(57)【要約】【課題】  斜板の直径を拡大してピストンのストロークを増加させながら、ピストンに作用する径方向の荷重を減少させて異常摩耗や焼き付きの発生を防止する。【解決手段】  膨張機のアキシャルピストン・シリンダ群の５５ピストン３８と斜板３１とを接続するコネクティングロッド４５の斜板３１側の球状部４５ｂを、ロータ２２の軸線Ｌと斜板３１の軸線Ｌｓとの交点Ｃを通って該斜板３１の軸線Ｌｓに直交する斜板回転面Ｐｓに対して、斜板３１の軸線Ｌｓ方向のピストン３８側に所定距離δだけオフセットして配置したので、斜板３１の直径を拡大してピストン３８のストロークを増加させながら、上死点にあるピストン３８のコネクティングロッド４５とロータ２２の軸線Ｌとの傾きを最小限に抑え、斜板３１からコネクティングロッド４５を介してピストン３８に作用する反力の径方向の成分を減少させて異常摩耗や焼き付きの発生を防止することができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１１）に回転自在に支持されたロータ（２２）と、
ロータ（２２）にその軸線（Ｌ）を囲むように設けられたアキシャルピストン・シリンダ群（５５）と、
ロータ（２２）の軸線（Ｌ）に対して傾斜した軸線（Ｌｓ）を有してケーシング（１１）に回転自在に支持された斜板（３１）と、
アキシャルピストン・シリンダ群（５５）のピストン（３８）をピボット部（４５ａ，４５ｂ）を介して斜板（３１）に連結するコネクティングロッド（４５）と、
斜板（３１）をロータ（２２）に連結する連結手段（７７）と、
を備えた回転流体機械において、
コネクティングロッド（４５）の斜板（３１）側のピボット部（４５ｂ）を、ロータ（２２）の軸線（Ｌ）と斜板（３１）の軸線（Ｌｓ）との交点（Ｃ）を通って該斜板（３１）の軸線（Ｌｓ）に直交する斜板回転面（Ｐｓ）に対して、斜板（３１）の軸線（Ｌｓ）方向のピストン（３８）側に所定距離（δ）だけオフセットして配置したことを特徴とする回転流体機械。
【請求項２】
前記所定距離（δ）を、上死点にあるピストン（３８）のコネクティングロッド（４５）がロータ（２２）の軸線（Ｌ）と略平行になるように設定したことを特徴とする、請求項１に記載の回転流体機械。
【請求項３】
膨張機（Ｅ）として機能することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルピストン・シリンダ群および斜板を介して作動媒体の圧力エネルギーと機械エネルギーとを相互に変換する回転流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる回転流体機械は、下記特許文献１および下記特許文献２により公知である。下記特許文献１に記載されたものは、径方向内側に配置された第１のアキシャルピストン・シリンダ群と径方向外側に配置された第２のアキシャルピストン・シリンダ群とを備えており、第１のアキシャルピストン・シリンダ群のピストンはその球状頭部が斜板に形成したディンプルに当接し、第２のアキシャルピストン・シリンダ群のピストンはコネクティングロッドを介して斜板に連結されている。第１、第２のアキシャルピストン・シリンダ群を支持するロータの位相と斜板の位相とは、第１のアキシャルピストン・シリンダ群のピストンの球状頭部と斜板のディンプルとの当接により同一に維持されている。
【０００３】
また下記特許文献２に記載されたものは、ケーシングに配置されたアキシャルピストン・シリンダ群のピストンと出力軸に回転自在に支持された斜板とをコネクティングロッドで連結し、ケーシングの位相と斜板の位相とを両者に設けたギヤの噛み合いにより同一に維持している。
【特許文献１】特開２００２−２５６８０５号公報
