JP4919963B2 - Rotating machine - Google Patents
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Description
この発明は、ポンプ、エンジン、アクチュエータ等として機能し得る回転機械に関する。 The present invention relates to a rotating machine that can function as a pump, an engine, an actuator, or the like.
外部動力を利用して作動する回転機械、或いは作動流体や燃料を注入して動力を出力する回転機械には、例えば偏心動作を利用したポンプ/モータやアクチュエータ、あるいはレシプロ型のピストン運動から回転動力を取り出すエンジン等が広く一般に知られている。これらの回転機械は特に例示するまでもなく周知である。 For a rotary machine that operates using external power, or for a rotary machine that outputs power by injecting working fluid or fuel, for example, a pump / motor or actuator using eccentric operation, or rotational power from reciprocating piston motion. Engines that take out slag are widely known. These rotating machines are well known without needing to be specifically illustrated.
ところが、これら従来のポンプ、エンジン、アクチュエータ等は、ピストンの往復運動やシリンダブロックの偏心に伴う回転中心と回転する部分の重心の不一致によってエネルギーのロスがあり、そのために発生する振動、騒音も大きいという問題があった。 However, these conventional pumps, engines, actuators, etc. have energy loss due to the discrepancy between the center of rotation and the center of gravity of the rotating part due to the reciprocating movement of the piston or the eccentricity of the cylinder block, and the vibration and noise generated due to this are large. There was a problem.
また、偏心していない構造のポンプ等もあるが、このタイプのものはハウジング内でロータがハウジング内壁に線接触するかしないかの状態で回転するようになっているのが通例であるため、気密性が悪く、それを補うために大型化、高回転化したものになっており、高圧ポンプやエンジンには不向きであった。 In addition, there are pumps with a structure that is not eccentric, but this type is typically hermetically sealed because the rotor rotates in the housing with or without linear contact with the inner wall of the housing. It is not suitable for high-pressure pumps and engines because it has poor performance and has been increased in size and rotation to compensate for it.
本発明は、これらの課題に着目してなされたものであって、従来の回転機械の欠点をなくして、電気モータのような高効率、低振動、低騒音、高速回転を可能とする構造の回転機械を実現し、この回転機械をポンプ、エンジン、アクチュエータ等として有効に活用できるようにすることを目的としている。 The present invention has been made paying attention to these problems, and eliminates the disadvantages of conventional rotating machines, and has a structure that enables high efficiency, low vibration, low noise, and high-speed rotation like an electric motor. An object is to realize a rotating machine and to make effective use of the rotating machine as a pump, an engine, an actuator, or the like.
本発明は、以上の目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明の回転機械は、回転部を二つにして、その一部分の形状を扇形にし、回転部の扇形はその形状が持つ球面の仮想中心点を同じ中心にして、互いに直角をなす回転面で当たらないようにタイミングを合わせて回転するようにした。その際、一つの回転部は扇形の小さい方の球面側より、もう一つの回転部は扇形の大きい方の球面側より支持される構造を持つようにして、その支持部と、回転経路のカバー部、及び二つの回転部によって作られた閉じた領域が、回転部の回転により変化する構造を有するものとしたものである。 That is, the rotating machine of the present invention has two rotating parts, and a part of the fan shape is a fan shape, and the fan shape of the rotating part rotates at right angles to each other with the virtual center point of the spherical surface of the shape as the same center. Rotate in time so that it doesn't hit the surface. At that time, one rotating part is supported from the smaller spherical side of the sector, and the other rotating part is supported from the larger spherical side of the sector, so that the supporting part and the rotation path cover are supported. The closed region formed by the rotating part and the two rotating parts has a structure that changes as the rotating part rotates.
