炭酸ガスエンジン用圧縮装置
【課題】炭酸ガスエンジンにおいて炭酸ガスの昇圧抵抗負荷を軽減させること
【解決手段】圧縮装置はフライホイール部１１、てこ部２１及びピストン部３１からなる。フライホイール部はエンジンの駆動力により回転する外ホイール１３と、外ホイールの内側に設けられる内ホイール１５とからなり、外ホイールと内ホイールに夫々磁石を設ける。各磁石は磁極の相互作用により内ホイールの回転力を増大するように磁極が配される。てこ部はレバーロッド２５を介してピストン部とフライホイール部に連結される。ピストン部はてこ部に連結するピストン３７と、炭酸ガスエンジンから排出される大気圧の炭酸ガスが流入する流入口３８と、ピストンにより圧縮された炭酸ガスを排出する排出口３９とからなる。循環回路は炭酸ガスエンジンから排出される大気圧の炭酸ガスを回収する回収系経路４１及び炭酸ガスエンジンに高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路４３からなる。
【解決手段】圧縮装置はフライホイール部１１、てこ部２１及びピストン部３１からなる。フライホイール部はエンジンの駆動力により回転する外ホイール１３と、外ホイールの内側に設けられる内ホイール１５とからなり、外ホイールと内ホイールに夫々磁石を設ける。各磁石は磁極の相互作用により内ホイールの回転力を増大するように磁極が配される。てこ部はレバーロッド２５を介してピストン部とフライホイール部に連結される。ピストン部はてこ部に連結するピストン３７と、炭酸ガスエンジンから排出される大気圧の炭酸ガスが流入する流入口３８と、ピストンにより圧縮された炭酸ガスを排出する排出口３９とからなる。循環回路は炭酸ガスエンジンから排出される大気圧の炭酸ガスを回収する回収系経路４１及び炭酸ガスエンジンに高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路４３からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は炭酸ガスの物理的性状を最大限に利用した、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出す炭酸ガスエンジンに関し、とくに該炭酸ガスエンジンに接続される循環回路に設けられる圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在世界的に石油資源の枯渇が懸念されており、また燃焼の結果排出される排気ガスによる公害問題を惹起している。
【０００３】
これらを解消すべく、クリーンエネルギとして水素の利用が注目されているが、取扱いが至難のため、開発に行き詰まっているのが現状である。また原子力利用は公害乃至環境問題や安全性の点で懸念がある。
【０００４】
このようにエネルギー源の確保が重要である反面、炭酸ガスの増大による弊害とくに地球温暖化問題が指摘されている。日本の炭酸ガス排出量は全世界の５％を占めると言われ、毎年約３８１００万トンもの膨大な量の炭酸ガスが大気中に排出されている。このうち約３割が発電等のエネルギ転換部門が占めている。このような憂慮すべき状態にあるにもかかわらず、世界経済の活発化・発展途上国の発展等により、京都議定書の如き政治的制約を尻目に炭酸ガスの排出は一層増大すると言われ、その有効利用はおろか増大防止を阻止できないでいる。とくに現代生活を支える電力エネルギは炭酸ガスを大量に発生させる石油等の化石燃料を燃焼する火力発電が中心であるため、上記憂慮は深刻である。
【０００５】
このような背景の下に本願発明者は全く新しい画期的なエネルギシステムである炭酸ガスエンジンの開発及び提唱を世界で初めて行ない、既に次の発明が特許乃至特許される見込である。
【０００６】
かかる先行発明におけるさらなる改良点としてはエンジンに供給される炭酸ガスの圧縮に大なるエネルギを要することである。
【特許文献１】特許第３９２９４７７号
【特許文献２】特許第４０１６２９１号
【特許文献３】特許第４０１６２９２号
【特許文献４】特願２００７−５６２５６号（特許査定済）
【特許文献５】特願２００７−５６２５８号（特許査定済）
【特許文献６】特願２００７−５６２５９号（特許査定済）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は上記背景に鑑みなされたものであり、循環する炭酸ガスの昇圧抵抗負荷を軽減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、高圧状態で供給される炭酸ガスが大気圧程度の低圧状態になるときの体積膨張による力により作動子を駆動する炭酸ガスエンジン用の循環回路に設けられる圧縮装置において、上記圧縮装置は上記循環回路の供給系経路と回収系経路の間に接続され、上記圧縮装置はフライホイール部、てこ部及びピストン部からなり、上記フライホイール部は上記エンジンの駆動力により回転する外ホイールと、該外ホイールの内側に設けられる内ホイールとからなり、上記外ホイールと上記内ホイールに夫々磁石を設け、各磁石は磁極の相互作用により上記内ホイールの回転力を増大するように磁極が配され、上記てこ部はレバーロッドを有し、該レバーロッドを介して上記ピストン部とフライホイール部に連結され、上記ピストン部は上記てこ部に連結されシリンダ内を往復動するピストンと、該シリンダに設けられ上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスが流入する流入口及び上記ピストンにより圧縮された炭酸ガスを排出する排出口とからなり、上記循環回路は上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスを回収する回収系経路及び上記炭酸ガスエンジンに高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路からなり、上記ピストン部の流入口が上記回収系経路に接続され、上記排出口が上記供給系経路に接続されることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記ピストンが上下に往復動するようピストン部を設置することを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各単一であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各複数であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記レバーロッドの支点が重心点より作用点側に設けられることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記てこ部はピストンに連結するコンロッドと、該コンロッドに連結するレバーロッドと、該レバーロッドに連結するクランクアームとからなり、該クランクアームがフライホイール部の主軸に設けられるクランクに連結されることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの側面部との噛合であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの上部との噛合であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部のピストン駆動部が伝動部を介して上記エンジンの圧縮装置駆動部に連動され、エンジンの駆動力がピストン部に伝達されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
炭酸ガスエンジンから大気圧程度の低圧状態になって排出される炭酸ガスは、ピストン部に流入し圧縮されて高圧状態になり再び炭酸ガスエンジンに供給される。炭酸ガスを圧縮するピストンは、フライホイール部において炭酸ガスエンジンから伝動された駆動力により駆動する外ホイールが内ホイールとの間に磁極のクーロン相互作用により生ずる反発力と吸引力により、内ホイールの回転力を増加せしめるため、炭酸ガスを圧縮する際の負荷力が軽減される。
【００１０】
また、上記駆動力はピストン部に伝動される際、てこ部においてレバーロッドのてこの作用によりピストンひいてはエンジンにかかる負荷力がさらに軽減される。
【００１１】
よって炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスが圧縮されて高圧状態になる際の昇圧抵抗負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置をさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１３】
１は炭酸ガスエンジンであり、高圧状態で供給される炭酸ガス３５ａが大気圧程度の低圧状態になるときの体積膨張による力により作動子１ｃ（図４に示す）を駆動せしめる。炭酸ガスエンジン１は具体的には、レシプロ型炭酸ガスエンジン（図示省略）、ロータリー型炭酸ガスエンジン（図示省略）である。前者の場合作動子はピストンであり、後者の場合作動子はロータである。１ａは炭酸ガスの排出口、１ｂは炭酸ガスの供給口である。３は上記炭酸ガスエンジン１のエンジン軸であり、一端部に駆動歯車５が固着されている。２は上記炭酸ガスエンジン１用の圧縮装置である。該圧縮装置２は各３個のフライホイール部１１、てこ部２１、ピストン部３１及びエンジン１の駆動力を上記各部１１、２１、３１に伝動する伝動部６からなる。該伝動部６はホイール軸８を備えるホイール駆動歯車７からなり、一端部に上記駆動歯車５に噛合する伝動歯車９が固着される。２ａは上記圧縮装置２のケーシングである。
【００１４】
１１はフライホイール部であり、外ホイール１３と内ホイール１５とからなる。外ホイール１３は内ホイール１５を覆うように形成され、その上部に上記ホイール駆動歯車７に噛合する駆動歯車１２を固設する。上記外ホイール１３と上記内ホイール１５の対向面、即ち外ホイール１３の内側と内ホイール１５の外側には磁極のクーロン相互作用により反発力と吸引力が適宜生ずるように夫々磁石（図示省略）を取り付ける。１７は上記外ホイール１３及び上記内ホイール１５を同軸に取り付けるホイール軸である。該ホイール軸１７は他端部にピストン駆動歯車１８を設け、また中途部を適宜に屈曲形成してクランク１９を形成する。
【００１５】
２１はてこ部であり、上記クランク１９に回転自在に連結されるクランクアーム２３と、該クランクアーム２３に回転自在に連結されるレバーロッド２５とからなり、該レバーロッド２５がピストン部３１のコンロッド３３に回転自在に連結される。上記レバーロッド２５は支点２５ａが作用点２５ｂ側に偏心して形成される。例えば図示実施例のように、支点２５ａ・作用点２５ｂ間の長さｍと支点２５ａ・力点２５ｃ間の長さｎとの比を１：３とするときは、圧縮の際ピストン３７ひいてはエンジン１にかかる負荷力はレバーロッド２５についていえば１／３に軽減される。
【００１６】
