CN100344871C - 活塞式气体压缩装置以及活塞式气压驱动旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明特征在于，备有：分别具有被堵住的内腔部的数个气缸部件、被嵌入各气缸部件的内腔部内可以滑动的第1活塞以及第2活塞、用于通过滑动曲轴机构使第1活塞以及第2活塞连结在同一曲柄轴上的连结机构、控制气体向各气缸部件的内腔部的吸入和排出的吸气排气控制机构，伴随着通过连结机构介由滑动曲柄机构而连结的曲柄轴的旋转，第1活塞以及第2活塞在气缸部件的内腔部内往返滑动，同时，吸气排气控制机构利用第1活塞以及第2活塞的往返滑动使吸入在数个气缸部件的内腔部内的气体送往一个气缸部件的内腔部内，同时，压缩被送往该内腔部内的气体。

Description

活塞式气体压缩装置以及活塞式气压驱动旋转装置

技术领域

本发明涉及具有压缩空气及其它气体的结构(以下称为‘气体压缩结构’)的装置(以下称为‘气体压缩装置’)，更详细地说具有使双方的气缸使用共有的压缩行程，用与原来基本相同的压缩体积，从而使气缸紧凑的特征。还有，本发明的目的是提供能够良好地维持旋转平衡并高速旋转，并且具有以两段压缩机构高压力压缩时的曲柄半径比双方曲柄半径之差小的特征，能够高速旋转、产生高压力的活塞式气体压缩装置，以及活塞式气压驱动旋转装置。

背景技术

迄今为止，作为气体压缩装置提出了种种方案，其中一般来说有活塞式和螺旋式。活塞式由于一次的压缩体积大所以能够产生高的压力，但其旋转平衡不好而不能够高速旋转。另一方面，螺旋式虽然能够以很好的旋转平衡进行高速旋转，但由于一次压缩的体积小而难以产生高的压力。

即，在活塞式中假如能够高速旋转的话，与一次压缩体积小的螺旋式相比，作为气体压缩结构来说非常合适。然而，如上所述，在活塞式中，存在旋转平衡不好而不能够高速旋转的问题。

并且，作为用于解决该问题的气体压缩结构，申请人提出(发明)了‘在备有相互并列设置的输入轴和辅助轴，输入轴侧的滑动曲柄机构和辅助轴输入轴侧的滑动曲柄机构成对，并至少一个滑动曲柄机构的各滑动件，使相互因压力而排斥的活塞部件在同一气缸内在同一直线上相互对向而沿同一方向往返运动来使空气压缩的空气压缩结构中，其特征在于使上述活塞部件的前端外径比上述气缸的内径小，并在气缸的内径和活塞部件的前端外径之间形成空隙部，堵住气缸的两侧端之中至少一侧而在活塞部件的底部和气缸的侧端内面之间形成第1压缩层，和在相互对着的活塞部件上间面之间形成第2压缩层，在接近第1压缩层以及第2压缩层的缸侧面分别设置备有吸气阀的吸气口和备有排气阀的排气口，通过连通件使第1压缩层的排气口和第2压缩层的吸气口连通’(日本参照特开2000-297747号公报)。

并且，采用该空气压缩结构，能够以小的能量产生压缩空气。然而，采用该空气压缩结构，由于活塞的往返运动分散在设于嵌入了该活塞的气缸部件两侧的两个曲柄轴上，因此存在着妨碍各曲柄轴的旋转扭矩和旋转速度的进一步提高，以及空气压缩结构整体紧凑化的问题。

另外，由于上述那样活塞的往返运动被传递给分别设在气缸部件两侧的曲柄轴，同样存在着妨碍进一步旋转高速化以及实现紧凑化的问题。

另一方面，希望实现不消耗矿石资源的旋转装置。这里，作为不消耗矿石资源而使用能量的旋转装置可例举出使用压缩气体来产生旋转的气压驱动型旋转装置。然而，由于与上述场合相同的理由，即，虽然希望以一次压缩体积大的活塞式来实现，但是另一方面，在活塞式中存在旋转平衡不好不能够高速旋转的问题。

因此，本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种能够以小的能量产生高压力，同时能够有高扭矩和高速旋转，紧凑的活塞式气体压缩装置，以及能够利用清洁的能量来旋转，并且具有高扭矩能够高速旋转的活塞式气压驱动装置。

