(57)【要約】【課題】  水流のみによって回転ブラシの十分な回転力を得る。【解決手段】  水圧を利用して回転ブラシ９を回転動作させて洗浄を行う回転式洗浄機１０にロータリ式シリンダ装置１を設ける。ロータリ式シリンダ装置１は、少なくとも一対のシリンダ室を有する円形形状の回転シリンダ部材と、回転シリンダ部材の回転軸心ｏから偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材と、このピストン保持部材に設けられシリンダ室内を往復運動するピストンと、ピストン保持部材を回転可能に支持する支持部材６，７と、この支持部材６，７に設けられた水の流入口７１及び排出口７２等を備える。回転ブラシ９はロータリ式シリンダ装置１の出力側に取り付けられて回転伝達される。水はシリンダ室に流入してロータリ式シリンダ装置１を動作させ、流路７０から排出する。【選択図】        図１
2004169697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水圧を利用して回転ブラシを回転動作させて洗浄を行う回転式洗浄機において、前記回転ブラシを回転動作させるロータリ式シリンダ装置は、回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する少なくとも一対のシリンダ室を有する円形形状の回転シリンダ部材と、前記回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材と、該ピストン保持部材上の自転中心位置にこのピストン保持部材に対して相対回転可能に設けられ前記シリンダ室内を往復運動するピストンと、前記回転シリンダ部材及び前記ピストン保持部材を回転可能に支持する支持部材と、この支持部材に設けられ前記シリンダ室に連なり水を流入及び排出する流入口及び排出口と、前記ピストン保持部材の背面側と前記排出口とを連通し前記ピストン保持部材の背圧を逃がす第１の背圧逃がし流路と、前記回転シリンダ部材の背面側と前記排出口とを連通し前記回転シリンダ部材の背圧を逃がす第２の背圧逃がし流路とを備えるとともに、前記回転ブラシは前記ロータリ式シリンダ装置の出力側に取り付けられて回転伝達され、さらに、前記支持部材には前記排出口から排出した水が前記回転ブラシに排出する流路が形成されてなり、前記シリンダ室に流入した水の圧力で前記ピストンが前記ピストン保持部材上の自転中心位置を中心として自転しながら、前記回転中心位置を中心として回転することによって前記一対のシリンダ室の双方に出入りし、このシリンダ室内に流入した水が前記流路から排出することを特徴とする回転式洗浄機。
【請求項２】
前記ロータリ式シリンダ装置の出力側の回転速度を減速して前記回転ブラシに伝達する減速機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転式洗浄機。
【請求項３】
前記流入口及び排出口を前記回転シリンダ部材の前記ピストン保持部材側の支持部材に設けたことを特徴とする請求項１記載の回転式洗浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式洗浄機に関する。さらに詳述すると、本発明は、水圧を利用して回転力を得、その回転駆動力により回転ブラシを回転動作させることで洗浄を行う形式の回転式洗浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
浴室、キッチンシンク、トイレ等の洗浄用ブラシ、あるいはボディーブラシ等として、水圧を利用して回転ブラシを回転動作させて洗浄を行う回転式洗浄機が利用されている。
【０００３】
従来、このような回転式洗浄機としては、例えば図１６に示すように、洗浄ヘッド１１２の水車室１３４内に水車１２４が回転可能に配設され、水車１２４に対して回転ブラシ１１４を減速機１２６を介して作動的に連結してこれを水車１２４により回転駆動するようにした回転式洗浄機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回転式洗浄機は、水車室１３４及び減速機室１３８がそれぞれ実質的に閉鎖された独立した水車室１３４及び減速機室１３８とされ、また減速機室１３８の周囲を通るようにして水車室１３４からの排水を流す排水路１６４が設けられている。また、その排水路１６４は排水をブラシベース１１８の上面に向けて放出するように形成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１０１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような構造の回転式洗浄機においては、水圧による駆動手段が水車であるため、（１）圧力が漏れる、（２）排水時、凹部の水が全て排出されるわけではなく入水側にそのまま持ち込まれる、といった理由から充分な回転力が得られない場合があり、このような場合、充分な回転力を得ようとすれば減速比率の大きな減速機が必要になるという問題がある。
【０００６】
また、充分な回転力を得るための一手段として減速比率の大きな減速機を採用することが考えられるが、このような減速機を用いた場合には、（１）回転式洗浄機自体が大型化してしまう、（２）信頼性に劣ってしまう、（３）コストが高くなる、（４）減速機を設置することにより排水路の配置に対する制約条件が多くなる、といった問題が生じてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、水流のみによって回転ブラシの十分な回転力が得られるようにした回転式洗浄機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、水圧を利用して回転ブラシを回転動作させて洗浄を行う回転式洗浄機において、回転ブラシを回転動作させるロータリ式シリンダ装置は、回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する少なくとも一対のシリンダ室を有する円形形状の回転シリンダ部材と、回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材と、該ピストン保持部材上の自転中心位置にこのピストン保持部材に対して相対回転可能に設けられシリンダ室内を往復運動するピストンと、回転シリンダ部材及びピストン保持部材を回転可能に支持する支持部材と、この支持部材に設けられシリンダ室に連なり水を流入及び排出する流入口及び排出口と、ピストン保持部材の背面側と排出口とを連通しピストン保持部材の背圧を逃がす第１の背圧逃がし流路と、回転シリンダ部材の背面側と排出口とを連通し回転シリンダ部材の背圧を逃がす第２の背圧逃がし流路とを備えるとともに、回転ブラシはロータリ式シリンダ装置の出力側に取り付けられて回転伝達され、さらに、支持部材には排出口から排出した水が回転ブラシに排出する流路が形成されてなり、シリンダ室に流入した水の圧力でピストンがピストン保持部材上の自転中心位置を中心として自転しながら、回転中心位置を中心として回転することによって一対のシリンダ室の双方に出入りし、このシリンダ室内に流入した水が流路から排出することを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成とした場合、ロータリ式シリンダ装置では、流入口から流入した水流の作用により、シリンダ室を有する回転シリンダ部材と、ピストンを有するピストン保持部材とがそれぞれ支持部材に支持された状態で回転し、かつピストン保持部材に保持されているピストンは位置を変えながら各シリンダ室内を相対的に直線運動で出入りするように往復運動する。ピストン保持部材の回転は回転ブラシに伝達される。したがって、水流の作用によってピストン保持部材が回転し続けている限り回転ブラシも回転し続ける。また、ロータリ式シリンダ装置に流入してピストン保持部材を回転させる力として作用した水は、このロータリ式シリンダ装置の排出口から出、流路を通って回転ブラシに排出する。第１の背圧逃がし流路と第２の背圧逃がし流路は、ピストン保持部材の背圧あるいは回転シリンダ部材の背圧を逃がすことによってピストン保持部材あるいは回転シリンダ部材に作用する軸方向の力を緩和し、回転に有害な回転抵抗を減少させる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の回転式洗浄機において、ロータリ式シリンダ装置の出力側の回転速度を減速して回転ブラシに伝達する減速機構が設けられているものである。歯車輪列、ころ、ベルト等からなる減速機構は、ロータリ式シリンダ装置の出力側の回転速度を減速し、回転トルクを増大させて回転ブラシを回転させる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の回転式洗浄機において、流入口及び排出口を回転シリンダ部材のピストン保持部材側の支持部材に設けたことを特徴とするものである。従来は回転シリンダ部材の側面方向から水が流入するとともにその水を同じく側面方向に排出していたため、水圧が回転シリンダ部材の軸直角方向に側圧として加わり回転機のスムーズな回転を阻害していたのに対し、流入と排出の方向を軸方向とした本発明の場合には、水の流入、排出圧力をベアリングにより軸方向で受けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の回転式洗浄機によると、圧力の高い水流を利用して回転シリンダ部材やピストン保持部材を水車のように回転させ、この回転を伝達して回転ブラシを回転させるようにしているので、水流のみによって水を供給しながら回転ブラシを回転させ続けることができる。
【００１３】
しかも、この回転式洗浄機に設けられたロータリ式シリンダ装置は、シリンダ室を有する回転シリンダ部材と、ピストンを有するピストン保持部材とがそれぞれ支持部材に支持された状態で回転し、かつピストン保持部材に保持されているピストンが姿勢を変えながら各シリンダ室内を直線運動で出入りするように往復運動するというように特有の動作をし、ピストンが受ける水圧をモーメントに変換することにより十分な回転力（十分なトルク）が得られる水流モータとして機能する。したがってこの回転式洗浄機によれば減速機を別途採用せずとも水流のみによって十分な回転力を得、水を供給しながら回転ブラシを回転させ続けることができ、信頼性に優れる。また、減速機を別途採用する必要がないことから洗浄機の小型化と低コスト化を図れる点で有利となる。
【００１４】
加えて、ロータリ式シリンダ装置に設けられた第１の背圧逃がし流路と第２の背圧逃がし流路とが、ピストン保持部材の背圧あるいは回転シリンダ部材の背圧を逃がすことによってピストン保持部材あるいは回転シリンダ部材に作用するスラスト方向の力を緩和し、回転に有害な回転抵抗を減少させる。このため、本発明にかかる回転式洗浄機はより高い回転力によって回転ブラシを回転させることができ、信頼性が高い。
【００１５】
また請求項２記載の回転式洗浄機によると、歯車輪列などからなる減速機構によりロータリ式シリンダ装置の出力側の回転速度を減速して回転ブラシを回転させていることからさらに大きな回転力が得られている。このため、洗浄中に洗浄ブラシの回転を妨げる力を受けてもその回転を維持しやすい。
【００１６】
さらに請求項３記載の回転式洗浄機によると、流入口及び排出口を回転シリンダ部材のピストン保持部材側の支持部材に設け、回転シリンダ部材への水の流入方向を軸方向としたため、水の流入、排出圧力をベアリングにより軸方向で受けることができ、回転シリンダ部材をはじめとする各部材の安定した回転を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図１３に本発明の一実施形態を示す。本発明にかかる回転式洗浄機１０は水圧を利用し回転ブラシ９を回転動作させることによりこの回転ブラシ９を利用した効率的な洗浄を行うもので、本実施形態の場合は、ロータリ式シリンダ装置１、歯車輪列８、回転ブラシ９、カバー９０、柄９１等によって構成されている（図１、図２参照）。なお、本実施形態にかかる回転式洗浄機１０の分解組立図である図１１と図１２においては、各部品形状をより解り易く示すため、主要な部品については側面のみならず底面から見た図を併せて示している。
