| 【発明の名称】 |
駆動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】武田 大
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| 【要約】 |
【課題】微量の燃料供給により駆動する、高効率、且つ、クリーンなピストン構成の駆動装置を提供する。
【解決手段】環状のブロック1'と、その中心に回転可能に配備された駆動軸３と、ブロック1'の外周面に密着回転可能に配され駆動軸３に固定された環状のフライホイル２と、ブロック1'に放射状且つ等間隔に固定されたピストン機関部６と、それらの各コネクティングロッド５が連結され駆動軸３に固定されたクランク４と、始動装置とよりなり、各ピストン機関部６の案内口８に続くブロック1'の体内には、フライホイル２の回転方向を向き、外周側に噴射口10を有しピストン機関部６からの気化燃料混合空気を断熱圧縮して封じ込める気密室９が設けられ、フライホイル２には、その回転によって開口部が気密室９の噴射口10と一致したときに気化燃料混合空気が断熱圧縮時の発熱により爆発的に燃焼するエネルギーを受ける享受室14が形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】環状のブロックと、その中心に回転可能に配備された駆動軸と、ブロックの外周面に密着回転可能に配され駆動軸に固定された環状のフライホイルと、ブロックに放射状、且つ、等間隔に取付けられ、燃料が微量供給されるピストン機関部と、それらの各コネクティングロッドが連結され駆動軸に固定されたクランクと、始動装置とよりなり、各ピストン機関部の気化燃料混合空気の案内口に続くブロックの体内には、フライホイルの回転方向を向き、外周側に噴射口を有しピストン機関部からの気化燃料混合空気を断熱圧縮して封じ込める気密室が設けられ、フライホイルの体内には、その回転によって開口部が気密室の噴射口と一致したときに、高圧縮気化燃料混合空気が断熱圧縮時の発熱により爆発的に燃焼するエネルギーを受ける享受室が形成された駆動装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、断熱圧縮によって発生する熱によって気化燃料混合空気が爆発的に燃焼するエネルギーを利用するピストン構成の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガソリン等の化石燃料によるピストン構成の内燃機関は、従来、広く知られている。その内燃機関は、シリンダー内の燃料の爆発エネルギーによるピストンの往復動をクランクシャフトの回転に変換するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の内燃機関は、ピストンが最前進して戻る瞬間にクランクとコネクティングロッドが一直線状に並ぶことにより大きなエネルギーロスが生じるし、熱効率も非常に悪く、その上、排気ガスによる様々な公害が大きな問題となっている。また、機関損壊の危惧、アンチノック負荷、冷却の必要性等の諸問題点を内包している。
【０００４】本発明は、極めて微量の燃料供給により駆動する、高効率、且つ、クリーンなピストン構成の駆動装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するするための手段】本発明の駆動装置は、短円筒状枠体１と、その内部にその周壁部と一定間隔を空けて固定された環状の取付ブロック１’と、枠体１の底部中心に回転可能に貫通配備された駆動軸３と、取付ブロック１’の外周面に密着回転可能に配され、駆動軸３に固定された環状のフライホイル２と、取付ブロック１’に放射状、且つ、等間隔に取付けられたピストン機関部６と、各ピストン機関部６のそれぞれのコネクティングロッド５が連結され、駆動軸３に固定されたクランク４と、始動装置とよりなり、各ピストン機関部６の気化燃料混合空気の案内口８に続く取付ブロック１’の体内には、フライホイル２の回転方向を向き、外周側に噴射口１０を有しピストン機関部６からの気化燃料混合空気を断熱圧縮して封じ込める気密室９が設けられ、フライホイル２の体内には、その回転によって開口部が気密室９の噴射口１０と一致したときに、高圧縮気化燃料混合空気が断熱圧縮時の発熱により爆発的に燃焼するエネルギーを受ける享受室１４が形成されたものである。
【０００６】複数のピストン機関部６を、一重に配列されたピストン系単列型とすることができる（図１（２））。
【０００７】複数のピストン機関部６を、二重以上に配列するピストン系並列型としてもよい（図３（１））。
【０００８】ピストン機関部６の数を３基以上の奇数配列とし、２シリンダー分の気化燃料混合空気を気密室９に合体蓄積した上で、１基間隔の１回の爆発を行なうようにする超高圧型とすることもできる（図３（２））。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１ないし図４を参照し、本発明の駆動装置の実施形態について説明する。
