JP2015520315A - 回転圧縮機又はポンプのための駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】アセンブリの安定性を大きく向上させること。【解決手段】ポンプ又は回転圧縮機は、ピストン（３）がスライドする、直径方向に対向する２つのシリンダ（２）が連結された、２つのハウジングによって形成されたケーシング（１）を含み、各ピストンは、コネクティングロッド（５）によってレバー（４）の一端に取り付けられ、レバー（４）は、ケーシング（１）の周辺部に位置する他端（９）を中心として回転し、レバーの中央部に形成された溝（７）に沿ってスライドし、外部機構によって作動するクランク軸（６）のジャーナルによって駆動され、アセンブリ全体はクランク軸を中心として回転することができ、クランク軸は、構造又は支持体に固定・連結され、回転ごとにピストンに直線的なサイクルを生じさせる。【選択図】図１

Description

本発明は、産業部門全般に関連し、輸送、海運等の分野に適用することができる。

本願明細書に記載する情報は、現在開発中のピストンを備えた回転圧縮機のみに関連するものである。

近年、現在のところ商業化されていない本発明のシステムと類似したシステムを有する機構が存在する。

タンジェンシャルシリンダを備えた圧縮機は、中央に設けられたクランクと、内部に回転軸を備え、２つのアームを有する２以上のレバーと、を備えたケーシングを含み、回転軸は、ケーシング内において径方向に位置する軸と係合している。

レバーの外側アームには、ピストンがコネクティングロッドを介して連結され、レバーの内側アームには、クランクステムがスライドする溝が形成されており、アセンブリ全体は、アセンブリに連結された全ての要素と共にクランク軸を中心として回転し、クランク軸は構造に固定されている。

この構成によれば、アセンブリを回転させると、レバーがクランクの偏心ステムによって駆動軸を中心として回転し、アセンブリの回転ごとに振動が生じ、外側アームに取り付けられたピストンを直線的に移動させる。

支点（回転軸）に力を加える構造では、内側アームはパワーアームとして機能し、効率が悪い三次レバー（ｌｅｖｅｒ ｏｆ ｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒ）として作用する。また、クランクステムが溝に沿って移動すると、パワーアーム距離が大幅に増減し、その結果としてトルクが急速に変動し、アセンブリが不安定になる。

スペイン特許第２２６３３３１号 スペイン特許第２０６５８０１号

本発明の目的は、上述した問題を解決し、アセンブリの安定性を大きく向上させ、高い回転速度を可能とすることによってアセンブリの性能を大きく向上させることにある。

本発明の設計は、上述した機構の構造を部分的に維持している（より具体的には、回転軸に対するシリンダの位置と、全ての要素が連結されたブロックの回転を維持する全体のアセンブリの性能）。レバーは、互いに対して１８０°の角度で配置された２つのジャーナル（２つのシリンダを有する圧縮機の場合）を有するクランク軸で置き換えられ、構造又は外部支持体に連結されるアセンブリを安定化させる。レバーの支点はレバーの一端に位置し、ジャーナルがスライドする溝がレバー内に設けられ、レバーの他端にピストンに連結されており、レバーは一次レバーとして機能する。

上述した説明を補足すると共に本発明の特徴のより良い理解のために、一連の図面を本願明細書の一部として本願明細書に添付する。なお、図面は例示のみを目的とするものであって、本発明を限定するものではない。

ケーシング内における各要素の配置を示す平面図である。 クランク軸と整列した軸（９）間の部分を示す。 立体図の断面を示し、クランク軸と連結されたシリンダ及びブレーキ機構の内部を示している。

本発明の圧縮機は、ピストン（３）が内部をスライドするシリンダ（２）が連結されるケーシング（１）を構成する２つのハウジングを含み、ピストン（３）は、コネクティングロッド（５）によってレバー（４）の一端に取り付けられ、レバー（４）内には溝（７）が機械加工によって形成され、溝（７）内をクランクジャーナル（６）がスライドし、レバー（４）の他端は、ケーシング（１）の周辺部に位置する軸（９）を中心として回転する。シリンダヘッド（８）には、圧縮機又は真空ポンプを動作させるための吸気及び排気弁が設けられている。吸引は、シリンダヘッドの入口に取り付けられたフィルターを介してシリンダヘッドから直接行われ、気体は、シリンダヘッドの出口を前軸（１０）に連結する導管を介して排出され、そこから回転シールを介して外部に排出された後、使用又は貯蔵される。