このように構成すると、回転中に回転経路の交叉する部分で、一つの回転部がもう一つの回転部の回転経路の前方、後方を閉じる形になる。回転経路の周囲はカバー部と回転部の支持部で閉じられているため、回転部の前方の閉じられた領域は回転と共に狭くなり、回転部の後方の閉じられた領域は回転と共に広くなる。そこで、カバー部の回転経路の交叉する部分近くの位置に穴をあけると、ポンプ、アクチュエータとして機能することとなる。 If comprised in this way, one rotation part will become the form which closes the front and back of the rotation path of another rotation part in the part which a rotation path cross | intersects during rotation. Since the periphery of the rotation path is closed by the cover part and the support part of the rotation part, the closed area in front of the rotation part becomes narrower with rotation, and the closed area behind the rotation part becomes wider with rotation. Therefore, if a hole is made near the intersecting portion of the rotation path of the cover portion, it functions as a pump and an actuator.
そして、これにより可動部を往復運動や偏心回転運動をしない構造にすることができるので、振動や騒音の問題を有効に解決することができ、また、回転部と回転経路とが広範囲にわたって面接触もしくはこれに近い状態に近接させることができるので、気密性を格段に高め、小型・低回転であっても高効率で作動する回転機械とすることが可能となる。 As a result, the movable part can be structured not to reciprocate or eccentrically rotate, so that the problems of vibration and noise can be effectively solved, and the rotating part and the rotating path are in surface contact over a wide range. Alternatively, since it can be brought close to a state close to this, the airtightness can be remarkably improved, and a rotating machine that operates with high efficiency even with a small size and low rotation can be achieved.
具体的には、側面形状を概略扇形に、外周面及び内周面の形状を同じ仮想中心点を持つ部分球面状にした2つの回転部が、前記仮想中心点周りに互いに直角をなす回転面で干渉しないように、タイミングを合わせて同期回転するように構成する。その際、一つの回転部は内周面側に支持部を有し、もう一つの回転部は外周面側に支持部を有し、その支持部とともに回転経路を覆う位置にカバー部を設けて、互いの回転部が相手方の回転部の回転経路を交叉部において経過的に遮る形で回転することにより、その遮っている間、支持部、カバー部、回転部の側面、及びもう一方の回転部の端面によって閉じられた空間が両回転部の回転とともに拡縮変化するように構成する。また、回転部の回転方向の前方及び後方の端面を回転方向に対し逆向きに斜めの角度で切って、両回転部の扇形の長い方の円弧がほぼ180°の領域を占め、一方の回転部の前端面の尖端が交叉部に進入する際、その交叉部から同時に退出しようとする他方の回転部の後端面を当該一方の回転部の前端面に対して逆向きに斜めの角度となるように配置するとともに、他方の回転部の前端面の尖端が交叉部に進入する際、その交叉部から同時に退出しようとする一方の回転部の後端面を当該他方の回転部の前端面に対して逆向きに斜めの角度となるように配置する。このように、両交叉部において何れか一方の回転体の尖端と何れか他方の回転体の斜面とが線接触した状態で当該両交叉部を通過しながら相対移動し得るように構成し、前記両回転経路の交叉部の直近にポートを形成したことを特徴とする。 Specifically, two rotating parts having a substantially fan-shaped side surface and a partially spherical shape having the same virtual center point on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface are perpendicular to each other around the virtual center point. In order not to interfere with each other, it is configured to rotate synchronously at the same timing. In that case, one rotating part has a supporting part on the inner peripheral surface side, and the other rotating part has a supporting part on the outer peripheral surface side, and a cover part is provided at a position covering the rotation path together with the supporting part. Rotating each other's rotating part in a manner that obstructs the rotation path of the other rotating part at the crossing part, so that the supporting part, the cover part, the side face of the rotating part, and the other rotation The space closed by the end face of the part is configured to expand and contract with the rotation of both rotating parts . Also, the front and rear end faces in the rotation direction of the rotating part are cut at an oblique angle in the opposite direction to the rotating direction, and the longer arc of the fan-shaped parts of both rotating parts occupies a region of approximately 180 °, and one rotation When the tip of the front end surface of the part enters the crossing part, the rear end surface of the other rotating part that tries to retreat simultaneously from the crossing part is inclined at an angle opposite to the front end face of the one rotating part. And when the tip of the front end surface of the other rotating part enters the crossing part, the rear end surface of one rotating part that tries to retreat from the crossing part simultaneously with respect to the front end surface of the other rotating part And arrange them at an oblique angle in the opposite direction. In this way, in the crossing portion, the tip of one of the rotating bodies and the slope of the other rotating body are in line contact with each other and configured to be relatively movable while passing through both the crossing portions, A port is formed in the immediate vicinity of the intersection of both rotation paths .