发明内容

为了实现该目的，方案1所述的活塞式气体压缩装置是，备有分别具有被堵住的内腔部的数个气缸部件、嵌入各气缸部件的内腔部内可以滑动的第1活塞以及第2活塞、用于通过滑动曲柄机构使该第1活塞以及第2活塞连结在同一曲柄轴上的连结机构和控制气体向上述各气缸部件的内腔部的吸入和排出的吸气排气控制机构，伴随着通过上述连结机构介由滑动曲柄机构而连结起来的曲柄轴的旋转，上述第1活塞以及第2活塞在上述气缸部件的内腔部内往返滑动，上述吸气排气控制机构利用上述第1活塞以及第2活塞的往返滑动使被吸入在数个上述气缸部件的内腔部内的气体送往一个气缸部件的内腔部内，同时，压缩被送往该内腔部内的气体，上述连结机构备有一端固定在第1活塞上的第1活塞轴部件、一端固定在第2活塞上并与上述第1活塞并列设置的第2活塞轴部件，在第1活塞上设有与第1活塞并列设置的第2活塞轴部件能够自由滑动地插入的通孔，上述第1活塞以及第2活塞通过上述第1活塞轴部件以及第2活塞轴部件被连结在配置于上述第1活塞侧的同一曲柄轴上，上述连结机构还备有用于使第1活塞轴部件连结到曲柄轴上的第1曲柄臂、和用于使第2活塞轴部件连结到曲柄轴上的第2曲柄臂，使上述第1曲柄臂的旋转半径比上述第2曲柄臂的旋转半径大。

采用该方案1的活塞式气体压缩装置，一旦使曲柄轴旋转，通过连结机构介由滑动曲柄机构而被连结到曲柄轴上，第1活塞以及第2活塞在各气缸部件的内腔部内往返滑动。在这里，通过吸气排气控制机构，气体向各气缸部件的内腔部内的吸入和排出受到控制，同时，伴随着该第1活塞和第2活塞的往返滑动，被吸入数个气缸部件的内腔部内的气体被送往一个气缸部件的内腔部内，同时，被送往该内腔部内的气体被进一步压缩。

方案2所述的活塞式气体压缩装置是，在方案1所述的活塞式气体压缩装置中，使第1活塞以及第2活塞的各头部的外径比底部的外径小。

方案3所述的活塞式气体压缩装置是，在方案1或2所述的活塞式气体压缩装置中，使第1曲柄臂的曲柄角度与第2曲柄臂的曲柄角度不同。

方案4所述的活塞式气体压缩装置是，在方案1所述的活塞式气体压缩装置中，吸气排气控制机构备有：吸气机构，其使气体交替吸入由形成于一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞的底部之间的第1间隙以及形成于另一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞底部之间的第2间隙这两个间隙所组成的第1吸气用间隙和由形成于上述一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞的底部之间的第3间隙以及形成于上述另一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞的底部之间的第4间隙这两个间隙所组成的第2吸气用间隙之间；

送气机构，其将通过该吸气机构被吸入第1吸气用间隙的气体送往形成于嵌入一个气缸部件的内腔部内的第1活塞的头部和第2活塞的头部之间的第5间隙，同时将被吸入上述第2吸气用间隙的气体送往形成于嵌入另一个气缸部件的内腔部内的第1活塞的头部和第2活塞的头部之间的第6间隙；

排气机构，其将通过该送气机构送往第5间隙内的气体以及送往第6间隙内的气体交替排出。

方案5所述的活塞式气体压缩装置是，在方案4所述的活塞式气体压缩装置中，第1间隙形成在一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间；第2间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间；第3间隙形成在上述一个气缸部件的内腔部的壁面和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间；第4间隙形成在上述另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间。

方案6所述的活塞式气体压缩装置是，在方案1所述的活塞式气体压缩装置中，在被嵌入一个气缸部件的内腔部内的第1活塞以及第2活塞的往返滑动和被嵌入另一个气缸部件的内腔部内的第1活塞以及第2活塞的往返滑动之间设有180度或120度的相位差。

方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置是，备有分别具有被堵住的内腔部的数个气缸部件、嵌入该各气缸部件的内腔部内可以滑动的第1活塞以及第2活塞、为了使该第1活塞以及第2活塞往返滑动而控制气体向上述各气缸部件的内腔部的吸入和排出的吸气排气控制机构、为了伴随着通过该吸气排气控制机构对吸气排气的控制使第1活塞以及第2活塞双方的往返滑动变换成一次旋转运动，将第1活塞以及第2活塞连结到具有滑动曲柄机构的同一曲柄轴上的连结机构，吸气排气控制机构将压缩气体送至一个气缸部件的内腔部内，同时将在该内腔部内膨胀了的气体送至数个气缸部件的内腔部内，连结机构备有一端固定在第1活塞上的第1活塞轴部件、一端固定在第2活塞上的并与上述第1活塞并列设置的第2活塞轴部件，在第1活塞上设有与第1活塞并列设置的第2活塞轴部件能够自由滑动地插入的通孔，上述第1活塞以及第2活塞通过上述第1活塞轴部件以及第2活塞轴部件而连结在配置于上述第1活塞侧的同一曲柄轴上，上述连结机构还备有用于使第1活塞轴部件连结到曲柄轴上的第1曲柄臂、和用于使第2活塞轴部件连结到曲柄轴上的第2曲柄臂，上述第1曲柄臂的旋转半径比上述第2曲柄臂的旋转半径大。

