複式炭酸ガスエンジン
【課題】燃料資源に起因する問題を起こさずに、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギを効率よく取り出すこと
【解決手段】密閉に形成されるハウジング１０１と、該ハウジング内に断面円形に形成される内室１０３と、該内室に回転可能に設けられるロータ１０５とからなる。ロータ１０５は回転方向に沿った周面に５個以上に等分された作動面を有する。ハウジング１０１に複数の供給口１０７及び排出口１０９を設け、上記供給口から供給される高圧状態の炭酸ガスが上記排出口から常圧で排出されるときの体積膨張による力により上記ロータを一方向に回転し、上記ロータが１回転する間に複数回の吸入膨張行程、膨張排出行程及び大気圧保持行程を経る。
【解決手段】密閉に形成されるハウジング１０１と、該ハウジング内に断面円形に形成される内室１０３と、該内室に回転可能に設けられるロータ１０５とからなる。ロータ１０５は回転方向に沿った周面に５個以上に等分された作動面を有する。ハウジング１０１に複数の供給口１０７及び排出口１０９を設け、上記供給口から供給される高圧状態の炭酸ガスが上記排出口から常圧で排出されるときの体積膨張による力により上記ロータを一方向に回転し、上記ロータが１回転する間に複数回の吸入膨張行程、膨張排出行程及び大気圧保持行程を経る。
【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活用した、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出す複式炭酸ガスエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は機関の内部で燃料を燃焼させてその熱エネルギを利用する。使用する燃料のちがいによりガソリン機関、ガス機関、石油機関等種々のものがあり、世界中で広く普及し使用されている。
【０００３】
しかしながら、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。
【０００４】
外燃機関も燃料を燃焼させるという点で、上記した問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起する。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
本願発明はこのような背景の下に、提唱される全く新しい画期的なエネルギシステムである。
【０００８】
本願発明に関し、先行技術文献の調査をしたが、有効な特許文献を発見することができなかった。強いて挙げるとすれば出願人の特許出願に係る次の特許文献である。特許文献１は三面ロータによる炭酸ガスエンジン、特許文献２は二面ロータによる炭酸ガスエンジン及び特許文献３はこれら炭酸ガスエンジンを用いた循環システムに関する。
【特許文献１】特願２００６−２１３９４１
【特許文献２】特願２００６−２１３９４３
【特許文献３】特許第３９２９４７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明は燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すことにより上記欠点を解消する全く新しい画期的な複式炭酸ガスエンジンを提案する。
【００１０】
つまり本願発明の目的は、燃料資源に起因する問題を起こさずにエネルギ源を確保することであり、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギを効率よく取り出すことができる複式炭酸ガスエンジンを供する。
【００１１】
また他の目的は、内燃機関使用による炭酸ガスの増加を防止することであり、ひいては温暖化現象の防止に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的達成のため、本願発明による複式炭酸ガスエンジンは、密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、該ロータは回転方向に沿った周面に５個以上に等分された作動面を有し、上記ハウジングに複数の供給口及び排出口を設け、上記供給口から供給される高圧状態の炭酸ガスが上記排出口から常圧で排出されるときの体積膨張による力により上記ロータを一方向に回転し、上記ロータが１回転する間に複数回の吸入膨張行程、膨張排出行程及び大気圧保持行程を経ることを特徴とする。
また、請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が凹弧状に形成されることを特徴とする。
また、請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記作動面が対応する上記ハウジングの内周面の弧と略線対称であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が奇数個であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が５個であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が７個であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が９個であることを特徴とする。
また、請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータを複数とし、上記各ロータは作動面の位相が重ならないようにずらせて設けることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明は炭酸ガスの有する３つの優れた物理的性状、即ち、ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性を利用し、高圧状態で内室に供給された炭酸ガスが常圧になるときの体積膨張による力により作動子を駆動させ、これにより発生するエネルギを複数回取り出す。よって、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すから、燃料資源に起因する問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがない。よって完全なクリーンエネルギである。
【００１４】
また、炭酸ガスを用いるものの炭酸ガスを生じることがないので、現在以上の炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。
【００１５】
エネルギ源は資源枯渇のおそれがない炭酸ガスであり、しかも取り出されるエネルギは後述するようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性の点でも問題はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による複式炭酸ガスエンジン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。
【００１７】
図１及び図２において、炭酸ガスエンジン１はアルミニウム合金製の密閉された円筒からなるハウジング１０１と、該ハウジング１０１の内室１０３に回転可能に設けられるアルミニウム合金製のロータ１０５とからなる。上記ハウジング１０１は密閉に形成された円筒が横設され、内部に断面円形に形成される内室１０３を有する。上記ハウジング１０１の周壁を４等分した部位に第１供給口１０７ａ、第１排出口１０９ａ、第２供給口１０７ｂ及び第２排出口１０９ｂを順次設ける（総称するときは便宜上供給口「１０７」、排出口「１０９」の如く表記する）。これにより、第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂは、第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂより供給される高圧の炭酸ガス３５ａが常圧の炭酸ガス３５ｂとなる圧力の均衡点の直前となるよう配設される。上記第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂは上記第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂより大に形成される。
【００１８】
上記ロータ１０５は矢示する回転方向に沿って周面を５等分して作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを形成する。各作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは凹弧状に形成され、対応するハウジング１０１の内周面の弧と略線対称に形成される。上記ロータ１０５の各頂点部は弯曲に形成され、また圧力保持のための圧力シール１０５ａを設ける。該圧力シール１０５ａはオイルシールも兼ねる。
【００１９】
本実施例の場合、上記構成のハウジング１０１及びロータ１０５が２個連結される。なお、図１及び図２ではハウジング及びロータを「ハウジング１０１Ａ」、「ハウジング１０１Ｂ」、「ロータ１０５Ａ」、「ロータ１０５Ｂ」と示すが、以下の説明で区別する必要がないとき及び総称するときは便宜上「ハウジング１０１」及び「ロータ１０５」と表記する。１０２は上記２個のロータ１０５が固着されるロータ軸であり、該ロータ軸１０２により２個のロータ１０５が２個のハウジング１０１内の中央部に回転可能に取り付けられる。この際各ロータ１０５は出力の円滑性を確保するため、作動面の位相が重ならないようずらせて設ける。１１０は上記ロータ軸１０２の一端に設けるフライホイールである。
【００２０】
上記各ハウジング１０１の各内室１０３には高圧状態の炭酸ガス３５ａが供給され、該炭酸ガス３５ａが大気圧になるときの体積膨張による力により上記各ロータ１０５がロータ軸１０２を中心にして矢示する一方向に回転する。上記内室１０３は上記ロータ１０５の回転に伴ない、第１室１１１、第２室１１２、第３室１１３、第４室１１４、第５室１１５に区画・形成される。上記各室１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は上記ロータ１０５の作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとの関係で、吸入膨張行程、膨張排出行程又は大気圧保持行程のいずれかを担う。第１室１１１はある作動面（図３Ａ及び図３Ｂの場合はａ面）が第１供給口１０７ａを「開」とする位置にきたときから第１排出口１０９ａを「開」に至らしめないまでの位置とし、このとき第１室１１１に隣接する各室を回転方向に順次第２室１１２、第３室１１３、第４室１１４及び第５室１１５とする。
【００２１】
吸入膨張行程は炭酸ガス３５ａが第１室１１１内に供給され、上記ロータ１０５のいずれかの作動面ａ〜ｅを押圧する行程で、このとき供給口１０７ａ、１０７ｂは「開」、排出口１０９ａ、１０９ｂは「閉」となっている（図３ＡのＡ１〜Ａ２、図３ＢのＢ１〜Ｂ２）。膨張排出行程はロータ１０５の回転に与り大気圧状態となった炭酸ガス３５ｂが排出口１０９ａ、１０９ｂより外部に排出される行程で、このとき供給口１０７ａ、１０７ｂは「閉」、排出口１０９ａ、１０９ｂは「開」となっている（図３ＡのＡ３〜Ａ４、図３ＢのＢ３〜Ｂ４）。大気圧保持行程は、供給口１０７ａ、１０７ｂが「閉」、排出口１０９ａ、１０９ｂが「開」であり、図３ＡのＡ５の場合作動室１１１、１１２が、図３ＢのＢ５の場合作動室１１３、１１４がいずれも大気圧となった炭酸ガス３５ｂを大気圧状態に保持する行程であり、これによりロータ１０５の回転に円滑性を付与する（図３ＡのＡ５、図３ＢのＢ５）。
【００２２】
炭酸ガスエンジン１の第１室内で高圧の炭酸ガスが亜膨張となり膨張エネルギを溜めるのに貢献する常圧化手段としては、炭酸ガスエンジン１の内部から大気圧にする場合、又は炭酸ガスエンジン１の外部から大気圧にする場合のいずれであってもよい。前者はロータ軸１０２の軸受部（図示省略）を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とする場合であり、図６及び図７に示す例である。この場合は必ずしも排出される炭酸ガスの循環回路の設置は必要的ではない。後者は、排出される炭酸ガスの循環回路における大気乾燥部６５を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とする場合（図１０）、弁圧調整のための弁圧調整弁及び回路を付設する場合（図１１）がある。詳しくは後述する。
【００２３】
次に図３Ａ及び図３Ｂに基づき本願発明の作動原理を説明する。図３Ａ及び図３Ｂはロータ１０５が内室１０３内で回転するときの位置と炭酸ガスの膨張の様子を模式化した図である。図３ＡのＡ１乃至Ａ５は作動面ａにおける１回目の膨張エネルギー取出工程を示し、図３ＢのＢ１乃至Ｂ５は作動面ａにおける２回目の膨張エネルギー取出工程を示す。図３ＡのＡ１及びＡ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図３ＡのＡ３及びＡ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図３ＡのＡ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１１、１１２は大気圧（１気圧）となる。また図３ＢのＢ１及びＢ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図３ＢのＢ３及びＢ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図３ＢのＢ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１３、１１４は大気圧（１気圧）となる。これによりロータ１０５が１回転し他の面（ｂ面）が作動面となる。
【００２４】
炭酸ガス３５ａは初期タンク３１又は循環タンク７３よりパイプ３３を経て高圧状態のまま炭酸ガスエンジン１に供給されるのであるが、この炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１の内室１０３に流入されるときの様子を図３Ａ及び図３Ｂに基づいて説明してみる。
【００２５】
まず始動を図示しないセルスターターにより行ない、ロータ１０５を強制回転させる。ロータ１０５が図３ＡのＡ１の位置即ち供給口１０７ａが「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第１室１１１に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第１室１１１に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図３ＡのＡ２に示すように排出口１０９ａの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第１室１１１の容積の限度内で行われるためである。これを仮りに「亜膨張」と呼ぶ。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図３ＡのＡ１及びＡ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００２６】
図３ＡのＡ３及びＡ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ａが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ａがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ａに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ａは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ａに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（これを「膨張力」と呼ぶ）は一層ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。
【００２７】
この点を図４Ａ（Ａ）乃至（Ｄ）に基づきもう少し詳しく説明する。図４Ａ（Ａ）は図３Ａの行程Ａ２のＡ部拡大図、図４Ａ（Ｂ）は図３Ａの行程Ａ３のＢ部拡大図、図４Ａ（Ｃ）は図３Ａの行程Ａ３と行程Ａ４の中間状態を示す拡大図、図４Ａ（Ｄ）は図３Ａの行程Ａ４のＤ部拡大図である。図４Ａ（Ａ）に示すように膨張排出行程の直前の状態では炭酸ガス３５ａの膨張（亜膨張）の力は第１室１１１及びロータ１０５のすべての面にかかっている。しかし、排出口１０９ａが「開」となった瞬間、炭酸ガス３５ａは高圧の第１室１１１から低圧（大気圧）の開口部分１０９ａに向けて急激に流れ噴出する（図４Ａ（Ｂ））。このとき第１室１１１内をみると、排出口１０９ａ付近は大気圧に曝されるので圧力が不均衡となる圧力不均衡部Ｐ0が形成され、この圧力不均衡部Ｐ0は、炭酸ガス３５ａが噴出すると低圧となるので、隣接する層Ｐ1の炭酸ガス３５ａが移動してくる。これにより、第１室１１１内の排出口１０９ａの反対側には比較的に低圧の部分Ｌ（図３ＡのＡ３に示す）が形成される。このような炭酸ガス３５ａの移動は図４Ａ（Ｃ）及び図４Ａ（Ｄ）に示すように次々に連鎖的になされる。よって第１室１１１には炭酸ガス３５ａが抜けた低圧空間Ｌが形成されこの低圧空間Ｌは徐々に大となり、他方、排出口１０９ａ付近の圧力不均衡部Ｐ0には次々に新たな炭酸ガス３５ａが爆発的に移動してくるので、圧力不均衡部Ｐ0は大気圧より常に高圧となっている。そして圧力不均衡部Ｐ0から次々に排出される炭酸ガス３５ａは排出口１０９ａより排出されるとき、即ちロータ１０５が「１」の位置から「ｎ」の位置に至るまで爆発的に膨張するから、排出される炭酸ガス３５ａはロータ１０５の第１排出口１０９ａ側の半面を押圧し、ロータ１０５はハウジング１０１に枢着されているため、上記した炭酸ガス３５ａの膨張力により回転するのである。つまり、排出される炭酸ガス３５ａは圧力不均衡部Ｐ0での爆発的膨張と該圧力不均衡部Ｐ0への補給が連続的になされるため爆発的な膨張が持続的になされ、これによりロータ１０５が回転する。
なお、ロータ１０５の回転に伴ない各室の区画が変化しているから、正確に言えば、図３Ａの行程Ａ３以降の行程において「１１１」で示す区画は第１室ではないかもしれないが、便宜上図３Ａの行程Ａ３乃至行程Ａ５及び図３Ｂの行程Ｂ１乃至行程Ｂ５のいずれも図３Ａの行程Ａ１で示した各室の符号を用いることとする。
【００２８】
