JP2018123773A - 往復ピストン式気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】より優れた体積効率を有することにより、単位気体量当たりの消費エネルギが低減可能な往復ピストン式気体圧縮機を提供する。
【解決手段】往復ピストン式気体圧縮機は、シリンダと、シリンダに往復運動可能に挿入され、シリンダとともに圧縮室を形成するピストンと、圧縮室に気体を導入するための複数の導入孔を有する吸気ポートと、圧縮室で圧縮された気体を吐出するための吐出孔を有する吐出ポートと、を備える。複数の導入孔は、圧縮室内に設定された圧縮領域に向けて開口されている。
【選択図】図２

Description

本開示は、シリンダ内に挿入されたピストンを往復運動させて気体を圧縮する往復ピストン式気体圧縮機に関する。

シリンダ内に挿入されたピストンを往復運動させることにより、シリンダ及びピストンで形成された圧縮室で気体を圧縮する、いわゆる往復ピストン式気体圧縮機が知られている。この種の圧縮機では、ピストンが下降することで圧縮室に負圧を発生させ、当該負圧によって吸気ポートから圧縮対象となる気体を圧縮室に導入する吸気工程と、圧縮室に導入された気体をピストンを上昇させることで圧縮する圧縮工程と、が周期的に繰り返される。

特許文献１には往復ピストン式気体圧縮機の一例が開示されている。この文献の圧縮機は、シリンダ上方に、気体を圧縮室に導入するための吸気ポートと、圧縮された気体を圧縮室から吐出するための吐出ポートとが、シリンダ上方に隣接して設けられたレイアウトが開示されている。吸気ポートには、吸気導入側と圧力室とを連通する導入孔がシリンダ軸に平行に設けられている。

特開２００７−０５１６１５号公報

圧縮機に対する基本的要求性能の一つとして、体積効率の向上がある。体積効率を向上させるためには、例えば、吸気工程終了時におけるシリンダ圧力の向上が有効である。しかしながら、上記特許文献１のような従来の往復ピストン式気体圧縮機では、吸気工程終了時におけるシリンダ内の圧力は、吸気時にシリンダ内で発生する負圧の大きさに依存するため、機械的限界があった。

また特許文献１のように、吸気ポートの導入孔がシリンダ軸に平行に設けられていると、導入孔から圧縮機に導入される気体が、圧縮室を構成するシリンダやピストンの内壁との衝突や摩擦によって、気体の運動エネルギが無駄になりやすく、ある程度のエネルギ損失が避けられない事情もある。このように従来の往復ピストン式気体圧縮機では、体積効率の向上に限界があり、単位気体量当たりの消費エネルギの低減にも限界があった。

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、より優れた体積効率を有することにより、単位気体量当たりの消費エネルギが低減可能な往復ピストン式気体圧縮機を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る往復ピストン式気体圧縮機は上記課題を解決するために、シリンダと、前記シリンダに往復運動可能に挿入され、前記シリンダとともに圧縮室を形成するピストンと、前記圧縮室に気体を導入するための複数の導入孔を有する吸気ポートと、前記圧縮室で圧縮された前記気体を吐出するための吐出孔を有する吐出ポートと、を備え、前記複数の導入孔は前記圧縮室内に設定された圧縮領域に向けて開口されている。

上記（１）の構成によれば、吸気工程においてシリンダ内でピストンが下降することにより圧縮室で負圧が発生すると、圧縮室には複数の導入孔を介して圧縮対象となる気体が導入される。複数の導入孔は圧縮室内に設定された圧縮領域に向けて開口するため、各導入孔から導入される気体は、噴流として圧縮領域で互いに衝突する。すると、噴流が有する運動エネルギが圧力エネルギに変換され、気体の圧縮がなされる。このような噴流による衝突圧縮は、吸気工程終了時におけるシリンダ内圧を向上させる。これにより、従来の機械的限界を超えた圧縮が可能となり、より優れた体積効率を得ることができ、その結果、単位気体量当たりの消費エネルギが低減可能な往復ピストン式気体圧縮機を実現できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記複数の導入孔は前記圧縮領域を中心に同心状に配置されている。

