(57)【要約】      （修正有）【課題】製作が容易で、高速回転ができ、流体を、簡単に、流量の増減、順逆流することが可能な回転機械を提供する。【解決手段】球内面を持つケース（１）内部に、その球内面の中心「球心」で、互いに交わる回転軸を持つ、回転しながら摺動自由な羽（２、３）で封じたことを特徴とする。さらに、羽の回転軸（４，５）を通り、二つの羽の回転軸を通る面に直角な面が、ケース内面と交わる線「子午線」の位置に、軸を挟んでケースを貫通する口（６，７）を設ける。【選択図】図１
2009085204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球内面を持つケースに内接し、球の中心で互いに交差する回転軸を持つ、羽を設けた回転機械。
【請求項２】
羽の回転軸同志の交差角を可変にした、請求項１の回転機械。
【請求項３】
羽の弦の軌跡がなす回転面を可変にした、請求項１の回転機械。
【請求項４】
作動流体を規制する制流板を設けた、請求項１の回転機械。
【請求項５】
請求項１および請求項２または請求項３または請求項４を設けた変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は、容積形回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】本発明は、従来にない発想に基づいたもので、本来の関連する従来技術はないが、同様な機能を有する容積形回転機械をあげる。【０００３】円筒形のシリンダーの中でピストンを往復させ、その容積差を利用して、流体を移動させる往復ピストン式ポンプや、回転可能な斜板に複数のピストンを設け、シリンダー内に加圧流体を流し込むことにより、回転力を得る圧力駆動回転機は、流体の移動装置、作動流体による駆動装置として普及している。【０００４】円形内面のケースに出入り可能な固定翼を設け、その中で、偏芯した円形のロータを回転させ、仕切られる隙間の変化量を利用して、流体を流すロータリポンプは、主に、小規模なヒートポンプ用の圧縮機として利用されている。【０００５】放射方向に出入りするベーンを取り付けたロータを円形あるいは卵形のカムリングの中で回転させ、ベーンで区切られる空間の変化量を利用するベーンポンプがあり、主に、油圧ポンプとして利用されている。【０００６】上記のいずれも、流量を可変にしたタイプがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】これらには以下の問題点がある。
往復ピストンポンプは、ピストンが往復運動するので、脈動が発生し、振動や騒音が出やすい。
また、脈動を抑えるためには、多気筒にする必要がある。【０００８】多気筒の回転ピストン式で、流量を変化させるタイプは、斜板の傾斜を変化すれば良いが、シリンダー軸とピストン軸との交差角が常に変化するので、複雑な機構となるばかりでなく、振動、磨耗の問題も増えることになる。【０００９】ロータリポンプは、ロータの回転軸が偏芯しているので、高速回転すると、ロータが振動し、固定翼が飛び跳ねて異常振動や、流体の漏れが発生しやすい。【００１０】ベーンポンプはロータとカムリングの内側面との密封性が重要で、シール部の漏れ防止のために加工精度を上げる必要があり、精度を保つための磨耗対策は欠かせない。【００１１】ロータリ式やベーン式で流量を変化するには、外側のカムリングと内側のロータとの偏芯量を変化させるが、偏芯部のシール構造による流体の漏れが発生しやすい。【００１２】本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】（ア）球内面を持つケースに、球面の中心、以下「球心」とする、で互いに交差する回転      軸を有し、外周が球面と摺接し、弦同志を向き合わせかみ合せた一定厚さの半円形      の羽を、羽の厚みを幅とする溝を設けた、羽の回転軸と同芯の軸を、ケースを貫通      して設け、溝にはめ込み回転自由に取り付ける。【００１４】（イ）羽の回転軸を通り、二つの羽の回転軸を通る面に直角な面が、ケース内面と交わる      線、以下「子午線」とする、の位置に、軸を挟んで、ケースを貫通する口を設ける      。【００１５】  本発明は、以上の構成からなる容積形回転機械である。