このようにすれば、両回転部の間に隙間を空けずに気密性を保って回転する構造を実現 In this way, a structure that rotates while maintaining airtightness without leaving a gap between the rotating parts is realized. することができる。can do.
以上、本発明によれば、可動部である回転部及び支持部が稼動時に慣性抵抗を発生し難い回転構造にできるので、振動や騒音を低減することができ、高回転にも耐用し得る回転機械、これを利用したポンプ/モータ、アクチュエータ、エンジンを実現することができる。また、回転部と回転経路との間で高気密性を保つことができるので、従来の無偏心タイプのものと比べてもよりエネルギーロスの少ない回転機械等としての利用が可能となる。 As described above, according to the present invention, since the rotating part and the supporting part, which are movable parts, can have a rotating structure that hardly generates inertial resistance during operation, vibration and noise can be reduced, and rotation that can withstand high rotations. A machine, a pump / motor, an actuator, and an engine using the machine can be realized. In addition, since high airtightness can be maintained between the rotating part and the rotating path, it can be used as a rotating machine or the like with less energy loss as compared with a conventional non-eccentric type.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この実施形態の回転機械は、図1に実線で示す2つの回転部1(1a、1b)を、同図中想像線で示す互いに直交する回転面に設けた回転経路5a、5bに沿って干渉することなく同期回転させるようにしたものである。回転経路5a、5bは図2及び図6に示すカバー部2によって一部が覆われ、回転部1a、1bは図3〜図5に示す支持部4、3にバックアップされた状態で回転経路5a、5b内に配置される。そして、この状態で回転部1aと支持部4からなる可動部が回転経路5aを閉止した状態で回転し、回転部1bと支持部3からなる可動部が回転経路5bを閉止した状態で回転する構造をなす。図7は回転部とカバー部の組付関係を示す分解図である。
The rotating machine of this embodiment interferes with two rotating parts 1 (1a, 1b) indicated by solid lines in FIG. 1 along rotating
具体的に説明すると、回転部1(1a、1b)の外周11及び内周12は同じ仮想中心点Oを持つ球面であり、側面13はその球面である外周11から内周12にかけて球面の中心すなわち同じ仮想中心点Oに向かう線の集まりによって作られる曲面で形成される。この曲面は円錐面である。本明細書において、回転部1の側面形状を「扇形」と称しているが、正確には図1等に明らかなように、外周11と内周12、及び後述する端面14によって形成される側面視部分円環状のものである。他に「扇形」、「扇」と言う場合には同様の意味である。
More specifically, the
この回転部1は回転経路5a、5b内において180°よりもやや小さい領域内、すなわち両回転経路5a、5bの交叉部にかからない領域に収まる大きさ(扇の角度が150°程度)にしてあり、回転方向の前方及び後方の端面14の形状は特に限定していない。このようにしても、ある回転位置で気密性がなくなるだけで基本的な機能は同様だからである。回転部1が回転経路5a、5b内においてほぼ180°の領域を占める例については後述する。
The
