JP2010502896A - 複数段圧縮可能な球型圧縮機及び膨張圧縮機 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ピストンピン受けはピストンの下端面に形成された内方に凹んだ半円柱孔であり、半円柱孔の内周で半円柱孔の軸線方向に凹んだセクタキャビティが設けられ、該セクタキャビティが半円柱孔を軸方向に貫通し、半円柱孔の軸線に垂直な断面にセクタ形状を呈するように構成され、前記ダイヤルピン受けはダイヤルの上部に突出した円環体であり、円環体の軸線と前記ピストンの半円柱孔の軸線とは同一の軸線となり、該軸線がダイヤルシャフトとピストンシャフトとに垂直してボールキャビティの球心を通すように構成され、ダイヤルピン受けの円環体の外周であって円環体の軸線方向に突出したセクタ突出が設けられ、該セクタ突出は円環体を軸方向に貫通し、環状断面にセクタ形状を呈し、ピストンピン受けのセクタキャビティと合わせており、かつセクタの円心を共通するように構成され、ダイヤルピン受けの円環体の外周はピストンピン受けの半円柱孔の内周に密閉状態で動き嵌めしており、ピストンヒンジ受けは一端が平面に、他端が球面にそれぞれ形成され、球面と前記ボールキャビティの球面とは合わせ、ピストンヒンジ受けの平坦な端面及び側面の形状はピストンピン受けの両端及びダイヤルピン受けの両端の構造に合わせるように形成され、ピストンヒンジ受けはピストンピン受けの半円柱孔の両端に固定され、ピストンピン受け及びダイヤルピン受けの2つの外端がボールキャビティと合わせる球面に形成され、ピストンヒンジ受けにはピストンピン受けの半円柱孔と同一の軸線を有するピン孔が設けられ、ピン孔の径がセンタピンの径に合わせるように形成され、センタピンの両端面がボールキャビティの内面と合わせる形状を有し、センタピンをピストンヒンジ受け及びダイヤルピン受けの円環体の内孔に挿入することにより、ピストンとダイヤルとが柱面状にヒンジ接続するように形成され、センタピンとダイヤルピン受けとピストンヒンジ受けとの間は密閉状態で動き嵌めしており、柱面状ヒンジのボールキャビティに接触する両端面とボールキャビティとは密閉状態で動き嵌めしており、ダイヤルの上端面がピストンの下端面の形状に合わせる形状を有し、
ピストンとダイヤルとはセンタピンの回りで相対的に揺動すると、ダイヤルの上端面とピストンの下端面とピストンヒンジ受けの平坦な端面とボールキャビティの内面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室が構成され、ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出はピストンヒンジ受けの半円柱孔のセクタキャビティで揺動すると、セクタ突出の側面とセクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室が構成され、
各動作室に一つのエアチャネルが開設され、エアチャネルはピストン及びピストンヒンジ受けに設けられ、吸気・排気通路はシリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設けられ、ピストンの軸線に対して垂直する環状空間内に配置されかつシリンダの外部まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気制御を行い、吸気・排気通路は各動作室に排気又は吸気を必要すると、該動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通するようになり、
スピンドルの回動方向はシリンダカバーからスピンドルの方向に見るときに、スピンドルが時計回りに回動するように設定され、
スピンドルのシリンダボディに接触する回動面には相対する面における極性を共通とする永久磁石がそれぞれ設置され、極性が共通する時の斥力により、スピンドルは機器が動作を停止する場合に特定の位置に停止しないように一定の角度で押し出されている。
第一の構成形態、ダイヤルピン受けの円環体の下部に一つのセクタ状摺動通路が設けられ、セクタ状摺動通路は円環体の軸方向に開設され、セクタ状摺動通路の軸線が円環体の軸線に平行して、スライダーはセクタ状摺動通路の形状に合わせる形状を有し、スライダーの上・下円弧面が摺動通路の上・下円弧面に密着して密閉状態で動き嵌めしており、スライダーの両端面がピストンヒンジ受けに密着して位置決めねじで固着され、ピストンとダイヤルとは相対的に揺動すると、スライダーの側面と摺動通路の側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室が構成され、