【発明の効果】
【００１６】本発明によれば、羽が回転すると、ケースの内球面が羽で仕切られる空間、以下「室」とする、の容積が変化する。【００１７】羽の回転軸の一つを水平にし、他の羽の回転軸との交差角度が小さい側を上にして、軸を右回転（時計回り）すると、右の口に通じる室の容積が増え、一方、左の口に通じる室の容積は減る。【００１８】両方の口に、任意の流体通路をつなぎ、羽を回転することにより、流体は一方の口から吸い込まれ、他方の口から吐出されるので、連続して、流体を流すことができる。【００１９】一方の口から作動流体を流し込むと、室の容積が増える方向に、羽が回転し、回転力が得られる。【００２０】稼動部が円運動するので、高速回転でも振動が少なく、小型高性能化することができる。【００２１】ケースが球形を基調としているので、圧力が掛かっても、変形が少なく、軽量化ができる。【００２２】室を構成している要素同志のシール部は円形を基調とした面接触にできるので、シール構造を形成し易く、偏磨耗を少なくできる。【００２３】単純な構造の少ない要素で構成されているので、製作が容易で、安価にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】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。
【実施例１】
【００２５】図１〜３は、この発明の第一実施例を示したものである。【００２６】（ア）球内面を持つケース（１）に、球心で互いに交差する回転軸を有する、外周がケー      ス（１）に内接し、半円形で、一定の厚さを持つ平板の羽（２、３）を回転自由に      取り付ける。【００２７】（イ）羽（３）の弦に、断面を山形とし、頂上に、円柱状のホゾ（８）設け、羽（２）の      弦に、断面を山形とし、頂上に、ホゾ（８）と同径の穴（９）を設け、互いにかみ      合わせる。【００２８】（ウ）羽（２）の回転軸を芯とする軸（４）を、ケース（１）を貫通させて、回転自由に      取り付け、軸（４）に連なる、球心を頂点とし、底面円がケース（１）の球面に沿      った、円錐体のコーン（１２）を設ける。【００２９】（エ）羽（３）の回転軸を芯とする軸（５）を台（１４）に回転自由に取り付け、軸（５      ）に連なり、球心を頂点とした、軸（５）と同芯の、底面円がケース（１）の球面      に沿った円錐体のコーン（１３）を設ける。【００３０】（オ）台（１４）は、軸（４、５）の芯を通る面上で、球心を中心とした半円上に設けた      ケース（１）上のガイド（１５）に沿って摺動し、摺動範囲は羽（２）の回転軸を      中心に、台（１４）の両端がコーン（１３）の底面円の直径を超えない長さに設定      する。【００３１】（カ）コーン（１２、１３）に、円錐の中心軸を通り、側面の母線間をつなぐ、羽（２、      ３）の厚みの幅の溝（１０、１１）を、それぞれ設け、羽（２、３）をはめ込み、      摺動自由に取り付ける。【００３２】（キ）子午線の位置に、羽（２）の回転方向の長さが、羽（２）の厚さを超えない長さの      口（６）と口（７）とをケース（１）を貫通して設ける。【００３３】  本発明は、以上の構成からなり、口（６、７）に任意の流体通路（図示しない）をつなぎ、軸（４）を回転すると、羽（２）が回転し、ホゾ（８）と穴（９）とがかみ合っているので、羽（３）も回転し、室の容積が変化するので、流体を流すことができる。【００３４】台（１４）を摺動すると、羽（２，３）の回転軸の交差角度が変化し、軸（４）が一定速で回転している場合、羽（２、３）の回転軸同志の交差角が１８０°、以下「中立点」とする、の場合、室の容積が変わらないので、流体は流れない。
台（１４）を摺動し、交差角が１８０°以下になると、室の容積が変化するので、流体の移動が始まり、交差角の大小に従い、流量が増減する。
また、中立点を境に、流体は、順逆方向に流れる。【００３５】口（６）あるいは口（７）の一方から作動流体を流し込むと口（６）あるいは口（７）に通じる室の容積が増える方向に、羽（２、３）が回転し、軸（４）を介して回転力が得られ、軸（５）が中立点にある場合は、軸（４）は回転しない。