上記設計を有する機構は真空ポンプとして使用することができる。この場合、吸引が前軸の導管と外部から気体を吸引する回転弁によって行われ、気体がシリンダヘッドの排気弁を介して外部に排出されるように吸気及び排気入口及び出口を逆にする。

最終用途に応じて、アセンブリは、支持体に連結された場合に、前軸とクランク軸の両方に連結された軸受上を回転することができ、エントレインメント（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）は滑車（１１）又は他の手段によって行うことができる。クランク軸は、輸送車両の制動時におけるエネルギー回収のための装置として使用することができる（駆動又は走行軸に係合可能で、駆動又は走行軸と共に自由に回転でき、制動時に圧縮機のクランク軸がロックされ、車両の減速時に吸収されるエネルギーを生成する）ように、クランク軸の回転を防止する手段あるいはブレーキ又はクラッチによってアセンブリ又は構造の支持体に直接固定することができる。

上記機構のための潤滑油は、加圧装置によって外部貯槽から供給されると共に、レバー（１２）によって作動させるインペラ吸引ポンプによって回収され、潤滑油の供給及び使用済み潤滑油の回収はクランク軸を介して行われる。

当業者は、図面及び上記説明から、さらなる説明を必要とすることなく本発明の範囲並びに利点を理解することができるであろう。

本発明は、産業部門全般に関連し、輸送、海運等の分野に適用することができる。

本発明は、タンジェンシャルピストン（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｐｉｓｔｏｎ）を備えた回転圧縮機の駆動機構の改良に関する。

これらの改良は、効率的な機構を実現すると共に、上記機構の正常な動作を妨げる振動の問題を解消することを目的とする。

本願明細書に記載する情報は、現在開発中のピストンを備えた回転圧縮機のみに関連するものである。

近年、現在のところ商業化されていない本発明のシステムと類似したシステムを有する機構が存在する。

タンジェンシャルシリンダを備えた圧縮機は、中央に設けられたクランクと、内部に回転軸を備え、２つのアームを有する２以上のレバーと、を備えたケーシングを含み、回転軸は、ケーシング内において径方向に位置する軸と係合している。

レバーの外側アームには、ピストンがコネクティングロッドを介して連結され、レバーの内側アームには、クランクステムがスライドする溝が形成されており、アセンブリ全体は、アセンブリに連結された全ての要素と共にクランク軸を中心として回転し、クランク軸は構造に固定されている。

この構成によれば、アセンブリを回転させると、レバーがクランクの偏心ステムによって駆動軸を中心として回転し、アセンブリの回転ごとに振動が生じ、外側アームに取り付けられたピストンを直線的に移動させる。

支点（回転軸）に力を加える構造では、内側アームはパワーアームとして機能し、効率が悪い三次レバー（ｌｅｖｅｒ ｏｆ ｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒ）として作用する。また、クランクステムが溝に沿って移動すると、パワーアーム距離が大幅に増減し、その結果としてトルクが急速に変動し、アセンブリが不安定になる。

周知のように、レバーは何世紀にもわたって使用されている装置であり、特に、フローティングポイントを有する機械系におけるレバーは、織物及び食品産業並びに様々な機械において広く使用されているが、前記特性を有するレバーであって、クランク軸との相互作用を介して円運動を直線運動に変換する回転型アセンブリの製造を可能とする機械系の発明はなされていない。