次いで図３ＡのＡ４に示す膨張排出行程の終了時から図３ＡのＡ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第２室１１２に移行し、さらに、図３ＢのＢ１に示す位置まで回転する。これにより、ａ面における２回目の膨張エネルギー取出工程となる。
【００２９】
即ち、ロータ１０５が慣性モーメントにより回転しａ面が図３ＢのＢ１に示す位置のときは供給口１０７ｂが「開」であり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第３室１１３に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第３室１１３に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図３ＢのＢ２に示すように排出口１０９ｂの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第３室１１３の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図３ＢのＢ１及びＢ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００３０】
図３ＢのＢ３及びＢ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ｂが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ｂがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ｂに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ｂは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ｂに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。
【００３１】
この点を図４Ｂ（Ｅ）乃至図４Ｂ（Ｈ）に基づきもう少し詳しく説明する。図４Ｂ（Ｅ）は図３Ｂの行程Ｂ２のＥ部拡大図、図４Ｂ（Ｆ）は図３Ｂの行程Ｂ３のＦ部拡大図、図４Ｂ（Ｇ）は図３Ｂの行程Ｂ３と行程Ｂ４の中間状態を示す拡大図、図４Ｂ（Ｈ）は図３Ｂの行程Ｂ４のＨ部拡大図である。図４Ｂ（Ｅ）に示すように膨張排出行程の直前の状態では炭酸ガス３５ａの膨張（亜膨張）の力は第３室１１３及びロータ１０５のすべての面にかかっている。しかし、排出口１０９ｂが「開」となった瞬間、炭酸ガス３５ａは高圧の第３室１１３から低圧（大気圧）の開口部分１０９ｂに向けて急激に流れ噴出する（図４Ｂ（Ｆ））。このとき第３室１１３内をみると、排出口１０９ｂ付近は大気圧に曝されるので圧力が不均衡となる圧力不均衡部Ｐ0が形成され、この圧力不均衡部Ｐ0は、炭酸ガス３５ａが噴出すると低圧となるので、隣接する層Ｐ1の炭酸ガス３５ａが移動してくる。これにより、第３室１１３内の排出口１０９ｂの反対側は比較的に低圧の部分Ｌ（図３ＢのＢ３に示す）が形成される。このような炭酸ガス３５ａの移動は図４Ｂ（Ｇ）及び図４Ｂ（Ｈ）に示すように次々に連鎖的になされる。よって第３室１１３には炭酸ガス３５ａが抜けた低圧空間Ｌが形成されこの低圧空間Ｌは徐々に大となり、他方、排出口１０９ｂ付近の圧力不均衡部Ｐ0には次々に新たな炭酸ガス３５ａが爆発的に移動してくるので、圧力不均衡部Ｐ0は大気圧より常に高圧となっている。そして圧力不均衡部Ｐ0から次々に排出される炭酸ガス３５ａは排出口１０９ｂより排出されるとき、即ちロータ１０５が「１」の位置から「ｎ」の位置に至るまで爆発的に膨張するから、排出される炭酸ガス３５ａはロータ１０５の第２排出口１０９ｂ側の半面を押圧し、ロータ１０５はハウジング１０１に枢着されているため、上記した炭酸ガス３５ａの膨張力により回転するのである。つまり、排出される炭酸ガス３５ａは圧力不均衡部Ｐ0での爆発的膨張と該圧力不均衡部Ｐ0への補給が連続的になされるため爆発的な膨張が持続的になされ、これによりロータ１０５が回転する。
【００３２】
次いで図３ＢのＢ４に示す膨張排出行程の終了時から図３ＢのＢ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第４室１１４に移行する。これにより、他面（ｂ面）が第１供給口１０７ａ「開」の位置となり作動面となるので、今度はロータ１０５のｂ面において上記した一連の行程が繰り返されることになる。
【００３３】
その後は上記した一連の行程が連続的に繰り返されることにより炭酸ガスエンジンが作動することになるのである。
【００３４】
そしてｂ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる２回の膨張エネルギーを取り出す。さらにロータ１０５が回転し、ｃ面乃至ｅ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる２回の膨張エネルギーを取り出す。また本実施例においてはロータ１０５は位相をずらせて２個連接されているため、作動面ａ〜ｅにおける上記行程はロータ１０５Ａの作動面ａ〜ｅとロータ１０５Ｂの作動面ａ〜ｅがそれぞれ連続して行われる。よってエンジン出力が増大するとともに、出力の円滑性が確保される。
【００３５】
図５Ａ乃至図５Ｃはロータ１０５の作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇを７個とした他の実施の形態を示す。ハウジング１０１は、周壁を６等分にした部位に第１供給口１０７ａ、第１排出口１０９ａ、第２供給口１０７ｂ、第２排出口１０９ｂ及び第３供給口１０７ｃ、第３排出口１０９ｃを順次設ける。（総称するときは便宜上供給口「１０７」、排出口「１０９」の如く表記する）。これにより第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂ、第３排出口１０９ｃは第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂ、第３供給口１０７ｃより供給される高圧の炭酸ガス３５ａが常圧の炭酸ガス３５ｂとなる圧力の均衡点の直前となるよう配設される。上記第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂ、第３排出口１０９ｃは上記第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂ、第３供給口１０７ｃより大に形成される。
【００３６】
ロータ１０５は矢示する回転方向に沿って周面を７等分して作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇを形成する。各作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇは凹弧状に形成され、対応するハウジング１０１の内周面の弧と略線対称に形成される。五面ロータと同様にこの七面ロータ１０５の各頂点部は弯曲に形成され、また圧力保持のための圧力シールを設ける。該圧力シール１０５ａはオイルシールも兼ねる（図示省略）。
【００３７】
次にこの実施の形態の作動原理を図５Ａ乃至図５Ｃに基づき説明する。図５Ａ乃至図５Ｃはロータ１０５が内室１０３内で回転するときの位置と炭酸ガスの膨張の様子を模式化した図である。図５ＡのＡ１乃至Ａ５は作動面ａにおける１回目の膨張エネルギー取出工程を示し、図５ＢのＢ１乃至Ｂ５は作動面ａにおける２回目の膨張エネルギー取出工程を示し、図５ＣのＣ１乃至Ｃ５は作動面ａにおける３回目の膨張エネルギー取出工程を示す。図５ＡのＡ１及びＡ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図５ＡのＡ３及びＡ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図５ＡのＡ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１１、１１２は大気圧（１気圧）となる。また図５ＢのＢ１及びＢ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図５ＢのＢ３及びＢ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図５ＢのＢ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１３、１１４は大気圧（１気圧）となる。さらに図５ＣのＣ１及びＣ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図５ＣのＣ３及びＣ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図５ＣのＣ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１５、１１６は大気圧（１気圧）となる。これによりロータ１０５が１回転し他の面（ｂ面）が作動面となる。
【００３８】
炭酸ガス３５ａは初期タンク３１又は循環タンク７３よりパイプ３３を経て高圧状態のまま炭酸ガスエンジン１に供給されるのであるが、この炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１の内室１０３に流入されるときの様子を図５Ａ乃至図５Ｃに基づいて説明してみる。
【００３９】
まず始動を図示しないセルスターターにより行ない、ロータ１０５を強制回転させる。ロータ１０５が図５ＡのＡ１の位置即ち供給口１０７ａが「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第１室１１１に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第１室１１１に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図５ＡのＡ２に示すように排出口１０９ａの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第１室１１１の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図５ＡのＡ１及びＡ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００４０】
図５ＡのＡ３及びＡ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ａが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ａがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ａに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ａは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ａに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。詳細については五面ロータで述べた通りであるので省略する。
【００４１】
なお、ロータ１０５の回転に伴ない各室の区画が変化しているから、五面ロータで述べたように正確に言えば、図５Ａの行程Ａ３以降の行程において「１１１」で示す区画は第１室ではないかもしれないが、便宜上図５Ａの行程Ａ３乃至行程Ａ５、図５Ｂの行程Ｂ１乃至行程Ｂ５及び図５Ｃの行程Ｃ１乃至行程Ｃ５のいずれも図５Ａの行程Ａ１で示した各室の符号を用いることとする。
【００４２】
次いで図５ＡのＡ４に示す膨張排出行程の終了時から図５ＡのＡ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第２室１１２に移行し、さらに、図５ＢのＢ１に示す位置まで回転する。これにより、ａ面における２回目の膨張エネルギー取出工程となる。
【００４３】
即ち、ロータ１０５が慣性モーメントにより回転しａ面が図５ＢのＢ１に示す位置のときは供給口１０７ｂが「開」であり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第３室１１３に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第３室１１３に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図５ＢのＢ２に示すように排出口１０９ｂの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第３室１１３の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図５ＢのＢ１及びＢ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００４４】
図５ＢのＢ３及びＢ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ｂが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ｂがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ｂに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ｂは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ｂに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。この点についての詳細も前述の通りであるので省略する。
【００４５】
次いで図５ＢのＢ４に示す膨張排出行程の終了時から図５ＢのＢ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第４室１１４に移行し、さらに、図５ＣのＣ１に示す位置まで回転する。これにより、ａ面における３回目の膨張エネルギー取出工程となる。
【００４６】
即ち、ロータ１０５が慣性モーメントにより回転しａ面が図５ＣのＣ１に示す位置のときは供給口１０７ｃが「開」であり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第５室１１５に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第５室１１５に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図５ＣのＣ２に示すように排出口１０９ｃの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第５室１１５の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図５ＣのＣ１及びＣ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００４７】
図５ＣのＣ３及びＣ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ｃが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ｃがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ｃに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ｃ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ｃは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ｃに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ｃ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ｃ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。この点についての詳細も上記と同様であるので省略する。
【００４８】
次いで図５ＣのＣ４に示す膨張排出行程の終了時から図５ＣのＣ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第６室１１６に移行する。これにより、他面（ｂ面）が第１供給口１０７ａ「開」の位置となり作動面となるので、今度はロータ１０５のｂ面において上記した一連の行程が繰り返されることになる。
【００４９】
その後は上記した一連の行程が連続的に繰り返されることにより炭酸ガスエンジンが作動することになるのである。
【００５０】
そしてｂ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる３回の膨張エネルギーを取り出す。さらにロータ１０５が回転し、ｃ面乃至ｇ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる３回の膨張エネルギーを取り出す。また本実施例においてはロータ１０５は位相をずらせて２個連接されているため、作動面ａ〜ｇにおける上記行程はロータ１０５Ａの作動面ａ〜ｇとロータ１０５Ｂの作動面ａ〜ｇがそれぞれ連続して行われる。よってエンジン出力が増大するとともに、出力の円滑性が確保される。
【００５１】
図６は上記炭酸ガスエンジン１に圧料となる炭酸ガス３５ａを供給する回路の一例を示す。図６の回路は炭酸ガスが循環する循環回路を示す。なお、圧料となる炭酸ガス３５ａの供給は必ずしも循環回路でなくてもよいことは前記の通りであるが、以下の説明ではこの循環回路による供給に基づいて説明する。
【００５２】
上記供給経路３４Ａは、具体的には、液体状態のバージン炭酸ガスを貯溜する圧力容器からなる初期タンク３１と、該初期タンク３１に切替弁５１、三方切替弁５４及び流量制御弁５５を介してパイプ３３ａ、３３ｂ、３３ｃにより連結される加熱部５６と、該加熱部５６に連結された炭酸ガスエンジン１の供給口１０７に接続されるパイプ３３ｄとからなる。
【００５３】