【実施例２】
【００３６】図４〜６は、この発明の第二実施例を示したものである。【００３７】（ア）球内面を持つケース（１）に固定した、中空の軸（１６）の先端に、球心を中心と      する球形のハブ（１７）を設け、ハブ（１７）は円筒形の内面を持ち、その円筒に      摺接し、内側に歯（１９）を備えた、コア（１８）を設け、コア（１８）の外周に      、放射方向に軸（２３）を設け、ハブ（１７）に外接する半球形のボス（２４）を      設け、半球の天頂部を軸（２３）に固定する。【００３８】（イ）軸（１６）と同芯で、球心を頂点とし、頂角を例えば概ね１２０°とする、底面円      がケース（１）の内面に沿い、ハブ（１７）との重なり部分は、ハブ（１７）に沿      って切り除いた円錐体のコーン（１２）を軸（１６）に回転自由に取り付ける。【００３９】（ウ）コーン（１２）の芯と球心で交差し、軸（２３）と軸（１６）との芯の交差角度が      最大になる位置の軸（２３）の芯と同じ芯を持つ軸（５）をケース（１）を貫通さ      せ回転自由に取り付け、軸（５）に連なり、球心を頂点とし、頂角を概ねコーン（      １２）の頂角の二分の一とする、底面円がケース（１）の内面に沿い、ボス（２４      ）と重なる部分は、ボス（２４）に沿って切り除いた円錐体のコーン（１３）を設      ける。【００４０】（エ）コア（１８）の歯（１９）にかみ合う溝（２１）を外周に刻んだ、太鼓形のプーリ      （２０）に、軸（１６）の中を通した軸（２２）を接続し、軸（２３）の芯が軸（      １６）の芯と一致する位置で、歯（１９）が溝（２１）の全道程の中間になる角度      で、プーリ（２０）を軸（２２）に固定する。【００４１】（オ）ケース（１）の内球面に摺接する外周を持ち、ハブ（１７）の外径を内周とする一      定厚みの平面で、軸（１６）と軸（２３）の芯の交差角が最大時でも、球心を通り      軸（２３）の芯に直角な面、以下「回転面」とする、とコーン（１２）の側面との      空間を埋める開き角度の扇形の羽（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を、コーン（１２）      の円錐の側面の母線より軸に向かって、円周上９０°間隔で、羽（２ａ〜２ｄ）の      厚みの幅の溝（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を設け、それぞれはめ込み、摺      動自由に取り付ける。【００４２】（カ）ケース（１）の内球面に摺接する外周を持ち、ボス（２４）に外接する内周を持つ      、一定厚みで、半円形をし、外周の中間から外周と内周の中間まで、開き角度が概      ねコーン（１２）の頂角の四分の一の扇形に切り欠いた羽（３ａ）と、内周の中間      から外周と内周の中間まで、開き角度が概ねコーン（１２）の頂角の四分の一の扇      形に切り欠いた羽（３ｂ）とを、コーン（１３）の円錐の軸を通り、側面の母線間      をつなぐ、羽（３ａ、３ｂ）の厚みの幅の溝（１１ａ、１１ｂ）を、円周上９０°      間隔で設け、それぞれはめ込み、摺動自由に取り付ける。【００４３】（キ）回転面と平行な一定厚さの平面を持ち、外周がケース（１）と内接する四分の一円      の制流板（２５ａ、２５ｂ）を、羽（２ａ〜２ｄ）と羽（３ａ、３ｂ）との間の軸      （２３）の軸対象位置に設け、ボス（２４）と一体にする。【００４４】（ク）ボス（２４）の半球の大円部分に、ボス（２４）の直径より大きい外径で、制流板      （２５ａ、２５ｂ）と同厚、同面のツバ（２９ａ、２９ｂ）を設け、ボス（２４）      と一体にする。【００４５】（ケ）コーン（１２）の円錐体の底面円に連ねた歯車（２８）に歯車（２７）をかみ合せ      て取り付け、歯車（２７）に連なる、同芯の軸（２６）を、ケース（１）に回転自      由に取り付ける。