キャットアンドマウス型ロータリエンジン及びエネルギー交換システム
【課題】動的バランスの釣り合い、歯車にかかる荷重による異常摩耗や強度不足による破損の問題を解消し、かつコンパクトでコストのかからないキャットアンドマウス型ロータリエンジン及びそれを用いたエネルギー交換システムを提供する。
【解決手段】流体流入孔及び流体流出孔を設けたハウジング内に設置された第一ディスクロータ及び第二ディスクロータと、第一ロータシャフト及び第二ロータシャフトと、第一ロータシャフト側クランクアームと、第二ロータシャフト側クランクアームと、パワーテイクオフ軸と、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアームと、を含み、前記流体流入孔から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ及び第二ディスクロータが回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにした。
【解決手段】流体流入孔及び流体流出孔を設けたハウジング内に設置された第一ディスクロータ及び第二ディスクロータと、第一ロータシャフト及び第二ロータシャフトと、第一ロータシャフト側クランクアームと、第二ロータシャフト側クランクアームと、パワーテイクオフ軸と、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアームと、を含み、前記流体流入孔から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ及び第二ディスクロータが回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円環状シリンダー内のピストンに遅速の相対動きを与えて高圧水蒸気のような熱エネルギーを運動エネルギーに変換させるキャットアンドマウス型のロータリエンジン及びそれを用いたエネルギー交換システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円環状シリンダー内のピストンに遅速の相対的動きを与えてエネルギーを生じさせる所謂キャットアンドマウス型のロータリエンジンが知られている（特許文献１）
【０００３】
本発明者らは、キャットアンドマウス型ロータリエンジンについてさらに鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、本発明の目的は、動的バランスの釣り合い、歯車にかかる荷重による異常摩耗や強度不足による破損の問題を解消し、かつコンパクトでコストのかからないキャットアンドマウス型ロータリエンジン及びそれを用いたエネルギー交換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るキャットアンドマウス型ロータリエンジンは、流体流入孔及び流体流出孔を設けたハウジング内に設置され、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータと、
前記第一ディスクロータ及び前記第二ディスクロータは、第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の外縁部にそれぞれ設けられた第一ピストン部及び第二ピストン部とを備え、
前記第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の片面中心部にそれぞれ設けられた第一ロータシャフト及び第二ロータシャフトと、
前記第一ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第一ロータシャフトに設けられた第一ロータシャフト側クランクアームと、
前記第二ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第二ロータシャフトに設けられた第二ロータシャフト側クランクアームと、
動力を伝達して回転運動を行うパワーテイクオフ軸と、
前記パワーテイクオフ軸に互いに１８０°位相をずらして固定されたパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアームと、を含み、
前記第一ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第一クランクアームとが第一連接棒を介して連結せしめられ、前記第二ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第二クランクアームとが第二連接棒を介して連結せしめられてなり、
前記ハウジングと第一ピストン部及び第二ピストン部との間の空間が、前記流体流入孔から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ及び第二ディスクロータが回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにしたことを特徴とする。
【０００７】
前記流体としては、例えば高圧ガス、水蒸気、空気などが挙げられるが、高圧流体であればよいものであるから、高圧液体なども使用できる。
【０００８】
また、前記第一ディスクロータ本体及び前記第二ディスクロータ本体の当接面に、一方のディスクロータ本体と同心のピストンリングを前記一方のディスクロータ本体に内蔵し、前記ピストンリングを他方のディスクロータ本体に圧接状態で面接触させてなる構成とするのが好ましい。このようにすることで、気密性が向上するという利点がある。
【０００９】
さらに、前記第一ピストン部及び第二ピストン部の前後進方向の面に、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる上部Ｌ型シーリング部材と、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる下部Ｌ型シーリング部材とを上下方向に相対向して設けてなるロ字状ピストンシーリング部材を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に凹溝を形成し上部傾斜面を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する上部梃子状バランス部材を設け、前記上部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記上部傾斜面に当接せしめ、前記上部梃子状バランス部材の作用点が前記上部傾斜面に遠心力の反対の力を生じさせ、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に隆起斜面を設け、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する下部梃子状バランス部材を設け、前記下部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記隆起斜面に当接せしめ、前記下部梃子状バランス部材の作用点が前記隆起斜面に遠心力の反対の力を生じさせてなるように構成するのが好適である。これにより、さらに気密性が向上するという利点がある。
【００１０】
さらに、前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部のそれぞれの両側部に質量の同じ一対の上部バランスウェイト部材を設け、前記一対の上部バランスウェイト部材と同じ質量である下部バランスウェイト部材を前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部の１８０°反対側に設けてなるように構成するのが好適である。このように構成することで、動的・静的に優れたバランスを図ることができる。
【００１１】
また、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータの外側に前記第一ロータシャフト及び前記第二ロータシャフトを軸心として回動可能に設置され、前記流体流入孔及び流体流出孔に対応して開口部が設けられた以外は密閉空間とされた弁ハウジングをさらに有し、前記弁ハウジングを回動せしめることで、前記流体流入孔及び流体流出孔の流量が規制されるように構成するのが好適である。
【００１２】
本発明に係るエネルギー交換システムは、前記キャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るエネルギー交換システムは、前記キャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関からの排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなるように構成してもよい。
【００１４】
このように構成することで、前記容積型内燃機関からの排気ガス→水蒸気→水へとサイクルさせることにより従来は損失としていたエネルギーの再利用が可能となる。すなわち、ガソリンエンジン等の容積型内燃機関と、本発明の外燃式であるキャットアンドマウス型ロータリエンジンを組み合わせることで、排気ガス→水蒸気→水へとサイクルさせることにより従来は損失としていたエネルギーの再利用を可能とするものである。上記したシステムでは、密閉サイクルとなっている。
【００１５】
前記容積型内燃機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジンなどの容積型内燃機関、レシプロ式エンジンやロータリ式エンジンなどを含む。
【００１６】
また、前記エネルギー交換システムにおいて、前記復水器に温度センサーを取り付け、前記復水器が異常温度となり、復水作用が不能となった場合だけ、外部から冷却水を噴射し冷却し、正常温度に戻すようにするのが好ましい。
【００１７】
さらに、前記キャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、マフラー付き簡易オイルセパレーターと、を有するエネルギー交換システムであって、
前記容積型内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関から排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなり、
前記ロータリエンジンからの排気ガスを排出口から排気し、オイルについては回収、冷却された蒸気についてはオイル分離器で回収されてなるようにするのが好適である。
【００１８】
上記したシステムでは、前記ロータリエンジンからの排気ガスを排出口から排気するため、オープンサイクルとなっている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、動的バランスの釣り合い、歯車にかかる荷重による異常摩耗や強度不足による破損の問題を解消し、かつコンパクトでコストのかからないキャットアンドマウス型ロータリエンジン及びそれを用いたエネルギー交換システムを提供することができるという著大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの一つの実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の要部分解図である。
【図３】図１のリンク機構の概念説明図である。
【図４】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの断面図であって、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線からみたリンク機構の概略図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線からみたリンク機構の概略図である。
【図５】リンク機構の要部概略図である。
【図６】図４（ｂ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるピストン部の遅速の動きを司るメカニズムの説明図である。
【図８】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるロ字状ピストンシーリング部材の概略分解斜視図である。
【図９】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるロ字状ピストンシーリング部材の概略説明図である。
【図１０】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるシーリング機構を示す概略説明図である。
【図１１】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるバランスウェイト部材の配置を示す概略説明図である。
【図１２】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおける節量機構を示す概略説明図であって、（ａ）はキャットアンドマウス型ロータリエンジンの縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線からみた節量機構の概略図である。
【図１３】節量機構に用いられる弁ハウジングをよく示す概略説明図である。
【図１４】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおける節量機構を用いたピストン部の遅速の動きを司るメカニズムの説明図である。
【図１５】節量機能とそれに応じた指圧線図を示すグラフである。
【図１６】本発明のエネルギー交換システムの一つの実施の形態を示す概略図である。
【図１７】本発明のエネルギー交換システムに用いられるオイル分離器を示す概略図である。
【図１８】本発明のエネルギー交換システムに用いられるレシプロエンジンを示す概略図である。
【図１９】本発明のエネルギー交換システムの別の実施の形態を示す概略図である。