３１はピストン部であり、上記コンロッド３３がシリンダ３５内を往復動するピストン３７に連結される。該ピストン部３１はいずれも同一構成からなり、ピストン３７がシリンダ３５内に摺動自在に嵌合され、各シリンダ３５には周面部３５ａに流入口３８及び側面部３５ｂに排出口３９が設けられる。なお、各ピストン部３１を区別するときはピストン部「３１ａ」「３１ｂ」「３１ｃ」と表示する。同様に、各流入口３８及び各排出口３９を区別するときは流入口「３８ａ」「３８ｂ」「３８ｃ」、流出口「３９ａ」「３９ｂ」「３９ｃ」と各表示する。ピストン部３１ａの流入口３８ａには上記炭酸ガスエンジン１の回収系経路４１が接続され、排出口３９ａは次のピストン部３１ｂの流入口３８ｂに供給系経路４３ａにて接続される。ピストン部３１ｂの排出口３９ｂには次のピストン部３１ｃの流入口３８ｃに供給系経路４３ｂにて接続される。ピストン部３１ｃの排出口３９ｃは上記エンジン１に高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路４３ｃが接続される。なお、供給系経路を総称するときは「供給系経路４３」という。
【００１７】
上記回収系経路４１は上記炭酸ガスエンジン１から排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスを回収する回路であり、また上記供給系経路４３は「４３ａ」「４３ｂ」「４３ｃ」と段階的に高圧状態とした炭酸ガスを炭酸ガスエンジン１に供給する回路である。上記回収系経路４１と上記供給系経路４３とを炭酸ガスエンジン１を中心にして閉回路に接続して循環回路とし、炭酸ガスが循環的に炭酸ガスエンジン１に供給できるようにする。４５は高圧状態のバージン炭酸ガスを収納する補充タンク、４７は該バージン炭酸ガスを供給するパイプで上記供給系経路４３ｃに接続される。
【００１８】
炭酸ガスエンジン１の駆動力はエンジン軸３から取り出され、エンジン軸３の一端部に設ける駆動歯車５から伝動歯車９に伝達されるとともに、ホイール軸８の他端部及び中間部に設ける３個のホイール駆動歯車７に伝達される。
【００１９】
上記ホイール駆動歯車７に伝達された駆動力は各フライホイール部１１の各駆動歯車１２から各外ホイール１３に伝動され該外ホイール１３を回転させる。
【００２０】
一方伝動歯車９に伝達された駆動力は、ホイール軸１７の一端部に設けるピストン駆動歯車１８に伝動されて該ホイール軸１７を回転させ、該ホイール軸１７に連結される各内ホイール１５を回転させる。
【００２１】
かくして各外ホイール１３と各内ホイール１５が同軸に回転するのであるが、各外ホイール１３と各内ホイール１５の対向面には夫々磁石が取り付けられているため、磁極のクーロン相互作用により反発力と吸引力が生ずるので、これによりエンジン１より排出された低圧状態の炭酸ガスを圧縮する際のピストン３７ひいてはエンジン１にかかる負荷力が軽減される。
【００２２】
ピストン駆動歯車１８に伝達された駆動力は、ホイール軸１７に設けられた各クランク１９により各てこ部２１のクランクアーム２３を介してレバーロッド２５に伝動され、さらにレバーロッド２５に連結されるコンロッド３３に伝動されて各ピストン３７を往復動させる。
【００２３】
この伝動において、各レバーロッド２５の支点２５ａが作用点２５ｂ側に偏心しているため、てこの原理により前記した各ピストン３７ひいてはエンジン１にかかる負荷力がさらに軽減されるのである。
【００２４】
炭酸ガスエンジン１から排出された大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスは排出口１ａより回収系経路４１を経てピストン部３１ａの流入口３８ａからシリンダ３５内に入る。
【００２５】
ピストン部３１ａのシリンダ３５内に入った炭酸ガスは、往復動するピストン３７により圧縮され排出時よりも高圧状態となって排出口３９ａより供給系経路４３ａを通って次のピストン部３１ｂの流入口３８ｂよりシリンダ３５内に入る。ピストン部３１ｂのシリンダ３５内に入った炭酸ガスは往復動するピストン３７により圧縮され前行程よりも高圧状態となって排出口３９ｂより供給系経路４３ｂを通って次のピストン部３１ｃの流入口３８ｃよりシリンダ３５内に入る。ピストン部３１ｃのシリンダ３５内に入った炭酸ガスは往復動するピストン３７により圧縮され所定の高圧状態となって排出口３９ｃより供給系経路４３ｃを通って炭酸ガスエンジン１の供給口１ｂより炭酸ガスエンジン１内に供給され炭酸ガスエンジン１を駆動する。このように圧縮装置２内にピストン部３１、てこ部２１及びフライホイール部１１を各複数設置すれば、炭酸ガスの圧縮負荷効率を一層増大させることができる。
【００２６】
循環する炭酸ガスが所定圧を下回ったと検知されたときは、補充タンク４５がオン（ＯＮ）となりパイプ４７を経てバージン炭酸ガスが供給系経路４３ｃより炭酸ガスエンジン１に供給され、炭酸ガスの所定の高圧状態が維持される。
【００２７】
図３乃至図５は他の実施の形態を示す。この場合、上記圧縮装置２はピストン３７が上下に往復動するように各ピストン部３１を設置し、ピストン３７の下降時に炭酸ガスを圧縮する。図３は駆動力の伝動のバリエーションをも示す。この場合、上記軸３の一端部には歯付きの駆動プーリ５ａが固着され、伝動部６のホイール軸８に固着された歯付きの駆動プーリ６ａに歯付きのベルト６ｂにて連結される。また外ホイール１３は側面部１３ａにて上記ホイール駆動歯車７に直接噛合しフライホイール部１１への駆動力を受ける。またピストン部３１において「３５ｂ」で示す部位は底面部となる。この外は前記図１の実施の形態と同様である。
【００２８】
図３の実施の形態においてピストン３７の圧縮力は、内ホイール１５と外ホイール１３間に作用する磁力エネルギ即ち「回転モーメント×磁力」によるだけでなく、重量物たるピストン３７が上下方向に運動しピストン３７の下降時に炭酸ガスを圧縮するため、下降時に得られる重力エネルギによる力をプラスしたものになる。つまり、従来はロス分となっていた力を活用し、ピストン３７をトルクに比した最大の重量にすることにより、ピストン３７の下降時の重力エネルギを圧縮に要する負荷の軽減に活用することができる。
【００２９】
