(57)【要約】両端をふさいだ筒状の枠（１）の中にそれより小さい筒状の枠（２）を入れ、中の筒状の枠（２）を外側の筒状の枠（１）に対し、シャフト（４）または筒状の枠の両端（８）で偏芯状態で回動自在に支え、外側の筒状の枠（１）と内側の筒状の枠（２）にかけて１つまたは複数のベーン（３）を設け、そのベーン（３）を、特に１つの場合は外側の筒状の枠（１）や両端側（８）と一体化させ、またはシャフト（４）などと一体化させ、両端をふさいだ筒状の枠（１）とその中の筒状の枠（２）とベーン（３）で構成された空間（６と７）を、外側の筒状の枠（１）に対し中の筒状の枠（２）を移動させることで変化させる。このことによって、油圧のポンプやモーター、エアのポンプやモーターなどの性能を大幅に向上させ、さらに全く新しい使い道も切り開く。
2002088526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだところ（８）の片側からもう片側に至るシャフトを設け、そのシャフトと前記ベーンを一体化したことを特徴とする、容積可変装置。
【請求項２】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記小さい筒状の枠を前記外側の筒状の枠に対し、シャフトで回動自在に支持し、偏芯させるように構成したことを特徴とする容積可変装置。
【請求項３】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記小さい筒状の枠を前記外側の筒状の枠に対し偏芯させることを、前記外側の筒状の両端の近傍（８）で、前記小さい筒状の枠を回動自在に支える手段をそなえたことを特徴とする、容積可変装置。
【請求項４】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記ベーンを前記外側の筒状の枠と一体化したことを特徴とする、容積可変装置。
【請求項５】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記ベーンを前記両端の近傍をふさいだところ（８）と一体化したことを特徴とする、容積可変装置。
【請求項６】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだところ（８）の片側からもう片側に至るシャフトを設け、前記外側の筒状の枠と前記ベーンと前記シャフトを一体化したことを特徴とする、容積可変装置。
【請求項７】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだところ（８）の片側からもう片側に至るシャフトを設け、前記外側の筒状の枠と前記外側の筒状の枠の両端の近傍をふさいだところ（８）と前記ベーンと前記シャフトを一体化したことを特徴とする容積可変装置。
【請求項８】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さいの筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、外部から前記空間に通ずる開口部を設けその開口部を開閉するために弁を設けたことを特徴とする容積可変装置・
【請求項９】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る複数のベーンを設け、または、両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し前記内側の筒状の枠を偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記内側の筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記内側の筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠と前記内側の筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記外側の筒状の枠に前記ベーンを回動自在に支えたことを特徴とする容積可変装置。