図3〜図5は回転部1a、1bを支持部4、3で支持した状態である。各図において符合31、41で示す部分は扇形をなす回転部1の外周面11及び内周面12と同じ仮想中心Oを持つ球面状の支持面であり、これらの支持部3、4は扇形をなす回転部1の外周側円弧又は内周側円弧をバックアップする位置から円環状に周回するまで拡張した形状を持つ。支持部3,4のうち、支持面31、41を除くその他の部分の形状は任意であって、回転部1の扇形部分の円弧の長さと図3及び図4における紙面に垂直方向の幅、並びに、外周面11及び内周面12を構成する球面の直径は自由に定めることができる。
3 to 5 show a state in which the
図2及び図6及び図7に示すカバー部2については、図中縦方向の回転経路5aの外周側を閉止するカバー外壁22、及び図中横方向の回転経路5bの内周側を閉止するカバー内壁21は同じ仮想中心点Oを持つ球面からなり、回転経路5bの上下を覆うカバー側壁23、24、25、26及び回転経路5aの左右を覆うカバー側壁27a、27b、28a、28bは同じ仮想中心点Oに向かう線の集まりによって作られる曲面で形成される半円に近いものである。これらの曲面も回転部1b、1aの側面13の形状に対応した円錐面である。
2, 6, and 7, the cover
図2、図6及び図7に示すカバー部2の縦方向の回転経路5aに図1、図4、図5及び図7の回転部1(1a)が、また図2、図6及び図7に示すカバー部2の横方向の回転経路5bに図1、図3、図5及び図7の回転部1(1b)が、それぞれ収容される。回転部1(1a)は支持部4とともに可動部を構成し、回転部1(1b)は支持部3とともに可動部を構成し、これらの可動部がカバー部2に対して仮想中心点Oの周りを回転する。
The rotating portion 1 (1a) of FIGS. 1, 4, 5 and 7 is also provided in the
以上により、回転部1(1a、1b)の側面が回転経路5a、5b同士の交叉部分を除く部位においてカバー側壁23、24、25、26、27a、27b、28a、28bにより8箇所がカバーされ、縦方向の回転経路5aに配置される回転部1aの外周面11が回転経路5a、5b同士の交叉部分を除く部位において部分球面状のカバー外壁22によって上下2箇所がカバーされ、横方向の回転経路5bに配置される回転部1bの内周面12が回転経路5a、5b同士の交叉部分を除く部位において部分球面状のカバー内壁21によって左右2箇所がカバーされる。
As described above, the side surfaces of the rotating portion 1 (1a, 1b) are covered by the
そして、回転経路5aの内周側が両回転経路5a、5bの交叉部を含めて回転部1aの内側をサポートする円環状の支持部4によって閉止され、回転経路5bの外周側が両回転経路5a、5bの交叉部を含めて回転部1bの外側をサポートする円環状の支持部3によって閉止される構造をなす。
And the inner peripheral side of the
このとき、カバー部2のうちこれら回転部1aと支持部4からなる可動部と接する部分の形状、および回転部1bと支持部3からなる可動部と接する部分の形状は、それらの可動部が回転したとき常時カバー部2の各部位と密接に摺接して気密性が保たれるようにしている。
At this time, the shape of the portion of the
そして、カバー部2の適当な場所に穴を設け、これらを入出力ポートとすることによって、ポンプ、アクチュエータとして機能させるようにしている。
Then, holes are provided at appropriate locations in the
本実施形態における穴は、図6に示すように各交叉部近傍における縦方向の回転経路5aのカバー外壁22に各々2箇所(P1、P2、P3、P4)、各交叉部近傍における横方向の回転経路5bのカバー内壁に各々2箇所(P5、P6、P7、P8)、計8箇所に設けてある。
As shown in FIG. 6, there are two holes (P1, P2, P3, P4) on the cover
次に、この回転機械の作動を簡単に説明する。例えば系が図8の回転状態にあり、回転経路5a、5bの各交叉部で、回転部1a(1b)がもう一方の回転部1b(1a)の回転経路5b(5a)の前方、後方を閉じる形になると、回転部1b(1a)の前方と回転部1a(1b)の側面との間の閉じられた領域Sb1(Sa1)は回転と共に狭くなり、回転部1b(1a)の後方と回転部1a(1b)の側面との間の閉じられた領域Sb2(Sa2)は回転と共に広くなる。よって、この図の場合、P1、P8が流入ポートとなり、P2、P7が流出ポートとなる。あるいは、系が図8に対して180°位相のずれた図9の回転状態にあり、回転経路5a、5bの各交叉部で、回転部1a(1b)がもう一方の回転部1b(1a)の回転経路5b(5a)の前方、後方を閉じる形になると、回転部1b(1a)の前方と回転部1a(1b)の側面との間の閉じられた領域Sb3(Sa3)は回転と共に狭くなり、回転部1b(1a)の後方と回転部1a(1b)の側面との間の閉じられた領域Sb4(Sa4)は回転と共に広くなる。よって、この図の場合、P4、P6が流入ポートとなり、P3、P5が流出ポートとなる。