方案8所述的活塞式气压驱动旋转装置是，在方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置中，第1活塞以及第2活塞的各头部的外径比底部的外径小。

方案9所述的活塞式气压驱动旋转装置是，在方案7或8所述的活塞式气压驱动旋转装置中，使第1曲柄臂的曲柄角度与第2曲柄臂的曲柄角度不同。

方案10所述的活塞式气压驱动旋转装置是，在方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置中，吸气排气控制机构备有：吸气机构，其使气体交替吸入形成于被嵌入构成气缸部件的一个气缸部件的内腔部内的第1活塞的头部以及第2活塞的头部这两个头部之间的第5间隙，以及形成于被嵌入构成上述气缸部件的另一个气缸部件的内腔部内的第1活塞的头部以及第2活塞的头部这两个头部之间的第6间隙这两个间隙内；送气机构，其将通过该吸气机构吸入第5间隙内的气体分配送气到形成于上述一个气缸部件的内腔部的端壁部与被嵌入该内腔部内的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞的底部之间的第1间隙以及形成于上述另一个气缸部件的内腔部的头部与被嵌入该内腔部内的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞的底部之间的第2间隙这两个间隙中，同时，将通过上述吸气机构而被吸入第6间隙内的气体分配送气到形成于一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞的底部之间的第3间隙，以及形成于另一个气缸部件的内腔部的头部和被嵌入该内腔部内的第1活塞或者第2活塞之中某一活塞的底部之间的第4间隙这两个间隙中；排气机构，其将通过该送气机构送往第1间隙以及第2间隙的气体，以及送往第3间隙以及第4间隙的气体排出。

方案11所述的活塞式气压驱动旋转装置是，在方案10所述的活塞式气压驱动旋转装置中，第1间隙形成在一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间；第2间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间；第3间隙形成在一个气缸部件的内腔部的壁面和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间；第4间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间。

方案12所述的活塞式气压驱动旋转装置是，在方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置中，在被嵌入一个气缸部件的内腔部内的第1活塞以及第2活塞的往返滑动和被嵌入另一个气缸部件的内腔部内的第1活塞以及第2活塞的往返滑动之间设有180度或120度的相位差。

发明的效果

采用方案1所述的活塞式气体压缩装置，由于通过吸气排气控制机构，伴随着被分别嵌入各气缸部件的内腔部内的第1活塞以及第2活塞的往返滑动，被吸入数个气缸部件的内腔部内的气体被送往一个气缸部件的内腔部内，同时，被送往该内腔部内的气体被进一步压缩，所以能够分两个阶段压缩气体，即，具有能够以小的能量得到高压缩的气体的效果。

另外，由于采用了通过一个曲柄轴的旋转来使被分别嵌入各气缸部件的内腔部内的第1活塞以及第2活塞这两个活塞往返滑动的结构，所以与以不同的两个曲柄轴来使各活塞部件旋转的场合相比，具有能够进一步降低气体压缩所需要的能量，同时使全体结构紧凑化的效果。

另外，由于通过一端固定在第1活塞上的第1活塞轴部件、以及一端固定在第2活塞上的第2活塞轴部件将上述第1活塞以及第2活塞连结在配置于第1活塞侧的同一曲柄轴上，所以具有能够以简单且高效的机构来构成连结机构的效果。

再有，由于构成连结机构的第1曲柄臂的旋转半径比构成同一连结机构的第2曲柄臂的旋转半径更大，所以能够使第1活塞的往返滑动的滑动长度比第2活塞的往返滑动的滑动长度长，能够使分别形成于各气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的两个活塞之间的两个间隙的尺寸比形成于该两个活塞之间的间隙小。从而具有能够进一步提高向气缸部件的内腔部的吸气体积以及在各气缸部件的内腔部的压缩率的效果。

采用方案2所述的活塞式气体压缩装置，除具有方案1所述的活塞式气体压缩装置的效果之外，由于第1活塞以及第2活塞的各头部的外径比底部的外径小，所以具有不会损坏密封性，能够在第1活塞或第2活塞的外径和内腔部的侧周壁之间形成间隙的效果。从而能够使第1活塞的往返滑动的滑动长度比第2活塞的往返滑动的滑动长度长。

采用方案3所述的活塞式气体压缩装置，除具有如方案或2所述的活塞式气体压缩装置的效果之外，由于使第1曲柄臂的曲柄角度与第2曲柄臂的曲柄角度不同，所以能够设置第1活塞的往返滑动的位相与第2活塞的往返滑动的位相之间的位相差。从而具有能够进一步提高向气缸部件的内腔部的吸气体积以及在各气缸部件的内腔部的压缩率的效果。

