(57)【要約】      （修正有）【課題】回転した際に生じる閉空間の容積差を利用した磨耗・発熱・複雑形状を解消した流体圧縮機構を提供する。【解決手段】同一形状の３つ以上複数のロータを、互いの接触によって閉空間が出来るように等間隔で配置し、回転した際に生じる閉空間の容積差を利用して流体の吸入・圧縮・排出をおこなうことで、同一要素のみによる容積変化を利用することで吸入・圧縮・排出機構を実現し、磨耗・発熱・複雑形状を解消した。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された回転中心において、互いが同時に回転した時に、互いに沿って互いのある一点同士がどのような回転角度においても接触関係を保持し続けるように設計された３つ以上複数の同一形状のロータを、それぞれのロータの内側に閉空間が構成されるように、接触しているロータの各回転中心間の距離が相等しくなるように配置して同時に回転させた時、互いの接触点の位置が変化してゆき、それに伴い閉空間の容積が変化することを特徴とする流体圧縮装置。
【請求項２】
前記ロータで、回転した際の吸排出工程において、どのような回転角度においても絶えず閉空間から閉空間の外に通ずるように吸排出口を設けた、吸入弁と排出弁の機能を合わせもつ、請求項１記載の流体圧縮装置。
【請求項３】
前記流体圧縮装置で、長円形や楕円形のような木の葉型をした４つのロータを、それぞれの回転中心点が正方形をなすように等間隔に配置した、請求項１及び請求項２に記載の流体圧縮装置。
【請求項４】
前記流体圧縮装置で、正三角形のようなオムスビ型をした３つのロータを、それぞれの回転中心点が正三角形をなすように等間隔に配置した、請求項１及び請求項２に記載の流体圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンやロータの偏心動作機構や圧縮ハウジングを必要としない流体圧縮機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体圧縮機構を考えると、周知の最もオーソドックスな方式であるレシプロ方式の場合のピストンとシリンダーや、ロータリー方式の場合の内包絡線で形成されたロータリーピストン（ロータ）とマユ型ハウジングというように、密閉された空間としての機能を有するシリンダーやハウジングのような内向きに作用する要素と、その内向きの空間の中で動作し、流体を詰め込んで行く役割を果たすピストンのような外向きに作用する要素といった、二つの異なった役割を担う要素が必要であり、またピストンはシリンダーやハウジングに沿って常に同じ箇所が接触しながら動作する為、お互いが擦れあって、磨耗や発熱を起しやすい問題がある。
【０００３】
また、比較的新しい方式である、スクリュー型（特許文献１）や２ロータ型（特許文献２）においても、内向きに作用する要素である圧縮用のハウジングと、外向きに作用する要素であるピストンの代わりの役割を担うスクリューやロータが必要であることには変わりが無いことに加え、主要部品であるスクリューやロータ及びハウジングの形状において、三次元的で且つ、特殊で複雑な為、専用機械や高度な加工技術が要求される。
【０００４】
【特許文献１】特公平  ０７−００６５０９
【特許文献２】特開昭  ５８−１４８２９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、部品形状の単純化、機構の簡素化を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明を実現するための主要部品であるロータと、互いのある一点が常に接近しあって出来た閉空間の容積が、回転と共に変化する状態を図に示し、図中の記号や名称、及び以下に示す数式により、課題解決手段を説明する。
【０００７】
中心点を０とする正方形ＵＷＶＸ、その内側に半径ｒ１だけ小さい正方形ＳＱＴＲを設定し、点Ｑ，Ｒそれぞれを中心とする半径ｒ１の円の円弧ＡＢ、ＣＤと、点Ｓ，Ｔそれぞれを中心とする半径ｒ２の円の円弧ＡＤ、ＢＣにより構成された特殊な木の葉型（以下、リーフ）を、図１に示す。ここで、ｒ１の中心点までの距離ＯＱ、ＯＲならびに、ｒ２の中心点までの距離ＯＳ、ＯＴは等しい。
【０００８】
また、［数１］  ０  ≦  ｒ１  ＜  ｒ２  とする。
【０００９】
次にこのリーフを２つ用い、図２に示すとおり、［数２］  Ｐ＝ｒ１＋ｒ２  のピッチＰで配置する。
【００１０】
このとき、この２つのリーフを同時に且つ同方向に同速度で回転させた時の状態を、図３に示す。