【図２０】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるオイル供給機構の一つの実施の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本発明の技術的思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことは言うまでもない。
【００２２】
図１及び図２において符号１０は、本発明に係るキャットアンドマウス型ロータリエンジンを示す。
【００２３】
キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０は、図１及び図２によく示される如く、流体流入孔１２及び流体流出孔１４を設けたハウジング１６内に設置され、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ１８及び第二ディスクロータ２０と、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０は、第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４の外縁部にそれぞれ設けられた第一ピストン部２６及び第二ピストン部２８とを備え、前記第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４の片面中心部にそれぞれ設けられた第一ロータシャフト３０及び第二ロータシャフト３２と、前記第一ピストン部２６に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第一ロータシャフト３０に設けられた第一ロータシャフト側クランクアーム３４と、前記第二ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第二ロータシャフト３２に設けられた第二ロータシャフト側クランクアーム３６と、動力を伝達して回転運動を行うパワーテイクオフ軸３８と、前記パワーテイクオフ軸３８に互いに１８０°位相をずらして固定されたパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２と、前記第一ロータシャフト側クランクアーム３４とパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０とが第一連接棒４４を介して連結せしめられ、前記第二ロータシャフト側クランクアーム３６とパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２とが第二連接棒４６を介して連結せしめられ、てなり、前記ハウジング１６と第一ピストン部２６及び第二ピストン部２８との間の空間が、前記流体流入孔１２から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ１８及び第二ディスクロータ２０が回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにされている。なお、図示例では、流体としては高圧ガスとして高圧水蒸気を用いる例を示す。
【００２４】
なお、第一ロータシャフト３０、第二ロータシャフト３２及びパワーテイクオフ軸３８にはそれぞれ、軸受け３１，３３，３９，４１が取り付けられている。また、第一ロータシャフト３０及び第二ロータシャフト３２は第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４にそれぞれキー部材５９によって取り付けられている。なお、第一ロータシャフト３０及び第二ロータシャフト３２は第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４に一体的に設けられる構成でもよい。
【００２５】
前記パワーテイクオフ軸３８は、定速回転されており、端部にはフライホイール（図示は省略）が取り付けられている。
【００２６】
図３に、図１に示した第一ロータシャフト側クランクアーム３４、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及び第一連接棒４４からなるリンク機構の概念説明図を示す。リンク機構４８は、図１のリンク機構の概念説明図である。
【００２７】
図３において、線分Ｏ１Ｏ３は線分Ｏ２Ｏ４と等しく、線分Ｏ１Ｏ２は線分Ｏ３Ｏ４と等しい長さとされている。そして、三角形Ｏ１Ｏ３Ｏ５は三角形Ｏ５Ｏ２Ｏ４と合同とされている。
【００２８】
図１に示した第一ロータシャフト側クランクアーム３４、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及び第一連接棒４４は、図３で示したリンク機構４８の線分Ｏ１Ｏ３、線分Ｏ２Ｏ４及び線分Ｏ３Ｏ４に相当する。
【００２９】
図４に本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの断面図を示す。図４（ａ）は図４（ｂ）のａ−ａ線からみたリンク機構の概略図であり、図４（ｂ）はキャットアンドマウス型ロータリエンジンの縦断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のｃ−ｃ線からみたリンク機構の概略図である。
【００３０】
図４に示したように、動的バランスをとるために、第一ロータシャフト側クランクアーム３４、第二ロータシャフト側クランクアーム３６、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２にそれぞれカウンターウェイト５０，５２，５４，５６が設けられている。このようにすれば、リンク機構４８の釣り合い重さを釣り合わせることができ、また振動を軽減することができる効果がある。なお、符号５８は、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０を収容するための外枠である。また、符号１００、１０２、１０３及び１０５は、後述するバランスをとるためのウェイト部材である。
【００３１】
また、図５及び図６によく示されるように、第一ロータシャフト側クランクアーム３４及びパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０の端部には、それぞれ死点解消のためのギア部４９，５１がそれぞれ設けられている。ギア部４９，５１は、それぞれ第一ロータシャフト側クランクアーム３４及びパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０の長手方向中心軸に対して、偏心して設けられている。このギア部４９，５１が互いに噛み合うことにより、図５及び図６に示す死点の位置でも回転運動が続けられることとなる。前記第二ロータシャフト側クランクアーム３６とパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２についても同様にギア部４９，５１が設けられている。
【００３２】
本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジン１０におけるピストン部２６，２８の遅速の動きを司るメカニズムの説明図を図７に示す。キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０の作動状態を図７（ａ）〜（ｅ）を基に説明する。
【００３３】
図７（ａ）は、流体流入孔１２と流体流出孔１４はそれぞれ第一ピストン部２６，第二ピストン部２８によって塞がれている。この状態から矢印の方向に右回転すると、第一ピストン部２６と第二ピストン部２８との間の狭い空間（図７（ａ）から図７（ｂ）の間）に高圧流体が流入し続け、第一ピストン部２６は第二ピストン部２８よりスピードが上がり、図７（ｃ）〜（ｅ）の状態になり、流体流入孔１２と流体流出孔１４はそれぞれ第二ピストン部２８と第一ピストン部２６によって塞がれる。よって、図７（ａ）において、第一ピストン部２６，第二ピストン部２８が入れ替わった状態となる。そして、この状態から矢印の方向に右回転すると、第一ピストン部２６と第二ピストン部２８との間の狭い空間に高圧流体が流入し続け、今度は第二ピストン部２８が第一ピストン部２６よりスピードが上がり、最終的に図７（ａ）の状態となる。
【００３４】
このようにして、第一ピストン部２６と第二ピストン部２８とが速くなったり、遅くなったりするサイクルを繰り返して、スピードを入れ替えながら、回転運動が行われる。
【００３５】
潤滑の問題については、ボールベアリング、プレーンメタルなどを使用することによりキャットアンドマウス型ロータリエンジン１０の内部にオイルを供給することで容易に解決を図ることができる。
【００３６】
オイルを供給する方法を図２０に基づいて説明する。図２０によく示すように、ロータリエンジン１０の内部にオイルポンプを設け、摺動する各構成部品間（摺動部品間）にオイルを供給することで、摩耗・摩擦を少なくすることが可能となり、特にロータリエンジン１０は潤滑の他に気体の気密にはオイルを付着させることが大事であり、そのため図２０に示す様に、回転軸の中心部にオイル通路穴３１２，３１４を設け、オイルを供給することにより、必要な箇所にオイルが行き渡ることとなる。
【００３７】
図１０において、符号６０はピストンリングである。ピストンリング６０は、前記第一ディスクロータ本体２２及び前記第二ディスクロータ本体２４の当接面に、一方のディスクロータ本体と同心のピストンリングを前記一方のディスクロータ本体に内蔵し、前記ピストンリングを他方のディスクロータ本体に圧接状態で面接触させてなるように構成されている。
【００３８】
また、図４に示すように、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０の端部摺動面にもピストンリング６２，６４が設けられている。
【００３９】
図９及び図１０において、符号６６はロ字状ピストンシーリング部材である。ロ字状ピストンシーリング部材６６は、図８によく示されるように、前記第一ピストン部２６及び第二ピストン部２８の前後進方向の面に、水平部材６８と垂直部材７０を接合部７２を介して接続してなる上部Ｌ型シーリング部材７４と、水平部材７６と垂直部材７８を接合部８０を介して接続してなる下部Ｌ型シーリング部材８２とを上下方向に相対向して設けてなる。
【００４０】
前記上部Ｌ型シーリング部材７４の前記接合部７２内面には凹溝８４を形成し上部傾斜面８６が設けられている。また、前記下部Ｌ型シーリング部材８２の前記接合部８０内面には隆起斜面８８が設けられている。
【００４１】
図９において、符号９０は上部梃子状バランス部材、符号９２は下部梃子状バランス部材である。
【００４２】
前記上部梃子状バランス部材９０は、前記上部Ｌ型シーリング部材７４の前記水平部材６８と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材Ｗ、中央部付近に回動支点Ｓ、他端部に作用点Ｑを有する棒状部材９４から構成されている。前記上部梃子状バランス部材９０は、一端部にウェイト部材Ｗが設けられているため、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０の回転により生ずる遠心力によって、前記上部梃子状バランス部材９０の他端部にある作用点Ｑが前記上部傾斜面８６に当接せしめられる。すると、前記上部梃子状バランス部材９０の作用点Ｑが前記上部傾斜面８６に対して、遠心力の反対の力Ｆを生じさせる（図９）。なお、図９において、点線で示した矢印は、遠心力の反対の力Ｆを分解した力である。ウェイト部材Ｗに作用する遠心力の梃子比率での力の分力が前記上部傾斜面８６に直角に作用して傾斜面分のベクトルが生じる。
【００４３】
また、前記下部梃子状バランス部材９２は、前記下部Ｌ型シーリング部材８２の前記水平部材７６と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材Ｗ、中央部付近に回動支点Ｓ、他端部に作用点Ｑを有する棒状部材９４から構成されている。前記下部梃子状バランス部材９２は、一端部にウェイト部材Ｗが設けられているため、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０の回転により生ずる遠心力によって、前記下部梃子状バランス部材９２の他端部にある作用点Ｑが前記隆起斜面８８に当接せしめられる。すると、前記下部梃子状バランス部材９２の作用点Ｑが前記隆起斜面８８に対して、遠心力の反対の力Ｆを生じさせる（図９）。なお、図９において、点線で示した矢印は、遠心力の反対の力Ｆを分解した力である。ウェイト部材Ｗに作用する遠心力の梃子比率での力の分力が前記隆起斜面８８に直角に作用して斜面分のベクトルが生じる。
【００４４】
図１０において、図１０（ａ）は図１０（ｃ）のａ−ａ線断面図である。第一ピストン部２６には、前述したロ字状ピストンシーリング部材６６、上部梃子状バランス部材９０が設けられている。第二ピストン部２８も同様の構成である。
【００４５】
図９及び図１０（ａ）の例では、梃子状バランス部材を用いた例を示したが、遠心力の反対の力Ｆを生じさせる作用を有すればよいものであるから、図１０（ｂ）に示すように、スプリング部材９６を用いて、前記上部傾斜面８６又は前記隆起斜面８８に対して遠心力の反対の力Ｆを生じさせる構成としてもよい。
【００４６】
さらに、ピストンリング６０，６２，６４については、図１０（ｄ）の要部拡大図である図１０（ｅ）及び図１０（ｆ）に良く示される如く、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０同士の面接触の方向に付勢させるバネ部材９８（図示例では板バネ）を設けるようにするのが好適である。
【００４７】
次に、動的・静的バランスをとるための、バランシング機構を図１１に基づいて説明する。
