(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形ハウジング（１０）の内部に円形のロータ（１２）を偏心させて軸支し、このロータの外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）を設け、これらピストンシリンダの各ピストン（２２）と一体化して前記円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に当接してそれぞれ複数の仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）を形成するベーン（２４）を設けてなり、
前記ロータにおけるピストンシリンダのピストンと一体化して設けたベーン（２４）は、それぞれスプリング（２５）およびローラ受部材（２３ａ）を介して、円筒形ハウジングの内周壁部にローラ（２３）を弾力的に当接するように設定したローラベーンにより構成し、
前記ロータにおけるピストンシリンダのピストン（２２）には、ベーンより回転方向後方に円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に弾力的に当接するガイドローラ（２６）を設け、
前記円筒形ハウジングにおいて、最大容積状態になる仕切室の先頭ベーンの位置から最小容積状態となる仕切室の位置までの内周壁部（１０ａ）に、連続する円周溝部（３４）を設け、
前記各ピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）のピストンの後端部側に形成されるピストンシリンダ室内に対し、前記円筒形ハウジング（１０）の一方の側壁部（１１ａ）に、前記第１の外部流体回路（１８）の配管と前記最小容積状態となる前記ピストンシリンダ室内とを相互に連通して、流体を導入する開口溝部（３０）を設けると共に、前記円筒形ハウジング１０の他方の側壁部（１１ｂ）に、前記第２の外部流体回路（１９）の配管と前記最大容積状態となる前記ピストンシリンダ室内とを相互に連通して、流体を導出する開口溝部（３２）を設け、
前記各仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）において、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から前記流体を順次流出させ、前記各ピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）において、最小容積状態となる前記ピストンシリンダ室内へ前記流体を順次流入するように配管接続した第１の外部流体回路（１８）と、
前記各ピストンシリンダにおいて、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記ピストンシリンダ室内から前記流体を順次流出させ、前記各仕切室において、最小容積状態となる前記仕切室内へ前記流体を順次再流入するように配管接続した第２の外部流体回路（１９）とを設け、
さらに前記流体が再流入する仕切室に対し、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段（４０）を設けたことを特徴とする回転形流体エンジン。
【請求項２】
前記ピストンシリンダ室内から前記仕切室内へ流体を順次再流入させるように配管接続した第２の外部流体回路（１９）の配管に、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段（３８）を設けたことを特徴とする請求項１記載の回転形流体エンジン。
【請求項３】
前記ロータのボス部分に対し相互に対向配置されるピストンは、それぞれ対向位置するピストン間において、前記ボス部分を前記ピストンの進退方向と同方向に貫通するロッド部材（５１）により結合し、同時にかつ相関的に進退移動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の回転形流体エンジン。
【請求項４】
円筒形ハウジング（１０）の内部に円形のロータ（１２）を偏心させて軸支し、このロータ（１２）の外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）を設け、これらピストンシリンダの各ピストン（２２）と一体化して前記円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に当接してそれぞれ複数の仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）を形成するベーン（２４）を設けてなり、
前記ロータに設けたピストンシリンダのピストン（２２）は、ベーン（２４）を設けた外側構成部（２２ａ）と、この外側構成部の背後において弾性部材（５０）を介して所要の間隙（Ｇ）を設定して対向配置した内側構成部（２２ｂ）と、前記ベーンより回転方向後方に円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に弾力的に当接するガイドローラ（２６）を設けた後方側構成部（２２ｃ）とからなる、３分割構造により構成し、
前記各ピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）は、それぞれロータのボス部分に近接した位置に連通孔（５４）を穿設して、相互に隣接する前記各ピストンシリンダのピストンの後端部側に形成されるピストンシリンダ室内を連通接続し、
前記円筒形ハウジングにおいて、最大容積状態となる仕切室の先頭ベーンの位置から最小容積状態となる仕切室の位置までの内周壁部（１０ａ）に、連続する円周溝部（３４）を設け、
前記各仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）において、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から前記流体を順次流出させると共に、最小容積状態となる前記仕切室内へ前記流体を順次流入するように配管接続した外部流体回路（１８）を設け、
前記円筒形ハウジングの一側壁部（１１ａ）には、最小容積状態となる仕切室の先頭ベーンの位置で、ピストンの前記外側構成部（２２ａ）と前記内側構成部（２２ｂ）との間に形成される間隙（Ｇ）に対応して、外部流体回路（１８）と連通する開口部（６０）を設けると共に、最大容積状態となる仕切室の先頭ベーンの位置で、ピストンの前記外側構成部（２２ａ）と前記内側構成部（２２ｂ）との間に形成される間隙（Ｇ）に対応して、隣接する仕切室と外部連通管（６３）を介して相互に連通接続する開口部（６４）を設け、
