧逃がし手段を備えている。この背圧逃がし手段は、作動中に回転シリンダ部材２の両側間に発生する背圧を逃がして回転シリンダ部材２や燃焼室側及び圧縮機側ピストン保持部材５，７５等の相対回転を円滑にする為のもので、例えば、回転シリンダ部材２を軸方向に貫通する孔１２と、燃焼室側ピストン保持部材５を貫通する孔１３と、圧縮機側ピストン保持部材７５を貫通する孔１４である。回転シリンダ部材２を貫通する孔１２は、回転シリンダ部材２の両面の燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄと圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄを避けた位置に設けられている。燃焼室側ピストン保持部材５を貫通する孔１３は、燃焼室側保持軸５２，５３と同一周上に設けられている。圧縮機側ピストン保持部材７５を貫通する孔１４は、圧縮機側保持軸７６，７７と同一周上に設けられている。なお、各貫通孔１２～１４は、後述する潤滑オイルの循環路ともなる。
【００６０】ただし、各貫通孔１２～１４に代えて、回転シリンダ部材２，燃焼室側ピストン保持部材５，圧縮機側ピストン保持部材７５の外周面に溝を設けて通路を形成したり、回転シリンダ部材２，燃焼室側ピストン保持部材５，圧縮機側ピストン保持部材７５の外周面に対向する各ケース６３，６４の内壁に溝を設けてこれを通路を形成しても良い。
【００６１】また、このエンジン１は、潤滑オイル循環機構を備えている。この潤滑オイル循環機構は、上ケース６３と下ケース６４の間に形成されたオイルタンク８９と、このオイルタンク８９内のオイルを圧縮機側の支持部材である下ケース６４に形成された吸込口６１に導く第１のオイル通路９０と、下ケース６４内即ち圧縮機側回転機構７１を潤滑したオイルを吐出口６２から燃焼室側の支持部材である上ケース６３に形成された吸気ポート７９に導く第２のオイル通路８４と、上ケース６３内即ち燃焼室側回転機構７０を潤滑したオイルを排気ポート８０の近傍からオイルタンク８９に導く第３のオイル通路９１を備えて構成されている（図１２～図１４）。オイルタンク８９には、オイル供給穴８９１とオイル抜き穴８９２が形成されている。
【００６２】第１のオイル通路９０は、下ケース６４の合わせ面６４ａに溝を形成し、下ケース６４と上ケース６３とを重ね合わせることでこれらの間に形成される通路である。また、本実施形態では、圧縮混合気通路８４を上述の第２のオイル通路として利用している。また、第３のオイル通路９１は上ケース６３に形成されている。
【００６３】この潤滑オイル循環機構では、回転シリンダ部材２とピストン保持部材５，７５等の回転によってオイルを循環させている。即ち、圧縮機側回転機構７１の回転により吸込口６１付近の圧力がオイルタンク８９内の圧力よりも低下するので、オイルがオイルタンク８９から第１のオイル通路９０を通って吸込口６１に移動する。そして、吸込口６１に移動したオイルは回転シリンダ部材２等の回転によって圧縮機側回転機構７１を潤滑しながら吐出口６２に移動し、圧縮された混合気と一緒になって圧縮混合気通路８４を吸気ポート７９に向けて流れる。吸気ポート７９に流入したオイルは、回転シリンダ部材２等の回転によって燃焼室側回転機構７０を潤滑しながら排気ポート８０に移動し、この排気ポート８０付近はオイルタンク８９内よりも高圧になっているので、第３のオイル通路９１を流れてオイルタンク８９内へと循環する。なお、各摺動面の潤滑は、燃料の混合気によっても行われる。
【００６４】なお、このエンジン１は、実際には図３及び図４に示す姿勢で使用するものであり、オイルタンク８９は燃焼室側回転機構７０と圧縮機側回転機構７１の下方に設けられている。そして、第１のオイル通路９０はオイルタンク８９の底部に開口し、第３のオイルタンク９１はオイルタンク８９の天井部に開口している。また、オイルタンク８９には、図１５に示すように、オイル残量を確認するための窓９８が形成されている。さらに、オイル抜き、オイル供給のための穴８９２，８９１が設けられ、ネジで塞がれている。