上記（２）の構成によれば、複数の導入孔が圧縮領域を中心に同心状に配置されるため、吸気工程では、複数の導入孔からの噴流同士を圧縮領域にて局所的に衝突させることができる。これにより、圧縮領域では、より高度な衝突圧縮がなされ、より優れた体積効率が得られる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記複数の導入孔は、前記ピストンが上死点にある場合に、前記ピストンの頂面より前記圧縮室に対して露出せず、前記ピストンが上死点から下降した場合に、前記圧縮室に対して露出するように、前記シリンダの側面に開口する。

上記（３）の構成によれば、複数の導入孔はシリンダの側面に設けられる。吸気工程の開始時にピストンが上死点にある場合、これらの導入孔は圧縮室に対して露出せず、その後、ピストンがある程度下降した場合にはじめて圧縮室に対して露出するように構成されている。そのため、吸気工程の開始直後の時点では、複数の導入孔から気体は導入されず、密閉された圧縮室で負圧形成が促進される。そして、ピストンが更に下降して複数の導入孔が圧縮室に対して露出すると、それまでに形成された負圧によって、複数の導入孔から圧縮室に気体が導入される。このような気体導入は、それまでに蓄積された大きな負圧によってなされるため、勢いが強い噴流が形成される。このようにして、より大きな運動エネルギを有する噴流を形成することができるため、衝突圧縮が促進され、より優れた体積効率を有する往復ピストン式気体圧縮機を実現できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一構成において、前記圧縮領域は、前記ピストンが下死点にある場合に、前記ピストンの頂面より前記吐出孔寄りに設定されている。

上記（４）の構成によれば、吐出孔の近傍にて気体の衝突圧縮が行われるため、吐出ポートから吐出される気体の圧力が向上し、優れた体積効率が得られる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記圧縮領域は前記吐出孔を含むように設定されており、前記吐出孔は前記複数の導入孔から見て凹形状を有する。

上記（５）の構成によれば、圧縮領域に含まれる吐出孔が導入孔から見て凹形状（窪み形状）を有するため、複数の導入孔から噴出される噴流は吐出孔の凹形状内で互いに衝突する。そのため、衝突時に噴流が周囲に逃げず、効率よく衝突圧縮が行われる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか一構成において、前記複数の導入孔は、前記圧縮領域に向かうように前記シリンダの側面に対して斜めに形成されている。

上記（６）の構成によれば、導入孔をシリンダの側面に斜めに形成することで、圧縮領域を圧縮室の様々な位置に柔軟にレイアウト設定できる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一構成において、前記圧縮領域は、前記圧縮室の中心部から偏るように設定されている。

上記（７）の構成によれば、圧縮領域が圧縮室の中心部から偏るように設定されるため、圧縮室内には、複数の導入孔から導入される気体によって旋回流が形成される。圧縮領域で衝突圧縮された気体は、このような旋回流によって圧縮領域の全体に向けて分散され、圧縮室全体の圧力向上に貢献する。吸気工程の間、圧縮領域に対して複数の導入孔から新たな気体が継続的に供給されるが、上述のように、衝突圧縮によって圧力が上昇した気体は旋回流によって分散されるため、圧縮領域に気体が滞留しない。そのため、圧縮領域では新たな気体の衝突圧縮を継続的に行うことができ、より優れた体積効率が得られる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、より優れた体積効率を有することにより、単位気体量当たりの消費エネルギが低減可能な往復ピストン式気体圧縮機を提供できる。

本発明の少なくとも一実施形態に係る往復ピストン式気体圧縮機の全体構成を示す断面図である。 図１の圧縮室近傍の拡大断面図である。 図１の往復ピストン式気体圧縮機の吸気工程における動作を工程毎に示す断面図である。 従来技術に係る往復ピストン式気体圧縮機の吸気工程における動作を工程毎に示す断面図である。 第１変形例に係る往復ピストン式気体圧縮機の吸気工程における動作を工程毎に示す断面図である。 第２変形例に係る往復ピストン式気体圧縮機の圧縮室近傍の拡大断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る往復ピストン式気体圧縮機１の全体構成を示す断面図であり、図２は図１の圧縮室６近傍の拡大断面図である。
往復ピストン式気体圧縮機１は、シリンダ２と、シリンダ２に往復運動可能に挿入されたピストン４と、を備える。シリンダ２は略円筒形状の側面２aと一端側に設けられた頂面２ｂとを有する。シリンダ２の側面２a及び頂面２ｂは、シリンダ２の内側に挿入されたピストン４の頂面４ａとともに圧縮室６を形成する。