采用方案4所述的活塞式气体压缩装置，除具有如方案1所述的活塞式气体压缩装置的效果之外，利用第1活塞以及第2活塞这两个活塞的往返滑动，能够将气体分别吸入一个气缸部件以及另一个气缸部件这两个气缸部件的内腔部内，同时，能够将被吸入两个气缸部件的内腔部内的气体压缩到一个气缸部件或者另一个气缸部件的某一个之中并将气体送出。从而具有能够利用两个活塞的往返滑动来更加有效地对气体进行压缩的效果。

采用方案5所述的活塞式气体压缩装置，除具有如方案4所述的活塞式气体压缩装置的效果之外，由于第1间隙形成在一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间、第2间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间、第3间隙形成在上述一个气缸部件的内腔部的壁面和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间、第4间隙形成在上述另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间，所以能够在被嵌入一个气缸部件内的第1活塞的往返滑动和被嵌入另一个气缸部件内的第1活塞的往返运动之间设置位相差，具有能够防止使活塞往返滑动的曲柄轴的旋转平衡恶化的效果。

采用方案6所述的活塞式气体压缩装置，除具有如方案1所述的活塞式气体压缩装置的效果之外，由于在被嵌入一个气缸部件的内腔部内的各活塞的往返滑动和被嵌入另一个气缸部件的内腔部内的对应一个气缸部件内的活塞的各活塞的往返滑动之间设有180度或120度的相位差，所以具有能够防止使曲柄轴的旋转平衡恶化的效果。

采用方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置，由于通过吸气排气控制机构将压缩气体送往一个气缸部件的内腔部内，同时将在该内腔部内膨胀了的气体送至数个气缸部件的内腔部内，所以能够利用该压缩气体的膨胀力使第1活塞以及第2活塞往返滑动，即，能够两阶段利用压缩气的膨胀力来推压第1活塞以及第2活塞。因此，具有降低曲柄轴的旋转所需要的能量的效果。

另外，由于通过连结机构使被嵌入各气缸部件内的两个活塞共同连结到一个曲柄轴上，所以具有能够将曲柄轴旋转所需要的各活塞的能量分配到数个气缸部件上，进一步降低曲柄轴的旋转所需要的能量，以及使全体结构紧凑化的效果。

另外，由于通过一端固定在第1活塞上的第1活塞轴部件以及一端固定在第2活塞上的第2活塞轴部件使第1活塞以及第2活塞连结在配置于第1活塞侧的同一曲柄轴上，所以具有能够以简单且高效的机构构成连结机构的效果。

再有，由于构成连结机构的第1曲柄臂的旋转半径比构成同一连结机构的第2曲柄臂的旋转半径大，所以能够使第1活塞的往返滑动的滑动长度比第2活塞的往返滑动的滑动长度长，能够使分别形成于各气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的两个活塞之间的两个间隙的尺寸和形成于该两个活塞之间的间隙的变位量变大。从而具有能够进一步提高向气缸部件的内腔部的吸气体积以及在各气缸部件的内腔部的压缩率，换一句话说，具有能够提高该压缩气体的膨胀力的利用效率的效果。

采用方案8所述的活塞式气压驱动旋转装置，除具有如方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置的效果之外，由于第1活塞以及第2活塞的各头部的外径比底部的外径小，所以具有不会损坏密封性，能够在第1活塞或第2活塞的外径和内腔部的侧周壁之间形成间隙的效果。从而能够使第1活塞的往返滑动的滑动长度比第2活塞的往返滑动的滑动长度长，能进一步提高压缩气体的膨胀率。

采用方案9所述的活塞式气压驱动旋转装置，除具有如方案7或8所述的活塞式气压驱动旋转装置的作用之外，由于使第1曲柄臂的曲柄角度与第2曲柄臂的曲柄角度不同，所以能够在第1活塞的往返滑动的位相与第2活塞部件的往返滑动的位相之间设置位相差。从而能够进一步提高压缩气体的膨胀率。

采用方案10所述的活塞式气压驱动旋转装置，除具有如方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置的作用之外，由于将压缩气体送往第5间隙以及第6间隙，能够利用该压缩气体的膨胀力来使被分别嵌入在各气缸部件内的第1活塞以及第2活塞分别滑动，同时，一方面能够将在第5间隙膨胀了的气体进一步分配送气到第1间隙以及第2间隙，还将在第6间隙膨胀了的气体进一步分配送气到第3间隙以及第4间隙，所以具有能够利用该膨胀力进一步使被嵌入各气缸部件内的第1活塞或者第2活塞分别滑动的效果。另外，由于交替进行向第5间隙以及第6间隙的送气，所以具有能够提高曲柄轴的旋转平衡以及旋转速度的效果。

采用方案11所述的活塞式气压驱动旋转装置，除具有如方案10所述的活塞式气压驱动旋转装置的作用之外，由于第1间隙形成在一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间、第2间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间、第3间隙形成在上述一个气缸部件的内腔部的壁面和嵌入该内腔部内的第2活塞的底部之间、第4间隙形成在上述另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的第1活塞的底部之间，所以具有能够设置被嵌入一个气缸部件内的两个活塞的往返滑动和被嵌入另一个气缸部件内的两个活塞的往返运动部件的位相差的效果。从而具有能够实现进一步提高曲柄轴的旋转平衡以及旋转速度的效果。