【００６５】次に、エンジン１の動作について説明する。先ず最初に、図１６（Ａ）～（Ｆ）に基づいて燃焼室側回転機構７０の動作原理について説明する。なお、図１６（Ａ）～（Ｆ）は、回転シリンダ部材２の回転角にして１５度おきに示したものである。
【００６６】いま、燃焼室側シリンダ室２３ｄに注目して説明すると、先ず、図１６（Ａ）の状態では、燃焼室側シリンダ室２３ｄは吸気ポート７９の手前側に位置しており、燃焼室側ピストン４は燃焼室側シリンダ室２３ｄの最外周端部に位置している。
【００６７】この状態で、点火プラグ９３をオンし、出力軸５１を外部より時計回り方向に回転させると、燃焼室側ピストン保持部材５と回転シリンダ部材２が回転し、燃焼室側シリンダ室２３ｄは吸気ポート７９に対向（オーバーラップ）し、また、燃焼室側ピストン４は燃焼室側空洞部２２に向けて移動し始める（図１６（Ｂ））。このため、圧縮機側回転機構７１によって圧縮された混合気が吸気ポート７９から燃焼室側シリンダ室２３ｄ内に流入し始める。
【００６８】そして、燃焼室側ピストン保持部材５と回転シリンダ部材２がさらに回転し続けることで（図１６（Ｃ））、燃焼室側シリンダ室２３ｄ内には十分な量の圧縮混合気が充填される。この後、燃焼室側シリンダ室２３ｄに対して吸気ポート７９が閉じた（図１６（Ｄ））後、さらに回転シリンダ部材２が回転することで燃焼室側シリンダ室２３ｄが燃焼口９２にオーバーラップする（図１６（Ｅ））ので、燃焼室側シリンダ室２３ｄ内の混合気が点火プラグ９３によって点火される。これにより、この混合気は一気に燃焼して急激に膨張し、燃焼室側ピストン４を燃焼室側シリンダ室２３ｃに向けて移動させる（図１６（Ｆ））。この移動力が後述するように燃焼室側ピストン保持部材５と回転シリンダ部材２の回転力となる。
【００６９】この後、燃焼室側ピストン４は燃焼室側シリンダ室２３ｄから燃焼室側シリンダ室２３ｃに移動するが、燃焼室側ピストン保持部材５と回転シリンダ部材２の更なる回転によって燃焼室側ピストン４は燃焼室側シリンダ室２３ｄに戻る。このとき、燃焼室側シリンダ室２３ｄは排気ポート８０にオーバーラップしているので、即ち、燃焼室側シリンダ室２３ｄが図１６（Ｅ）に記載されているシリンダ室２３ｃの位置に移動しているので、燃焼室側シリンダ室２３ｄ内の燃焼済みガスは排気ポート８０から排出される。
【００７０】そして、以上の動作は各シリンダ室２３ａ～２３ｄについて順番に繰り返されるので、燃焼室側ピストン保持部材５と回転シリンダ部材２は回転し続ける。すなわち、エンジン１が回転し続ける。
【００７１】この燃焼室側回転機構７０では、燃焼室側ピストン３，４が保持されている燃焼室側自転中心位置Ｘ１，Ｘ２が燃焼室側回転中心位置Ｘ５に対してずれていることから、燃焼室側ピストン３，４が対応する燃焼室側シリンダ室２３ａ・２３ｂ，２３ｃ・２３ｄを往復移動する力は燃焼室側ピストン保持部材５を回転させる力となる。また、燃焼室側ピストン保持部材５が回転することで、燃焼室側ピストン３，４は燃焼室側回転中心位置Ｘ５まわりに回転移動することになるので、回転シリンダ部材２を回転軸心ｏまわりに回転させることができる。
【００７２】燃焼室側ピストン保持部材５には出力軸５１が固定されているので、燃焼室側回転機構７０の作動によって出力軸５１が回転する。また、燃焼室側回転機構７０と圧縮機側回転機構７１とでは回転シリンダ部材２を共有しているので、燃焼室側回転機構７０の作動によって圧縮機側回転機構７１も作動することになる。
【００７３】次に、圧縮機側回転機構７１の作動原理を図１７（Ａ）～（Ｆ）に基づいて説明する。上述の燃焼室側回転機構７０では燃焼室側ピストン３，４の往復運動によって燃焼室側ピストン保持部材５と回転シリンダ部材２を回転運動させていたが、圧縮機側回転機構７１は回転シリンダ部材２の回転運動によって圧縮機側ピストン８，９を往復運動させて混合気を圧縮するものである。この圧縮機側回転機構７１では、吸気行程と圧縮行程を交互に繰り返すことで混合気を圧縮する。