【００１９】
ロータリ式シリンダ装置１は、回転軸心ｏを中心として形成された空洞部２２（図１３（Ｃ）参照）に連通し該空洞部２２を挟んで対向する２対のシリンダ室２３ａ〜２３ｄを有する円形形状の回転シリンダ部材２と、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した回転中心位置Ｘを中心として回転するピストン保持部材５と、該ピストン保持部材５上の自転中心位置Ｘ１，Ｘ２にこのピストン保持部材５に対して相対回転可能に設けられシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内を往復運動するピストン３，４と、回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５を回転可能に支持する支持部材（ケーシング６，ケースカバー７）と、この支持部材に設けられシリンダ室２３ａ〜２３ｄに連なり水を流入及び排出する流入口７１及び排出口７２と、ピストン保持部材５の背面側と排出口７２とを連通しピストン保持部材５の背圧を逃がす第１の背圧逃がし流路７５と、回転シリンダ部材２の背面側と排出口７２とを連通し回転シリンダ部材２の背圧を逃がす第２の背圧逃がし流路６２，７６とを備えている。また、回転ブラシ９はロータリ式シリンダ装置１の出力側に取り付けられて回転伝達され、さらに、支持部材６，７には排出口７２から排出した水が回転ブラシ９に排出する流路７０が形成されている。
【００２０】
ピストン保持部材５を回転可能に支持する支持部材は、ケーシング６及びケースカバー７によって構成されている。例えば本実施形態の場合、ケースカバー７に設けられた収容凹部７８内にピストン保持部材５が回転可能な状態で収容されている。
【００２１】
カバー９０はロータリ式シリンダ装置１のケースカバー７にねじ９３で固定されている。このカバー９０は、ロータリ式シリンダ装置１から噴出した水が噴出孔８３ｂを通って回転ブラシ９から流れ出るようにブラシ歯車８３を覆うような笠形状とされている（図１等参照）。
【００２２】
柄９１は中空とされ、基端側に導入路９２を備えるとともに先端側をロータリ式シリンダ装置１の流入管７９に溶着等によって固着されている。導入路９２が設けられている基端部は、水道（例えばホース）９５の先端部が接続可能な構造となっている。
【００２３】
回転シリンダ部材２は、ケーシング６とケースカバー７との間に形成される空間内に収容され、これらケーシング６やケースカバー７さらにはピストン保持部材５等で囲繞されることによってピストン３，４が往復動可能な仕切られたシリンダ室２３ａ〜２３ｄおよび空洞部２２を形成するものであり、ピストン３，４の往復動やピストン保持部材５の回転運動に伴って自身も回転運動するようにケーシング６内に回転自在に収容されている。ケーシング６の中央の孔６３には回転シリンダ部材２の回転軸となるシリンダ軸２１が例えば圧入される等して固定されており、回転シリンダ部材２はこのシリンダ軸２１に回転自在に支持された状態でケーシング６の収容凹部６１内に収容されている。
【００２４】
この回転シリンダ部材２は、側壁２５を備えた円板状の底部２ｃであってピストン保持部材５側の面に十字状の溝によって形成されるピストン移動空間を備えた形状、別の表現をすれば、１枚の円板状の底部２ｃに側壁２５が取り付けられかつ当該底部２ｃに十字状の溝が形成されてピストン３，４がストロークするための空間が形成された形状とされている。この十字状の空間により、溝の交差部分（本明細書ではこの交差部分を「空洞部」といい図１１及び図１３（Ｄ）において符号２２で示す）及び空洞部２２を中心として対向するように４つのシリンダ室２３ａ〜２３ｄが形成されている。これらシリンダ室２３ａ〜２３ｄはピストン保持部材５側の面が開放され、他の３方の面が全て平面、曲面で閉じられた構造となっている。また、これら各シリンダ室２３ａ〜２３ｄには、ピストン保持部材５によって保持されたピストン３，４が摺動可能な状態で嵌め込まれる。ピストン３，４はその移動方向長さが空洞部２２の幅よりも長くなるように縦長の略直方体形状とされている（図１３（Ａ）等参照）。これらピストン３，４は、ピストン保持部材５が回転するとシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内を往復直線運動する。シリンダ室２３ａ〜２３ｄの底には、これらピストン３，４の突起が嵌まる直線状のガイド溝２４ａ，２４ｂが設けられている。
【００２５】
また、回転シリンダ部材２とケーシング６との間にはこの回転シリンダ部材２を軸方向に支持する支持プレート１０１が設けられている（図５、図１１参照）。支持プレート１０１は回転シリンダ部材２に作用する軸方向の荷重を受けるベアリングを構成しており、ローラ（またはニードル）１０２とこのローラ１０２を円周方向に等間隔に配置するリテーナ１０３とで回転シリンダ部材２に加わる軸方向の荷重を支持するスラストベアリングが構成されている。
【００２６】
回転シリンダ部材２の周縁には外側に広がるフランジ部２ａが設けられている（図５、図８参照）。また、側壁２５の外周であってこのフランジ部２ａよりも底部２ｃ寄りの部分とケーシング６との間にはラジアルベアリングが設けられている。ラジアルベアリングは、通常、アウターレースとインナーレース、ローラ並びにこのローラ間隔を保持するリテーナからなる。本実施形態の場合は、ローラ１０８とこのローラ１０８を円周方向に位置決めするリテーナ１０９とを設けており、ケーシング６をアウターレースとして、回転シリンダ部材２のフランジ部２ａの周面部分をインナーレースとしてそれぞれ機能させるようにしている。リテーナ１０９には、回転シリンダ部材２とケーシング６との間に圧力の高い流体が入り込んだ結果この回転シリンダ部材２に対し外側から作用する背圧を逃がすことができるように切欠き部１０９ａが設けられている（図１１参照）。
【００２７】
