(57)【要約】【課題】製作が容易で、高速回転ができ、効率的に流体を流すことが可能な回転式空気機械を提供する。【解決手段】球面のケース（１）内部に、その球面の中心で、互いに傾斜して交わる回転軸を持つ、翼（２）と、ケース（１）内面と翼（２）との間を、回転しながら摺動自由な半月板（３）、（４）で封じたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面が球面のケース（１）の中心で、互いに傾斜して交わる回転軸を持つ、翼（２）と、ケース（１）内面と翼（２）との間を封じる半月板（３）とを回転自由に装着した回転式空気機械。
【請求項２】
翼（２）の両側に半月板（３）、（４）を装着した、請求項１の回転式空気機械。
【請求項３】
熱交換器（１８）を設けた、請求項１の回転式空気機械。
【請求項４】
燃焼器（２０）を設けた、請求項１の回転式空気機械。
【請求項５】
ケース（１）内で可燃性混合気を燃焼させるための燃料供給装置（２６）を設けた、請求項１の回転式空気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、空気機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、空気機械には往復ピストン式や羽根車式や螺旋式があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】これらには以下の欠点があった。往復ピストン式は振動や騒音が出やすい。往復ピストン式は回転角度による圧力の脈動が大きい。羽根車式は、単段で圧縮比を大きく取りにくい。螺旋式は主機構の形状が複雑な曲線構成なので、高精度の加工技術が必要。本発明は、以上のような欠点をなくすためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】（ア）球面の内面を持つケース（１）の内部に、球面の中心を通る回転軸を持つ翼（２）に、同芯の軸（５）を設け、ケース（１）を貫通して、回転自由に取り付ける。（イ）球面の中心で翼（２）の回転軸と、傾斜して交わる回転軸を持つ、ケース（１）と翼（２）との間を封じる半月板（３）と半月板（４）とを、翼（２）と半月板（３）、（４）との回転軸の交点を中心とする、球状の核（１４）で結び一体とし、半月板（３）、（４）の回転軸と同芯の軸（６）をケース（１）に固定し、核（１４）を中心として、軸（６）に、回転自由に取り付ける。（ウ）ケース（１）と翼（２）と半月板（３）および半月板（４）とで囲まれる空間、以下室とする、の容積が最小および最大になる、翼（２）の位置で、翼（２）の回転軸を含む中心面と、ケース（１）の内面とが交わる線、以下赤道とする、上に、軸（５）を挟んで、吸込み口（７）と吐出し口（８）とを、ケース（１）を貫通して設ける。  本発明は、以上の構成からなる回転式空気機械である。
【発明の効果】
【０００５】  本発明で、軸（５）を介して翼（２）を回転させると半月板（３）、（４）も連動して回転し、室の容積が回転角度により変化する。  流体の経路を吸込み口（７）と吐出し口（８）にそれぞれつなぎ、軸（５）からみて、翼（２）を右回転させると、吸込み口（７）に通じる室の容積が増えるため、吸込み口（７）側で圧力が下がり、吐出し口（８）に通じる室の容積が減るため、吐出し口（８）側では圧力が上がる。  翼（２）が赤道を過ぎるごとに、吸込み口（７）と吐出し口（８）とに通じる翼（２）の表裏の室が切り替わるので、吸込み口（７）では、常に圧力が下がり、吐出し口（８）では、常に圧力が上がり、連続して流体が移動する。  吸込口（７）から加圧された流体を流し込めば、室の容積を増やそうとする作用が働き、翼（２）が回り、軸（５）を介して回転力が得られる。連続して流体を処理できるので、高出力が得られる。  翼（２）と半月板（３）、（４）との交差角度と形状とを変化することにより、広範囲に、圧縮比を設定することができる。  稼動部が円運動するので高速回転でも振動が少ない。  主な稼動部が球状のケース（１）の内部に収まるので小型化できる。  主機構の形状が球形や円形の一部で構成されているので、特殊な加工技術は不要で製作が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。