上記回収経路３４Ｂは、具体的には、炭酸ガスエンジン１の排出口１０９から噴出状態で排出される大気圧の炭酸ガス３５ｂを回収する冷却部５７と、大気圧の排出炭酸ガス３５ｂよりエンジンオイル成分を分離するフィルタからなる分離部６８と、圧縮機からなり該分離部６８による上記分離処理を経た上記排出炭酸ガス３５ｂが圧送される１次炭酸ガス圧縮部６９ａと、該１次炭酸ガス圧縮部６９ａにて加圧・圧縮される炭酸ガス３５ａ’が送給され、送給されてくる上記炭酸ガス３５ａ’を例えば−３０℃の排気の気化熱等にて冷却する上記冷却部５７と、圧縮機からなり上記冷却部５７から送給されてくる上記炭酸ガス３５ａ’をさらに加圧・圧縮する２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと、上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂから送給されてくる炭酸ガス３５ａを貯溜する圧力容器からなる循環タンク７３とからなる。上記炭酸ガスエンジン１と上記冷却部５７とはパイプ３３ｅにより、上記冷却部５７と上記分離部６８とはパイプ３３ｇにより、上記分離部６８と上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａとはパイプ３３ｈにより、上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａと上記冷却部５７とはパイプ３３ｉにより、上記冷却部５７と上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂとはパイプ３３ｋにより、上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと上記循環タンク７３とはパイプ３３ｍにより、さらに上記循環タンク７３と上記三方切替弁５４とはパイプ３３ｎにより、各連結されている。なお、上記パイプを総称するときは「パイプ３３」と表わす。
【００５４】
上記供給経路３４Ａと上記回収経路３４Ｂとの接点には上記した三方切替弁５４を設けてあり、上記炭酸ガスエンジン１及び上記三方切替弁５４を介して両経路３４Ａ、３４Ｂが閉回路に接続され、循環回路３４を構成する。また、供給経路３４Ａのパイプ３３ａと回収経路３４Ｂのパイプ３３ｎには炭酸ガス３５ａの純度を検知するセンサ５３が接続されている。該センサ５３はパイプ３３ａ及びパイプ３３ｎ内を送給されてくる炭酸ガス３５ａの純度を常に検知し、上記純度が設定範囲内に満たないときは初期切替信号を発し、設定範囲内であるときは循環切替信号を発する。
【００５５】
炭酸ガスエンジン１から排出される炭酸ガスが冷却部５７に回収される際、炭酸ガスは気化熱等により−３０℃位に冷却される。この排出炭酸ガスは大気圧になる際爆発的に膨張する。この膨張した炭酸ガスは、排気される際噴出状態で排出されるので、この噴出力により、上記排出炭酸ガス３５ｂは上記冷却部５７内に回収され、該冷却部５７を介して１次炭酸ガス圧縮部６９ａまで圧送される。上記分離部６８には逆止弁７５が設けられ、分離されたエンジンオイルが該逆止弁７５を介して炭酸ガスエンジン１に戻される。
【００５６】
上記冷却部５７は、ケーシング５７ａと該ケーシング５７ａ内に幾重にも重なるように内蔵される復路のパイプ３３ｊとからなる。該パイプ３３ｊは前記パイプ３３ｉと前記パイプ３３ｋと連結される。往路のパイプ３３ｅより流れてくる排出炭酸ガス３５ｂは大気圧下に曝されると気化熱等により例えば−３０℃と低温になるため、ケーシング５７ａには−３０℃の排出炭酸ガス３５ｂが充満している。ここに１次炭酸ガス圧縮部６９ａにてすべての量を圧縮処理しきれなかった炭酸ガス３５ａ’が復路のパイプ３３ｊ中に流れてくる。よってかかる炭酸ガス３５ａ’を上記−３０℃の排出炭酸ガスの気化熱等により冷却するのである。この一次冷却ステップを経ることにより、次の２次炭酸ガス圧縮部６９ｂによる炭酸ガス３５ｂの圧縮のための負荷エネルギを小とすることが可能となる。
【００５７】
この点をもう少し詳しく説明する。炭酸ガス圧縮部を構成する１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの構造はいずれも同様の圧縮機からなり、その羽根構造（図示省略）により流入する炭酸ガスの引張り込み（吸引）と流出する炭酸ガスの排出（圧送）をする。よって前機６９ａによる吸引と後機６９ｂによる圧送とがセットとなって作用するので、両者の相乗作用により炭酸ガスの圧縮処理能力を炭酸ガスの量に応じて容易に増大させることができる。これが炭酸ガス圧縮部を複数とする実質的な理由である。
【００５８】
冷却部５７には、高圧の炭酸ガス３５ａが常圧の炭酸ガス３５ｂになって排出口１０９よりパイプ３３ｅを経て回収されるのであるが、このとき冷却部５７内に混入している大気は計測ができないほど微量であるので、この大気が以降の炭酸ガス３５ａ、３５ｂの循環に混入していてもエンジン１の作動にとって実質上全く問題ないことが最近の実験で判明した。炭酸ガスは外界の空気より比重が大であり、かつ、この炭酸ガス３５ａが高圧状態で下方に移動し排出口１０９より噴出する。このため排出口１０９付近の圧力不均衡部Ｐ0で炭酸ガス３５ａが大気圧になっても、同圧の外界の空気は内室１０３内に流入してこない。よって冷却部５７に回収される大気圧となった炭酸ガス３５ｂには外界の空気が混入せず、以降の炭酸ガスの循環において空気が混入してこないためと考えられる。よって、空気の混入による実質上の弊害がないので、回収経路３４Ｂに空気を放出するための単離装置を設けなくともよいのである。
【００５９】
初期タンク３１内に貯蔵されている炭酸ガス３５ａは大部分液体状態であるが、一部がタンク内において気体状態となっている場合がある。この場合は液体の炭酸ガス３５ａはタンクの下部に、また気体の炭酸ガス３５ａはタンクの上部に存在する。
【００６０】
図７に本実施例回路による動作のステップを示す。初期始動は、まず切替弁５１を「開」とし、初期タンク３１よりバージン炭酸ガス３５ａをパイプ３３ａに流す（Ｓ１）。パイプ３３ａを流れてくるバージン炭酸ガス３５ａの純度はセンサ５３により検知され（Ｓ２）、初期切替信号が発せられる（Ｓ３）。これにより三方切替弁５４が作動し、パイプ３３ａ・パイプ３３ｂ間を「開」としパイプ３３ｂ・パイプ３３ｎ間を「閉」とする「第１開」の状態にする（Ｓ４）。次いでエンジンスロットル用の流量制御弁５５が「開」とされ（Ｓ５）、炭酸ガス３５ａは加熱部５６により熱せられ圧力を一層大にした状態でパイプ３３ｄ内より（Ｓ６）、炭酸ガスエンジン１内に供給される（Ｓ７）。
【００６１】
炭酸ガスエンジン１が炭酸ガス３５ａの体積膨張による力により駆動されると、その動力により例えば自動車が駆動される（Ａ）。このとき同時に上記動力がベルト５８ａにより１次炭酸ガス圧縮部６９ａに伝動され、該１次炭酸ガス圧縮部６９ａの作動に寄与する。また上記動力はベルト５８ｂにより２次炭酸ガス圧縮部６９ｂに伝動され、該２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの作動に寄与する。
【００６２】
炭酸ガスエンジン１から排出された炭酸ガス３５ｂは爆発的に膨張した後排出されるが、この排出時の噴出力により冷却部５７に送給される（Ｓ８）。冷却部５７から出た炭酸ガス３５ｂは分離部６８でオイルを分離されてから（Ｓ１０）、１次炭酸ガス圧縮部６９ａに圧送される（Ｓ９）。該１次炭酸ガス圧縮部６９ａにて圧縮された炭酸ガス３５ａ’は再び冷却部５７に送給され、ここでケーシング５７ａ内の排出炭酸ガス３５ｂの低温と接触しその気化熱等により冷却される（Ｓ１１）。冷却された炭酸ガス３５ａ’は２次炭酸ガス圧縮部６９ｂに送られ、ここで加圧され炭酸ガス３５ａとされる（Ｓ１２）。次いでこの炭酸ガス３５ａはパイプ３３ｍより循環タンク７３に送られ、該循環タンク７３に貯溜される（Ｓ１３）。
【００６３】
始動後においては、センサ５３はパイプ３３ｎとパイプ３３ａを流れる炭酸ガス３５ａの濃度を検知している（Ｓ２）。この炭酸ガス３５ａの濃度が設定範囲内であるときは、循環切替信号を発する（Ｓ３）。この循環切替信号により三方切替弁５４が作動し、パイプ３３ｎ・パイプ３３ｂ間を「開」としパイプ３３ａ・パイプ３３ｂを間を「閉」とする「第２開」の状態にする（Ｓ４）。以降は上記した一連のステップが繰返され、エンジンが連続的に作動する。
【００６４】
炭酸ガスはパイプ３３を通って開弁された供給口１０７より密室内に高圧状態３５ａで供給され、常圧状態で排出・回収される。炭酸ガス３５につき、高圧状態の炭酸ガスを「３５ａ」で表わし、常圧状態のものを「３５ｂ」で表わす。
【００６５】
ここで従来のガソリンエンジンと原理の対比をしてみる。
従来のガソリンエンジンは〈１〉吸入行程、〈２〉圧縮行程、〈３〉燃焼行程及び排気行程の４行程が必要であるが、本願発明による炭酸ガスエンジンは上記〈３〉燃焼行程が不要であり、〈２〉圧縮行程についてはあってもなくてもよいのである。本願発明による炭酸ガスエンジンの行程は、〈ａ〉吸入膨張行程、〈ｂ〉膨張排出行程及び〈ｃ〉大気圧保持行程である。またエンジン特性についてみれば、従来のガソリンエンジン（内燃機関）の燃焼膨張は一過性エネルギーであるのに対し、本願発明による炭酸ガスエンジン（内圧機関）は連続膨張エネルギーである。このようなエネルギー特性の違いにより、従来のガソリンエンジンでは各行程が明瞭に区別できるのであるが、本願発明による炭酸ガスエンジンの各行程は連続している。
よって従来のガソリンエンジンと本願発明による炭酸ガスエンジンとは原理が全然異なり、ガソリンエンジンに適用される理論をそのまま本願発明による炭酸ガスエンジンに適用することはできないのである。
【００６６】
上記の点をもう少し具体的に見てみる。ガソリンエンジンは爆発燃焼時の瞬間エネルギを利用するため、ロータ面にかかる均等圧力をロータの結合部分を中心軸より偏心させて楕円に回転方向性を与えている。空気と燃料の圧縮行程は必ず必要であり、ロータを偏心させ内室の容積変化を起こさせるためにシリンダを楕円構成とするのである。
これに対し、本願発明による炭酸ガスエンジンにおいては圧縮行程は必ずしも必要でなく、図示実施態様に示すようになくてもよいのである。これは、本願発明においてはガソリンエンジンのように燃焼のための空気と燃料との圧縮行程が不要であるので、大気圧保持行程より吸入膨張行程に移行するとすぐに「亜膨張」となり、ロータの先端が排出口を切った瞬間高圧状態の炭酸ガスが爆発的に膨張する「連鎖膨張」を起こすからである。この結果、排出口１０９側のロータの半面に膨張圧力が集中し、これによりロータが回転するのである。このように、従来のガソリンエンジンと本願発明による炭酸ガスエンジンとは原理が全然相違するのである。
【００６７】
このように原理が相違する結果、炭酸ガスエンジンの態様も次のように相違することになる。まず、ロータについては、従来のガソリンエンジンはシリンダが楕円構成でなければならず、正円構成のシリンダとすることができない。その理由は前述したように、ガソリンエンジンは爆発燃焼時の瞬間エネルギを利用するため、ロータ面にかかる均等圧力を偏心させて回転方向性を与える必要があるからであり、また吸入、圧縮時の作動室の容積変化が必要だからである。
これに対し、本願発明においては、圧縮行程が不要であるから、シリンダは楕円構成であっても正円構成であってもよく、いずれでもロータは回転するのである。
【００６８】
ここで炭酸ガス３５について詳しく説明する。炭酸ガス（二酸化炭素 ＣＯ2）は次のような物理的性状を有する。
空気との比重 １．５２９
毒性 無
臭 無臭
性状 不燃性
分子量 ４４．０１
三重点（０．５３ＭＰａ） −５６．６℃
沸点（昇華） −７８．５℃
臨界温度 ３１．１℃
臨界圧 ７．３８ＭＰａ
熱力学的性質 図８の通り
【００６９】
また炭酸ガスは物の燃焼や動物の呼吸、有機物の腐敗、発酵等に伴って発生し、空気中に普通に存在する。一方で植物は炭酸ガスを吸収し炭素同化作用を営む。
【００７０】
本願発明はこのような物理的性状を有する炭酸ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性に着目し、これを最大限に活用する。
【００７１】
ここで炭酸ガス３５ａの膨張率、即ち炭酸ガス３５ａにより取り出されるエネルギの大きさについてみる。密室たる第１室１１１等内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａが常温（２５℃）の場合、該炭酸ガス３５ａの圧力は図８より６．４３２MPa（６４．３２気圧）であるから、大気圧（１気圧）の第１室１１１等内室１０３内にあるロータ１０５には６４．３２倍の圧力がかかる。よって理論上約６４倍の運動エネルギを取り出すことが可能となる。
【００７２】
このエネルギと従来の内燃機関の代表としてガソリンエンジンから取り出されるエネルギとを比較する。
【００７３】
（オープン条件化でのガソリン燃焼）
ガソリンの分子表記は難しいため、ガソリンの平均分子量に比較的近い炭化水素であるオクタン（Ｃ8Ｈ18）をガソリンの組成と見なして計算する。オクタンの物理的性状は次の通りである。
化学式 Ｃ8Ｈ18
比重 ｄ＝0.7
分子量 Ｍ＝114.0
燃焼熱 10200kcal/kg＝10200×114/1000×4.186≒4868kJ/mol
【００７４】
オクタンの燃焼反応式は（１）式の通りである。
【数１】
（１）式よりオクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら１７molのガスが発生する。
【００７５】
（ガス比容Ｖ0の計算）
生成ガスを理想気体として仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。従って、ガス比容Ｖ0は（１）式から
【数２】
となる。
【００７６】
（燃焼温度Ｔ1の計算）
爆発温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。
【００７７】
爆発温度Ｔ1は（２）式によって求めることができる。
【数３】
なお、生成ガスの平均定容比熱が約４０J/℃として知られていることについては、日本火薬工業会、「一般火薬学新改訂第２版」、Ｐ１８（２００５）参照。
【００７８】
（２）式より爆発温度Ｔ1は
【数４】
従って
【数５】
【００７９】
つまり、１kgのオクタンは、爆発すると７４３０(K)（約７１００℃）で、９０９００(l)を占める。反応前の容積は１０００／０．７＝１４３０(ml)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は
【数６】
となる。
【００８０】
しかしながら上記値は、火薬と同じ爆発状態を想定しているため現実以上に爆発温度が高くなっている。現実的には、爆発温度が１５００K程度であり、また燃焼に空気が十分ないと反応が進まない。よって、現実には酸素が不足するためＴＮＴ火薬のようには反応が起きないのである。
【００８１】
（空気を考慮したガス比容）
そこで空気を考慮したオクタンの燃焼反応式を考える。（１）式で必要な酸素は１２．５molであり、空気の組成を酸素２１％、窒素７９％とすると、それに伴う窒素は
１２．５mol×（７９／２１）＝４７．０mol
となる。したがって、燃焼反応式は
【数７】
となる。
【００８２】
オクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら合計１７molのガスが発生し、燃焼に与らない窒素４７．０molが存在する。
【００８３】
生成ガスを理想気体と仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。したがって、ガス比容Ｖ0は（３）式から、
【数８】
となる。
【００８４】
（空気を考慮した燃焼温度Ｔ1の計算）
燃焼温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は次式によって求めることができる。
【数９】
【００８５】
（４）式より爆発温度Ｔ1は
【数１０】
従って、
【数１１】
【００８６】
つまり１kgのオクタンは空気の初期体積を考慮すると、瞬間的に燃焼したとして、２１７５（K）（約１９００℃）で１００１８５(l)を占める。反応前の容積は
（１２．５＋４７）×２２．４＋１／０．７＝１３３４(l)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は１００１８５／１３３４≒７５倍となる。ただし上記値は実際上は燃焼中に熱が周囲に逸散するので、燃焼温度はさらに低くなる筈である。
【００８７】
（ガソリンエンジン内の燃焼）
燃費１０km/l、排気量２０００cc、平均速度４０km/h、平均回転数２０００rpm/minの自動車のガソリンエンジンを考える。上記ガソリンエンジンは１時間あたりでは４(l)のガソリンを消費する。また、上記ガソリンエンジンは２０００rpm/minであるので、２０００×２×６０（ストローク／h）となる。また、上記エンジンのボアストロークが直径８６mm、ストローク８６mmよりシリンダ室内の容積は
Ｓ＝（８．６）×（４．３）2×π＝５００（cm3）
となる。
【００８８】
これは１ストロークあたりでは
４０００(ml)／（２０００×２×６０）＝１／６０(ml)
のガソリンを消費し、そのときの燃焼ガスは５００（cm3）になる。
【００８９】
次に、圧縮比からこのエンジンの行程を解析してみる。
圧縮比は一般的な乗用車エンジンでは「９」前後である。燃焼室容積をＶｂ(ml)とすると、圧縮比＝（Ｖｂ＋５００）／Ｖｂであるので、９Ｖｂ＝Ｖｂ＋５００となり、これを解くと
Ｖｂ＝６２．５(ml)となる。
【００９０】
以上を詳細を省いて簡単にまとめると、
６２．５(ml)の燃焼室と５００(ml)のシリンダ室に１／６０(ml)（＝１６．７×１０-3(ml)＝１．０２５×１０-4(mol)のガソリンが空気約５６０(ml)（酸素５．２５×１０-3(mol)と窒素１９．７５×１０-3(mol)）と一緒に吸い込まれ（１気圧）、９倍に圧縮されたガソリンと空気（９気圧）に点火される。（３）式から消費される酸素は
1.025×10-4×12.5＝1.281×10-3
である。したがって、残りの酸素と窒素は、それぞれ
（５．２５−１．２８）×１０-3＝１．９７×１０-3(mol)、１９．７５×１０-3(mol)
となる。
【００９１】
また、発生するガスと熱量は、
Ｈ2Ｏ：1.025×10-4×9＝9.225×10-4(mol)
ＣＯ2：1.025×10-4×8＝8.200×10-4(mol)
Ｑ＝1.025×10-4×4868＝0.499kJ
である。
【００９２】
燃焼温度Ｔ1を求めるには、前記のように生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は前記のように次式によって求めることができる。
【数１２】
【００９３】
（４’）より燃焼温度Ｔ1は
【数１３】
【００９４】
つまり、２０００ccのエンジンでは瞬間的に燃焼したとして、８０５(K)（約５３２℃）で２３．５×１０-3(mol)（＝９．２２５×１０-4＋８．２００×１０-4＋１９．７×１０-4＋１９７．５×１０-4）のガスが、６２．５(ml)を占める。
【００９５】
このときの、圧力Ｐ1を計算してみると、理想気体として状態方程式から
【数１４】