Next, the operation of this rotating machine will be briefly described. For example, the system is in the rotating state of FIG. 8, and at each crossing portion of the
図10〜図19は更に回転経路5a、5bを展開して30°ごとに目盛を振ったものを示しており、各図の右肩には図10の状態から回転部1a、1bがどれだけ回転したか、その位相差が記してある。図13の状態が図8に、図17の状態が図9にほぼ対応している。各ポートP1〜P8には図示しない流路が接続され、それらの流路には適宜の給排弁が設けられているものとする。
FIGS. 10 to 19 show the
図10の状態は、両回転部1a、1bの前端が交叉部に進入する瞬間を示す。この状態では、8つのポートP1〜P8のうち、ポートP1、P3、P5、P8の4つは全て「閉」、あとのポートP2、P4、P6、P7の4つは「開」の状態となる。この前後において、回転経路5a、5bの交叉部は遮断されていないため、空間の閉じ込め状態での拡縮は起こらない。但し、ポートP1〜P8の給排弁を閉止しておく必要がある。
The state of FIG. 10 shows the moment when the front ends of both rotating
図10から15°位相が進んだ図11の状態では、ポートP1、P8が閉→開に切り替わり、ポートP3、P5は依然として「閉」、ポートP2、P4、P6、P7は依然として「開」である。この前後においても、回転経路の交叉部5a、5bは遮断されておらず、空間の閉じ込め状態での拡縮は起こらない。この間、図10の状態と同様、ポートP1〜P8の給排弁を閉止しておく必要がある。
In the state of FIG. 11 in which the phase is advanced by 15 ° from FIG. 10, the ports P1 and P8 are switched from closed to open, the ports P3 and P5 are still “closed”, and the ports P2, P4, P6 and P7 are still “open”. is there. Even before and after this, the
図10から30°位相が進んだ図12では、ポートP1〜P8の状態は図11と同じであるが、この段階で回転経路5a、5bの交叉部が両回転部1a、1bによって完全に遮断される。このため、この位置から領域Sa2、Sb2が閉じ込められて拡張が開始され、この部位に開口するポートP1、P8の給排弁を開く。これにより、領域Sa2、Sb2にはポートP1、P8を介して流体が流入する。
In FIG. 12, in which the phase is advanced by 30 ° from FIG. 10, the states of the ports P1 to P8 are the same as those in FIG. 11, but at this stage, the intersections of the
図10から60°位相が進んだ図13の状態では、ポートP4、P6が「閉」になる。このため、少し手前の位置から領域Sa1、Sb1が閉じ込められて縮小が開始され、この部位に開口するポートP2、P7の給排弁を開く。これにより、領域Sa1、Sb1内の流体はポートP2、P7を介して流出する。 In the state of FIG. 13 in which the phase is advanced by 60 ° from FIG. 10, the ports P4 and P6 are “closed”. For this reason, the regions Sa1 and Sb1 are confined from a position slightly ahead, and the reduction starts, and the supply and discharge valves of the ports P2 and P7 that open to these portions are opened. Thereby, the fluid in the regions Sa1 and Sb1 flows out through the ports P2 and P7.