ピストンの下端面及びダイヤルの上端面は共に平面に形成され、ピストンとダイヤルとはセンタピンの回りで相対的に揺動すると、ダイヤルの上端面とピストンの下端面とピストンヒンジ受けの平坦な端面とボールキャビティとの間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、スライダーの側面と摺動通路の側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V3と動作室V4が構成され、ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出はピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビティで揺動すると、セクタ突出の側面とセクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V5と動作室V6が構成される。
ピストンの下端面及びダイヤルの上端面は共に平面に形成され、ピストンとダイヤルとはセンタピンの回りで相対的に揺動すると、ダイヤルの上端面とピストンの下端面とピストンヒンジ受けとボールキャビティの球面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出はピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビティで揺動すると、セクタ突出の側面とセクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V5と動作室V6が構成される。
ピストンとダイヤルとはセンタピンの回りで相対的に揺動すると、ピストン凹面とダイヤル凸面とピストンヒンジ受けの平坦な端面とボールキャビティとの間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、ピストン凸面とダイヤル凹面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V3と動作室V4が構成され、ピストンピン受けの半円柱孔の内周面に一つのセクタキャビティが形成され、それに対応して、ダイヤルピン受けの円環体の外周に一つのセクタ突出が形成され、ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出はピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビティで揺動すると、セクタ突出の側面とセクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V5と動作室V6が構成される。
ピストンピン受けのセクタキャビティは必要に応じて複数設計され、ダイヤルピン受けのセクタキャビティもその数に対応して設置され、ピストンピン受けにセクタキャビテが1つのみ形成されれば、ピストンとダイヤルとはセンタピンの回りで相対的に揺動すると、セクタ突出の側面とセクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V5と動作室V6が構成され、ピストンピン受けにセクタキャビテが3つ形成されれば、ピストンとダイヤルとはセンタピンの回りで相対的に揺動すると、セクタ突出の側面とセクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする3対の動作室V5、動作室V6と動作室V7、動作室V8と動作室V9、動作室V10が構成され、
ピストンとダイヤルとはセンタピンの回りで相対的に揺動すると、ピストン凹面とダイヤル凸面とピストンヒンジ受けの平坦な端面とボールキャビティとの間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、ピストン凸面とダイヤル凹面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V3と動作室V4が構成され、ピストンピン受けの半円柱孔の内周面に3つのセクタキャビテが形成され、それに対応して、ダイヤルピン受けの円環体の外周に3つのセクタ突出が形成され、ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出はピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビテで揺動すると、セクタ突出の側面とセクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする3対の動作室V5、動作室V6と動作室V7、動作室V8と動作室V9、動作室V10が構成される。
(1)密閉性が良好である:動作媒質の漏れ防止を必要とする如何なる可動密閉箇所であっても、相当な幅を有する面接触による可動密閉に設計することができ、それによって、確実な密閉効果を奏すると共に、良好な潤滑面に形成され、動作媒質の漏れを減少する、
(2)吸気・排気弁がない:各段階での圧縮・膨張動作にも吸気・排気弁が要らないので、エネルギー消耗を減少し、騒音を低下し、コストを安くし、信頼性をよくする、