采用方案12所述的活塞式气压驱动旋转装置，除具有如方案7所述的活塞式气压驱动旋转装置的效果之外，由于在被嵌入一个气缸部件的内腔部内的各活塞的往返滑动和被嵌入另一个气缸部件的内腔部内的相对一个气缸部件内的活塞的往返滑动之间设有180度或120度的相位差，所以具有能够实现进一步提高曲柄轴的旋转平衡以及旋转速度的效果。

附图说明

图1是表示本发明的活塞式气体驱动旋转装置的剖视图。

图2是表示本发明的活塞式气体驱动旋转装置的剖视图。

图3是表示上述气体压缩装置的气流的图。

图4是表示构成上述气体压缩装置的气缸部件的立体图。

图5是表示本发明的空气压缩结构的样机的照片(实施例)。

图6是表示本发明的活塞式气体压缩装置的剖视图。

图7是表示本发明的活塞式气体压缩装置的剖视图。

图8是表示本发明的活塞式气体压缩装置的剖视图。

图9是表示上述活塞式气压驱动旋转装置的气流的图。

图10是表示将上述活塞式气压驱动旋转装置应用到工具中的状态的图。

图11是表示将上述活塞式气压驱动旋转装置应用到车辆中的状态的图。

图12是表示将上述活塞式气压驱动旋转装置应用到车辆中的状态的图。

图中

10   曲柄机构

10a  曲柄机构(半径7.1mm-180度)

10b  曲柄机构(半径4.9mm-165度)

10c  曲柄机构(半径4.9mm-345度)

10d  曲柄机构(半径7.1mm-360度)

11    曲柄连杆

12    曲柄连杆

13    曲柄连杆

14    曲柄连杆

15    活塞轴部件

16    活塞轴部件

17    活塞轴部件

18    活塞轴部件

20    并列设置了两个气缸体并使空气通路和压力阀一体化的机体

21    第2活塞

22    第1活塞

23    第2活塞

24    第1活塞

25    吸气排气口

26    吸气排气口

27    吸气排气口

28    吸气排气口

30    体积柱

31    体积柱

32    体积柱

33    体积柱

34    体积柱

35    体积柱

40    气缸部件

41    第1气缸部件

42    第2气缸部件

具体实施方式

本发明虽然是有关活塞式气体压缩装置以及活塞式气压驱动旋转装置的，但可以用同一结构来实现它们(当然，为了使性能提高而设置适当的差异是可以)。即，尽管是一个机构(结构)，可以是利用了旋转力压缩气体的装置，也可以是利用了压缩空气产生旋转的装置。因此，基于本申请的优先权主张的申请所述的活塞式空气压缩结构包括这两者，在本申请中，为了使发明易于理解，将活塞式气体压缩装置以及活塞式气压驱动旋转装置区别开来说明。

作为空气压缩装置的空气，所示的仅以压缩气体为例，明确地不限于空气(例如，也可以是氮气、氧气、氩气)。

以下，利用附图来详细说明本发明的实施方式，但所示的只是代表性的例子，只要不超过其要旨，本发明并不局限于以下的实施例。即，本发明的技术范围不受下列实施例中的任何限制。

(实施例)

图4是作为本发明的一个实施例的活塞式气体压缩装置100的构成要素的气缸部件40的立体图。如图4所示，气缸部件40由第1气缸部件41和第2气缸部件42这两个气缸部件构成，第1气缸部件41和第2气缸部件42通过送气管50连结起来。

图6～图8是上述活塞式气体压缩装置100的剖视图，在该图1以及图2中，为了易于理解发明，气缸部件40的一部分为剖面图。

图6～图8所示的曲柄机构10假定为相对于曲柄旋转中心在逆时针的水平线上最往前为180度，最后退为360度。

这时第1曲柄机构10a为半径7.1mm-180度、第2曲柄机构10b为半径4.9mm-165度、第3曲柄机构10c为半径4.9mm-345度、第4曲柄机构10d为半径7.1mm-360度，曲柄机构处于平衡。

详细地说，使第1曲柄机构10a与第4曲柄机构10d的相位差、以及第2曲柄机构10b与第3曲柄机构10c的相位差设为180度，并且，在第1曲柄机构10a与第2曲柄机构10b之间(即，设置在同一气缸部件内的活塞部件之间)也设有相位差。

能够将活塞轴部件15的旋转运动顺利地变换到活塞部件的往返滑动。而且，能够使活塞轴部件15的旋转平衡以及旋转速度得到提高。这些全部是为了使气体的压缩效率得到提高的主要因素。