本願発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、フライホイール部１１への駆動力の伝動は、図１の例においても、ホイール駆動歯車７と外ホイール１３の側面部１３ａ（図３参照）との噛合により直接行なってもよい。
【００３０】
フライホイール部１１における内ホイール１５に対する外ホイール１３の回転方向を同一方向の回転とするか反対方向の回転とするかは適宜に変更することができ、またその際の回転数は適宜に変更することができる。
【００３１】
さらに、フライホイール部１１、てこ部２１及びピストン部３１の個数は任意であり、は各単一の設置でもよい。
【００３２】
本願発明は炭酸ガスエンジンをロータリー式とした場合、２面ロータ、３面ロータ、５面ロータ以上の複式エンジンのいずれにも適用することができる。
【００３３】
圧縮装置２へのエンジン１の駆動力の伝達は任意であり、歯車同士の歯合によらず、図４に示すように、ベルト、 チェーンなどによる伝動であってもよい。
【００３４】
本願発明において「大気圧程度の低圧状態」とは、外部環境やエンジンの回転数、排出量等により必ずしも１気圧であることを要せず、数気圧となることを妨げない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置は炭酸ガスエンジンに活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置の実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置の他の実施の形態を示す平面図である。
【図４】図３の一部を取り出し切欠した斜面図である。
【図５】図３の要部正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ エンジン
２ 圧縮装置
２ａ ケーシング
３ 軸
５ 駆動歯車
５ａ 駆動プーリ
６ 伝動部
６ａ 伝動プーリ
６ｂ ベルト
７ ホイール駆動歯車
８ ホイール軸
９ 伝動歯車
１１ フライホイール部
１２ 駆動歯車
１３ 外ホイール
１５ 内ホイール
１７ ホイール軸
１８ ピストン駆動歯車
１９ クランク
２１ てこ部
２３ クランクアーム
２５ レバーロッド
２５ａ 支点
２５ｂ 作用点
２５ｃ 力点
３１ａ ピストン部
３１ｂ ピストン部
３１ｃ ピストン部
３３ コンロッド
３５ シリンダ
３５ａ 周面部
３５ｂ 側面部
３７ ピストン
３８ａ 流入口
３８ｂ 流入口
３８ｃ 流入口
３９ａ 排出口
３９ｂ 排出口
３９ｃ 排出口
４１ 回収系経路
４３ａ 供給系経路
４３ｂ 供給系経路
４３ｃ 供給系経路
４５ 補充タンク
４７ パイプ
【技術分野】
【０００１】
本願発明は炭酸ガスの物理的性状を最大限に利用した、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出す炭酸ガスエンジンに関し、とくに該炭酸ガスエンジンに接続される循環回路に設けられる圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在世界的に石油資源の枯渇が懸念されており、また燃焼の結果排出される排気ガスによる公害問題を惹起している。
【０００３】
これらを解消すべく、クリーンエネルギとして水素の利用が注目されているが、取扱いが至難のため、開発に行き詰まっているのが現状である。また原子力利用は公害乃至環境問題や安全性の点で懸念がある。
【０００４】
このようにエネルギー源の確保が重要である反面、炭酸ガスの増大による弊害とくに地球温暖化問題が指摘されている。日本の炭酸ガス排出量は全世界の５％を占めると言われ、毎年約３８１００万トンもの膨大な量の炭酸ガスが大気中に排出されている。このうち約３割が発電等のエネルギ転換部門が占めている。このような憂慮すべき状態にあるにもかかわらず、世界経済の活発化・発展途上国の発展等により、京都議定書の如き政治的制約を尻目に炭酸ガスの排出は一層増大すると言われ、その有効利用はおろか増大防止を阻止できないでいる。とくに現代生活を支える電力エネルギは炭酸ガスを大量に発生させる石油等の化石燃料を燃焼する火力発電が中心であるため、上記憂慮は深刻である。
【０００５】
このような背景の下に本願発明者は全く新しい画期的なエネルギシステムである炭酸ガスエンジンの開発及び提唱を世界で初めて行ない、既に次の発明が特許乃至特許される見込である。
【０００６】
かかる先行発明におけるさらなる改良点としてはエンジンに供給される炭酸ガスの圧縮に大なるエネルギを要することである。
【特許文献１】特許第３９２９４７７号
【特許文献２】特許第４０１６２９１号
【特許文献３】特許第４０１６２９２号
【特許文献４】特願２００７−５６２５６号（特許査定済）
【特許文献５】特願２００７−５６２５８号（特許査定済）
【特許文献６】特願２００７−５６２５９号（特許査定済）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は上記背景に鑑みなされたものであり、循環する炭酸ガスの昇圧抵抗負荷を軽減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、高圧状態で供給される炭酸ガスが大気圧程度の低圧状態になるときの体積膨張による力により作動子を駆動する炭酸ガスエンジン用の循環回路に設けられる圧縮装置において、上記圧縮装置は上記循環回路の供給系経路と回収系経路の間に接続され、上記圧縮装置はフライホイール部、てこ部及びピストン部からなり、上記フライホイール部は上記エンジンの駆動力により回転する外ホイールと、該外ホイールの内側に設けられる内ホイールとからなり、上記外ホイールと上記内ホイールに夫々磁石を設け、各磁石は磁極の相互作用により上記内ホイールの回転力を増大するように磁極が配され、上記てこ部はレバーロッドを有し、該レバーロッドを介して上記ピストン部とフライホイール部に連結され、上記ピストン部は上記てこ部に連結されシリンダ内を往復動するピストンと、該シリンダに設けられ上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスが流入する流入口及び上記ピストンにより圧縮された炭酸ガスを排出する排出口とからなり、上記循環回路は上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスを回収する回収系経路及び上記炭酸ガスエンジンに高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路からなり、上記ピストン部の流入口が上記回収系経路に接続され、上記排出口が上記供給系経路に接続されることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記ピストンが上下に往復動するようピストン部を設置することを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各単一であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各複数であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記レバーロッドの支点が重心点より作用点側に設けられることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記てこ部はピストンに連結するコンロッドと、該コンロッドに連結するレバーロッドと、該レバーロッドに連結するクランクアームとからなり、該クランクアームがフライホイール部の主軸に設けられるクランクに連結されることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの側面部との噛合であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの上部との噛合であることを特徴とする。
また、請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置において、上記フライホイール部のピストン駆動部が伝動部を介して上記エンジンの圧縮装置駆動部に連動され、エンジンの駆動力がピストン部に伝達されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
炭酸ガスエンジンから大気圧程度の低圧状態になって排出される炭酸ガスは、ピストン部に流入し圧縮されて高圧状態になり再び炭酸ガスエンジンに供給される。炭酸ガスを圧縮するピストンは、フライホイール部において炭酸ガスエンジンから伝動された駆動力により駆動する外ホイールが内ホイールとの間に磁極のクーロン相互作用により生ずる反発力と吸引力により、内ホイールの回転力を増加せしめるため、炭酸ガスを圧縮する際の負荷力が軽減される。
【００１０】
また、上記駆動力はピストン部に伝動される際、てこ部においてレバーロッドのてこの作用によりピストンひいてはエンジンにかかる負荷力がさらに軽減される。
【００１１】
よって炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスが圧縮されて高圧状態になる際の昇圧抵抗負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置をさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１３】
１は炭酸ガスエンジンであり、高圧状態で供給される炭酸ガス３５ａが大気圧程度の低圧状態になるときの体積膨張による力により作動子１ｃ（図４に示す）を駆動せしめる。炭酸ガスエンジン１は具体的には、レシプロ型炭酸ガスエンジン（図示省略）、ロータリー型炭酸ガスエンジン（図示省略）である。前者の場合作動子はピストンであり、後者の場合作動子はロータである。１ａは炭酸ガスの排出口、１ｂは炭酸ガスの供給口である。３は上記炭酸ガスエンジン１のエンジン軸であり、一端部に駆動歯車５が固着されている。２は上記炭酸ガスエンジン１用の圧縮装置である。該圧縮装置２は各３個のフライホイール部１１、てこ部２１、ピストン部３１及びエンジン１の駆動力を上記各部１１、２１、３１に伝動する伝動部６からなる。該伝動部６はホイール軸８を備えるホイール駆動歯車７からなり、一端部に上記駆動歯車５に噛合する伝動歯車９が固着される。２ａは上記圧縮装置２のケーシングである。
【００１４】
１１はフライホイール部であり、外ホイール１３と内ホイール１５とからなる。外ホイール１３は内ホイール１５を覆うように形成され、その上部に上記ホイール駆動歯車７に噛合する駆動歯車１２を固設する。上記外ホイール１３と上記内ホイール１５の対向面、即ち外ホイール１３の内側と内ホイール１５の外側には磁極のクーロン相互作用により反発力と吸引力が適宜生ずるように夫々磁石（図示省略）を取り付ける。１７は上記外ホイール１３及び上記内ホイール１５を同軸に取り付けるホイール軸である。該ホイール軸１７は他端部にピストン駆動歯車１８を設け、また中途部を適宜に屈曲形成してクランク１９を形成する。
【００１５】
２１はてこ部であり、上記クランク１９に回転自在に連結されるクランクアーム２３と、該クランクアーム２３に回転自在に連結されるレバーロッド２５とからなり、該レバーロッド２５がピストン部３１のコンロッド３３に回転自在に連結される。上記レバーロッド２５は支点２５ａが作用点２５ｂ側に偏心して形成される。例えば図示実施例のように、支点２５ａ・作用点２５ｂ間の長さｍと支点２５ａ・力点２５ｃ間の長さｎとの比を１：３とするときは、圧縮の際ピストン３７ひいてはエンジン１にかかる負荷力はレバーロッド２５についていえば１／３に軽減される。