【００４６】本発明は、以上の構成からなり、軸（２２）を介して、プーリ（２０）を回転すると、コア（１８）が旋回し、軸（２３）に固定されている制流板（２５ａ、２５ｂ）も、球心を中心として、旋回する。【００４７】羽（３ａ、３ｂ）は互いに交差しているが、半円形の中心部に切込みがあるので、干渉することなく回転する。【００４８】軸（２６）を回転すると、歯車（２７）、歯車（２８）によって回転が伝達され、コーン（１２）が回転し、遠心力により、羽（２ａ〜２ｄ）の弦がツバ（２９ａ、２９ｂ）に押し付けられ接触したまま回転し、回転面とコーン（１２）と羽（２ａ〜２ｄ）と仕切られる室の容積が変化する。【００４９】ケース（１）内に、作動流体を充填し、軸（１６）の芯と制流板（２５ａ、２５ｂ）および軸（５）の芯と制流板（２５ａ、２５ｂ）との交差角が鋭角になる側が上（図４）の状態で、軸（２６）から見て、歯車（２７）が左回転すると、羽（２ａ〜２ｄ）が右回転し、回転面が軸（５、１６）の中心軸を通る面で分けられる左部分を通って、作動流体が押し出され、羽（３ａ、３ｂ）側の室内へ流し込まれ、羽（３ａ、３ｂ）が左回転する。【００５０】軸（２２）を回転し、軸（２３）と軸（１６）との芯を一致させると、羽（２ａ〜２ｄ）が回転しても、室の容積の変化しないので、作動流体は動かなくなり、軸（５）は回転しなくなる。【００５１】軸（２３）が中立点よりさらに振れるに従い、室の容積が変化するようになり、作動流体が回転面の右部分から押し出され、羽（３ａ、３ｂ）が右回転する。【００５２】軸（２３）の芯と羽（２ａ〜２ｄ）の回転軸の交差角度が中立点を境に、流体の流れ方向が反対になり、交差角度が大きくなるほど押し出し流量も多くなる。一方、軸（２３）と羽（３ａ、３ｂ）と回転軸の交差角は、コア（１８）が旋回する全角度で、一方向に増減するので、軸（２２）を操作することにより、軸（２６）の回転力を、変速し、順逆転して、軸（５）に出力することができる。【００５３】作動流体は制流板（２５ａ、２５ｂ）によって、逆流が阻止されるので、流れが円滑になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【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要部断面図である。
【図４】本発明の第二実施例の断面図である。
【図５】本発明の第二実施例の正面断面図である。
【図６】本発明の第二実施例の要部断面図である。
【符号の説明】
【００５５】１  ケース
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３、３ａ、３ｂ  羽
４、５、１６、２２、２３、２６  軸
６、７  口
８  ホゾ
９  穴
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１１ａ、１１ｂ、２１  溝
１２、１３  コーン
１４  台
１５  ガイド
１７  ハブ
１８  コア
１９  歯
２０  プーリ
２４  ボス
２５ａ、２５ｂ  制流板
２７、２８  歯車
２９ａ、２９ｂ  ツバ
【図１】
2009085204.tif 000003
【図２】
2009085204.tif 000004
【図３】
2009085204.tif 000005
【図４】
2009085204.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009085204.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月1日(2008.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球内面を持つケースに内接し、球の中心で互いに交差する回転軸を含む面を持つ羽を設けた回転機械。
【請求項２】
羽の回転軸同志の交差角を可変にした、請求項１の回転機械。
【請求項３】
交差する羽の境界を接合した、請求項１の回転機械。
【請求項４】
交差する羽の境界の軌跡がなす回転面と羽の回転軸との角度を可変にした、請求項１の回転機械。
【請求項５】
羽と羽との間に制流板を設けた、請求項１の回転機械。