さらに前記流体が再流入する仕切室に対し、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段（４０、３８）を設けたことを特徴とする回転形流体エンジン。
【請求項５】
前記ロータのボス部分に対し相互に対向配置されるピストンは、それぞれ対向位置するピストンの前記内側構成部（２２ｂ）と前記後方側構成部（２２ｃ）との間において、前記ボス部分を前記ピストンの進退方向と同方向に貫通する一対のロッド部材（５１、５２）により結合し、同時にかつ相関的に進退移動するように構成したことを特徴とする請求項４記載の回転形流体エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形ハウジングの内部に円形のロータを偏心させて軸支し、このロータの外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダを設け、これらピストンと一体化して前記円筒形ハウジングの内壁部に当接してそれぞれ複数の仕切室を形成するベーンをそれぞれ設け、前記各仕切室内および各ピストンシリンダのピストンの後端部側に形成されるピストンシリンダ室内において、所定量の流体を再循環させることによって、ロータに所要の回転駆動力が起生するように構成した回転形流体エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力を入力エネルギーとした原動機として、等加圧差動回転流体原動機が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の回転流体原動機は、ベーン回転型液圧シリンダの外筒を、楕円形とし、ロータの内部または機体外部に、ロータの回転角に応じて移動するベーンの運動に連動するようにしたピストンシリンダを設置し、回転気筒とピストンシリンダ間を結ぶ回流回路を付設し、気筒内部において、ベーンを介して対向する圧力の背圧側圧力を減少させるために、シリンダとピストンの容積比を変化させるか、あるいは減圧弁等を使用するようにした構成が開示されている。すなわち、このような構成からなる回転流体原動機は、シリンダ外筒を楕円形とすることにより、気筒の形状により発生する正推力と逆推力の比を拡大すると共に、回流用ピストンシリンダを設置し、ベーンに対して加圧側と無加圧側回路を独立した配置としたことが特徴であり、加圧口より油圧を圧入すると、一対の気筒が等加圧され、ロータが時計方向に回転するように構成したものである。
【０００３】
また、流体圧力を主入力とし、加圧圧力を主入力としてシリンダに回転運動を発生させるようにした等加圧回転機関としての省入力原動機が提案されている（特許文献２参照）。この特許文献２には、楕円形、花びら型等のベーン型シリンダを使用し、片側の気筒のみを加圧して吐出シリンダとし、吐出シリンダと出力シリンダ間に回流回路を設け、等価圧により吐出シリンダ内部流体を出力シリンダへ回流させて推進力を発生させ、半回転毎または部分回転毎において、減圧と加圧を繰り返すことにより回転運動を連続させるようにした構成が開示されている。
【０００４】
一方、従来において、高圧流体を減圧膨脹させながら機械的エネルギーを回収するラジアル型流体機械として、機械的損失を低減するように構成した膨脹機等に応用可能な流体機械が提案されている（特許文献３参照）。この特許文献３には、(1) 回転する回転ライナーと、(2) 前記回転ライナーの回転中心からずれた位置に、前記回転ライナーの回転中心軸線と平行な回転中心軸線を有して回転する回転シリンダと、(3) 前記回転シリンダに形成された挿入穴に、摺動可能に収納されたプランジャとを備え、(4) 前記プランジャは、前記挿入穴と前記プランジャとによって構成される作動室の体積変化に応じて前記回転ライナーの内壁側から前記作動室の体積を縮小させる向きの力を受け、(5) さらに前記プランジャの断面中心を通って前記プランジャの摺動方向と平行なプランジャ摺動軸線ＣＬpは、前記回転シリンダの回転中心からずれているようにした構成が開示されている。
【０００５】
しかるに、前記構成からなる特許文献３に記載のラジアル型流体機械においては、回転ライナーに対し偏心回転する回転シリンダは、それぞれプランジャによって回転ライナー、の内壁側に４つの作動室が形成され、これらの作動室が順次体積変化を生じる際に、プランジャに対して作用する反力Ｆは、前記プランジャ摺動軸線ＣＬp が回転シリンダの回転中心からずれていることにより、前記反力Ｆがそのまま回転シリンダを回転する力となり、回転力を増大させて機械損失を低減できるものとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−７１４６３号公報
【特許文献２】特開平８−６１２１７号公報
【特許文献３】特開２００３−２５４００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に開示される回転流体原動機は、楕円形のシリンダ外筒に対し、円形のロータを中心に配置し、前記ロータの外周の４個所に等分割でピストンシリンダを設け、このピストンシリンダにピストンとこれに一体化されたベーンを設けて、前記シリンダ外筒の内壁面に沿って前記ベーンで仕切られた４つの等容積からなる気筒を形成している。そして、この相対する一対の気筒に対して外部から流体圧力を加えることにより、前記ロータが回転して、気筒内の流体はシリンダ外筒の内壁面に沿って回転移動すると同時に、ベーンの変位に伴って各ピストンシリンダ内の流体は、隣接するピストンシリンダ内との間で往復移動して、前記ロータを継続的に回転駆動し得るものである。
【０００８】
しかしながら、前記構成からなる回転流体原動機による回転駆動は、理論的には可能であるが、ロータを実際に効率良くしかも円滑に回転駆動させるためには、ロータに設けるピストンシリンダの構成配置およびピストンとこれに一体化されたベーンの具体的構成が未解決である。さらに、前記各ピストンシリンダの流体回路を構成するための接続手段およびシリンダ外筒との間に形成される各気筒に対する外部流体回路についても、具体的な構成配置が未解決であり、回転流体原動機として実用化することは到底困難である。
【０００９】
また、前記特許文献２に開示される等加圧回転機関は、前記特許文献１に開示される回転流体原動機に類似するものであり、楕円形のシリンダ外筒に対し、円形のロータを中心に配置したものをそれぞれ複数個設け、ロータに対しピストンシリンダを設けることなく一対のベーンのみを設け、前記シリンダー外筒の内壁面に沿って前記ベーンで仕切られた４つの等容積からなる気筒を形成している。そして、これら相対する一対の気筒に対しては外部から流体圧力を加えると共に、他の一対の気筒に対しては隣接するシリンダ外筒の気筒にそれぞれ連通するように外部流体回路を構成して、前記複数のロータを継続的に回転駆動し得るものである。
