JPWO2004042196A1 - ロータリ式シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、シリンダ室内における流体の気密性あるいは液密性を確保し、併せて回転シリンダ部材のラジアル方向への傾きを抑えて回転時の抵抗による損失を低減させることを目的とするもので、空洞部（２２）を挟んで対向するシリンダ室（２３ａ〜２３ｄ）と、シリンダ室（２３ａ〜２３ｄ）を径方向外側から塞ぐ側壁（２５）を有する回転シリンダ部材（２）と、該回転シリンダ部材（２）の回転軸心（ｏ）から偏心した回転中心位置（Ｘ）を中心として回転するピストン保持部材（５）と、回転中心位置（Ｘ）から偏心した自転中心位置（Ｘ１，Ｘ２）に回転可能に保持されるピストン（３，４）と、シリンダ室（２３ａ〜２３ｄ）に連通する流体の流入口および排出口等を備える。

Description

本発明は、ロータリ式シリンダ装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、回転運動によりピストンがシリンダ室内に出入りするように構成され、流体の圧送装置や流体モータ等として利用可能なロータリ式シリンダ装置の構造の改良に関する。

流体の圧送装置や流体モータ等として種々のロータリ式シリンダ装置が利用されている。その中には、図３１に示すような回転シリンダ部材２０１、すなわち、ピストン（図３２において符号２０４で示す）が摺動するための十字状の溝からなるシリンダ室２０２が円筒体に設けられることによって形成された回転シリンダ部材２０１を備えたものがある（例えば、国際公開第００／７９１０１号パンフレット参照）。回転シリンダ部材２０１は、例えば図３２に示すようにケーシング２０６に固定されたシリンダ支持軸２０５によって回転自在に支持され、さらにベアリング２０３によってラジアル方向荷重の一部と軸方向荷重が支持されている。この回転シリンダ部材２０１のシリンダ室２０２は、シリンダ支持軸２０５を中心として形成された空洞部２０２ａとこの空洞部２０２ａを挟んで十字状に対向する４つの室２０２ｂとからなり、図示するように円筒体の外周面２０１ａにおいて外周側端部が開放した構造となっているが、回転シリンダ部材２０１が収容されるケーシング２０６の内周面によって当該外周側が塞がれ、さらに、この回転シリンダ部材２０１を挟み込むような形でケーシング２０６に取り付けられるケースカバー２０７によって上面側も塞がれ、密閉された閉鎖空間が構成されるようになっている（図３２参照）。この十字状シリンダ室２０２内に設けられている１組のピストン２０４はこのシリンダ室２０２内をガイド溝２０１ｂに案内されながら交互にピストン運動することになり、このピストン運動と回転シリンダ部材２０１の回転運動とを組み合わせることによってピストン保持部材２０８に所定の回転運動をさせ、ピストン保持部材２０８に取り付けられている出力軸２０９を通じて回転力を得ることができる。このような構造の場合、気圧変動にかかわらずシリンダ室２０２内の気密性が保たれるようにした機構、例えばケーシング２０６とケースカバー２０７との間のシールリング２１０等が必要となる。
また、図３３、図３４に示すように、軸方向に貫通する十字状のシリンダ室３０２が設けられた円筒形の回転シリンダ部材３０１を、その外周に転がり接触するニードル３０３等で回転自在に支持するようにしたロータリ式シリンダ装置も利用されている。符号３０４はシリンダ室３０２内を往復動するピストン、符号３０４ａはピストン３０４の中心部分に設けられた孔、符号３０５はピストン３０４の支持軸、符号３０６はロータリ式シリンダ装置のケーシング、符号３０７は流体の流入口、符号３０８は流体の排出口、符号３０９は駆動軸、符号３１０は支軸、符号３１１はピストン保持部材、符号３１１ａ，３１１ｂは円盤状部材、符号３１２はケースカバー、符号３１３はケーシング３０６とケースカバー３１２の間に設けられているシールリングをそれぞれ表している。シリンダ室３０２は、ディスク状の回転シリンダ部材３０１の中央を駆動軸３０９の軸方向に貫通する十字状の孔によって構成されており、この回転シリンダ部材３０１と、ケーシング３０６およびケースカバー３１２とで囲繞されて閉鎖空間となり密閉された室となる（図３４参照）。
しかしながら、従来の回転シリンダ部材２０１は、図３１に示したようにシリンダ室２０２の外周側端部が開放した構造である場合、この回転シリンダ部材２０１の外周面とケーシング２０６の内周面とを極めて僅かな隙間をもって対向させるように加工して気密性を確保する必要がある。このため、高い加工精度が要求される。
また、回転シリンダ部材２０１の外周面２０１ａの一部がシリンダ室２０２の開口端となっている結果、外周面２０１ａが円周面とそうでない開放部分とで不連続に構成されていると、この不連続な領域にベアリング２０３を転がり接触させることができず、不連続面を除いた外周の一部あるいはその他の部分で回転シリンダ部材２０１を支持するしかない。特に、回転シリンダ部材２０１の中央部でシリンダ室２０２が十字状に交差する構造の場合（図３１参照）、交差域が形成される分だけ回転シリンダ部材２０１の中心部分の厚みを十分に確保することができず、回転シリンダ部材２０１の中心軸（例えば図３２に示したシリンダ支持軸２０５）をこれ以上長くすることが難しくなり、その分だけ回転シリンダ部材２０１がラジアル方向へぶれやすくなるのでこれを防止する意味でベアリング２０３の重要度が増すにもかかわらず、不連続面を避けるようにベアリング２０３を軸方向へずらして設置せざるを得ない。このような場合には、ラジアル方向への力が強く作用するシリンダ室２０２の外周部分でこの力を受け止めることができないことになり、大きなラジアル方向の力に対して回転シリンダ部材２０１が傾き、ケーシング２０６の内周面と接触して抵抗となるおそれがある。また、このような接触を回避するために回転シリンダ部材２０１とケーシング２０６の内周面との隙間を大きくすると今度は気密性が劣るという別の問題が生じてしまう。
また、回転シリンダ部材２０１の外周面２０１ａにおいてシリンダ室２０２の端部が開放された構造の場合（図３１、図３２参照）、流体を外周面２０１ａから吸入し、外周面２０１ａの別の口から排出すると、回転シリンダ部材２０１に対しラジアル方向の力が作用しやすくなる。この場合、このような力を受けた回転シリンダ部材２０１が傾き、ケーシング２０６の内周面と接触し、抵抗を受けて回転の損失が発生するという問題も生じる。
同様に、従来の回転シリンダ部材３０１は、図３３、３４に示したようにシリンダ室３０２が駆動軸３０９の軸方向へ貫通した構造である場合、この回転シリンダ部材３０１の表裏両面（図３４）とケーシング３０６の内面およびケースカバー３１２の内面とを極めて僅かな隙間をもって対向させるようにして気密性を確保する必要がある。このため、上述したロータリ式シリンダ装置と同様、高い加工精度が要求されることがある。
そこで、本発明は、シリンダ室内における流体の気密性あるいは液密性を確保できるロータリ式シリンダ装置を提供することを目的とし、併せて、回転シリンダ部材のラジアル方向への傾きを抑えて回転時の抵抗による損失を低減させたロータリ式シリンダ装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明のロータリ式シリンダ装置は、回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し該空洞部を挟んで対向する少なくとも一対のシリンダ室からなる凹部を有するとともに、シリンダ室を径方向外側から塞ぐ側壁を有する回転シリンダ部材と、該回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材と、回転シリンダ部材を回転自在に支持する第１の支持部材と、ピストン保持部材を回転自在に支持する第２の支持部材と、ピストン保持部材の回転中心位置から偏心した自転中心位置にその位置を中心として回転可能に保持されたピストンと、シリンダ室に連通する流体の流入口および排出口とを備え、回転シリンダ部材とピストン保持部材との相対回転によりピストン自体が自転中心位置を中心として回転しながらかつ回転中心位置を中心として回転することによって一対のシリンダ室の双方に出入りするようにしている。
このロータリ式シリンダ装置によると、シリンダ室を側壁によって径方向外側から塞ぎ、回転シリンダ部材の外周を開口部の存在しない連続した曲面で構成していることから、回転シリンダ部材の外周面と第１の支持部材たるケーシングとの隙間からの流体漏れを防ぐことが可能となる。このため、シリンダ室内の流体の気密性あるいは液密性が確保しやすくなり、ポンプやコンプレッサ等に応用した場合の仕事の効率が向上する。
しかも、この場合、ベアリングで回転シリンダ部材を支持するにあたり不連続な外周面を避ける必要がなく、外周面の任意の箇所にベアリングを転がり接触させて回転シリンダ部材を支持することが可能である。したがって、回転シリンダ部材の外周面のうちラジアル方向への力が強く作用する箇所、具体的には回転シリンダ部材の外周面のうちシリンダ室の外側またはその周辺の箇所を支持することができる。したがって、回転シリンダ部材に対し大きなラジアル方向の力が作用した場合にも回転シリンダ部材が傾くのを十分に防止することができ、これにより、回転シリンダ部材とケーシングの内周面との接触抵抗を抑えることが可能となる。
加えて、回転シリンダ部材の外周面を開口部の存在しない連続面とし、この外周面と第１の支持部材たるケーシングの間にローラを配置することにより、大きなスペースを取らないラジアル軸受構造にすることができ、装置の小型化を図れる。換言すれば、回転シリンダ部材外周面とケーシングの間にローラを配置し、シリンダ外周面を内輪軌道面、ローラを転動体、ケーシング内周面を外輪軌道面としたベアリング構造を構成することにより、ラジアル軸受のない場合に比べてローラ径２個分だけ大きくスペースをとるだけでベアリングを構成できるので、ロータリ式シリンダ装置が大型化するのを回避することができる。