【００７４】まず最初に吸気行程について、圧縮機側シリンダ室７３ｄに着目して説明する。回転シリンダ部材２の回転によって圧縮機側ピストン保持部材７５が回転すると、圧縮機側ピストン９は図１７（Ａ）に示す圧縮機側シリンダ室７３ｄの外側位置から圧縮機側空洞部７２に向けて移動する（図１７（Ｂ））。そして、圧縮機側ピストン保持部材７５と回転シリンダ部材２が図１７（Ｃ）に示す位置まで回転すると、圧縮機側シリンダ室７３ｄが吸込口６１にオーバーラップするので、圧縮機側ピストン９の移動に伴う負圧によって混合気が吸込口６１から圧縮機側シリンダ室７３ｄ内に吸い込まれる（図１７（Ｄ）～（Ｆ））。そして、圧縮機側ピストン保持部材７５と回転シリンダ部材２がさらに回転すると、圧縮機側シリンダ室７３ｄが吸込口６１から外れるので吸気行程が終了し、さらに、この圧縮機側シリンダ室７３ｄが図１７（Ａ）の圧縮機側シリンダ室７３ａの位置まで回転すると、圧縮行程が開始される。
【００７５】この圧縮行程を圧縮機側シリンダ室７３ａに着目して説明する。回転シリンダ部材２の回転によって圧縮機側ピストン保持部材７５が回転すると、圧縮機側ピストン８は圧縮機側空洞部７２の位置から圧縮機側シリンダ室７３ａ内に進入する（図１７（Ａ）（Ｂ））。そして、回転シリンダ部材２と圧縮機側ピストン保持部材７５の更なる回転により、圧縮機側ピストン８はシリンダ室７３ａ内の外側位置に向けて移動する（図１７（Ｃ）（Ｄ））ので、圧縮機側シリンダ室７３ａ内の混合気が圧縮される。そして、この混合気が十分圧縮されると（図１７（Ｅ））、圧縮機側シリンダ室７３ａが吐出口６２とオーバーラップし（図１７（Ｆ））、圧縮機側シリンダ室７３ａ内の圧縮混合気が圧縮混合気通路８４に向けて圧送される。
【００７６】以上の作動は、各圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄについて順番に繰り返されるので、ピストン８，９は次々に混合気を圧縮して燃焼室側回転機構７０に供給する。
【００７７】つまり、燃料供給系から供給される燃料混合気は、吸込口６１から圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄに吸い込まれ圧縮機側ピストン８，９によって圧縮された後、吐出口６２から圧縮混合気通路８４を通って吸気ポート７９に圧送される。そして、この吸気ポート７９から燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄ内に充填された混合気は、点火プラグ９３によって点火されて燃焼した後、燃焼済みガスとなって排気ポート８０から排気される。
【００７８】このエンジン１では回転シリンダ部材２がケーシング６に対して回転することで、燃焼室側回転機構７０の各燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄが吸気ポート７９，燃焼口９２，排気ポート８０に対して順番にオーバーラップし、また、圧縮機側回転機構７１の各圧縮機側シリンダ室７３ａ～７３ｄが吸込口６１，吐出口６２に対して順番にオーバーラップする。即ち、回転シリンダ部材２の回転によって各シリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄを開閉することができる。このため、各通路を開閉するためにバルブ機構等の複雑な機構が不要であり、レシプロエンジン等で必要とされるオーバーヘッドカム機構等の複雑な給排気バルブ機構を備える必要がなくなり、簡単な構造の内燃エンジンを得ることができる。また、吸気ポート７９，燃焼口９２，排気ポート８０，吸込口６１，吐出口６２の位置に応じて各シリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄが開閉するタイミングが決定されるので、エンジン１の使用等により開閉タイミングが狂うことがない。
【００７９】また、各ピストン３，４，８，９は、回転シリンダ部材２が１回転する間に対応するシリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄ間を１往復するようになっており、各ピストン３，４，８，９の往復動作数と回転シリンダ部材２の回転数とが１：１の関係になっている。すなわち、回転シリンダ部材２の回転数対ピストン保持部材５，７５の回転数対ピストン３，４，８，９の対応するシリンダ室間を往復する動作数の比が、１：２：１となっている。