【００１０】
しかしながら、前記構成からなる等加圧回転機関による回転駆動は、理論的には可能であるが、ロータを実際に効率良くしかも円滑に回転駆動させるためには、ロータに設けるベーンの具体的構成が未解決である。また、前記各気筒に対する外部流体回路についての具体的な接続手段およびその具体的な構成配置も未解決であり、等加圧回転機関として実用化することは到底困難である。
【００１１】
そこで、本発明者等は、種々検討並びに試作を重ねた結果、円筒形ハウジングの内部に円形のロータを偏心させて軸支し、このロータの外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダを設け、これらピストンシリンダのピストンと一体化して前記円筒形ハウジングの内周壁部に当接してそれぞれ複数の仕切室を形成するベーンをそれぞれ設けた構成とし、前記各仕切室において、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から前記流体を順次流出させると共に、最小容積状態となる前記仕切室内より前記流体を順次流入するように配管接続した外部流体回路を設け、さらに前記流体が再流入する仕切室に対し、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段を設けた構成とすることによって、ロータに所要の回転駆動力を起生させることができ、動力エンジンとして機械的損失を最小限に維持し得ると共に、流体を再循環利用することにより省資源化を達成し、しかも廃ガスや騒音および高熱等の発生による環境汚染問題を全く生じない回転形流体エンジンの実用化に成功した。
【００１２】
すなわち、この場合、前記各仕切室において、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から前記流体を順次流出させ、前記各ピストンシリンダにおいて、最小容積状態となる前記ピストンシリンダのピストンの後端部側に形成されるピストン室内より前記流体を順次流入するように配管接続した第１の外部流体回路を設けると共に、前記各ピストンシリンダにおいて、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記ピストンシリンダ室内より前記流体を順次流出させ、前記各仕切室において、最小容積状態となった前記仕切室内より前記流体を順次再流入するように配管接続した第２の外部流体回路を設け、さらに前記第２の外部流体回路の配管と接続されて流体が再流入される前記仕切室に対し、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段を設けることにより、本発明に係る回転形流体エンジンを得ることができることを突き止めた。
【００１３】
また、代案として、前記各仕切室において、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から前記流体を順次流出させると共に、最小容積状態となる前記仕切室内より前記流体を順次流入するように配管接続した外部流体回路を設け、前記流体を再流入させる前記仕切室に対して接続される外部流体回路の配管に、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段を設けることによっても、本発明に係る回転形流体エンジンを得ることができることを突き止めた。
【００１４】
従って、本発明の目的は、円筒形ハウジングの内部に円周方向に等角度で分割配置してなる複数の仕切室を形成するピストンシリンダ形のロータを設けて、前記複数の仕切室およびピストンシリンダ内において所定量の流体を加圧再循環させることにより、ロータに所要の回転駆動力を起生させ、動力エンジンとしての機械的損失を最小限に維持し得ると共に、流体を再循環利用することにより省資源化を達成し、しかも廃ガスや騒音および高熱等の発生による環境汚染問題を全く生じることなく、実用化に適した回転形流体エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の回転形流体エンジンは、円筒形ハウジング（１０）の内部に円形のロータ（１２）を偏心させて軸支し、このロータの外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）を設け、これらピストンシリンダの各ピストン（２２）と一体化して前記円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に当接してそれぞれ複数の仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）を形成するベーン（２４）を設けてなり、
前記ロータにおけるピストンシリンダのピストンと一体化して設けたベーン（２４）は、それぞれスプリング（２５）およびローラ受部材（２３ａ）を介して、円筒形ハウジングの内周壁部にローラ（２３）を弾力的に当接するように設定したローラベーンにより構成し、
前記ロータにおけるピストンシリンダのピストン（２２）には、ベーンより回転方向後方に円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に弾力的に当接するガイドローラ（２６）を設け、
前記円筒形ハウジングにおいて、最大容積状態になる仕切室の先頭ベーンの位置から最小容積状態となる仕切室の位置までの内周壁部（１０ａ）に、連続する円周溝部（３４）を設け、
前記各ピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）のピストンの後端部側に形成されるピストンシリンダ室内に対し、前記円筒形ハウジング（１０）の一方の側壁部（１１ａ）に、前記第１の外部流体回路（１８）の配管と前記最小容積状態となる前記ピストンシリンダ室内とを相互に連通して、流体を導入する開口溝部（３０）を設けると共に、前記円筒形ハウジング１０の他方の側壁部（１１ｂ）に、前記第２の外部流体回路（１９）の配管と前記最大容積状態となる前記ピストンシリンダ室内とを相互に連通して、流体を導出する開口溝部（３２）を設け、
前記各仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）において、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から前記流体を順次流出させ、前記各ピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）において、最小容積状態となる前記ピストンシリンダ室内へ前記流体を順次流入するように配管接続した第１の外部流体回路（１８）と、