また本発明のロータリ式シリンダ装置は、回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し該空洞部を挟んで対向する少なくとも一対のシリンダ室からなる凹部を有する回転シリンダ部材と、該回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材と、回転シリンダ部材を回転自在に支持する第１の支持部材と、ピストン保持部材を回転自在に支持する第２の支持部材と、ピストン保持部材の回転中心位置から偏心した自転中心位置にその位置を中心として回転可能に保持されるとともに一対のシリンダ室および空洞部内を往復動するピストンと、第２の支持部材に形成され、回転シリンダ部材の軸方向に位置してシリンダ室に軸方向から連通する流体の流入口及び排出口とを備え、回転シリンダ部材とピストン保持部材との相対回転によりピストン自体が自転中心位置を中心として回転しながらかつ回転中心位置を中心として回転することによって一対のシリンダ室の双方に出入りするようにしている。
このロータリ式シリンダ装置では、流体の流入口と排出口とが回転シリンダ部材の軸方向に位置しており、流体がシリンダ室に対し軸方向から流れ込み軸方向に流れ出るようになっている。このため、流体の流入時あるいは排出時において回転シリンダ部材に対し大きなラジアル方向の力が作用しなくなり、回転シリンダ部材の傾きが抑えられる結果、ケース内周面との接触による抵抗が低減できる。
上述のロータリ式シリンダ装置においては、回転シリンダ部材の底部と第１の支持部材との隙間、回転シリンダ部材の側部と第１の支持部材との隙間、ピストン保持部材の底部と第２の支持部材との隙間、あるいはピストン保持部材の側部と第２の支持部材との隙間のうちのいずれか１の隙間にベアリングが介在していることが好ましい。このロータリ式シリンダ装置によると、少なくとも１の隙間にベアリングを介在させて隙間を精度よく保つようにしているので流体の漏れを減少できる。また、ベアリングが介在している部分における接触態様がベアリングによる転がり接触となるため回転抵抗を減少させることが可能となる。
さらにロータリ式シリンダ装置においては、回転シリンダ部材のピストン保持部材と対向する側の周縁に、径方向外側に広がり第２の支持部材と対向するフランジ部が形成されていることが好ましい。こうした場合、このフランジ部と第１の支持部材との間にベアリングを介在させ、回転シリンダ部材をラジアル方向に支持することが可能となる。また、回転シリンダ部材のうち第２の支持部材と対向する部分を幅広とすることにより、回転シリンダ部材と第２の支持部材の隙間からの流体漏れを防ぎやすくなる。
また、ロータリ式シリンダ装置における回転シリンダ部材の側壁は、円筒状部材がこの回転シリンダ部材の底板部分に後付けされることによって構成されていることも好ましい。こうした場合には、シリンダ室および空洞部からなる回転シリンダ部材の溝の成形が行いやすくなるという利点がある。

図１は本発明の一実施形態を示すロータリ式シリンダ装置の縦断面図である。図２は図１に示したロータリ式シリンダ装置の底面図である。図３は回転シリンダ部材の構造を示す斜視図である。図４は回転シリンダ部材のフランジ部とケーシングとの間に設けられるリテーナの一例を示す斜視図である。図５は回転シリンダ部材のフランジ部とケーシングとの間に設けられるリテーナの別の例を示す斜視図である。図６は回転シリンダ部材とケーシングの間のベアリングを構成するリテーナの構造例を示す斜視図である。図７はケースに組み込まれたベアリングを構成するリテーナの構造例を示す斜視図である。図８はケースカバーの構造を示す斜視図である。図９は回転シリンダ部材、ケーシング、およびこれらの間に設けられるローラベアリングやプレートを示す分解斜視図である。図１０は本発明の第１の実施形態におけるロータリ式シリンダ装置の動作を（ａ）〜（ｈ）の順に示した図である。図１１は液体を搬送または圧送するポンプとして用いられた場合のロータリ式シリンダ装置の動作を（ａ）〜（ｈ）の順に示した図である。図１２は本発明の第２の実施形態を示す回転式洗浄機の部分縦断面図である。図１３は回転式洗浄機（回転ブラシを除く）を流入管側から見た部分縦断面図である。図１４は図１３に示した回転式洗浄機（回転ブラシを除く）の底面図である。図１５は回転式洗浄機を構成するロータリ式シリンダ装置を流入管側から見た図である。図１６はロータリ式シリンダ装置の流入管側からの縦断面図である。図１７は図１５に示したロータリ式シリンダ装置の底面図である。図１８はケースカバーの平面図である。図１９は図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線におけるロータリ式シリンダ装置の縦断面図である。図２０はケーシングの底面図である。図２１は図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線におけるケーシングの背面側からの縦断面図である。図２２は回転式洗浄機の分解組立図（ケーシング〜ケースカバーまで）である。図２３は回転式洗浄機の分解組立図（カバー回転ブラシまで）である。図２４は第２の実施形態の回転式洗浄機におけるロータリ式シリンダ装置の動作を（Ａ）〜（Ｇ）の順に示した図である。図２５はシリンダ室の数を６つ（３対）、ピストンの数を３つとしたロータリ式シリンダ装置の回転シリンダ部材とピストンとの関係を示す平面図である。図２６はシリンダ室の数を６つ（３対）、ピストンの数を３つとした別の構成のロータリ式シリンダ装置の回転シリンダ部材とピストンとの関係を示す平面図である。図２７は本発明の他の実施形態を示す図で、回転シリンダ部材に設けられた一体的な回転軸をケーシングで支持するようにしたロータリ式シリンダ装置の内部構成を示すものである。図２８は回転シリンダ部材をラジアル方向に支持するラジアルベアリングが用いられたロータリ式シリンダ装置の内部構成を示す縦断面図である。図２９は回転シリンダ部材とケーシングとの間にスラスト荷重とラジアル荷重を同時に支持する軸受が設けられたロータリ式シリンダ装置の内部構成を示す縦断面図である。図３０はラジアルベアリングの内輪に嵌め込むことによって側壁が形成される構造の回転シリンダ部材の一例を示す斜視図である。図３１は十字状の溝からなるシリンダ室が設けられた従来の回転シリンダ部材の構造を示す斜視図である。図３２は従来のロータリ式シリンダ装置の構造例を示す縦断面図である。図３３は従来のロータリ式シリンダ装置の内部構造の一例を示すケースを外した状態での平面図である。図３４は図３３に示したロータリ式シリンダ装置の縦断面図である。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図１１に本発明の実施形態を示す。本発明にかかるロータリ式シリンダ装置１は、例えば十字状とされた溝からなるシリンダ室を備えた回転シリンダ部材２と、この十字状シリンダ室の中でタイミングをずらしながら互いに直交する方向へ往復する一対のピストン３，４と、これらピストン３，４を回転可能に支持しつつ自身も回転するピストン保持部材５等を備え、回転シリンダ部材２の回転運動、ピストン３，４の相対的な往復運動、装置全体におけるピストン３，４の回転運動、そしてピストン保持部材５の回転運動の各運動を関連づけることによって所定の動作を行うようにしたものであり、例えば、外部から回転力を与えることによって流体を圧縮して送り出すようにした圧送装置、あるいは外部から流体を流入させた際の流れを利用して流体を排出すると同時に回転力を得るようにした流体モータなどとしての適用が可能である。これら回転シリンダ部材２、ピストン３，４、ピストン保持部材５等の部品はロータリ式シリンダ装置１の筐体を構成する第１の支持部材６および第２の支持部材７内の所定の箇所に組み込まれており、この場合、溝からなるシリンダ室は回転シリンダ部材２とピストン保持部材５と第２の支持部材７とで囲繞され、ピストン３，４の移動に伴い内部圧力が変動する密閉された気密なあるいは水密な空間が構成されるようになっている（図１等参照）。
本実施形態にかかるロータリ式シリンダ装置１は、回転シリンダ部材２と、該回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した回転中心位置Ｘを中心として回転するピストン保持部材５と、回転シリンダ部材２を回転自在に支持する第１の支持部材６と、ピストン保持部材５を回転自在に支持する第２の支持部材７と、ピストン保持部材５の回転中心位置Ｘから偏心した自転中心位置Ｘ１，Ｘ２に回転可能に保持されたピストン３，４と、シリンダ室２３ａ〜２３ｄに連通する流体の流入口７１および排出口７２とを備えたシリンダ装置である。このロータリ式シリンダ装置１の駆動モータ１１３を駆動することにより出力軸５１を通じてピストン保持部材５が回転し、この回転がピストン３，４を介して回転シリンダ部材２にまで伝達される結果、当該回転シリンダ部材２も回転することになる。その際、ピストン３，４は回転シリンダ部材２に設けられた凹部、つまり空洞部２２およびシリンダ室２３ａ〜２３ｄによって形成される十字状の空間内を相対的に往復直線運動しその動きに応じて流体の吸入と吐出を行う。
以下においては、本発明にかかるロータリ式シリンダ装置１を流体（気体または液体）を圧縮して送り出す圧送装置に適用した実施形態を示す。以下ではまずロータリ式シリンダ装置１の構成を説明し、次いでロータリ式シリンダ装置１をコンプレッサとして用いた場合、さらには液体用のポンプ流体モータとして用いた場合について説明する。