【００４８】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、符号Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、第一ディスクロータにそれぞれ設けられたバランスウェイト部材を概念的に示す説明図である。図１１（ｃ）は要部摘示図である。
【００４９】
前記第一ピストン部２６及び前記第二ピストン部２８のそれぞれの両側部に質量の同じ一対の上部バランスウェイト部材Ｗａ，Ｗｂを設け、前記一対の上部バランスウェイト部材Ｗａ，Ｗｂと同じ質量であるバランスウェイト部材Ｗｃを前記第一ピストン部２６及び前記第二ピストン部２８の１８０°反対側に設けてなるようにする。
【００５０】
より具体的には、バランスウェイト部材Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、次の関係式（１）〜（３）の全てを満たすように配置するのが、動的・静的バランスをとる観点から最良である。
【００５１】
【数１】
【００５２】
【数２】
【００５３】
【数３】
【００５４】
次に、図１２〜図１５に基づき、本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの別の実施の形態を示す。キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０４は、節量機構１０６が設けられている以外は図４に示したキャットアンドマウス型ロータリエンジン１０と同様の構成である。
【００５５】
節量機構１０６は、弁ハウジングとそれを回動せしめる回動機構とからなる。
【００５６】
図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に良く示される如く、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０４は、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ１８及び第二ディスクロータ２０の外側に前記第一ロータシャフト３０及び前記第二ロータシャフト３２を軸心として回動可能に設置され、前記流体流入孔１２及び流体流出孔１４に対応して開口部１０８，１１０が設けられた以外は密閉空間とされた弁ハウジング１１２をさらに有し、前記弁ハウジング１１２を回動せしめることで、前記流体流入孔１２の流量が規制される構成とされている。
【００５７】
前記弁ハウジング１１２を回動せしめる回動機構としては、図１２（ｂ）及び図１３に示されるように、弁ハウジング１１２にラック部材１１８を設け、ピニオンギア１１４を有するレバー部材１１６のピニオンギア１１４を前記ラック部材１１８に係合せしめ、前記レバー部材１１６先端に設けられたワイヤー部材１１５を動かすことで弁ハウジング１１２が回動自在とされている。このワイヤー部材１１５は例えば自動車のアクセル等に連結することによって適宜最良の出力選定が可能となる。キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０４におけるピストン部の遅速の動きを司るメカニズムの説明図を図１４に示す。
【００５８】
図１５は、弁ハウジング１１２による節量機能とそれに応じた指圧線図である。図において、縦軸のＰは圧力を示し、Ｖは容積を示す。図１５において、曲線Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、それぞれ図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）に示した第一ピストン部２６と第二ピストン部２８の間の容積ａ，ｂ，ｃの変化を示す。図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）の状態では、図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）の容積ａ，ｂ，ｃは図１５における曲線Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの最初の容積Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３であり、圧力は供給蒸気圧Ｐ２である。この状態から、図１４の例では第一ピストン部２６が押されて容積ａ，ｂ，ｃが増加すると図１５に示すように圧力は減少する。なお、図１５において、Ｐ１は背圧である。
【００５９】
図１４（ａ）の状態では、第二ピストン部２８と流体流入孔１２が一致してガスの流入がストップした状態であり、図１５の指圧線図では曲線Ｖａに相当する。図１４（ｂ）の状態では、第二ピストン部２８と流体流入孔１２が一致してガスの流入がストップした状態であり、図１５の指圧線図では曲線Ｖｂ に相当する。図１４（ｃ）の状態では、第二ピストン部２８と流体流入孔１２が一致してガスの流入がストップした状態であり、容積ｃは最大となっており、出力が最も出る状態で、図１５の指圧線図では曲線Ｖｃ に相当する。
【００６０】
図１５の曲線Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの終点は、蒸気を流入しきった状態となっている。このようにして、圧力と容積を適宜調節することで、最良の出力選定が可能となる。
【００６１】
図１６（ａ）に、本発明のエネルギー交換システムの一つの実施の形態の概略図を示す。図１６（ａ）において、エネルギー交換システム１２０は、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０と、レシプロエンジン２１２と、排気ガス熱交換器２１４と、復水器２１６と、を有するエネルギー交換システムであって、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の高温部に水を溜める受け皿フィン３００を設け、前記レシプロエンジン２１２と前記排気ガス熱交換器２１４から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器２１４に情報により安定的な水供給状態より多く水１２８を注入し、前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記レシプロエンジン２１２からの排気ガスを排気ガス熱交換器２１４を通さずに大気に放出するようにし、オイル分離器２００を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジン１０の内部から各部に分散供給してなるように構成されている。
【００６２】
レシプロエンジン２１２としては、従来の排気ガス放出エンジンを用いることができる。本明細書では、容積型内燃機関の例としてガソリン式レシプロエンジンであるレシプロエンジン２１２を用いた。図１８にレシプロエンジン２１２を示す。復水器２１６としては、公知の熱交換器を復水器として用いることができる。
【００６３】
特に外気環境温度が高い場合や蒸気ガスが断熱膨張不足の場合は復水効率が悪化するため、水噴射ノズル装置２９４が設けられており、蒸気温度や外気温度を検知しその条件に依って復水器２１６を冷却する。
【００６４】
また、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６に温度センサー２２２を取りつけて、前記温度センサー２２２の情報により前記シリンダ１２６の高温部２２４にノズルから水を噴射して冷却すると同時に発生した水蒸気を利用して作動するように構成されている。
【００６５】
また、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の高温部に水を溜める受け皿フィン３００を設けてあり、高温部２２４に水を噴射しても直ちに下に流れ落ちない様になっている。溜まった水でシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の熱を速やかに水の気化に依って奪う。このように、受け皿フィン３００（水受け）を設ける事によって水の過不足を避けうるし、均等な熱伝導が得られる。レシプロエンジン２１２サイドから発生した水蒸気は排気ガス熱交換器２１４の水蒸気と一緒になり一定の圧力の基に高圧の水蒸気が得られる。尚、シリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６は所定の温度以下にする為に圧力を制限する必要が有る場合は調圧弁２０４で最高圧を調整決定する必要がある。尚、レシプロエンジン２１２の表面からは、熱放散があるので断熱剤で表面を覆うことでエネルギー効率を高める事が可能になる。
【００６６】
エネルギー交換システム１２０は、レシプロエンジン２１２の構成部品（図ではシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６）の高温部２２４に温度センサー２２２をセットし、その情報をコントローラ２２８に送り水ポンプ２３０から圧力水を図１５に示すように代表個所で示したシリンダ１２６の高温部２２４にノズルから噴射することによって噴射冷却させると同時に水蒸気を発生させる。なお、高温部２２４というのは運転中に高温となる箇所を意味するもので、図示例では代表的な箇所を示した。
【００６７】
かかる温度センサー２２２をシリンダ１２６に設けるのはオイルの機能を損なわないように、即ちピストンの焼付けの回避のためであり、そして温度センサー２２２をシリンダヘッド２３２に設けるのはバルブステムやバルブシートのトラブル回避するためであり、適切な冷却を施すためである。
【００６８】
なお、温度センサー２２２の温度設定にあたって、シリンダの温度が際限無く低温度に、低くするのは考えものであり、シリンダの温度を１００℃以上に保ちシリンダ壁に結露を避ける事が大切である。シリンダが冷えている状態では、水噴射を停止状態に保持する為にも、温度センサーは重要な役割を果たす。
【００６９】
レシプロエンジン２１２の排気ポート２３８から出る排気ガスは、情報を得て進路を変更するためのバルブ２９８を介して排気ガス熱交換器２１４の排気ガス取り入れ口２４０に入り、水蒸気を加熱した後、排気ガス熱交換器２１４の排気ガス出口２４２から空中に放出される。
【００７０】
図示例ではバルブ２９８は、温度・圧力センサーを設けてあり、レシプロエンジン２１２のセンサー２２６，２２７と排気ガス熱交換器２１４のセンサー３１６，３１８の情報を受けて、前記レシプロエンジン２１２と前記排気ガス熱交換器２１４から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスすることが不可能な場合、排気ガス熱交換器２１４を通さずに大気に放出するようにされている。これにより、レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２、シリンダ１２６の蒸発温度を排気ガス熱交換器２１４の蒸発温度以下に保持する。
【００７１】
一般に、シリンダの温度が上昇しピストンリングに膠着状態が発生するシリンダの温度は２５０℃〜２７０℃と言われている。仮に、この温度を２５０℃とすると、水蒸気の蒸発温度を余裕をみて２００℃にするためには、圧力をゲージ圧力で１５．５Kg/cm2以下に保つ必要がある。
【００７２】
レシプロエンジン２１２側のシリンダ１２６とシリンダヘッド２３２の伝熱量と排気ガス熱交換器２１４の伝熱量を比較すると排気ガス熱交換器２１４の方に熱量が多くあるので蒸発が活発になり先の圧力が１５．５Kg/cm2以上になるとレシプロエンジン２１２サイドは、蒸発温度が高くなり、レシプロエンジン２１２サイドは、所定の温度を超すことになり、危険となるおそれが生じる。したがって、シリンダ１２６及びシリンダヘッド２３２の温度を一定以下に抑えるためには、排気ガス熱交換器２１４に排気ガスを一時的に通さずに大気にバイパスさせて蒸発を制限する必要が生じる。このように、排気ガスを一時的に通さずに大気にバイパスさせることで、シリンダ１２６とシリンダヘッド２３２から熱を奪いレシプロエンジン２１２は熱的に安定することとなる。
【００７３】
図１６（ｂ）に情報を得て進路を変更するためのバルブ２９８を示す。バルブ２９８は、Ｔ字型パイプ２８４内にセンシング情報に応じて進路を変更するための可動弁部材２８６が設けられている。
【００７４】
レシプロエンジン２１２の蒸発温度と排気ガス熱交換器２１４の蒸発温度を比較した場合、レシプロエンジン２１２の壁温とマフラーの壁温を比較するとシリンダヘッドよりマフラーサイドの方が高い。ここで問題は、蒸気の蒸発温度は圧力が決まれば蒸気温度は一義的に決まる。蒸気の消費量（ロータリエンジン１０)供給と蒸気の発生量のバランスが崩れ極端に蒸気の消費量が少なくなるとシリンダヘッドの壁温が高くなりピストン・バルブに焼きつき等のトラブルが発生する危険性が生じる。蒸気アキュムレータの容量が大きければ問題無いが実際には無理である。その為、エネルギーロスは若干有るがアキュムレータ２６０に排気ガス熱交換器２１４からの蒸気を逃がして圧力を一時的に下げることも可能である。種々の環境条件をセンシングして水ポンプ２３０から適宜適所に水を供給するようにすればよい。
【００７５】
一方、ジャケット１２４内に溜まった水蒸気は、シリンダ１２６の上部にある蒸気出口２３４からバルブ２９６を介して排気ガス熱交換器２１４の水蒸気入口２３６に入る。なお、符号１２５は、水溜め部で、底に水が溜まる様になっている。この加熱された加熱蒸気は、ロータリエンジン１０の流体流入孔１２と排気ガス熱交換器２１４の蒸気出口２４４をアキュムレータ２６０を介して連結することにより、排気ガス熱交換器２１４の蒸気出口２４４から出て、ロータリエンジン１０で運動エネルギーに変換され、図示していない発電機などを回転させる。なお、符号２５６は、排気ガス熱交換器２１４のドレイン排出口であり、運転時停止弁２０６を介して密閉タンク２８１へと接続されており、さらにオイル分離器２００へと接続されている。なお、符号２０１は安全弁、２０３は調速弁である。
【００７６】