シリンダ２の下側には、クランクケース８が接続されている。クランクケース８内には、クランク軸１４が軸受１５を介して回転可能に支持されている。クランク軸１４は、クランクケース８の外側に設置された電動機１０の駆動軸１２に接続されており、電動機１０によって回転可能に構成されている。クランク軸１４はピストンロッド１６を介してピストン４に接続されている。電動機１０が駆動されると、駆動軸１２の回転運動は往復運動に変換されてピストン４に伝達される。このようにして、シリンダ２内でピストン４が往復運動することにより、圧縮室６の容積が変化し、吸気工程と圧縮工程とが周期的に繰り返される。

往復ピストン式気体圧縮機１は、圧縮室６に気体を導入するための吸気ポート１８を備える。吸気ポート１８は、圧縮対象となる気体の取り込み先である外部に連通する吸気通路２０（後述する第１の吸気通路２０ａ及び第２の吸気通路２０ｂの総称）と、吸気通路２０に連通し、圧縮室６に気体を導入するための複数の導入孔２２と、を備える。

本実施形態の吸気通路２０は、外部に連通する第１の吸気通路２０ａと、第１の吸気通路２０aから複数の導入孔２２の各々に対してそれぞれ分岐する複数の第２の吸気通路２０ｂと、を含んで構成される。そして第２の吸気通路２０ｂの各々には、吸気通路２０を流れる気体の逆流を抑制するための逆止吸入弁２４がそれぞれ設けられている。逆止吸入弁２４は、内外の差圧に基づいて開閉可能であり、吸気工程において圧縮室６の負圧が所定値以上になった場合に開くように構成されている。
尚、逆止吸入弁２４に代えて、リード弁、ロータリ弁及びソレノイドバルブ等を用いてもよい。

複数の導入孔２２は、圧縮室６内に設定された圧縮領域３０に向けて開口している。本実施形態では、導入孔２２はシリンダ軸Ｃ（図２）に垂直な水平方向に沿って開口している。吸気工程では、後述するように、シリンダ２内でピストン４が下降することにより生じる負圧によって、これら導入孔２２を介して、圧縮室６に気体が導入される。各導入孔２２は、圧縮領域３０に向けて開口しているため、導入孔２２から導入された気体は圧縮領域３０に向けて噴出される。

また複数の導入孔２２は、圧縮領域３０を中心に同心状に配置されている。そのため、各導入孔２２から噴出する気体は、図２に示されるように、噴流として圧縮領域３０で局所的に互いに衝突する。すると、噴流が有する運動エネルギが圧力エネルギに変換され、気体の圧縮が行われる。このような噴流による衝突圧縮は、吸気工程終了時におけるシリンダ内圧の向上に貢献するため、往復ピストン式気体圧縮機１の体積効率改善に効果的であり、従って、消費エネルギ低減に効果的である。

図２では特に、圧縮領域３０はシリンダ軸Ｃ上に設定されており、各導入孔２２から圧縮領域３０までの距離が互いに等しくなるように設定されている。そのため、複数の導入孔２２から噴出される噴流は、圧縮領域３０にて均等に衝突し、上述の衝突圧縮が効果的になされるように構成されている。

圧縮室６で圧縮された気体は、吐出ポート３２を介して外部に吐出される。吐出ポート３２は、圧縮室６に吐出孔３４を介して連通する吐出室３６と、吐出室３６から外部に通じる吐出通路３８と、を有する。吐出孔３４の吐出室３６側には、圧縮室６からの気体の逆流を抑制するための逆止吐出弁４０が設けられている。逆止吐出弁４０は、内外の差圧に基づいて開閉可能であり、圧縮工程において圧縮室６の圧力が所定値以上になった場合に開くように構成されている。
尚、逆止吐出弁４０に代えて、リード弁、ロータリ弁及びソレノイドバルブ等を用いてもよい。