回転シリンダ部材２は、第１の支持部材６と第２の支持部材７との間に形成される空間内に収容され、これら支持部材６，７さらにはピストン保持部材５等で囲繞されることによってピストン３，４が往復動可能な仕切られたシリンダ室２３ａ〜２３ｄおよび空洞部２２を形成するもので、その表面には例えば十字状とされた溝が形成されている。また、回転シリンダ部材２はピストン３，４の往復動やピストン保持部材５の回転運動に伴って自身も回転運動するように設けられている。第１の支持部材６（以下、本発明の実施形態の説明中において「ケーシング６」という）に回転自在に収容される本実施形態の回転シリンダ部材２は、側壁２５を備えた厚い円板状の底部２ｃであってピストン保持部材５側の面に十字状の溝によって形成されるピストン移動空間を備えた形状、別の表現をすれば、底部２ｃを形成する１枚の円板に側壁２５が取り付けられかつ円板に十字状の溝が設けられてピストン３，４がストロークするための空間が形成された形状とされている（図３参照）。この十字状の溝により、直交する溝の交差部分（本明細書ではこの交差部分を「空洞部」といい、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）において符号２２で示す）及びこの空洞部２２を挟んで対向する４つのシリンダ室２３ａ〜２３ｄが形成されている。これらシリンダ室２３ａ〜２３ｄはピストン保持部材５側が開放され、他の３方の面が全て平面（または曲面）で閉ざされた構造となっており、ピストン保持部材５によって保持されたピストン３，４が開放された側から嵌め込まれるようになっている。このような形状の空洞部２２およびシリンダ室２３ａ〜２３ｄに対し、ピストン３，４はその移動方向の長さが空洞部２２の幅よりも長くなるように縦長の略直方体形状とされている（図１０等参照）。これらピストン３，４は、ピストン保持部材５が回転するとシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内を往復直線運動する。シリンダ室２３ａ〜２３ｄの底には、これらピストン３，４の底面に設けられた突起３ｂ，４ｂ（例えば図２２参照）が嵌る直線状のガイド溝２４ａ，２４ｂが設けられている。また、回転シリンダ部材２はケーシング６に固定されたシリンダ軸２１に回転自在に支持されている（図１参照）。
回転シリンダ部材２の周縁には外側に広がるフランジ部２ａが設けられている（図１等参照）。また、側壁２５の外周であってこのフランジ部２ａよりも底部２ｃ寄りの部分とケーシング６との間にはラジアルベアリングが設けられている。ラジアルベアリングは、通常、アウターレースとインナーレース、ローラ並びにこのローラ間隔を保持するリテーナからなる。本実施形態の場合は、ローラ１０８とこのローラ１０８を円周方向に位置決めするリテーナ１０９とを設けており、ケーシング６をアウターレースとして、回転シリンダ部材２のフランジ部２ａの周面部分をインナーレースとしてそれぞれ機能させるようにしている（図１、図９参照）。リテーナ１０９は、例えばローラ１０８を軸方向に出し入れできるように保持部１０９ｂが軸方向に開口した形状（図４参照）、あるいはローラ１０８を径方向に出し入れできるように保持部１０９ｂの内周側または外周側が広く開口した形状（図５参照）等とされ、ローラ１０８を全周にわたって等間隔で保持できるように形成されている。なお、図４等では特に図示していないが、このリテーナ１０９には、回転シリンダ部材２とケーシング６との間に圧力の高い流体が入り込んだ結果この回転シリンダ部材２に対し外側から作用する背圧を逃がすことができるように切欠き部が設けられていることが好ましい。
回転シリンダ部材２の底部２ｃの裏面には冷却用空気を循環させるため例えばシロッコファンなどのファン２ｂが一体的に形成され（図３参照）、さらにケーシング６にはこのファン２ｂの配置に合わせ、このファン２ｂに向けて外気を導入する空気導入口２８と、ファン２ｂを通過した空気をケーシング６の外へ排出する空気排出口２９とが設けられている（図１、図２参照）。また、このファン２ｂとケーシング６との間にはプレート１１０、ローラ１０２およびリテーナ１０３が設けられている。プレート１１０はファン２ｂの軸方向端面と接触する板状の部材で、空気導入用の複数の孔１１０ａを有している（図２、図９参照）。また、このプレート１１０とケーシング６との間に設けられているローラ１０２は例えば図９に示すように放射状に配置され、リテーナ１０３（図６参照）によって等間隔に保持されている。これらローラ１０２及びリテーナ１０３は、ピストン保持部材５を軸方向に支持するスラストベアリングを構成している。
第２の支持部材７（以下、本発明の実施形態の説明中において「ケースカバー７」という）はケーシング６と組み合わされることによって筐体、より具体的にはポンプケーシングを形成し、尚かつピストン保持部材５を回転自在に支持する部材で、例えば本実施形態の場合には図８に示すような直方体形状をしており、ケーシング６とケース１１の間に配置されている。このケースカバー７のほぼ中央部分には、ピストン保持部材５が収容される孔部７ａが形成されている（図８参照）。
ピストン保持部材５はピストン３，４を回転可能に支持しながら自らも回転中心位置Ｘを中心に回転する部材で、ケースカバー７の孔部７ａ内に回転自在な状態で収容されている。ピストン保持部材５の回転中心位置Ｘには駆動モータ１１３の出力軸５１が例えば圧入されることによって一体となるように固着されている（図１参照）。本実施形態のピストン保持部材５は、ラジアル方向に作用する荷重についてはこの出力軸５１によって支持されているとともに、出力軸５１の軸方向に作用する荷重についてはケース１１に組み込まれたプレート１１６とローラ１１７とによって支持されている（図１参照）。ローラ１１７は例えば図７に示す形状のリテーナ１１８によって等間隔に保持され、ピストン保持部材５を軸方向に支持するスラストベアリングを構成している。また、ピストン保持部材５のうち出力軸５１が取り付けられている側の面には冷却用の空気を循環させるための例えばシロッコファンなどのファン５ｂが一体的に形成され（図１参照）、これに合わせてケース１１にはこのファン５ｂに向けて外気を導入する空気導入口１１１と、ファン５ｂを通過した空気をケース１１の外へ排出する空気排出口１１２とが設けられている（図３参照）。さらにピストン保持部材５のうち出力軸５１やファン５ｂとは反対側の面には、このピストン保持部材５から突出するように２本の平行なピストン軸５２，５３が固定されている。ピストン軸５２はピストン３を、ピストン軸５３はピストン４をそれぞれ回転自在に支持している。
ピストン３，４は、回転シリンダ部材２に設けられた空洞部２２およびシリンダ室２３ａ〜２３ｄ（図３参照）に摺動自在にはめ込まれている。回転シリンダ部材２とピストン保持部材５とが相対的な回転運動をした場合、これらピストン３，４が、自転中心位置Ｘ１，Ｘ２を中心として自転しながらかつ回転中心位置Ｘを中心として公転することによって一対のシリンダ室２３ａ，２３ｂ（あるいは２３ｃ，２３ｄ）の双方に出入りする。
ケース１１には、ロータリ式シリンダ装置１を駆動するための駆動モータ１１３が取り付けられている（図１参照）。本実施形態の場合、この駆動モータ１１３の出力軸５１をピストン保持部材５の中心孔５ａに圧入などして取り付け、この出力軸５１がピストン保持部材５の回転中心軸として機能するようにしている（図１参照）。また本実施形態の場合、この出力軸５１および中心孔５ａのそれぞれに軸方向に長いキー溝を設けるとともに両キー溝の間にキー１１５を介在させ（図１参照）、駆動モータ１１３の出力軸５１に対してピストン保持部材５が軸方向には一定ストローク移動可能だが回転方向には相対回転できない状態となるようにしている。
また、ケースカバー７には外部からその内部へと流体を取り込むための吸入管７９と、吸入管７９からシリンダ室２３ａ〜２３ｄへ流体を導く流入口７１および流入ポート７３とが設けられ、更には流体をケースカバー７の内部から外部へと送り出すための吐出管８０と、シリンダ室２３ａ〜２３ｄからこの吐出管８０に流体を導く排出ポート７４および排出口７２とが設けられている（図８参照）。流入ポート７３および排出ポート７４は、シリンダ室２３ａ〜２３ｄに流体が回転シリンダ部材２の軸方向に流れ込みあるいはシリンダ室２３ａ〜２３ｄから流体が軸方向に流れ出すようにするため、これら流入ポート７３あるいは排出ポート７４と重なった状態のシリンダ室２３ａ〜２３ｄに対し軸方向に連通するように配置されている。
続いて、上述した構成のロータリ式シリンダ装置１を気体を圧縮するコンプレッサとして用いる場合について説明する（図１、図１０等参照）。
ロータリ式シリンダ装置１がコンプレッサとして用いられる場合、ケースカバー７の流入ポート７３は、気体を吸入する過程にあるシリンダ室２３ａ（図１０参照）と連通するように、より具体的には、ピストン３がシリンダ室２３ａの外周側端部に到達した位置から当該シリンダ室２３ａ内を空洞部２２側へと引き返して気体を吸入している吸入過程におけるシリンダ室２３ａと連通するように配置されている（図１０参照）。一方、排出ポート７４はこれとは逆に気体を排出する過程にあるシリンダ室２３ａ〜２３ｄと連通するように、より具体的には、例えば吸入過程にあったシリンダ室２３ａと流入ポート７３との連通が途切れた後で（図１０（ｃ）参照）今度は気体の圧縮ならびに排出を開始するピストン３の先端が空洞部２２からシリンダ室２３ｂへと差し掛かった位置から（図１０（ｃ）参照）、ピストン３がこのシリンダ室２３ｂの外周側端部に到達して流体の圧縮ならびに排出が終了するまでの間の当該シリンダ室２３ｂと連通するように配置されている（図１０（ｃ）〜図１０（ｆ）参照）。
また、例えば図１０（ａ）〜図１０（ｂ）に示すように吸入過程にあるシリンダ室２３ａは、図１０（ｃ）に示すように流入ポート７３との連通が途切れることによって吸入過程を終了してから、図１０（ｈ）に示すようにピストン３が再度このシリンダ室２３ａに入り込んだ後に排出ポート７４と連通するまでの間（図１０（ｃ）〜図１０（ｈ）参照）、各シリンダ室２３ｂ〜２３ｄと順次連通するが流入ポート７３および排出ポート７４のいずれとも連通しないいわば中間室を形成する。この場合、中間室は、２つのピストン３，４のいずれか及び当該シリンダ室２３ａ場合によっては更にその他のシリンダ室２３ｂ〜２３ｄの周壁で囲まれた状態にあり、これに対してそれぞれのピストン３，４のシリンダ室２３ａ〜２３ｄに対する相対的移動速度は異なることから、中間室内の容積の増減ならびにこれに伴う内圧変化が起こるが、流入流出する流体が気体である場合には液体である場合に比較して圧縮性があるためにピストン３，４や回転シリンダ部材２などの動作を妨げるような抵抗とはならない。