曲柄机构10a与曲柄连杆11、活塞轴部件15、第2活塞21，曲柄机构10b与曲柄连杆12、活塞轴部件16、第1活塞22，曲柄机构10c与曲柄连杆13、活塞轴部件17、第2活塞23，曲柄机构10d与曲柄连杆14、活塞轴部件18、第1活塞24，分别连结起来并取得相对于旋转运动的往返运动的平衡。

活塞轴部件16、18分别通过穿透第2活塞部件21、23而设置的通孔连接在第一活塞部件22、24上。因此，仅以一个旋转系统就能够使配置在各气缸部件中的2个活塞往返滑动。即，能够使结构简单。

并列设置两个气缸部件并使空气通路b以及压力阀一体化了的机体20由收放了第2活塞21和第1活塞22的第1气缸部件41和收放了第2活塞23和第1活塞24的第2气缸部件42构成。

一旦曲柄机构10逆时针旋转，第2活塞21、第1活塞22以及第2活塞23、第1活塞24在各气缸内以各曲柄半径往返运动。这时就得到了气缸体积内夹在第2活塞21和第1活塞22之中的体积柱(空间)31、33、35而进行空气的压缩运动。另外，在另一个气缸体积内也得到夹在第2活塞23和第1活塞24之中的体积柱30、32、34而进行空气的压缩运动。就得到了有效地利用了在该双方得到的体积柱30、31、32、33、34的压缩行程。

曲柄机构10a逆时针旋转0～180度的话，因伴随着的曲柄机构的旋转，空气就从吸气排气口26被吸入体积柱33、34中。

然后，曲柄机构10a旋转180～360度的话，因伴随着的曲柄机构的旋转，体积柱33、34中的空气就被压缩到体积柱35中并被封闭。

曲柄机构10a第2次逆时针旋转0～180度的话，因伴随着的曲柄机构的旋转，体积柱35的压缩空气再次被压缩并从吸气排气口27被排出，这时曲柄半径为7.1mm-4.9mm＝2.2mm。

该行程通过双方共有气缸交互进行。即，在另一方将空气从吸气排气口25吸入体积柱30、31，再将它压缩到体积柱32并封闭。然后，再次进行压缩并从吸气排气口28排出。

图3所示的是气体的流程，如图3所示，由于吸入体积柱31的气体以及吸入体积柱30内的气体通过活塞22、23朝向各气缸部件41、42的端壁部的滑动而使体积柱31以及体积柱30(活塞22、23的底部和所对应的气缸部件41、42之间的间隙)变小，而在体积柱32内移动。

即，由于体积柱31内的气体和体积柱30内的气体在体积柱32内移动，在该阶段能够将气体压缩大约2倍。

在这里，由于使上述第1曲柄机构10a和第2曲柄机构10b的长度(即，曲柄臂)不同，对在同一方向滑动的第1活塞22和第2活塞21之间能够设置位相差。即，能够在第1活塞22的头部和第2活塞21的头部离开之际的距离和接近之际的距离之间设置一个差，从而能够伴随第1活塞22以及第2活塞21的滑动将传到送气管内并被送往体积柱32内的气体进一步压缩。

从以上所述以及附图可以清楚地知道，在活塞式气体压缩装置100中，第1气缸部件41相当于专利要求范围所述的一个气缸部件，第2气缸部件42相当于另一个气缸部件。体积柱31相当于专利要求范围所述的第1间隙，体积柱30相当于第2间隙，体积柱33相当于第3间隙，体积柱34相当于第4间隙，体积柱35相当于第5间隙，体积柱32相当于第6间隙。体积柱30、31的两个空间相当于专利要求范围所述的第1吸气用间隙，体积柱33、34相当于第2吸气用间隙。吸气排气口25、26相当于吸气机构，吸气排气口27、28相当于排气机构，吸气排气口25、26以及吸气排气口27、28相当于吸气排气控制机构，送气管50相当于吸气机构以及送气机构。

图5所示的是把活塞式气体压缩装置100连接到电动工具500上的状态的图。这样，采用本活塞式气体压缩装置100，以电动工具500的旋转大小的力就能够得到足够的压缩空气。

当然，本活塞式气体压缩装置100不限于两个气缸，也可以是多个气缸的。作为具体的例子，可以是3个气缸，也可以是4个气缸，最好气缸数是2的倍数或4的倍数。

其次，参照图1、图2以及图9～图12的附图来说明本发明的活塞式气压驱动旋转装置200。

对与活塞式气体压缩装置100相同的部分给与相同的符号并省略其说明，仅对不同的部分加以说明。

如图1以及图2所示，活塞式气压驱动旋转装置200做成与活塞式气体压缩装置几乎相同的结构。不同之点在于，与第2活塞21、23连结的活塞轴部件15、17分别设在两侧夹住与第1活塞22、24连结的活塞轴部件16、18。因此，与活塞轴部件为各一个的场合相比，能够使往返滑动更加顺利地进行。