である。
【００９６】
最後に、この高温高圧のガスがシリンダを押し下げる膨張行程で９倍に膨張すると、
Ｐ1Ｖ0＝一定であるから、９倍に膨張したときの圧力Ｐ2は
Ｐ2＝Ｐ1/9＝24.8/9＝2.7(atm)
となる。
【００９７】
このように従来のガソリンエンジンより取り出すエネルギの大きさは、この場合約２５倍程度である。
【００９８】
よって本願発明による炭酸ガスエンジンから取り出されるエネルギは従来の内燃機関から取り出されるエネルギと比較し、同程度以上である。とくに、上記実施例（２５℃のとき６４倍の例）及び上記比較例（２５倍の例）に限って言えば、従来に比し２．５倍のエネルギを得ることができる。
【００９９】
このように本願発明によるエネルギの発生は燃料の燃焼を伴わないから、燃料資源に起因する資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがなく安全であり、完全なクリーンエネルギを得ることができる。また、炭酸ガスを生じることがないので、炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。しかも取り出されるエネルギは上記のようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性も担保される。
【０１００】
本願発明による複式炭酸ガスエンジンによれば、密室（内室１０３）の圧縮比に影響されず、供給される炭酸ガス３５ａの圧力は一定（例えば常温（２５℃）の場合約６４倍）である。またタンク乃至ボンベに収納される炭酸ガス３５ａは最後の１molまで有効に使用可能である。よって、エネルギの取出効率が大変よい。
【０１０１】
上記エネルギの取出しにおいて、循環回路を構成することにより排出された炭酸ガスを回収して再利用するから、エネルギ効率を非常に増大することができる。
【０１０２】
また、炭酸ガス３５ａの常温液化性及び高度の体積膨張性により、密室（内室１０３）の設計が容易となる。さらに炭酸ガス３５ａの不活性により、例えば水素ガスや酸素ガスより遙かに扱い易く、制御性が大である。よって高度の実用性を有する。
【０１０３】
炭酸ガス３５の体積膨張率と温度とは相関関係にあり、第１室１１１等の内室１０３内に供給されている高圧状態の炭酸ガス３５ａは上記加熱部５６による加熱により一層体積が膨張するから、炭酸ガスエンジンの仕事率は一層向上する。
【０１０４】
この点につき、図８及びボイル・シャルルの法則により第１室１１１等の内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａの圧力を具体的に算出してみる。
【０１０５】
ボイル・シャルルの法則は一定量の気体ではＰＶ／Tは常に一定の値となるという法則で、
【数１５】
の式により表わす。炭酸ガス３５ａは初期タンク３１からパイプ３３を経由して大気圧（２５℃）・気体状態にて上記内室１０３に供給されるから、内室１０３の内圧は内室１０３が５０℃に加熱される場合次の如く算出される。ただし、内室１０３の容量を２０ccとする。
【数１６】
【０１０６】
また第１室１１１等の内室１０３が１００℃に加熱される場合、第１室１１１等の内室１０３の内圧は次の算出値となる。
【数１７】
【０１０７】
よって第１室１１１等の内室１０３が加熱部５６により加熱されると炭酸ガスエンジン１の仕事率は一層向上する。
【０１０８】
本願発明は上記した実施の形態に限定されない。例えば、ロータ１０５の作動面を５個以上の任意の個数とすることができる。ロータ１０５の作動面が４個以下の場合はロータ１０５が１回転する間に炭酸ガスの膨張エネルギを２回以上取り出すことはできない。
【０１０９】
ロータ１０５の作動面の個数は、下表に示すように、「ハウジング１０１のすべての供給口１０７＋すべての排出口１０９」と一定の関係を有する。
【０１１０】
┌──────────┬─────┬──────┬──────┬───────┐
│ハウジング１０１の │ ロータ │ロータ │膨張エネルギ│ 備考 │
│すべての供給口１０７│１０５の │１０５の │の取出回数 │ │
│＋排出口１０９ │作動面 │名称 │ │ │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ４個 │ ５個 │五面ロータ │ ２回 │図１乃至図４Ｂ│
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ４個 │ ６個 │六面ロータ │ ２回 │ 図示省略 │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ６個 │ ７個 │七面ロータ │ ３回 │ 図５Ａ乃至 │
│ │ │ │ │ 図５Ｃ │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ６個 │ ８個 │八面ロータ │ ３回 │ 図示省略 │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ８個 │ ９個 │九面ロータ │ ４回 │ 図示省略 │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ８個 │ １０個 │十面ロータ │ ４回 │ 図示省略 │
└──────────┴─────┴──────┴──────┴───────┘
【０１１１】
ロータ１０５の作動面及びハウジング１０１のすべての供給口１０７＋すべての排出口１０９が夫々上表の個数以上になる場合（例えば十一面ロータ等）も理論上はあり得るが、実用上の観点から実益がないので省略する。五面ロータと六面ロータ、七面ロータと八面ロータ、九面ロータと十面ロータは、夫々膨張エネルギの取出回数が同一である。これらの各場合においては、ロータ１０５の作動面の個数が小さい程、ハウジング１０１の内壁との間に形成される室（図１の場合各室「１１１」〜「１１５」、図５Ａ乃至図５Ｃの場合各室「１１１」〜「１１７」）の内容積が大となるので、炭酸ガスの膨張エネルギの取出効率が大となり望ましい。即ち、ロータ１０５の作動面の個数が「ハウジング１０１のすべての供給口１０７＋すべての排出口１０９」の個数に「１」を加算した場合はロータ１０５の作動面の個数が奇数個となり、この場合は膨張エネルギの取出回数が増加する。
【０１１２】
また、「膨張力」を得るために炭酸ガスを常圧化する手段としては、例えば図１１に示すように、圧力調整弁により圧力の調整をされた炭酸ガスを炭酸ガスエンジン１に供給してもよく、かかる場合も本文中で述べたような炭酸ガスの膨張による「亜膨張」、「連鎖膨張」を惹起せしめ「膨張力」を得ることができる。
【０１１３】
加熱部（５６）の設置は任意であり、設置する場合もその設置部位は、高圧状態の炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１に供給される前に加熱される部位であれば、必ずしも供給系経路３４Ａのパイプ接続の中に設けられなくてもよい。例えば、炭酸ガスエンジン１自体に加熱部（１３７）を設けてもよい。図９はそのような場合を例示したものである。
【０１１４】
図９において、ハウジング１０１はアルミニウム合金製のハウジングカバー１３９にて一体に被覆され、シリンダ本体の側壁の外側に中空体からなる加熱部１３７を設ける。上記ハウジングカバー１３９の側壁には熱風供給口１４１及び熱風排出口１４３が開口され、夫々、加熱部１３７を加熱するための熱風４０ａを供給する熱風供給パイプ１４５、加熱部１３７の加熱を終了した熱風４０ｂを排出するための熱風排出パイプ１４７が連結される。上記熱風供給パイプ１４５、上記熱風排出パイプ１４７は別に設ける圧縮機１４９に循環可能に連結される。
【０１１５】
また、図６の回路において炭酸ガスエンジン１を図９に示すような加熱部１３７を有するエンジン１に置き換え、加熱部５６を設置しないことも可能である。かかる場合、エンジンシリンダを構成する金属製の各部やエンジンオイルへの低温による悪影響を排除する利益がある。
【０１１６】
図１０及び図１１は炭酸ガスエンジン１の外部から大気圧にする場合である。図１０の場合図６と異なるのは、冷却部５７にパイプ３３ｒ、３３ｓにより逆止弁６３及び大気乾燥部６５が接続され、大気乾燥部６５を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とされる点である。その余の構成は図６の構成と同一であるので説明を省略する。
【０１１７】
図１１の場合図６と異なるのは、弁圧調整装置により内室１０３を常圧にする。即ち、弁圧調整装置は調整タンク７２と圧力調整弁７０ａと圧力調整弁７０ｂとからなり、上記冷却部５７及び上記循環タンク７３に夫々圧力調整弁７０ａ、７０ｂを介して炭酸ガスを貯溜する調整タンク７２が連結される。また上記調整タンク７２と上記冷却部５７とはパイプ３３ｔにより、上記調整タンク７２と上記パイプ３３ｍとはパイプ３３ｕにより、各連結されている。上記調整タンク７２は炭酸ガスエンジン１の排気口１０９側の内室の圧力を常圧にする圧力調整弁７０ａを設けるとともに、炭酸ガスエンジン１の給気口１０７側の圧力を高圧にする圧力調整弁７０ｂを設ける。圧力調整弁７０ａは図示しないコンピュータによる自動制御により調整タンク７２内の炭酸ガスの圧力を設定された圧力（例えば１気圧）に調整する。また圧力調整弁７０ｂは炭酸ガスの圧力を設定された圧力（例えば４０気圧）に調整する。その余の構成は図６の構成と同一であるので説明を省略する。
【０１１８】
さらには図６や図１０のように内室１０３が大気に接して常圧とされる場合、２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと循環タンク７３との間に炭酸ガス成分のみ単離する逆止弁を設けたタンクからなる単離装置を設け、空気成分を放出して炭酸ガス成分の一層の純化をする装置を設けもよい。しかし、炭酸ガスの循環において、前述のように、冷却部５７内に混入する空気は計測ができない程微量であるので、この空気が以降の炭酸ガス３５ａ、３５ｂの循環に混入していてもエンジン１の作動にとって実質上全く問題ないことが最近の実験で判明したので、図６や図１０に示すように単離装置の設置は必ずしも必要的でない。いずれにしても内室１０３内に接する大気は第１室内では高圧の炭酸ガスが亜膨張となり膨張エネルギを溜めるのに貢献する。また他室内での上記大気は膨張排出行程となっている室では爆発的に膨張して排出される炭酸ガスとともに排出され、大気圧行程となっている室では大気圧の保持に寄与する。
【０１１９】
炭酸ガス圧縮部の多段化は、前機による吸引と後機による圧送とのセットとし、両者の相乗作用により炭酸ガスの圧縮処理能力を炭酸ガスの量に応じて容易に増大させる趣旨であるから、所望の出力に応じて、例えば図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように炭酸ガス圧縮部６９ａ、６９ｂ、６９ｃを３個以上の多段にすることができる。本願発明により発電機を作動して発電する場合は、大量の炭酸ガスを容易迅速に処理できるようこのように３段以上の多段にするのが望ましい。もちろん所望の大出力を得られるのであれば、炭酸ガス圧縮部が単一機であることを妨げない。
【０１２０】
また複数個の炭酸ガス圧縮部の相互の接続は、例えば図１２（Ａ）に示すように直列接続はもとより、例えば図１２（Ｂ）に示すように並列接続にすることもできる。
【０１２１】
また１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの駆動力は、その１として、上記実施態様で述べた大気圧に曝され連鎖膨張し排出される炭酸ガスの噴出力及びベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力、その２として前者（炭酸ガスの噴出力）のみの駆動力、その３として後者（ベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力）のみの駆動力の３パターンがある。つまり、ベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力は場合によりあってもなくてもよい。
【０１２２】
炭酸ガス圧縮部６９ｂと循環タンク７３の間に他の循環タンク（図示せず）を設け、循環タンクを１次と２次に分けると、炭酸ガスエンジン１制御のための炭酸ガス３５ａの流量調整が円滑になることが期待され望ましい。
【０１２３】
初期始動を循環タンク７３の残溜分より取り出し、初期タンク３１を設けないこととしてもよい。
【０１２４】
炭酸ガス圧縮部による加圧は、温度等の外部環境によって適宜に選択され、必ずしも常温で液化しない程度の圧力、例えば２０気圧位乃至４０気圧位でも可能である。ちなみに、例えば水素ガスの場合、常温液化性を有しないから、この程度の冷却では液化しない。
【０１２５】
供給系のパイプの中を流れる炭酸ガスは、気体と粉体としてのドライアイスの混合又は液体の状態での送給もあり得る。どの相をとるかは現場の気圧、温度等の条件による。
【０１２６】
複式炭酸ガスエンジンを構成する素材も鉄その他適宜に選択することができる。
【０１２７】
取り出したエネルギの適用は任意であり、発電機の駆動乃至発電はもちろん、例えば自動車、電車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動等をすることができる。
【０１２８】
本願発明において「高圧」とは、炭酸ガスエンジンを作動せしめるに十分な圧力の程度を指称し、常温で液化する７０気圧位はもちろん、それより低い例えば２０気圧程度乃至４０気圧程度とか６０気圧程度も含む。また「大気圧」と「常圧」とは同義で用いている。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本願発明は例えば、発電、自動車、電車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動、発電機の駆動に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３Ａ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図３Ｂ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図４Ａ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図４Ｂ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図５Ａ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの他の実施形態を示す正面図である。
【図５Ｂ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの他の実施形態を示す正面図である。
【図５Ｃ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの他の実施形態を示す正面図である。
【図６】本願発明による複式炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路の実施例を示す図である。
【図７】図６の動作ステップを示すフローチャートである。
【図８】炭酸ガスの勢力学的性質を示す表である。
【図９】本願発明による複式炭酸ガスエンジンのさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図１０】本願発明による複式炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路の他の実施例を示す図である。
【図１１】本願発明による複式炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路のさらに他の実施例を示す図である。
【図１２】（Ａ）は本願発明に使用する炭酸ガス圧縮部の接続例、（Ｂ）は他の接続例を示す。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 炭酸ガスエンジン
３１ 初期タンク
３３ パイプ
３４ 循環回路
３４Ａ 供給経路
３４Ｂ 回収経路
３５ 炭酸ガス
３５ａ 炭酸ガス
３５ｂ 炭酸ガス
５１ 切替弁
５３ センサ
５４ 三方切替弁
５５ 流量制御弁
５６ 加熱部
５７ 冷却部
５８ａ ベルト
５８ｂ ベルト
６３ 逆止弁
６５ 大気乾燥部
６８ 分離部
６９ａ １次炭酸ガス圧縮部
６９ｂ ２次炭酸ガス圧縮部
７３ 循環タンク
７５ 逆止弁
１０１ ハウジング
１０２ ロータ軸
１０３ 内室
１０５ ロータ
１０５ａ オイルシール兼用圧力シール
１０５Ａ ロータ
１０５Ｂ ロータ
１０７ 供給口
１０７ａ 第１供給口
１０７ｂ 第２供給口
１０７ｃ 第３供給口
１０９ 排出口
１０９ａ 第１排出口
１０９ｂ 第２排出口
１０９ｃ 第３排出口
１１０ フライホイール
１１１ 第１室
１１２ 第２室
１１３ 第３室
１１４ 第４室
１１５ 第５室
１３７ 加熱部
１３９ ハウジングカバー
１４１ 熱風供給口
１４３ 熱風排出口
１４５ 熱風供給パイプ
１４７ 熱風排出パイプ
１４９ 圧縮機
ａ 作動面
ｂ 作動面
ｃ 作動面
ｄ 作動面
ｅ 作動面
【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活用した、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出す複式炭酸ガスエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は機関の内部で燃料を燃焼させてその熱エネルギを利用する。使用する燃料のちがいによりガソリン機関、ガス機関、石油機関等種々のものがあり、世界中で広く普及し使用されている。
【０００３】
しかしながら、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。
【０００４】
外燃機関も燃料を燃焼させるという点で、上記した問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起する。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
本願発明はこのような背景の下に、提唱される全く新しい画期的なエネルギシステムである。
【０００８】
本願発明に関し、先行技術文献の調査をしたが、有効な特許文献を発見することができなかった。強いて挙げるとすれば出願人の特許出願に係る次の特許文献である。特許文献１は三面ロータによる炭酸ガスエンジン、特許文献２は二面ロータによる炭酸ガスエンジン及び特許文献３はこれら炭酸ガスエンジンを用いた循環システムに関する。