また、回転シリンダ部材２は、流体の吸入あるいは排出に伴い回転軸心ｏと直角方向つまりラジアル方向の力を受けるが、この回転シリンダ部材２の外周面とケーシング６の内周面との間に配置され転がり接触するローラ１０８によって支持されることにより傾きが抑えられる。この場合、回転シリンダ部材２は、流体の流入流出に伴いラジアル方向への力が生じることになるシリンダ室２３ａ〜２３ｄの外側の周面で支持されているため、この回転シリンダ部材２に対し大きなラジアル方向の力が作用した場合にも傾くのが十分に防止される。したがって、本実施形態のロータリ式シリンダ装置１においては回転シリンダ部材２とケーシング６の内周面との接触抵抗を十分に抑えることができる。しかも、回転シリンダ部材２は、その外周面をケーシング６の内周面に対し転がり接触するローラ１０８を介在させた状態で回転するため、回転時にケーシング６等から受ける摩擦抵抗による損失が少ない。さらに、回転シリンダ部材２は、シリンダ室２３ａ〜２３ｄの内部で流体を加圧して圧縮することに伴い生じる内圧によって軸方向の力も受けるが、この回転シリンダ部材２の底部２ｃとケーシング６の内部底面との間に配置されて転がり接触するローラ１０２によって支持される。このため、本実施形態のロータリ式シリンダ装置１においてはこのようなスラスト荷重に起因する摩擦抵抗による回転時の損失が少ない。
また、ピストン保持部材５は、出力軸５１や、ベアリングを構成する転がり接触するローラ１１７によって傾かないように支持されている。さらに、ピストン保持部材５は、このように転がり接触するローラ１１７によって軸方向から支持されていることから、シリンダ室２３ａ〜２３ｄの内部圧力に起因する軸方向の力を受けた場合にも当該ピストン保持部材５が受ける摩擦抵抗による損失が少ない。
また、回転シリンダ部材２にファン２ｂ、ピストン保持部材５にファン５ｂをそれぞれ設け、さらにケーシング６とケースカバー７に空気導入口２８、空気排出口２９、空気導入口１１１および空気排出口１１２を設けた本実施形態のロータリ式シリンダ装置１においては、空気導入口２８，１１１から外部の空気を内部へと取り込むとともに空気排出口２９，１１２から排気することによって空気を循環させる。これにより、このロータリ式シリンダ装置１においては装置内部で発生した余計な熱を流体とともに外部に速やかに排熱して冷却することが可能となっている。
さらに、本実施形態のロータリ式シリンダ装置１の場合、回転シリンダ部材２のケースカバー７と対向する側の周縁には径方向外側に広がるフランジ部２ａが設けられている（図１、図３等参照）。このフランジ部２ａは、少なくともケースカバー７との間におけるシール性、つまり気密性あるいは液密性を確保できる程度のクリアランスをもってこのケースカバー７に対向する部分の径方向の幅つまり厚みがフランジ部２ａ以外の部分よりも厚くなっている。したがって、回転シリンダ部材２とケースカバー７とが対向する領域がその厚みの分だけ広がっていることから、これら回転シリンダ部材２とケースカバー７の気密性が向上し、その隙間からの流体漏れが少なくなっている。なお、回転シリンダ部材２とケースカバー７とは、摺動負荷とならない程度に摺接していてもよい。要は、ロータリ式シリンダ装置１として必要な最低限の気密性あるいは液密性が確保されてさえいれば、回転シリンダ部材２とケースカバー７とはある程度のクリアランスを有した状態で対向していてもよいし摺接する程度にクリアランスがない状態となっていてもよい。
次に、上述したロータリ式シリンダ装置１を液体を搬送または圧送するポンプとして用いる場合について説明する（図１１参照）。
ロータリ式シリンダ装置１を液体ポンプとして用いる場合、ケースカバー７の流入ポート７３、排出ポート７４を上述したコンプレッサの場合と同様に配置すると、回転シリンダ部材２の回転に伴い上述した中間室、つまり２つのピストン３，４のいずれか及び連通した各シリンダ室２３ａ〜２３ｄの周壁で囲まれていいて尚かつ流入ポート７３や排出ポート７４とは連通していない閉鎖されたスペース内の容積が増減することから、その中に非圧縮性つまり気体よりも圧縮率の少ない液体が入っているとその液体を圧縮するタイミングが生じ、駆動モータ１１３の回転力では回転させることができず回転が止まってしまう。そこで本実施形態では、ケースカバー７の流入ポート７３を、例えばピストン３がシリンダ室２３ａの外周側端部にほぼ到達した位置（図１１（ａ）に示す状態よりも僅かに前の状態）から、回転シリンダ部材２がここから更にほぼ１３５度回転した位置（図１１（ｅ）参照）までの間、吸入過程にある当該シリンダ室２３ａと連通するように設けている。また、排出ポート７４は、流入ポート７３とシリンダ室２３ａの連通が途切れるとほぼ同時に排出側にあるシリンダ室、例えば図１１（ｅ）でいえばシリンダ室２３ｃと連通するように設けられている。さらに排出ポート７４は、ピストン、例えば図１１（ｅ）〜図１１（ｈ）でいえばピストン４がシリンダ室、この場合ならシリンダ室２３ｃのほぼ外周側端部に到達するまで当該シリンダ室２３ｃとの連通が継続するように設けられている。なお、ここでは４つのシリンダ室２３ａ〜２３ｄのうちシリンダ室２３ａやシリンダ室２３ｃを例示して説明したがこれは代表例を説明したに過ぎず、他のシリンダ室２３ｂ，２３ｄとの関係に関しても流入ポート７３や排出ポート７４の配置は変わるところがない。
このように流入ポート７３および排出ポート７４を配置したロータリ式シリンダ装置１の場合、図１１（ａ）〜図１１（ｂ）に示すように流入ポート７３と連通しているシリンダ室２３ａ内をピストン３が移動することにより流入ポート７３からこのシリンダ室２３ａへと液体が取り込まれる。また、ピストン３がシリンダ室２３ａから完全に抜け出ることによってシリンダ室２３ａが両隣のシリンダ室２３ｂ，２３ｃと連通した後も（図１１（ｄ）参照）、２つのピストン３，４の各シリンダ室２３ａ〜２３ｄに対する相対速度の違いで連通したシリンダ室、（この場合、２３ａと２３ｃと２３ｂ）の容積は増加するため液体は引き続きシリンダ室２３ａへと流入する（図１１（ｃ）〜図１１（ｅ）参照）。
また、図１１（ｅ）に示す位置で流入ポート７３とシリンダ室２３ａの連通は途切れ、これとほぼ同時にシリンダ室２３ｃと排出ポート７４が連通し始める。この位置を過ぎてさらに回転シリンダ部材２が回転すると２つのピストン３，４のシリンダ室２３ａ〜２３ｄに対する相対速度が逆転して今度はピストン４の相対速度の方が速くなることから、図１１（ｅ）に示す状態から図１１（ｆ）に示す状態に至るまで互いに連通しているシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃの容積は、シリンダ室２３ｃに向かって移動するピストン４の動きに従い減少し始める。このとき、排出側にあるシリンダ室２３ｃと排出ポート７４が連通することから、シリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ内の液体は排出ポート７４を通じて外部へと排出される（図１１（ｅ）参照）。ここからさらに図１１（ｆ）の状態になると、ピストン４がシリンダ室２３ｃに差し掛かり、引き続きシリンダ室２３ｃ内の液体が外部へと排出され続ける。以上のような動作により、本実施形態のロータリ式シリンダ装置１によれば非圧縮性の液体を対象とした場合でもロックすることなくポンプ作用を継続して行うことができる。また、このような構成とした結果、流体が途切れることがなくなるので、回転シリンダ部材２がスムーズに回転し、振動が抑えられて効率が向上するという副次的な効果も得られる。
なお、上述した実施形態では流体を加圧または圧縮して送り出すポンプあるいはコンプレッサの動作例を説明したが、このロータリ式シリンダ装置１は、外部から流体に圧力を加えて送り込みその圧力を変換して回転力として取出す流体モータとして用いることも可能である。以下では本発明にかかるロータリ式シリンダ装置１の第２の実施形態として回転式洗浄機に適用した場合を説明する。
図１２〜図２４に、ロータリ式シリンダ装置１を回転式洗浄機１０に適用した実施形態を示す。回転式洗浄機１０は水圧を利用して回転ブラシ９を回転動作させることによりこの回転ブラシ９を利用した効率的な洗浄を行うもので、本実施形態の場合は、ロータリ式シリンダ装置１、歯車輪列８、回転ブラシ９、カバー９０、柄９１等によって構成されている（図１２、図１３参照）。なお、本実施形態にかかる回転式洗浄機１０の分解組立図である図２２と図２３においては、各部品形状をより解り易く示すため、主要な部品については側面のみならず底面から見た図を併せて示している。
ロータリ式シリンダ装置１は、回転軸心ｏを中心として形成された空洞部２２（図２４（Ｃ）参照）に連通し該空洞部２２を挟んで対向する２対のシリンダ室２３ａ〜２３ｄを有する円形の回転シリンダ部材２と、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した回転中心位置Ｘ（図２４（Ａ）参照）を中心として回転するピストン保持部材５と、該ピストン保持部材５上の自転中心位置Ｘ１，Ｘ２にこのピストン保持部材５に対して相対回転可能に設けられシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内を往復運動するピストン３，４と、回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５を回転可能に支持する支持部材として機能するケーシング６およびケースカバー７と、これらケーシング６およびケースカバー７に設けられシリンダ室２３ａ〜２３ｄに連なり水が流入及び排出される流入口７１及び排出口７２と、ピストン保持部材５の背面側と排出口７２とを連通しピストン保持部材５の背圧を逃がす第１の背圧逃がし流路７５と、回転シリンダ部材２の背面側と排出口７２とを連通し回転シリンダ部材２の背圧を逃がす第２の背圧逃がし流路６２，７６とを備えている。回転ブラシ９はロータリ式シリンダ装置１の出力側に取り付けられており回転伝達されることによって回転する。さらにケースカバー７には排出口７２から流出した水を回転ブラシ９に流出させるための流路７０が形成されている。