(3)二相流の流動性がよく、油圧衝撃に強い:各動作室は共にピストンの軸線回りで回転動作をするので、その構成形態はエアチャネル及び一部の構造を設計することにより、筒内の液体を回転遠心力の作用で順調に排出することができ、油圧からの衝撃を避けて、二方向の流動性をよくする、
(4)構成がコンパクト化され、部品品目が少ない:3つの可動子だけで複数段の圧縮・膨張ができるので、利用スペースをとらない、
(5)運転が安定し、高速変換性能がよい:ガスバルブがないので、部品の受力・潤滑がよくなり、往復移動用部材及び高い振動を起こす可動子がないので、運転が安定し、高速変換性能がよい、
(6)エネルギー消耗が少ない:ガスバルブがないので、密閉が確実で、可動子が少なくなり、部品の受力・潤滑がよくなるなどの特徴により、効果が高くなり、エネルギー消耗が少なくなる、
(7)製造コストが安い:部品はほとんど球面、円柱面、平面に形成され、かつ数が少ないので、製造をし易くして、製造コストも安くなる。
一、動作室V1 201、動作室V3 203、動作室V5 205、動作室V7 207、動作室V9 209は各実施例の構成断面図では共に最大限の容積状態となっており、動作室V2 202、動作室V4 204、動作室V6 206、動作室V8 208、動作室V10 210は各実施例の構成断面図では共に最小限の容積状態となっている。
2 シリンダカバー
3 ピストン
4 センタピン
5 ダイヤル
6 球面軸受け
7 スピンドルホルダ
8 スピンドル
9 接続ねじ
10 ピストンヒンジ受け
11 永久磁石
12 位置決めねじ
13 スライダー
14 シリンダボディII
15 シリンダカバーII
16 ダイヤルII
17 支持軸
18 シリンダボディIII
19 シリンダカバーIII
20 ピストンIII
21 ダイヤルIII
22 ピストンヒンジ受けIII
23 シリンダボディIV
24 シリンダカバーIV
25 ピストンIV
26 ダイヤルIV
27 ピストンヒンジ受けIV
101 動作室V1、動作室V2の吸気・排気通路
102 動作室V3、動作室V4の吸気・排気通路
103 動作室V5、動作室V6の吸気・排気通路
104 動作室V7、動作室V8、動作室V9、動作室V10の吸気・排気通路
201 動作室V1
202 動作室V2
203 動作室V3
204 動作室V4
205 動作室V5
206 動作室V6
207 動作室V7
208 動作室V8
209 動作室V9
210 動作室V10
301 Aエアチャネル
302 Bエアチャネル
303 Cエアチャネル
304 Dエアチャネル
Claims (10)
- スピンドルホルダが設置されたシリンダボディと、
前記シリンダボディと一体に接続されてボールキャビティを構成し、ピストンシャフトと嵌合する軸孔が設けられるシリンダカバーと、
球状頂面と、該球状頂面の中央部から延ばしたピストンシャフトと、ピストンの下部にあるピストンピン受けとを有するピストンであって、前記ピストンはピストンシャフトの回りで軸孔を自由に回動でき、前記ピストンの球状頂面とボールキャビティとが同一の球心を有してかつ密閉状態で動き嵌めしているように形成され、前記ピストンピン受けは前記ピストンの下端面に形成された内方に凹んだ半円柱孔であり、該半円柱孔の内周で半円柱孔の軸線方向に凹んだセクタキャビティが設けられ、該セクタキャビティが半円柱孔を軸方向に貫通し、半円柱孔の軸線に垂直な断面にセクタ形状を呈するように構成されるピストンと、
ダイヤルの下端面の中央部から延出するダイヤルシャフトと、ダイヤルの上部にあってピストンピン受けに対応するダイヤルピン受けとを有するダイヤルであって、該ダイヤルの上部と下端面の間の外周面はダイヤルの球面に形成され、ダイヤルの球面とボールキャビティとは同一の球心を有してかつボールキャビティに密着し密閉状態で動き嵌めしているように形成され、前記ダイヤルピン受けはダイヤルの上部に突出した円環体であり、円環体の軸線と前記ピストンの半円柱孔の軸線とは同一の軸線となり、該軸線がダイヤルシャフトとピストンシャフトとに垂直してボールキャビティの球心を通して、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周で円環体の軸線方向に突出したセクタ突出が設けられ、該セクタ突出は円環体を軸方向に貫通し、環状断面にセクタ形状を呈し、前記ピストンピン受けのセクタキャビティと合せて、かつセクタの円心を共通するように構成されるダイヤルと、
スピンドルであって、該スピンドルのホルダはシリンダボディに接続されてかつスピンドルが回転するように支持して、該スピンドルは前記ピストンと前記ダイヤルとが相対的に揺動すると共に、前記ピストンシャフト及びダイヤルシャフトの軸線とスピンドルの軸線とが同一の角度をなすように駆動するスピンドルと、