【特許文献１】特願２００６−２１３９４１
【特許文献２】特願２００６−２１３９４３
【特許文献３】特許第３９２９４７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明は燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すことにより上記欠点を解消する全く新しい画期的な複式炭酸ガスエンジンを提案する。
【００１０】
つまり本願発明の目的は、燃料資源に起因する問題を起こさずにエネルギ源を確保することであり、従来の内燃機関によるのと同等程度以上のエネルギを効率よく取り出すことができる複式炭酸ガスエンジンを供する。
【００１１】
また他の目的は、内燃機関使用による炭酸ガスの増加を防止することであり、ひいては温暖化現象の防止に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的達成のため、本願発明による複式炭酸ガスエンジンは、密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、該ロータは回転方向に沿った周面に５個以上に等分された作動面を有し、上記ハウジングに複数の供給口及び排出口を設け、上記供給口から供給される高圧状態の炭酸ガスが上記排出口から常圧で排出されるときの体積膨張による力により上記ロータを一方向に回転し、上記ロータが１回転する間に複数回の吸入膨張行程、膨張排出行程及び大気圧保持行程を経ることを特徴とする。
また、請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が凹弧状に形成されることを特徴とする。
また、請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記作動面が対応する上記ハウジングの内周面の弧と略線対称であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が奇数個であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が５個であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が７個であることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が９個であることを特徴とする。
また、請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータを複数とし、上記各ロータは作動面の位相が重ならないようにずらせて設けることを特徴とする。
また、請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明は炭酸ガスの有する３つの優れた物理的性状、即ち、ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性を利用し、高圧状態で内室に供給された炭酸ガスが常圧になるときの体積膨張による力により作動子を駆動させ、これにより発生するエネルギを複数回取り出す。よって、燃料の燃焼を伴わずにエネルギを取り出すから、燃料資源に起因する問題、即ち、資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがない。よって完全なクリーンエネルギである。
【００１４】
また、炭酸ガスを用いるものの炭酸ガスを生じることがないので、現在以上の炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。
【００１５】
エネルギ源は資源枯渇のおそれがない炭酸ガスであり、しかも取り出されるエネルギは後述するようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性の点でも問題はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による複式炭酸ガスエンジン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。
【００１７】
図１及び図２において、炭酸ガスエンジン１はアルミニウム合金製の密閉された円筒からなるハウジング１０１と、該ハウジング１０１の内室１０３に回転可能に設けられるアルミニウム合金製のロータ１０５とからなる。上記ハウジング１０１は密閉に形成された円筒が横設され、内部に断面円形に形成される内室１０３を有する。上記ハウジング１０１の周壁を４等分した部位に第１供給口１０７ａ、第１排出口１０９ａ、第２供給口１０７ｂ及び第２排出口１０９ｂを順次設ける（総称するときは便宜上供給口「１０７」、排出口「１０９」の如く表記する）。これにより、第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂは、第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂより供給される高圧の炭酸ガス３５ａが常圧の炭酸ガス３５ｂとなる圧力の均衡点の直前となるよう配設される。上記第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂは上記第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂより大に形成される。
【００１８】
上記ロータ１０５は矢示する回転方向に沿って周面を５等分して作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを形成する。各作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは凹弧状に形成され、対応するハウジング１０１の内周面の弧と略線対称に形成される。上記ロータ１０５の各頂点部は弯曲に形成され、また圧力保持のための圧力シール１０５ａを設ける。該圧力シール１０５ａはオイルシールも兼ねる。
【００１９】
本実施例の場合、上記構成のハウジング１０１及びロータ１０５が２個連結される。なお、図１及び図２ではハウジング及びロータを「ハウジング１０１Ａ」、「ハウジング１０１Ｂ」、「ロータ１０５Ａ」、「ロータ１０５Ｂ」と示すが、以下の説明で区別する必要がないとき及び総称するときは便宜上「ハウジング１０１」及び「ロータ１０５」と表記する。１０２は上記２個のロータ１０５が固着されるロータ軸であり、該ロータ軸１０２により２個のロータ１０５が２個のハウジング１０１内の中央部に回転可能に取り付けられる。この際各ロータ１０５は出力の円滑性を確保するため、作動面の位相が重ならないようずらせて設ける。１１０は上記ロータ軸１０２の一端に設けるフライホイールである。
【００２０】
上記各ハウジング１０１の各内室１０３には高圧状態の炭酸ガス３５ａが供給され、該炭酸ガス３５ａが大気圧になるときの体積膨張による力により上記各ロータ１０５がロータ軸１０２を中心にして矢示する一方向に回転する。上記内室１０３は上記ロータ１０５の回転に伴ない、第１室１１１、第２室１１２、第３室１１３、第４室１１４、第５室１１５に区画・形成される。上記各室１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は上記ロータ１０５の作動面ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとの関係で、吸入膨張行程、膨張排出行程又は大気圧保持行程のいずれかを担う。第１室１１１はある作動面（図３Ａ及び図３Ｂの場合はａ面）が第１供給口１０７ａを「開」とする位置にきたときから第１排出口１０９ａを「開」に至らしめないまでの位置とし、このとき第１室１１１に隣接する各室を回転方向に順次第２室１１２、第３室１１３、第４室１１４及び第５室１１５とする。
【００２１】
吸入膨張行程は炭酸ガス３５ａが第１室１１１内に供給され、上記ロータ１０５のいずれかの作動面ａ〜ｅを押圧する行程で、このとき供給口１０７ａ、１０７ｂは「開」、排出口１０９ａ、１０９ｂは「閉」となっている（図３ＡのＡ１〜Ａ２、図３ＢのＢ１〜Ｂ２）。膨張排出行程はロータ１０５の回転に与り大気圧状態となった炭酸ガス３５ｂが排出口１０９ａ、１０９ｂより外部に排出される行程で、このとき供給口１０７ａ、１０７ｂは「閉」、排出口１０９ａ、１０９ｂは「開」となっている（図３ＡのＡ３〜Ａ４、図３ＢのＢ３〜Ｂ４）。大気圧保持行程は、供給口１０７ａ、１０７ｂが「閉」、排出口１０９ａ、１０９ｂが「開」であり、図３ＡのＡ５の場合作動室１１１、１１２が、図３ＢのＢ５の場合作動室１１３、１１４がいずれも大気圧となった炭酸ガス３５ｂを大気圧状態に保持する行程であり、これによりロータ１０５の回転に円滑性を付与する（図３ＡのＡ５、図３ＢのＢ５）。
【００２２】
炭酸ガスエンジン１の第１室内で高圧の炭酸ガスが亜膨張となり膨張エネルギを溜めるのに貢献する常圧化手段としては、炭酸ガスエンジン１の内部から大気圧にする場合、又は炭酸ガスエンジン１の外部から大気圧にする場合のいずれであってもよい。前者はロータ軸１０２の軸受部（図示省略）を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とする場合であり、図６及び図７に示す例である。この場合は必ずしも排出される炭酸ガスの循環回路の設置は必要的ではない。後者は、排出される炭酸ガスの循環回路における大気乾燥部６５を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とする場合（図１０）、弁圧調整のための弁圧調整弁及び回路を付設する場合（図１１）がある。詳しくは後述する。
【００２３】
次に図３Ａ及び図３Ｂに基づき本願発明の作動原理を説明する。図３Ａ及び図３Ｂはロータ１０５が内室１０３内で回転するときの位置と炭酸ガスの膨張の様子を模式化した図である。図３ＡのＡ１乃至Ａ５は作動面ａにおける１回目の膨張エネルギー取出工程を示し、図３ＢのＢ１乃至Ｂ５は作動面ａにおける２回目の膨張エネルギー取出工程を示す。図３ＡのＡ１及びＡ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図３ＡのＡ３及びＡ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図３ＡのＡ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１１、１１２は大気圧（１気圧）となる。また図３ＢのＢ１及びＢ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図３ＢのＢ３及びＢ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図３ＢのＢ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１３、１１４は大気圧（１気圧）となる。これによりロータ１０５が１回転し他の面（ｂ面）が作動面となる。
【００２４】
炭酸ガス３５ａは初期タンク３１又は循環タンク７３よりパイプ３３を経て高圧状態のまま炭酸ガスエンジン１に供給されるのであるが、この炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１の内室１０３に流入されるときの様子を図３Ａ及び図３Ｂに基づいて説明してみる。
【００２５】
まず始動を図示しないセルスターターにより行ない、ロータ１０５を強制回転させる。ロータ１０５が図３ＡのＡ１の位置即ち供給口１０７ａが「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第１室１１１に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第１室１１１に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図３ＡのＡ２に示すように排出口１０９ａの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第１室１１１の容積の限度内で行われるためである。これを仮りに「亜膨張」と呼ぶ。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図３ＡのＡ１及びＡ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００２６】
図３ＡのＡ３及びＡ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ａが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ａがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ａに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ａは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ａに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（これを「膨張力」と呼ぶ）は一層ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。
【００２７】
この点を図４Ａ（Ａ）乃至（Ｄ）に基づきもう少し詳しく説明する。図４Ａ（Ａ）は図３Ａの行程Ａ２のＡ部拡大図、図４Ａ（Ｂ）は図３Ａの行程Ａ３のＢ部拡大図、図４Ａ（Ｃ）は図３Ａの行程Ａ３と行程Ａ４の中間状態を示す拡大図、図４Ａ（Ｄ）は図３Ａの行程Ａ４のＤ部拡大図である。図４Ａ（Ａ）に示すように膨張排出行程の直前の状態では炭酸ガス３５ａの膨張（亜膨張）の力は第１室１１１及びロータ１０５のすべての面にかかっている。しかし、排出口１０９ａが「開」となった瞬間、炭酸ガス３５ａは高圧の第１室１１１から低圧（大気圧）の開口部分１０９ａに向けて急激に流れ噴出する（図４Ａ（Ｂ））。このとき第１室１１１内をみると、排出口１０９ａ付近は大気圧に曝されるので圧力が不均衡となる圧力不均衡部Ｐ0が形成され、この圧力不均衡部Ｐ0は、炭酸ガス３５ａが噴出すると低圧となるので、隣接する層Ｐ1の炭酸ガス３５ａが移動してくる。これにより、第１室１１１内の排出口１０９ａの反対側には比較的に低圧の部分Ｌ（図３ＡのＡ３に示す）が形成される。このような炭酸ガス３５ａの移動は図４Ａ（Ｃ）及び図４Ａ（Ｄ）に示すように次々に連鎖的になされる。よって第１室１１１には炭酸ガス３５ａが抜けた低圧空間Ｌが形成されこの低圧空間Ｌは徐々に大となり、他方、排出口１０９ａ付近の圧力不均衡部Ｐ0には次々に新たな炭酸ガス３５ａが爆発的に移動してくるので、圧力不均衡部Ｐ0は大気圧より常に高圧となっている。そして圧力不均衡部Ｐ0から次々に排出される炭酸ガス３５ａは排出口１０９ａより排出されるとき、即ちロータ１０５が「１」の位置から「ｎ」の位置に至るまで爆発的に膨張するから、排出される炭酸ガス３５ａはロータ１０５の第１排出口１０９ａ側の半面を押圧し、ロータ１０５はハウジング１０１に枢着されているため、上記した炭酸ガス３５ａの膨張力により回転するのである。つまり、排出される炭酸ガス３５ａは圧力不均衡部Ｐ0での爆発的膨張と該圧力不均衡部Ｐ0への補給が連続的になされるため爆発的な膨張が持続的になされ、これによりロータ１０５が回転する。
なお、ロータ１０５の回転に伴ない各室の区画が変化しているから、正確に言えば、図３Ａの行程Ａ３以降の行程において「１１１」で示す区画は第１室ではないかもしれないが、便宜上図３Ａの行程Ａ３乃至行程Ａ５及び図３Ｂの行程Ｂ１乃至行程Ｂ５のいずれも図３Ａの行程Ａ１で示した各室の符号を用いることとする。
【００２８】
次いで図３ＡのＡ４に示す膨張排出行程の終了時から図３ＡのＡ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第２室１１２に移行し、さらに、図３ＢのＢ１に示す位置まで回転する。これにより、ａ面における２回目の膨張エネルギー取出工程となる。
【００２９】
即ち、ロータ１０５が慣性モーメントにより回転しａ面が図３ＢのＢ１に示す位置のときは供給口１０７ｂが「開」であり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第３室１１３に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第３室１１３に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図３ＢのＢ２に示すように排出口１０９ｂの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第３室１１３の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図３ＢのＢ１及びＢ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００３０】
図３ＢのＢ３及びＢ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ｂが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ｂがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ｂに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ｂは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ｂに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。
【００３１】