ピストン保持部材５を回転可能に支持する支持部材は、上述したようにケーシング６及びケースカバー７によって構成されている。例えば本実施形態の場合、ケースカバー７に設けられた収容凹部７８内にピストン保持部材５が回転可能な状態で収容されている。
カバー９０はロータリ式シリンダ装置１のケースカバー７にねじ９３で固定されている。このカバー９０は、ロータリ式シリンダ装置１から噴出した水が噴出孔８３ｂを通って回転ブラシ９から流れ出るようにブラシ歯車８３を覆うような笠形状とされている（図１２等参照）。
柄９１は中空とされ、基端側に導入路９２を備えるとともに先端側をロータリ式シリンダ装置１の流入管７９に溶着等によって固着されている。導入路９２が設けられている基端部は、例えばホースなどの水道９５の先端部が接続可能な構造となっている。
回転シリンダ部材２は所定の厚みを有する円板形状に形成されており、ケーシング６内に回転自在に配置されている。ケーシング６の中央の孔６３には回転シリンダ部材２の回転軸となるシリンダ軸２１が例えば圧入される等して固定されており、回転シリンダ部材２はこのシリンダ軸２１に回転自在に支持された状態でケーシング６の収容凹部６１内に収容されている。
回転シリンダ部材２は、ケーシング６とケースカバー７との間に形成される空間内に収容され、これら支持部材６，７さらにはピストン保持部材５等で囲繞されることによってピストン３，４が往復動可能な仕切られたシリンダ室２３ａ〜２３ｄおよび空洞部２２を形成するもので、その表面には十字状の溝が形成されている。また、回転シリンダ部材２はピストン３，４の往復動やピストン保持部材５の回転運動に伴って自身も回転運動するように設けられている。さらに本実施形態の回転シリンダ部材２は、側壁２５を備えた円板状の底部２ｃであってピストン保持部材５側の面に十字状の溝によって形成されるピストン移動空間を備えた形状、別の表現をすれば、１枚の円板状の底部２ｃに側壁２５が取り付けられかつ当該底部２ｃに十字状の溝が設けられてピストン３，４がストロークするための空間が形成された形状とされている。この十字状の空間により、溝の交差部分（本実施形態においてもこの交差部分を「空洞部」といい図２２及び図２４（Ｃ）において符号２２で示す）及びこの空洞部２２を中心として対向するように４つのシリンダ室２３ａ〜２３ｄが形成されている。これらシリンダ室２３ａ〜２３ｄはピストン保持部材５側の面が開放され、他の３方の面が全て平面、曲面で閉じられた構造となっている。また、これら各シリンダ室２３ａ〜２３ｄには、ピストン保持部材５によって保持されたピストン３，４が摺動可能な状態で嵌め込まれる。ピストン３，４はその移動方向長さが空洞部２２の幅よりも長くなるように縦長の略直方体形状とされている（図２４（Ａ）等参照）。これらピストン３，４は、ピストン保持部材５が回転するとシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内を往復直線運動する。シリンダ室２３ａ〜２３ｄの底には、これらピストン３，４の突起が嵌る直線状のガイド溝２４ａ，２４ｂが設けられている。
また、回転シリンダ部材２とケーシング６との間にはこの回転シリンダ部材２を軸方向に支持する支持プレート１０１が設けられている（図１６、図２２参照）。支持プレート１０１は回転シリンダ部材２に作用する軸方向の荷重を受けるベアリングを構成しており、ローラ１０２とこのローラ１０２を円周方向に等間隔に配置するリテーナ１０３とで回転シリンダ部材２に加わる軸方向の荷重を支持するスラストベアリングが構成されている。なお、ローラ１０２の代わりにニードルを用いることができる。
回転シリンダ部材２の周縁には外側に広がるフランジ部２ａが設けられている（図１６、図１９参照）。また、側壁２５の外周であってこのフランジ部２ａよりも底部２ｃ寄りの部分とケーシング６との間にはラジアルベアリングが設けられている。ラジアルベアリングは、通常、アウターレースとインナーレース、ローラ並びにこのローラ間隔を保持するリテーナからなる。本実施形態の場合は、ローラ１０８とこのローラ１０８を円周方向に位置決めするリテーナ１０９とを設けており、ケーシング６をアウターレースとして、回転シリンダ部材２のフランジ部２ａの周面部分をインナーレースとしてそれぞれ機能させるようにしている。リテーナ１０９には、回転シリンダ部材２とケーシング６との間に圧力の高い流体が入り込んだ結果この回転シリンダ部材２に対し外側から作用する背圧を逃がすことができるように切欠き部１０９ａが設けられている（図２２参照）。
ピストン保持部材５は回転シリンダ部材２より小径の円形形状に形成されてケースカバー７の収容凹部７８内に収容されており、回転中心位置Ｘを中心として回転可能である（図１３、図１６等参照）。この場合、ピストン保持部材５の回転中心位置Ｘは、上述の回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置とされている（図２４参照）。また、このピストン保持部材５とケースカバー７との間には支持プレート１０４が設けられている（図１６、図１９参照）。支持プレート１０４はピストン保持部材５に作用する軸方向の荷重を受けるベアリングを構成しており、例えば本実施形態の場合には、ローラ１０５及びこのローラ１０５を円周方向に等間隔に配置するリテーナ１０６とで構成されている。
このピストン保持部材５の回転中心位置Ｘには、ロータリ式シリンダ装置１の出力部に相当する出力軸５１が圧入により一体的に固定されて下方側つまり回転ブラシ９のある側に突出している（図１５、図１６参照）。本実施形態におけるこの出力軸５１は、その先端で支持する出力歯車８１（図１３、図１４参照）を回り止めした状態で支持できるようにその先端部分が例えば小判形状とされ（図１７参照）、さらに出力歯車８１をねじ止めして先端部分に固定するための雌ねじ５１ａを備えている（図１５、図１６参照）。また、出力軸５１はケースカバー７に設けられた出力軸貫通孔７７を貫通している。この場合、出力軸貫通孔７７がラジアル軸受としても機能するので、ピストン保持部材５は出力軸５１を介してラジアル方向に支持されている。この出力軸５１の下端には出力歯車８１が取り付けられている（図１３、図１４参照）。また、ピストン保持部材５の出力軸５１が固定された面と反対側には、ピストン３を自転可能に保持するピストン軸５２とピストン４を自転可能に保持するピストン軸５３とが固定されている（図１６参照）。これらピストン軸５２，５３には、ピストン３，４が回転自在に嵌め込まれている。
ピストン３，４はシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内、より具体的には、本実施形態の場合ピストン３はシリンダ室２３ａと２３ｂ内、ピストン４はシリンダ室２３ｃと２３ｄ内を互いに直交する方向に往復運動するように設けられている。本実施形態のピストン３，４は往復動するときの前後の面が若干丸みを有するように形成され、その他の４面が平面となるように形成されている（図１７、図２４（Ａ）等参照）。ピストン３，４の中心部分には、ピストン軸５２，５３に回転自在に嵌められるための孔３ａ，４ａが設けられている。また、ピストン３，４の底面にはガイド溝２４ａ，２４ｂに嵌合する凸部３ｂ，４ｂが設けられている。
また、ケースカバー７にはアイドラ軸８４とブラシ軸８５とが出力軸５１と平行となるようにそれぞれ固定されている（図１５、図１６参照）。アイドラ軸８４はその先端部でねじ８９を用いてアイドラ歯車８２を回転可能な状態で支持している（図１３参照）。このアイドラ歯車８２は出力歯車８１と噛み合っており、出力歯車８１の回転をブラシ歯車８３に伝達する。ブラシ歯車８３は上述のブラシ軸８５に回転可能な状態で嵌め込まれ、ブラシ軸８５の先端のワッシャ８７及びねじ８６によって抜け止めされている。このブラシ歯車８３の歯は符号８３ａで示すように歯数が出力歯車８１の歯数より多い内歯であり、アイドラ歯車８２と噛み合っている（図１３、図１４参照）。また、ブラシ歯車８３とケースカバー７との間には、ブラシ歯車８３がスラスト荷重を受けた場合にも滑りやすくして円滑な回転を確保するワッシャ１０７が嵌め込まれている。本実施形態の回転式洗浄機１０では、上述した出力歯車８１、アイドラ歯車８２、ブラシ歯車８３によって減速機構として機能する歯車輪列８が構成されている。また、上述した出力歯車８１、アイドラ歯車８２、ワッシャ１０７等の各構造部品は耐水性の材料で形成されている。
ブラシ歯車８３には、回転ブラシ９が取り付けられるとともに、この回転ブラシ９に水を噴き出すための噴出孔８３ｂが設けられている。この噴出孔８３ｂの形状・大きさ・配置などは特に限定されるものではないが、例えば本実施形態では等しい大きさの８個の丸孔を周状に等間隔で配置するようにしている（図１４参照）。また、ブラシ歯車８３に取り付けられる回転ブラシ９は着脱容易であることが望ましい。こうした場合、ブラシ歯車８３を取り外さなくても回転ブラシ９のみを容易に交換することが可能となり、例えば洗浄する対象物の大きさや形状等、さらには洗浄対象物のある場所等に応じて形状、材質、大きさ等が適したブラシに取り換えたり、あるいは古くなって傷んだブラシを交換したりすることが簡単に行えるようになる。