第一実施例図１はこの発明の第一実施例を示す斜視図、図２は同じ第一実施例を示す断面図、図３は同じ第一実施例を示す平面断面図である。  （ア）球面をしたケース（１）の内部に、その球面の中心を通る回転軸を持ち、外縁がケース（１）の内径に沿った円弧をした翼（２）に、同芯の軸（５）を設け、ケース（１）を貫通して、回転自在に取り付ける。  （イ）翼（２）の回転軸と、ケース（１）の球面の中心で、傾斜して交わる回転軸を持ち、ケース（１）の内面と翼（２）との間を、弧の部分がケース（１）内面と、弦の部分が、ライナー（１２）、（１２）を介して、翼（２）との間を封じる、平面が半円状の半月板（３）と半月板（４）とを、翼（２）回転軸と半月板（３）、（４）の回転軸との交点を中心とし、翼（２）に設けた、円形の穴（１６）と摺動できる、球状の核（１４）で結んで一体とし、半月板（３）、（４）の回転軸と同芯の軸（６）をケース（１）に固定し、核（１４）を中心として、軸（６）に回転自在に取り付ける。  （ウ）ライナー（１２）、（１２）は、翼（２）の回転軸を通る中心面と、半月板（３）、（４）の中心面との交差線を中心軸とした、断面が半円状で、円弧の外面が半月板（３）および半月板（４）の弦と摺動し、平面部が翼（２）の外面と摺動する。  （エ）赤道上に、軸（５）を挟んで、ケース（１）を貫通して、吸込み口（７）および吐出し口（８）を設ける。  （オ）吸込み口（７）および吐出し口（８）の大きさは、軸（５）の回転方向の長さが翼（２）の厚みを超えない大きさとする。  （カ）半月板（３）および半月板（４）が干渉しない範囲に、翼（２）の回転軸を共有する、円錐状のコーン（１５）を設ける。  本発明は、以上の構成からなり、軸（５）から見て、翼（２）を右回転させると半月板（３）、（４）も連動して回転し、室の容積が回転角度により変化し、翼（２）の外縁が赤道を過ぎるごとに、吸込み口（７）と吐出し口（８）とに通じる室が、翼（２）の表裏で切り替わり、流体の吸込み、吐出しが繰り返されるので、連続して流体を流すことができる。  回転角度による、室の容積の変化率は、翼（２）の回転軸と半月板（３）、（４）の回転軸との交差角度により影響されるが、翼（２）の外縁が赤道を通過する、切り替わりの角度付近を除き、変化が少ないので、圧力変動の少ない流体を連続して流すことがで  きる。  半月板（３）、（４）は核（１４）で結合され一体となって、回転軸を軸とする軸対象になっているので、遠心力が打ち消され、高速回転でも振動が少ない。  半月板（３）、（４）と翼（２）との間は、ライナー（１２）、（１２）および核（１４）により、翼（２）の回転角度が変化しても常に密封される。  コーン（１５）の体積を変化させることにより、圧縮比を変化することができる。稼動部が円運動をするので、振動が少なく高速回転が可能となり、小型高性能化することができる。第二実施例図４はこの発明の第二実施例を示す斜視図、図５は同じ第二実施例を示す断面図、図６は同じ第二実施例を示す平面断面図である。  （ア）球面をしたケース（１）の内部に、球面の中心を通る回転軸を持ち、外縁がケース（１）��内径に沿った円弧をした翼（２）を、同じ回転軸を芯とする軸（５）、（９）を設け、ケース（１）を貫通して、回転自由に取り付ける。  （イ）翼（２）の回転軸と、ケース（１）の球面の中心で、傾斜して交わる回転軸を持ち、ケース（１）の内面と翼（２）との間を、弧の部分がケース（１）内面と、弦の部分が、ライナー（１２）、（１２）を介して、翼（２）との間を封じる、平面が半円状の半月板（３）、（４）を回転自在に装着する。  （ウ）半月板（３）、（４）を翼（２）の外縁の外側で互いに結合し、一体とした外周に沿って、ケース（１）の内面に断面溝形のガイド（１３）を設ける。  （エ）ライナー（１２）、（１２）は、翼（２）の中心面と半月板（３）、（４）の中心面との交差線を中心軸とした、断面が半円状で、円弧の面が半月板（３）、（４）の弦と摺動し、平面部が翼（２）の面と摺動する。  （オ）赤道上に、軸（５）を挟んで、ケース（１）を貫通して吸込み口（７）および吐出し口（８）を、軸（９）を挟んで、吸込み口（１０）および吐出し口（１１）を設ける。  （カ）吸込み口（７）、（１０）及び吐出し口（８）、（１１）の大きさは、軸（５）、（９）の回転方向の長さが翼（２）の厚みを超えない大きさとする。  （キ）半月板（３）および半月板（４）が干渉しない範囲に、翼（２）の回転軸を共有する、円錐状のコーン（１５）、（１５）を設ける。  本発明は、以上の構成からなり、軸（５）から見て、翼（２）を右回転させると半月板（３）、（４）も連動して回転し、翼（２）の表裏と半月板（３）、（４）とで仕切られる室の容積が回転角度により変化し、翼（２）が赤道を過ぎるごとに、吸込み、吐出しが切り替わりながら連続して流体を流すことができる。  半月板（３）、（４）は外周部で接合され一体となって、回転軸を軸とする軸対象になっているので、遠心力が打ち消され、高速回転でも振動が少ない。半月板（３）、（４）と翼（２）との間は、ライナー（１２）、（１２）により、翼（２）の回転角度が変化しても常に密封される。  ケース（１）と半月板（３）、（４）との間は、ガイド（１３）により、回転軸の傾斜角度を保つとともに、回転しながら密封される。  コーン（１５）、（１５）の体積を変化させることにより、圧縮比を変化することがきる。  半月板（３）、（４）を境に、両側で独立して、吸込み、吐出しが連続して行われので、高出力が得られる。  ケース（１）が球状の形をして、稼動部が円運動をするので、振動が少なく高速回転が可能となり、小型高性能化することができる。第三実施例  図７はこの発明の第三実施例を示す断面図である。（ア）第二実施例と同じ構成のケース（１）の吐出し口（８）と吸込み口（１０）との間に熱交換器（１８）を設ける。（イ）吐出し口（１１）と吸込み口（７）との間に熱交換器（１９）を設ける。（ウ）ケース（１）内に作動流体を入れる。（エ）その他の構成は、第二実施例と同じとする。本発明は、以上の構成からなり、当初、熱交換器（１８）、（１９）の２次流体の温度が同じとすると、翼（２）が、軸（５）から見て、右回転すると、室内の作動流体が断熱圧縮され、高温高圧となり、熱交換器（１８）に送られる。  高温の作動流体が熱交換器（１８）で、２���流体の温度側へ冷却され、熱を放出し、吸込み口（１０）よりケース（１）に流入し、断熱膨張し、低温低圧になって、吐出し口（１１）から熱交換器（１９）に送られる。  低温低圧の作動流体が熱交換器（１９）で、２次流体の温度側へ加熱され、熱を吸収し、吸込み口（７）よりケース（１）内に送られる。  ケース（１）内の作動流体は、再び、加圧されて高温高圧となり、熱交換器（１８）に送られる。  以上の工程を繰り返すことにより、熱交換器（１８）側で、熱を放出し、熱交換器（１９）側で、熱を吸収し、熱の移動ができる。  熱交換器（１８）側と熱交換器（１９）側の２次流体に、充分な温度差があり、熱交換器（１８）側が高温とすると、熱交換機（１８）に送られた作動流体が、加熱され、高温高圧となり、吸込み口（１０）からケース（１）に入り、断熱膨張し、翼（２）を回転し、低温低圧となって、吐出し口（１１）から熱交換器（１９）に送られ、さらに冷却され、低温となって、吸込み口（７）からケース（１）に入り、再び、吐出し口（８）より熱交換器（１８）に送られる。  以上の工程を繰り返すことにより、連続して、回転力が得られる。  回転力から作動流体を循環させる仕事量を差し引いた分の回転出力を得ることができる。  熱源として、多様な熱源が利用できる。第四実施例  図８はこの発明の第四実施例を示す断面図、図９は同じ第四実施例を示す正面断面図である。（ア）球面の内面を持つケース（１）の内部に、その中心を通り、互いに傾斜して交差する回転軸を持つ、外縁がケース（１）の内径に沿った円弧をした翼（２）と、ケース（１）内面と翼（２）との間を密封する平面が半円状の半月板（３）、（４）を回転自在に取り付ける。（イ）半月板（３）および半月板（４）は、ケース（１）内面と摺動する弧と、ライナー（１２）、（１２）を介して翼（２）と摺動できる弦とを持ち、翼（２）の中心を貫通する円形の穴（１６）と摺動できる球形の核（１４）で結合されて一体となっている。（ウ）ケース（１）内面に、半月板（３）、（４）の外周部が通る部分に、断面が溝形のガイド（１３）を設ける。（エ）ガイド（１３）に合致する大きさのローラ（１７）、（１７）、（１７）、（１７）を半月板（３）、（４）の外周上に、９０度間隔で、回転自在に取り付ける。