【００８０】また、上述したように、ピストン３，４，８，９の横断面形状と対応するシリンダ室の横断面形状を一致させているので、エンジン１が組み付けられると、各シリンダ室に対してピストン３，４，８，９の上面，両側面，底面はピストン３，４，８，９の全長に亘って面接触することになり、各シリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄと各ピストン３，４，８，９の間の気密性が確保される。すなわち、混合気の漏れをより確実に防止することができ、効率の良いロータリ式エンジンとすることができる。
【００８１】また、燃焼室側回転機構７０と圧縮機側回転機構７１とを分離させ、燃焼室側シリンダ室２３ａ～２３ｄで次々に燃焼を行うようにしているので、発生する回転力がとぎれることが無く、円滑に回転させることができる。
【００８２】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００８３】例えば、上述の各実施の形態では、ピストン３，４，８，９の横断面形状と各シリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄの横断面形状を一致させることで各ピストン３，４，８，９の周囲から混合気が漏れるのを防止する構成となっているが、これに加え各ピストン３，４，８，９と各シリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄとの間、すなわち対向面部分を磁性流体や粘性グリス等で埋めるようにしてもよい。なお、磁性流体で埋める場合は、各ピストン３，４，８，９内部に、磁性流体を隙間部分に保持する保持手段としてのマグネットを備えるようにしたり、シリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄを区切る扇状の台部２５，６５中にマグネットを埋め込むようにしたり、またその両者にマグネットを備えるようにするのが好ましい。
【００８４】また、ピストン３，４，８，９の形状やシリンダ室２３ａ～２３ｄ，７３ａ～７３ｄの横断面形状は、図５に示したものに限るものではなく、例えば図１８～図２２に示す異形状の横断面形状を有するものであっても良く、また、図２３に示すものであっても良い。さらに、その他の形状であっても良い。
【００８５】また、上述の説明では、出力軸５１を燃焼室側回転機構７０の燃焼室側ピストン保持部材５に取り付けて燃焼室側回転機構７０より出力を取り出すようにしていたが、図２４，図２５に示すように、圧縮機側回転機構７１の圧縮機側ピストン保持部材７５に取り付けて圧縮機側回転機構７１より出力を取り出すようにしても良い。また、図示はしていないが、燃焼室側回転機構７０と圧縮機側回転機構７１の両方から出力を取り出すようにしても良い。
【００８６】また、上述の説明では、燃焼室側回転機構７０及び圧縮機側回転機構７１のシリンダ室の数を４つ，ピストンの数を２つとしていたが、必ずしもこの数の組み合わせに限るものではない。例えば、シリンダ室の数を６つ，ピストンの数を３としてもよい。即ち、燃焼室側回転機構７０及び圧縮機側回転機構７１を、図２６に示すような回転機構としても良い。この場合のシリンダ室２３ａ～２３ｆとピストン３Ａ～３Ｃの関係を、図２６に基づいて簡単に説明する。
【００８７】図２６の例では、ケーシング６内に６つのシリンダ室２３ａ～２３ｆと６つの扇状の台部２５を備えた回転シリンダ部材２が回転自在に配置されている。そして、回転シリンダ部材２の偏心位置には、ピストン保持部材５が回転自在に配置され、このピストン保持部材５には、３つのピストン３Ａ，３Ｂ，３Ｃが回転自在に保持されている。なお、上述の場合と同様に、この回転機構のケーシング６内に配置された回転シリンダ部材２とピストン保持部材５の回転の比率は、ピストン保持部材５の回転数が２に対して回転シリンダ部材２の回転数が１である。