図10から150°位相が進んだ図14の状態は、両回転経路1a、1bの交叉部から両回転部1a、1bの後方が退出し始める瞬間であり、ポートP3、P5が閉→開になり、領域Sa2、Sb2の閉じ込み状態での拡張が終了する。このため、これらの部位に開口するポートP1、P3、P5、P8の給排弁を閉じた状態にする。
The state of FIG. 14 in which the phase is advanced by 150 ° from FIG. 10 is the moment when the rear of both rotating
図10から180°位相が進んだ図15の状態は、両回転部1a、1bの前端が図10とは反対側の交叉部に進入する瞬間を示す。この状態では、8つのポートP1〜P8のうち、ポートP1、P3、P5、P8の4つは「開」、あとのポートP2、P4、P6、P7の4つは「閉」の状態となる。この前後において、回転経路5a、5bの交叉部は遮断されていないため、空間の閉じ込めによる拡縮は起こらない。このため、ポートP1〜P8の給排弁を閉止しておく。
The state of FIG. 15 in which the phase is advanced by 180 ° from FIG. 10 shows the moment when the front ends of both rotating
図10から210°位相が進んだ図16の状態では、ポートは図15と同じ状態であるが、この位置から回転経路5a、5bの交叉部が両回転部1a、1bによって完全に遮断される。このため、この位置から領域Sb4、Sb4が閉じ込められて拡張が開始され、これらの部位に開口するポートP4、P6の給排弁を開く。これにより、領域Sa4、Sb4にはポートP4、P6を介して流体が流入する。
In the state of FIG. 16 in which the phase is advanced by 210 ° from FIG. 10, the port is in the same state as in FIG. 15, but from this position, the intersection of the
図10から270°位相が進んだ図17の状態では、新たにポートP1、P8が開→閉になる。このため、領域Sa3、Sb3が閉じ込められて縮小が行われ、これらの部位に開口するポートP3、P5の給排弁を開く。これにより、領域Sa3、Sb3内の流体はポートP3、P5を介して流出する。 In the state of FIG. 17 in which the phase is advanced by 270 ° from FIG. 10, the ports P1 and P8 are newly opened → closed. For this reason, the regions Sa3 and Sb3 are confined and reduced, and the supply / discharge valves of the ports P3 and P5 that open to these regions are opened. As a result, the fluid in the areas Sa3 and Sb3 flows out through the ports P3 and P5.
図10から330°位相が進んだ図18の状態では、両回転経路5a、5bの交叉部から回転部1a、1bの後方が退出し始める。これに先立ち、少し前に実質的にポートP2、P7が閉→開となり、領域Sa4、Sb4の綴じ込み状態での拡張が終了する。このため、これらの部位に開口するポートP2、P4、P6、P7の給排弁を閉じた状態にする。
In the state of FIG. 18 in which the phase is advanced by 330 ° from FIG. 10, the rear of the
図10から345°位相が進んだ図19の状態では、両回転部1a、1bが回転経路5a、5bの交叉部から退出し始め、交叉部の遮断が解除されるので、全てのポートP1〜P8の給排弁を閉止しておく。
In the state of FIG. 19 in which the phase of 345 ° has advanced from FIG. 10, both rotating
すなわち、この回転機械は、図17に示したように一方の回転部1a(1b)の進行方向の中心がカバー部2の交差部中央にある時、もう一方の回転部1b(1a)の進行方向の中心もカバー部2の反対側の交叉部中央にある位置関係にあり、二つの回転部1a、2aが同じ速度で同時に回転し始めると、図17の状態ではポートP4、P6が流入ポート、ポートP3、P5が流出ポートとなり、図13の状態ではポートP1、P8が流入ポート、ポートP2、P7が流出ポートとなる。このように、二つの交差部で分けられた回転経路5a、5bの8つのポートが入れ替わりながら、給排弁の開閉タイミングに多少のずれはあるにせよ、基本的に4つのポートにおいて流体の流入、流出が同時に行われることとなる。
That is, in this rotating machine, when the center of the rotating direction of one
したがって、この回転機械は、連動機構を介して外部から回転動力が与えられることにより、流入ポートから吸込んだ流体を流出ポートから吐出するポンプとして機能させることができ、逆に流入ポートに高圧流体を供給し流出ポートをドレンとすることにより、連動機構から回転動力を取り出してモータあるいはアクチュエータとして機能させることができる。勿論、逆方向の回転に対しても流出入ポートの関係が逆になるだけで上記と全く同様に作動し得る。 Therefore, this rotary machine can function as a pump that discharges the fluid sucked in from the inflow port from the outflow port by receiving rotational power from the outside via the interlocking mechanism. By supplying and draining the outflow port, the rotational power can be taken out from the interlocking mechanism and function as a motor or an actuator. Of course, the operation can be performed in the same manner as described above only by reversing the relationship of the inflow / outflow ports with respect to the reverse rotation.