一端が平坦な端面に、他端が球状端面にそれぞれ形成されるピストンヒンジ受けであって、該球状端面と前記ボールキャビティの球面とは合わせ、前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面及び側面の形状は前記ピストンピン受けの両端及び前記ダイヤルピン受けの両端の構造に合わせるように形成され、前記ピストンヒンジ受けは前記ピストンピン受けの半円柱孔の両端に固定され、前記ピストンピン受け及び前記ダイヤルピン受けの2つの外端がボールキャビティと合わせる球面に形成されるピストンヒンジ受けと、
前記ピストンヒンジ受けにはピストンピン受けの半円柱孔と同一の軸線を有するピン孔が設けられ、ピストンとダイヤルとを柱面状にヒンジ接続するように前記ピストンヒンジ受けのピン孔及び前記ダイヤルピン受けの円環体の内孔に挿入されるセンタピンと、
ピストンとピストンヒンジ受けに設置される複数のエアチャネルと、
シリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設置され、ピストンの軸線に対して垂直する環状空間内に配置されかつシリンダの外部まで連通され、ピストンの回動により吸気・排気制御を行う吸気・排気通路と、
を備え、
前記ピストンと前記ダイヤルとは前記センタピンの回りで相対的に揺動すると、前記ダイヤルの上端面と前記ピストンの下端面、及び前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面と前記ボールキャビティの間で、容積を交互に変更する動作室が構成され、同時に、前記ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出は前記ピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビティを揺動すると、前記セクタ突出の側面と前記セクタキャビティの側面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更する動作室が構成され、
各動作室がそれぞれ一つのエアチャネルに対応して、各動作室に排気又は吸気を必要すると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通する、複数段圧縮可能な圧縮機。 - 両端面がピストンヒンジ受けの平坦な端面に密着して位置決めねじで固着されるスライダーを更に備え、
前記ダイヤルピン受けの円環体の下部にセクタ状摺動通路が設けられ、該セクタ状摺動通路は前記円環体の軸方向に開設され、該セクタ状摺動通路の軸線が前記円環体の軸線に平行して、前記スライダーは前記セクタ状摺動通路の形状に合わせる形状を有し、前記スライダーの上・下円弧面が摺動通路の上・下円弧面に密着して密閉状態で動き嵌めしており、
前記ピストンの下端面及び前記ダイヤルの上端面は共に平面に形成され、前記ピストンと前記ダイヤルとは前記センタピンの回りで相対的に揺動すると、前記ダイヤルの上端面と前記ピストンの下端面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面とボールキャビティとの間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、前記スライダーの側面と前記セクタ状摺動通路の側面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V3と動作室V4が構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出が前記ピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビティで揺動すると、前記セクタ突出の側面と前記セクタキャビティの側面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V5と動作室V6が構成される、前記請求項1に記載の複数段圧縮機。 - 円柱体に形成され、該円柱体の両端面が前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面に一体に固着される支持軸を更に備え、
前記ダイヤルピン受けの円環体の下部に円弧状開口が設けられ、該円弧状開口は前記円環体の軸方向に開設され、前記円弧状開口の軸線が円環体の軸線に平行して、前記支持軸は前記円弧状開口を移動可能に形成され、前記ピストンの下端面及び前記ダイヤルの上端面は共に平面に形成され、前記ピストンと前記ダイヤルとは前記センタピンの回りで相対的に揺動すると、前記ダイヤルの上端面と前記ピストンの下端面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面と前記ボールキャビティとの間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出は前記ピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビティで揺動すると、前記セクタ突出の側面と前記セクタキャビティの側面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V5と動作室V6が構成される、前記請求項1に記載の圧縮機。 - 前記ダイヤルの上端面でボールキャビティに密着して上方に突出するように形成されるダイヤル凸面と、前記ダイヤル凸面と前記ダイヤルピン受けの円環体の間に形成されるダイヤル凹面と、