【００１６】
３１はピストン部であり、上記コンロッド３３がシリンダ３５内を往復動するピストン３７に連結される。該ピストン部３１はいずれも同一構成からなり、ピストン３７がシリンダ３５内に摺動自在に嵌合され、各シリンダ３５には周面部３５ａに流入口３８及び側面部３５ｂに排出口３９が設けられる。なお、各ピストン部３１を区別するときはピストン部「３１ａ」「３１ｂ」「３１ｃ」と表示する。同様に、各流入口３８及び各排出口３９を区別するときは流入口「３８ａ」「３８ｂ」「３８ｃ」、流出口「３９ａ」「３９ｂ」「３９ｃ」と各表示する。ピストン部３１ａの流入口３８ａには上記炭酸ガスエンジン１の回収系経路４１が接続され、排出口３９ａは次のピストン部３１ｂの流入口３８ｂに供給系経路４３ａにて接続される。ピストン部３１ｂの排出口３９ｂには次のピストン部３１ｃの流入口３８ｃに供給系経路４３ｂにて接続される。ピストン部３１ｃの排出口３９ｃは上記エンジン１に高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路４３ｃが接続される。なお、供給系経路を総称するときは「供給系経路４３」という。
【００１７】
上記回収系経路４１は上記炭酸ガスエンジン１から排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスを回収する回路であり、また上記供給系経路４３は「４３ａ」「４３ｂ」「４３ｃ」と段階的に高圧状態とした炭酸ガスを炭酸ガスエンジン１に供給する回路である。上記回収系経路４１と上記供給系経路４３とを炭酸ガスエンジン１を中心にして閉回路に接続して循環回路とし、炭酸ガスが循環的に炭酸ガスエンジン１に供給できるようにする。４５は高圧状態のバージン炭酸ガスを収納する補充タンク、４７は該バージン炭酸ガスを供給するパイプで上記供給系経路４３ｃに接続される。
【００１８】
炭酸ガスエンジン１の駆動力はエンジン軸３から取り出され、エンジン軸３の一端部に設ける駆動歯車５から伝動歯車９に伝達されるとともに、ホイール軸８の他端部及び中間部に設ける３個のホイール駆動歯車７に伝達される。
【００１９】
上記ホイール駆動歯車７に伝達された駆動力は各フライホイール部１１の各駆動歯車１２から各外ホイール１３に伝動され該外ホイール１３を回転させる。
【００２０】
一方伝動歯車９に伝達された駆動力は、ホイール軸１７の一端部に設けるピストン駆動歯車１８に伝動されて該ホイール軸１７を回転させ、該ホイール軸１７に連結される各内ホイール１５を回転させる。
【００２１】
かくして各外ホイール１３と各内ホイール１５が同軸に回転するのであるが、各外ホイール１３と各内ホイール１５の対向面には夫々磁石が取り付けられているため、磁極のクーロン相互作用により反発力と吸引力が生ずるので、これによりエンジン１より排出された低圧状態の炭酸ガスを圧縮する際のピストン３７ひいてはエンジン１にかかる負荷力が軽減される。
【００２２】
ピストン駆動歯車１８に伝達された駆動力は、ホイール軸１７に設けられた各クランク１９により各てこ部２１のクランクアーム２３を介してレバーロッド２５に伝動され、さらにレバーロッド２５に連結されるコンロッド３３に伝動されて各ピストン３７を往復動させる。
【００２３】
この伝動において、各レバーロッド２５の支点２５ａが作用点２５ｂ側に偏心しているため、てこの原理により前記した各ピストン３７ひいてはエンジン１にかかる負荷力がさらに軽減されるのである。
【００２４】
炭酸ガスエンジン１から排出された大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスは排出口１ａより回収系経路４１を経てピストン部３１ａの流入口３８ａからシリンダ３５内に入る。
【００２５】
ピストン部３１ａのシリンダ３５内に入った炭酸ガスは、往復動するピストン３７により圧縮され排出時よりも高圧状態となって排出口３９ａより供給系経路４３ａを通って次のピストン部３１ｂの流入口３８ｂよりシリンダ３５内に入る。ピストン部３１ｂのシリンダ３５内に入った炭酸ガスは往復動するピストン３７により圧縮され前行程よりも高圧状態となって排出口３９ｂより供給系経路４３ｂを通って次のピストン部３１ｃの流入口３８ｃよりシリンダ３５内に入る。ピストン部３１ｃのシリンダ３５内に入った炭酸ガスは往復動するピストン３７により圧縮され所定の高圧状態となって排出口３９ｃより供給系経路４３ｃを通って炭酸ガスエンジン１の供給口１ｂより炭酸ガスエンジン１内に供給され炭酸ガスエンジン１を駆動する。このように圧縮装置２内にピストン部３１、てこ部２１及びフライホイール部１１を各複数設置すれば、炭酸ガスの圧縮負荷効率を一層増大させることができる。
【００２６】
循環する炭酸ガスが所定圧を下回ったと検知されたときは、補充タンク４５がオン（ＯＮ）となりパイプ４７を経てバージン炭酸ガスが供給系経路４３ｃより炭酸ガスエンジン１に供給され、炭酸ガスの所定の高圧状態が維持される。
【００２７】
図３乃至図５は他の実施の形態を示す。この場合、上記圧縮装置２はピストン３７が上下に往復動するように各ピストン部３１を設置し、ピストン３７の下降時に炭酸ガスを圧縮する。図３は駆動力の伝動のバリエーションをも示す。この場合、上記軸３の一端部には歯付きの駆動プーリ５ａが固着され、伝動部６のホイール軸８に固着された歯付きの駆動プーリ６ａに歯付きのベルト６ｂにて連結される。また外ホイール１３は側面部１３ａにて上記ホイール駆動歯車７に直接噛合しフライホイール部１１への駆動力を受ける。またピストン部３１において「３５ｂ」で示す部位は底面部となる。この外は前記図１の実施の形態と同様である。
【００２８】