ケースカバー７には、水を外部からロータリ式シリンダ装置１の内部へと流入させるための流入口７１及びロータリ式シリンダ装置１から外部へと排出するための排出口７２が設けられている。ケースカバー７はシール材（図示省略）を間に挟むようにしてケーシング６に取り付けられ、ねじ９４で固定されている。また、流入口７１、排出口７２のうちシリンダ室２３ａ〜２３ｄと対向する側には回転シリンダ部材２の回転に応じて水が流入、排出するようそれぞれ流入ポート７３、排出ポート７４が設けられている（図１２参照）。
流入ポート７３は流入口７１から流れ込んだ水をシリンダ室２３ａ〜２３ｄに導くための導入用ポートであり、例えば本実施形態の場合は、収容凹部７８の外側にこの凹部の外周に沿うように設けられ、図２４において時計回りに進むにつれて徐々に溝幅が広くなり更に時計回りに進むと途中で途切れる形状の溝によって構成されている。流入口７１は、流入ポート７３の最も幅広の部分の近傍でこの流入ポート７３と連通している。この流入ポート７３は、上面側あるいは底面側から見た場合にこの流入ポート７３とオーバーラップしている、つまり重なり合っているシリンダ室２３ａ〜２３ｄと連通し水がシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内へ流れ込むのを可能とする（図２４参照）。
一方、排出ポート７４はシリンダ室２３ａ〜２３ｄの水を排出口７２に導くための導出用ポートであり、例えば本実施形態の場合は上述した流入ポート７３と線対称な形状の溝、すなわち収容凹部７８の外側にこの凹部の外周に沿うように設けられ、図２４において時計回りに進むにつれて徐々に溝幅が狭くなる形状の溝によって構成されている。排出口７２は、排出ポート７４の最も幅広の部分の近傍でこの排出ポート７４と連通している。この排出ポート７４は、上面側あるいは底面側から見た場合にこの排出ポート７４とオーバーラップしているシリンダ室２３ａ〜２３ｄと連通し水がシリンダ室２３ａ〜２３ｄから流れ出すのを可能とする（図２４参照）。
また、ピストン保持部材５の背圧を逃がすため、ピストン保持部材５の背面側、すなわちここではピストン保持部材５およびケースカバー７の間、と排出口７２とを連通する第１の背圧逃がし流路７５がケースカバー７の収容凹部７８の内周面に設けられている（図１８、図１９参照）。したがって本実施形態の回転式洗浄機１０によれば、シリンダ室２３ａ〜２３ｄから漏れ出てピストン保持部材５の側部を通り背面側に回り込んだ圧力の高い水により発生する背圧を、この背圧逃がし流路７５を通じて排出ポート７４→排出口７２というように逃がすことによりピストン保持部材５への影響、例えば軸方向への圧力等といった影響が無いようにすることができる。
さらに、回転シリンダ部材２の背圧を逃がすために、回転シリンダ部材２の背面側、すなわちここでは回転シリンダ部材２とケーシング６との間、と排出口７２とを連通し回転シリンダ部材２の背圧を逃がすための第２の背圧逃がし流路も設けられていることが好ましい。例えば本実施形態では、ケースカバー７上における排出ポート７４の周囲の部分であってケーシング６に面合わせされる部分に４個の放射状の切欠き背圧流路７６を設けて背圧逃がし流路としている（図１８、図１９参照）。これら切欠き背圧流路７６は、回転シリンダ部材２の背圧を排出ポート７４に逃がすことができるように少なくともフランジ部２ａの幅を超える程度の長さとされている。また、ケーシング６の内周面であってフランジ部２ａと対向する部分には、ケースカバー７と組み合わされた時にケースカバー７側の切欠き背圧流路７６と連通する切欠き背圧流路６２が設けられている（図２０、図２１参照）。本実施形態の場合、これら切欠き背圧流路６２，７６によって回転シリンダ部材２の背圧を逃がす第２の背圧逃がし流路が構成されている。このような本実施形態の回転式洗浄機１０によれば、回転シリンダ部材２の背面側に回り込んだ圧力の高い水により発生する背圧を切欠き背圧流路６２と切欠き背圧流路７６を通じて排出ポート７４に逃がすことにより回転シリンダ部材２に対し軸方向への力が生じるといった影響が無いようにすることができる。なお、回転シリンダ部材２の側壁２５とケーシング６の内周面との間には僅かなクリアランスＣが形成されている（図１９参照）。このクリアランスＣは、回転シリンダ部材２に作用する背圧を上述の切欠き背圧流路７６へと逃がすための背面側からの流路として機能する。
図１２に示すように、水はケースカバー７側から流入口７１を通過し回転シリンダ部材２に流入する。また、回転式洗浄機１０の回転動作で押し出される水は、ケースカバー７側の排出口７２を通過し外部へと流出する。この際、ピストン保持部材５および回転シリンダ部材２は、これら両部材５，２が互いに離れる方向への圧力を受けながらケースカバー７あるいはケーシング６側に押されるようにして回転する。このように水の流入流出方向を軸方向に一致させる構造とした本実施形態の回転式洗浄機１０によれば、例えば従来であれば回転シリンダ部材２の側面方向から水が流入し排出されていたために水圧が回転シリンダ部材２にラジアル方向に作用する側圧となってこの回転シリンダ部材２等のスムーズな回転を阻害していたのに対し、水の流入流出の際に軸方向に作用するスラスト荷重をローラ１０５やローラ１０２といったスラストベアリングで受けることができるためにより安定したスムーズな回転を実現できる。
続いて、回転式洗浄機１０におけるロータリ式シリンダ装置１の動作を図２４を用いて説明する。なお、図２４（Ａ）〜（Ｇ）は、ケーシング６内における回転シリンダ部材２やピストン３，４の動きを回転シリンダ部材２の回転角にして１５度おきに示したものである。
まず、図２４（Ａ）に示す状態において、シリンダ室２３ａ，２３ｂ内を往復動するピストン３は回転シリンダ部材２の空洞部２２に位置し、シリンダ室２３ａ，２３ｂのそれぞれに先端部あるいは後端部の一部が入り込んだ状態となっている。一方、シリンダ室２３ｃ，２３ｄ内を往復動するピストン４は、回転シリンダ部材２のシリンダ室２３ｄ内の最奥部まで移動した状態となっている。また、この図２４（Ａ）の状態においてシリンダ室２３ａは流入ポート７３と重なり合って流入口７１と連通しており、シリンダ室２３ｂは排出ポート７４と重なり合って排出口７２と連通している。一方、シリンダ室２３ｃ，２３ｄは流入ポート７３及び排出ポート７４のいずれとも重なり合っていないため流入口７１あるいは排出口７２と連通していない。
この状態で、水が流入口７１から流入ポート７３を通ってシリンダ室２３ａへと流入すると、流入した水の圧力によってピストン３がシリンダ室２３ｂに向けて押し進められ、シリンダ室２３ｂ内にある水を排出ポート７４を通じて排出口７２から排出する（図２４（Ｂ）参照）。ここで、ピストン３の自転中心位置Ｘ１が回転中心位置Ｘに対してずれていることから、ピストン３が進む力はピストン３を保持するピストン保持部材５を回転させる力としても作用し、ピストン保持部材５を回転中心位置Ｘまわりに回転させる。これに伴い、ピストン３は自転中心位置Ｘ１を中心として自転しながら回転中心位置Ｘまわりに公転し、回転シリンダ部材２は回転軸心ｏまわりに回転する。
一方、ピストン４は、ピストン保持部材５が回転中心位置Ｘまわりに回転するのに伴い図２４（Ｂ）に示すように空洞部２２に向けて引き戻され、シリンダ室２３ｄ内の水をシリンダ室２３ａあるいはシリンダ室２３ｃの側へと押し出す。また、図２４（Ｂ）の状態となるとシリンダ室２３ｄが流入ポート７３と連通することから、流入口７１から流入した水はこれまで流入していたシリンダ室２３ａに加え新たにシリンダ室２３ｄにも流入することとなる。したがって、この時点において回転シリンダ部材２内における水圧はピストン４を大きく推進させる力としては作用していない。この状態ではシリンダ室２３ａとシリンダ室２３ｄが流入ポート７３にオーバーラップして流入口７１と連通しているが、ピストン保持部材５及び回転シリンダ部材２が更に回転して図２４（Ｄ）の状態になるとシリンダ室２３ａと流入ポート７３との連通が途切れ、これ以降、水はシリンダ室２３ｄにのみ流入してピストン４を空洞部２２側へ押すようになる（図２４（Ｄ）、図２４（Ｅ）参照）。押されたピストン４は空洞部２２やシリンダ室２３ｃ等の水を押し出しながら移動する。以上のように、回転シリンダ部材２が回転するのに伴い水圧が作用する対象がピストン３からピストン４へと徐々に移行し、ピストン保持部材５及び回転シリンダ部材２を回転させるための力を持続させる。
また、図２４（Ａ）〜図２４（Ｄ）までの間、排出ポート７４にオーバーラップしているのはシリンダ室２３ｂのみであったが、回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５が更に回転することによってシリンダ室２３ｃが排出ポート７４にオーバーラップすると（図２４（Ｅ）参照）、シリンダ室２３ｂ内の水に加えてシリンダ室２３ｃ内の水も排出口７２から排出されるようになる。なお、シリンダ室２３ｂから排出される水量は、ピストン３がシリンダ室２３ｂの最奥部に接近するに従い徐々に減少する（図２４（Ｅ）、図２４（Ｆ）参照）。
図２４（Ｆ）の状態から回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５が更に回転すると、シリンダ室２３ｂと排出ポート７４との連通状態が途切れ、シリンダ室２３ｃ内の水のみが排出口７２から排出されるようになる（図２４（Ｇ）参照）。この図２４（Ｇ）に示す状態は図２４（Ａ）に示した状態からピストン３，４が入れ替わっているだけで状態としては等価であり、これ以降、上述した図２４（Ａ）〜図２４（Ｇ）の動作が繰り返される。そして、以降、流入ポート７３とオーバーラップするシリンダ室はシリンダ室２３ｄ→シリンダ室２３ｂ→シリンダ室２３ｃ→シリンダ室２３ａ→シリンダ室２３ｄと入れ替わり、また、水圧力を主に受けるピストンはピストン３→ピストン４→ピストン３へと交互に入れ替わり、回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５が回転し続ける。