另外，气体向各气缸部件41、42内的吸入和排出是相反的。即，活塞式气体压缩装置100中吸气排气口25、26构成吸气口，在活塞式气体驱动旋转装置中则构成排气口，同样吸气排气口27、28构成吸气口。对于体积柱30、31、32、33、34、35，同样与活塞式气体压缩装置100相比吸气排气是相反的。因此，通过将压缩气体送入体积柱32以及体积柱35内，就能够使活塞轴部件15旋转。

从以上所述以及附图可以清楚地知道，在活塞式气体驱动旋转装置200中，第1气缸部件41相当于专利要求范围所述的一个气缸部件，第2气缸部件42相当于另一个气缸部件。体积柱31相当于专利要求范围所述的第1间隙，体积柱30相当于第2间隙，体积柱33相当于第3间隙，体积柱34相当于第4间隙，体积柱35相当于第5间隙，体积柱32相当于第6间隙。吸气排气口25、26相当于排气机构，吸气排气口27、28相当于吸气机构，吸气排气口25、26以及吸气排气口27、28相当于吸气排气控制机构，送气管50相当于送气机构。

再有，图10是表示应用了本发明的工具的图，如该图所示，即使是简单的高压储气瓶也能够得到足够的旋转力。

通过将此变更到4个气缸或6个气缸等，如图11以及图12所示，就能够应用到车辆上。此时，也可以与太阳能并用。

Claims (12)

1.活塞式气体压缩装置(100)，备有分别具有被堵住的内腔部的数个气缸部件(41；42)、

嵌入各气缸部件(41；42)的内腔部内可以滑动的第1活塞(22；24)以及第2活塞(21；23)、

用于通过滑动曲柄机构(10；10a；10b；10c；10d)使该第1活塞(22；24)以及第2活塞(21；23)连结在同一曲柄轴上的连结机构和控制气体向上述各气缸部件的内腔部的吸入和排出的吸气排气控制机构(25；26；27；28)，

伴随着通过上述连结机构介由上述滑动曲柄机构而连结起来的曲柄轴的旋转，上述第1活塞以及上述第2活塞在上述气缸部件的内腔部内往返滑动，上述吸气排气控制机构利用上述第1活塞以及第2活塞的往返滑动使被吸入在数个上述气缸部件的内腔部内的气体送往一个气缸部件的内腔部内，同时，压缩被送往该内腔部内的气体，

上述连结机构备有一端固定在上述第1活塞上的第1活塞轴部件(16；18)、一端固定在上述第2活塞上并与上述第1活塞并列设置的第2活塞轴部件(15；17)，在上述第1活塞上设有与上述第1活塞并列设置的第2活塞轴部件(15；17)能够自由滑动地插入的通孔，上述第1活塞以及上述第2活塞通过上述第1活塞轴部件以及上述第2活塞轴部件被连结在配置于上述第1活塞侧的同一曲柄轴上，其特征在于：

上述连结机构还备有用于使上述第1活塞轴部件连结到曲柄轴上的第1曲柄臂(10b；10d)、和用于使上述第2活塞轴部件连结到曲柄轴上的第2曲柄臂(10a；10c)，使上述第1曲柄臂的旋转半径比上述第2曲柄臂的旋转半径大。

2.如权利要求1所述的活塞式气体压缩装置，其特征在于：上述第1活塞以及上述第2活塞的各头部的外径比底部的外径小。

3.如权利要求1或2所述的活塞式气体压缩装置，其特征在于：使上述第1曲柄臂的曲柄角度与上述第2曲柄臂的曲柄角度不同。

4.如权利要求1的活塞式气体压缩装置，其特征在于，吸气排气控制机构备有：吸气机构(25；26)，其使气体交替吸入由形成于一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞的底部之间的第1间隙(31)以及形成于另一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞底部之间的第2间隙(30)这两个间隙所组成的第1吸气用间隙(30；31)和由形成于上述一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞的底部之间的第3间隙(33)以及形成于上述另一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞的底部之间的第4间隙(34)这两个间隙所组成的第2吸气用间隙(33；34)之间；

送气机构(50)，其将通过该吸气机构被吸入上述第1吸气用间隙的气体送往形成于嵌入一个气缸部件的内腔部内的上述第1活塞的头部和上述第2活塞的头部之间的第5间隙(35)，同时将被吸入上述第2吸气用间隙的气体送往形成于嵌入另一个气缸部件的内腔部内的第1活塞的头部和第2活塞的头部之间的第6间隙(32)；

排气机构(27；28)，其将通过该送气机构送往上述第5间隙内的气体以及送往上述第6间隙内的气体交替排出。

5.如权利要求4所述的活塞式气体压缩装置，其特征在于：上述第1间隙形成在一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的上述第1活塞的底部之间；