前記ダイヤル凸面に対応して、ピストンの下端面でボールキャビティに密着して前記ダイヤル凸面と合わせるように形成されるピストン凹面と、前記ピストンピン受けの下方へダイヤル凹面と合わせるように形成されるピストン凸面と、を更に備え、
前記ピストンと前記ダイヤルとは前記センタピンの回りで相対的に揺動すると、前記ピストン凹面と前記ダイヤル凸面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面と前記ボールキャビティとの間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、前記ピストン凸面と前記ダイヤル凹面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V3と動作室V4が構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出は前記ピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビティで揺動すると、前記セクタ突出の側面と前記セクタキャビティの側面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V5と動作室V6が構成される、前記請求項1に記載の圧縮機。 - 前記ダイヤルの上端面でボールキャビティに密着して上方に突出するように形成されるダイヤル凸面と、前記ダイヤル凸面と前記ダイヤルピン受けの円環体の間に形成されるダイヤル凹面と、
前記ダイヤル凸面に対応して、前記ピストンの下端面でボールキャビティに密着して前記ダイヤル凸面と合わせるように形成されるピストン凹面と、前記ピストンピン受けの下方へ前記ダイヤル凹面と合わせるように形成されるピストン凸面と、を更に備え、
前記セクタキャビティは前記ピストンピン受けの半円柱孔の内周面に形成される3つのセクタキャビティを含み、前記セクタ突出は、前記3つのセクタキャビティに対応して、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周に形成される3つのセクタ突出を含み、
前記ピストンと前記ダイヤルとは前記センタピンの回りで相対的に揺動すると、前記ピストン凹面と前記ダイヤル凸面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面と前記ボールキャビティとの間で、容積を交互に変更可能とする動作室V1と動作室V2が構成され、前記ピストン凸面と前記ダイヤル凹面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室V3と動作室V4が構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体のセクタ突出は前記ピストンピン受けの半円柱孔のセクタキャビテで揺動すると、前記セクタ突出の側面と前記セクタキャビティの側面と前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする3対の動作室V5、動作室V6と動作室V7、動作室V8と動作室V9、動作室V10が構成される、前記請求項1に記載の圧縮機。 - 前記スピンドルの前記シリンダボディに接触する回動面に永久磁石がそれぞれ設置され、それら永久磁石はそれぞれの互いに接触する面における極性を共通とする、前記請求項1ないし5のいずれかに記載の複数段圧縮機。
- 前記シリンダカバーと前記シリンダボディとの離型面は、前記ピストンシャフトに垂直して前記ボールキャビティの球心を通した平面に設置される、前記請求項1ないし5のいずれかに記載の複数段圧縮機。
- 前記スピンドルは一端がシリンダボディ内で前記ダイヤルシャフトに接続する偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続している、前記請求項1ないし5のいずれかに記載の複数段圧縮機。
- 前記ダイヤルピン受けの円環体の外周は、ピストンピン受けの半円柱孔の内周に合わせて密閉状態で動き嵌めするように形成される、前記請求項1ないし5のいずれかに記載の複数段圧縮機。
- 前記ピン孔は前記センタピンの径に合わせるように形成され、該センタピンの両端面はボールキャビティの内面と合わせる形状を有している、前記請求項1ないし5のいずれかに記載の複数段圧縮機。
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