本実施形態では特に、吐出孔３４はシリンダ２の頂面２ｂに設けられている。また圧縮領域３０は、シリンダ２内のうち吐出孔３４寄りに設定されている（より具体的には、図３に示されるように、圧縮領域３０は、ピストン４が下死点にある場合に、ピストン４の頂面４ａより吐出孔寄り３４に設定されている）。これにより、吐出孔３４近傍における圧力が複数の導入孔２２からの噴流の衝突圧縮によって上昇し、吐出ポート３２から高圧気体を効率的に取り出すことができるようになっている。

続いて上記構成を有する往復ピストン式気体圧縮機１の吸気工程における動作について詳しく説明する。図３は図１の往復ピストン式気体圧縮機１の吸気工程における動作を工程毎に示す断面図である。
尚、図３では理解を簡単にするために、図１及び図２に示される構成の一部が省略されている。

まず図３（ａ）は吸気工程の開始時点における初期状態を示している。初期状態において、ピストン４は上死点にあり、その後、シリンダ２内で下死点に向けて降下を開始する。ピストン４が降下すると、圧縮室６の容積が増加するに従って圧縮室６内の圧力が低下し、負圧が発生する。

ここで図３（ａ）のようにピストン４が上死点にある場合には、複数の導入孔２２は、ピストン４の上面４ａより下方に位置するため、複数の導入孔２２は圧縮室６に対して露出しない。そのため、この時点では圧縮室６には複数の導入孔２２から気体は導入されることなく、ピストン６が降下するに従って、密閉状態にある圧縮室６内で負圧の形成が促進される。

続いてピストン４が降下すると、図３（ｂ）に示されるように、複数の導入孔２２が圧縮室６に対して露出し、それまでに形成された負圧によって、複数の導入孔２２から圧縮室６に気体が導入される。ここで複数の導入孔２２が圧縮室６に対して露出した際に、上述したように、それまでに大きな負圧が形成されているため、複数の導入孔２２から圧縮室６に導入される気体は、大きな内外差圧に基づいて勢いよく圧縮領域３０に向けて吹き込む。このようにして、大きな運動エネルギを有する噴流が形成されるため、圧縮領域３０では衝突圧縮が効果的になされる。その結果、圧縮領域３０では、図３（ｂ）に示されるように、その周囲の圧力（Ｐ＝Ｐｃｙ０）に比べて、局所的に圧力が高くなる（Ｐ＝Ｐｅｘ１＞Ｐｃｙ０）。

そして、図３（ｃ）に示されるように、圧力が高い領域が圧縮領域３０から周囲に向けて広がる。図３（ｃ）では、このような圧力が高い領域が広がる様子をわかりやすく示すために、圧縮領域３０から広がった高圧領域を符号３５で示している。高圧領域３５の圧力Ｐｅｘ２は、図３（ｂ）の圧縮領域６の圧力Ｐｅｘ１に比べて低いが、周辺領域の圧力Ｐｃｙ０に比べて高い（すなわち、Ｐｃｙ０＜Ｐｅｘ２＜Ｐｅｘ１）。そして吸気工程終了時にピストン４が下死点に到達すると、図３（ｄ）に示されるように、圧縮室６の全域にわたって圧力が均等化され、最終的なシリンダ内圧Ｐｃｙ１が得られる。

ここで比較例として、従来技術に係る往復ピストン式気体圧縮機１’の吸気工程における動作について説明する。図４は従来技術に係る往復ピストン式気体圧縮機１’の吸気工程における動作を工程毎に示す断面図である。
尚、図４の往復ピストン式気体圧縮機１’では、上述の往復ピストン式気体圧縮機１に対応する構成には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。