【特許文献２】特開昭５０−１００４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、アキシャルピストン・シリンダ群のピストンをコネクティングロッドを介して斜板に接続した場合、ピストンのストロークを増加させるために斜板の直径を拡大すると、ロータの軸線に対するコネクティングロッドの傾きが大きくなり、特に斜板からコネクティングロッドを介してピストンに作用する反力荷重が大きくなる膨張行程の初期に、ピストンの外周面をシリンダスリーブの内周面に押し付ける径方向の荷重が増加してコジリによる異常摩耗や焼き付きが発生する可能性がある。これを回避するために斜板の直径を縮小してロータの軸線に対するコネクティングロッドの傾きを小さくすると、今度はピストンのストロークが減少して回転流体機械の出力が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、斜板の直径を拡大してピストンのストロークを増加させながら、ピストンに作用する径方向の荷重を減少させて異常摩耗や焼き付きの発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ケーシングに回転自在に支持されたロータと、ロータにその軸線を囲むように設けられたアキシャルピストン・シリンダ群と、ロータの軸線に対して傾斜した軸線を有してケーシングに回転自在に支持された斜板と、アキシャルピストン・シリンダ群のピストンをピボット部を介して斜板に連結するコネクティングロッドと、斜板をロータに連結する連結手段とを備えた回転流体機械において、コネクティングロッドの斜板側のピボット部を、ロータの軸線と斜板の軸線との交点を通って該斜板の軸線に直交する斜板回転面に対して、斜板の軸線方向のピストン側に所定距離だけオフセットして配置したことを特徴とする回転流体機械が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記所定距離を、上死点にあるピストンのコネクティングロッドがロータの軸線と略平行になるように設定したことを特徴とする回転流体機械が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、膨張機として機能することを特徴とする回転流体機械が提案される。
【０００９】
尚、実施例の球状部４５ａ，４５ｂは本発明のピボット部に対応し、実施例のシンクロピン７７は本発明の連結手段に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、回転流体機械のアキシャルピストン・シリンダ群のピストンと斜板とを接続するコネクティングロッドの斜板側のピボット部を、ロータの軸線と斜板の軸線との交点を通って該斜板の軸線に直交する斜板回転面に対して、斜板の軸線方向のピストン側に所定距離だけオフセットして配置したので、斜板の直径を拡大してピストンのストロークを増加させながら、上死点にあるピストンのコネクティングロッドとロータの軸線との傾きを最小限に抑え、斜板からコネクティングロッドを介してピストンに作用する反力の径方向の成分を減少させて異常摩耗や焼き付きの発生を防止することができる。
【００１１】
請求項２の構成によれば、コネクティングロッドの斜板側のピボット部を所定距離だけオフセットさせ、上死点にあるピストンのコネクティングロッドがロータの軸線と略平行になるように設定したので、上死点においてピストンがコネクティングロッドから受ける大きい反力をロータの軸線方向に作用させ、ピストンの径方向に作用する荷重を有効に減少させることができる。
【００１２】