ピストン保持部材５は回転シリンダ部材２より小径の円形形状に形成されてケースカバー７の収容凹部７８内に収容されており、回転中心位置Ｘを中心として回転可能である（図２、図５等参照）。この場合、ピストン保持部材５の回転中心位置Ｘは、上述の回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置とされている（図１３参照）。また、このピストン保持部材５とケースカバー７との間には支持プレート１０４が設けられている（図５、図８参照）。支持プレート１０４はピストン保持部材５に作用する軸方向の荷重を受けるベアリングを構成しており、例えば本実施形態の場合には、ローラ１０５及びこのローラ１０５を円周方向に等間隔に配置するリテーナ１０６とで構成されている。
【００２８】
このピストン保持部材５の回転中心位置Ｘには、ロータリ式シリンダ装置１の出力部に相当する出力軸５１が圧入により一体的に固定されて下方側（回転ブラシ９のある側）に突出している（図４、図５参照）。本実施形態におけるこの出力軸５１は、その先端で支持する出力歯車８１を回り止めした状態で支持できるようにその先端部分が例えば小判形状とされ（図６参照）、さらに出力歯車８１をねじ止めして先端部分に固定するための雌ねじ５１ａを備えている。また、出力軸５１はケースカバー７に設けられた出力軸貫通孔７７を貫通している。この場合、出力軸貫通孔７７がラジアル軸受としても機能するので、ピストン保持部材５は出力軸５１を介してラジアル方向に支持されている。この出力軸５１の下端には出力歯車８１が取り付けられている（図２、図３参照）。また、ピストン保持部材５の出力軸５１が固定された面と反対側の面には、ピストン３を自転可能に保持するピストン軸５２とピストン４を自転可能に保持するピストン軸５３とが立設固定されている（図５参照）。これらピストン軸５２，５３には、ピストン３，４が回転自在に嵌め込まれている。
【００２９】
ピストン３，４はシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内（本実施形態の場合、ピストン３はシリンダ室２３ａ，２３ｂ内、ピストン４はシリンダ室２３ｃ，２３ｄ内）を互いに直交する方向に往復運動するように設けられている。本実施形態のピストン３，４は往復動するときの前後の面が若干丸みを有するように形成され、その他の４面が平面となるように形成されている（図６、図１３（Ａ）等参照）。ピストン３，４の中心部分には、ピストン軸５２，５３に回転自在に嵌められるための孔３ａ，４ａが設けられている。また、ピストン３，４の底面にはガイド溝２４ａ，２４ｂに嵌合する凸部３ｂ，４ｂが設けられている。
【００３０】
また、ケースカバー７にはアイドラ軸８４とブラシ軸８５とが出力軸５１と平行となるようにそれぞれ固定されている（図４、図５参照）。アイドラ軸８４はその先端部でねじ８９を用いてアイドラ歯車８２を回転可能な状態で支持している（図２参照）。このアイドラ歯車８２は出力歯車８１と噛み合っており、出力歯車８１の回転をブラシ歯車８３に伝達する。ブラシ歯車８３は上述のブラシ軸８５に回転可能な状態で嵌め込まれ、ブラシ軸８５の先端のワッシャ８７及びねじ８６によって抜け止めされている。このブラシ歯車８３の歯は符号８３ａで示すように歯数が出力歯車８１の歯数より多い内歯であり、アイドラ歯車８２と噛み合っている（図２、図３参照）。また、ブラシ歯車８３とケースカバー７との間には、ブラシ歯車８３がスラスト荷重を受けた場合にも滑りやすくして円滑な回転を確保するワッシャ１０７が嵌め込まれている。本実施形態の回転式洗浄機１０では、上述した出力歯車８１、アイドラ歯車８２、ブラシ歯車８３によって減速機構として機能する歯車輪列８が構成されている。また、上述した出力歯車８１、アイドラ歯車８２、ワッシャ１０７等の各構造部品は耐水性の材料で形成されている。
【００３１】
ブラシ歯車８３には、回転ブラシ９が取り付けられるとともに、この回転ブラシ９に水を噴き出すための噴出孔８３ｂが設けられている。この噴出孔８３ｂの形状・大きさ・配置などは特に限定されるものではないが、例えば本実施形態では等しい大きさの８個の丸孔を周状に等間隔で配置するようにしている（図３参照）。また、ブラシ歯車８３に取り付けられる回転ブラシ９は着脱容易であることが望ましい。こうした場合、ブラシ歯車８３を取り外さなくても回転ブラシ９のみを容易に交換することが可能となり、例えば洗浄する対象の大きさや形状等、さらには洗浄対象物のある場所等に応じて形状、材質、大きさ等が適したブラシに取り換えたり、あるいは古くなって傷んだブラシを交換したりすることが簡単に行えるようになる。
【００３２】
ケースカバー７には、水を外部からロータリ式シリンダ装置１の内部へと流入させるための流入口７１及びロータリ式シリンダ装置１から外部へと排出するための排出口７２が設けられている。ケースカバー７はシール材（図示省略）を間に挟むようにしてケーシング６に取り付けられ、ねじ９４で固定される。また、流入口７１、排出口７２のうちシリンダ室２３ａ〜２３ｄと対向する側には回転シリンダ部材２の回転に応じて水が流入、排出するようそれぞれ流入ポート７３、排出ポート７４が設けられている（図１参照）。
【００３３】
流入ポート７３は流入口７１から流れ込んだ水をシリンダ室２３ａ〜２３ｄに導くための導入用ポートであり、例えば本実施形態の場合は、収容凹部７８の外側にこの凹部の外周に沿うように設けられ、図１３において時計回りに進むにつれて徐々に溝幅が広くなり更に時計回りに進むと途中で途切れる形状の溝によって構成されている。流入口７１は、流入ポート７３の最も幅広の部分の近傍でこの流入ポート７３と連通している。この流入ポート７３は、上面側（あるいは底面側）から見た場合にこの流入ポート７３とオーバーラップ（この場合、重なり合って連通していること）しているシリンダ室２３ａ（あるいは２３ｂ〜２３ｄ）と連通し水がシリンダ室内へ流れ込むのを可能とする（図１３参照）。
【００３４】