ロータリエンジン１０で仕事を成し終えた水蒸気は、流体流出孔１４から復水器２１６の低圧蒸気取り入れ口２４６に入り、冷却ファン２４８の冷却風によって冷却され水蒸気は復水し、水滴出口２５０から出てオイル分離器２００に入り再利用される。
【００７７】
オイル分離器２００は、ロータリエンジン１０の蒸気機密箇所且つ部品同士の摺動部に十分なオイルを行き渡らせた後、再利用のため一時的に水と油を分離するために設けられている。蒸気が復水すると同時にオイルも液状化し且つ水と混濁状態になるが、適当な時間経過後、水と油は分離される。この状態から排気ガス熱交換器２１４に入ると高温のため、水は排気ガス熱交換器２１４へ送られ、蒸気に変わる。他方オイルはロータリエンジン１０に圧送されることになる。
【００７８】
オイル分離器２００の構成を図１７に示す。符号３０１はフロートであり浮きの作用を果たし、３０２はフィルター付オイル吸い込み口である。符号３０３はフロートの支点を表し、３１１はフレキシブルパイプ、３０４はフィルター付水吸い込み口、３０５はオイル・水の補給口、３０６はオイルの上面、３０７は水の境界線を表す。符号３０８はタンクである。３０９は水ポンプ２３０に接続され、３１０は復水器２１６に接続されている。オイルは、ロータリエンジン１０の蒸気機密箇所且つ部品同士行き渡る様にギアポンプ２９２を経てロータリエンジン１０の中心部に入る様に構成されており回転と共にオイルは各個所に行き渡り、一部は蒸気と共にオイル分離器２００に戻り、潤滑オイルとして各部から飛散したオイルは戻しパイプ（図示無し）を経てこの部分のオイルもオイル分離器２００に戻る。なお、符号２５４は水を分配するための分配器である。
【００７９】
図１９（ａ）に、本発明のエネルギー交換システムの別の実施の形態の概略図を示す。図１９（ａ）において、本発明のエネルギー交換システム１２２は、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０と、レシプロエンジン２１２と、排気ガス熱交換器２１４と、マフラー付き簡易オイルセパレーター２７０と、を有するエネルギー交換システムであって、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の高温部に水を溜める受け皿フィン３００を設け、前記レシプロエンジン２１２と前記排気ガス熱交換器２１４から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器２１４に水を注入し、前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記レシプロエンジン２１２から排気ガスを排気ガス熱交換器２１４を通さずに大気に放出するようにし、オイル分離器２００を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジン１０の内部から各部に分散供給してなり、前記ロータリエンジン１０からの排気ガスをマフラー２８０から排気し、オイルについては回収、冷却された蒸気についてはオイル分離器２００で回収されてなるように構成されている。
【００８０】
図１９（ａ）に示したシステムのうち、図１６（ａ）に示したシステムの大きな違いは、前記ロータリエンジン１０からの排気ガスをマフラー２８０から排気し、大気に放出している点にある。図１９（ａ）において、同一部材については、同一符号で示してある。
【００８１】
符号２７６は、オイルセパレータであり、円環状とされたパイプ内部にメタルウールを設けてある（図１９（ａ）及び図１９（ｂ）参照）。これにより、蒸気ガスを円運動させてオイルを分離することができる。２７４は冷却フィンである。また、冷却ファン２４８の冷却風によって排気ガスが冷却される。
【００８２】
さらに、内部にオイルを分離するためのメタルウールと２７２と、排気ガスを大気に放出するためのマフラー２８０とを有するマフラー付き簡易オイルセパレーター２７０により、冷却されたかった排気ガスはマフラー２８０から大気に放出され、冷却された水とオイルはオイル分離器２００へと運ばれる。
【００８３】
このように構成することで、排気ガス→水蒸気→水へとサイクルさせることにより
従来は損失としていたエネルギーの再利用が可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０：キャットアンドマウス型ロータリエンジン、１２：流体流入孔、１４：流体流出孔、１６：ハウジング、１８：第一ディスクロータ、２０：第二ディスクロータ、２２：第一ディスクロータ本体、２４：第二ディスクロータ本体、２６：第一ピストン部、２８：第二ピストン部、３０：第一ロータシャフト、３１，３３，３９，４１：軸受け、３２：第二ロータシャフト、３４：第一ロータシャフト側クランクアーム、３６：第二ロータシャフト側クランクアーム、３８：パワーテイクオフ軸、４０：パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム、４２：パワーテイクオフ軸側第二クランクアーム、４４：第一連接棒、４６：第二連接棒、４８：リンク機構、４９，５１：ギア部、５０，５２，５４，５６：カウンターウェイト、５８：外枠、５９：キー部材、６０，６２，６４：ピストンリング、６６：ロ字状ピストンシーリング部材、６８，７６：水平部材、７０，７８：垂直部材、７２，８０：接合部、７４：上部Ｌ型シーリング部材、８２：下部Ｌ型シーリング部材、８４：凹溝、８６：上部傾斜面、８８：隆起斜面、９０：上部梃子状バランス部材、９２：下部梃子状バランス部材、９４：棒状部材、９６：スプリング部材、９８：バネ部材、１００，１０２，１０３，１０５：ウェイト部材、１０４：キャットアンドマウス型ロータリエンジン、１０６：節量機構、１０８，１１０：開口部、１１２：弁ハウジング、１１４：ピニオンギア、１１５：ワイヤー部材、１１６: レバー部材、１１８：ラック部材、１２０：エネルギー交換システム、１２２：エネルギー交換システム、１２４：ジャケット、１２５：水溜め部、１２６：シリンダ、１２８：水、２００：オイル分離器、２０１：安全弁、２０３：調速弁、２０４：調圧弁、２０６：運転時停止弁、２１２：レシプロエンジン、２１４：排気ガス熱交換器、２１６：復水器、２２２，３２０：温度センサー、２２４：高温部、２２６，２２７，３１６，３１８，３２２：センサー、２２８：コントローラ、２３０：水ポンプ、２３２：シリンダヘッド、２３４：蒸気出口、２３６：水蒸気入口、２３８：排気ポート、２４０：排気ガス取り入れ口、２４２：排気ガス出口、２４４：蒸気出口、２４６：低圧蒸気取り入れ口、２４８：冷却ファン、２５０：水滴出口、２５４：分配器、２５６：ドレイン排出口、２６０：アキュムレータ、２６２：水温による切り替え弁、２６４：流量調整逆止弁、２７０：マフラー兼簡易オイルセパレーター、２７６：オイルセパレーター、２８０：マフラー、２８１：密閉タンク、２８４：Ｔ字型パイプ、２８６：可動弁部材、２９２：ギアポンプ、２９４：水噴射ノズル装置、２９６，２９８：バルブ、３００：受け皿フィン、３０１：フロート、３０２：フィルター付オイル吸い込み口、３０３：フロートの支点、３０４：フィルター付水吸い込み口、３０５：オイル・水の補給口、３０６：オイルの上面、３０７：水の境界線、３０８：タンク、３０９，３１０：接続ポート、３１１：フレキシブルパイプ、３１２，３１４：オイル通路穴、Ｓ：回動支点、Ｑ：作用点、Ｗ：ウェイト部材、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ：バランスウェイト部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円環状シリンダー内のピストンに遅速の相対動きを与えて高圧水蒸気のような熱エネルギーを運動エネルギーに変換させるキャットアンドマウス型のロータリエンジン及びそれを用いたエネルギー交換システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円環状シリンダー内のピストンに遅速の相対的動きを与えてエネルギーを生じさせる所謂キャットアンドマウス型のロータリエンジンが知られている（特許文献１）
【０００３】
本発明者らは、キャットアンドマウス型ロータリエンジンについてさらに鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、本発明の目的は、動的バランスの釣り合い、歯車にかかる荷重による異常摩耗や強度不足による破損の問題を解消し、かつコンパクトでコストのかからないキャットアンドマウス型ロータリエンジン及びそれを用いたエネルギー交換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るキャットアンドマウス型ロータリエンジンは、流体流入孔及び流体流出孔を設けたハウジング内に設置され、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータと、
前記第一ディスクロータ及び前記第二ディスクロータは、第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の外縁部にそれぞれ設けられた第一ピストン部及び第二ピストン部とを備え、
前記第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の片面中心部にそれぞれ設けられた第一ロータシャフト及び第二ロータシャフトと、
前記第一ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第一ロータシャフトに設けられた第一ロータシャフト側クランクアームと、
前記第二ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第二ロータシャフトに設けられた第二ロータシャフト側クランクアームと、
動力を伝達して回転運動を行うパワーテイクオフ軸と、
前記パワーテイクオフ軸に互いに１８０°位相をずらして固定されたパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアームと、を含み、
前記第一ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第一クランクアームとが第一連接棒を介して連結せしめられ、前記第二ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第二クランクアームとが第二連接棒を介して連結せしめられてなり、
前記ハウジングと第一ピストン部及び第二ピストン部との間の空間が、前記流体流入孔から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ及び第二ディスクロータが回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにしたことを特徴とする。
【０００７】
前記流体としては、例えば高圧ガス、水蒸気、空気などが挙げられるが、高圧流体であればよいものであるから、高圧液体なども使用できる。
【０００８】
また、前記第一ディスクロータ本体及び前記第二ディスクロータ本体の当接面に、一方のディスクロータ本体と同心のピストンリングを前記一方のディスクロータ本体に内蔵し、前記ピストンリングを他方のディスクロータ本体に圧接状態で面接触させてなる構成とするのが好ましい。このようにすることで、気密性が向上するという利点がある。
【０００９】
さらに、前記第一ピストン部及び第二ピストン部の前後進方向の面に、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる上部Ｌ型シーリング部材と、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる下部Ｌ型シーリング部材とを上下方向に相対向して設けてなるロ字状ピストンシーリング部材を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に凹溝を形成し上部傾斜面を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する上部梃子状バランス部材を設け、前記上部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記上部傾斜面に当接せしめ、前記上部梃子状バランス部材の作用点が前記上部傾斜面に遠心力の反対の力を生じさせ、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に隆起斜面を設け、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する下部梃子状バランス部材を設け、前記下部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記隆起斜面に当接せしめ、前記下部梃子状バランス部材の作用点が前記隆起斜面に遠心力の反対の力を生じさせてなるように構成するのが好適である。これにより、さらに気密性が向上するという利点がある。
【００１０】
さらに、前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部のそれぞれの両側部に質量の同じ一対の上部バランスウェイト部材を設け、前記一対の上部バランスウェイト部材と同じ質量である下部バランスウェイト部材を前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部の１８０°反対側に設けてなるように構成するのが好適である。このように構成することで、動的・静的に優れたバランスを図ることができる。
【００１１】
また、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータの外側に前記第一ロータシャフト及び前記第二ロータシャフトを軸心として回動可能に設置され、前記流体流入孔及び流体流出孔に対応して開口部が設けられた以外は密閉空間とされた弁ハウジングをさらに有し、前記弁ハウジングを回動せしめることで、前記流体流入孔及び流体流出孔の流量が規制されるように構成するのが好適である。