前記各ピストンシリンダにおいて、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記ピストンシリンダ室内から前記流体を順次流出させ、前記各仕切室において、最小容積状態となる前記仕切室内へ前記流体を順次再流入するように配管接続した第２の外部流体回路（１９）とを設け、
さらに前記流体が再流入する仕切室に対し、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段（４０）を設けたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の回転形流体エンジンは、前記ピストンシリンダ室内から前記仕切室内へ流体を順次再流入させるように配管接続した第２の外部流体回路（１９）の配管に、それぞれ流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段（３８）を設けたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の回転形流体エンジンは、前記ロータのボス部分に対し相互に対向配置されるピストンを、それぞれ対向位置するピストン間において、前記ボス部分を前記ピストンの進退方向と同方向に貫通するロッド部材（５１）により結合し、同時にかつ相関的に進退移動するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の回転形流体エンジンは、円筒形ハウジング（１０）の内部に円形のロータ（１２）を偏心させて軸支し、このロータ（１２）の外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）を設け、これらピストンシリンダの各ピストン（２２）と一体化して前記円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に当接してそれぞれ複数の仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）を形成するベーン（２４）を設けてなり、
前記ロータに設けたピストンシリンダのピストン（２２）は、ベーン（２４）を設けた外側構成部（２２ａ）と、この外側構成部の背後において弾性部材（５０）を介して所要の間隙（Ｇ）を設定して対向配置した内側構成部（２２ｂ）と、前記ベーンより回転方向後方に円筒形ハウジングの内周壁部（１０ａ）に弾力的に当接するガイドローラ（２６）を設けた後方側構成部（２２ｃ）とからなる、３分割構造により構成し、
前記各ピストンシリンダ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）は、それぞれロータのボス部分に近接した位置に連通孔（５４）を穿設して、相互に隣接する前記各ピストンシリンダのピストンの後端部側に形成されるピストンシリンダ室内を連通接続し、
前記円筒形ハウジングにおいて、最大容積状態となる仕切室の先頭ベーンの位置から最小容積状態となる仕切室の位置までの内周壁部（１０ａ）に、連続する円周溝部（３４）を設け、
前記各仕切室（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）において、ロータの回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から前記流体を順次流出させると共に、最小容積状態となる前記仕切室内へ前記流体を順次流入するように配管接続した外部流体回路（１８）を設け、
前記円筒形ハウジングの一側壁部（１１ａ）には、最小容積状態となる仕切室の先頭ベーンの位置で、ピストンの前記外側構成部（２２ａ）と前記内側構成部（２２ｂ）との間に形成される間隙（Ｇ）に対応して、外部流体回路（１８）と連通する開口部（６０）を設けると共に、最大容積状態となる仕切室の先頭ベーンの位置で、ピストンの前記外側構成部（２２ａ）と前記内側構成部（２２ｂ）との間に形成される間隙（Ｇ）に対応して、隣接する仕切室と外部連通管（６３）を介して相互に連通接続する開口部（６４）を設け、
さらに前記流体が再流入する仕切室に対し、流体の圧力を加圧してロータに所要の回転駆動力を起生させる流体加圧手段（４０、３８）を設けたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の回転形流体エンジンは、前記ロータのボス部分に対し相互に対向配置されるピストンを、それぞれ対向位置するピストンの前記内側構成部（２２ｂ）と前記後方側構成部（２２ｃ）との間において、前記ボス部分を前記ピストンの進退方向と同方向に貫通する一対のロッド部材（５１、５２）により結合し、同時にかつ相関的に進退移動するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る回転形流体エンジンによれば、円筒形ハウジングの内部に円周方向に等角度で分割配置してなる複数の仕切室を形成するピストンシリンダ形のロータを設けて、前記複数の仕切室内およびピストンシリンダ室内において所定量の流体を加圧再循環させることにより、ロータに所要の回転駆動力を起生させ、動力エンジンとしての機械的損失を最小限に維持し得ると共に、流体を再循環利用することにより省資源化を達成し、しかも廃ガスや騒音および高熱等の発生による環境汚染問題を全く生じることなく、実用化に適した回転形流体エンジンを得ることができる。
【００３６】
本発明に係る回転形流体エンジンによれば、ピストンシリンダにおける機械的損失を最小限に維持する構成とすることができ、ロータの回転駆動を円滑にして、動力エンジンとしての効率を十分に高めることができる利点が得られる。
また、複数の仕切室内およびピストンシリンダ室内に対する加圧流体の再循環を円滑かつ効率良く達成することができ、動力エンジンとして有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、本発明に係る回転形流体エンジンの実施の形態につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１ないし図４は、本発明に係る回転形流体エンジンの一実施例の構成をそれぞれ示すものである。図１は、本実施例における回転形流体エンジンの要部構成を示し、参照符号１０は本実施例に係る回転形流体エンジンの円筒形ハウジングを示し、この円筒形ハウジング１０の内部に円形のロータ１２を偏心させて偏心軸１４により軸支し、このロータ１２の外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを設け、これらピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄの各ピストン２２と一体化して前記円筒形ハウジング１０の内周壁部１０ａに当接してそれぞれ複数の仕切室１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを形成してなるベーン２４をそれぞれ設けた構成からなる。