（オ）吐出し口（８）と吸込み口（１０）との間に燃焼器（２０）を設ける。（カ）燃焼器（２０）内部の吐出し口（８）近くに燃料ノズル（２１）を設ける。（キ）その他の構成は、第二実施例と同じとする。  本発明は、以上の構成からなり、翼（２）が、軸（５）から見て、右回転すると、吸込み口（７）から空気を吸い込み断熱圧縮され、燃焼器（２０）に圧縮空気が送られ、燃料ノズル（２１）より噴射された燃料と混合される。  混合気が燃焼すると高温高圧のガスとなり、吸込み口（１０）からケース（１）に流入し、断熱膨張し、翼（２）に回転力を与え、吐出し口（１１）から排出される。  回転力から、軸（５）側で、圧縮に要した仕事量を差し引いた分の回転出力を得ることができる。燃焼器（２０）内で、燃焼が連続して行えるので高出力が得られる。  連続燃焼なので、使用できる燃料の幅が広い。半月板（３）、（４）はガイド（１３）に沿って、ローラ（���７）、（１７）、（１７）、（１７）を介して、回転するので、回転軸の角度を保つとともに、摩擦抵抗を軽減できる。  半月板（３）、（４）は核（１４）で一体に接合されて軸対象になっているので、高速回転しても振動が出にくい。第５実施例  図１０はこの発明の第五実施例を示す断面図、図１１は同じ第五実施例を示す正面断面図である。（ア）第一実施例と同じ構成のケース（１）の吸込み口（７）および吐出し口（８）其々に、翼（２）の回転に連動して、開閉する弁（２２）、（２３）を設ける。（イ）軸（５）の回転の二分の一回転し、弁（２２）、（２３）を半回転の間開き、残りの半回転の間閉じる、吐出し口（８）側と吸込み口（７）側とで、四分の一周、位相を遅らせた、カム（２４）、（２５）を設ける。（ウ）吸込み口（７）に、燃料供給装置（２６）を設ける。（エ）その他の構成は、第一実施例と同じとする。  本発明は、以上の構成からなり、翼（２）が一回転するごとに、吐出し口（８）側の弁（２３）および、半回転遅れで、吸込み口（７）側の弁（２１）の開閉が切り替わる。  ケース（１）と翼（２）とで囲まれ、半月板（３）で仕切られる室を第一室（２７）、半月板（４）で仕切られる室を第二室（２８）とし、第一室（２７）の容積が最小になる位置で、弁（２２）、（２３）が開の状態で、翼（２）が半回転する間、第一室（２７）の容積が最大になる状態まで、吸込み口（７）から、空気と、燃料供給装置（２６）から出された燃料との混合気を吸気し、第二室（２８）では、排気され、次の半回転で、弁（２２）が閉、弁（２３）が開の状態になり、第一室（２７）で混合気を圧縮し、第二室（２８）で吸気され、次の半回転で弁（２２）、（２３）が閉の状態となり、第一室（２７）で混合気に点火され燃焼、膨張し、第二室（２８）で混合気を圧縮し、次の半回転で弁（２２）が閉、弁（２３）が開になり、第一室（２７）の燃焼ガスが排気され、第二室（２８）で混合気に点火され燃焼、膨張する。  以上の工程を繰り返させることにより、軸（５）を介して回転力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一実施例の斜視図である。
【図２】本発明の第一実施例の断面図である。
【図３】本発明の第一実施例の平面断面図である。
【図４】本発明の第二実施例の斜視図である。
【図５】本発明の第二実施例の断面図である。
【図６】本発明の第二実施例の平面断面図である。
【図７】本発明の第三実施例の断面図である。
【図８】本発明の第四実施例の断面図である。
【図９】本発明の第四実施例の正面断面図である。
【図１０】本発明の第五実施例の断面図である。
【図１１】本発明の第五実施例の正面断面図である。
【符号の説明】
【０００８】１  ケース２  翼３、４  半月板５、６、９  軸７，１０  吸込み口８，１１  吐出し口１２  ライナー１３  ガイド１４  核１５  コーン１６  穴１７  ローラ１８、１９  熱交換器２０  燃焼器２１  燃料ノズル２２、２３  弁２４、２５  カム２６  燃料供給装置２７  第一室２８  第二室
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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