一方、排出ポート７４はシリンダ室２３ａ（あるいは２３ｂ〜２３ｄ）の水を排出口７２に導くための導出部分であり、例えば本実施形態の場合は上述した流入ポート７３と線対称な形状の溝、すなわち収容凹部７８の外側にこの凹部の外周に沿うように設けられ、図１３において時計回りに進むにつれて徐々に溝幅が狭くなる形状の溝によって構成されている。排出口７２は、排出ポート７４の最も幅広の部分の近傍でこの排出ポート７４と連通している。この排出ポート７４は、上面側（あるいは底面側）から見た場合にこの排出ポート７４とオーバーラップしているシリンダ室２３ａ（あるいは２３ｂ〜２３ｄ）と連通し水がシリンダ室２３ａ（あるいは２３ｂ〜２３ｄ）から流れ出すのを可能とする（図１３参照）。
【００３５】
また、ピストン保持部材５の背圧を逃がすため、ピストン保持部材５の背面側（ここでは、ピストン保持部材５とケースカバー７との間）と排出口７２とを連通する第１の背圧逃がし流路７５がケースカバー７の収容凹部７８の内周面に設けられている（図７、図８参照）。したがって本実施形態の回転式洗浄機１０によれば、シリンダ室２３ａ〜２３ｄから漏れ出てピストン保持部材５の側部を通り背面側に回り込んだ圧力の高い水によって発生する背圧を、この背圧逃がし流路７５を通じて排出ポート７４→排出口７２へと逃がすことによりピストン保持部材５への影響（この場合、軸方向への圧力等の影響）が無いようにすることができる。
【００３６】
さらに、回転シリンダ部材２の背圧を逃がすため、回転シリンダ部材２の背面側（ここでは、回転シリンダ部材２とケーシング６との間）と排出口７２とを連通し回転シリンダ部材２の背圧を逃がすための第２の背圧逃がし流路が設けられていることが好ましい。例えば本実施形態では、ケースカバー７上における排出ポート７４の周囲の部分あってケーシング６に面合わせされる部分に４個の放射状の切欠き背圧流路７６を設けて背圧逃がし流路としている（図７、図８参照）。これら切欠き背圧流路７６は、回転シリンダ部材２の背圧を排出ポート７４に逃がすことができるように少なくともフランジ部２ａの幅を超える程度の長さとされている。また、ケーシング６の内周面であってフランジ部２ａと対向する部分には、ケースカバー７と組み合わされた時にケースカバー７側の切欠き背圧流路７６と連通する切欠き背圧流路６２が設けられている（図９、図１０参照）。本実施形態の場合、これら切欠き背圧流路６２，７６によって回転シリンダ部材２の背圧を逃がす第２の背圧逃がし流路が構成されている。このような本実施形態の回転式洗浄機１０によれば、回転シリンダ部材２の背面側に回り込んだ圧力の高い水によって発生する背圧を切欠き背圧流路６２と切欠き背圧流路７６を通じて排出ポート７４に逃がすことにより回転シリンダ部材２に対し軸方向への力が生じるといった影響が無いようにすることができる。なお、回転シリンダ部材２の側壁２５とケーシング６の内周面との間には僅かなクリアランスＣが形成されている（図８参照）。このクリアランスＣは、回転シリンダ部材２に作用する背圧を上述の切欠き背圧流路７６へと逃がすための背面側からの排出路として機能する。
【００３７】
図１より、水はピストン保持部材５の支持部材（ケースカバー７）側から、流入口７１を通過し回転シリンダ部材２に流入する。また、回転式洗浄機１０の回転動作で押し出される水は、ケースカバー７側の排出口７２を通過し外部へと排出される。この際、ピストン保持部材５および回転シリンダ部材２は、これら両部材５，２が互いに離れる方向への圧力を受けながらケースカバー７あるいはケーシング６側に押されるようにして回転する。このように水の流入流出方向を軸方向に一致させる構造とした本実施形態の回転式洗浄機１０によれば、例えば従来であれば回転シリンダ部材２の側面方向から水が流入し排出されていたために水圧が回転シリンダ部材２にラジアル方向に作用する側圧となってこの回転シリンダ部材２等のスムーズな回転を阻害していたのに対し、水の流入排出の際に軸方向に作用するスラスト荷重をローラ１０５やローラ１０２といったスラストベアリングで受けることができるためにより安定したスムーズな回転を実現できる。
【００３８】
続いて、回転式洗浄機１０におけるロータリ式シリンダ装置１の動作を図１３を用いて説明する。なお、図１３（Ａ）〜（Ｇ）は、ケーシング６内における回転シリンダ部材２やピストン３，４の動きを回転シリンダ部材２の回転角にして１５度おきに示したものである。
【００３９】
まず、図１３（Ａ）に示す状態において、シリンダ室２３ａ，２３ｂ内を往復動するピストン３は回転シリンダ部材２の空洞部２２に位置し、シリンダ室２３ａ，２３ｂのそれぞれに先端部あるいは後端部の一部が入り込んだ状態となっている。一方、シリンダ室２３ｃ，２３ｄ内を往復動するピストン４は、回転シリンダ部材２のシリンダ室２３ｄ内の最奥部まで移動した状態となっている。また、この図１３（Ａ）の状態においてシリンダ室２３ａは流入ポート７３と重なり合って流入口７１と連通しており、シリンダ室２３ｂは排出ポート７４と重なり合って排出口７２と連通している。一方、シリンダ室２３ｃ，２３ｄは流入ポート７３及び排出ポート７４のいずれとも重なり合っていないため流入口７１あるいは排出口７２と連通していない。
【００４０】
この状態で、水が流入口７１から流入ポート７３を通ってシリンダ室２３ａへと流入すると、流入した水の圧力によってピストン３がシリンダ室２３ｂに向けて押し進められ、シリンダ室２３ｂ内にある水を排出ポート７４を通じて排出口７２から排出する（図１３（Ｂ）参照）。ここで、ピストン３の自転中心位置Ｘ１が回転中心位置Ｘに対してずれていることから、ピストン３が進む力はピストン３を保持するピストン保持部材５を回転させる力としても作用し、ピストン保持部材５を回転中心位置Ｘまわりに回転させる。これに伴い、ピストン３は自転中心位置Ｘ１を中心として自転しながら回転中心位置Ｘまわりに回転（公転）し、回転シリンダ部材２は回転軸心ｏまわりに回転する。
【００４１】