上述第2间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的上述第2活塞的底部之间；

上述第3间隙形成在上述一个气缸部件的内腔部的壁面和嵌入该内腔部内的上述第2活塞的底部之间；

上述第4间隙形成在上述另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的上述第1活塞的底部之间。

6.如权利要求1所述的活塞式气体压缩装置，其特征在于：在被嵌入一个气缸部件的内腔部内的上述第1活塞以及上述第2活塞的往返滑动与被嵌入另一个气缸部件的内腔部内的上述第1活塞以及上述第2活塞的往返滑动之间设有180度或120度的相位差。

7.活塞式气压驱动旋转装置，备有分别具有被堵住的内腔部的数个气缸部件、

嵌入该各气缸部件的内腔部内可以滑动的第1活塞(22；24)以及第2活塞(21；23)、

为了使该第1活塞以及第2活塞往返滑动而控制气体向上述各气缸部件的内腔部的吸入和排出的吸气排气控制机构(25；26；27；28)、

为了伴随着通过该吸气排气控制机构对吸气排气的控制使上述第1活塞以及上述第2活塞双方的往返滑动变换成一次旋转运动，将上述第1活塞以及上述第2活塞连结到具有滑动曲柄机构(10；10a；10b；10c；10d)的同一曲柄轴上的连结机构，

上述吸气排气控制机构将压缩气体送至一个气缸部件的内腔部内，同时将在该内腔部内膨胀了的气体送至数个气缸部件的内腔部内，

连结机构备有一端固定在上述第1活塞上的第1活塞轴部件(16；18)、一端固定在上述第2活塞上的并与上述第1活塞并列设置的第2活塞轴部件(15；17)，在上述第1活塞上设有与上述第1活塞并列设置的上述第2活塞轴部件能够自由滑动地插入的通孔，上述第1活塞以及第2活塞通过上述第1活塞轴部件以及上述第2活塞轴部件而连结在配置于上述第1活塞侧的同一曲柄轴上，其特征在于：

上述连结机构还备有用于使上述第1活塞轴部件连结到曲柄轴上的第1曲柄臂(10b；10d)、和用于使上述第2活塞轴部件连结到曲柄轴上的第2曲柄臂(10a；10c)，上述第1曲柄臂的旋转半径比上述第2曲柄臂的旋转半径大。

8.如权利要求7所述的活塞式气压驱动旋转装置，其特征在于：上述第1活塞以及上述第2活塞的各头部的外径比底部的外径小。

9.如权利要求7或8所述的活塞式气压驱动旋转装置，其特征在于：使上述第1曲柄臂的曲柄角度与上述第2曲柄臂的曲柄角度不同。

10.如权利要求7所述的活塞式气压驱动旋转装置，其特征在于，上述吸气排气控制机构备有：吸气机构(27；28)，其使气体交替吸入形成于被嵌入构成气缸部件的一个气缸部件的内腔部内的上述第1活塞的头部以及上述第2活塞的头部这两个头部之间的第5间隙(35)，以及形成于被嵌入构成上述气缸部件的另一个气缸部件的内腔部内的上述第1活塞的头部以及上述第2活塞的头部这两个头部之间的第6间隙(32)这两个间隙内；

送气机构(50)，其将通过该吸气机构吸入上述第5间隙内的气体分配送气到形成于上述一个气缸部件的内腔部的端壁部与被嵌入该内腔部内的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞的底部之间的第1间隙(31)以及形成于上述另一个气缸部件的内腔部的头部与被嵌入该内腔部内的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞的底部之间的第2间隙(30)这两个间隙中，同时，将通过上述吸气机构而被吸入上述第6间隙内的气体分配送气到形成于一个气缸部件的内腔部的端壁部和被嵌入该内腔部内的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞的底部之间的第3间隙(33)，以及形成于另一个气缸部件的内腔部的头部和被嵌入该内腔部内的上述第1活塞或者上述第2活塞之中某一活塞的底部之间的第4间隙(34)这两个间隙中；

排气机构(25；26)，其将通过该送气机构送往第1间隙(31)以及第2间隙(30)的气体，以及送往上述第3间隙以及上述第4间隙的气体排出。

11.如权利要求10所述的活塞式气压驱动旋转装置，其特征在于：上述第1间隙形成在一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的上述第1活塞的底部之间；

上述第2间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的上述第2活塞的底部之间；

上述第3间隙形成在一个气缸部件的内腔部的壁面和嵌入该内腔部内的上述第2活塞的底部之间；

上述第4间隙形成在另一个气缸部件的内腔部的端壁部和嵌入该内腔部内的上述第1活塞的底部之间。

12.如权利要求7所述的活塞式气压驱动旋转装置，其特征在于：在被嵌入一个气缸部件的内腔部内的上述第1活塞以及上述第2活塞的往返滑动和被嵌入另一个气缸部件的内腔部内的上述第1活塞以及上述第2活塞的往返滑动之间设有180度或120度的相位差。

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