請求項３の構成によれば、回転流体機械が膨張機として機能するので、作動媒体の圧力エネルギーを機械エネルギーに効率的に変換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図１２は本発明の一実施例を示すもので、図１は膨張機の縦断面図、図２は図１の２−２線矢視図、図３は図１の３部拡大図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図３の５−５線断面図、図６はロータの回転に伴うコネクティングロッドの傾きを説明する図、図７はコネクティングロッドの斜板側の球状部のオフセットによる効果を説明する図、図８はロータおよび斜板を１本のシンクロピンで結合した場合のロータおよび斜板の位相差を示すグラフ、図９は位相が７２°ずつ異なる５本のシンクロピンについてロータおよび斜板の位相差を示すグラフ、図１０は本実施例によるロータおよび斜板の位相差を示すグラフ、図１１はロータの位相の変化に伴って長溝の内部を移動するシンクロピンの軌跡を示す図、図１２はロータの位相の変化に伴って変化するシンクロピンと長溝との位置関係を示す図である。
【００１５】
図１〜図５に示すように、本実施例の膨張機Ｅは例えばランキンサイクル装置に使用されるもので、作動媒体としての高温高圧蒸気の熱エネルギーおよび圧力エネルギーを機械エネルギーに変換して出力する。膨張機Ｅのケーシング１１は、ケーシング本体１２と、ケーシング本体１２の前面開口部にシール部材１３を介して複数本のボルト１４…で結合される前部カバー１５と、ケーシング本体１２の後面開口部にシール部材１６を介して複数本のボルト１７…で結合される後部カバー１８と、ケーシング本体１２の下面開口部にシール部材１９を介して複数本のボルト２０…で結合されるオイルパン２１とで構成される。
【００１６】
ケーシング１１の中央を前後方向に延びる軸線Ｌまわりに回転可能に配置されたロータ２２は、その前部を前部カバー１５に設けた組み合わせアンギュラベアリング２３ｆ，２３ｒによって支持され、その後部をケーシング本体１２に設けたラジアルベアリング２４によって支持される。前部カバー１５の後面に斜板ホルダ２８が一体に形成されており、この斜板ホルダ２８にラジアルベアリング２９を介して斜板３１が回転自在に支持される。斜板３１の軸線Ｌｓは前記ロータ２２の軸線Ｌに対して傾斜しており、その傾斜角は固定である。
【００１７】
ロータ２２は、組み合わせアンギュラベアリング２３ｆ，２３ｒで前部カバー１５に支持された出力軸３２と、出力軸３２の外周に嵌合してノックピン２５で固定された球状部材２６と、出力軸３２の後部に一体に形成されたロータ本体３３と、ロータ本体３３の後面にメタルガスケット３４を介して複数本のボルト３５…で結合され、前記ラジアルベアリング２４でケーシング本体１２に支持されたロータヘッド３６とを備える。
【００１８】
ロータ本体３３には５個のスリーブ支持孔３３ａ…が軸線Ｌまわりに７２°間隔で形成されており、それらのスリーブ支持孔３３ａ…に５本のシリンダスリーブ３７…が後方から嵌合する。各々のシリンダスリーブ３７の後端にはフランジ３７ａが形成されており、このフランジ３７ａがロータ本体３３のスリーブ支持孔３３ａに形成した段部３３ｂに嵌合した状態でメタルガスケット３４に当接して軸方向に位置決めされる（図３参照）。各々のシリンダスリーブ３７の内部にピストン３８が摺動自在に嵌合しており、ピストン３８の外周には２本の圧縮リング３９，３９と１本のオイルリング４０とが支持される。メタルガスケット３４とロータヘッド３６に接合された環状の蓋部材４１とピストン３８の頂面との間に蒸気の膨張室４２が区画される。
【００１９】
ピストン３８の内部にコネクティングロッドホルダ４３が嵌合してクリップ４４で係止されており、コネクティングロッド４５の後端の球状部４５ａがコネクティングロッドホルダ４３に揺動自在に連結され、前端の球状部４５ｂが斜板３１に揺動自在に連結される。このとき、斜板３１の後面に複数本のボルト２７…でカバー部材７６が固定され、このカバー部材７６によってコネクティングロッド４５の前端の球状部４５ｂが抜け止めされる。
【００２０】
５個のシリンダスリーブ３７…および５個のピストン３８…はアキシャルピストン・シリンダ群５５を構成する。
【００２１】