一方、ピストン４は、ピストン保持部材５が回転中心位置Ｘまわりに回転するのに伴い図１３（Ｂ）に示すように空洞部２２に向けて引き戻され、シリンダ室２３ｄ内の水をシリンダ室２３ａあるいはシリンダ室２３ｃの側へと押し出す。また、図１３（Ｂ）の状態となるとシリンダ室２３ｄが流入ポート７３と連通することから、流入口７１から流入した水はこれまで流入していたシリンダ室２３ａに加え新たにシリンダ室２３ｄにも流入することとなる。したがって、この時点において回転シリンダ部材２内における水圧はピストン４を大きく推進させる力としては作用していない。この状態ではシリンダ室２３ａとシリンダ室２３ｄが流入ポート７３にオーバーラップして流入口７１と連通しているが、ピストン保持部材５及び回転シリンダ部材２が更に回転して図１３（Ｄ）の位置に達するとシリンダ室２３ａと流入ポート７３との連通が途切れ、これ以降、水はシリンダ室２３ｄにのみ流入してピストン４を空洞部２２側へ押すようになる（図１３（Ｄ）、図１３（Ｅ）参照）。押されたピストン４は空洞部２２やシリンダ室２３ｃ等の水を押し出しながら移動する。以上のように、回転シリンダ部材２が回転するのに伴い水圧が作用する対象がピストン３からピストン４へと徐々に移行し、ピストン保持部材５及び回転シリンダ部材２を回転させるための力を持続させる。
【００４２】
また、図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）までの間、排出ポート７４にオーバーラップしているのはシリンダ室２３ｂのみであったが、回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５が更に回転することによってシリンダ室２３ｃが排出ポート７４にオーバーラップすると（図１３（Ｅ）参照）、シリンダ室２３ｂ内の水に加えてシリンダ室２３ｃ内の水も排出口７２から排出されるようになる。なお、シリンダ室２３ｂから排出される水量は、ピストン３がシリンダ室２３ｂの最奥部に接近するに従い徐々に減少する（図１３（Ｅ）、図１３（Ｆ）参照）。
【００４３】
図１３（Ｆ）の状態から回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５が更に回転すると、シリンダ室２３ｂと排出ポート７４との連通状態が途切れ、シリンダ室２３ｃ内の水のみが排出口７２から排出されるようになる（図１３（Ｇ）参照）。この図１３（Ｇ）に示す状態は図１３（Ａ）に示した状態からピストン３，４が入れ替わっているだけで状態としては等価であり、これ以降、上述した図１３（Ａ）〜図１３（Ｇ）の動作が繰り返される。そして、以降、流入ポート７３とオーバーラップするシリンダ室はシリンダ室２３ｄ→シリンダ室２３ｂ→シリンダ室２３ｃ→シリンダ室２３ａ→シリンダ室２３ｄと入れ替わり、また、水圧力を主に受けるピストンはピストン３→ピストン４→ピストン３へと交互に入れ替わり、回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５が回転し続ける。
【００４４】
以上のように、本実施形態の回転式洗浄機１０におけるシリンダ室２３ａ〜２３ｄは、ピストン３，４がシリンダ室内の外周側位置から空洞部２２に向けて引き戻されて室内容積が増加する過程にある間は流入ポート７３とオーバーラップするように設けられ、シリンダ室２３ａ〜２３ｄ内に水が流入するようになっている。またシリンダ室２３ａ〜２３ｄは、ピストン３，４が外周側に向けて押し出され室内容積が減少する過程にある間は排出ポート７４とオーバーラップするように設けられ、シリンダ室２３ａ〜２３ｄ内の水が排出されるようになっている。また、上述したように流入口７１と排出口７２は対向した位置に形成されており、しかも流入ポート７３、排出ポート７４が液圧縮を生じないよう広い範囲に形成され、且つ流入口７１と排出口７２は通路面積が大きく形成されているので水の流れ抵抗は小さい。これらの結果、回転シリンダ部材２の各シリンダ室２３ａ〜２３ｄにおける水圧が効率よく出力軸５１の回転力に変換される。
【００４５】
また、この回転式洗浄機１０においては、回転中心位置Ｘを中心としたピストン保持部材５の回転運動の角速度、別の表現をすればピストン３，４の公転運動の角速度は、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏを中心とする回転角速度の２倍となっている。これは、ピストン３，４の回転半径が回転シリンダ部材２のピッチ円の回転半径の１／２となっており、ピストン３，４の回転運動は、回転シリンダ部材２の回転運動に対して円サイクロイド運動となっているためである。なお、ピストン３，４の自転、すなわちピストン軸５２，５３を各々回転中心とする回転も、回転シリンダ部材２と同じ角速度回転運動となる。
【００４６】
また、ピストン３は、回転シリンダ部材２が１回転する間にシリンダ室２３ａ，２３ｂ間を１往復するようになっており、ピストン３の往復動作数と回転シリンダ部材２の回転数とが１：１の関係になっている。また、ピストン４も同様に、回転シリンダ部材２が１回転する間にシリンダ室２３ｃ，２３ｄ間を１往復するようになっており、ピストン４の往復動作数と回転シリンダ部材２の回転数とが１：１の関係になっている。すなわち、回転シリンダ部材２の回転数と、ピストン保持部材５の回転数と、ピストン３，４のシリンダ室２３ａ〜２３ｄ及び空洞部２２を往復する動作数との比が、１：２：１となっている。
【００４７】
また、上述したように、ピストン３，４の横断面形状とシリンダ室２３ａ〜２３ｄの横断面形状を一致させているので、シリンダ室２３ａ〜２３ｄに対してピストン３，４の上面，両側面，底面はピストン３，４の全長に亘って面接触することになり、シリンダ室２３ａ〜２３ｄとピストン３，４の間の水密性が確保されている。このため、シリンダ室２３ａ〜２３ｄとピストン３，４の隙間からの液体漏れをより確実に防止することができ、その分だけ効率の良い回転式洗浄機１０を構成することができる。
【００４８】
ここで本実施形態の回転式洗浄機１０における全体の動作について簡単に説明しておくと、まず導入路９２から流入した水は柄９１内を通り流入口７１よりロータリ式シリンダ装置１の回転シリンダ部材２の中に入り、ピストン３，４を押し、ピストン保持部材５、回転シリンダ部材２を回転させる。ピストン保持部材５の回転に伴い、回転力は出力歯車８１、アイドラ歯車８２、ブラシ歯車８３に伝わり回転ブラシ９を回転させる。水は排出ポート７４及び流路７０を通って排出し、ブラシ歯車８３の噴出孔８３ｂ及びブラシ歯車８３の外周側から回転ブラシ９に放出される。この場合、回転ブラシ９の回転スピードは流入する水量に応じて変化する。回転ブラシ９が水を噴出させながら回転することによって被洗浄対象物を効率よく洗浄することができる。