図３の実施の形態においてピストン３７の圧縮力は、内ホイール１５と外ホイール１３間に作用する磁力エネルギ即ち「回転モーメント×磁力」によるだけでなく、重量物たるピストン３７が上下方向に運動しピストン３７の下降時に炭酸ガスを圧縮するため、下降時に得られる重力エネルギによる力をプラスしたものになる。つまり、従来はロス分となっていた力を活用し、ピストン３７をトルクに比した最大の重量にすることにより、ピストン３７の下降時の重力エネルギを圧縮に要する負荷の軽減に活用することができる。
【００２９】
本願発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、フライホイール部１１への駆動力の伝動は、図１の例においても、ホイール駆動歯車７と外ホイール１３の側面部１３ａ（図３参照）との噛合により直接行なってもよい。
【００３０】
フライホイール部１１における内ホイール１５に対する外ホイール１３の回転方向を同一方向の回転とするか反対方向の回転とするかは適宜に変更することができ、またその際の回転数は適宜に変更することができる。
【００３１】
さらに、フライホイール部１１、てこ部２１及びピストン部３１の個数は任意であり、は各単一の設置でもよい。
【００３２】
本願発明は炭酸ガスエンジンをロータリー式とした場合、２面ロータ、３面ロータ、５面ロータ以上の複式エンジンのいずれにも適用することができる。
【００３３】
圧縮装置２へのエンジン１の駆動力の伝達は任意であり、歯車同士の歯合によらず、図４に示すように、ベルト、 チェーンなどによる伝動であってもよい。
【００３４】
本願発明において「大気圧程度の低圧状態」とは、外部環境やエンジンの回転数、排出量等により必ずしも１気圧であることを要せず、数気圧となることを妨げない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置は炭酸ガスエンジンに活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置の実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本願発明による炭酸ガスエンジン用圧縮装置の他の実施の形態を示す平面図である。
【図４】図３の一部を取り出し切欠した斜面図である。
【図５】図３の要部正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ エンジン
２ 圧縮装置
２ａ ケーシング
３ 軸
５ 駆動歯車
５ａ 駆動プーリ
６ 伝動部
６ａ 伝動プーリ
６ｂ ベルト
７ ホイール駆動歯車
８ ホイール軸
９ 伝動歯車
１１ フライホイール部
１２ 駆動歯車
１３ 外ホイール
１５ 内ホイール
１７ ホイール軸
１８ ピストン駆動歯車
１９ クランク
２１ てこ部
２３ クランクアーム
２５ レバーロッド
２５ａ 支点
２５ｂ 作用点
２５ｃ 力点
３１ａ ピストン部
３１ｂ ピストン部
３１ｃ ピストン部
３３ コンロッド
３５ シリンダ
３５ａ 周面部
３５ｂ 側面部
３７ ピストン
３８ａ 流入口
３８ｂ 流入口
３８ｃ 流入口
３９ａ 排出口
３９ｂ 排出口
３９ｃ 排出口
４１ 回収系経路
４３ａ 供給系経路
４３ｂ 供給系経路
４３ｃ 供給系経路
４５ 補充タンク
４７ パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧状態で供給される炭酸ガスが大気圧程度の低圧状態になるときの体積膨張による力により作動子を駆動する炭酸ガスエンジン用の循環回路に設けられる圧縮装置において、
上記圧縮装置は上記循環回路の供給系経路と回収系経路の間に接続され、
上記圧縮装置はフライホイール部、てこ部及びピストン部からなり、
上記フライホイール部は上記エンジンの駆動力により回転する外ホイールと、該外ホイールの内側に設けられる内ホイールとからなり、上記外ホイールと上記内ホイールに夫々磁石を設け、各磁石は磁極の相互作用により上記内ホイールの回転力を増大するように磁極が配され、
上記てこ部はレバーロッドを有し、該レバーロッドを介して上記ピストン部とフライホイール部に連結され、
上記ピストン部は上記てこ部に連結されシリンダ内を往復動するピストンと、該シリンダに設けられ上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスが流入する流入口及び上記ピストンにより圧縮された炭酸ガスを排出する排出口とからなり、
上記循環回路は上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスを回収する回収系経路及び上記炭酸ガスエンジンに高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路からなり、上記ピストン部の流入口が上記回収系経路に接続され、上記排出口が上記供給系経路に接続されることを特徴とする炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項２】
上記ピストンが上下に往復動するようピストン部を設置することを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項３】
上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各単一であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項４】
上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各複数であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項５】