以上のように、本実施形態の回転式洗浄機１０におけるシリンダ室２３ａ〜２３ｄは、ピストン３，４がシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内の外周側位置から空洞部２２に向けて引き戻されて室内容積が増加する過程にある間は流入ポート７３とオーバーラップするように設けられ、シリンダ室２３ａ〜２３ｄ内に水が流入するようになっている。またシリンダ室２３ａ〜２３ｄは、ピストン３，４が外周側に向けて押し出され室内容積が減少する過程にある間は排出ポート７４とオーバーラップするように設けられ、シリンダ室２３ａ〜２３ｄ内の水が排出されるようになっている。また、上述したように流入口７１と排出口７２はシリンダ室２３ａ〜２３ｄと対向する位置に形成されており、しかも流入ポート７３、排出ポート７４が液圧縮を生じないよう広い範囲に形成され、且つ流入口７１と排出口７２は通路面積が大きく形成されているので水の流れ抵抗は小さい。これらの結果、回転シリンダ部材２の各シリンダ室２３ａ〜２３ｄにおける水圧が効率よく出力軸５１の回転力に変換される。
また、この回転式洗浄機１０においては、回転中心位置Ｘを中心としたピストン保持部材５の回転運動の角速度、別の表現をすればピストン３，４の公転運動の角速度は、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏを中心とする回転角速度の２倍となっている。これは、ピストン３，４の回転半径が回転シリンダ部材２のピッチ円の半径の１／２となっており、ピストン３，４の運動が、回転シリンダ部材２の回転運動に対して円サイクロイド運動となっているためである。なお、ピストン３，４の自転、すなわちピストン軸５２，５３を各々回転中心とする回転も、回転シリンダ部材２と同じ角速度回転運動となる。
また、ピストン３は、回転シリンダ部材２が１回転する間にシリンダ室２３ａ，２３ｂ間を１往復するようになっており、ピストン３の往復動作数と回転シリンダ部材２の回転数とが１：１の関係になっている。また、ピストン４も同様に、回転シリンダ部材２が１回転する間にシリンダ室２３ｃ，２３ｄ間を１往復するようになっており、ピストン４の往復動作数と回転シリンダ部材２の回転数とが１：１の関係になっている。すなわち、回転シリンダ部材２の回転数と、ピストン保持部材５の回転数と、ピストン３，４のシリンダ室２３ａ〜２３ｄ及び空洞部２２を往復する動作数との比が、１：２：１となっている。
また、上述したように、ピストン３，４の横断面形状とシリンダ室２３ａ〜２３ｄの横断面形状を一致させているので、シリンダ室２３ａ〜２３ｄに対してピストン３，４の上面，両側面，底面はピストン３，４の全長に亘って面接触することになり、シリンダ室２３ａ〜２３ｄとピストン３，４の間の水密性が確保されている。このため、シリンダ室２３ａ〜２３ｄとピストン３，４の隙間からの液体漏れをより確実に防止することができ、その分だけ効率の良い回転式洗浄機１０を構成することができる。
ここで本実施形態の回転式洗浄機１０における全体の動作について簡単に説明しておくと、まず導入路９２から流入した水は柄９１内を通り流入口７１よりロータリ式シリンダ装置１の回転シリンダ部材２の中に入り、ピストン３，４を押し、ピストン保持部材５、回転シリンダ部材２を回転させる。ピストン保持部材５の回転に伴い、回転力は出力歯車８１、アイドラ歯車８２、ブラシ歯車８３に伝わり回転ブラシ９を回転させる。水は排出ポート７４及び流路７０を通って流出し、ブラシ歯車８３の噴出孔８３ｂ及びブラシ歯車８３の外周側から回転ブラシ９に放出される。この場合、回転ブラシ９の回転スピードは流入する水量に応じて変化する。回転ブラシ９が水を噴出させながら回転することによって洗浄対象物を効率よく洗浄することができる。
本実施形態の回転式洗浄機１０の具体的な用途例としては以下のようなものがある。すなわち、
１）風呂洗浄機：シャワー用のホースを長めにしてこの回転式洗浄機１０を接続したもの。
２）食器洗浄機Ａ：蛇口を２つに分岐し、片側を通常の水道とし、もう一方に短いホースと開閉できる蛇口を付け、ここに小型の回転式洗浄機１０を接続したもの。
３）食器洗浄機Ｂ：上記食器洗浄機Ａをシステムキッチンの一部に固定し、食器を押し付けることにより洗浄するもの。
４）洗車機：散水用ホースの先端にバルブ付開閉機を付け、その先端に回転式洗浄機１０を接続したもの。
以上説明したように、本実施形態の回転式洗浄機１０におけるロータリ式シリンダ装置１では、水道９５側から圧力の高い水流が供給されている場合に、シリンダ室２３ａ〜２３ｄを有する回転シリンダ部材２と、ピストン３，４を有するピストン保持部材５とがそれぞれケーシング６とケースカバー７とに支持された状態で回転し続ける。しかも、出力軸５１の回転は出力歯車８１→アイドラ歯車８２→ブラシ歯車８３というように減速機構として機能する歯車輪列８を介して最終的に回転ブラシ９を回転させる力として伝達され、大きな回転トルクを発揮させる。したがって、この回転式洗浄機１０によれば減速機を別途採用せずとも水流のみによって十分な回転力を得、水を供給しながら回転ブラシ９を回転させ続けることができる。
加えて、本実施形態の回転式洗浄機１０においては、ブラシ軸８５がケースカバー７に埋め込まれることによって固定されており、回転ブラシ９の回転台として機能するブラシ歯車８３はこのブラシ軸８５によって回転可能な状態で支持されているため、回転ブラシ９が洗浄対象物に押し付けられる等してブラシ軸８５に軸方向の力が作用してもこの力をケースカバー７によって受け止めることができる。したがってこの回転式洗浄機１０によれば、回転ブラシ９が本実施形態でいえば出力軸５１に相当するような回転出力軸に直接取り付けられており軸方向の力がロータリ式シリンダ装置１の回転を鈍化させる力として直接作用してしまうような構造の洗浄機に比べ、回転力が確保されやすい。
また、流体の圧力によって発生する回転シリンダ部材２に対するラジアル方向荷重、回転シリンダ部材２に対するスラスト荷重、ピストン保持部材５に対するスラスト荷重等は、これら回転シリンダ部材２やピストン保持部材５とケーシング６あるいはケースカバー７との間に設けられたローラ１０２，１０５，１０８で受けることができる。このため、本実施形態の回転式洗浄機１０によればお互いに接触し合う各部材の摩擦抵抗を少なくすることができる。
なお、上述した第２の実施形態では特に水の流量調節手段については説明しなかったがこのような流量調節手段を設けてもよい。具体的には、例えば柄９１などの入水側に流量制御弁を付加すれば流量さらには回転ブラシ９の回転速度を手元で調整できて便利である。
また、本実施形態では柄９１を通ってロータリ式シリンダ装置１に流入した水は全て回転ブラシ９及びこの回転ブラシ９とカバー９０との間から流出するようにしたが、流路のいずれかの部分に流路切替手段を組み込み、回転ブラシ９側から流出する流路とそれ以外の部分から流出する流路とに切り替える、あるいは流量比を変えることができるようにしてもよい。
また、流路のいずれかの部分に水抜き栓を付加するようにすれば、回転式洗浄機１０の使用後において流路内とくにロータリ式シリンダ装置１の内部に水が残らないように水切りしやすくなる。
また、本実施形態では単に水を流す場合のみ説明したが、例えば柄９１など流路の途中に洗剤タンクやバルブを設け、流量調整ノズルで流量調整しながら洗剤を水に混合するようにすれば洗剤を含んだ水で洗浄することが可能となる。
また、本実施形態では洗浄部材としてブラシを用いた例を示してあるが、他に洗浄部材として、各種材質のスポンジ、布等、洗浄対象物に適した洗浄用部材を用いても良い。
また、第２の実施形態のロータリ式シリンダ装置１では、シリンダ室の数を４つ（つまり２対）、ピストンの数を２つとしたが、図２５及び図２６に示すようにシリンダ室の数を６つ（つまり３対）、ピストンの数を３つとしてもよい。図２５に示すロータリ式シリンダ装置１においては、６つのシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと６つの扇状の台部３０を備えた回転シリンダ部材２がケーシング６内に回転自在に配置されており、シリンダ室２３ａと２３ｂ、シリンダ室２３ｃと２３ｄ、シリンダ室２３ｅと２３ｆがそれぞれ空洞部２２を挟んで対向するように配置されて対をなしている。また、回転シリンダ部材２の回転軸心から偏心した位置には、ピストン保持部材（図示省略）が回転自在に配置され、このピストン保持部材には３つのピストン３，４，３’が回転自在に保持されている。なお、上述の実施形態のロータリ式シリンダ装置１と同様、このロータリ式シリンダ装置１のケーシング６内に配置された回転シリンダ部材２およびピストン保持部材の両部材の回転数の比率は、ピストン保持部材の回転数２に対して回転シリンダ部材２の回転数１である。このように構成されたロータリ式シリンダ装置１は、ピストン保持部材の回転により各ピストン３，４，３’が図中Ａ’方向に回転すると、この動作に伴い回転シリンダ部材２がＢ’方向に回転するようになっている。これにより、ピストン３がシリンダ室２３ａ，２３ｂを、ピストン４がシリンダ室２３ｃ，２３ｄを、ピストン３’がシリンダ室２３ｅ，２３ｆを、それぞれ空洞部２２を通過しながら往復運動をするようになっている。なお、各ピストン３，４，３’の移動方向の寸法は、空洞部２２を通過する際、この空洞部２２を中心として対向するシリンダ室のいずれにも当該ピストンの一部を入り込ませることが可能な寸法、換言すればこの空洞部２２よりも移動方向に長い寸法となっている。したがって、各ピストン３，４，３’は、空洞部２２を通過する際には対向する対のシリンダ室の両壁に同時に接触することとなる。なお、各ピストン３，４，３’は、空洞部２２を通過する際に互いに他のピストン３，４，３’にぶつかり合わないように設計されているのは勿論である。これにより、各ピストン３，４，３’は、常時いずれかのシリンダ室にガイドされながら移動し、各シリンダ室２３ａ〜２３ｆ内を出入りし、流体の吸引、加圧または圧縮、搬送を行う。図２５に示したような６つのシリンダ室２３ａ〜２３ｆ及び３つのピストン３，４，３’を有するタイプのロータリ式シリンダ装置１は、吸排のバランスが取れトルク変動が少ないという利点がある。