【００１２】
本発明に係るエネルギー交換システムは、前記キャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るエネルギー交換システムは、前記キャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関からの排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなるように構成してもよい。
【００１４】
このように構成することで、前記容積型内燃機関からの排気ガス→水蒸気→水へとサイクルさせることにより従来は損失としていたエネルギーの再利用が可能となる。すなわち、ガソリンエンジン等の容積型内燃機関と、本発明の外燃式であるキャットアンドマウス型ロータリエンジンを組み合わせることで、排気ガス→水蒸気→水へとサイクルさせることにより従来は損失としていたエネルギーの再利用を可能とするものである。上記したシステムでは、密閉サイクルとなっている。
【００１５】
前記容積型内燃機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジンなどの容積型内燃機関、レシプロ式エンジンやロータリ式エンジンなどを含む。
【００１６】
また、前記エネルギー交換システムにおいて、前記復水器に温度センサーを取り付け、前記復水器が異常温度となり、復水作用が不能となった場合だけ、外部から冷却水を噴射し冷却し、正常温度に戻すようにするのが好ましい。
【００１７】
さらに、前記キャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、マフラー付き簡易オイルセパレーターと、を有するエネルギー交換システムであって、
前記容積型内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関から排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなり、
前記ロータリエンジンからの排気ガスを排出口から排気し、オイルについては回収、冷却された蒸気についてはオイル分離器で回収されてなるようにするのが好適である。
【００１８】
上記したシステムでは、前記ロータリエンジンからの排気ガスを排出口から排気するため、オープンサイクルとなっている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、動的バランスの釣り合い、歯車にかかる荷重による異常摩耗や強度不足による破損の問題を解消し、かつコンパクトでコストのかからないキャットアンドマウス型ロータリエンジン及びそれを用いたエネルギー交換システムを提供することができるという著大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの一つの実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の要部分解図である。
【図３】図１のリンク機構の概念説明図である。
【図４】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの断面図であって、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線からみたリンク機構の概略図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線からみたリンク機構の概略図である。
【図５】リンク機構の要部概略図である。
【図６】図４（ｂ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるピストン部の遅速の動きを司るメカニズムの説明図である。
【図８】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるロ字状ピストンシーリング部材の概略分解斜視図である。
【図９】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるロ字状ピストンシーリング部材の概略説明図である。
【図１０】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるシーリング機構を示す概略説明図である。
【図１１】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるバランスウェイト部材の配置を示す概略説明図である。
【図１２】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおける節量機構を示す概略説明図であって、（ａ）はキャットアンドマウス型ロータリエンジンの縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線からみた節量機構の概略図である。
【図１３】節量機構に用いられる弁ハウジングをよく示す概略説明図である。
【図１４】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおける節量機構を用いたピストン部の遅速の動きを司るメカニズムの説明図である。
【図１５】節量機能とそれに応じた指圧線図を示すグラフである。
【図１６】本発明のエネルギー交換システムの一つの実施の形態を示す概略図である。
【図１７】本発明のエネルギー交換システムに用いられるオイル分離器を示す概略図である。
【図１８】本発明のエネルギー交換システムに用いられるレシプロエンジンを示す概略図である。
【図１９】本発明のエネルギー交換システムの別の実施の形態を示す概略図である。
【図２０】本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンにおけるオイル供給機構の一つの実施の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本発明の技術的思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことは言うまでもない。
【００２２】
図１及び図２において符号１０は、本発明に係るキャットアンドマウス型ロータリエンジンを示す。
【００２３】
キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０は、図１及び図２によく示される如く、流体流入孔１２及び流体流出孔１４を設けたハウジング１６内に設置され、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ１８及び第二ディスクロータ２０と、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０は、第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４の外縁部にそれぞれ設けられた第一ピストン部２６及び第二ピストン部２８とを備え、前記第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４の片面中心部にそれぞれ設けられた第一ロータシャフト３０及び第二ロータシャフト３２と、前記第一ピストン部２６に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第一ロータシャフト３０に設けられた第一ロータシャフト側クランクアーム３４と、前記第二ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第二ロータシャフト３２に設けられた第二ロータシャフト側クランクアーム３６と、動力を伝達して回転運動を行うパワーテイクオフ軸３８と、前記パワーテイクオフ軸３８に互いに１８０°位相をずらして固定されたパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２と、前記第一ロータシャフト側クランクアーム３４とパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０とが第一連接棒４４を介して連結せしめられ、前記第二ロータシャフト側クランクアーム３６とパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２とが第二連接棒４６を介して連結せしめられ、てなり、前記ハウジング１６と第一ピストン部２６及び第二ピストン部２８との間の空間が、前記流体流入孔１２から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ１８及び第二ディスクロータ２０が回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにされている。なお、図示例では、流体としては高圧ガスとして高圧水蒸気を用いる例を示す。
【００２４】
なお、第一ロータシャフト３０、第二ロータシャフト３２及びパワーテイクオフ軸３８にはそれぞれ、軸受け３１，３３，３９，４１が取り付けられている。また、第一ロータシャフト３０及び第二ロータシャフト３２は第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４にそれぞれキー部材５９によって取り付けられている。なお、第一ロータシャフト３０及び第二ロータシャフト３２は第一ディスクロータ本体２２及び第二ディスクロータ本体２４に一体的に設けられる構成でもよい。
【００２５】
前記パワーテイクオフ軸３８は、定速回転されており、端部にはフライホイール（図示は省略）が取り付けられている。
【００２６】
図３に、図１に示した第一ロータシャフト側クランクアーム３４、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及び第一連接棒４４からなるリンク機構の概念説明図を示す。リンク機構４８は、図１のリンク機構の概念説明図である。
【００２７】
図３において、線分Ｏ１Ｏ３は線分Ｏ２Ｏ４と等しく、線分Ｏ１Ｏ２は線分Ｏ３Ｏ４と等しい長さとされている。そして、三角形Ｏ１Ｏ３Ｏ５は三角形Ｏ５Ｏ２Ｏ４と合同とされている。
【００２８】
図１に示した第一ロータシャフト側クランクアーム３４、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及び第一連接棒４４は、図３で示したリンク機構４８の線分Ｏ１Ｏ３、線分Ｏ２Ｏ４及び線分Ｏ３Ｏ４に相当する。
【００２９】
図４に本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの断面図を示す。図４（ａ）は図４（ｂ）のａ−ａ線からみたリンク機構の概略図であり、図４（ｂ）はキャットアンドマウス型ロータリエンジンの縦断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のｃ−ｃ線からみたリンク機構の概略図である。
【００３０】
図４に示したように、動的バランスをとるために、第一ロータシャフト側クランクアーム３４、第二ロータシャフト側クランクアーム３６、パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２にそれぞれカウンターウェイト５０，５２，５４，５６が設けられている。このようにすれば、リンク機構４８の釣り合い重さを釣り合わせることができ、また振動を軽減することができる効果がある。なお、符号５８は、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０を収容するための外枠である。また、符号１００、１０２、１０３及び１０５は、後述するバランスをとるためのウェイト部材である。
【００３１】
また、図５及び図６によく示されるように、第一ロータシャフト側クランクアーム３４及びパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０の端部には、それぞれ死点解消のためのギア部４９，５１がそれぞれ設けられている。ギア部４９，５１は、それぞれ第一ロータシャフト側クランクアーム３４及びパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム４０の長手方向中心軸に対して、偏心して設けられている。このギア部４９，５１が互いに噛み合うことにより、図５及び図６に示す死点の位置でも回転運動が続けられることとなる。前記第二ロータシャフト側クランクアーム３６とパワーテイクオフ軸側第二クランクアーム４２についても同様にギア部４９，５１が設けられている。
【００３２】
本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジン１０におけるピストン部２６，２８の遅速の動きを司るメカニズムの説明図を図７に示す。キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０の作動状態を図７（ａ）〜（ｅ）を基に説明する。
【００３３】
図７（ａ）は、流体流入孔１２と流体流出孔１４はそれぞれ第一ピストン部２６，第二ピストン部２８によって塞がれている。この状態から矢印の方向に右回転すると、第一ピストン部２６と第二ピストン部２８との間の狭い空間（図７（ａ）から図７（ｂ）の間）に高圧流体が流入し続け、第一ピストン部２６は第二ピストン部２８よりスピードが上がり、図７（ｃ）〜（ｅ）の状態になり、流体流入孔１２と流体流出孔１４はそれぞれ第二ピストン部２８と第一ピストン部２６によって塞がれる。よって、図７（ａ）において、第一ピストン部２６，第二ピストン部２８が入れ替わった状態となる。そして、この状態から矢印の方向に右回転すると、第一ピストン部２６と第二ピストン部２８との間の狭い空間に高圧流体が流入し続け、今度は第二ピストン部２８が第一ピストン部２６よりスピードが上がり、最終的に図７（ａ）の状態となる。
【００３４】
このようにして、第一ピストン部２６と第二ピストン部２８とが速くなったり、遅くなったりするサイクルを繰り返して、スピードを入れ替えながら、回転運動が行われる。
【００３５】
潤滑の問題については、ボールベアリング、プレーンメタルなどを使用することによりキャットアンドマウス型ロータリエンジン１０の内部にオイルを供給することで容易に解決を図ることができる。
【００３６】
オイルを供給する方法を図２０に基づいて説明する。図２０によく示すように、ロータリエンジン１０の内部にオイルポンプを設け、摺動する各構成部品間（摺動部品間）にオイルを供給することで、摩耗・摩擦を少なくすることが可能となり、特にロータリエンジン１０は潤滑の他に気体の気密にはオイルを付着させることが大事であり、そのため図２０に示す様に、回転軸の中心部にオイル通路穴３１２，３１４を設け、オイルを供給することにより、必要な箇所にオイルが行き渡ることとなる。
【００３７】
図１０において、符号６０はピストンリングである。ピストンリング６０は、前記第一ディスクロータ本体２２及び前記第二ディスクロータ本体２４の当接面に、一方のディスクロータ本体と同心のピストンリングを前記一方のディスクロータ本体に内蔵し、前記ピストンリングを他方のディスクロータ本体に圧接状態で面接触させてなるように構成されている。
【００３８】
また、図４に示すように、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０の端部摺動面にもピストンリング６２，６４が設けられている。
【００３９】
図９及び図１０において、符号６６はロ字状ピストンシーリング部材である。ロ字状ピストンシーリング部材６６は、図８によく示されるように、前記第一ピストン部２６及び第二ピストン部２８の前後進方向の面に、水平部材６８と垂直部材７０を接合部７２を介して接続してなる上部Ｌ型シーリング部材７４と、水平部材７６と垂直部材７８を接合部８０を介して接続してなる下部Ｌ型シーリング部材８２とを上下方向に相対向して設けてなる。
【００４０】
前記上部Ｌ型シーリング部材７４の前記接合部７２内面には凹溝８４を形成し上部傾斜面８６が設けられている。また、前記下部Ｌ型シーリング部材８２の前記接合部８０内面には隆起斜面８８が設けられている。
【００４１】
図９において、符号９０は上部梃子状バランス部材、符号９２は下部梃子状バランス部材である。
【００４２】
前記上部梃子状バランス部材９０は、前記上部Ｌ型シーリング部材７４の前記水平部材６８と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材Ｗ、中央部付近に回動支点Ｓ、他端部に作用点Ｑを有する棒状部材９４から構成されている。前記上部梃子状バランス部材９０は、一端部にウェイト部材Ｗが設けられているため、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０の回転により生ずる遠心力によって、前記上部梃子状バランス部材９０の他端部にある作用点Ｑが前記上部傾斜面８６に当接せしめられる。すると、前記上部梃子状バランス部材９０の作用点Ｑが前記上部傾斜面８６に対して、遠心力の反対の力Ｆを生じさせる（図９）。なお、図９において、点線で示した矢印は、遠心力の反対の力Ｆを分解した力である。ウェイト部材Ｗに作用する遠心力の梃子比率での力の分力が前記上部傾斜面８６に直角に作用して傾斜面分のベクトルが生じる。
【００４３】
また、前記下部梃子状バランス部材９２は、前記下部Ｌ型シーリング部材８２の前記水平部材７６と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材Ｗ、中央部付近に回動支点Ｓ、他端部に作用点Ｑを有する棒状部材９４から構成されている。前記下部梃子状バランス部材９２は、一端部にウェイト部材Ｗが設けられているため、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０の回転により生ずる遠心力によって、前記下部梃子状バランス部材９２の他端部にある作用点Ｑが前記隆起斜面８８に当接せしめられる。すると、前記下部梃子状バランス部材９２の作用点Ｑが前記隆起斜面８８に対して、遠心力の反対の力Ｆを生じさせる（図９）。なお、図９において、点線で示した矢印は、遠心力の反対の力Ｆを分解した力である。ウェイト部材Ｗに作用する遠心力の梃子比率での力の分力が前記隆起斜面８８に直角に作用して斜面分のベクトルが生じる。
【００４４】
図１０において、図１０（ａ）は図１０（ｃ）のａ−ａ線断面図である。第一ピストン部２６には、前述したロ字状ピストンシーリング部材６６、上部梃子状バランス部材９０が設けられている。第二ピストン部２８も同様の構成である。
【００４５】
図９及び図１０（ａ）の例では、梃子状バランス部材を用いた例を示したが、遠心力の反対の力Ｆを生じさせる作用を有すればよいものであるから、図１０（ｂ）に示すように、スプリング部材９６を用いて、前記上部傾斜面８６又は前記隆起斜面８８に対して遠心力の反対の力Ｆを生じさせる構成としてもよい。
【００４６】
さらに、ピストンリング６０，６２，６４については、図１０（ｄ）の要部拡大図である図１０（ｅ）及び図１０（ｆ）に良く示される如く、前記第一ディスクロータ１８及び前記第二ディスクロータ２０同士の面接触の方向に付勢させるバネ部材９８（図示例では板バネ）を設けるようにするのが好適である。
【００４７】
次に、動的・静的バランスをとるための、バランシング機構を図１１に基づいて説明する。
【００４８】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、符号Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、第一ディスクロータにそれぞれ設けられたバランスウェイト部材を概念的に示す説明図である。図１１（ｃ）は要部摘示図である。
【００４９】
前記第一ピストン部２６及び前記第二ピストン部２８のそれぞれの両側部に質量の同じ一対の上部バランスウェイト部材Ｗａ，Ｗｂを設け、前記一対の上部バランスウェイト部材Ｗａ，Ｗｂと同じ質量であるバランスウェイト部材Ｗｃを前記第一ピストン部２６及び前記第二ピストン部２８の１８０°反対側に設けてなるようにする。
【００５０】
より具体的には、バランスウェイト部材Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、次の関係式（１）〜（３）の全てを満たすように配置するのが、動的・静的バランスをとる観点から最良である。
【００５１】
【数１】
【００５２】
【数２】
【００５３】
【数３】
【００５４】
次に、図１２〜図１５に基づき、本発明のキャットアンドマウス型ロータリエンジンの別の実施の形態を示す。キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０４は、節量機構１０６が設けられている以外は図４に示したキャットアンドマウス型ロータリエンジン１０と同様の構成である。
【００５５】
節量機構１０６は、弁ハウジングとそれを回動せしめる回動機構とからなる。
【００５６】
図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に良く示される如く、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０４は、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ１８及び第二ディスクロータ２０の外側に前記第一ロータシャフト３０及び前記第二ロータシャフト３２を軸心として回動可能に設置され、前記流体流入孔１２及び流体流出孔１４に対応して開口部１０８，１１０が設けられた以外は密閉空間とされた弁ハウジング１１２をさらに有し、前記弁ハウジング１１２を回動せしめることで、前記流体流入孔１２の流量が規制される構成とされている。
【００５７】
前記弁ハウジング１１２を回動せしめる回動機構としては、図１２（ｂ）及び図１３に示されるように、弁ハウジング１１２にラック部材１１８を設け、ピニオンギア１１４を有するレバー部材１１６のピニオンギア１１４を前記ラック部材１１８に係合せしめ、前記レバー部材１１６先端に設けられたワイヤー部材１１５を動かすことで弁ハウジング１１２が回動自在とされている。このワイヤー部材１１５は例えば自動車のアクセル等に連結することによって適宜最良の出力選定が可能となる。キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０４におけるピストン部の遅速の動きを司るメカニズムの説明図を図１４に示す。
【００５８】
図１５は、弁ハウジング１１２による節量機能とそれに応じた指圧線図である。図において、縦軸のＰは圧力を示し、Ｖは容積を示す。図１５において、曲線Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、それぞれ図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）に示した第一ピストン部２６と第二ピストン部２８の間の容積ａ，ｂ，ｃの変化を示す。図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）の状態では、図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）の容積ａ，ｂ，ｃは図１５における曲線Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの最初の容積Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３であり、圧力は供給蒸気圧Ｐ２である。この状態から、図１４の例では第一ピストン部２６が押されて容積ａ，ｂ，ｃが増加すると図１５に示すように圧力は減少する。なお、図１５において、Ｐ１は背圧である。
【００５９】
図１４（ａ）の状態では、第二ピストン部２８と流体流入孔１２が一致してガスの流入がストップした状態であり、図１５の指圧線図では曲線Ｖａに相当する。図１４（ｂ）の状態では、第二ピストン部２８と流体流入孔１２が一致してガスの流入がストップした状態であり、図１５の指圧線図では曲線Ｖｂ に相当する。図１４（ｃ）の状態では、第二ピストン部２８と流体流入孔１２が一致してガスの流入がストップした状態であり、容積ｃは最大となっており、出力が最も出る状態で、図１５の指圧線図では曲線Ｖｃ に相当する。
【００６０】
図１５の曲線Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの終点は、蒸気を流入しきった状態となっている。このようにして、圧力と容積を適宜調節することで、最良の出力選定が可能となる。
【００６１】
図１６（ａ）に、本発明のエネルギー交換システムの一つの実施の形態の概略図を示す。図１６（ａ）において、エネルギー交換システム１２０は、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０と、レシプロエンジン２１２と、排気ガス熱交換器２１４と、復水器２１６と、を有するエネルギー交換システムであって、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の高温部に水を溜める受け皿フィン３００を設け、前記レシプロエンジン２１２と前記排気ガス熱交換器２１４から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器２１４に情報により安定的な水供給状態より多く水１２８を注入し、前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記レシプロエンジン２１２からの排気ガスを排気ガス熱交換器２１４を通さずに大気に放出するようにし、オイル分離器２００を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジン１０の内部から各部に分散供給してなるように構成されている。
【００６２】
レシプロエンジン２１２としては、従来の排気ガス放出エンジンを用いることができる。本明細書では、容積型内燃機関の例としてガソリン式レシプロエンジンであるレシプロエンジン２１２を用いた。図１８にレシプロエンジン２１２を示す。復水器２１６としては、公知の熱交換器を復水器として用いることができる。
【００６３】
特に外気環境温度が高い場合や蒸気ガスが断熱膨張不足の場合は復水効率が悪化するため、水噴射ノズル装置２９４が設けられており、蒸気温度や外気温度を検知しその条件に依って復水器２１６を冷却する。
【００６４】
また、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６に温度センサー２２２を取りつけて、前記温度センサー２２２の情報により前記シリンダ１２６の高温部２２４にノズルから水を噴射して冷却すると同時に発生した水蒸気を利用して作動するように構成されている。
【００６５】
また、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の高温部に水を溜める受け皿フィン３００を設けてあり、高温部２２４に水を噴射しても直ちに下に流れ落ちない様になっている。溜まった水でシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の熱を速やかに水の気化に依って奪う。このように、受け皿フィン３００（水受け）を設ける事によって水の過不足を避けうるし、均等な熱伝導が得られる。レシプロエンジン２１２サイドから発生した水蒸気は排気ガス熱交換器２１４の水蒸気と一緒になり一定の圧力の基に高圧の水蒸気が得られる。尚、シリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６は所定の温度以下にする為に圧力を制限する必要が有る場合は調圧弁２０４で最高圧を調整決定する必要がある。尚、レシプロエンジン２１２の表面からは、熱放散があるので断熱剤で表面を覆うことでエネルギー効率を高める事が可能になる。