【００４２】
図２および図３において、ベーン２４は、それぞれスプリング２５およびローラ受部材２３ａを介して、円筒形ハウジング１０の内周壁部１０ａにローラ２３を弾力的に当接するように設定したローラベーンにより構成される。また、前記ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄの各ピストン２２には、ベーン２４より回転方向後方に、円筒形ハウジング１０の内周壁部１０ａに弾力的に当接するガイドローラ２６を設ける。このガイドローラ２６は、複数のローラ２７ａ、２７ｂ、２７ｃをそれぞれ所要間隔離間させて、共通のスプリング２９で弾力的に保持された支持部材２８により支持する構成からなる（図２および図３参照）。
【００４３】
なお、前記ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄに設けられる各ピストン２２は、図１に示すように、ロータ１２のボス部分を前記ピストン２２の進退方向と同方向に貫通して、相互に対向位置するピストン２２、２２との間を、それぞれロッド部材５１により結合する。このように構成することにより、相互に対向位置するピストン２２は、前記円筒形ハウジング１０の内周壁部１０ａに対して、同時にかつ相関的に進退移動する（図１参照）。
【００４４】
しかるに、本実施例における回転形流体エンジンにおいては、前記円筒形ハウジング１０の内周部に形成された各仕切室１６Ａ〜１６Ｄにおいて、ロータ１２の回転と共に順次移動させて最大容積状態（１６Ｂ→１６Ｃ）となる前記仕切室内から流体を順次流出させると共に、前記各ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄにおいて、最小容積状態（２０Ｄ→２０Ａ）となる前記ピストンシリンダのピストン後端部側に形成されるピストンシリンダ室内より前記流体を順次流入するように配管接続した第１の外部流体回路１８を設ける（図１参照）。
【００４５】
また、前記各ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄにおいて、ロータ１２の回転と共に順次移動させて最大容積状態（２０Ｂ→２０Ｃ）となる前記ピストンシリンダのピストン後端部側に形成されるピストンシリンダ室内から前記流体を順次流出させると共に、前記各仕切室１６Ａ〜１６Ｄにおいて、最小容積状態（１６Ｄ→１６Ａ）となる前記仕切室内より前記流体を順次再流入するように配管接続した第２の外部流体回路１９を設ける（図１参照）。
【００４６】
この場合、前記ロータ１２においては、ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄのピストン２２の後端部側に形成されるピストンシリンダ室内を、円筒形ハウジング１０の両側壁部１１ａ、１１ｂに対して開口すると共に、前記円筒形ハウジング１０の一方の側壁部１１ａに対しては、前記第１の外部流体回路１８と前記最小容積状態となったピストンシリンダ（２０Ｄ→２０Ａ）室内とを相互に連通し、流体を導入する開口溝部３０を設ける。なお、参照符号３１は、前記第１の外部流体回路１８を形成する配管の流体導入開口部である（図４参照）。
【００４７】
また、前記円筒形ハウジングの他方の側壁部１１ｂに対しては、前記第２の外部流体回路１９と前記最大容積状態となったピストンシリンダ（２０Ｂ→２０Ｃ）室内とを相互に連通し、流体を導出する開口溝部３２を設ける。なお、参照符号３３は、前記第２の外部流体回路１９を形成する配管の流体導出開口部である（図４参照）。
【００４８】
一方、前記円筒形ハウジング１０においては、最大容積状態となる仕切室１６Ｂの先頭ベーン２４の位置から、最小容積状態となる前記仕切室１６Ｄの位置までの内周壁部１０ａに、連続しかつ前記第１の外部流体回路１８の配管と連通する円周溝部３４を設ける。この場合、前記第１の外部流体回路１８の配管の一部には、所要量の流体を一時的に貯留することができる大気圧保持型の流体貯槽３７を設ければ好適である。また、最小容積状態となる前記仕切室１６Ｄの先頭ベーン２４の位置に対応し、前記第１の外部流体回路１８の配管と連通する流体導出開口部３５を設ける（図１参照）。
【００４９】
すなわち、図１に示すロータ１２の配置状態において、仕切室１６Ｃと１６Ｄが前記円周溝部３４によって連通状態となる。次いで、ロータ１２が時計回り方向に回転移動すると同時に、仕切室１６Ｂ〜１６Ｄが連通状態となって、仕切室１６Ｂ内の加圧された流体が、前記円周溝部３４を介して仕切室１６Ｄに設けた前記第１の外部流体回路１８の配管と連通する流体導出開口部３５へ排出されることになる。
【００５０】
また、前記円筒形ハウジング１０においては、最小容積状態となる仕切室１６Ａの先頭ベーン２４の位置に対し、前記第２の外部流体回路１９の配管と連通する流体導入開口部３６を設ける。この場合、前記第２の外部流体回路１９の配管の一部には、ロータ１２の回転軸としての偏心軸１４と同軸に結合されて同期回転駆動され、流体を加圧加速するためのらせん形ポンプ３８を設ければ好適である。また、前記第２の外部流体回路１９の配管と連通する流体導入開口部３６近接して、前記仕切室１６Ａに対し、流体の圧力を加圧してロータ１２に所要の回転駆動力を起生させるための流体加圧手段４０と連通する加圧開口部４１を設ける（図１参照）。なお、流体加圧手段４０としては、例えば高圧ボンベ等に充填された高圧気体（５０ｋｇ／ｃｍ2 以上）を、適宜圧力調整弁を介して流体に所要の圧力を作用させるように構成したものを設けることができる。
【００５１】
さらに、前記円筒形ハウジング１０においては、仕切室１０Ａ〜１０Ｄが最小容積状態（１６Ａ）から最大容積状態（１６Ｂ）に至る間の内周壁部１０ａの一部に、空気抜き手段４２と連通する空気抜き開口部４３を設ける（図１参照）。
【００５２】
そして、前記円筒形ハウジング１０の内部において、円形のロータ１２を偏心させて軸支する偏心軸１４は、ロータ１２に対し複葉カム結合４４からなる構成とすることができる。このように構成することにより、ロータ１２を介して偏心軸１４に伝達される回転駆動力を効果的に増大することができることが確認された（図１ないし図３参照）。