【００４９】
本実施形態の回転式洗浄機１０の具体的な用途例としては以下のようなものがある。すなわち、
１）風呂洗浄機：シャワー用のホースを長めにしてこの回転式洗浄機１０を接続したもの。
２）食器洗浄機（１）：蛇口を２つに分岐し、片側を通常の水道とし、もう一方に短いホースと開閉できる蛇口を付け、ここに小型の回転式洗浄機１０を接続したもの。
３）食器洗浄機（２）：上記食器洗浄機（１）をシステムキッチンの一部に固定し、食器を押し付けることにより洗浄するもの。
４）洗車機：散水用ホースの先端にバルブ付開閉機を付け、その先端に回転式洗浄機１０を接続したもの。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の回転式洗浄機１０におけるロータリ式シリンダ装置１では、水道９５側から圧力の高い水流が供給されている場合に、シリンダ室２３ａ〜２３ｄを有する回転シリンダ部材２と、ピストン３，４を有するピストン保持部材５とがそれぞれケーシング６とケースカバー７とに支持された状態で回転し続ける。しかも、出力軸５１の回転は出力歯車８１→アイドラ歯車８２→ブラシ歯車８３というように減速機構として機能する歯車輪列８を介して最終的に回転ブラシ９を回転させる力として伝達され、大きな回転トルクを発揮させる。したがって、この回転式洗浄機１０によれば減速機を別途採用せずとも水流のみによって十分な回転力を得、水を供給しながら回転ブラシ９を回転させ続けることができる。
【００５１】
加えて、本実施形態の回転式洗浄機１０においては、ブラシ軸８５がケースカバー７に埋め込まれることによって固定されており、回転ブラシ９の回転台として機能するブラシ歯車８３はこのブラシ軸８５によって回転可能な状態で支持されているため、回転ブラシ９が洗浄対象物に押し付けられる等してブラシ軸８５に軸方向の力が作用してもこの力をケースカバー７によって受け止めることができる。したがって、この回転式洗浄機１０によれば、回転ブラシ９が本実施形態でいえば出力軸５１に相当するような回転出力軸に直接取り付けられており軸方向の力がロータリ式シリンダ装置１の回転を鈍化させる力として直接作用してしまうような構造の洗浄機に比べ、回転力が確保されやすい。
【００５２】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では特に水の流量調節手段については説明しなかったがこのような流量調節手段を設けてもよい。具体的には、入水側（例えば柄９１など）に流量制御弁を付加すれば流量さらには回転ブラシ９の回転速度を手元で調整できて便利である。
【００５３】
また、本実施形態では柄９１を通ってロータリ式シリンダ装置１に流入した水は全て回転ブラシ９及びこの回転ブラシ９とカバー９０との間から排出するようにしたが、流路のいずれかの部分に流路切替手段を組み込み、回転ブラシ９側から排出する流路とそれ以外の部分から排出する流路とに切り替える（あるいは流量比を変える）ことができるようにしてもよい。
【００５４】
また、流路のいずれかの部分に水抜き栓を付加するようにすれば、回転式洗浄機１０の使用後において流路内とくにロータリ式シリンダ装置１の内部に水が残らないように水切りしやすくなる。
【００５５】
また、本実施形態では単に水を流す場合のみ説明したが、例えば柄９１など流路の途中に洗剤タンクやバルブを設け、流量調整ノズルで流量調整しながら洗剤を水に混合するようにすれば洗剤を含んだ水で洗浄することが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態では洗浄部材としてブラシを用いた例を示してあるが、他に洗浄部材として、各種材質のスポンジ、布等、洗浄対象物に適した洗浄用部材を用いても良い。
【００５７】
また、上述の実施形態のロータリ式シリンダ装置１では、シリンダ室の数を４つ（２対）、ピストンの数を２つとしたが、図１４及び図１５に示すようにシリンダ室の数を６つ（３対）、ピストンの数を３つとしてもよい。図１４に示すロータリ式シリンダ装置１においては、６つのシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと６つの扇状の台部３０を備えた回転シリンダ部材２がケーシング６内に回転自在に配置されており、シリンダ室２３ａと２３ｂ、シリンダ室２３ｃと２３ｄ、シリンダ室２３ｅと２３ｆがそれぞれ空洞部２２を挟んで対向するように配置されて対をなしている。また、回転シリンダ部材２の回転軸心から偏心した位置には、ピストン保持部材（図示省略）が回転自在に配置され、このピストン保持部材には、３つのピストン３，４，３’が回転自在に保持されている。なお、上述の実施形態のロータリ式シリンダ装置１と同様、このロータリ式シリンダ装置１のケーシング６内に配置された両部材（回転シリンダ部材２、ピストン保持部材）の回転数の比率は、ピストン保持部材の回転数２に対して回転シリンダ部材２の回転数１である。このように構成されたロータリ式シリンダ装置１は、ピストン保持部材の回転により各ピストン３，４，３’が図中Ａ’方向に回転すると、この動作に伴い回転シリンダ部材２がＢ’方向に回転するようになっている。これにより、ピストン３がシリンダ室２３ａ，２３ｂを、ピストン４がシリンダ室２３ｃ，２３ｄを、ピストン３’がシリンダ室２３ｅ，２３ｆを、それぞれ空洞部２２を通過しながら往復運動をするようになっている。なお、各ピストン３，４，３’の長手方向の寸法は、空洞部２２を通過する際、この空洞部２２を中心として対向するシリンダ室のいずれにも当該ピストンの一部を入り込ませることが可能な寸法、換言すればこの空洞部２２よりも移動方向に長い寸法となっている。したがって、各ピストン３，４，３’は、空洞部２２を通過する際には対向する対のシリンダ室の両壁に同時に接触することとなる。なお、各ピストン３，４，３’は、空洞部２２を通過する際に互いに他のピストン３，４，３’にぶつかり合わないように設計されているのは勿論である。これにより、各ピストン３，４，３’は、常時いずれかのシリンダ室にガイドされながら回転移動し、各シリンダ室２３ａ（あるいは２３ｂ〜２３ｆ）内に出入りし、吸引、加圧または圧縮、搬送動作を行う。図１４に示したような６つのシリンダ室及び３つのピストンを有するタイプのロータリ式シリンダ装置１は、吸排のバランスが取れトルク変動が少ないという利点がある。