出力軸３２の外周に固定された球状部材２６に軸線Ｌ方向に延びる５本の長溝２６ａ…が７２°間隔で形成されており、環状をなす斜板３１の開口３１ａの内周面に雄ねじ部７７ａを螺合により、またはインロー嵌合にて７２°間隔で放射状に固定された５本のシンクロピン７７…は、その頭部７７ｂ…が対応する長溝２６ａ…に緩く嵌合する。図５に良く示されるように、球状部材２６の各長溝２６ａの幅は軸線Ｌを中心とする径方向に一定であるが、長溝２６ａに緩く嵌合するシンクロピン７７の頭部７７ｂは径方向外側が細くなるように２°の角度をもってテーパーしている。従って、出力軸３２と斜板３１とが僅かに相対回転したとき、シンクロピン７７の頭部７７ｂは長溝２６ａの内面に線接触し、接触部の面圧低下により摩耗を抑制することができる。また５本のシンクロピン７７…は５本のコネクティングロッド４５…の間に配置されており、これによりシンクロピン７７…およびコネクティングロッド４５…の干渉を効果的に回避することができる。
【００２２】
図３および図６に詳細に示されるように、ロータ２２の軸線Ｌと斜板３１の軸線Ｌｓとは交点Ｃにおいて交差しており、交点Ｃを通る斜板回転面Ｐｓ（斜板３１の軸線Ｌｓに直交する平面）に対して、５本のコネクティングロッド４５…の斜板３１側の球状部４５ｂ…は、所定距離δだけピストン３８…側にオフセットされている。このオフセットによりコネクティングロッド４５…の斜板３１側の球状部４５ｂ…は図３において下側に偏位するが、このとき上死点にあるピストン３８（図３の上側に示されるピストン３８）に連なるコネクティングロッド４５がロータ２２の軸線Ｌと略平行になるように、オフセット量が設定される。従って、ピストン３８が上死点にあるときにコネクティングロッド４５はロータ２２の軸線Ｌと略平行になり、上死点から下死点を経て再度上死点に戻る間、コネクティングロッド４５はロータ２２の軸線Ｌに対して傾斜することになる。
【００２３】
また５本のシンクロピン７７…は前記斜板回転面Ｐｓ上に配置されているため、斜板３１のトルクを球状部材２６に伝達する際に偏荷重が発生しないようにしてスムーズなトルク伝達を可能にすることができる。
【００２４】
前部カバー１５の前面にシール部材９１を介して板状のベアリングホルダ９２が重ね合わされてボルト９３…で固定され、そのベアリングホルダ９２の前面にシール部材９４を介してオイルポンプ４９のポンプボディ９５が重ね合わされてボルト９６…で固定される。組み合わせアンギュラベアリング２３ｆ，２３ｒは、前部カバー１５の段部とベアリングホルダ９２との間に挟まれて軸線Ｌ方向に固定される。
【００２５】
出力軸３２に固定した球状部材２６と組み合わせアンギュラベアリング２３ｆ，２３ｒのインナーレースとの間に所定厚さのシム９７が挟持され、出力軸３２の外周に螺合するナット９８で組み合わせアンギュラベアリング２３ｆ，２３ｒのインナーレースが締め付けられる。その結果、出力軸３２は組み合わせアンギュラベアリング２３ｆ，２３ｒに対して、つまりケーシング１１に対して軸線Ｌ方向に位置決めされる。
【００２６】
ロータ２２と一体の出力軸３２内部に軸線Ｌ上に延びるオイル通路３２ａが形成されており、このオイル通路３２ａの後端部内周がオイル通路閉塞部材６１で閉塞される。オイル通路３２ａの前端は径方向に分岐して出力軸３２の外周の環状溝３２ｂに連通し、オイル通路３２ａの中間部が径方向に延びるオイル孔３２ｇ…に連通し、更にオイル通路３２ａの後端が径方向に延びるオイル孔３２ｃ…を介してスリーブ支持孔３３ａ…に形成した環状溝３３ｃ…に連通する。そして前記環状溝３３ｃ…とピストン３８の外周面とは、シリンダスリーブ３７…を貫通するオイル孔３７ｂ…を介して連通し、また前記オイル孔３２ｇ…は球状部材２６に形成したオイル孔２６ｂ…を介して長溝２６ａ…の内面に連通する。
【００２７】
ポンプボディ９５の前面に形成した凹部９５ａと、ポンプボディ９５の前面にシール部材５６を介して複数本のボルト５７…で固定したポンプカバー５８との間に配置されたトロコイド型のオイルポンプ４９は、前記凹部９５ａに回転自在に嵌合するアウターロータ５０と、出力軸３２の外周に固定されてアウターロータ５０に噛合するインナーロータ５１とを備える。オイルパン２１の内部空間はオイルパイプ５２およびポンプボディ９５のオイル通路９５ｂを介してオイルポンプ４９の吸入ポート５３に連通し、オイルポンプ４９の吐出ポート５４はポンプボディ９５のオイル通路９５ｃを介して出力軸３２の環状溝３２ｂに連通する。