【請求項１０】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を、前記外側の筒状の枠に対し偏芯して入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成し、前記ベーンを前記外側の筒状の枠と一体化し、前記ベーンは前記小さい筒状の枠と交差させ、前記ベーンが前記小さい筒状の枠の内側に嵌り込んだり出たりするようにし、前記外側の筒状の枠に対し前記小さい筒状の枠が移動することで、前記空間の容積を変化させ、前記小さい筒状の枠が前記外側の筒状の枠に対し移動するとき、前記小さい筒状の枠の前記ベーンの嵌り込む開口部の距離が常に同じ距離になるように、前記ベーンの厚さが、両端より中央よりを薄くしたことを特徴とする容積可変装置。
【請求項１１】
両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠の内側に、それより小さい筒状の枠を入れ、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠の一部を接触させ、前記両端の近傍をふさいだ外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠に至る１つのベーンを設け、前記外側の筒状の枠と前記小さい筒状の枠と前記ベーンとで空間を構成するようにした容積可変装置において、前記外側の筒状の枠の、前記両端の近傍のふさいだところの、片側のふさいだところ（８）から、もう片方のふさいだところ（８）の間隔を変える手段をそなえたことを特徴とする容積可変装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、円筒状の外筒と内筒をベーンで仕切る容積可変装置で、そのベーンを外筒や内筒で支え、あるいはベーンの側方など多方面からベーンを支えられるため、従来のものよりもベーンを大幅に強い力で支えられるため、従来のものに比べ大幅に性能を向上させられ、油圧ポンプや油圧モーター、エアポンプやエアモーターなどはもちろん、全く新しい使い道の可能性も持つ。
背景技術
ベーン型の油圧ポンプや油圧モーター、エアポンプやエアモーターなに見る構造のものは、ケーシングの中をベーンがケーシングと擦れ合いながら移動し、ベーンは内筒の回転体に支えられており、強い圧力をかければ、ベーンの強度の関係上変化させる容積を小さくせざるを得ず、高圧に耐える性能の良いものは、ラジアルタイプやアキシャルタイプのピストンやプランジャといわれるタイプのものがあるが、材質も良い物を必要とし高価で、精密に作る必要があり、ピストンやプランジャの往復運動や摩擦によるエネルギー損失も大きく、焼き付きなども起きやすく、特に高価なため、使いたくとも使えないことも多く、ベーン型の構造のものはガソリンエンジンやディーゼルエンジンのような、衝撃的燃焼の膨張に耐えるものや、高圧のスターリングエンジンにすることも困難で、タービンエンジンのコンプレッサーは、大きく、小型にすると性能が悪く、スターリングエンジンの高圧ガスを使用するものは、ベーン型では高性能のものは期待できず、これらは大きさに比べて容積変化が小さく、小さくて容積変化の大きい高圧や衝撃的燃焼膨張に耐える構造にするのは難しい。
発明の開示
本発明は両端をふさいだ筒の中に、それより小さい筒を入れ、前記両端をふさいだ筒に対し偏芯させて、それより小さい筒状を、シャフトや前記筒をふさぐ両端に支えられ、前記両端をふさいだ筒とその中に入れた筒を、ベーンでつなぎ、前記両端をふさいだ筒に対し、それより小さい筒を移動させることで、前記両端をふさいだ筒とそれより小さい筒とそれらを結ぶベーンで構成された空間を変化させる。
発明を実施するための最良の形態及び実施される可能性のある形態