【００１０】この駆動装置は、概ね、短円筒状気密枠体１と、気密枠体１の内部にその周壁部と一定間隔をあけて固定された環状の取付ブロック１’と、枠体１の側部中心に回転可能に貫通配備された駆動軸３と、取付ブロック１’の外周面に密着回転可能に配され、且つ、駆動軸３に固定され、比較的に大きな半径と重量を有する有底筒状のフライホイル２と、取付ブロック１’に放射状、且つ、等間隔に取付けられた複数のピストン機関部６、６、─と、各ピストン機関部６のそれぞれのコネクティングロッド５が連結され、駆動軸３に固定されたクランク４と、始動装置とより構成されている。
【００１１】取付ブロック１’の外周中央には、断面が矩形の畝が形成されており、フライホイル２の内周中央には、取付ブロック１’の畝を密着摺動可能に受け入れる環状の勘合溝が形成されている。その様子は、図２（１）におけるフライホイル２に点線Ａで示している。
【００１２】ピストン機関部６は、ガソリン等の化石燃料や植物油脂等の液体燃料及び潤滑油を気化し、空気と混合する、不図示のキャブレータから送られる、微量の燃料及び潤滑油を吸引し、シリンダー内で圧縮し、排出するものであって、枠体１の中心側が底のない開口部であり、周壁側を向く底部の中心部に気化燃料混合空気の案内口８とその開閉弁８’を備え、同周縁部にガス状燃料吸入口６’とその開閉弁６”を備えたシリンダーを有している。その内部にはピストン７が設けられており、そのピストン７にはコネクティングロッド５が回動可能に取付けられている。吸入口６’よりシリンダー内に吸引された気化した微量の燃料及び潤滑油は、ピストン７により圧縮され、案内口８より排出される。
【００１３】ガス状燃料吸入口６’は、枠体１の外周部に向かうほど内径が小さくなるテーパー状であり、また案内口８は、枠体１の中心部に向かうほど内径が小さくなるテーパー状である。そして、開閉弁６”及び開閉弁８’も、それぞれ枠体１の外周部、中心部に向かうほど外径が小さくなるテーパー状である（詳しくは、図２（２）に示すように、テーパー状部の先に通気性部材よりなる円筒状部８’ａを設けて、ブレを防ぐようにしている）。従って、ピストン７が気密枠体１の周壁部側に移動するときには、開閉弁６”が閉じて開閉弁８’が開き、ピストン機関部６のシリンダー内のガス状燃料が圧縮される。そして、ピストン７が最終行程に近づくと、シリンダーの内圧が非常に大きくなり、その圧縮された気化燃料混合空気は、後述する気密室９内に断熱圧縮されて封じ込められ、同時に開閉弁８’が閉じる。また、ピストン７が枠体１の中心部側に移動するときには、開閉弁６”が開き（開閉弁８’は気密室９の高い気圧により閉じたままである）、キャブレータから送られるガス状の燃料及び潤滑油が吸気口６”よりシリンダー内に進入する。
【００１４】図１に示すものは、複数のピストン機関部６が一重に配列されたピストン系単列型であるが、図３（１）に示すように、二重以上に配列するピストン系並列型としてもよい。後者は、より強い出力が得られ、回転性がよりスムーズである。
【００１５】各ピストン機関部６の案内口８に続く取付ブロック１’の周壁部体内には、フライホイル２の回転方向を向き、且つ、外周側に噴射口１０を有する、ピストン機関部６のシリンダーの容積よりはるかに小さい容積の気密室９が設けられており、図２（１）に示すように、その開口部先端９ａは前述（段落００１１）した取付ブロック１’の畝まで延びている。その開口部先端９ａの手前には、球形の開閉弁１１とその開閉弁連動桿１２が設けられている。その開閉弁連動桿１２は、図２（１）に示すように、開閉弁８’に連結させるか、図２（２）に示すように自由端に鉄片１２ａを設け、電磁石１８によって操作するようにする。また、開口部先端９ａの断面形状は、開閉弁１１を受ける部分は円形であるが、そこを過ぎると径方向に長い矩形となっている。そして、噴射口１０には、逆流防止用の舌片１０ａが設けられている。
【００１６】フライホイル２には、内側に開口し、フライホイル２の回転方向を向いた享受室１４が形成されている。フライホイル２の回転により、享受室１４の開口部が気密室９の噴射口１０と一致したときに、気化燃料混合空気が断熱圧縮時の発熱により爆発的に燃焼するエネルギーが気密室９から享受室１４へ送られる。
【００１７】フライホイル２における享受室１４の回転上流側には、享受室１４と壁面で個別分離した状態で、後続享受室１５が連設されている。そこでは、爆発的に燃焼するエネルギーを受けた後の残余エネルギーが捕捉される。後続享受室１５の容積は、残余のエネルギーを完全に吸収し得るものとする。
【００１８】始動装置は、始動モーターＭ、バッテリー部Ｂ及びフライホイル２に密着して回転する始動連動部Ｓよりなっている。駆動装置の停止、出力制御は、キャブレータ系統によって行われる。