【００５８】
さらに、図１５に示したロータリ式シリンダ装置１においては、６つのシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと６つの扇形の台部３０を備えた回転シリンダ部材２がケーシング６内に回転自在に配置されており、回転シリンダ部材２の回転軸心から偏心した位置には、ピストン保持部材（図示省略）が回転自在に配置されている。このピストン保持部材には、３つのピストン３，４，３’が回転自在に保持されている。また、空洞部とピストン３，４，３’の通路とを兼ねる空洞部兼通路２２’の両側には、ケーシング６に立設した断面三日月状のガイド柱２６と、断面略半円状のガイド柱２７が配置されている。これらガイド柱２６，２７は、空洞部兼通路２２’内を通過する各ピストン３，４，３’の案内をしている。この図１５に示したロータリ式シリンダ装置１では、各ピストン３，４，３’は略立方体のブロックで構成されており、空洞部兼通路２２’を通過する際には、いずれのシリンダ室からも離れた状態となる。そのため、各ピストン３，４，３’は、空洞部兼通路２２’を通過する際にはガイド柱２６，２７によって所定の姿勢を保ちながら通過するようになっている。なお、このロータリ式シリンダ装置１のケーシング６内に配置された両部材（回転シリンダ部材２、ピストン保持部材）の回転数の比率は、ピストン保持部材の回転数２に対し、回転シリンダ部材２の回転数及びピストン３，４のピストン軸５２，５３に対する回転数１である。このように構成されたロータリ式シリンダ装置１は、ピストン保持部材の回転により各ピストン３，４，３’が図中Ａ”方向に回転すると、この動作に伴い回転シリンダ部材２がＢ”方向に回転するようになっている。これにより、ピストン３がシリンダ室２３ａ，２３ｂを、ピストン４がシリンダ室２３ｃ，２３ｄを、ピストン３’がシリンダ室２３ｅ，２３ｆを、それぞれ空洞部兼通路２２’を通過しながら往復運動するようになっている。図１５に示したような６つのシリンダ室及び３つのピストンを有するタイプのロータリ式シリンダ装置１は、吸排のバランスが取れトルク変動が少ないものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る回転式洗浄機の一実施形態を示す部分縦断面図である。
【図２】回転式洗浄機（回転ブラシを除く）を流入管側から見た部分縦断面図である。
【図３】図２に示した回転式洗浄機（回転ブラシを除く）の底面図である。
【図４】回転式洗浄機を構成するロータリ式シリンダ装置を流入管側から見た図である。
【図５】ロータリ式シリンダ装置の流入管側からの縦断面図である。
【図６】図４に示したロータリ式シリンダ装置の底面図である。
【図７】ケースカバーの平面図である。
【図８】図７のVIII-VIII線におけるロータリ式シリンダ装置の縦断面図である。
【図９】ケーシングの底面図である。
【図１０】図９のX-X線におけるケーシングの背面側からの縦断面図である。
【図１１】回転式洗浄機の分解組立図（ケーシング〜ケースカバーまで）である。
【図１２】回転式洗浄機の分解組立図（カバー回転ブラシまで）である。
【図１３】本実施形態の回転式洗浄機におけるロータリ式シリンダ装置の動作を（Ａ）〜（Ｇ）の順に示した図である。
【図１４】シリンダ室の数を６つ（３対）、ピストンの数を３つとしたロータリ式シリンダ装置の回転シリンダ部材とピストンとの関係を示す平面図である。
【図１５】シリンダ室の数を６つ（３対）、ピストンの数を３つとした別の構成のロータリ式シリンダ装置の回転シリンダ部材とピストンとの関係を示す平面図である。
【図１６】従来の回転式洗浄機の一例を示す（Ａ）縦断面図、（Ｂ）Ｂ−Ｂ線における断面を表す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ロータリ式シリンダ装置
２  回転シリンダ部材
３  ピストン
４  ピストン
５  ピストン保持部材
６  ケーシング（支持部材）
７  ケースカバー（支持部材）
８  歯車輪列
９  回転ブラシ
１０  回転式洗浄機
２２  空洞部
２３ａ〜２３ｄ  シリンダ室
６２  切欠き背圧流路（第２の背圧逃がし流路）
７０  流路
７１  流入口
７２  排出口
７５  第１の背圧逃がし流路
７６  切欠き背圧流路（第２の背圧逃がし流路）
ｏ  回転軸心
Ｘ  （ピストン保持部材５の）回転中心位置
Ｘ１（ピストン３の）自転中心位置
Ｘ２（ピストン４の）自転中心位置
【図１】
2004169697.tif 000003
【図２】
2004169697.tif 000004
【図３】
2004169697.tif 000005
【図４】
2004169697.tif 000006
【図５】
2004169697.tif 000007
【図６】
2004169697.tif 000008
【図７】
2004169697.tif 000009
【図８】
2004169697.tif 000010
【図９】
2004169697.tif 000011
【図１０】
2004169697.tif 000012
【図１１】
2004169697.tif 000013
【図１２】
2004169697.tif 000014
【図１３】
2004169697.tif 000015
【図１４】
2004169697.tif 000016
【図１５】
2004169697.tif 000017
【図１６】
2004169697.tif 000018