従来技術に係る往復ピストン式気体圧縮機１’は、シリンダ２の頂面２ｂに吸気ポート１８を構成する導入孔２２’が１つ設けられている。導入孔２２’はシリンダ軸Ｃに対して平行に設けられている。吸気工程では、図４（ａ）に示されるように上死点にあるピストン４が下死点に向けて降下すると、圧縮室６に負圧が発生する。負圧が所定値より大きくなると、導入孔２２’の外側（圧縮室６側）に設けられた逆止吸入弁２４’が開口し、導入孔２２’から圧縮対象である気体が圧縮室６に導入される。このとき気体は、図４（ｂ）に示されるように、導入孔２２’からシリンダ２の内壁に沿って流れた後、ピストン４の頂面４ａの略中央近傍にて上方に巻き上がるように圧縮室６の内部を充填していく。

このような導入気体の流れは、図４（ｃ）に示されるようにピストン４が降下する間、継続的に形成される。そして図４（ｄ）に示されるように、吸気工程終了時にピストン４が下死点に到達すると、圧縮室６の内部は、最終的に圧力Ｐｃｙ１’となる。ここで、図３（ｄ）における圧縮室６の圧力Ｐｃｙ１は、図４（ｄ）における圧縮室６の圧力Ｐｃｙ１’に比べて高くなる（すなわち、Ｐｃｙ１＞Ｐｃｙ１’）。これは、図３では複数の導入孔２２からの噴流が衝突することで気体の運動エネルギが圧力エネルギに変換されて、吸気工程終了時のシリンダ圧を上昇させる一方で、図４では導入孔２２’から導入された気体はシリンダ２やピストン４の内壁に沿って流れることで、気体の運動エネルギが壁面との間で摩擦エネルギ、及び熱エネルギとして失われてしまい、圧力エネルギに寄与しにくいためである。

以上説明したように本実施形態では、吸気工程においてシリンダ２内でピストン４が下降することによって圧縮室６で負圧が発生すると、圧縮室６には複数の導入孔２２を介して圧縮対象となる気体が導入される。複数の導入孔２２は圧縮室６内に設定された圧縮領域３０に向けて開口されているため、各導入孔２２から導入される気体は、噴流として圧縮領域３０で互いに衝突する。すると、噴流が有する運動エネルギが圧力エネルギに変換され、気体の圧縮がなされる。このような噴流による衝突圧縮は、吸気工程終了時におけるシリンダ内圧を向上させる。その結果、従来の機械的限界を超えた圧縮が可能となり、より優れた体積効率を有することにより、単位気体量当たりの消費エネルギが低減可能な往復ピストン式気体圧縮機１を実現できる。

（第１変形例）
続いて図５を参照して、第１変形例に係る往復ピストン式気体圧縮機１’について説明する。図５は第１変形例に係る往復ピストン式気体圧縮機１’の吸気工程における動作を工程毎に示す断面図である。
尚、第１変形例に係る以下の説明では、上述の往復ピストン式気体圧縮機１に対応する構成には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。

第１変形例に係る往復ピストン式気体圧縮機１’では、シリンダ２の側面２aに設けられた複数の導入孔２２が斜めに形成されている。複数の導入孔２２の傾斜角度は、各導入孔２２から噴出される噴流が、吐出孔３４を含むように設定された圧縮領域３０に向かうように設定されている。このように導入孔２２を斜めに形成することで、圧縮領域３０を圧縮室６内の任意の位置に設定することができ、柔軟なレイアウトが可能となる。

特に上述の図２のような水平方向に開口した導入孔２２では、図５（ｂ）のように吐出孔３４を含むような位置に圧縮領域３０を設定することが困難である。一方、第１変形例では、圧縮領域３０を吐出孔３４を含むように設定することで、更なる圧縮促進が可能である。すなわち、図５に示されるように、吐出孔３４には下流側（吐出室３６側）に逆止吐出弁４０が配置されているため、導入孔２２から見て凹形状（つまり窪み形状）を有している。そのため、複数の導入孔２２から噴出される噴流同士は、吐出孔４０の凹形状内で互いに衝突する。そのため、衝突時の噴流が周囲に逃げず、噴流の衝突によって効率よく気体の圧縮が可能となっている。