【００６６】
エネルギー交換システム１２０は、レシプロエンジン２１２の構成部品（図ではシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６）の高温部２２４に温度センサー２２２をセットし、その情報をコントローラ２２８に送り水ポンプ２３０から圧力水を図１５に示すように代表個所で示したシリンダ１２６の高温部２２４にノズルから噴射することによって噴射冷却させると同時に水蒸気を発生させる。なお、高温部２２４というのは運転中に高温となる箇所を意味するもので、図示例では代表的な箇所を示した。
【００６７】
かかる温度センサー２２２をシリンダ１２６に設けるのはオイルの機能を損なわないように、即ちピストンの焼付けの回避のためであり、そして温度センサー２２２をシリンダヘッド２３２に設けるのはバルブステムやバルブシートのトラブル回避するためであり、適切な冷却を施すためである。
【００６８】
なお、温度センサー２２２の温度設定にあたって、シリンダの温度が際限無く低温度に、低くするのは考えものであり、シリンダの温度を１００℃以上に保ちシリンダ壁に結露を避ける事が大切である。シリンダが冷えている状態では、水噴射を停止状態に保持する為にも、温度センサーは重要な役割を果たす。
【００６９】
レシプロエンジン２１２の排気ポート２３８から出る排気ガスは、情報を得て進路を変更するためのバルブ２９８を介して排気ガス熱交換器２１４の排気ガス取り入れ口２４０に入り、水蒸気を加熱した後、排気ガス熱交換器２１４の排気ガス出口２４２から空中に放出される。
【００７０】
図示例ではバルブ２９８は、温度・圧力センサーを設けてあり、レシプロエンジン２１２のセンサー２２６，２２７と排気ガス熱交換器２１４のセンサー３１６，３１８の情報を受けて、前記レシプロエンジン２１２と前記排気ガス熱交換器２１４から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスすることが不可能な場合、排気ガス熱交換器２１４を通さずに大気に放出するようにされている。これにより、レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２、シリンダ１２６の蒸発温度を排気ガス熱交換器２１４の蒸発温度以下に保持する。
【００７１】
一般に、シリンダの温度が上昇しピストンリングに膠着状態が発生するシリンダの温度は２５０℃〜２７０℃と言われている。仮に、この温度を２５０℃とすると、水蒸気の蒸発温度を余裕をみて２００℃にするためには、圧力をゲージ圧力で１５．５Kg/cm2以下に保つ必要がある。
【００７２】
レシプロエンジン２１２側のシリンダ１２６とシリンダヘッド２３２の伝熱量と排気ガス熱交換器２１４の伝熱量を比較すると排気ガス熱交換器２１４の方に熱量が多くあるので蒸発が活発になり先の圧力が１５．５Kg/cm2以上になるとレシプロエンジン２１２サイドは、蒸発温度が高くなり、レシプロエンジン２１２サイドは、所定の温度を超すことになり、危険となるおそれが生じる。したがって、シリンダ１２６及びシリンダヘッド２３２の温度を一定以下に抑えるためには、排気ガス熱交換器２１４に排気ガスを一時的に通さずに大気にバイパスさせて蒸発を制限する必要が生じる。このように、排気ガスを一時的に通さずに大気にバイパスさせることで、シリンダ１２６とシリンダヘッド２３２から熱を奪いレシプロエンジン２１２は熱的に安定することとなる。
【００７３】
図１６（ｂ）に情報を得て進路を変更するためのバルブ２９８を示す。バルブ２９８は、Ｔ字型パイプ２８４内にセンシング情報に応じて進路を変更するための可動弁部材２８６が設けられている。
【００７４】
レシプロエンジン２１２の蒸発温度と排気ガス熱交換器２１４の蒸発温度を比較した場合、レシプロエンジン２１２の壁温とマフラーの壁温を比較するとシリンダヘッドよりマフラーサイドの方が高い。ここで問題は、蒸気の蒸発温度は圧力が決まれば蒸気温度は一義的に決まる。蒸気の消費量（ロータリエンジン１０)供給と蒸気の発生量のバランスが崩れ極端に蒸気の消費量が少なくなるとシリンダヘッドの壁温が高くなりピストン・バルブに焼きつき等のトラブルが発生する危険性が生じる。蒸気アキュムレータの容量が大きければ問題無いが実際には無理である。その為、エネルギーロスは若干有るがアキュムレータ２６０に排気ガス熱交換器２１４からの蒸気を逃がして圧力を一時的に下げることも可能である。種々の環境条件をセンシングして水ポンプ２３０から適宜適所に水を供給するようにすればよい。
【００７５】
一方、ジャケット１２４内に溜まった水蒸気は、シリンダ１２６の上部にある蒸気出口２３４からバルブ２９６を介して排気ガス熱交換器２１４の水蒸気入口２３６に入る。なお、符号１２５は、水溜め部で、底に水が溜まる様になっている。この加熱された加熱蒸気は、ロータリエンジン１０の流体流入孔１２と排気ガス熱交換器２１４の蒸気出口２４４をアキュムレータ２６０を介して連結することにより、排気ガス熱交換器２１４の蒸気出口２４４から出て、ロータリエンジン１０で運動エネルギーに変換され、図示していない発電機などを回転させる。なお、符号２５６は、排気ガス熱交換器２１４のドレイン排出口であり、運転時停止弁２０６を介して密閉タンク２８１へと接続されており、さらにオイル分離器２００へと接続されている。なお、符号２０１は安全弁、２０３は調速弁である。
【００７６】
ロータリエンジン１０で仕事を成し終えた水蒸気は、流体流出孔１４から復水器２１６の低圧蒸気取り入れ口２４６に入り、冷却ファン２４８の冷却風によって冷却され水蒸気は復水し、水滴出口２５０から出てオイル分離器２００に入り再利用される。
【００７７】
オイル分離器２００は、ロータリエンジン１０の蒸気機密箇所且つ部品同士の摺動部に十分なオイルを行き渡らせた後、再利用のため一時的に水と油を分離するために設けられている。蒸気が復水すると同時にオイルも液状化し且つ水と混濁状態になるが、適当な時間経過後、水と油は分離される。この状態から排気ガス熱交換器２１４に入ると高温のため、水は排気ガス熱交換器２１４へ送られ、蒸気に変わる。他方オイルはロータリエンジン１０に圧送されることになる。
【００７８】
オイル分離器２００の構成を図１７に示す。符号３０１はフロートであり浮きの作用を果たし、３０２はフィルター付オイル吸い込み口である。符号３０３はフロートの支点を表し、３１１はフレキシブルパイプ、３０４はフィルター付水吸い込み口、３０５はオイル・水の補給口、３０６はオイルの上面、３０７は水の境界線を表す。符号３０８はタンクである。３０９は水ポンプ２３０に接続され、３１０は復水器２１６に接続されている。オイルは、ロータリエンジン１０の蒸気機密箇所且つ部品同士行き渡る様にギアポンプ２９２を経てロータリエンジン１０の中心部に入る様に構成されており回転と共にオイルは各個所に行き渡り、一部は蒸気と共にオイル分離器２００に戻り、潤滑オイルとして各部から飛散したオイルは戻しパイプ（図示無し）を経てこの部分のオイルもオイル分離器２００に戻る。なお、符号２５４は水を分配するための分配器である。
【００７９】
図１９（ａ）に、本発明のエネルギー交換システムの別の実施の形態の概略図を示す。図１９（ａ）において、本発明のエネルギー交換システム１２２は、キャットアンドマウス型ロータリエンジン１０と、レシプロエンジン２１２と、排気ガス熱交換器２１４と、マフラー付き簡易オイルセパレーター２７０と、を有するエネルギー交換システムであって、前記レシプロエンジン２１２のシリンダヘッド２３２及びシリンダ１２６の高温部に水を溜める受け皿フィン３００を設け、前記レシプロエンジン２１２と前記排気ガス熱交換器２１４から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器２１４に水を注入し、前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記レシプロエンジン２１２から排気ガスを排気ガス熱交換器２１４を通さずに大気に放出するようにし、オイル分離器２００を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジン１０の内部から各部に分散供給してなり、前記ロータリエンジン１０からの排気ガスをマフラー２８０から排気し、オイルについては回収、冷却された蒸気についてはオイル分離器２００で回収されてなるように構成されている。
【００８０】
図１９（ａ）に示したシステムのうち、図１６（ａ）に示したシステムの大きな違いは、前記ロータリエンジン１０からの排気ガスをマフラー２８０から排気し、大気に放出している点にある。図１９（ａ）において、同一部材については、同一符号で示してある。
【００８１】
符号２７６は、オイルセパレータであり、円環状とされたパイプ内部にメタルウールを設けてある（図１９（ａ）及び図１９（ｂ）参照）。これにより、蒸気ガスを円運動させてオイルを分離することができる。２７４は冷却フィンである。また、冷却ファン２４８の冷却風によって排気ガスが冷却される。
【００８２】
さらに、内部にオイルを分離するためのメタルウールと２７２と、排気ガスを大気に放出するためのマフラー２８０とを有するマフラー付き簡易オイルセパレーター２７０により、冷却されたかった排気ガスはマフラー２８０から大気に放出され、冷却された水とオイルはオイル分離器２００へと運ばれる。
【００８３】
このように構成することで、排気ガス→水蒸気→水へとサイクルさせることにより
従来は損失としていたエネルギーの再利用が可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０：キャットアンドマウス型ロータリエンジン、１２：流体流入孔、１４：流体流出孔、１６：ハウジング、１８：第一ディスクロータ、２０：第二ディスクロータ、２２：第一ディスクロータ本体、２４：第二ディスクロータ本体、２６：第一ピストン部、２８：第二ピストン部、３０：第一ロータシャフト、３１，３３，３９，４１：軸受け、３２：第二ロータシャフト、３４：第一ロータシャフト側クランクアーム、３６：第二ロータシャフト側クランクアーム、３８：パワーテイクオフ軸、４０：パワーテイクオフ軸側第一クランクアーム、４２：パワーテイクオフ軸側第二クランクアーム、４４：第一連接棒、４６：第二連接棒、４８：リンク機構、４９，５１：ギア部、５０，５２，５４，５６：カウンターウェイト、５８：外枠、５９：キー部材、６０，６２，６４：ピストンリング、６６：ロ字状ピストンシーリング部材、６８，７６：水平部材、７０，７８：垂直部材、７２，８０：接合部、７４：上部Ｌ型シーリング部材、８２：下部Ｌ型シーリング部材、８４：凹溝、８６：上部傾斜面、８８：隆起斜面、９０：上部梃子状バランス部材、９２：下部梃子状バランス部材、９４：棒状部材、９６：スプリング部材、９８：バネ部材、１００，１０２，１０３，１０５：ウェイト部材、１０４：キャットアンドマウス型ロータリエンジン、１０６：節量機構、１０８，１１０：開口部、１１２：弁ハウジング、１１４：ピニオンギア、１１５：ワイヤー部材、１１６: レバー部材、１１８：ラック部材、１２０：エネルギー交換システム、１２２：エネルギー交換システム、１２４：ジャケット、１２５：水溜め部、１２６：シリンダ、１２８：水、２００：オイル分離器、２０１：安全弁、２０３：調速弁、２０４：調圧弁、２０６：運転時停止弁、２１２：レシプロエンジン、２１４：排気ガス熱交換器、２１６：復水器、２２２，３２０：温度センサー、２２４：高温部、２２６，２２７，３１６，３１８，３２２：センサー、２２８：コントローラ、２３０：水ポンプ、２３２：シリンダヘッド、２３４：蒸気出口、２３６：水蒸気入口、２３８：排気ポート、２４０：排気ガス取り入れ口、２４２：排気ガス出口、２４４：蒸気出口、２４６：低圧蒸気取り入れ口、２４８：冷却ファン、２５０：水滴出口、２５４：分配器、２５６：ドレイン排出口、２６０：アキュムレータ、２６２：水温による切り替え弁、２６４：流量調整逆止弁、２７０：マフラー兼簡易オイルセパレーター、２７６：オイルセパレーター、２８０：マフラー、２８１：密閉タンク、２８４：Ｔ字型パイプ、２８６：可動弁部材、２９２：ギアポンプ、２９４：水噴射ノズル装置、２９６，２９８：バルブ、３００：受け皿フィン、３０１：フロート、３０２：フィルター付オイル吸い込み口、３０３：フロートの支点、３０４：フィルター付水吸い込み口、３０５：オイル・水の補給口、３０６：オイルの上面、３０７：水の境界線、３０８：タンク、３０９，３１０：接続ポート、３１１：フレキシブルパイプ、３１２，３１４：オイル通路穴、Ｓ：回動支点、Ｑ：作用点、Ｗ：ウェイト部材、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ：バランスウェイト部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流入孔及び流体流出孔を設けたハウジング内に設置され、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータと、
前記第一ディスクロータ及び前記第二ディスクロータは、第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の外縁部にそれぞれ設けられた第一ピストン部及び第二ピストン部とを備え、
前記第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の片面中心部にそれぞれ設けられた第一ロータシャフト及び第二ロータシャフトと、
前記第一ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第一ロータシャフトに設けられた第一ロータシャフト側クランクアームと、
前記第二ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第二ロータシャフトに設けられた第二ロータシャフト側クランクアームと、