本願出願人は、過去数十年にわたり、当初は、クランクを中心として回転し、クランクの中央部に位置する軸を中心として回転する溝付きレバーを備えたアセンブリの使用に基づき、上記特性を有する機構を開発する試みを行ってきた。軸に力を加え、支点として機能する内側アームに位置する溝部に沿ってクランクのジャーナルをスライドさせる。クランクはアセンブリを支持する構造に固定されているため、アセンブリが回転し、クランクのジャーナルが溝部に沿ってスライドするとレバー上で傾斜運動が生じ、傾斜運動は抵抗アームに伝達された後、コネクティングロッドによってピストンに伝達され、タンジェンシャルシリンダに沿ってピストンの直線運動が生じる。このようなレバーは三次レバー（中心に力が加わる）に分類され、利点を有していないが、回転によって得られる利点が重要であるという認識のもとで開発を行った。

アセンブリを静的にバランスさせる試みとして、クランク（１つのジャーナルのみを備えたクランク軸）を備えた試作品や、２つ又は３つのシリンダを有する機械のための２つ又は３つのジャーナルを備えたクランク軸を備えた試作品を開発した。しかしながら、提案した機構の設計は利点をもたらさず、（内側の溝に沿った支点のスライドがパワーアームの長さを連続的に変化させるために）振動によって比較的低速度の回転が妨げられるため、研究を放棄した。本願明細書に記載する情報は、回転ピストン圧縮機のみに関連するものであり（特許文献１〜３）、本願発明者は、これらの特徴を有する他の機構については認識していない。

欧州特許第１７４９６８５号 スペイン特許第２０６５８０１号 スペイン特許第２２６３３３１号

上述した問題を解決するためのいくつかの試みを行った結果、上述した問題を克服するだけではなく、機構に安定性を与え、機構の効率を向上させる手段を見出した。本発明の機構は、２つのハウジングを含むユニットからなるアセンブリに基づくものであって、一端に設けられた軸によって固定され、軸を中心として回転するレバーを設け、レバーは中央溝部を有し、クランク軸を中心として回転する。ユニットを回転させることにより、支点として機能し、アセンブリの構造又は支持体に固定されたクランクジャーナル上を溝部に沿ってスライドすると、レバーが回転する軸に加わる力により、他端の直線運動を生じさせるレバーの振動が発生し、アセンブリ内において径方向に位置するシリンダ内をスライドするピストンにコネクティングロッドを介して振動が加わる。

従来の装置と本発明の装置の基本的な違いは、従来の装置では、クランク軸は、パワーアームの長さを変化させ、レバーの傾斜運動を生じさせることによってパワーアームを作動させる一方、抵抗アームは変化せず、回転時の位置に応じてパワーアームよりも長くなるため、この設計によれば、レバーは三次レバーとして機能するために利点をもたらさず、研究を実行不可能とする振動を生じさせる。一方、本発明の装置では、クランクは支点として機能すると共に、回転時にレバーの振動を生じさせ、パワーアームと抵抗アームとの関係を変化させ、働き行程時にパワーアームの長さを増加させ、吸気行程時にパワーアームの長さを減少させ（これにより、クランク軸の直径のわずかな変化でレバーアームとピストンストロークを大きく改良することができる）、レバーは働き行程時に一次レバーとして機能すると共に吸気行程時に二次レバーとして機能し、振動の発生を防止しながら、機構の効率を大きく向上させることができる。

上記設計を有する機構は真空ポンプとして使用することができる。この場合、動作時のレバーアームの最大長さを活用するために回転を逆にする。また、吸引が前軸の導管と回転弁によって行われ、気体がシリンダヘッドの排気弁を介して直接外部に排出されるように吸気及び排気入口及び出口を逆にする。

上述したように、レバーは一次レバーとして機能し、アセンブリ全体（ケーシング、シリンダ、ロッド、ピストン、シリンダヘッド、回収ポンプ、レバー）はクランク軸を中心として回転する（すなわち、アセンブリ全体が所期の目的を達成するようにクランク軸は静止していなければならない）ため、クランク軸は支点であり、ジャーナルの偏心によってピストンの直線運動が生じる。すなわち、クランク軸を自在にロック及びロック解除することにより、機構は、ロック解除時の回転よりも大きな力を生じることなく自由に回転し、ロック時には必要に応じて圧縮又は真空エネルギーを生じさせることができる。そのため、運転開始時のワークロードを減少させることができ、駆動機構を車両の駆動軸に連結し、必要に応じてクランク軸をロックするクラッチ又はブレーキを設ければ、ブレーキを補助し、エネルギーを回収するために使用することができる。