【００２８】
ロータ２２の５個の膨張室４２…に蒸気を供給・排出するロータリバルブ６４が、ロータ２２の後方の軸線Ｌ上に配置される。ロータリバルブ６４はバルブ本体部６５と、固定側バルブプレート６６と、可動側バルブプレート６７とを備える。可動側バルブプレート６７は、ロータ２２の後面にノックピン６８で回転方向に位置決めされた状態で、オイル通路閉塞部材６１に螺合するボルト６９で固定される。可動側バルブプレート６７に平坦な摺動面７０を介して当接する固定側バルブプレート６６はバルブ本体部６５と一体に形成されており、バルブ本体部６５はノックピン７１で後部カバー１８に軸線Ｌ方向に移動可能かつ回転方向に移動不能に係止される。軸線Ｌを囲むように配置した複数個のプリロードスプリング７２…で後部カバー１８に対してバルブ本体部６５を前方に押圧することで、固定側バルブプレート６６および可動側バルブプレート６７が摺動面７０において密着する。そしてバルブ本体部６５の後面に蒸気供給パイプ７３が接続される。
【００２９】
次に、上記構成を備えた本実施例の膨張機Ｅの作用を説明する。
【００３０】
蒸発器で水を加熱して発生した高温高圧蒸気は蒸気供給パイプ７３からロータリバルブ６４のバルブ本体部６５および固定側バルブプレート６６に形成した蒸気通路を経て、可動側バルブプレート６７との摺動面７０に達する。そして摺動面７０に開口する蒸気通路はロータ２２と一体に回転する可動側バルブプレート６７に形成した対応する蒸気通路に所定の吸気期間において瞬間的に連通し、高温高圧蒸気は可動側バルブプレート６７の蒸気通路からシリンダスリーブ３７内の膨張室４２に供給される。
【００３１】
ロータ２２の回転に伴って膨張室４２への蒸気の供給が絶たれた後も膨張室４２内で高温高圧蒸気が膨張することで、シリンダスリーブ３７に嵌合するピストン３８が上死点から下死点に向けて前方に押し出され、ピストン３８に連結されたコネクティングロッド４５が斜板３１を押圧する。その結果、斜板ホルダ２８から受ける反力で斜板３１に回転トルクが与えられ、その回転トルクは斜板３１に固定した５本のシンクロピン７７…の頭部７７ｂ…の外周に嵌合する長溝２６ａ……から球状部材２６を介して出力軸３２に伝達され、ロータ２２と共に出力軸３２を回転させる。そしてロータ２２が５分の１回転する毎に、相隣り合う新たな膨張室４２内に高温高圧蒸気が供給されてロータ２２が連続的に回転駆動される。
【００３２】
ロータ２２の回転に伴って下死点に達したピストン３８が斜板３１に押圧されて上死点に向かって後退する間に、膨張室４２から押し出された低温低圧蒸気は、ロータ２２と一体の可動側バルブプレート６７から摺動面７０、固定側バルブプレート６６およびバルブ本体部６５を経て凝縮器に排出される。
【００３３】
ロータ２２の回転に伴って出力軸３２に設けたオイルポンプ４９が作動し、オイルパン２１からオイルパイプ５２、ポンプボディ９５のオイル通路９５ｂ、吸入ポート５３を経て吸入されたオイルが吐出ポート５４から吐出され、ポンプボディ９５のオイル通路９５ｃ、出力軸３２の環状溝３２ｂ、出力軸３２のオイル通路３２ａ、出力軸３２のオイル孔３２ｃ…、ロータ本体３３の環状溝３３ｃ…およびシリンダスリーブ３７のオイル孔３７ｂ…を経てピストン３８…とシリンダスリーブ３７…との摺動面に供給され、その摺動面を潤滑する。また出力軸３２のオイル通路３２ａ内のオイルは、出力軸３２のオイル孔３２ｇ…および球状部材２６のオイル孔２６ｂ…を経て長溝２６ａ…に供給され、長溝２６ａ…とシンクロピン７７の頭部７７ｂ…との摺動面を潤滑する。
【００３４】