【００５３】
なお、図１ないし図３において、参照符号４６は、ロータ１２に設けたピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄの各ピストン２２を案内支持するためのガイドロッドを示す。これらのガイドロッド４６は、その一端４６ａをロータ１２の軸部側にそれぞれねじ込み固定すると共に、その他端４６ｂを各ピストン２２に穿設したガイド孔４７にそれぞればね部材４８を介して進退自在に挿通配置する。このように構成することにより、ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄにおける各ピストン２２のピストン運動を円滑に達成することができる（図１ないし図３参照）。
【００５４】
前述したように、本実施例における回転形流体エンジンは、円筒形ハウジング１０の内部に円形のロータ１２を偏心させて軸支し、このロータの外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄを設け、これらピストンシリンダのピストン２２と一体化して前記円筒形ハウジングの内壁部に当接してそれぞれ複数の仕切室１６Ａ〜１６Ｄを形成してなるベーン２４をそれぞれ設けた簡便な構成とすることができる。
【００５５】
そこで、前記各仕切室１６Ａ〜１６Ｄにおいて、ロータ１２の回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から流体を順次流出させると共に、前記各ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄにおいて、最小容積状態となる前記ピストンシリンダ室内より前記流体を順次流入するように接続配置した第１の外部流体回路１８を設けると共に、前記各ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄにおいて、ロータ１２の回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記ピストンシリンダ室内から流体を順次流出させると共に、前記各仕切室において、最小容積状態となる前記仕切室内より前記流体を順次再流入するように接続配置した第２の外部流体回路１９を設けることにより、前記円筒形ハウジング１０の内部に形成される複数の仕切室とピストンシリンダ室内に対して、流体を円滑に循環させることができる再循環経路を容易かつ簡便に設けた構成とすることができる。
【００５６】
そして、前記第２の外部流体回路１９と接続されて流体が再流入される前記仕切室に対し、流体加圧手段４０を設けた構成とすることにより、前記再循環経路を流れる流体の圧力を適正に加圧して、ロータ１２を図１において時計回り方向に所要の回転駆動力を起生させ、動力エンジンとして極めて有効な機能を発揮させることができることを特徴とするものである。
【００５７】
従って、前記構成からなる本実施例の回転形流体エンジンを実施するに際しては、気密性の高いハウジング構成とし、流体には粘度指数が高く（１００以上）、酸化安定性、坑乳化性、防食性、消泡性の優れたナフテン系またはパラフィン系の作動油を使用し、流体加圧手段による加圧条件は約５５ｋｇ／ｃｍ2 以上に設定することにより、直径を約０．１８ｍとし、仕切室の全容積を約３．８ｍ3 に設定したロータを、平均して約１０００ｒｐｍで回転駆動させることができ、その回転軸（偏心軸）において平均して約１７９．５ｋｇｆ・ｍ／sec 以上の駆動出力を得ることが可能である。
【実施例２】
【００５８】
図５ないし図８は、本発明に係る回転形流体エンジンの別の実施例の構成をそれぞれ示すものである。なお、説明の便宜上、前述した図１ないし図４に示す実施例１の回転形流体エンジンの構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明する。
【００５９】
図５は、本実施例における回転形流体エンジンの要部構成を示し、円筒形ハウジング１０の内部に円形のロータ１２を偏心させて偏心軸１４により軸支し、このロータ１２の外周部に円周方向に等角度で分割配置した複数のピストンシリンダ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを設け、これらピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄの各ピストン２２と一体化して前記円筒形ハウジング１０の内周壁部１０ａに当接してそれぞれ複数の仕切室１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを形成してなるベーン２４をそれぞれ設けた構成からなる。
【００６０】
本実施例において、前記ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄの各ピストン２２は、図６に示すように、ベーン２４を設けた外側構成部２２ａと、この外側構成部２２ａの背後において弾性部材５０を介して所要の間隙Ｇを設定して対向配置した内側構成部２２ｂと、前記ベーン２４より回転方向後方に円筒形ハウジング１０の内壁部１０ａに弾力的に当接するガイドローラ２６を設けた後方側構成部２２ｃとからなる３分割構造により構成されている。
【００６１】
前記ピストン２２の外側構成部２２ａに設けられるベーン２４は、それぞれスプリング２５およびローラ受部材２３ａを介して、円筒形ハウジング１０の内周壁部１０ａにローラ２３を弾力的に当接するように設定したローラベーンにより構成される（図６参照）。また、前記ピストン２２の後方側構成部２２ｃに設けられるガイドローラ２６は、複数のローラ２７ａ、２７ｂ、２７ｃをそれぞれ所要間隔離間させて、共通のスプリング２９で弾力的に保持された支持部材２８に支持された構成からなる（図６参照）。
【００６２】
なお、前記ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄに設けられる各ピストン２２は、図５に示すように、ロータ１２のボス部分を進退自在に貫通して、相互に対向位置するピストン２２、２２のそれぞれ内側構成部２２ｂと後方側構成部２２ｃとの間を、一対のロッド部材５１、５２により結合する。このように構成することにより、相互に対向位置するピストン２２、２２は、前記円筒形ハウジング１０の内壁部１０ａに対して、同時にかつ相関的に進退移動する（図５参照）。
【００６３】