因みに、図20に簡単な連動機構6を例示する。この連動機構6は、回転部1aの内周側を支持する支持部4の内周と回転部1bの外周側を支持する支持部3の側面とに、それぞれラック歯6a、6bを周回形成し、これらのラック歯6a、6bに噛合する位置にピニオン歯61を備えたシャフト62を設けたものであり、このシャフト62の回転により、ラック歯6a、6bを介して2つの支持部3、4が仮想軸心点Oを通る直交軸周りに同期回転するようになっている。そして、ピニオン歯61とラック歯6a、6bの歯数を適宜に設定することにより、両支持部3、4ひいては両回転部1a、1bの回転速度を合致させることができる。勿論、これ以外の連動機構も採用可能である。また、給排弁の開閉タイミングは、例えばシャフト62の回転を利用し、電気的、機械的な通常の手法によって容易に同期をとることができるし、また圧力差による自動開閉弁も考えられる。
Incidentally, a
この回転機械の一組立手順としては、図7に示すカバー部2のカバー内壁21、22、カバー側壁23、24、25、26、27a、27b、28a、28bを別々に作成し、回転部1b及び外側支持部3からなる可動部は大円Z(図7に示す赤道部)で2つに切って作成する。そして、回転部1a及び内側支持部4からなる可動部にカバー外壁22及びカバー側壁27a、27b、28a、28bを被せる作業と、大円Zで分割した各々の可動部をその間にカバー内壁21を介在させて突き合わせ両側からカバー外壁23、24、25、26を被せる作業とを相互に干渉させずに行い(つまり分割した可動部を突き合わせる際に回転部1a及び内側支持部4からなる可動部を間に介在させ)、最後に隣接するカバー部間を接続ことにより、本実施形態の回転機械の組立を完了する。この場合、前述した連動機構6は、カバー取付前に両支持部3、4にラック歯6a、6bを取り付けるか刻設するかし、これらにピニオン歯61を有するシャフト62を組み付け、ピニオン歯61とラック歯6a、6bの位置調整などを行っておく。
As an assembling procedure of this rotating machine, cover
勿論、このような構造、手順に限定されるものではなく、対応するカバー内壁とカバー側壁(例えば21と23、24)、あるいはカバー外壁とカバー側壁(例えば22と27a、27b)などは一体的に作っても良い。また、例えば図7中矢印Tで示すように回転部1aの反対側の位置から外側支持部3を切断すると、必ずしも大円Zで分離せずとも中のパーツである回転部1a及び内側支持部4からなる可動部を挿入することができるし、カバー内壁21も2つの可動部が接合された後からでも装着することができる。
Of course, it is not limited to such a structure and procedure, and the corresponding cover inner wall and cover side wall (for example, 21 and 23, 24) or cover outer wall and cover side wall (for example, 22 and 27a, 27b) are integrated. You can make it. Further, for example, when the
また、扇形状の回転部1a、1bを内側と外側から支持する支持部4、3のうち、球面状の支持面41、31以外の部分は自由に作ることができるため、回転の中心Oと回転部1a及び支持部4からなる可動部の重心、あるいは回転の中心Oと回転部1b及び支持部3からなる可動部の重心を一致させることにより、回転時の振動、騒音、エネルギーの損失を有効に低減することができる。そのためには、支持面41、31以外の部分の肉厚を調整したり、別途にバランスウェイトを取り付けるなど、適宜の手段を講じることができる。そして、かかる支持面41,31以外の部位は、上述したように連動機構6やそれを含む動力伝達系の構成場所としても適切なものとなる。
In addition, among the
以上を踏まえ、両回転部1a、1bがほぼ180°の領域を占め、隙間を空けずに気密性を保って回転する構造としては、例えば、図21〜図24に示すように回転部1a、1bの回転方向の前方及び後方の端面14が回転方向に対し逆向きに斜めの角度で球の表面より中心Oに向かう面で切って、扇形の長い方の円弧の角度を180度にすることが挙げられる。図23は上記図10〜11の状態にほぼ対応し、図24は上記図15〜図16の状態にほぼ対応している。
すなわち、このものは、一方の回転部1a(1b)の前端面の尖端が交叉部に進入する際、その交叉部から同時に退出しようとする他方の回転部1b(1a)の後端面を当該一方の回転部1a(1b)の前端面に対して逆向きに斜めの角度で切ったことにより、当該一方の回転部の前端面の尖端と当該他方の回転部の後端面とが線接触した状態で相対移動し得るものである。
Based on the above, the