アキシャルピストン・シリンダ群５５のピストン３８…が発生する軸線Ｌ方向の推力を斜板３１を介してロータ２２の回転力に変換する際に、ピストン３８…を直接斜板３１に当接させることなく、ピストン３８…をコネクティングロッド４５…を介して斜板３１に連結したので、斜板３１から受ける反力によりピストン３８…に作用する曲げモーメントを最小限に抑えることができる。これにより、高温高圧蒸気が凝縮した水がオイルに混入して潤滑条件が悪化しても、ピストン３８…とシリンダスリーブ３７…との摺動面のコジリを回避して異常摩耗の発生を防止し、かつ前記摺動面の摩擦力を低減して膨張機Ｅの効率を向上することができる。またピストン３８…の曲げモーメントが最小限に抑えられるので、ピストン３８…の軸線Ｌ方向寸法を短縮して膨張機Ｅを小型化し、かつピストン３８…の要求強度を下げて軽量化を図ることができる。更に、ピストン３８…の小型化によりヒートマスが低減するため、ピストン３８…を通しての熱逃げを減少させて膨張機Ｅの効率を高めることができる。
【００３５】
特に、ピストン３８が上死点の近傍にあるときに、つまり吸気行程において膨張室４２に高温高圧蒸気が供給されてピストン３８が最大の荷重で前方に押し出され、斜板３１からの反力がコネクティングロッド４５を介してピストン３８に強く作用するとき、コネクティングロッド４５がロータ２２の軸線Ｌと略平行であるため、ピストン３８およびシリンダスリーブ３７の摺動面に加わる径方向の荷重を最小限に抑え、前記摺動面にコジリや異常摩耗が発生するのを防止するとともに、摩擦抵抗を低減して膨張機Ｅの出力向上に寄与することができる。
【００３６】
尚、膨張行程の終期や排気行程ではロータ２２の軸線Ｌに対するコネクティングロッド４５の傾斜角が大きくなるが、このとき斜板３１からのコネクティングロッド４５を介してピストン３８に作用する反力荷重は小さくなるので、ピストン３８およびシリンダスリーブ３７の摺動面にコジリや異常摩耗が発生する虞はない。
【００３７】
以上のように、斜板３１の直径を拡大してピストン３８…のストロークを増加させることで膨張機Ｅの出力向上を図っても、斜板回転面Ｐｓに対してのコネクティングロッド４５…の球状部４５ｂ…を所定距離δだけピストン３８側にオフセットすることで、ロータ２２の軸線Ｌ方向に前記球状部４５ｂ…の中心を投影すると、その軌跡はδ・ｓｉｎαだけ下死点方向に中心がオフセットした楕円軌道となり、上死点近傍のピストン３８のコネクティングロッド４５の傾斜角を小さくし、ピストン３８…およびシリンダスリーブ３７…の摺動面の摩擦抵抗を低減することが可能になる（図７（Ａ）参照）。
【００３８】
それに対し、図７（Ｃ）に示すように、斜板３１の直径を単に拡大しただけでは、上死点のピストン３８に連なるコネクティングロッド４５の傾斜角が増加してピストン３８およびシリンダスリーブ３７の摺動面の摩擦抵抗が増加してしまい、また図７（Ｂ）に示すように、斜板３１の直径を縮小すると、コネクティングロッド４５の傾斜角は小さくなるが、ピストン３８のストロークが減少して膨張機Ｅの出力が低下してしまう。
【００３９】
図８には、ロータ２２および斜板３１を１本のシンクロピンで結合したと仮定した場合の、ロータ２２および斜板３１の位相差が示される。この場合、ロータ２２の軸線Ｌと斜板３１の軸線Ｌｓとは傾斜しているため、前記１本のシンクロピンは不等速ジョイントを構成し、ロータ２２が一定の角速度で回転しても斜板３１の角速度は変動する。この理由により、ロータ２２の回転に伴って該ロータ２２の位相と斜板３１の位相とは不一致になる。
【００４０】
例えば、図８において♯１ピストン３８が上死点にあるとき、ロータ２２の位相と斜板３１の位相とが共に０°で一致しているとすると、ロータ２２が１回転する間にロータ２２および斜板３１の位相差は正弦波状に２周期に亘って変動する。従って、♯２ピストン３８が上死点に達したときに前記位相差は約＋１°になり、♯３ピストン３８が上死点に達したときに前記位相差は約−２°になり、♯４ピストン３８が上死点に達したときに前記位相差は約＋２°になり、♯５ピストン３８が上死点に達したときに前記位相差は約−２°になる。