本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図から第２７図は本発明の実施例を示しており、図面及び符号と共に説明すると、第１図は本発明の外筒とベーンを一体化し、その回転で内筒を回転させるもので、左図は右図の断面、右図は左図の断面であり、外筒１の中に内筒２が入り、外筒１の両端は平板（平板状のものなので平板と記す）８でふさがれ、その平板８の外筒１の中心にシャフト４が設けられ、シャフト４は偏芯しており、その偏芯部分で内筒２の中心を支え、外筒１と平板８と一体化されたベーン３が、図のように内筒２の中に嵌り込んでおり、そのため図示するように左右に空間を構成することになり、シャフト４を固定し、外筒１を回転させればベーン３も回転し、そのベーン３で内筒２も回転させられ、左右に分かれて構成された空間の大きさが変化し、また逆に、外筒１を固定しシャフト４を回転させてもよく、ここで重要なのはベーン３が外筒１と平板８と一体化できるので、左右の空間が高圧でも、ベーン３がその圧力に耐えられることであり、シリンダー内をピストンが往復するようなことなく、直接回転運動を取り出すことができ、往復動によるエネルギー損失が少なく、また往復動を回転運動に変える必要もなく、構造がシンプルで摩擦損失も少なく、そのため、油圧モーターや油圧ポンプなどはもちろん、エンジンなどのような衝撃的燃焼にも耐えられ、これまでのベーン型のものは、このような圧力に耐えられるようにするには、構成される空間の大きさの割にはよほど大きくしないと無理であるが、本発明のものは大幅に小型でも、構成される空間が大きく、これまでとは全く違った使い道も期待される。
なお、回転するとベーン３の厚さと内筒２のベーン３を挟む間隔とに問題があるが、その解決は後述し、本発明を組み立てる場合、部品の形状などで組み立たぬ場合は、組み立つようにさらに分解すればよいもので、ここではこのようなことは考慮しない。
第２図から第４図では吸入と排出を説明するが、これらも左図は右図の断面、右図は左図の断面であるが、わかりやすいように右図はベーン３のないところの断面であり、第２図左図は第１図に似た形状であり、外筒１を矢印方向に回転させれば、ベーン３で左右に分離された空間の、左側の空間は増大し、右側の空間は減少し、それぞれの空間に通ずる吸入管９と排出管１０を設ければ、左側は吸入室６となり、右側は排出室７となり、右図で示すように吸入管と排出管をシャフト４に設け、シャフト４の吸入管９から内筒２に至る吸入管９のつなぎ目は、図示しないが例えば内筒２に、シャフト４の周りに円状の吸入管を設ければ、常にシャフト４の吸入管と内筒の吸入管は通じ、常に吸入が可能となり、排出管も同じようにすればよく、右図で排出管の位置を点線で表し、ベーン３は示していない。
第３図は吸入方法を２つ右図に点線で示すが、シャフト４から吸入する場合、左図に示すように内筒２の内部に吸入し、そこから吸入室６に吸入すればよく、内筒２の矢印部分に穴を設ければ常に吸入し、排出は左図に示すベーン３の、その中を図のように空間を設け、排出室７と通ずる穴を図のように設け、そこから右図に示す排出管１０に通じておれば、これも常に排出でき、吸入や排出はシャフトからでも筒の端からでも可能である。
第４図は、左図に示すようにベーン３の両端の外筒１の周側を利用するもので、矢印のように吸入し、矢印のように排出でき、右図で吸入管９の回転させない部分を、ハッチングを細かく書いており、回転する吸入管９の部分とのつながりは、吸入管９がシャフト４の周りに円状に設けたので、回転しない吸入管９と回転する吸入管９をつなぐことができ、排出は点線で示すように２つの方法を示し、これまで述べた方法を色々組み合わせられ、本発明を使用するのに最も適した方法を用いればよい。
第５図は偏芯したシャフトは使用せず、図のように外筒１とベーン３とシャフト４が一体化され、外筒１と平板８は切り離され、そのため両側の平板８の間隔を保つため、連結体５で両側の平板をつないでおり、その平板８に内筒２を支える円状の溝を設け、図のように内筒２の両端がその溝に嵌り、平板８を固定し、シャフト４を回転させれば、ベーン３と外筒１も回転し、ベーン３で内筒２も回転させられ、内筒２は平板８の溝で位置を定められているため、外筒１に対し常に偏芯状態で回転し、吸入管や排出管は省略したが、平板８に吸入口や排出口を設ければ、吸入管や排出管は回転させなくともよい。
第６図は左図では連結体を省略し、第５図に示したものの、内筒２の部分の平板８に接する部分が、右図のようにＬ型をしており、平板８は固定され回転しないので、その平板８の内筒２のＬ型部分２Ｌが接する部分に穴を開ければ、左図に示すベーン３の右側の内筒２の２Ｌ部分が図のように欠けており、その部分が通過するところ、左図と右図の間にその部分を図で示したが、図のように下方に穴を開ければ、その穴のところで外部とつながり、排出や吸入ができ、内筒に弁の働きをさせることができる。