この点を図４Ｂ（Ｅ）乃至図４Ｂ（Ｈ）に基づきもう少し詳しく説明する。図４Ｂ（Ｅ）は図３Ｂの行程Ｂ２のＥ部拡大図、図４Ｂ（Ｆ）は図３Ｂの行程Ｂ３のＦ部拡大図、図４Ｂ（Ｇ）は図３Ｂの行程Ｂ３と行程Ｂ４の中間状態を示す拡大図、図４Ｂ（Ｈ）は図３Ｂの行程Ｂ４のＨ部拡大図である。図４Ｂ（Ｅ）に示すように膨張排出行程の直前の状態では炭酸ガス３５ａの膨張（亜膨張）の力は第３室１１３及びロータ１０５のすべての面にかかっている。しかし、排出口１０９ｂが「開」となった瞬間、炭酸ガス３５ａは高圧の第３室１１３から低圧（大気圧）の開口部分１０９ｂに向けて急激に流れ噴出する（図４Ｂ（Ｆ））。このとき第３室１１３内をみると、排出口１０９ｂ付近は大気圧に曝されるので圧力が不均衡となる圧力不均衡部Ｐ0が形成され、この圧力不均衡部Ｐ0は、炭酸ガス３５ａが噴出すると低圧となるので、隣接する層Ｐ1の炭酸ガス３５ａが移動してくる。これにより、第３室１１３内の排出口１０９ｂの反対側は比較的に低圧の部分Ｌ（図３ＢのＢ３に示す）が形成される。このような炭酸ガス３５ａの移動は図４Ｂ（Ｇ）及び図４Ｂ（Ｈ）に示すように次々に連鎖的になされる。よって第３室１１３には炭酸ガス３５ａが抜けた低圧空間Ｌが形成されこの低圧空間Ｌは徐々に大となり、他方、排出口１０９ｂ付近の圧力不均衡部Ｐ0には次々に新たな炭酸ガス３５ａが爆発的に移動してくるので、圧力不均衡部Ｐ0は大気圧より常に高圧となっている。そして圧力不均衡部Ｐ0から次々に排出される炭酸ガス３５ａは排出口１０９ｂより排出されるとき、即ちロータ１０５が「１」の位置から「ｎ」の位置に至るまで爆発的に膨張するから、排出される炭酸ガス３５ａはロータ１０５の第２排出口１０９ｂ側の半面を押圧し、ロータ１０５はハウジング１０１に枢着されているため、上記した炭酸ガス３５ａの膨張力により回転するのである。つまり、排出される炭酸ガス３５ａは圧力不均衡部Ｐ0での爆発的膨張と該圧力不均衡部Ｐ0への補給が連続的になされるため爆発的な膨張が持続的になされ、これによりロータ１０５が回転する。
【００３２】
次いで図３ＢのＢ４に示す膨張排出行程の終了時から図３ＢのＢ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第４室１１４に移行する。これにより、他面（ｂ面）が第１供給口１０７ａ「開」の位置となり作動面となるので、今度はロータ１０５のｂ面において上記した一連の行程が繰り返されることになる。
【００３３】
その後は上記した一連の行程が連続的に繰り返されることにより炭酸ガスエンジンが作動することになるのである。
【００３４】
そしてｂ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる２回の膨張エネルギーを取り出す。さらにロータ１０５が回転し、ｃ面乃至ｅ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる２回の膨張エネルギーを取り出す。また本実施例においてはロータ１０５は位相をずらせて２個連接されているため、作動面ａ〜ｅにおける上記行程はロータ１０５Ａの作動面ａ〜ｅとロータ１０５Ｂの作動面ａ〜ｅがそれぞれ連続して行われる。よってエンジン出力が増大するとともに、出力の円滑性が確保される。
【００３５】
図５Ａ乃至図５Ｃはロータ１０５の作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇを７個とした他の実施の形態を示す。ハウジング１０１は、周壁を６等分にした部位に第１供給口１０７ａ、第１排出口１０９ａ、第２供給口１０７ｂ、第２排出口１０９ｂ及び第３供給口１０７ｃ、第３排出口１０９ｃを順次設ける。（総称するときは便宜上供給口「１０７」、排出口「１０９」の如く表記する）。これにより第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂ、第３排出口１０９ｃは第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂ、第３供給口１０７ｃより供給される高圧の炭酸ガス３５ａが常圧の炭酸ガス３５ｂとなる圧力の均衡点の直前となるよう配設される。上記第１排出口１０９ａ、第２排出口１０９ｂ、第３排出口１０９ｃは上記第１供給口１０７ａ、第２供給口１０７ｂ、第３供給口１０７ｃより大に形成される。
【００３６】
ロータ１０５は矢示する回転方向に沿って周面を７等分して作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇを形成する。各作動面ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇは凹弧状に形成され、対応するハウジング１０１の内周面の弧と略線対称に形成される。五面ロータと同様にこの七面ロータ１０５の各頂点部は弯曲に形成され、また圧力保持のための圧力シールを設ける。該圧力シール１０５ａはオイルシールも兼ねる（図示省略）。
【００３７】
次にこの実施の形態の作動原理を図５Ａ乃至図５Ｃに基づき説明する。図５Ａ乃至図５Ｃはロータ１０５が内室１０３内で回転するときの位置と炭酸ガスの膨張の様子を模式化した図である。図５ＡのＡ１乃至Ａ５は作動面ａにおける１回目の膨張エネルギー取出工程を示し、図５ＢのＢ１乃至Ｂ５は作動面ａにおける２回目の膨張エネルギー取出工程を示し、図５ＣのＣ１乃至Ｃ５は作動面ａにおける３回目の膨張エネルギー取出工程を示す。図５ＡのＡ１及びＡ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図５ＡのＡ３及びＡ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図５ＡのＡ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１１、１１２は大気圧（１気圧）となる。また図５ＢのＢ１及びＢ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図５ＢのＢ３及びＢ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図５ＢのＢ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１３、１１４は大気圧（１気圧）となる。さらに図５ＣのＣ１及びＣ２は吸入膨張行程を示し、このときの炭酸ガスは「亜膨張」の状態となる。図５ＣのＣ３及びＣ４は膨張排出行程を示し、このときの炭酸ガスは「連鎖膨張」の状態となる。図５ＣのＣ５は大気圧保持行程を示し、このときの作動室１１５、１１６は大気圧（１気圧）となる。これによりロータ１０５が１回転し他の面（ｂ面）が作動面となる。
【００３８】
炭酸ガス３５ａは初期タンク３１又は循環タンク７３よりパイプ３３を経て高圧状態のまま炭酸ガスエンジン１に供給されるのであるが、この炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１の内室１０３に流入されるときの様子を図５Ａ乃至図５Ｃに基づいて説明してみる。
【００３９】
まず始動を図示しないセルスターターにより行ない、ロータ１０５を強制回転させる。ロータ１０５が図５ＡのＡ１の位置即ち供給口１０７ａが「開」のときは、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第１室１１１に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第１室１１１に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図５ＡのＡ２に示すように排出口１０９ａの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第１室１１１の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図５ＡのＡ１及びＡ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００４０】
図５ＡのＡ３及びＡ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ａが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ａがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ａに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ａは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ａに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ａ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。詳細については五面ロータで述べた通りであるので省略する。
【００４１】
なお、ロータ１０５の回転に伴ない各室の区画が変化しているから、五面ロータで述べたように正確に言えば、図５Ａの行程Ａ３以降の行程において「１１１」で示す区画は第１室ではないかもしれないが、便宜上図５Ａの行程Ａ３乃至行程Ａ５、図５Ｂの行程Ｂ１乃至行程Ｂ５及び図５Ｃの行程Ｃ１乃至行程Ｃ５のいずれも図５Ａの行程Ａ１で示した各室の符号を用いることとする。
【００４２】
次いで図５ＡのＡ４に示す膨張排出行程の終了時から図５ＡのＡ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第２室１１２に移行し、さらに、図５ＢのＢ１に示す位置まで回転する。これにより、ａ面における２回目の膨張エネルギー取出工程となる。
【００４３】
即ち、ロータ１０５が慣性モーメントにより回転しａ面が図５ＢのＢ１に示す位置のときは供給口１０７ｂが「開」であり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第３室１１３に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第３室１１３に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図５ＢのＢ２に示すように排出口１０９ｂの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第３室１１３の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図５ＢのＢ１及びＢ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００４４】
図５ＢのＢ３及びＢ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ｂが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ｂがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ｂに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ｂは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ｂに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ｂ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。この点についての詳細も前述の通りであるので省略する。
【００４５】
次いで図５ＢのＢ４に示す膨張排出行程の終了時から図５ＢのＢ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第４室１１４に移行し、さらに、図５ＣのＣ１に示す位置まで回転する。これにより、ａ面における３回目の膨張エネルギー取出工程となる。
【００４６】
即ち、ロータ１０５が慣性モーメントにより回転しａ面が図５ＣのＣ１に示す位置のときは供給口１０７ｃが「開」であり、高圧状態の炭酸ガス３５ａが第５室１１５に流入してくる。この炭酸ガス３５ａは第５室１１５に流入するとすぐに膨張を開始するが、この膨張はロータ１０５が図５ＣのＣ２に示すように排出口１０９ｃの位置にくると一旦終了する。これは炭酸ガス３５ａの膨張が第５室１１５の容積の限度内で行われる「亜膨張」のためである。亜膨張時にロータ１０５が受ける圧力エネルギーは、ガソリンエンジンにおける場合と同様、ａ面全体で圧力を受けることになる。つまり図５ＣのＣ１及びＣ２の吸入膨張行程において、炭酸ガス３５ａは亜膨張エネルギーのストレスを溜め保持した状態で次の膨張排出行程に移行することになる。
【００４７】
図５ＣのＣ３及びＣ４の膨張排出行程において、ロータ１０５の回転により排出口１０９ｃが「開」となった瞬間、即ち排出口１０９ｃがピンホール状態となると炭酸ガス３５ａは大気圧となるため爆発的に膨張する。このとき炭酸ガス３５ａの動きを中心にみると、膨張した炭酸ガス３５ａはロータ１０５の表面に沿って動き「開」となった排出口１０９ｃに向かって急激に移動する。このときの炭酸ガス３５ａの膨張圧力は吸入膨張行程における場合とは異なり、ロータ１０５のａ面全体に均等にかかるのではなく、ロータ１０５の排出口１０９ｃ側の半面にだけ集中してかかる。よって排出口１０９ｃは益々大きく開口し、これにより炭酸ガス３５ａが益々排出口１０９ｃに向かって急激に移動するため、炭酸ガス３５ａの膨張による力（膨張力）は一層ロータ１０５の排出口１０９ｃ側の半面にだけ集中する。この状態は「連鎖膨張」の状態と呼ぶことができ、こうなると炭酸ガス３５ａは十分に膨張しきり、このためロータ１０５の排出口１０９ｃ側の半面には十分な回転モーメントを得ることができ、これによりロータ１０５は回転する。この点についての詳細も上記と同様であるので省略する。
【００４８】
次いで図５ＣのＣ４に示す膨張排出行程の終了時から図５ＣのＣ５に示す大気圧保持行程においてロータ１０５は慣性力により回転し、ａ面が大気圧の第６室１１６に移行する。これにより、他面（ｂ面）が第１供給口１０７ａ「開」の位置となり作動面となるので、今度はロータ１０５のｂ面において上記した一連の行程が繰り返されることになる。
【００４９】
その後は上記した一連の行程が連続的に繰り返されることにより炭酸ガスエンジンが作動することになるのである。
【００５０】
そしてｂ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる３回の膨張エネルギーを取り出す。さらにロータ１０５が回転し、ｃ面乃至ｇ面においても上記したと同様の行程を経て炭酸ガスによる３回の膨張エネルギーを取り出す。また本実施例においてはロータ１０５は位相をずらせて２個連接されているため、作動面ａ〜ｇにおける上記行程はロータ１０５Ａの作動面ａ〜ｇとロータ１０５Ｂの作動面ａ〜ｇがそれぞれ連続して行われる。よってエンジン出力が増大するとともに、出力の円滑性が確保される。
【００５１】
図６は上記炭酸ガスエンジン１に圧料となる炭酸ガス３５ａを供給する回路の一例を示す。図６の回路は炭酸ガスが循環する循環回路を示す。なお、圧料となる炭酸ガス３５ａの供給は必ずしも循環回路でなくてもよいことは前記の通りであるが、以下の説明ではこの循環回路による供給に基づいて説明する。
【００５２】
上記供給経路３４Ａは、具体的には、液体状態のバージン炭酸ガスを貯溜する圧力容器からなる初期タンク３１と、該初期タンク３１に切替弁５１、三方切替弁５４及び流量制御弁５５を介してパイプ３３ａ、３３ｂ、３３ｃにより連結される加熱部５６と、該加熱部５６に連結された炭酸ガスエンジン１の供給口１０７に接続されるパイプ３３ｄとからなる。
【００５３】
上記回収経路３４Ｂは、具体的には、炭酸ガスエンジン１の排出口１０９から噴出状態で排出される大気圧の炭酸ガス３５ｂを回収する冷却部５７と、大気圧の排出炭酸ガス３５ｂよりエンジンオイル成分を分離するフィルタからなる分離部６８と、圧縮機からなり該分離部６８による上記分離処理を経た上記排出炭酸ガス３５ｂが圧送される１次炭酸ガス圧縮部６９ａと、該１次炭酸ガス圧縮部６９ａにて加圧・圧縮される炭酸ガス３５ａ’が送給され、送給されてくる上記炭酸ガス３５ａ’を例えば−３０℃の排気の気化熱等にて冷却する上記冷却部５７と、圧縮機からなり上記冷却部５７から送給されてくる上記炭酸ガス３５ａ’をさらに加圧・圧縮する２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと、上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂから送給されてくる炭酸ガス３５ａを貯溜する圧力容器からなる循環タンク７３とからなる。上記炭酸ガスエンジン１と上記冷却部５７とはパイプ３３ｅにより、上記冷却部５７と上記分離部６８とはパイプ３３ｇにより、上記分離部６８と上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａとはパイプ３３ｈにより、上記１次炭酸ガス圧縮部６９ａと上記冷却部５７とはパイプ３３ｉにより、上記冷却部５７と上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂとはパイプ３３ｋにより、上記２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと上記循環タンク７３とはパイプ３３ｍにより、さらに上記循環タンク７３と上記三方切替弁５４とはパイプ３３ｎにより、各連結されている。なお、上記パイプを総称するときは「パイプ３３」と表わす。
【００５４】
上記供給経路３４Ａと上記回収経路３４Ｂとの接点には上記した三方切替弁５４を設けてあり、上記炭酸ガスエンジン１及び上記三方切替弁５４を介して両経路３４Ａ、３４Ｂが閉回路に接続され、循環回路３４を構成する。また、供給経路３４Ａのパイプ３３ａと回収経路３４Ｂのパイプ３３ｎには炭酸ガス３５ａの純度を検知するセンサ５３が接続されている。該センサ５３はパイプ３３ａ及びパイプ３３ｎ内を送給されてくる炭酸ガス３５ａの純度を常に検知し、上記純度が設定範囲内に満たないときは初期切替信号を発し、設定範囲内であるときは循環切替信号を発する。
【００５５】
炭酸ガスエンジン１から排出される炭酸ガスが冷却部５７に回収される際、炭酸ガスは気化熱等により−３０℃位に冷却される。この排出炭酸ガスは大気圧になる際爆発的に膨張する。この膨張した炭酸ガスは、排気される際噴出状態で排出されるので、この噴出力により、上記排出炭酸ガス３５ｂは上記冷却部５７内に回収され、該冷却部５７を介して１次炭酸ガス圧縮部６９ａまで圧送される。上記分離部６８には逆止弁７５が設けられ、分離されたエンジンオイルが該逆止弁７５を介して炭酸ガスエンジン１に戻される。
【００５６】
上記冷却部５７は、ケーシング５７ａと該ケーシング５７ａ内に幾重にも重なるように内蔵される復路のパイプ３３ｊとからなる。該パイプ３３ｊは前記パイプ３３ｉと前記パイプ３３ｋと連結される。往路のパイプ３３ｅより流れてくる排出炭酸ガス３５ｂは大気圧下に曝されると気化熱等により例えば−３０℃と低温になるため、ケーシング５７ａには−３０℃の排出炭酸ガス３５ｂが充満している。ここに１次炭酸ガス圧縮部６９ａにてすべての量を圧縮処理しきれなかった炭酸ガス３５ａ’が復路のパイプ３３ｊ中に流れてくる。よってかかる炭酸ガス３５ａ’を上記−３０℃の排出炭酸ガスの気化熱等により冷却するのである。この一次冷却ステップを経ることにより、次の２次炭酸ガス圧縮部６９ｂによる炭酸ガス３５ｂの圧縮のための負荷エネルギを小とすることが可能となる。