In other words, when the tip of the front end face of one
より厳密には、図22において紙面に垂直な方向への端面14a、14b同士の相対変位も考慮する必要があるため、総じて言えば、2つの回転部1a、1bの前方、後方の端面が回転しながら気密性を保つような面で構成され、その面は球面より中心に向かう線の集まりで形成されるものであると言うことができる。
More precisely, since it is necessary to consider the relative displacement between the end faces 14a and 14b in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 22, generally speaking, the front and rear end faces of the two
なお、端面14を斜めに構成する場合、図23及び図24に示すようにポートP1、P6は両回転経路5a、5bの交叉部の直近に位置することが望ましく、流体経路は斜めに接続することが好ましい。これらのポートP1、P6を設けるカバー部の位置としては、図25に示すようにカバー外壁22やカバー内壁21ではなくカバー側壁24、26を選択することが有効となる。反対側の交叉部においても事情は同じである。また、上記図10〜図19においても各ポートP1〜P8は極力両回転経路5a、5bの交叉部に近い位置に設けておくことが好ましいため、図25と同様の構成を採用することもできる。
When the
さらに、本発明の回転機械をエンジンとして使用する態様について略述する。 Furthermore, the aspect which uses the rotary machine of this invention as an engine is outlined.
この回転機械は、カバー部2の適当な場所に二つの経路をつなぐ接続部分(図13及び図18における想像線B参照)を設けることによって、回転経路1a、1bの一方で圧縮した気体をもう一方で爆発、膨張させ、エンジンとして機能させる。
In this rotating machine, by providing a connecting portion (see an imaginary line B in FIGS. 13 and 18) that connects two paths at an appropriate place of the
すなわち、エンジンについては、一方の回転経路5bにおいて回転部1bの回転方向の前方で圧縮が、後方で吸気が行われ、もう一方の回転経路5aにおいて回転部1aの回転方向の後方で爆発、膨張、前方で排気が行われるようにする。接続部分Bは、一方の回転経路5bにおいて回転部1bの回転方向の前方で圧縮された混合気体が、もう一方の回転経路5aにおいて回転部1aの回転方向の後方の爆発前の位置へ送り込まれる位置に設けたものである。その際、点火プラグは適宜位置に設ければよく、ディーゼルエンジンのように高圧により着火するように構成してもよい。
That is, with respect to the engine, compression is performed in front of the rotation direction of the
この場合、図10〜図19で説明した各ポートのうち、閉じ込められて混合気体の圧縮や爆発が行われる空間に開口するポートの給排弁は閉にし、それ以外の空間に開口するポートの給排弁は開放しておくようにする。 In this case, among the ports described in FIGS. 10 to 19, the supply / discharge valve of the port that is confined and opens to the space where the mixed gas is compressed or exploded is closed, and the port that opens to the other space is closed. Keep the supply / discharge valve open.
以上、本発明の実施形態や変形例について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment and the modification of this invention were demonstrated, the specific structure of each part is not limited only to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. is there.
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