動力を伝達して回転運動を行うパワーテイクオフ軸と、
前記パワーテイクオフ軸に互いに１８０°位相をずらして固定されたパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアームと、を含み、
前記第一ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第一クランクアームとが第一連接棒を介して連結せしめられ、前記第二ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第二クランクアームとが第二連接棒を介して連結せしめられてなり、
前記ハウジングと第一ピストン部及び第二ピストン部との間の空間が、前記流体流入孔から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ及び第二ディスクロータが回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにしたことを特徴とするキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項２】
前記第一ディスクロータ本体及び前記第二ディスクロータ本体の当接面に、一方のディスクロータ本体と同心のピストンリングを前記一方のディスクロータ本体に内蔵し、前記ピストンリングを他方のディスクロータ本体に圧接状態で面接触させてなることを特徴とする請求項１記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項３】
前記第一ピストン部及び第二ピストン部の前後進方向の面に、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる上部Ｌ型シーリング部材と、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる下部Ｌ型シーリング部材とを上下方向に相対向して設けてなるロ字状ピストンシーリング部材を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に凹溝を形成し上部傾斜面を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する上部梃子状バランス部材を設け、前記上部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記上部傾斜面に当接せしめ、前記上部梃子状バランス部材の作用点が前記上部傾斜面に遠心力と反対の力を生じさせ、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に隆起斜面を設け、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する下部梃子状バランス部材を設け、前記下部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記隆起斜面に当接せしめ、前記下部梃子状バランス部材の作用点が前記隆起斜面に遠心力と反対の力を生じさせてなることを特徴とする請求項１又は２記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項４】
前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部のそれぞれの両側部に質量の同じ一対の上部バランスウェイト部材を設け、前記一対の上部ウェイト部材と同じ質量であるバランスウェイト部材を前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部の１８０°反対側に設けてなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項５】
相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータの外側に前記第一ロータシャフト及び前記第二ロータシャフトを軸心として回動可能に設置され、前記流体流入孔及び流体流出孔に対応して開口部が設けられた以外は密閉空間とされた弁ハウジングをさらに有し、前記弁ハウジングを回動せしめることで、前記流体流入孔及び流体流出孔の流量が規制されることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダーヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなることを特徴とするエネルギー交換システム。
【請求項７】
請求項１〜５いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダーヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関からの排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなることを特徴とするエネルギー交換システム。
【請求項８】
前記エネルギー交換システムにおいて、復水器が異常温度となり、復水作用が不能となった場合だけ、外部から冷却水を噴射し冷却し、正常温度に戻すようにすることを特徴とする請求項６又は７記載のエネルギー交換システム。
【請求項９】
請求項１〜５いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、マフラー付き簡易オイルセパレーターと、を有するエネルギー交換システムであって、
前記容積型内燃機関のシリンダーヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関から排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなり、
前記ロータリエンジンからの排気ガスを排出口から排気し、オイルについては回収、冷却された蒸気についてはオイル分離器で回収されてなるようにしたことを特徴とするエネルギー交換システム。
【請求項１】
流体流入孔及び流体流出孔を設けたハウジング内に設置され、相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータと、
前記第一ディスクロータ及び前記第二ディスクロータは、第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の外縁部にそれぞれ設けられた第一ピストン部及び第二ピストン部とを備え、
前記第一ディスクロータ本体及び第二ディスクロータ本体の片面中心部にそれぞれ設けられた第一ロータシャフト及び第二ロータシャフトと、
前記第一ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第一ロータシャフトに設けられた第一ロータシャフト側クランクアームと、
前記第二ピストン部に対して同位相又は１８０°位相をずらして前記第二ロータシャフトに設けられた第二ロータシャフト側クランクアームと、
動力を伝達して回転運動を行うパワーテイクオフ軸と、
前記パワーテイクオフ軸に互いに１８０°位相をずらして固定されたパワーテイクオフ軸側第一クランクアーム及びパワーテイクオフ軸側第二クランクアームと、を含み、
前記第一ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第一クランクアームとが第一連接棒を介して連結せしめられ、前記第二ロータシャフト側クランクアームとパワーテイクオフ軸側第二クランクアームとが第二連接棒を介して連結せしめられてなり、
前記ハウジングと第一ピストン部及び第二ピストン部との間の空間が、前記流体流入孔から流入せしめられた流体によって変化することで前記第一ディスクロータ及び第二ディスクロータが回転せしめられ、その回転運動を出力として取り出すようにしたことを特徴とするキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項２】
前記第一ディスクロータ本体及び前記第二ディスクロータ本体の当接面に、一方のディスクロータ本体と同心のピストンリングを前記一方のディスクロータ本体に内蔵し、前記ピストンリングを他方のディスクロータ本体に圧接状態で面接触させてなることを特徴とする請求項１記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項３】
前記第一ピストン部及び第二ピストン部の前後進方向の面に、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる上部Ｌ型シーリング部材と、水平部材と垂直部材を接合部を介して接続してなる下部Ｌ型シーリング部材とを上下方向に相対向して設けてなるロ字状ピストンシーリング部材を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に凹溝を形成し上部傾斜面を設け、
前記上部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する上部梃子状バランス部材を設け、前記上部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記上部傾斜面に当接せしめ、前記上部梃子状バランス部材の作用点が前記上部傾斜面に遠心力と反対の力を生じさせ、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記接合部内面に隆起斜面を設け、
前記下部Ｌ型シーリング部材の前記水平部材と平行に、一端部に力点としてのウェイト部材を有する下部梃子状バランス部材を設け、前記下部梃子状バランス部材の他端部を作用点として前記隆起斜面に当接せしめ、前記下部梃子状バランス部材の作用点が前記隆起斜面に遠心力と反対の力を生じさせてなることを特徴とする請求項１又は２記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項４】
前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部のそれぞれの両側部に質量の同じ一対の上部バランスウェイト部材を設け、前記一対の上部ウェイト部材と同じ質量であるバランスウェイト部材を前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部の１８０°反対側に設けてなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項５】
相対向して互いに回転可能に設けられた第一ディスクロータ及び第二ディスクロータの外側に前記第一ロータシャフト及び前記第二ロータシャフトを軸心として回動可能に設置され、前記流体流入孔及び流体流出孔に対応して開口部が設けられた以外は密閉空間とされた弁ハウジングをさらに有し、前記弁ハウジングを回動せしめることで、前記流体流入孔及び流体流出孔の流量が規制されることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジン。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダーヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなることを特徴とするエネルギー交換システム。
【請求項７】
請求項１〜５いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、復水器と、を有するエネルギー交換システムであって、前記容積型内燃機関のシリンダーヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関からの排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなることを特徴とするエネルギー交換システム。
【請求項８】
前記エネルギー交換システムにおいて、復水器が異常温度となり、復水作用が不能となった場合だけ、外部から冷却水を噴射し冷却し、正常温度に戻すようにすることを特徴とする請求項６又は７記載のエネルギー交換システム。
【請求項９】
請求項１〜５いずれか１項記載のキャットアンドマウス型ロータリエンジンと、容積型内燃機関と、排気ガス熱交換器と、マフラー付き簡易オイルセパレーターと、を有するエネルギー交換システムであって、
前記容積型内燃機関のシリンダーヘッド及びシリンダの高温部に水を溜める受け皿フィンを設け、
前記容積型内燃機関と前記排気ガス熱交換器から出る蒸気との両者の蒸発圧力をバランスさせるために排気ガス熱交換器に水を注入し、
前記両者の蒸発圧力のバランス調整が不能な場合には前記容積型内燃機関から排気ガスを排気ガス熱交換器を通さずに大気に放出するようにし、
オイル分離器を設け、潤滑オイルを前記ロータリエンジンの内部から各部に分散供給してなり、
前記ロータリエンジンからの排気ガスを排出口から排気し、オイルについては回収、冷却された蒸気についてはオイル分離器で回収されてなるようにしたことを特徴とするエネルギー交換システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−６７６５０（Ｐ２０１２−６７６５０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２０７６（Ｐ２０１０−２１２０７６）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（５９１０８６４２９）
【出願人】（５９４０２４４６４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（５９１０８６４２９）
【出願人】（５９４０２４４６４）
【Ｆターム（参考）】
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