【００８８】この例でも上述の場合と同様に、ピストン保持部材５の回転により各ピストン３Ａ～３Ｃが図中時計回り方向に回転すると、この動作に伴い回転シリンダ部材２も同方向に回転するようになっている。これにより、ピストン３Ａがシリンダ室２３ａ，２３ｂ間を、ピストン３Ｂがシリンダ室２３ｃ，２３ｄ間を、ピストン３Ｃがシリンダ室２３ｅ，２３ｆ間を、それぞれ空洞部２２を横切りながら見た目上の往復運動するようになっている。
【００８９】なお、各ピストン３Ａ～３Ｃの長手方向の寸法は、空洞部２２を横切る際に、空洞部２２の両側のシリンダ室の内壁双方に係合することが可能なものとなっている。したがって、各ピストン３Ａ～３Ｃは、空洞部２２を横切る際には両側のシリンダ室に同時に接触することとなる。なお、各ピストン３Ａ～３Ｃは、空洞部２２を横切る際に互いに他のピストン３Ａ～３Ｃにぶつかり合わないように設計されているのは勿論である。これにより、図２６の例では、各ピストン３Ａ～３Ｃが常時いずれかのシリンダ室にガイドされながら回転移動し、その結果各ピストン３Ａ～３Ｃが各シリンダ室２３ａ～２３ｆ内に確実に出入する。
【００９０】なお、図２６に示すような６つのシリンダ室２３ａ～２３ｆ及び３つのピストン３Ａ～３Ｃを有するタイプの回転機構は、トルク変動が少ないものとなる。また、シリンダ室の数及びピストンの数は、上述したものに限らず、シリンダ室の数を偶数としかつピストンの数をシリンダ室の数の半分で構成すれば、シリンダ室の数を２つとしたりあるいは８個以上としても良い。また、ピストンの数は、シリンダ室の数の半分ではなく、半分より少ない数としてもよい。
【００９１】また、上述の場合には、排気通路８１を各ケース６３，６４の合わせ面６３ａ，６４ａに沿って形成していたが、例えば出力軸５１の延びる方向と平行な方向に形成しても良く、又は各部材に邪魔にならない方向に引き回しても良い。
【００９２】また、回転シリンダ部材２や各ピストン保持部材５，７５を、ボールベアリング等の転がり軸受けや、メタル軸受け等の滑り軸受け、動圧軸受け等によって支持するようにしても良い。
【００９３】また、上述の説明では、ピストン３，４の孔３ａ，４ａ内に保持軸５２，５３を直接挿入していたが、これらの間にガイド駒４４を介在させるようにしても良い。ガイド駒４４を図２７に示す。ガイド駒４４とピストン３，４の孔３ａ，４ａとの間には、ピストン幅方向に若干のがた付きが設けられている。したがって、たとえ保持軸５２，５３の軸心とピストン３，４の自転中心位置Ｘ１，Ｘ２がずれていたとしても当該ずれを吸収しながらピストン３，４を回転中心位置Ｘを中心に回転運動させることができる。このため、要求される部品の加工精度を落とすことができ、加工が容易になって製造コストを下げることができる。同様に、ピストン８，９と保持軸７６，７７の間にガイド駒４４を設けても良く、この場合にも、たとえ保持軸７６，７７の軸心とピストン８，９の自転中心位置Ｘ３，Ｘ４がずれていたとしても当該ずれを吸収しながらピストン８，９を回転中心位置Ｘ６を中心に回転運動させることができ、要求される部品の加工精度を落とすことができ、加工が容易になって製造コストを下げることができる。
【００９４】また、燃焼室側回転機構７０，圧縮機側回転機構７１の内部やオイルタンク８９をメカニカルシール等によりシールしても良い。
【００９５】また、燃焼室側回転機構７０を複数連結して多段式にしても良い。同様に、圧縮機側回転機構７１を複数連結して多段式にしても良い。
【００９６】また、図２８に示すように、回転シリンダ部材２と各ケース６３，６４の間にそれぞれスラスト軸受けプレート１０１を介在させるようにしても良い。このスラスト軸受けプレート１０１は、例えば各ケース６３，６４の外側からそれぞれ例えば６本のねじによってスラスト方向のがた付きを調整可能なものであり、６本のうちの３本は押しねじ１０２、他の３本は引きねじ１０３となっている。押しねじ１０２と引きねじ１０３は周方向に交互に並んで配置されている。各押しねじ１０２によってスラスト軸受けプレート１０１の端面を押し、各引きねじ１０３をスラスト軸受けプレート１０１のねじ孔にねじ込んで引っ張るようにすることで、スラスト軸受けプレート１０１の位置や角度を調整することができる。各ねじ１０２，１０３とケース６３，６４の間は、Ｏリングによってシールされている。また、潤滑のため、同心状の受け面は２条となっており、潤滑オイルを潤滑させるために、同心円を部分的にカットした形状となっている。