上記レバーロッドの支点が重心点より作用点側に設けられることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項６】
上記てこ部はピストンに連結するコンロッドと、該コンロッドに連結するレバーロッドと、該レバーロッドに連結するクランクアームとからなり、該クランクアームがフライホイール部の主軸に設けられるクランクに連結されることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項７】
上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの側面部との噛合であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項８】
上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの上部との噛合であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項９】
上記フライホイール部のピストン駆動部が伝動部を介して上記エンジンの圧縮装置駆動部に連動され、エンジンの駆動力がピストン部に伝達されることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項１】
高圧状態で供給される炭酸ガスが大気圧程度の低圧状態になるときの体積膨張による力により作動子を駆動する炭酸ガスエンジン用の循環回路に設けられる圧縮装置において、
上記圧縮装置は上記循環回路の供給系経路と回収系経路の間に接続され、
上記圧縮装置はフライホイール部、てこ部及びピストン部からなり、
上記フライホイール部は上記エンジンの駆動力により回転する外ホイールと、該外ホイールの内側に設けられる内ホイールとからなり、上記外ホイールと上記内ホイールに夫々磁石を設け、各磁石は磁極の相互作用により上記内ホイールの回転力を増大するように磁極が配され、
上記てこ部はレバーロッドを有し、該レバーロッドを介して上記ピストン部とフライホイール部に連結され、
上記ピストン部は上記てこ部に連結されシリンダ内を往復動するピストンと、該シリンダに設けられ上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスが流入する流入口及び上記ピストンにより圧縮された炭酸ガスを排出する排出口とからなり、
上記循環回路は上記炭酸ガスエンジンから排出される大気圧程度の低圧状態の炭酸ガスを回収する回収系経路及び上記炭酸ガスエンジンに高圧状態の炭酸ガスを供給する供給系経路からなり、上記ピストン部の流入口が上記回収系経路に接続され、上記排出口が上記供給系経路に接続されることを特徴とする炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項２】
上記ピストンが上下に往復動するようピストン部を設置することを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項３】
上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各単一であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項４】
上記フライホイール部、てこ部及びピストン部が各複数であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項５】
上記レバーロッドの支点が重心点より作用点側に設けられることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項６】
上記てこ部はピストンに連結するコンロッドと、該コンロッドに連結するレバーロッドと、該レバーロッドに連結するクランクアームとからなり、該クランクアームがフライホイール部の主軸に設けられるクランクに連結されることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項７】
上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの側面部との噛合であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項８】
上記フライホイール部への駆動力の伝動が外ホイールの上部との噛合であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【請求項９】
上記フライホイール部のピストン駆動部が伝動部を介して上記エンジンの圧縮装置駆動部に連動され、エンジンの駆動力がピストン部に伝達されることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガスエンジン用圧縮装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１０８８３１（Ｐ２００９−１０８８３１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８４４１９（Ｐ２００７−２８４４１９）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（３０００４５２４８）有限会社新科学開発研究所 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（３０００４５２４８）有限会社新科学開発研究所 (18)
【Ｆターム（参考）】
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