第７図では平板に弁を設けるもので、図（ａ）を見ると、弁３の左側に弁１１を設けたもので、その弁１１の端はシャフト４に固定されたリングカム１２と図（ｂ）図（ｃ）に示すように噛み合っており、リングカム１２に対し弁１１が回転すれば、弁１１は外筒１に対し往復動することになり、図（ｄ）は弁１１と外筒１を示すが、弁１１が完全に閉じた状態を示し、その場合弁１１は、外筒１の弁１１の来る部分が図のように凹部があり、そこに弁１１が嵌ることで外筒１と当接せず弁の開閉ができ、バネなども必要とせず、シンプルな構造で往復動弁機構とすることができ、図（ｅ）は弁１１が平板８に取り付ける方法を示し、このようなＴ字型のため、弁に圧力がかかっても抜けることはなく、図（ｆ）はリングカムで弁の開閉時期を変更するもので、シャフト４にリングカム１２が回動自在に取り付けられ、それがシャフト４に沿って図左側に伸びており、その端はウォームギヤ１３があり、リングカム１２がどのようなところで働かせるかは、ウォームギヤの螺旋ネジ１４の回転で、リングカム１２をシャフトの周りで回転させ、弁１１の開閉時期を変更し、図（ｇ）でそれを説明すると、弁１１はここではベーン３の右側にあり、図のように矢印方向に回転すれば、リングカム１２は回転しないため、矢印Ａに示す回転域部分のリングカム１２が図のように円状より窪んでおり、そのため弁１１が矢印Ａに示す位置にくれば開き、他の位置では閉まることになるが、先に説明したように、ウォームギヤでリングカム１２を回転させれば、違う位置で弁１１が開くことになり、開閉時期を必要なとき必要な位置に変更でき、弁も必要な数を設ければよい。
第８図はシャフトを必要としない形式で、外筒１とベーン３とは一体化され、平板８は切り離され、その平板８に内筒２が外筒１に対し偏芯状態を保ち、回動自在に取り付け、ベーン３が移動しながら気密を保てるように内部を平らにし、その中央部分に凸部を設けたが、内筒２が平板８に円状に嵌るため、必ずしもこの凸部は必要とはしないが、左右の平板８を連結体５で連結しており、左図では連結体を省略しているが、このようにすることで、外筒１を回転させればベーン３も回転し、そのベーンで内筒２も回転し、吸入や排出ができ、吸入管や排出管の取り付け方は簡単なので省略する、第９図も左図では連結体を省略したシャフトを必要としないものであるが、第８図で示したものとの違いは、連結体５と一体化された回転しない平板８の周りを、外筒１と一体化された平板８が回転し、回転しない平板８に内筒２の凸部が嵌り込んで外筒１に対し常に偏芯状態を保ち、第８図のものに比べ、ベーン３が平板８と一体化されるので、ベーンの強度が上がる。
第１０図では、外筒１とベーン３は切り離され、偏芯しないシャフト４とベーン３が一体化され、外筒１と平板８も一体化され、その平板８にシャフト４が図のように嵌り込み、位置を定められ、外筒１を固定し、シャフト４でベーン３を回転させれば、そのベーン３で、平板８の円状の溝で回動自在に位置を定められた内筒２が回転させられ、左右に分割された空間の大きさを変化でき、図示しないが吸入管や排出管を、外筒が回転しないので外筒にも簡単に吸入口や排出口が設けられ、とてもシンプルな構造で、安価となる。
第１１図は外筒１にベーン３が回動自在に取り付けられ、外筒１の回転で、そこに取り付けたベーン３で、回転しない平板８に支えられた内筒２を回転させるもので、第９図に示したものと似た所があるが、ベーン３が常に内筒２の中心に、図のようにベーンの厚さと同じ幅で挟まれており、そのためベーンが外筒と回動自在にしなければ回転できず、このような構造にすることで、内筒をより小さくでき、ベーンを互いに嵌め込んで伸縮させれば、全体の大きさが同じでもさらに吸入量や排出量を大きくでき、これも左図では連結体は省略している。