さらに、図２６に示したロータリ式シリンダ装置１においては、６つのシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと６つの扇形の台部３０を備えた回転シリンダ部材２がケーシング６内に回転自在に配置されており、回転シリンダ部材２の回転軸心から偏心した位置には、ピストン保持部材（図示省略）が回転自在に配置されている。このピストン保持部材には、３つのピストン３，４，３’が回転自在に保持されている。また、空洞部とピストン３，４，３’の通路とを兼ねる空洞部兼通路２２’の両側には、ケーシング６に立設された断面三日月状のガイド柱２６と、断面略半円状のガイド柱２７とが配置されている。これらガイド柱２６，２７は、空洞部兼通路２２’内を通過する各ピストン３，４，３’の案内をしている。この図２６に示したロータリ式シリンダ装置１では、各ピストン３，４，３’は略立方体のブロックで構成されており、空洞部兼通路２２’を通過する際には、いずれのシリンダ室２３ａ〜２３ｆからも離れた状態となる。そのため、各ピストン３，４，３’は、空洞部兼通路２２’を通過する際にはガイド柱２６，２７によって所定の姿勢を保ちながら通過するようになっている。なお、このロータリ式シリンダ装置１のケーシング６内に配置された回転シリンダ部材２およびピストン保持部材の両部材の回転数の比率は、ピストン保持部材の回転数２に対し、回転シリンダ部材２の回転数及びピストン３，４のピストン軸５２，５３に対する回転数１である。このように構成されたロータリ式シリンダ装置１は、ピストン保持部材の回転により各ピストン３，４，３’が図中Ａ”方向に回転すると、この動作に伴い回転シリンダ部材２がＢ”方向に回転するようになっている。これにより、ピストン３がシリンダ室２３ａ，２３ｂを、ピストン４がシリンダ室２３ｃ，２３ｄを、ピストン３’がシリンダ室２３ｅ，２３ｆを、それぞれ空洞部兼通路２２’を通過しながら往復運動するようになっている。図２６に示したような６つのシリンダ室２３ａ〜２３ｆ及び３つのピストン３，４，３’を有するタイプのロータリ式シリンダ装置１は、吸排のバランスが取れトルク変動が少ないものとなる。
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した第２の実施形態ではケーシング６の孔６３に圧入等で固定したシリンダ軸２１によって回転シリンダ部材２を回転自在に支持したが（図１６参照）、この代わりに、回転シリンダ部材２の中央部分に図２７に符号２ｄで示すような一体的な回転軸を形成し、この回転軸２ｄをケーシング６で支持するようにしてもよい（図２７参照）。このように回転シリンダ部材２の一部をケーシング６で支持する場合、それらの間に図２７に示すようなラジアルベアリング１１９を介してもよい。
また、上述した第１の実施形態では、回転シリンダ部材２とケーシング６との間にこの回転シリンダ部材２を軸方向に支持するローラ１０８とリテーナ１０９を設けたが（図１参照）、これらの代わりに、内輪、外輪及び転動体からなる、回転シリンダ部材２をラジアル方向に支持するラジアルベアリング１２０を用いてもよい（図２８参照）。あるいは、転動体としてのボール以外に、ローラを用いてもよく、さらには、回転シリンダ部材２とケーシング６との間にアンギュラベアリングのようにスラスト荷重とラジアル荷重を同時に支持する軸受１２１を設け、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受けるようにしてもよい（図２９参照）。
また、本実施形態では側壁２５を有する回転シリンダ部材２を用いているが、この場合における側壁２５は回転シリンダ部材２の一部としてこの回転シリンダ部材２ごと一体的に成形されるものでもよいし、あるいは側壁２５のない回転シリンダ部材２の成形後にこの回転シリンダ部材２に後付けされて一体化されるものでもよい。後者の一例を挙げれば、シリンダ室２３ａ〜２３ｄおよび空洞部２２からなる回転シリンダ部材２の溝を従来と同様に外周面側に開放させ、この回転シリンダ部材２をラジアルベアリング１２２の内輸に嵌め込んで側壁２５を形成するようにしてもよい（図３０参照）。要すれば、少なくともロータリ式シリンダ装置１の構成部品として用いられる時点において側壁２５が回転シリンダ部材２と一体化されていればよい。
また、上述した実施形態においては、例えば図９等に示したローラ１０２，１０８、リテーナ１０３，１０９、プレート１１０等、ロータリ式シリンダ装置１内の各所に配置したローラやプレートについても言及したが、これらローラ等は相対速度の異なる部材間に介在するものであるため摩擦抵抗を少なくするような処理が施されていることが回転等する部材に対する摩擦力を軽減できるという点で好ましい。このような処理としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）による表面処理が好ましい。このような処理が施されたローラ等を例えば上述したコンプレッサとしてのロータリ式シリンダ装置１に適用した場合、円滑な動作を確保しつつ特に金属部材どうしの焼き付きを防止しうる点で効果的である。
また上述した実施形態では、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄに対して流入口７１及び排出口７２が回転シリンダ部材２の軸方向に位置しており、これにより、流体の流入時あるいは排出時において回転シリンダ部材２に対し大きなラジアル方向の力が作用しなくなるようにしたロータリ式シリンダ装置１を説明した。この場合、流入口７１及び排出口７２は、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄに軸方向真上あるいは真下から流体を流入させ軸方向真上あるいは真下から流体を排出するよう、シリンダ室２３ａ〜２３ｄに対して垂直に配置されていることが好ましいが必ずしもこれに限られるわけではない。例えば、流入口７１、流出口７２あるいはこれらに連通する流入ポート７３、排出ポート７４がシリンダ室２３ａ〜２３ｄに対して斜めに連通しているような場合であっても、流体の流入排出の際に回転シリンダ部材２に作用するラジアル方向の力を低減させうるものであれば、上述した実施形態の場合と同様、動作中における回転シリンダ部材２の傾きを従来よりも抑えることが可能となる。

Claims (5)

1. 回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し該空洞部を挟んで対向する少なくとも一対のシリンダ室からなる凹部を有するとともに、前記シリンダ室を径方向外側から塞ぐ側壁を有する回転シリンダ部材と、該回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材と、前記回転シリンダ部材を回転自在に支持する第１の支持部材と、前記ピストン保持部材を回転自在に支持する第２の支持部材と、前記ピストン保持部材の前記回転中心位置から偏心した自転中心位置にその位置を中心として回転可能に保持されるとともに前記一対のシリンダ室および前記空洞部内を往復動するピストンと、前記シリンダ室に連通する流体の流入口および排出口とを備え、前記回転シリンダ部材と前記ピストン保持部材との相対回転により前記ピストン自体が前記自転中心位置を中心として回転しながらかつ前記回転中心位置を中心として回転することによって前記一対のシリンダ室の双方に出入りすることを特徴とするロータリ式シリンダ装置。
2. 回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し該空洞部を挟んで対向する少なくとも一対のシリンダ室からなる凹部を有する回転シリンダ部材と、該回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材と、前記回転シリンダ部材を回転自在に支持する第１の支持部材と、前記ピストン保持部材を回転自在に支持する第２の支持部材と、前記ピストン保持部材の前記回転中心位置から偏心した自転中心位置にその位置を中心として回転可能に保持されるとともに前記一対のシリンダ室および前記空洞部内を往復動するピストンと、前記第２の支持部材に形成され、前記回転シリンダ部材の軸方向に位置して前記シリンダ室に軸方向から連通する流体の流入口及び排出口とを備え、前記回転シリンダ部材と前記ピストン保持部材との相対回転により前記ピストン自体が前記自転中心位置を中心として回転しながらかつ前記回転中心位置を中心として回転することによって前記一対のシリンダ室の双方に出入りすることを特徴とするロータリ式シリンダ装置。
3. 前記回転シリンダ部材の底部と前記第１の支持部材との隙間、前記回転シリンダ部材の側部と前記第１の支持部材との隙間、前記ピストン保持部材の底部と前記第２の支持部材との隙間、あるいは前記ピストン保持部材の側部と前記第２の支持部材との隙間のうちのいずれか１の隙間にベアリングが介在していることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のロータリ式シリンダ装置。
4. 前記回転シリンダ部材の前記ピストン保持部材と対向する側の周縁に、径方向外側に広がり前記第２の支持部材と対向するフランジ部が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のロータリ式シリンダ装置。
5. 前記回転シリンダ部材の側壁は、円筒状部材がこの回転シリンダ部材の底板部分に後付けされることによって構成されるものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のロータリ式シリンダ装置。

Images