【００９７】また、使用する燃料は、ガソリンや軽油等に限るものではなく、天然ガスやその他の気体燃料を使用しても良い。
【００９８】また、回転シリンダ部材２とピストン３，４，８，９は鉄系材料、上ケース６３、下ケース６４はアルミ系材料を使用することが望ましい。すなわち、線膨張率がアルミ系材料＞鉄系材料であり、温度分布は、上ケース６３，下ケース６４＜回転シリンダ部材２、ピストン３，４，８，９であるので、発熱時に、外部の方が当然温度は低いため、内部の寸法変化量＜外部の寸法変化量としておく。ただし、動作時に各部品のクリアランスは当然最適化されている。
【００９９】さらに、上述の説明では、燃焼室側回転機構７０と圧縮機側回転機構７１を同一のケーシング６内に収容し、これらを一体化していたが、燃焼室側回転機構７０に対して圧縮機側回転機構７１を別体にしても良い。また、圧縮機側回転機構７１としては、例えば、ベーン型の回転圧縮機構等、公知の回転圧縮機構を使用しても良い。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のロータリ式エンジンでは、第１の回転軸心を中心として形成された第１の空洞部に連通し、該第１の空洞部を挟んで対向する少なくとも一対の第１のシリンダ室を有する円形形状の第１の回転シリンダ部材と、第１の回転シリンダ部材の第１の回転軸心から偏心した第１の回転中心位置を中心として回転する第１のピストン保持部材とを、第１の支持部材にそれぞれ回転自在に支持すると共に、第１のピストン保持部材の第１の回転中心位置から偏心した第１の自転中心位置には、その位置を中心として回動可能に第１のピストンが保持され、第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材との相対回転により第１のピストン自体が第１の自転中心位置を中心として回動しながらかつ第１の回転中心位置を中心として回転することによって一対の第１のシリンダ室の双方に出入りすると共に、第１の支持部材に第１のシリンダ室に連なる吸気ポート、燃焼口、燃焼手段及び排気ポートを備え、吸気ポートより第１のシリンダ室に圧縮した燃料の混合気を送り込み、燃焼手段を用いて燃焼口で燃焼させて膨張させることで第１のピストンを動かして第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材を相対回転させると共に、第１の回転シリンダ部材と第１のピストン保持部材のうち少なくとも一方の回転を出力する出力伝達部材を備えているので、効率が良く、回転バランスに優れたロータリ式エンジンを実現することができる。また、ピストンとシリンダ室とを面接触させることができるので、気密性を確保することができ、信頼性を向上させることができる。
【０１０１】また、請求項２記載のロータリ式エンジンでは、第１の回転シリンダ部材又は第１のピストン保持部材の回転によって回転駆動され、吸気ポートに燃料の混合気を圧送する圧縮機構を備えているので、エンジンの出力を利用して燃料の混合気を圧縮して第１のシリンダ室内に送り込むことができる。
【０１０２】また、請求項３記載のロータリ式エンジンでは、圧縮機構は、第２の回転軸心を中心として形成された第２の空洞部に連通し、該第２の空洞部を挟んで対向する少なくとも一対の第２のシリンダ室を有する円形形状の第２の回転シリンダ部材と、第２の回転シリンダ部材の第２の回転軸心から偏心した第２の回転中心位置を中心として回転する第２のピストン保持部材とを、第２の支持部材にそれぞれ回転自在に支持すると共に、第２のピストン保持部材の第２の回転中心位置から偏心した第２の自転中心位置には、その位置を中心として回動可能に第２のピストンが保持され、第２の回転シリンダ部材と第２のピストン保持部材との相対回転により第２のピストン自体が第２の自転中心位置を中心として回動しながらかつ第２の回転中心位置を中心として回転することによって一対の第２のシリンダ室の双方に出入りすると共に、第２の支持部材に第２のシリンダ室に連なる吸込口及び吐出口を備えており、第１の回転シリンダ部材又は第１のピストン保持部材の回転によって第２の回転シリンダ部材と第２のピストン保持部材を相対回転させることで第２のピストンを動かして吸込口から第２のシリンダ室内に吸い込んだ燃料の混合気を圧縮して吐出口から吸気ポートに送り込むようにしているので、請求項１記載のロータリ式エンジンと同様の動作原理に基づく回転機構によって圧縮機構を実現することができる。このため、圧縮機構も効率が良く、回転バランスに優れたものとなる。