第１２図はベーンの数を増やしたもので、ベーンの数を増やせば吸入や排出の脈動が小さくでき、従来見られるベーン型のものは、この図から見れば、内筒２にベーン３が支えられ、回転しない外筒１にベーン３が接しながら回転するもので、高圧に耐えるためベーンを内筒２からあまり出すことができないが、本発明では、ベーン３が外筒１と内筒２に、例えば第１１図の外筒１とベーン３が回動自在に取り付けたように、回動自在に取り付けられているため、ベーンの長さを長くでき、ここではベーンをベーンの中に嵌め込み、ベーン全体が伸縮するようにしたもので、外筒が１回転すれば内筒も１回転するようギヤで回転させ、右図で説明すると、左図で省略したが、連結体５と一体化されたシャフト４があり、そのシャフト４に内筒２が回動自在に取り付けられ、連結体５とシャフト４で外筒１が位置を定められ、回動自在に取り付けられ、ギヤ１５Ａとギヤ１６Ａをシャフトでつなぎ一体化し、そのシャフトを少しクランク状になったシャフト４で回動自在に支え、外筒１を連結体で回動自在に支える部分の内側にリング状のギヤ１５Ｂを取り付け、それをギヤ１５Ａが内接状態で噛み合わせ、内筒２もリング状のギヤ１６Ｂを取り付け、それにギヤ１６Ａが内接状態で噛み合っており、外筒１が１回転すると内筒２も１回転するギヤ比となっており、ベーンは外筒１と内筒２のベーン両端で支えられるため、強い圧力に耐えられる。
第１３図もベーン３が外筒１と内筒２で支えられるものであるが、図に示すように、ベーン３が外筒１とは回動自在に結合され、内筒２にはベーン３が嵌り込んで長さを調節できるようになっており、内筒２が外筒１に接するため、吸入や排出量が大きく、また回転させるギヤは図示しないが、第１２図は内部にギヤを設けたが、邪魔ならギヤを外部に設ければよく、ギヤも大きい強固なものにできる。
第１４図はさらに吸入や排出量を大きくできるもので、ベーン３と内筒２が一体化され、そのベーン３は図のように外筒１からはみ出すようになっており、シャフト４は平板８と一体化され、平板８の中心を外筒１と一体化された連結体５で図のように回動自在に取り付けられ、そのシャフト４を回転させることで吸入や排出ができ、ベーンを伸縮するようにしてもよい。
これまで色々な形式を述べたが、第１図に示したようなベーンと内筒が回転した場合、例えばベーンが９０度回転したら、それと噛み合う内筒はベーンの最短距離で噛み合うことができず、ベーンが薄くなるか内筒の噛み合い幅が大きくなるような方法を考える必要があり、第１５図から第１７図でその方法を説明すると、第１５図では、内筒２のベーン３と接触する部分を伸縮させる方法であり、図に示すようにベーン３と接する接触部材２Ａが、その後ろから押すバネ２Ｂで常にベーンの方に押され、接触部材２Ａが動き、内筒２の長さが変化し、ベーン３を挟む間隔が広がり、問題を解決する。
第１６図では、左図に示すようにベーンの数を増やし、そのため内筒も大幅に伸縮させる必要があり、右図の左側の図では、内筒を互いに嵌め合わせることで大幅な伸縮を可能にし、図示しないが、バネなどで伸縮させればよく、その右側の図では、内筒２の一部がバネになっており、大幅な伸縮が可能で、そのため常にベーンに接触させられる。
第１７図もベーンの長さを大幅に伸縮させる必要があるが、図示するようにベーンの方も両端は厚いが、中側は薄くなっており、ベーン３に内筒２が直角に交差しているときの距離をＡとすると、ベーン３が９０度回転したときの距離もＡとなるようにベーン３の中側の厚さを薄くすれば、第１０図などのようなベーンよりも内筒の方が幅の広いもの（図１０右図でベーン３より内筒２が幅広いため内筒２の中にベーン３が嵌り込んでも内筒２の両端がベーン３よりはみ出ている）では、ベーンの外側で内筒をつなぐことができ、第１６図右図左側の図のような、内筒を互いに嵌め込んだものにすれば、ベーン３を挟む内筒２の間隔が常にＡのままでつながれ、バネなどによらなくても内筒を伸縮できる。
本発明の主たるものは、ベーンで内筒を回転させるような方法をとっているが、逆に内筒でベーンや外筒などを回転できないこともないが、質量の大きいもので質量の小さいものを動かした方が、ここではベーンで内筒を動かした方が有利であり、その場合質量の大きいものの変動が少なく動き、質量の小さいものの変動が激しく、本発明の場合、内筒が外筒に偏芯状態で回転するため、内筒の回転速度が速くなったり遅くなったりし、そのため内筒のベーンを押す力に変動を生じ、強く押せば、内筒とベーンが磨り減り、あるいは焼き付きなども起こす恐れがあり、ギヤで内筒を速くしたり遅くしたり回転させれば問題は解決し、それは不可能ではないが、しかし構造が複雑でコストが増すことになり、内筒そのものの質量が小さい方が有利であるが、内筒とベーンの接触面を大きくすることも解決方法であり、例えばレシプロエンジンのピストンやコンロッドなどはかなりの速度で運動し、次には停止状態になり、またかなりの速度で運動するようになっている。