【００１１】
図１に示すような２つのリーフをピッチＰで図３のように配置し、同時に且つ同方向に同速度で回転させた場合、どのような角度においても二つのリーフは干渉することなく、一方のリーフの円弧ＡＢ又はＣＤと、もう一方にリーフの円弧ＢＣ又はＡＤのある一点が常に接触し続けることがわかる。
【００１２】
以上より、図４に示すように、図１で示したリーフを４つ用い、それぞれのリーフの中心点間がピッチＰとなる正方形をなすように配置した場合、お互いが接触関係であることにおいて、図３のように２つを配置した場合と同じであり、４つのリーフの中心に閉空間が出来る。
【００１３】
この閉空間について、リーフの円弧ＡＢ又はＣＤ同士が接触している状態でできる閉空間ｋ１が最も小さな閉空間で、円弧ＢＣ又はＡＤ同士が接触してできる閉空間ｋ２が最も大きな閉空間であり、またリーフの回転に伴って１８０度毎に連続的に最大〜最小、最小〜最大へ変化することがわかる。容積の変化する様子を図５に示す。
【００１４】
ここで、図１に示すリーフ形状で、数１を考えた時、ｒ１とｒ２の比率と、ｋ１及びｋ２との関係式を以下に示す。
【００１５】
［数３］  ｋ１＝４・ｒ１２−πｒ１２  ＝  ｒ１２（４−π）
［数４］  ｋ２＝４・ｒ２２−πｒ２２  ＝  ｒ２２（４−π）
［数５］  ｋ１：ｋ２＝ｒ１２（４−π）：ｒ２２（４−π）
［数６］  ｋ１：ｋ２＝ｒ１２：ｒ２２
また、ｒ１を極限まで小さく取り、ｒ１＝０とした場合でも、数２よりｐ＝ｒ２で、接触関係が成り立つ。このとき、容積比は数６より、無限大となる。
【００１６】
このように、回転することにより内容積が変化することから、厚みを持たせたリーフに、内容積が最小〜最大に変化する時に閉空間にある点Ｃ又はＤの付近に吸入口を、最大〜最小に変化する時に閉空間にある点Ａ又はＢの付近に排出口と言ったように、回転角度によって吸入と排出が出来るような閉空間の外と繋がった穴を開けることにより、内向きの要素である圧縮用のハウジングと吸排出用の弁を必要としない、全てが同じ部品要素である４つの同一形状のリーフと、その回転軸の軸受けと厚み方向の密閉を兼ねた、軸受け兼密閉板２枚という、簡素な部品と簡単な構造で流体圧縮機構が実現できる。図６及び図７を参照。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は特殊なリーフ形状４つをお互いの中心点が正方形を構成するように等配置し、同時に且つ同方向に同速度で回転させた時に、１８０度毎に内容積が変化する現象を利用することで、流体の吸入・圧縮機構を、簡素な構成と簡単な構造で実現した。
【００１８】
なお、リーフ形状４つを使用した場合以外でも、オムスビ形状のロータ３つを正三角形状に配置して使用した場合や、ペンタゴン形状のロータ５つを正五角形状に配置して使用した場合などでも同様の機構が可能であるが、本発明はロータ同士の接触によって閉空間を構成させることによって従来の問題点を解決するものであり、それを限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の機構設計の際に、最初に決定すべき等配置する４つのリーフ間のピッチに対する、リーフの外径寸法の製作精度を調整することにより、摩擦による磨耗や発熱が少なく、形状変化が発生しにくい、長期において安定した機能の保持を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
吸入、圧縮、排出の作用があることから、流体のポンプや内燃機関にも応用できる機構であり、特に内燃機関においては、ロータリーエンジンのようにロータが偏心回転するのではなく、同心回転運動によって動力が発生するので、効率の良い動力伝達がおこなえる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ロータの基本形状図
【図２】２つのロータの説明図
【図３】２つのロータの接触状態の説明図
【図４】４つのロータの接触状態の説明図
【図５】４つのロータの動作工程の説明図
【図６】吸気、排気の説明図
【図７】装置の簡易実態組立図
【符号の説明】
【００２２】
１：ロータ
２：入力ギアー
３：出力ギアー
４：軸受け兼密閉板１
５：軸受け兼密閉板２
６：駆動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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