【０１０３】また、請求項４記載のロータリ式エンジンでは、円板材料の一側面に第１のシリンダ室を形成し、他側面に第２のシリンダ室を形成することで、第１の回転シリンダ部材と第２の回転シリンダ部材を一体化させると共に、第１の支持部材と第２の支持部材を同一のものとしたので、圧縮機構を内部に備えるロータリ式エンジンを提供することができる。
【０１０４】また、請求項５記載のロータリ式エンジンでは、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室を回転方向に対してずらして配置しているので、回転シリンダ部材の強度を確保することができる。
【０１０５】また、請求項６記載のロータリ式エンジンのように、ピストンのピストン保持部材側に対向する面は平面とし、ピストン保持部材と面接触するようにしても良い。
【０１０６】また、請求項７記載のロータリ式エンジンでは、第１の回転シリンダ部材の回転数対第１のピストン保持部材の回転数対第１のピストンのシリンダ室間を往復する動作数の比と、第２の回転シリンダ部材の回転数対第２のピストン保持部材の回転数対第２のピストンのシリンダ室間を往復する動作数の比が、１：２：１となっているので、各部材同士をバランス良く確実に無理なく回転させることができ、回転時の振動や騒音を軽減することができる。また、これにより摺動面の摩耗防止を図ることができ、耐久性を向上させることができる。
【０１０７】また、請求項８記載のロータリ式エンジンでは、第１及び第２のピストンの横断面形状を異形状とし、当該形状に第１及び第２のシリンダ室の横断面形状を一致させているので、第１及び第２のピストンが摺動するシリンダ室の両側壁を底面に対して垂直に形成せずに済むので、シリンダ室の加工が容易になる。
【０１０８】また、請求項９記載のロータリ式エンジンでは、第１及び第２のピストンの横断面形状の異形状は、第１及び第２のピストンの底面の両コーナー部分を丸めた形状としているので、ピストンが摺動するシリンダ室のコーナー部分を丸めた形状にすること可能になり、シリンダ室の加工がより一層容易になる。
【０１０９】また、請求項１０記載のロータリ式エンジンでは、オイルタンクと、該オイルタンク内のオイルを第２の支持部材の吸込口に導く第１のオイル通路と、第２の支持部材内を潤滑したオイルを第２の支持部材の吐出口から第１の支持部材の吸気ポートに導く第２のオイル通路と、第１の支持部材内を潤滑したオイルを第１の支持部材の排気ポートの近傍からオイルタンクに導く第３のオイル通路を有し、第１及び第２の回転シリンダ部材と第１及び第２のピストン保持部材の回転によってオイルを循環させる潤滑オイル循環機構を備えているので、エンジンの回転を利用して、摺動面にオイルを潤滑させることができる。このため、安定した回転状態となり信頼性を向上させることができる。
【０１１０】また、請求項１１記載のロータリ式エンジンでは、第１及び第２の回転シリンダ部材と第１及び第２のピストン保持部材の相対回転の抵抗となる背圧を減少させる背圧逃がし手段を備えているので、回転シリンダ部材やピストン保持部材等の動きをスムーズにすることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００２２３３【氏名又は名称】株式会社三協精機製作所
【出願日】	平成１２年２月２９日（２０００．２．２９）
【代理人】	【識別番号】１０００８７４６８【弁理士】【氏名又は名称】村瀬一美
【公開番号】	特開２００１－２４１３０１（Ｐ２００１－２４１３０１Ａ）
【公開日】	平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【出願番号】	特願２０００－５４９５１（Ｐ２０００－５４９５１）