また、本実施例における回転形流体エンジンにおいては、前記円筒形ハウジング１０の内周部に形成された各仕切室１６Ａ〜１６Ｄ内における流体を、ロータ１２の回転と共に順次移動させて最大容積状態となる前記仕切室１６Ｂ内から順次流出させると共に、最小容積状態となった前記仕切室１６Ａ内より順次流入するように配管接続した第１の外部流体回路１８を設ける（図５参照）。
【００６４】
さらに、本実施例における回転形流体エンジンにおいては、前記各ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄのピストン２２の後端部側に形成されるピストンシリンダ室内における流体を、ロータ１２の回転と共に順次移動させて最大容積状態から最小容積状態への変化に対して、所定容量の流体が順次循環移動するように、ロータ１２のボス部分に連通孔５４を穿設する（図５ないし図７参照）。
【００６５】
しかるに、前記円筒形ハウジング１０においては、最大容積状態となる仕切室１６Ｂの先頭ベーン２４の位置から、最小容積状態となる前記仕切室１６Ｄの位置までの内周壁部１０ａに、連続する円周溝部３４を設ける。この場合、前記最大容積状態となる前記仕切室１６Ｂの先頭ベーン２４の位置に対応して、前記第１の外部流体回路１８の配管と連通する流体導出開口部３５を設ける。また、前記第１の外部流体回路１８の配管の一部には、所要量の流体を貯留してその流量を調整することができる大気圧保持型の流体流量調整タンク５５を設ければ好適である。そして、前記最小容積状態となる前記仕切室１６Ｄの先頭ベーン２４の位置に対応して、流体を貯留してその流量を調整することができる大気圧保持型の流体流量調整タンク５６に配管５７を介して連通する流体調整開口部５８を設ける（図５参照）。
【００６６】
すなわち、図５に示すロータ１２の配置状態において、仕切室１６Ｃと１６Ｄが前記円周溝部３４によって連通状態であり、時計回り方向に回転移動するロータ１２が図５に示す直前にあって、仕切室１６Ｂ内において加圧状態となる流体は、図５に示す状態となると同時に、前記第１の外部流体回路１８の配管と連通する流体導出開口部３５へ排出される。次いで、ロータ１２の時計回り方向への回転移動により、仕切室１６Ｂ〜１６Ｄが連通状態となって、仕切室１６Ｃと１６Ｄ内の流体が前記円周溝部３４を介して仕切室１６Ｂに設けた前記第１の外部流体回路１８の配管と連通する流体導出開口部３５へ排出されることになる。
【００６７】
また、前記円筒形ハウジング１０においては、最小容積状態となる仕切室１６Ａの先頭ベーン２４の位置に対応し、前記第１の外部流体回路１８の配管と連通する流体導入開口部３６を設ける。この場合、前記第１の外部流体回路１８の配管の一部には、ロータ１２の回転軸としての偏心軸１４と同軸に結合されて同期回転駆動され、流体を加圧加速するためのらせん形ポンプ３８を設けると共に、空気抜き手段４２を設ければ好適である。そして、前記流体導入開口部３６に連通する第１の外部流体回路１８の配管には、前記仕切室１６Ａに対し、流体の圧力を加圧してロータ１２に所要の回転駆動力を起生させるための流体加圧手段４０を設ける（図５参照）。なお、流体加圧手段４０としては、例えば高圧ボンベ等に充填された高圧気体（５０ｋｇ／ｃｍ2 以上）を、適宜圧力調整弁を介して流体に所要の圧力を作用させるように構成したものを設けることができる。
【００６８】
さらに、前記円筒形ハウジング１０の内部において、円形のロータ１２を偏心させて軸支する偏心軸１４は、ロータ１２に対し複葉カム結合４４からなる構成とすることができる。このように構成することにより、ロータ１２を介して偏心軸１４に伝達される回転駆動力を効果的に増大することができる（図５および図６参照）。
【００６９】
なお、図５および図６に示すように、ロータ１２に設けたピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄの各ピストン２２の構成において、外側構成部２２ａと内側構成部２２ｂとを所要の間隙Ｇを介して対向配置させるための弾性部材５０は、内側構成部２２ｂに一端を固定したロッド５０ａとスプリング５０ｂと外側構成部２２ａに穿設したロッド挿通孔５９とから構成されている。従って、これらの弾性部材５０により、ピストン２２の外側構成部２２ａは、円筒形ハウジング１０の仕切室１６の内圧が増大した際に、弾性部材５０の弾力に抗して内側構成部２２ｂと接近し、仕切室１６の容積増大を図って、ロータ１２の回転駆動力の増大に寄与することが可能となる。
【００７０】
そこで、本実施例の回転形流体エンジンにおいて、図５および図８に示すように、最小容積状態となる仕切室１６Ａの先頭ベーン２４の位置で、この場合におけるピストン２２の外側構成部２２ａと内側構成部２２ｂとの間に形成される間隙Ｇに対応させて、円筒形ハウジング１０の一側壁部１１ａに開口部６０を設ける。そして、この開口部６０を前記流体導出開口部３５と連通する第１の外部流体回路１８の配管に連通接続する。このように構成することにより、前記最小容積状態となる仕切室１６Ａに、流体導入開口部３６を介して第１の外部流体回路１８より加圧流体が導入される場合、ピストン２２の外側構成部２２ａが弾性部材５０の弾力に抗して内側構成部２２ｂと接近する際に、その間隙Ｇ内部の流体を、前記開口部６０を介して第１の外部流体回路１８へ導出することにより、仕切室１６Ａの容積増大を迅速に達成することができる。
【００７１】
また、最大容積状態となる仕切室１６Ｂの先頭ベーン２４の位置で、この場合におけるピストン２２の外側構成部２２ａと内側構成部２２ｂとの間に形成される間隙Ｇに対応させて、円筒形ハウジング１０の一側壁部１１ａに開口部６２を設ける。そして、この開口部６２を、外部連通管６３を介して、隣接する仕切室１６Ｃを形成する円筒形ハウジング１０の一側部に設けた開口部６４に連通接続する。このように構成することにより、仕切室１６Ｂが最大容積となる状態に先頭ベーン２４が位置した際に、ピストン２２の外側構成部２２ａが弾性部材５０の弾力に抗して内側構成部２２ｂと接近している間隙Ｇは、前記開口部６２、６４および外部連通管６３を介して隣接する最大容積状態となる仕切室１６Ｂ内部と連通し、前記間隙Ｇ内部へ流体が導入されて、ピストン２２の外側構成部２２ａと内側構成部２２ｂとの関係が原状に復帰する。
【００７２】
前述したように、本実施例における回転形流体エンジンは、円筒形ハウジング１０の内部に円形のロータ１２を偏心させて軸支し、このロータの外周部に複数のピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄを設け、これらピストンシリンダのピストン２２と一体化して前記円筒形ハウジングの内壁部に当接し、複数の仕切室１６Ａ〜１６Ｄを形成するベーン２４をそれぞれ設けた簡便な構成とすることができる。