また第１変形例では、上述の実施形態に比べて複数の導入孔２２をシリンダ２のより下方側に設けることで、吸気工程初期時（複数の導入孔２２が圧縮室６に対して露出するまでの間）に、圧縮室６において、より大きな負圧を形成可能である。具体的に説明すると、図５（ａ）に示されるように、吸気工程の開始時においてピストン４が上死点にある場合には、複数の導入孔２２はピストン４の頂面４aより下方に位置するため、複数の導入孔２２は圧縮室６に対して露出しない。そのため、この時点では圧縮室６には複数の導入孔２２から気体は導入されることなく、ピストン６が降下するに従って、密閉状態にある圧縮室６内で負圧の形成が促進される。

そして更にピストン４が下降して、図５（ｂ）に示されるように、複数の導入孔２２が圧縮室６に対して露出すると、それまでに形成された負圧によって、複数の導入孔２２から圧縮室６に気体が導入される。ここで複数の導入孔２２はシリンダ２のより下方に設けられているため、導入孔２２による気体導入が開始されるまでに圧縮室６で形成される負圧は、より大きくなる（つまり導入孔２２が露出するまでにかかる時間が長くなる分、負圧が大きくなる）。そのため、複数の導入孔２２から圧縮室６に導入される気体は、大きな内外差圧に基づいて、より勢いよく圧縮領域３０に向けて吹き込む。このようにして、より大きな運動エネルギを有する噴流が形成されるため、圧縮領域３０における衝突圧縮が促進される。

圧縮領域３０の圧力が高まり、所定の吐出圧力を上回ると、逆止吐出弁４０が開作動し、圧縮気体が吐出する。

また、図５（ｃ）に示されるように、更にピストン４が下降して下死点に到達すると、圧縮室６の内部は、最終的に圧力Ｐｃｙ１’’となる。ここで図５（ｃ）における圧縮室６の圧力Ｐｃｙ１’’は、図３（ｄ）における圧縮室６の圧力Ｐｃｙ１に比べて高くなる（すなわち、Ｐｃｙ１’’＞Ｐｃｙ１）。これは第１変形例では、複数の導入孔２２から気体が噴出されるまでに圧縮室６に形成される負圧の大きさが大きくなるため、より効果的に衝突圧縮が行われるためである。

そして圧縮工程ではピストン４が下死点から上昇すると、やがて図５（ｄ）に示されるように、複数の導入孔２２がピストン４によって隠されることにより、図５（ａ）と同様に、圧縮室６に対して複数の導入孔２２が露出しない状態となる。すると、圧縮室６がより確実な密閉状態となり、圧縮室６における気体圧縮が促進される。その結果、吐出孔３４に設けられた逆止吐出弁４０をより確実に開作動させることができる。

（第２変形例）
続いて第２変形例に係る往復ピストン式気体圧縮機１’’について説明する。図６は第２変形例に係る往復ピストン式気体圧縮機１’’の内部構造を概略的に示す断面図である。
尚、第１変形例に係る以下の説明では、上述の往復ピストン式気体圧縮機１に対応する構成には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。

上述の実施形態（図２を参照）では、圧縮領域３０は上述したように、シリンダ軸Ｃ上（圧縮室６の中心部）に設定されているが、本変形例のように、圧縮領域３０は、圧縮室６の中心部から偏るように設定されていてもよい。図６の例では特に、圧縮領域３０の中心がシリンダ軸Ｃに対して径方向に偏るように設定されている。この場合、圧縮室６内には、複数の導入孔２２から導入される気体によって旋回流Ｒが形成される。圧縮領域３０で衝突圧縮された高圧気体は、このような旋回流Ｒによって圧縮領域３０の全体に向けて分散される。その結果、複数の導入孔２２からの噴流が圧縮領域３０に滞留することで気体の導入効率が悪化することが抑止されるため、圧縮室６に対してより効率的に気体を導入でき、良好な体積効率が得られる。

つまり吸気工程では、圧縮領域３０に対して複数の導入孔２２から新たな気体が継続的に供給されるが、上述のように、衝突圧縮によって圧力が上昇した気体は旋回流Ｒによって分散されるため、圧縮領域３０が高圧な気体で飽和しない。そのため、圧縮領域３０では新たな気体の衝突圧縮が継続的に行われ、その結果、上記作用をより効果的に享受できる。