【００４１】
このように、それぞれのピストン３８についてロータ２２および斜板３１の位相差が異なると、膨張室４２の容積はロータ２２および斜板３１の位相差により変化することから、各膨張室４２毎に高温高圧蒸気の膨張比が不均一になってしまい、特定の膨張室４２に対して最適の吸気タイミングや排気タイミングを設定しても、他の膨張室４２については最適のタイミングが得られなくなる。そして各シリンダスリーブ３７およびピストン３８のセット毎の出力が異なることで、低次数（回転一次あるいは二次）の振動が発生する問題がある。
【００４２】
しかしながら本実施例によれば、５本のシンクロピン７７…を円周方向に等間隔に配置し、ロータ２２の回転に伴って５本のシンクロピン７７…を順番に機能させることで、各ピストン３８についてロータ２２および斜板３１の位相差が均一になるようにし、上述した問題を解消することができる。以下、その理由を更に説明する。
【００４３】
図９に示す５本の正弦波は、♯１ピストン３８〜♯５ピストン３８がそれぞれ上死点にあるときにロータ２２および斜板３１の位相差を０°に設定した場合の、ロータ２２および斜板３１の位相差の変動を示している。シンクロピン７７が１本の場合には、前記位相差は±２°の範囲で変動するが、７２°間隔で配置した５本のシンクロピン７７…がロータ２２および斜板３１間に位相差が発生するのを順次抑制することで、図１０に太い実線で示したように、前記位相差は＋２°付近の略一定値をとるようになり、５個の膨張室４２…の全てについて均一かつ最適の吸気タイミングや排気タイミングを設定して膨張機Ｅの出力の向上や振動の抑制が可能になる。
【００４４】
図１１および図１２は出力軸３２の球状部材２６の長溝２６ａ内をシンクロピン７７が移動する様子を説明するもので、図１２において黒く塗りつぶしたシンクロピン７７はロータ２２の回転に伴って移動する同じシンクロピン７７を示している。シンクロピン７７が位相０°の上死点にあるとき（図１２（Ａ）参照）、そのシンクロピン７７は長溝２６ａの幅方向（ロータ２２の回転方向）中央の（１）の位置にある。ロータ２２が位相４５°の位置に回転すると（図１２（Ｂ）参照）、シンクロピン７７は長溝２６ａの内部を軸線Ｌ方向に移動しながらロータ２２の回転方向進み側に移動し、長溝２６ａの一側面の（２）の位置に当接する。この状態で該シンクロピン７７を介して斜板３１からロータ２２にトルクが伝達される。
【００４５】
ロータ２２が位相９０°の位置に回転すると（図１２（Ｃ）参照）、シンクロピン７７は長溝２６ａの内部を軸線Ｌ方向に移動しながらロータ２２の回転方向遅れ側に移動して長溝２６ａの幅方向中央の（３）の位置に戻り、更にロータ２２が位相１３５°の位置に回転すると（図１２（Ｄ）参照）、シンクロピン７７は長溝２６ａの内部を軸線Ｌ方向に移動しながらロータ２２の回転方向遅れ側に移動して長溝２６ａの他側面の（４）の位置に当接するが、前記長溝２６ａの他側面はロータ２２の回転方向遅れ側にあるためにシンクロピン７７は斜板３１からロータ２２へのトルク伝達には寄与しない。そしてロータ２２が位相１８０°の位置に回転すると（図１２（Ｅ）参照）、シンクロピン７７は長溝２６ａの内部を軸線Ｌ方向に移動しながらロータ２２の回転方向進み側に移動し、長溝２６ａの幅方向中央の（５）の位置に戻る。
【００４６】
ロータ２２が位相１８０°から位相３６０°までの後半部分を回転するとき、シンクロピン７７は図１１において鎖線で示すように、長溝２６ａの内部を上述した位相０°から位相１８０°までの前半部分と逆方向に移動する。このとき、シンクロピン７７は位相２２５°の位置（つまり（６）の位置）で長溝２６ａの回転方向進み側の一側面に当接する。この状態で該シンクロピン７７を介して斜板３１からロータ２２のトルクが伝達される。尚、図１１における括弧付き数字（１）〜（９）は、図８における括弧付き数字（１）〜（９）に対応する。
【００４７】