【００７３】
そこで、前記各仕切室１６Ａ〜１６Ｄにおいて、ロータ１２の回転と共に順次移動して最大容積状態となる前記仕切室内から流体を順次流出させると共に、最小容積状態となる前記仕切室内へ順次流入するように接続配置した第１の外部流体回路１８を設けると共に、前記各ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄ室内において、ロータ１２の回転と共に順次ピストンシリンダ２０Ａ〜２０Ｄ室内を循環移動させるように構成することにより、前記円筒形ハウジング１０の内部に形成される複数の仕切室内およびピストンシリンダ室内において、それぞれ流体を円滑に循環させることができる再循環経路を容易かつ簡便に設けた構成とすることができる。
【００７４】
そして、前記流体が再流入される仕切室に連通接続される第１の外部流体回路１８に対し、流体加圧手段４０を設けた構成とすることにより、前記再循環経路を流れる流体の圧力を適正に加圧して、ロータ１２を図５において時計回り方向に所要の回転駆動力を起生させ、動力エンジンとして極めて有効な機能を発揮させることができることを特徴とするものである。
【００７５】
従って、前記構成からなる本実施例の回転形流体エンジンを実施するに際しても、前記実施例と同様に、気密性の高いハウジング構成とし、流体には粘度指数が高く（１００以上）、酸化安定性、坑乳化性、防食性、消泡性の優れたナフテン系またはパラフィン系の作動油を使用し、流体加圧手段による加圧条件は約５５ｋｇ／ｃｍ2 以上に設定することにより、直径を約０．１８ｍとし、仕切室の全容積を約３．８ｍ3 に設定したロータを、平均して約８００ｒｐｍで回転駆動させることができ、その回転軸（偏心軸）においても平均して約１１０ｋｇｆ・ｍ／sec 以上の駆動出力を得ることが可能である。
【００７６】
以上、本発明の好適な実施例についてそれぞれ説明したが、本発明は前記各実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る回転形流体エンジンの一実施例を示すものであって、回転形流体エンジンの要部構成の断面と共に全体的な概略構成を示す説明図である。
【図２】図１における回転形流体エンジンを構成するロータに設けたピストンシリンダ部の要部側面断面図である。
【図３】図１における回転形流体エンジンを構成するロータに設けたピストンシリンダ部の要部概略斜視図である。
【図４】図１における回転形流体エンジンを構成するロータとこれを軸支する偏心軸およびこれらを囲繞する円筒形ハウジングの両側壁部との結合状態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る回転形流体エンジンの別の実施例を示すものであって、回転形流体エンジンの要部構成の断面と共に全体的な概略構成を示す説明図である。
【図６】図５における回転形流体エンジンを構成するロータに設けたピストンシリンダ部の要部側面断面図である。
【図７】図５における回転形流体エンジンを構成するロータの概略斜視図である。
【図８】図５における回転形流体エンジンを構成するロータとこれを軸支する偏心軸およびこれらを囲繞する円筒形ハウジングの側壁部との結合状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  円筒形ハウジング                    １０ａ  内周壁部
１１ａ、１１ｂ  側壁部                    １２  ロータ
１４  偏心軸                              １６Ａ〜１６Ｄ  仕切室
１８  第１の外部流体回路                  １９  第２の外部流体回路
２０Ａ〜２０Ｄ  ピストンシリンダ          ２２  ピストン
２２ａ  外側構成部                        ２２ｂ  内側構成部
２２ｃ  後方側構成部                      ２３  ローラ
２３ａ  ローラ受部材                      ２４  ベーン
２５  スプリング                          ２６  ガイドローラ
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ  ローラ            ２８  支持部材
２９  スプリング                          ３０  開口溝部
３１  流体導入開口部                      ３２  開口溝部
３３  流体導出開口部                      ３４  円周溝部
３５  流体導出開口部                      ３６  流体導入開口部
３７  流体貯槽                            ３８  らせん形ポンプ
４０  流体加圧手段                        ４１  加圧開口部
４２  空気抜き手段                        ４３  空気抜き開口部
４４  複葉カム結合                        ４６  ガイドロッド
４６ａ  一端                              ４６ｂ  他端
４７  ガイド孔                            ４８  ばね部材
５０  弾性部材                            ５０ａ  ロッド
５０ｂ  スプリング                        ５１、５２  ロッド部材
５４  連通孔                              ５５、５６  流体流量調整タンク
５７  配管                                ５８  流体調整開口部
５９  ロッド挿通孔                        ６０  開口部
６２  開口部                              ６３  外部連通管
６４  開口部                              
【図１】
0004734488.tif 000002
【図２】
0004734488.tif 000003
【図３】
0004734488.tif 000004
【図４】
0004734488.tif 000005
【図５】
0004734488.tif 000006
【図６】
0004734488.tif 000007
【図７】
0004734488.tif 000008
【図８】
0004734488.tif 000009