【００５７】
この点をもう少し詳しく説明する。炭酸ガス圧縮部を構成する１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの構造はいずれも同様の圧縮機からなり、その羽根構造（図示省略）により流入する炭酸ガスの引張り込み（吸引）と流出する炭酸ガスの排出（圧送）をする。よって前機６９ａによる吸引と後機６９ｂによる圧送とがセットとなって作用するので、両者の相乗作用により炭酸ガスの圧縮処理能力を炭酸ガスの量に応じて容易に増大させることができる。これが炭酸ガス圧縮部を複数とする実質的な理由である。
【００５８】
冷却部５７には、高圧の炭酸ガス３５ａが常圧の炭酸ガス３５ｂになって排出口１０９よりパイプ３３ｅを経て回収されるのであるが、このとき冷却部５７内に混入している大気は計測ができないほど微量であるので、この大気が以降の炭酸ガス３５ａ、３５ｂの循環に混入していてもエンジン１の作動にとって実質上全く問題ないことが最近の実験で判明した。炭酸ガスは外界の空気より比重が大であり、かつ、この炭酸ガス３５ａが高圧状態で下方に移動し排出口１０９より噴出する。このため排出口１０９付近の圧力不均衡部Ｐ0で炭酸ガス３５ａが大気圧になっても、同圧の外界の空気は内室１０３内に流入してこない。よって冷却部５７に回収される大気圧となった炭酸ガス３５ｂには外界の空気が混入せず、以降の炭酸ガスの循環において空気が混入してこないためと考えられる。よって、空気の混入による実質上の弊害がないので、回収経路３４Ｂに空気を放出するための単離装置を設けなくともよいのである。
【００５９】
初期タンク３１内に貯蔵されている炭酸ガス３５ａは大部分液体状態であるが、一部がタンク内において気体状態となっている場合がある。この場合は液体の炭酸ガス３５ａはタンクの下部に、また気体の炭酸ガス３５ａはタンクの上部に存在する。
【００６０】
図７に本実施例回路による動作のステップを示す。初期始動は、まず切替弁５１を「開」とし、初期タンク３１よりバージン炭酸ガス３５ａをパイプ３３ａに流す（Ｓ１）。パイプ３３ａを流れてくるバージン炭酸ガス３５ａの純度はセンサ５３により検知され（Ｓ２）、初期切替信号が発せられる（Ｓ３）。これにより三方切替弁５４が作動し、パイプ３３ａ・パイプ３３ｂ間を「開」としパイプ３３ｂ・パイプ３３ｎ間を「閉」とする「第１開」の状態にする（Ｓ４）。次いでエンジンスロットル用の流量制御弁５５が「開」とされ（Ｓ５）、炭酸ガス３５ａは加熱部５６により熱せられ圧力を一層大にした状態でパイプ３３ｄ内より（Ｓ６）、炭酸ガスエンジン１内に供給される（Ｓ７）。
【００６１】
炭酸ガスエンジン１が炭酸ガス３５ａの体積膨張による力により駆動されると、その動力により例えば自動車が駆動される（Ａ）。このとき同時に上記動力がベルト５８ａにより１次炭酸ガス圧縮部６９ａに伝動され、該１次炭酸ガス圧縮部６９ａの作動に寄与する。また上記動力はベルト５８ｂにより２次炭酸ガス圧縮部６９ｂに伝動され、該２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの作動に寄与する。
【００６２】
炭酸ガスエンジン１から排出された炭酸ガス３５ｂは爆発的に膨張した後排出されるが、この排出時の噴出力により冷却部５７に送給される（Ｓ８）。冷却部５７から出た炭酸ガス３５ｂは分離部６８でオイルを分離されてから（Ｓ１０）、１次炭酸ガス圧縮部６９ａに圧送される（Ｓ９）。該１次炭酸ガス圧縮部６９ａにて圧縮された炭酸ガス３５ａ’は再び冷却部５７に送給され、ここでケーシング５７ａ内の排出炭酸ガス３５ｂの低温と接触しその気化熱等により冷却される（Ｓ１１）。冷却された炭酸ガス３５ａ’は２次炭酸ガス圧縮部６９ｂに送られ、ここで加圧され炭酸ガス３５ａとされる（Ｓ１２）。次いでこの炭酸ガス３５ａはパイプ３３ｍより循環タンク７３に送られ、該循環タンク７３に貯溜される（Ｓ１３）。
【００６３】
始動後においては、センサ５３はパイプ３３ｎとパイプ３３ａを流れる炭酸ガス３５ａの濃度を検知している（Ｓ２）。この炭酸ガス３５ａの濃度が設定範囲内であるときは、循環切替信号を発する（Ｓ３）。この循環切替信号により三方切替弁５４が作動し、パイプ３３ｎ・パイプ３３ｂ間を「開」としパイプ３３ａ・パイプ３３ｂを間を「閉」とする「第２開」の状態にする（Ｓ４）。以降は上記した一連のステップが繰返され、エンジンが連続的に作動する。
【００６４】
炭酸ガスはパイプ３３を通って開弁された供給口１０７より密室内に高圧状態３５ａで供給され、常圧状態で排出・回収される。炭酸ガス３５につき、高圧状態の炭酸ガスを「３５ａ」で表わし、常圧状態のものを「３５ｂ」で表わす。
【００６５】
ここで従来のガソリンエンジンと原理の対比をしてみる。
従来のガソリンエンジンは〈１〉吸入行程、〈２〉圧縮行程、〈３〉燃焼行程及び排気行程の４行程が必要であるが、本願発明による炭酸ガスエンジンは上記〈３〉燃焼行程が不要であり、〈２〉圧縮行程についてはあってもなくてもよいのである。本願発明による炭酸ガスエンジンの行程は、〈ａ〉吸入膨張行程、〈ｂ〉膨張排出行程及び〈ｃ〉大気圧保持行程である。またエンジン特性についてみれば、従来のガソリンエンジン（内燃機関）の燃焼膨張は一過性エネルギーであるのに対し、本願発明による炭酸ガスエンジン（内圧機関）は連続膨張エネルギーである。このようなエネルギー特性の違いにより、従来のガソリンエンジンでは各行程が明瞭に区別できるのであるが、本願発明による炭酸ガスエンジンの各行程は連続している。
よって従来のガソリンエンジンと本願発明による炭酸ガスエンジンとは原理が全然異なり、ガソリンエンジンに適用される理論をそのまま本願発明による炭酸ガスエンジンに適用することはできないのである。
【００６６】
上記の点をもう少し具体的に見てみる。ガソリンエンジンは爆発燃焼時の瞬間エネルギを利用するため、ロータ面にかかる均等圧力をロータの結合部分を中心軸より偏心させて楕円に回転方向性を与えている。空気と燃料の圧縮行程は必ず必要であり、ロータを偏心させ内室の容積変化を起こさせるためにシリンダを楕円構成とするのである。
これに対し、本願発明による炭酸ガスエンジンにおいては圧縮行程は必ずしも必要でなく、図示実施態様に示すようになくてもよいのである。これは、本願発明においてはガソリンエンジンのように燃焼のための空気と燃料との圧縮行程が不要であるので、大気圧保持行程より吸入膨張行程に移行するとすぐに「亜膨張」となり、ロータの先端が排出口を切った瞬間高圧状態の炭酸ガスが爆発的に膨張する「連鎖膨張」を起こすからである。この結果、排出口１０９側のロータの半面に膨張圧力が集中し、これによりロータが回転するのである。このように、従来のガソリンエンジンと本願発明による炭酸ガスエンジンとは原理が全然相違するのである。
【００６７】
このように原理が相違する結果、炭酸ガスエンジンの態様も次のように相違することになる。まず、ロータについては、従来のガソリンエンジンはシリンダが楕円構成でなければならず、正円構成のシリンダとすることができない。その理由は前述したように、ガソリンエンジンは爆発燃焼時の瞬間エネルギを利用するため、ロータ面にかかる均等圧力を偏心させて回転方向性を与える必要があるからであり、また吸入、圧縮時の作動室の容積変化が必要だからである。
これに対し、本願発明においては、圧縮行程が不要であるから、シリンダは楕円構成であっても正円構成であってもよく、いずれでもロータは回転するのである。
【００６８】
ここで炭酸ガス３５について詳しく説明する。炭酸ガス（二酸化炭素 ＣＯ2）は次のような物理的性状を有する。
空気との比重 １．５２９
毒性 無
臭 無臭
性状 不燃性
分子量 ４４．０１
三重点（０．５３ＭＰａ） −５６．６℃
沸点（昇華） −７８．５℃
臨界温度 ３１．１℃
臨界圧 ７．３８ＭＰａ
熱力学的性質 図８の通り
【００６９】
また炭酸ガスは物の燃焼や動物の呼吸、有機物の腐敗、発酵等に伴って発生し、空気中に普通に存在する。一方で植物は炭酸ガスを吸収し炭素同化作用を営む。
【００７０】
本願発明はこのような物理的性状を有する炭酸ガスの不活性、常温液化性及び高度の体積膨張性に着目し、これを最大限に活用する。
【００７１】
ここで炭酸ガス３５ａの膨張率、即ち炭酸ガス３５ａにより取り出されるエネルギの大きさについてみる。密室たる第１室１１１等内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａが常温（２５℃）の場合、該炭酸ガス３５ａの圧力は図８より６．４３２MPa（６４．３２気圧）であるから、大気圧（１気圧）の第１室１１１等内室１０３内にあるロータ１０５には６４．３２倍の圧力がかかる。よって理論上約６４倍の運動エネルギを取り出すことが可能となる。
【００７２】
このエネルギと従来の内燃機関の代表としてガソリンエンジンから取り出されるエネルギとを比較する。
【００７３】
（オープン条件化でのガソリン燃焼）
ガソリンの分子表記は難しいため、ガソリンの平均分子量に比較的近い炭化水素であるオクタン（Ｃ8Ｈ18）をガソリンの組成と見なして計算する。オクタンの物理的性状は次の通りである。
化学式 Ｃ8Ｈ18
比重 ｄ＝0.7
分子量 Ｍ＝114.0
燃焼熱 10200kcal/kg＝10200×114/1000×4.186≒4868kJ/mol
【００７４】
オクタンの燃焼反応式は（１）式の通りである。
【数１】
（１）式よりオクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら１７molのガスが発生する。
【００７５】
（ガス比容Ｖ0の計算）
生成ガスを理想気体として仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。従って、ガス比容Ｖ0は（１）式から
【数２】
となる。
【００７６】
（燃焼温度Ｔ1の計算）
爆発温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。
【００７７】
爆発温度Ｔ1は（２）式によって求めることができる。
【数３】
なお、生成ガスの平均定容比熱が約４０J/℃として知られていることについては、日本火薬工業会、「一般火薬学新改訂第２版」、Ｐ１８（２００５）参照。
【００７８】
（２）式より爆発温度Ｔ1は
【数４】
従って
【数５】
【００７９】
つまり、１kgのオクタンは、爆発すると７４３０(K)（約７１００℃）で、９０９００(l)を占める。反応前の容積は１０００／０．７＝１４３０(ml)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は
【数６】
となる。
【００８０】
しかしながら上記値は、火薬と同じ爆発状態を想定しているため現実以上に爆発温度が高くなっている。現実的には、爆発温度が１５００K程度であり、また燃焼に空気が十分ないと反応が進まない。よって、現実には酸素が不足するためＴＮＴ火薬のようには反応が起きないのである。
【００８１】
（空気を考慮したガス比容）
そこで空気を考慮したオクタンの燃焼反応式を考える。（１）式で必要な酸素は１２．５molであり、空気の組成を酸素２１％、窒素７９％とすると、それに伴う窒素は
１２．５mol×（７９／２１）＝４７．０mol
となる。したがって、燃焼反応式は
【数７】
となる。
【００８２】
オクタン１molが燃焼すると空気中の酸素を取り込みながら合計１７molのガスが発生し、燃焼に与らない窒素４７．０molが存在する。
【００８３】
生成ガスを理想気体と仮定しているので、標準状態で１molの占める容積は２２．４lとなる。したがって、ガス比容Ｖ0は（３）式から、
【数８】
となる。
【００８４】
（空気を考慮した燃焼温度Ｔ1の計算）
燃焼温度Ｔ1を求めるには、生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は次式によって求めることができる。
【数９】
【００８５】
（４）式より爆発温度Ｔ1は
【数１０】
従って、
【数１１】
【００８６】
つまり１kgのオクタンは空気の初期体積を考慮すると、瞬間的に燃焼したとして、２１７５（K）（約１９００℃）で１００１８５(l)を占める。反応前の容積は
（１２．５＋４７）×２２．４＋１／０．７＝１３３４(l)であるから、反応前の温度を０℃とした場合の膨張率は１００１８５／１３３４≒７５倍となる。ただし上記値は実際上は燃焼中に熱が周囲に逸散するので、燃焼温度はさらに低くなる筈である。
【００８７】
（ガソリンエンジン内の燃焼）
燃費１０km/l、排気量２０００cc、平均速度４０km/h、平均回転数２０００rpm/minの自動車のガソリンエンジンを考える。上記ガソリンエンジンは１時間あたりでは４(l)のガソリンを消費する。また、上記ガソリンエンジンは２０００rpm/minであるので、２０００×２×６０（ストローク／h）となる。また、上記エンジンのボアストロークが直径８６mm、ストローク８６mmよりシリンダ室内の容積は
Ｓ＝（８．６）×（４．３）2×π＝５００（cm3）
となる。
【００８８】
これは１ストロークあたりでは
４０００(ml)／（２０００×２×６０）＝１／６０(ml)
のガソリンを消費し、そのときの燃焼ガスは５００（cm3）になる。
【００８９】
次に、圧縮比からこのエンジンの行程を解析してみる。
圧縮比は一般的な乗用車エンジンでは「９」前後である。燃焼室容積をＶｂ(ml)とすると、圧縮比＝（Ｖｂ＋５００）／Ｖｂであるので、９Ｖｂ＝Ｖｂ＋５００となり、これを解くと
Ｖｂ＝６２．５(ml)となる。
【００９０】
以上を詳細を省いて簡単にまとめると、
６２．５(ml)の燃焼室と５００(ml)のシリンダ室に１／６０(ml)（＝１６．７×１０-3(ml)＝１．０２５×１０-4(mol)のガソリンが空気約５６０(ml)（酸素５．２５×１０-3(mol)と窒素１９．７５×１０-3(mol)）と一緒に吸い込まれ（１気圧）、９倍に圧縮されたガソリンと空気（９気圧）に点火される。（３）式から消費される酸素は
1.025×10-4×12.5＝1.281×10-3
である。したがって、残りの酸素と窒素は、それぞれ
（５．２５−１．２８）×１０-3＝１．９７×１０-3(mol)、１９．７５×１０-3(mol)
となる。
【００９１】
また、発生するガスと熱量は、
Ｈ2Ｏ：1.025×10-4×9＝9.225×10-4(mol)
ＣＯ2：1.025×10-4×8＝8.200×10-4(mol)
Ｑ＝1.025×10-4×4868＝0.499kJ
である。
【００９２】
燃焼温度Ｔ1を求めるには、前記のように生成ガスのモル数、発熱量、生成ガスの定容比熱が必要となる。ここでは、定容比熱のみ不明であるが、ＴＮＴのような火薬類と同じとしてみる。燃焼温度Ｔ1は前記のように次式によって求めることができる。
【数１２】
【００９３】
（４’）より燃焼温度Ｔ1は
【数１３】
【００９４】
つまり、２０００ccのエンジンでは瞬間的に燃焼したとして、８０５(K)（約５３２℃）で２３．５×１０-3(mol)（＝９．２２５×１０-4＋８．２００×１０-4＋１９．７×１０-4＋１９７．５×１０-4）のガスが、６２．５(ml)を占める。
【００９５】
このときの、圧力Ｐ1を計算してみると、理想気体として状態方程式から
【数１４】
である。
【００９６】
最後に、この高温高圧のガスがシリンダを押し下げる膨張行程で９倍に膨張すると、
Ｐ1Ｖ0＝一定であるから、９倍に膨張したときの圧力Ｐ2は
Ｐ2＝Ｐ1/9＝24.8/9＝2.7(atm)
となる。
【００９７】
このように従来のガソリンエンジンより取り出すエネルギの大きさは、この場合約２５倍程度である。
【００９８】
よって本願発明による炭酸ガスエンジンから取り出されるエネルギは従来の内燃機関から取り出されるエネルギと比較し、同程度以上である。とくに、上記実施例（２５℃のとき６４倍の例）及び上記比較例（２５倍の例）に限って言えば、従来に比し２．５倍のエネルギを得ることができる。
【００９９】
このように本願発明によるエネルギの発生は燃料の燃焼を伴わないから、燃料資源に起因する資源の枯渇や排気ガスによる公害問題を惹起することがなく安全であり、完全なクリーンエネルギを得ることができる。また、炭酸ガスを生じることがないので、炭酸ガスの増加を防止することができ、温暖化現象の防止に寄与することができる。しかも取り出されるエネルギは上記のようにガソリンエンジンと同等程度以上であるから、エネルギの実行性も担保される。
【０１００】
本願発明による複式炭酸ガスエンジンによれば、密室（内室１０３）の圧縮比に影響されず、供給される炭酸ガス３５ａの圧力は一定（例えば常温（２５℃）の場合約６４倍）である。またタンク乃至ボンベに収納される炭酸ガス３５ａは最後の１molまで有効に使用可能である。よって、エネルギの取出効率が大変よい。
【０１０１】
上記エネルギの取出しにおいて、循環回路を構成することにより排出された炭酸ガスを回収して再利用するから、エネルギ効率を非常に増大することができる。
【０１０２】
また、炭酸ガス３５ａの常温液化性及び高度の体積膨張性により、密室（内室１０３）の設計が容易となる。さらに炭酸ガス３５ａの不活性により、例えば水素ガスや酸素ガスより遙かに扱い易く、制御性が大である。よって高度の実用性を有する。
【０１０３】
炭酸ガス３５の体積膨張率と温度とは相関関係にあり、第１室１１１等の内室１０３内に供給されている高圧状態の炭酸ガス３５ａは上記加熱部５６による加熱により一層体積が膨張するから、炭酸ガスエンジンの仕事率は一層向上する。
【０１０４】
この点につき、図８及びボイル・シャルルの法則により第１室１１１等の内室１０３内に供給される炭酸ガス３５ａの圧力を具体的に算出してみる。
【０１０５】
ボイル・シャルルの法則は一定量の気体ではＰＶ／Tは常に一定の値となるという法則で、
【数１５】
の式により表わす。炭酸ガス３５ａは初期タンク３１からパイプ３３を経由して大気圧（２５℃）・気体状態にて上記内室１０３に供給されるから、内室１０３の内圧は内室１０３が５０℃に加熱される場合次の如く算出される。ただし、内室１０３の容量を２０ccとする。
【数１６】
【０１０６】
また第１室１１１等の内室１０３が１００℃に加熱される場合、第１室１１１等の内室１０３の内圧は次の算出値となる。
【数１７】
【０１０７】
よって第１室１１１等の内室１０３が加熱部５６により加熱されると炭酸ガスエンジン１の仕事率は一層向上する。
【０１０８】
本願発明は上記した実施の形態に限定されない。例えば、ロータ１０５の作動面を５個以上の任意の個数とすることができる。ロータ１０５の作動面が４個以下の場合はロータ１０５が１回転する間に炭酸ガスの膨張エネルギを２回以上取り出すことはできない。
【０１０９】
ロータ１０５の作動面の個数は、下表に示すように、「ハウジング１０１のすべての供給口１０７＋すべての排出口１０９」と一定の関係を有する。
【０１１０】