上述した説明を補足すると共に本発明の特徴のより良い理解のために、一連の図面を本願明細書の一部として本願明細書に添付する。なお、図面は例示のみを目的とするものであって、本発明を限定するものではない。

ケーシング内における各要素の配置を示す平面図である。 クランク軸と整列した軸（９）間の部分を示す。 立体図の断面を示し、クランク軸と連結されたシリンダ及びブレーキ機構の内部を示している。

本発明の圧縮機は、ピストン（３）が内部をスライドするシリンダ（２）が連結されるケーシング（１）を構成する２つのハウジングを含み、ピストン（３）は、コネクティングロッド（５）によってレバー（４）の一端に取り付けられ、レバー（４）内には溝（７）が機械加工によって形成され、溝（７）内をクランクジャーナル（６）がスライドし、レバー（４）の他端は、ケーシング（１）の周辺部に位置する軸（９）を中心として回転する。シリンダヘッド（８）には、圧縮機又は真空ポンプを動作させるための吸気及び排気弁が設けられている。吸引は、シリンダヘッドの入口に取り付けられたフィルターを介してシリンダヘッドから直接行われ、気体は、シリンダヘッドの出口を前軸（１０）に連結する導管を介して排出され、そこから回転シールを介して外部に排出された後、使用又は貯蔵される。

アセンブリは、フレーム内に収容することができ、前軸（１０）及び滑車支持軸（１４）に取り付けられた軸受上において回転することができる。クランク軸は、クランク軸を自在にロック又はロック解除できるように、クランク軸の回転を防止する手段あるいはブレーキ又はクラッチ（１３）を介して、アセンブリのフレーム又は支持構造に直接固定することができる。

上記機構のための潤滑油は、加圧装置によって外部貯槽から供給されると共に、レバー（４）によって作動させるインペラ吸引ポンプ（１２）によって回収され、潤滑油の供給及び使用済み潤滑油の回収はクランク軸を介して行われる。

当業者は、図面及び上記説明から、さらなる説明を必要とすることなく本発明の範囲並びに利点を理解することができるであろう。

Claims (3)

1. 内部をピストン（３）がスライドするシリンダ（２）が連結されたケーシング（１）からなるアセンブリからなり、前記ピストン（３）は、軸によって前記ケーシング（１）に取り付けられたレバー（４）によって作動し、前記レバー（４）は、アセンブリ全体が静止状態のクランク軸（６）を中心として回転すると、内部に形成された溝（７）に沿ってスライドする前記クランク軸（６）のジャーナルによって前記軸を中心として回転するポンプ又は回転圧縮機であって、各ピストン（３）は、前記レバー（４）の一端によって作動し、前記レバー（４）の他端は、前記ケーシング（１）の周辺部に位置する軸（９）を中心として回転し、前記レバー（４）は、前記レバー（４）の中心部に形成された溝に沿ってスライドする前記クランク軸（６）の前記ジャーナルによって駆動され、機構は、コネクティングロッド（５）によって前記レバー（４）に連結された直径方向に対向するピストン（３）が内部をスライドする２つのシリンダを含み、各レバー（４）は、互いに対して１８０°オフセットされたクランク軸（６）のジャーナルの一方によって駆動されることを特徴とするポンプ又は回転圧縮機。
2. 前記クランク軸（６）は前記アセンブリと共に回転することができ、クラッチ又はブレーキによって自在にロックして必要な場合にエネルギーを生成することができる、請求項１に記載のポンプ又は回転圧縮機。
3. 機械加工によって直接連結されるか、別の方法でまたは接合された２以上のアセンブリを含む、請求項１に記載のポンプ又は回転圧縮機。

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