本発明の作動中は内筒の運動速度が変化するが、停止状態になることはなく、レシプロエンジンほど激しい変動はない、しかしピストンとシリンダー、コンロッドとクランクピンなどの結合部分では、それぞれの間に油膜を作り、そのためピストンとシリンダー、コンロッドとピストンをつなぐピンなどの部分が直接接触しないよう油膜を作るようになっており、焼き付きや磨り減りを防止しており、そこで本発明も内筒とベーンの接触部分を大きくすれば、同じ事で防止でき、第１８図で説明すると、内筒２にバネ２Ｂで押される伸縮部材２Ｃがあり、その先に接触面積を大きくした接触部材２Ａがあり、それがベーン３と接触することで、油膜を作る面を大きくし、問題を解決することができ、なおこの図ではベーンと内筒の交差する距離が同じになるよう、ベーンの中側を薄くし、第１５図で示した方法と第１７図で示した方法を組み合わせてある。
内筒が速く回転するほど、また外筒に対し内筒が偏芯するほど、内筒はベーンに強く当接するが、ゆっくり回転するものはなんら接触面積を大きくする必要はなく、第１９図では接触面積を小さくし、また同じ部分を接触させないように回転させるもので、図のように接触部材２Ａに断面が円で棒状のものを用い、それをベーンと接触させれば、接触部材断面は円状なため回転し、同じ部分が接触し続けることがなく、同じ部分磨り減ることもないが、もしそれが回転しないことのないように、右図のように接触部材に図のように歯を設け、またベーン３にも図のように歯を設ければそれぞれの歯が噛み合い、内筒２はベーン３を往復動し、噛み合う歯のため接触部材２Ａは回転し、同じ部分が磨り減ることはない。
第２０図では気密保持の問題であるが、外筒と内筒の接触部分からオイルなどが漏れるのは防ぎやすいが、特に高圧ガスなどではほんのわずかな隙間からでも漏れる恐れがあり、そのためレシプロエンジンなどではピストンリングの発明で大きな効果が得られ、用いられており、そこで本発明でも同じように内筒あるいは外筒に、ここでは内筒に、図（ａ）及び図（ｂ）に示すように、Ｔ字型の気密保持部材２Ｅを、筒の端から端に至るものを複数個図のように用い、図（ｃ）に示すようにバネ２Ｆで常に外筒１側に押せば、あるいは図示しないが、ピストンリングのように高圧のガスで押すことも可能であり、また内筒と平板はバンケルエンジンのようにサイドシールを用いればよく、十分気密を保つことができる。
油圧ポンプその他で用いられるベーン型やアキシャルタイプなどに可変容量型があるが、本発明においても可変容量型が可能であり、第２１図を説明すると、左図はベーン３がある部分の断面であり、右図はベーン３の手前の断面であり、左図は最も容積が大きい状態であり、左図の左側平板８にバネ２４があり、そのバネ２４の嵌り込んだ溝は図の右側から見れば円状で、丁度内筒２が嵌り込める溝であり、バネ２４に押された内筒２は右側のシャフト４と一体化された平板８に接しており、その内筒２にベーン３が図のように嵌り、ベーン３で内筒２が回転させられ、右側の平板８は、左右にスライドできるようにベーン３の嵌り込む部分が欠けており、左側の平板８を回転させず固定し、シャフト４を回転させれば右側の平板８が回転し、その平板８でベーン３と、ベーン３と一体化された外筒１も回転させられ、そのため内筒２も回転し、右側の平板８を左方向にスライドすれば、左右の平板８の間隔が変化し、内筒２も平板８の動きに合わせて左に移動し、そのため吸入室と排出室の大きさが小さくなり、平板８を右移動させれば吸入室と排出室の大きさが増大し、可変容量型にすることができる。