このように、５本のシンクロピン７７を設けたことにより、ロータ２２が１回転する間に５本のシンクロピン７７が順番に長溝２６ａの回転方向進み側の一側面に２回ずつ当接することで、斜板３１からロータ２２へのトルク伝達が連続的に行われる。そして前記トルク伝達が行われるタイミングは、上死点からの位相が４５°位置と２２５°の位置とであって全てのシンクロピン７７について同じであるため、５個のピストン３８がロータ２２に対して均等に駆動することに寄与することができる。
【００４８】
シンクロピン７７…の数をｎ（ｎは２以上の自然数）とするとロータ２２が１回転する間に２ｎ次の位相変動が発生することになり、ｎが増加するほど振動周期が短くなって振動低減に寄与することができる。しかもシンクロピン７７…の数が増加すると各シンクロピン７７が負担する荷重が減少するため、その耐久性を高めることができる。特に、５本のシンクロピン７７…を等間隔で配置したことにより、ロータ２２および斜板３１間の位相差を効果的に減少させるとともに、振動の低減効果を一層高めることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５０】
例えば、本発明の回転流体機械の用途は圧縮性流体を作動媒体とする膨張機Ｅに限定されず、圧縮性流体を作動媒体とする圧縮機や、非圧縮性流体を作動媒体とするポンプあるいはモータであっても良い。
【００５１】
また実施例は５本のシンクロピン７７…を備えているが、シンクロピン７７…の本数は複数本でありさえすれば適宜変更可能であり、その本数が増加するほど位相差を効果的に減少させることができる。
【００５２】
また実施例のシンクロピン７７の頭部７７ｂは円形断面であるが、それを四角形断面や楕円形断面にすることができる。四角形断面を採用するとシンクロピン７７の頭部が長溝２６ａに面接触するため、その耐久性を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】膨張機の縦断面図
【図２】図１の２−２線矢視図
【図３】図１の３部拡大図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】ロータの回転に伴うコネクティングロッドの傾きを説明する図
【図７】コネクティングロッドの斜板側の球状部のオフセットによる効果を説明する図
【図８】ロータおよび斜板を１本のシンクロピンで結合した場合のロータおよび斜板の位相差を示すグラフ
【図９】位相が７２°ずつ異なる５本のシンクロピンについてロータおよび斜板の位相差を示すグラフ
【図１０】本実施例によるロータおよび斜板の位相差を示すグラフ
【図１１】ロータの位相の変化に伴って長溝の内部を移動するシンクロピンの軌跡を示す図
【図１２】ロータの位相の変化に伴って変化するシンクロピンと長溝との位置関係を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１１        ケーシング
２２        ロータ
３１        斜板
３８        ピストン
４５        コネクティングロッド
４５ａ      球状部（ピボット部）
４５ｂ      球状部（ピボット部）
５５        アキシャルピストン・シリンダ群
７７        シンクロピン（連結手段）
Ｃ          ロータの軸線と斜板の軸線との交点
Ｅ          膨張機
Ｌ          ロータの軸線
Ｌｓ        斜板の軸線
Ｐｓ        斜板回転面
δ          所定距離
【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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【図１２】
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