┌──────────┬─────┬──────┬──────┬───────┐
│ハウジング１０１の │ ロータ │ロータ │膨張エネルギ│ 備考 │
│すべての供給口１０７│１０５の │１０５の │の取出回数 │ │
│＋排出口１０９ │作動面 │名称 │ │ │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ４個 │ ５個 │五面ロータ │ ２回 │図１乃至図４Ｂ│
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ４個 │ ６個 │六面ロータ │ ２回 │ 図示省略 │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ６個 │ ７個 │七面ロータ │ ３回 │ 図５Ａ乃至 │
│ │ │ │ │ 図５Ｃ │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ６個 │ ８個 │八面ロータ │ ３回 │ 図示省略 │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ８個 │ ９個 │九面ロータ │ ４回 │ 図示省略 │
├──────────┼─────┼──────┼──────┼───────┤
│ ８個 │ １０個 │十面ロータ │ ４回 │ 図示省略 │
└──────────┴─────┴──────┴──────┴───────┘
【０１１１】
ロータ１０５の作動面及びハウジング１０１のすべての供給口１０７＋すべての排出口１０９が夫々上表の個数以上になる場合（例えば十一面ロータ等）も理論上はあり得るが、実用上の観点から実益がないので省略する。五面ロータと六面ロータ、七面ロータと八面ロータ、九面ロータと十面ロータは、夫々膨張エネルギの取出回数が同一である。これらの各場合においては、ロータ１０５の作動面の個数が小さい程、ハウジング１０１の内壁との間に形成される室（図１の場合各室「１１１」〜「１１５」、図５Ａ乃至図５Ｃの場合各室「１１１」〜「１１７」）の内容積が大となるので、炭酸ガスの膨張エネルギの取出効率が大となり望ましい。即ち、ロータ１０５の作動面の個数が「ハウジング１０１のすべての供給口１０７＋すべての排出口１０９」の個数に「１」を加算した場合はロータ１０５の作動面の個数が奇数個となり、この場合は膨張エネルギの取出回数が増加する。
【０１１２】
また、「膨張力」を得るために炭酸ガスを常圧化する手段としては、例えば図１１に示すように、圧力調整弁により圧力の調整をされた炭酸ガスを炭酸ガスエンジン１に供給してもよく、かかる場合も本文中で述べたような炭酸ガスの膨張による「亜膨張」、「連鎖膨張」を惹起せしめ「膨張力」を得ることができる。
【０１１３】
加熱部（５６）の設置は任意であり、設置する場合もその設置部位は、高圧状態の炭酸ガス３５ａが炭酸ガスエンジン１に供給される前に加熱される部位であれば、必ずしも供給系経路３４Ａのパイプ接続の中に設けられなくてもよい。例えば、炭酸ガスエンジン１自体に加熱部（１３７）を設けてもよい。図９はそのような場合を例示したものである。
【０１１４】
図９において、ハウジング１０１はアルミニウム合金製のハウジングカバー１３９にて一体に被覆され、シリンダ本体の側壁の外側に中空体からなる加熱部１３７を設ける。上記ハウジングカバー１３９の側壁には熱風供給口１４１及び熱風排出口１４３が開口され、夫々、加熱部１３７を加熱するための熱風４０ａを供給する熱風供給パイプ１４５、加熱部１３７の加熱を終了した熱風４０ｂを排出するための熱風排出パイプ１４７が連結される。上記熱風供給パイプ１４５、上記熱風排出パイプ１４７は別に設ける圧縮機１４９に循環可能に連結される。
【０１１５】
また、図６の回路において炭酸ガスエンジン１を図９に示すような加熱部１３７を有するエンジン１に置き換え、加熱部５６を設置しないことも可能である。かかる場合、エンジンシリンダを構成する金属製の各部やエンジンオイルへの低温による悪影響を排除する利益がある。
【０１１６】
図１０及び図１１は炭酸ガスエンジン１の外部から大気圧にする場合である。図１０の場合図６と異なるのは、冷却部５７にパイプ３３ｒ、３３ｓにより逆止弁６３及び大気乾燥部６５が接続され、大気乾燥部６５を介して内室１０３に接せられる大気により常圧とされる点である。その余の構成は図６の構成と同一であるので説明を省略する。
【０１１７】
図１１の場合図６と異なるのは、弁圧調整装置により内室１０３を常圧にする。即ち、弁圧調整装置は調整タンク７２と圧力調整弁７０ａと圧力調整弁７０ｂとからなり、上記冷却部５７及び上記循環タンク７３に夫々圧力調整弁７０ａ、７０ｂを介して炭酸ガスを貯溜する調整タンク７２が連結される。また上記調整タンク７２と上記冷却部５７とはパイプ３３ｔにより、上記調整タンク７２と上記パイプ３３ｍとはパイプ３３ｕにより、各連結されている。上記調整タンク７２は炭酸ガスエンジン１の排気口１０９側の内室の圧力を常圧にする圧力調整弁７０ａを設けるとともに、炭酸ガスエンジン１の給気口１０７側の圧力を高圧にする圧力調整弁７０ｂを設ける。圧力調整弁７０ａは図示しないコンピュータによる自動制御により調整タンク７２内の炭酸ガスの圧力を設定された圧力（例えば１気圧）に調整する。また圧力調整弁７０ｂは炭酸ガスの圧力を設定された圧力（例えば４０気圧）に調整する。その余の構成は図６の構成と同一であるので説明を省略する。
【０１１８】
さらには図６や図１０のように内室１０３が大気に接して常圧とされる場合、２次炭酸ガス圧縮部６９ｂと循環タンク７３との間に炭酸ガス成分のみ単離する逆止弁を設けたタンクからなる単離装置を設け、空気成分を放出して炭酸ガス成分の一層の純化をする装置を設けもよい。しかし、炭酸ガスの循環において、前述のように、冷却部５７内に混入する空気は計測ができない程微量であるので、この空気が以降の炭酸ガス３５ａ、３５ｂの循環に混入していてもエンジン１の作動にとって実質上全く問題ないことが最近の実験で判明したので、図６や図１０に示すように単離装置の設置は必ずしも必要的でない。いずれにしても内室１０３内に接する大気は第１室内では高圧の炭酸ガスが亜膨張となり膨張エネルギを溜めるのに貢献する。また他室内での上記大気は膨張排出行程となっている室では爆発的に膨張して排出される炭酸ガスとともに排出され、大気圧行程となっている室では大気圧の保持に寄与する。
【０１１９】
炭酸ガス圧縮部の多段化は、前機による吸引と後機による圧送とのセットとし、両者の相乗作用により炭酸ガスの圧縮処理能力を炭酸ガスの量に応じて容易に増大させる趣旨であるから、所望の出力に応じて、例えば図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように炭酸ガス圧縮部６９ａ、６９ｂ、６９ｃを３個以上の多段にすることができる。本願発明により発電機を作動して発電する場合は、大量の炭酸ガスを容易迅速に処理できるようこのように３段以上の多段にするのが望ましい。もちろん所望の大出力を得られるのであれば、炭酸ガス圧縮部が単一機であることを妨げない。
【０１２０】
また複数個の炭酸ガス圧縮部の相互の接続は、例えば図１２（Ａ）に示すように直列接続はもとより、例えば図１２（Ｂ）に示すように並列接続にすることもできる。
【０１２１】
また１次炭酸ガス圧縮部６９ａ及び２次炭酸ガス圧縮部６９ｂの駆動力は、その１として、上記実施態様で述べた大気圧に曝され連鎖膨張し排出される炭酸ガスの噴出力及びベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力、その２として前者（炭酸ガスの噴出力）のみの駆動力、その３として後者（ベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力）のみの駆動力の３パターンがある。つまり、ベルト５８ａ、５８ｂにより伝動される炭酸ガスエンジン１からの駆動力は場合によりあってもなくてもよい。
【０１２２】
炭酸ガス圧縮部６９ｂと循環タンク７３の間に他の循環タンク（図示せず）を設け、循環タンクを１次と２次に分けると、炭酸ガスエンジン１制御のための炭酸ガス３５ａの流量調整が円滑になることが期待され望ましい。
【０１２３】
初期始動を循環タンク７３の残溜分より取り出し、初期タンク３１を設けないこととしてもよい。
【０１２４】
炭酸ガス圧縮部による加圧は、温度等の外部環境によって適宜に選択され、必ずしも常温で液化しない程度の圧力、例えば２０気圧位乃至４０気圧位でも可能である。ちなみに、例えば水素ガスの場合、常温液化性を有しないから、この程度の冷却では液化しない。
【０１２５】
供給系のパイプの中を流れる炭酸ガスは、気体と粉体としてのドライアイスの混合又は液体の状態での送給もあり得る。どの相をとるかは現場の気圧、温度等の条件による。
【０１２６】
複式炭酸ガスエンジンを構成する素材も鉄その他適宜に選択することができる。
【０１２７】
取り出したエネルギの適用は任意であり、発電機の駆動乃至発電はもちろん、例えば自動車、電車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動等をすることができる。
【０１２８】
本願発明において「高圧」とは、炭酸ガスエンジンを作動せしめるに十分な圧力の程度を指称し、常温で液化する７０気圧位はもちろん、それより低い例えば２０気圧程度乃至４０気圧程度とか６０気圧程度も含む。また「大気圧」と「常圧」とは同義で用いている。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本願発明は例えば、発電、自動車、電車、航空機、船舶等の駆動、モータの駆動、発電機の駆動に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３Ａ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図３Ｂ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図４Ａ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図４Ｂ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの作動原理を示す説明である。
【図５Ａ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの他の実施形態を示す正面図である。
【図５Ｂ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの他の実施形態を示す正面図である。
【図５Ｃ】本願発明による複式炭酸ガスエンジンの他の実施形態を示す正面図である。
【図６】本願発明による複式炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路の実施例を示す図である。
【図７】図６の動作ステップを示すフローチャートである。
【図８】炭酸ガスの勢力学的性質を示す表である。
【図９】本願発明による複式炭酸ガスエンジンのさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図１０】本願発明による複式炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路の他の実施例を示す図である。
【図１１】本願発明による複式炭酸ガスエンジンに炭酸ガスを供給する回路のさらに他の実施例を示す図である。
【図１２】（Ａ）は本願発明に使用する炭酸ガス圧縮部の接続例、（Ｂ）は他の接続例を示す。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 炭酸ガスエンジン
３１ 初期タンク
３３ パイプ
３４ 循環回路
３４Ａ 供給経路
３４Ｂ 回収経路
３５ 炭酸ガス
３５ａ 炭酸ガス
３５ｂ 炭酸ガス
５１ 切替弁
５３ センサ
５４ 三方切替弁
５５ 流量制御弁
５６ 加熱部
５７ 冷却部
５８ａ ベルト
５８ｂ ベルト
６３ 逆止弁
６５ 大気乾燥部
６８ 分離部
６９ａ １次炭酸ガス圧縮部
６９ｂ ２次炭酸ガス圧縮部
７３ 循環タンク
７５ 逆止弁
１０１ ハウジング
１０２ ロータ軸
１０３ 内室
１０５ ロータ
１０５ａ オイルシール兼用圧力シール
１０５Ａ ロータ
１０５Ｂ ロータ
１０７ 供給口
１０７ａ 第１供給口
１０７ｂ 第２供給口
１０７ｃ 第３供給口
１０９ 排出口
１０９ａ 第１排出口
１０９ｂ 第２排出口
１０９ｃ 第３排出口
１１０ フライホイール
１１１ 第１室
１１２ 第２室
１１３ 第３室
１１４ 第４室
１１５ 第５室
１３７ 加熱部
１３９ ハウジングカバー
１４１ 熱風供給口
１４３ 熱風排出口
１４５ 熱風供給パイプ
１４７ 熱風排出パイプ
１４９ 圧縮機
ａ 作動面
ｂ 作動面
ｃ 作動面
ｄ 作動面
ｅ 作動面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、該ロータは回転方向に沿った周面に５個以上に等分された作動面を有し、上記ハウジングに複数の供給口及び排出口を設け、上記供給口から供給される高圧状態の炭酸ガスが上記排出口から常圧で排出されるときの体積膨張による力により上記ロータを一方向に回転し、上記ロータが１回転する間に複数回の吸入膨張行程、膨張排出行程及び大気圧保持行程を経ることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項２】
請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が凹弧状に形成されることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項３】
請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記作動面が対応する上記ハウジングの内周面の弧と略線対称であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が奇数個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が５個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項６】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が７個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項７】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が９個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項８】
請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータを複数とし、上記各ロータは作動面の位相が重ならないようにずらせて設けることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項９】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項１】
密閉に形成されるハウジングと、該ハウジング内に断面円形に形成される内室と、該内室に回転可能に設けられるロータとからなり、該ロータは回転方向に沿った周面に５個以上に等分された作動面を有し、上記ハウジングに複数の供給口及び排出口を設け、上記供給口から供給される高圧状態の炭酸ガスが上記排出口から常圧で排出されるときの体積膨張による力により上記ロータを一方向に回転し、上記ロータが１回転する間に複数回の吸入膨張行程、膨張排出行程及び大気圧保持行程を経ることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項２】
請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が凹弧状に形成されることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項３】
請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記作動面が対応する上記ハウジングの内周面の弧と略線対称であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が奇数個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が５個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項６】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が７個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項７】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータの作動面が９個であることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項８】
請求項１記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ロータを複数とし、上記各ロータは作動面の位相が重ならないようにずらせて設けることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【請求項９】
請求項１又は請求項２記載の複式炭酸ガスエンジンにおいて、上記ハウジングの外側に加熱部を設けることを特徴とする複式炭酸ガスエンジン。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２９７９５５（Ｐ２００８−２９７９５５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４４０７６（Ｐ２００７−１４４０７６）
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【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２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【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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