第２２図も可変容量型であるが、これも左図はベーン３の部分の断面であり、右図はベーン３の手前の断面であり、図のように左側の平板８に嵌り込んだシャフト４とベーン３が一体化され、右側の平板８は外筒１と一体化され、ベーン３とシャフト４の部分を欠いているので左右にスライドでき、内筒２も第２１図に示したように左側の平板８の円状の溝に嵌り込むようになっているが、バネの力で戻るのではなく、戻し部材１７を第２３図に示すが、円状の部分は内筒２と同じ大きさであり、そこから上方に３つの部分が伸びており、これと同じ大きさの溝が左側の平板８にあり、その溝を戻し部材１７が左右に移動でき、戻し部材１７の上方に伸びた１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの３点と円状の下の部分が、第２２図の外筒１の左側のＬ型部分１Ａで、外筒１の左外にはみ出さぬようになっており、その戻し部材１７と右側平板８で内筒２が挟まれており、右側の平板８の左右の移動で内筒２も移動し、左側の平板８を固定し、右側の平板８を移動させることで可変容量型にでき、右図は容量をいくらか減らした状態を示し、右側の平板８から筒状にシャフト４の周りに延長し、その先を図のようにＬ型にし、その凸部に操作杆１８の凹部を図のように噛み合わせれば、回転する平板８を操作杆１８で左右に移動できる。
第１０図に示したようなものの平板を左右に移動させるには、ベーン３とシャフト４が一体化されているので、第２１図で示すように右側の平板８と外筒１を切り離し、ベーン３とシャフト４の部分を第２２図のように欠けば、右側の平板８は左右にスライドでき、簡単に可変容量型にできることがわかる。
第２４図から第２６図は、第２２図に示したものの容量を変える方法を、回転を利用して変えるもので、第２４図は本発明の上半分を示してそれぞれのものがどのようにあるかを示し、さらに説明しやすく拡大したのが第２５図で、さらに第２５図の凸部を拡大したのが第２６図で、第２４図の上部に位置する所を第２５図に示しており、第２５図に示すように外筒１に凸部２２があり、その外筒１を、両端をＬ型にして外筒１を両端で挟んで外筒１を移動させ、筒の周りにネジを持つネジ持ち部材１９があり、そのネジ持ち部材１９の中に凸部２３を持つ棒状部材２０が図のようにあり、その左端に凹部を持ち、その凹部の部分はリング状で、操作杆１８の凸部と図のように噛み合い、ネジ持ち部材１９で回転させられても、操作杆１８と噛み合い続けられ、ネジ持ち部材１９の外周りにもネジ持ち部材２１があり、そのネジ持ち部材２１のネジとネジ持ち部材１９のネジが噛み合って、ネジ持ち部材２１は固定され、その中でネジ持ち部材１９が例えば右に回転すれば、そのネジ持ち部材１９は右に移動し、左に回転すれば左に移動するようになっている。
第２５図で示す状態は、第２６図で外筒１の凸部２２とネジ持ち部材１９の凸部２３が図のような状態にあり、この凸部はトランスミッションなどで見られるギヤ変換をするときに使われるものに似ており、この状態では外筒１が回転しても、外筒１の凸部２２とその外側のネジ持ち部材１９の凸部２３が噛み合わず、ネジ持ち部材１９は回転しないが、もし操作杆１８を右に移動させれば、棒状部材２０も右に移動し、第２６図に示す凸部２３が、外筒１の凸部２２の間に点線で示すように嵌り込むこととなり、そのため外筒１の回転でネジ持ち部材１９も回転させ、右回転ならば外筒１は右に移動し、必要な位置に来たら操作杆１８で外筒１の凸部と棒状部材１９の凸部の噛み合いをはずせば、外筒１は移動を止めるが、もしその凸部の噛み合いをはずさなかったとしても、第２５図の下側の図の右側を見ると、凸部の噛み合った状態は、図のようにネジ持ち部材１９から棒状部材２０が右側にはみ出した状態であり、そのため外筒１は右移動するが、棒状部材２０の端がネジ持ち部材２１の右端のＬ型部分に当たり、さらに回転のため右に移動すれば棒状部材は右に移動できないが、ネジ持ち部材１９は右に移動するため、凸部２２と凸部２３の噛み合いははずれ、ネジ持ち部材１９の回転が止まり、そのため外筒１の右移動も止まり、外筒１と一体化した平板８の移動も止まり、反対方向も同じようになるため、このような方法でも容量を変化できる。