【００１９】このような構成の駆動装置においては、始動装置を作動してフライホイル２を回転させると、ピストン作用によって各ピストン機関部６から圧縮されて順次送られる気化燃料混合空気は、案内口８、開閉弁８’を通じて直接気密室９に断熱圧縮されて封じ込められ、そのときの断熱圧縮により発生する熱により高温化する。そして、フライホイル２の回転に連動して噴射弁１１が開くと、気密室９に封じ込められていた高圧縮気化燃料混合空気は、爆発的に燃焼し、気密室９の噴射口１０より享受室１４に直接噴射開放され、フライホイル２の回転エネルギーに変換される。それにより、駆動軸３及びクランク４も回転し、各ピストン機関部６のシリンダー内のガス状燃料が順次圧縮される。
【００２０】この駆動装置は、複数のコネクティングロッド５が１つのクランク４に連結されていることにより、一部のピストン機関部６でクランク４とコネクティングロッド５とが一直線状となることはあっても、他のピストン機関部６では一直線状とはならず、エネルギーロスがないこと、フライホイル２の円心近く（クランク４とコネクティングロッド５の連結部）で創成された各ピストン機関部６による断熱圧縮時の発熱により爆発的に燃焼するエネルギーがフライホイル２の円心から最も遠い位置にある享受室１４の体内に直接効率よく増幅して噴射開放されること、フライホイル２が比較的に大きな半径と重量を有し、回転持続性（慣性）、円滑性があること、増幅されたエネルギーの一部が再び各ピストン機関部６の圧縮に向けられることにより、起動後は所定微量の燃料を供給することにより、実効率の高揚を期すことができ、しかも、冷却が不要であり、丈夫で、構造が簡単である。
【００２１】なお、図４に示すように、ピストン機関６の数を３基以上の奇数配列とし、２シリンダー分の気化燃料混合空気を気密室９に合体蓄積した上で、１基間隔の１回の爆発を行なうようにすると、強圧縮、強爆発となる超高圧型とすることができる。
【００２２】また、この駆動装置は次のような様々な使用態様をとることができる。（Ａ）規模の大きさに応じた適宜の形状変形（その一例は後述する）。（Ｂ）フライホイル駆動軸３からの直接又は間接的な動力の取出し。（Ｃ）定置又は移動物への装備。（Ｄ）小型、軽量化、パワーアップ化。（Ｅ）巨大型における上記爆発機能の拡充。（Ｆ）発電、蓄熱等様々な分野への利用。（Ｇ）図１（２）に示すもの２機を、享受室の位置が正反対となるよう、背中合わせに重ねて一体化し、且つ、それぞれの駆動軸を逆回転するようにした、爆発反動相殺タイプ（各フライホイルの対向面の円周方向数カ所に電磁コイルを設けることにより、発電機として利用可能）。
【００２３】最後に、図４を参照し、この発明の駆動装置を大型化した場合の、フライホイル２の荷重を軽減してその軸受け部での摩擦力を低減するための二種類の処置について説明する。この大型化した駆動装置の基本的構造は、図１及び図２に示すものと変わらないので、前記処置がわかる範囲で、図４の細部は省略している。
【００２４】先ず、大型化した駆動装置は横臥姿勢をとるようにする。そして、図４（１）示すように、フライホイル２の下部周囲と取付ブロック１’の対向位置にそれぞれ超伝導コイル１６、１７を配するか、図４（２）示すように、フライホイル２の周壁部と枠体１の対向位置にそれぞれ超伝導コイル１６’、１７’を配する。そして、それぞれの対向するコイルに逆方向の電流を流して互いに逆向きの磁力線を発生させ、斥力によりフライホイル２を浮かせるようにする。
【００２５】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００２６】即ち、移項性内燃機関としての特性上、伝達系でのエネルギーロスがほとんどなく、起動後はごく微量の燃料を供給することにより、実効率の増幅に寄与することができるので、経済的である。また、有害な排気ガスを極減することができ、自然環境の保全の一端を担うことができる。更に、従来の内燃機関のような機関損壊の危惧、アンチノック負荷、冷却の必要性等の問題点が全く存在しない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９７１２３９７３
【氏名又は名称】武田 大
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| 【出願日】 |
平成１２年８月９日（２０００．８．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７７９９
【弁理士】
【氏名又は名称】藤井 元泰
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| 【公開番号】 |
特開２００２−５４４５５（Ｐ２００２−５４４５５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年２月２０日（２００２．２．２０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２４０５３５（Ｐ２０００−２４０５３５） |
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