（その他の変形例）
また上記実施形態では、複数の導入孔２２はシリンダ２の側面２aに開口している場合を例示したが、シリンダ２の頂面２ｂや、ピストン４の頂面４ａに開口するように形成されていてもよい。これらの場合も同様に、複数の導入孔２２から噴出される噴流同士を圧縮領域３０で衝突させることで、シリンダ内圧を向上することができる。

また上記実施形態では、吸気通路２０がシリンダ軸Ｃに対して非対称な形状を有する場合を例示したが、これらはシリンダ軸Ｃに対して対称的な形状を有してもよい。この場合、複数の導入孔２２からの噴流のばらつきを抑え、圧縮領域３０にて噴流同士を均等に衝突させることで、より効果的に衝突圧縮を行うことができる。

また上記実施形態では、第１の吸気通路２０ａから第２の吸気通路２０ｂが直接分岐するように構成されていているが、第１の吸気通路２０ａと第２の吸気通路２０ｂとの間に、一時的に導入気体を貯留するための吸気室を設けてもよい。この場合、吸気室で静圧を形成することで、複数の導入孔２２からの噴流のばらつきを抑え、圧縮領域３０にて噴流同士を均等に衝突させることで、より効果的にシリンダ内圧の向上が期待できる。

また上記実施形態とは異なり、複数の導入孔２２は、ピストン４が上死点にある場合（すなわち吸気工程の開始時点）に圧縮室６に対して露出するように構成されていてもよい。この場合、吸気工程でシリンダ２内でピストン４が下降しはじめると、圧縮室６に生じる負圧によって直ちに複数の導入孔２２から圧縮室６への気体導入が開始される。これにより、吸気工程における圧縮室６への総導入量を多く確保することができ、より優れた体積効率が得られる。

本開示は、シリンダ内に挿入されたピストンを往復運動させて気体を圧縮する往復ピストン式気体圧縮機に利用可能である。

１ 往復ピストン式気体圧縮機
２ シリンダ
４ ピストン
６ 圧縮室
８ クランクケース
１０ モータ
１２ 駆動軸
１４ クランク軸
１６ ピストンロッド
１８ 吸気ポート
２０ 吸気通路
２２ 導入孔
２４ 逆止吸気弁
３０ 圧縮領域
３２ 吐出ポート
３４ 吐出孔
３６ 吐出室
４０ 逆止吐出弁

Claims (7)

1. シリンダと、
   前記シリンダに往復運動可能に挿入され、前記シリンダとともに圧縮室を形成するピストンと、
   前記圧縮室に気体を導入するための複数の導入孔を有する吸気ポートと、
   前記圧縮室で圧縮された前記気体を吐出するための吐出孔を有する吐出ポートと、
   を備え、
   前記複数の導入孔は前記圧縮室内に設定された圧縮領域に向けて開口されている、往復ピストン式気体圧縮機。
2. 前記複数の導入孔は前記圧縮領域を中心に同心状に配置されている、請求項１に記載の往復ピストン式気体圧縮機。
3. 前記複数の導入孔は、前記ピストンが上死点にある場合に、前記ピストンの頂面より前記圧縮室に対して露出せず、前記ピストンが上死点から下降した場合に、前記圧縮室に対して露出するように、前記シリンダの側面に開口する、請求項１又は２に記載の往復ピストン式気体圧縮機。
4. 前記圧縮領域は、前記ピストンが下死点にある場合に、前記ピストンの頂面より前記吐出孔寄りに設定されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の往復ピストン式気体圧縮機。
5. 前記圧縮領域は前記吐出孔を含むように設定されており、
   前記吐出孔は前記複数の導入孔から見て凹形状を有する、請求項４に記載の往復ピストン式気体圧縮機。
6. 前記複数の導入孔は、前記圧縮領域に向かうように前記シリンダの側面に対して斜めに形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の往復ピストン式気体圧縮機。
7. 前記圧縮領域は、前記圧縮室の中心部から偏るように設定される、請求項１から６のいずれか一項に記載の往復ピストン式気体圧縮機。

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