これまで示したベーンが１つのものは、回転すると吸入や排出の量に変動が生じ、吸入量や排出量が脈動し、出力機にすれば、出力も脈動することになり、そこで外筒、内筒、ベーンで構成されたローターを多く組み合わせれば、吸入量や排出量さらに出力トルクなども平滑化させることができるが、第２７図に示すように２つのローターを組み合わせただけでも、十分平滑化できるもので、この図はベーン３の両側に吸入管と排出管を設けた、吸入管と排出管も回転するものの間略図であり、上のローターは図のように排出量が最大で、下のローターの排出量は全く無く、上のローターがさらに右回転すれば、排出量は右回転するほど排出量が減り、下のローターは右回転するほど排出量が増え、ベーン３の位置を９０度回転した位置を図のように点線で示したが、上のローターは排出量がだんだん減るが、下のローターの排出量はだんだん増え、２つのローターを１つに組み合わせることで、排出量や吸入量を平滑化することができ、より多くのローターを組み合わせればより平滑化することができ、出力機もこのようにすれば、出力トルクも平滑化される。
産業上の利用可能性
これまでのベーン型ポンプやモーターなどに見られる構造のものは、ベーンを長くするとベーンの強度が小さくなり、エンジンなどの衝撃的燃焼による圧力などに耐えるものを作るのは難しい、しかしながら本発明はベーンをケーシング側からも支えられ、構造によってはベーンのかなり多くの面からも支えられ、大幅にベーンの強度を高められ、今までとは全く違った、エンジンなどにも使用でき、エンジンとした場合、可変容量型にすることが可能なため、エンジンの排気量を変化させることさえ可能になり、またスターリングエンジンなどは多くの可能性を持ちながら、まだあまり使用されてはいないが、この分野も本発明でさらに普及することが期待でき、さらに新たな使い道の可能性も持ち、例えばアキシャルタイプのようなピストンモーターを見ると、高圧をかけると往復運動を回転運動に変えるため、各部品の擦れ合う面に高圧がかかり、そのため油膜を切り、焼き付きを起こし、また油圧とした場合キャビテーションなどによっても焼き付きを生じ、高価なモーターなどが駄目になるが、本発明はキャビテーションが発生しても、気泡はすべて排出でき、そのため焼き付きなどは起こりにくく、摩擦も少なく、ベーンにかかる高圧をそのまま回転運動に変えられ、各部品と部品の擦れ合う面に圧力がかからず、そのため精密に作る必要がなく、高価な材質を必要とせず、安価にでき、これまで使いたくとも高価なため使えないといった問題を解決し、大幅に小型軽量化され、多くの分野をさらに発展させる。
なお本発明は全く新しい使い道の可能性を持つため、使われないかもしれないローターも示している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、外筒、平板、ベーンを一体化した形式の左は右図の断面図、右は左図の断面図であり、第２図は、吸入と排出の説明図であり、第３図も吸入と排出の説明図であり、第４図も吸入と排出の説明図であり、第５図は、外筒と平板を切り離した形式の断面図であり、第６図は、前図の内筒を弁とする説明図であり、第７図は、弁を設けた説明図であり、第８図は、シャフトを使用しない形式の説明図であり、第９図もシャフトを使用しない形式の説明図であり、第１０図は、偏芯しないシャフトを使用する形式の説明図であり、第１１図は、ベーンを外筒と内筒で支える形式の説明図であり、第１２図は、ベーンの数を多くした形式の説明図であり、第１３図もベーンの数を多くした形式の説明図であり、第１４図は、吸入、排気を大きくした形式の説明図であり、第１５図は、ベーンと内筒の説明図であり、第１６図もベーンと内筒の説明図であり、第１７図もベーンと内筒の説明図であり、第１８図もベーンと内筒の説明図であり、第１９図もベーンと内筒の説明図であり、第２０図は、外筒と内筒の説明図であり、第２１図は、可変容量型の説明図であり、第２２図も可変容量型の説明図であり、第２３図は、戻し部材の図であり、第２４図は、可変容量型の容量を変化させる説明図であり、第２５図も可変容量型の容量を変化させる説明図であり、第２６図も可変容量型の容量を変化させる説明図であり、第２７図は、吸入、排気を平滑化させる説明図である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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